食品凍干機在凍干食品研究中的應用

   淺談?wù)婵諆龈杉夹g(shù)在鐵皮石斛干燥加工中的應用

   在世界醫藥史上，中華醫學(xué)博大精深，中華醫學(xué)的根源是中藥材，而中藥材的加工首先要考慮的一個(gè)重要因素是如何使其干燥?從古自今，藥品和食品干燥是生產(chǎn)中非常重要的工藝環(huán)節之一。過(guò)去干燥的目的主要是除去某些原料、半成品及成品中的水分或溶劑，使藥品、食品等物料重量減輕、縮小體積、以便于加工、使用、運輸和貯藏等。因為當時(shí)的人們并不一定知道使促進(jìn)食品藥品發(fā)生不良化學(xué)反應的酶類(lèi)物質(zhì)、以及使引起食品藥品腐敗變質(zhì)的微生物等。而現代干燥加工的目的除了通過(guò)干燥減少物料中的水分含量，降低食品藥品的水分活度，使引起食品藥品腐敗變質(zhì)的微生物難以生長(cháng)繁殖，使促進(jìn)食品藥品發(fā)生不良化學(xué)反應的酶類(lèi)鈍化失活，從而延長(cháng)藥品食品的貨架期，達到安全保藏的目的外，在一定程度上注重于色、香、味、形回歸于自然形態(tài)和保持自然特質(zhì)以及食用方便的要求。

伴隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展進(jìn)步，無(wú)論是食品或是藥品，現代加工技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢是最大限度地保持食品藥品的有效成分、營(yíng)養成分和物理特性。也就是說(shuō)，現代工業(yè)化下的中藥材加工已不僅僅是滿(mǎn)足“干燥”那么簡(jiǎn)單，用干燥工藝制成的食品藥品，不僅對色、香、味、形有一定的要求，而且對藥品中的有效成分(如生物堿、多糖等)以及維生素、蛋白質(zhì)等營(yíng)養物質(zhì)的要求也更高。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如生物制品、新型高級食品和新型藥物制品等新產(chǎn)品的出現，傳統的干燥方法和加工技術(shù)不一定都適應。微波干燥技術(shù)和真空冷凍干燥技術(shù)已在輕工業(yè)、化工材料工業(yè)、食品與農產(chǎn)品加工業(yè)等行業(yè)的一些產(chǎn)品生產(chǎn)中得到了應用并表現出了顯著(zhù)的優(yōu)越性。其中，真空冷凍干燥無(wú)疑是適應新產(chǎn)品要求的一項新技術(shù)。

一、傳統的 “楓斗”石斛的加工方法及其特點(diǎn)

楓斗，是利用蘭科石斛屬植物中的一些我國特有的石斛種類(lèi)的莖，經(jīng)過(guò)多道工序加工而成的一種產(chǎn)品。石斛，自《神農本草經(jīng)》做藥用記載至今，已有二千多年的歷史。

由于新鮮的石斛不能長(cháng)久保存，而通過(guò)藥工將新鮮石斛加工成楓斗后就不易霉爛、蟲(chóng)蛀和變質(zhì)，同時(shí)由于石斛類(lèi)植物的莖多含有黏液成分，加工成楓斗后其黏液成分被固化而穩定，使有效成分不易分解，所以形成了今天有一定規模的加工生產(chǎn)，形成了流通石斛商品的大類(lèi)。楓斗通常呈螺旋形或彈簧狀， 通常有2～6 個(gè)旋紋，莖拉直后長(cháng)3.5 ～ 8cm，直徑O.2～O.4cm。表面黃綠色或略帶金黃色，表面黃綠色、棕綠色或金黃色;質(zhì)地堅實(shí)僵硬，氣微，味淡，嚼之有黏性。楓斗在歷史上最早是以霍山產(chǎn)者為最著(zhù)名，來(lái)源僅限于霍山石斛及少數石斛屬它種植物加工而成。但長(cháng)期來(lái)主要為鐵皮石斛，目前的植物來(lái)源趨于復雜。無(wú)論哪種石斛加工而來(lái)的楓斗，傳統的干燥加工法主要有：沸水燙曬法、直接烘干法和楓石斛加工法。其加工過(guò)程主要經(jīng)過(guò)文火烘焙、使之軟化;搓揉、去薄膜狀葉鞘;再經(jīng)手工扭曲定型，搓扭成條形或卷曲成緊密及疏松團狀、螺旋狀、彈簧狀等再自然晾曬或烘干。如此反復加工2～3次，直到干燥成形不變時(shí)，即得“楓斗”產(chǎn)品。

可以說(shuō)，傳統的石斛“楓斗”加工，其工藝技術(shù)一定程度上完全靠手法、憑經(jīng)驗，看誰(shuí)更好地掌握了加工過(guò)程中的“火候”。因此，在加工過(guò)程中受人為因素的影響較大。其加工技術(shù)熟練者，成品率高，品質(zhì)優(yōu)越;不熟練的，很難做出像樣產(chǎn)品。其加工過(guò)程費時(shí)、費力，有的甚至不能完全達到衛生和環(huán)保要求的加工。而且，目前行業(yè)中加工技術(shù)好者，每公斤的加工費高達幾百元甚至上千元。加上石斛野生資源匱乏、種植成本高、原料價(jià)格高，因此，目前產(chǎn)品價(jià)格十分昂貴。由于目前缺乏行業(yè)的標準，象“楓斗”這樣一種稱(chēng)得上是“國粹”的石斛加工品也就難免出現“五花八門(mén)”的產(chǎn)品了。不過(guò)，即將問(wèn)世的《中國藥用石斛標準化研究與應用》一書(shū)，相信為我國石斛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將起到積極的帶動(dòng)作用。

追溯石斛的藥用歷史以及“楓斗”的干燥加工歷史，一些歷代的加工方法一直保留延用或傳承發(fā)展至今。傳統的加工方法具有其歷史意義。在當時(shí)沒(méi)有發(fā)達技術(shù)和先進(jìn)設備的條件下，古人對石斛“楓斗”的加工干燥方法的發(fā)明，可以說(shuō)是智慧的。一方面其加工方法達到了干燥、保存、運輸等需要的目的，另一方面，經(jīng)過(guò)加工后的產(chǎn)品因色澤、質(zhì)地、形狀等一些特質(zhì)近乎于“黃金”或得名于人們對某種事物(如“龍頭鳳尾”)的美好追求，作為地方特產(chǎn)，無(wú)論是作為宮廷皇朝的進(jìn)貢品或是作為百姓的“救命草”都十分適宜。因此，受到歷代的青睞，成為我國名貴、傳統中藥和保健品。

現代科學(xué)研究表明，石斛的其藥效成分主要是石斛多糖、石斛堿和總氨基酸等，還含有比例很高的植物纖維、水分和其它有效活性成份。傳統的石斛“楓斗”加工方法，因其屬于熱干產(chǎn)品，產(chǎn)品不可避免地出現收縮、硬化、色變和難以復水等現象。在現實(shí)生活中，很多人知道“楓斗”石斛的功效與作用及食用方法。但是，使用方法有些讓人不解，因為“楓斗”至少要幾個(gè)小時(shí)的溫煮或包燙，食用起來(lái)很不方便。

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對食物的品質(zhì)要求越來(lái)越高，傳統的加工方法所造成的色、香、味劣變，營(yíng)養成分和生理活性成分的損失，以及食品安全性問(wèn)題，日益被消費者所關(guān)注。

但是，目前我國石斛的加工率較低，加工產(chǎn)品單一，加工技術(shù)含量不高，致使石斛產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展受到制約。在現代生活和工業(yè)化的條件下，我國石斛產(chǎn)品必須利用更好的加工方法來(lái)生產(chǎn)石斛干品。探討新的加工方法，以多元化發(fā)展尋求新的消費群體和新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。通過(guò)開(kāi)發(fā)凍干產(chǎn)品，提升我國石斛產(chǎn)品的檔次，提高產(chǎn)品附加值，具有重要的現實(shí)意義。

二、 真空冷凍干燥的原理和特點(diǎn)

真空冷凍干燥也稱(chēng)升華干燥，簡(jiǎn)稱(chēng)凍干，是集真空技術(shù)、冷凍技術(shù)以及干燥技術(shù)為一體的新加工方法。其原理是將含水物料預先進(jìn)行降溫凍結，使其內部水分固定在最初的位置上，并形成均勻細小的冰晶，然后在適當的溫度和真空度下使冰直接升華為水蒸氣以除去物料內部的水分，從而獲得干品，最大限度保持物料原有的特性并便于長(cháng)期保存。因此，整個(gè)真空冷凍干燥過(guò)程可分為預凍、升華干燥和解吸干燥3個(gè)階段。

真空冷凍干燥產(chǎn)品的特點(diǎn)有：

1、在低溫下干燥，能有效保護熱敏性物質(zhì)，使其不致變性或失去活力，物質(zhì)中揮發(fā)性成份損失少。

2、在真空缺養的條件下干燥，易氧化物質(zhì)得到了保護，而微生物生長(cháng)和酶作用無(wú)法進(jìn)行，而且能抑制某些細菌的有害作用，能保持原來(lái)性質(zhì)狀態(tài)。

3、在凍結下干燥，干燥后體積幾乎不變，不會(huì )發(fā)生收縮現象，物質(zhì)呈疏松多孔海綿狀，加水后溶解迅速，幾乎立即恢復原來(lái)性質(zhì)。

4、在低溫下脫水，干燥時(shí)排除物料中95%以上的水分，不僅熱敏性成分不受破壞，而且色素和芳香物質(zhì)損失極少。干燥后產(chǎn)品能在室溫下不易吸濕發(fā)霉， 并且避光保存，可保持長(cháng)年不變質(zhì)。凍干制品采用真空或充氮包裝，便于攜帶運輸，易實(shí)現商品化生產(chǎn)。

5、在整個(gè)凍干過(guò)程中，只有物理變化，沒(méi)有化學(xué)變化， 因此如果原料是環(huán)保安全的，干品也必然是綠色食品。

因此，真空凍干產(chǎn)品與蒸發(fā)脫水的熱干產(chǎn)品相比，具有許多非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。熱干產(chǎn)品不可避免地出現收縮、硬化、色變及營(yíng)養成分嚴重破壞和難以復水等現象。凍干產(chǎn)品的優(yōu)越性可以簡(jiǎn)單概括為：形狀、顏色、口味和營(yíng)養成分都同鮮品基本上一樣，而且復水性好。 三、真空凍干技術(shù)在鐵皮石斛加工中的應用

許多中藥材的生物活性物質(zhì)及性味在干燥方法不當時(shí)會(huì )有較大損失。干燥方式、干燥溫度、干燥時(shí)間等因素的不同，對藥物中許多化學(xué)成分會(huì )產(chǎn)生不同程度的影響，導致藥物藥效迥異。在中藥制劑中，制劑工藝是影響藥物質(zhì)量的重要因素，而干燥則為制劑工藝中的主要環(huán)節和必要的操作步驟。在現代工業(yè)化生產(chǎn)中，干燥方法按照不同的分類(lèi)方法可以進(jìn)行如下劃分，按操作壓力的不同可分為常壓干燥和真空干燥;按操作方式的不同可分為間歇式干燥和連續式干燥;按熱能對濕物料傳遞方式的不同可分為對流干燥、傳導干燥和輻射干燥。其中，輻射干燥按傳熱機理的不同又可分為遠紅外干燥和微波干燥。在以上幾種干燥技術(shù)中，遠紅外干燥、微波干燥和真空冷凍干燥是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新干燥技術(shù)。其中，真空速凍干燥技術(shù)被認為是生產(chǎn)高品質(zhì)制品的理想的加工方法。

在我國，凍干食品生產(chǎn)起步較晚，上規模的凍干食品生產(chǎn)線(xiàn)到20世紀80年代后期才出現，而且設備還是進(jìn)口的。在凍干食品的發(fā)展初期，由于產(chǎn)量低、價(jià)格貴，僅限于宇航、遠洋航海、極地考察、山區作業(yè)等特殊工作人員享用。進(jìn)入20世紀90年代以后，凍干食品的品種和數量都迅猛增長(cháng)，對絕大部分的蔬菜、水果、肉食、豆漿、果汁、蜂蜜等均可采用凍干技術(shù)。發(fā)展至今，凍干技術(shù)在食品藥品原料處理、軟飲料加工、方便食品、調味品、保健品生產(chǎn)等領(lǐng)域的應用日益增多。而凍干農產(chǎn)品在國際市場(chǎng)的價(jià)格是同類(lèi)熱風(fēng)干燥農產(chǎn)品的4～6倍， 是速凍農產(chǎn)品的7～8倍，且其產(chǎn)量正以每年30%的速度遞增，正成為國際食品貿易中的大宗貿易。

長(cháng)期以來(lái)，我國石斛干燥產(chǎn)品一直徘徊在出口原料或初級加工階段，給人一種技術(shù)含量低的總體感覺(jué)。傳統的工藝在現今的社會(huì )顯然不能符合時(shí)下的要求。石斛要從一個(gè)傳統的中藥產(chǎn)品上升到現代中藥保健品行業(yè)，需要對其加工工藝方法做進(jìn)一步的提升和優(yōu)化。為解決傳統干燥方法生產(chǎn)鐵皮石斛干燥品的缺點(diǎn)，我們研究探討了真空冷凍干燥技術(shù)在生產(chǎn)鐵皮石斛莖段、切片等干燥加工的應用。通過(guò)對鐵皮石斛含水率、凍干速率、表面積收縮率、復水比、多糖含量、色澤、香氣和外觀(guān)等多因素進(jìn)行了計算測試和感官評價(jià)等。試驗結果表明，不同干燥對石斛總多糖的含量有較大的影響，采用真空冷凍干燥技術(shù)加工鐵皮石斛，產(chǎn)品含水量低，能最好地保存鐵皮石斛的色、香、味、形及有效成分;復水后更加接近新鮮品、避免產(chǎn)品表面硬化、營(yíng)養損失和增長(cháng)保質(zhì)期等特點(diǎn)，顯著(zhù)優(yōu)于傳統的熱干燥法，為工業(yè)化生產(chǎn)和工藝優(yōu)化提供了一定的參考依據。

　　在現代社會(huì )，食品的保鮮和儲存一直是人們關(guān)注的重要問(wèn)題。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，人們發(fā)明了各種各樣的食品冷藏和儲存設備，其中食品凍干機是一種常用來(lái)制作凍干食品的設備。

　　食品凍干機是一種通過(guò)控制溫度和壓力，將食品中的水分轉化為氣體并排出的設備。其工作原理基于凍干技術(shù)，即在低溫環(huán)境下，將食品迅速冷凍，然后通過(guò)真空狀態(tài)下的低溫加熱，使水分直接從固態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)，繞過(guò)液態(tài)階段。這樣，食品中的水分被蒸發(fā)掉，同時(shí)保留了食品的營(yíng)養成分和口感。

　　該設備在食品行業(yè)和科研領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用。它被廣泛用于食品加工和儲存。通過(guò)凍干技術(shù)，食品的重量和體積大幅度減小，便于儲存和運輸。同時(shí)，凍干的食品具有較長(cháng)的保質(zhì)期，可以有效地保持食品的原始風(fēng)味和營(yíng)養成分。因此，該設備被用于制作各種凍干食品，如凍干蔬菜、凍干水果和凍干草藥等。

　　該設備在科研領(lǐng)域也得到廣泛應用?？茖W(xué)家們利用該設備進(jìn)行凍干實(shí)驗，研究食品中的微生物活性、營(yíng)養成分和抗氧化性等方面的變化。凍干技術(shù)的應用，使得科學(xué)家們能夠更好地理解食品的特性和變化規律，為食品加工和保鮮技術(shù)的改進(jìn)提供了重要的參考依據。

　　該設備對食品保鮮有著(zhù)重要的意義。首先，通過(guò)凍干技術(shù)，食品中的水分被大大減少，從而降低了微生物的活動(dòng)和生長(cháng)速率。這樣可以有效地延長(cháng)食品的保質(zhì)期，減少了食品腐敗和變質(zhì)的可能性。

　　該設備可以保持食品的原始風(fēng)味和營(yíng)養成分。在凍干的過(guò)程中，食品的口感和香氣往往能夠得到很好的保留，使得凍干食品更加美味可口。同時(shí)，凍干技術(shù)能夠保留食品中的營(yíng)養成分，如維生素、礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)等，使得凍干食品更加健康和營(yíng)養。

　　食品凍干機作為一種重要的食品加工和保鮮設備，在現代社會(huì )中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。通過(guò)控制溫度和壓力，該設備能夠將食品中的水分轉化為氣體并排出，從而延長(cháng)食品的保質(zhì)期，保持食品的原始風(fēng)味和營(yíng)養成分。該設備在食品行業(yè)和科研領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用，為人們提供了更多美味和健康的食品選擇。