CN102613283B

CN102613283B - 一种水果真空冷冻干燥方法

Info

Publication number: CN102613283B
Application number: CN201110028223.5A
Authority: CN
Inventors: 乔方; 方长发; 顾亚萍; 张树飞; 王燕; 张向阳; 邓玉清; 洪慧玲
Original assignee: Shenzhen Polytechnic
Current assignee: Shenzhen Polytechnic
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: CN102613283A

Abstract

本发明适用于干燥技术领域，提供了一种水果真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：预冻：将待干燥水果进行冷冻处理；真空条件下进行五个阶段干燥。本发明水果真空冷冻干燥方法，加热温度采用五步梯度降温模式，在保证水分升华所需热量的同时，及时降温，维持热量的供需基本平衡，防止因升温过快导致物料溶解，加快水分升华速率。

Description

一种水果真空冷冻干燥方法

技术领域

本发明属于干燥技术领域，尤其涉及一种水果真空冷冻干燥方法。

背景技术

南亚热带水果，特别是浆果类水果，果实营养丰富，成熟期大多集中在高温的夏季，采果以后生理活动旺盛，同时也易受各种微生物侵染，所以果实采后易变质腐烂，丧失原来的色、香、味，给贮运、保鲜带来很大的困难。传统的加工方法罐藏和干制，技术含量低，营养成份损失大。

真空冷冻干燥技术在果蔬加工中的应用较多，现有的真空冷冻干燥方法，产品干燥时间长，效率低，干燥后的产品易发生体积缩小、出现气泡、颜色加深及复水困难等现象，外形、颜色保持不好，营养成分损失较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种外形、颜色保持良好，营养成分损失较少且能够提高干燥效率的水果真空冷冻干燥方法。

本发明是这样实现的，

一种水果真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

预冻：将待干燥水果进行冷冻处理，至水果内部温度达到-20～-30℃，保持2～5小时；

真空下进行如下干燥：

第一阶段，将冷冻处理后的水果在温度为100～120℃条件下干燥100～180分钟；

第二阶段，在温度为80～100℃条件下干燥120～240分钟；

第三阶段，在温度为70～90℃条件下干燥240～300分钟；

第四阶段，在温度为50～70℃条件下干燥，通过智能温控系统对水果内部温度和表面温度同时进行控制，当水果内部温度和表面温度之一达到40～50℃，干燥即进入第五阶段；

第五阶段，在温度为40～50℃条件下干燥30～90分钟。

其中，所选用的真空冷冻干燥设备中冷阱温度为-50～-57℃，所述水果选自荔枝、火龙果、榴莲、番石榴及杨桃中的一种。

本发明实施例水果真空冷冻干燥方法，加热温度采用五步梯度降温模式，在保证水分升华所需热量的同时，及时降温，维持热量的供需基本平衡，防止因升温过快导致物料溶解，从而解决了干燥后的产品易发生体积缩小、出现气泡、颜色加深及复水困难等问题，且提高冷冻干燥效率；采用“两点控温”的方法控制干燥终点，物料内部或表面温度达到设定值可保证物料内部的干燥程度，可在较高的温度下除去荔枝中的结合水，而避免解析阶段物料温度过高引起产品色泽、形状等品质变化。

附图说明

图1是本发明实施例干燥方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种果真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

S01，预冻

将待干燥水果进行冷冻处理，至水果内部温度达到-20～-30℃，保持2～5小时；

S02，真空下进行如下干燥

第一阶段干燥：

将冷冻处理后的水果在温度为100～120℃条件下干燥100～180分钟；

第二阶段干燥：

在温度为80～100℃条件下干燥120～240分钟；

第三阶段干燥

在温度为70～90℃条件下干燥240～300分钟；

第四阶段干燥

在温度为50～70℃条件下干燥，通过智能温控系统对水果内部温度和表面温度同时进行控制，当水果内部温度和表面温度之一达到40～50℃，干燥即进入第五阶段；

第五阶段干燥

在温度为40～50℃条件下干燥30～90分钟。

所述水果选自荔枝、火龙果、榴莲、番石榴及杨桃中的一种。进一步，步骤S01之前，还包括水果预处理步骤，具体为：

取新鲜水果，用清水冲洗表面后，均匀切分为8～20mm厚的果片，平铺于铝制托盘。

具体地，本发明实施例水果真空冷冻干燥方法中，使用的干燥设备没有限制，只要带有加热功能的真空冷冻干燥设备即可。该干燥设备中自带或安装有两个以上温度探头，其中一个温度探头插入冻结水果的内部，测定水果内部温度，另外一个温度探头固定于水果表面，测定水果表面温度；进一步，该干燥设备具有加热温度、干燥时间设定功能，能够设定本发明实施例干燥方法中各个步骤的加热温度和干燥时间。

具体地，步骤S01中，将待干燥水果置于冷冻库中进行预冻处理，将上述干燥设备中的温度探头插入至水果内部，当温度探头探测的温度为-20～-30℃，再开始计时，保持冷冻处理2～5小时。本步骤中，冷冻库的温度为-40℃。进一步，本发明实施例中所述的内部温度优选为水果果肉中心温度。通过确定水果内部温度来控制冷冻时间，在保证冷冻效果的前提下，大大减少了冷冻时间，提高了冷冻效率，节约了冷冻成本。

具体地，步骤S02中，对步骤S01中冷冻处理后的水果采用梯度降温的方式进行干燥，具体地为：

第一阶段干燥：

第二阶段干燥：

在温度为80～100℃条件下干燥120～240分钟；

第三阶段干燥

在温度为70～90℃条件下干燥240～300分钟；

第四阶段干燥

第五阶段干燥

在温度为40～50℃条件下干燥30～90分钟。

由于步骤S01中对待干燥的水果进行了冷冻处理，使水果中的水分都以冰晶的形式存在，经过步骤S02干燥，冰晶经过加热升华，从而实现除水干燥。本步骤采用梯度降温方式进行干燥，在保证水分升华所需热量的同时，及时降温，维持热量的供需基本平衡，防止因升温过快导致物料溶解，从而解决了干燥后的产品易发生体积缩小、出现气泡、颜色加深及复水困难等问题，且提高冷冻干燥效率。

具体地，上述各个阶段的温度也即干燥温度，是指干燥设备中加热板的加热温度，或者干燥设备中干燥室的温度。

第一阶段、第二阶段、第三阶段、第四阶段、第五阶段的干燥中，干燥设备中加热板的加热功率没有限制，将干燥设备中干燥室的温度控制在上述温度即可。上述第一阶段、第二阶段、第三阶段的干燥，使水果中的冰晶升华，虽然干燥室的温度相对较高，但是由于升华要吸收热量，因此水果内部的温度处于低位状态，第三阶段干燥后，水果中水分残存量较少，至第四阶段，由于水分升华所吸收的热量较少而使水果内部温度由于加热而上升，因此，第四阶段也即解析阶段，在较高温度下除去水果中的结合水。第四阶段的干燥时间没有限制，在温度为50～70℃条件下干燥，使水果内部温度或表面温度达到40～50℃即可，然后进入第五阶段。第四阶段过后干燥进入终点，采用两点控温方式进行干燥终点判断，即水果内部温度或表面温度为40～50℃。第五阶段中，在干燥室温度为40～50℃条件下进行保温30～90分钟，使得水果中残存的水分进一步蒸发。通过上述控制水果内部温度或表面温度，一方面可以保证水果的干燥程度，可在较高的温度下除去荔枝中的结合水，又防止解析阶段（第四阶段）物料温度过高引起产品色泽等品质变化。

具体地，上述干燥处理步骤中，真空冷冻干燥设备中冷阱温度为-50℃以下，优选为-50～-57℃；干燥室中压力20Pa以下，优选为1～20Pa。

请参阅图1，图1显示本发明实施例干燥方法，在真空冷冻干燥设备上进行干燥，具体的过程如下：

（1）原料前处理

取新鲜水果，用清水冲洗表面后，均匀切分为8～20mm厚的果片，平铺于经特殊处理的铝制托盘。

（2）预冻

将托盘置于-40℃的预冻库快速冻结，当水果果肉中心温度达到-20～-30℃后，维持2～5小时；

（3）移入干燥室

将预冻完成的果肉移至干燥室，由上往下将盛有果肉的托盘置于干燥架上，并连接好温度探头。

（4）设定开机程序

设定真空泵开启条件为冷阱温度低于-50～-55℃时，加热板加热开启条件为干燥室压力低于20Pa。

（5）设定加热板加热程序

加热板温度：采用梯度降温模式，分多段梯度降温，第一阶段温度为100～120℃，加热100～180min；第二阶段温度为80～100℃，加热120～240min；第三阶段温度为70～90℃，加热240～300min；第四阶段温度为50～70℃，保持到物料温度达到设定温度；第五阶段加热板温度降温至与物料设定温度一致，保持30～90min。

（6）启动程序

确保各阀门已经就绪，启动程序，整个冻干工艺将按照预定程序分阶段运行；

（7）冷冻干燥终点判断

干燥终点判定：采用“两点控温”模式控制物料温度40～50℃，即采用智能温控系统，对物料内部温度、物料上表层温度进行控制，只要两者之一达到设定的温度值，干燥进入倒计时阶段，保持30～90min。此阶段加热板自动调节温度，制冷系统及真空系统按设定值持续工作，直至倒计时结束，整个干燥过程完成。在此过程中冷阱温度低于-50～-57℃，真空压力保持在1～20Pa以内。同时，在干燥过程中，真空压力和冷阱温度处于一个动态变化过程，真空压力随着干燥的进行不断降低，真空度不断提高；冷阱温度随着干燥进行不断降低。

（8）包装

冻干完成后，缓慢打开排气阀，缓慢升压至大气压，打开干燥室，产品经检查合格后称重，并快速移入包装室内，包装后即得成品。

本发明实施例水果真空冷冻干燥方法具有如下优点：

（1）采用物品内部温度为预冻终点的判断依据，时间控制精确，在保证预冻效果的同时，减少预冷时间，节约成本。

（2）加热板温度采用五步梯度降温模式，在保证水分升华所需热量的同时，及时降温，维持热量的供需基本平衡，防止因升温过快导致物料溶解，加快水分升华速率。

（3）采用“两点控温”的方法控制干燥终点，物料内部达到设定值可保证物料内部的干燥程度，可在较高的温度下除去荔枝中的结合水，而避免解析阶段物料温度过高引起产品色泽等品质变化。

（4）物料温度达到设定温度后，采用低温保压模式对产品进行延时冻干，进一步确保产品的干燥程度。

（5）采用此方法加工的冻干果干，无需护色处理也能保持理想的色泽。

（6）本发明方法能有效节省冻干时间，节约成本。

以下结合具体实施例对上述干燥方法进行详细阐述。

实施例一

本发明实施例水果真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

（1）原料前处理

取新鲜桂味荔枝，用清水冲洗后，去皮去核工序，均匀切分为两半，凹面朝上平铺于托盘；

（2）预冻

将托盘置于-40℃的预冻库快速冻结，当荔枝果肉中心温度达到-25℃后，再预冻3小时；

（3）移入干燥室

将预冻完成的荔枝果肉移至干燥室，由上往下将盛有荔枝的托盘置于干燥室干燥架上，并连接好中心及上、下层温度探头；

（4）设定开机程序

设定真空泵开启条件为冷阱温度-51℃，加热板加热开启条件为干燥室压力为15Pa；

（5）设定加热板加热程序

加热板温度：采用梯度降温模式，分多段梯度降温，第一阶段干燥温度为115℃，加热120min；第二阶段干燥温度为100℃，加热240min；第三阶段干燥温度为90℃，加热300min；第四阶段干燥温度为70℃，保持到物料温度（内部温度或者表面温度，由温度探头测定）达到48℃；第五阶段干燥温度降至物料温度48℃时，保持60min。

（6）启动程序

确保各阀门已经就绪，启动程序，整个冻干工艺将按照预定程序分阶段运行，在第四阶段中用温度探头测定果肉内部或/和表面温度，此干燥过程中冷阱温度为-51～-57℃，真空压力保持在1～15Pa。

（7）包装

冻干完成后，缓慢打开排气阀，缓慢升压至大气压，打开干燥室，产品经检查合格后称重，并快速转移至包装室内，包装密封后即得成品。

本实施例一中，以（怀枝、桂味、糯米糍）三种荔枝品种进行干燥，干燥后得到的结果如下表:

实施例二

本发明实施例火龙果真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

（1）原料前处理

取新鲜红肉火龙果，用清水冲洗表皮后，去皮，并切分为10mm厚的果片，平铺于托盘，避免果片重叠；

（2）预冻

将托盘置于-40℃的预冻库快速冻结，当火龙果果肉中心温度达到-20℃后，维持2小时；

（3）移入干燥室

将预冻完成的火龙果果肉移至干燥室，由上往下将盛有果肉的托盘置于干燥室货架上，并连接好中心及上、下层温度探头；

（4）设定开机程序

设定真空泵开启条件为冷阱温度为-55℃时，加热板加热开启条件为干燥室压力为15Pa；

（5）设定加热板加热程序

加热板温度：采用梯度降温模式，分多段梯度降温，第一阶段干燥温度为110℃，加热120min；第二阶段干燥温度为100℃，加热240min；第三阶段干燥温度为80℃，加热300min；第四阶段干燥温度为65℃，保持到果肉温度（内部或表面温度，由温度探头测定）达到46℃；第五阶段干燥温度降至果肉温度46℃，保持60min。

（6）启动程序

确保各阀门已经就绪，启动程序，整个冻干工艺将按照预定程序分阶段运行，在第四阶段中用温度探头测定果肉内部或/和表面温度，干燥过程中冷阱温度为-55～-57℃，真空压力保持在1～15Pa。

（7）包装

冻干完成后，缓慢打开排气阀，缓慢升压至大气压，打开干燥室，产品经检查合格后称重，并快速转移至包装室内，密封包装后即得成品。

所得产品在不添加任何色素情况下，颜色鲜艳，口感松脆，水分含量约3.2%～3.6%，成品率约10.9%。

实施例三

本发明实施例番石榴或杨桃真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

（1）原料前处理

取新鲜成熟番石榴（杨桃），用清水冲洗表皮后，番石榴四分后切成12mm厚的果片（杨桃切分成10mm厚的五角星形），平铺于托盘，避免果片重叠；

（2）预冻

将托盘置于-40℃的预冻库快速冻结，当果肉中心温度达到-20℃后，维持2小时；

（3）移入干燥室

将预冻完成的果肉移至干燥室，由上往下将盛有果肉的托盘置于干燥室货架上，并连接好中心及上、下层温度探头；

（4）设定开机程序

设定真空泵开启条件为冷阱温度为-53℃，加热板加热开启条件为干燥室压力为10Pa；

（5）设定加热板加热程序

加热板温度：采用梯度降温模式，分多段梯度降温，第一阶段干燥温度为110℃，加热120min；第二阶段干燥温度为95℃，加热240min；第三阶段干燥温度为85℃，加热240min；第四阶段干燥温度为60℃，保持到果肉温度（内部或表面温度，由温度探头测定）达到45℃；第五阶段加热板温度降至45℃，保持60min。

（6）启动程序

确保各阀门已经就绪，启动程序，整个冻干工艺将按照预定程序分阶段运行，在第四阶段中用温度探头测定果肉内部或/和表面温度，干燥过程中冷阱温度为-53～-57℃，干燥室真空压力1～10Pa。

（8）包装

所得番石榴果干产品，果皮保持绿色，果肉为白色，形体饱满，水分含量约3.0%～3.4%，成品率约14.1%～16%（冻干果干的质量与所需鲜果质量之比）。

所得杨桃果干产品，表皮保持绿色，果肉略带黄色，形体饱满，水分含量约3.0%～3.4%，成品率约12.1%～13%（冻干果干的质量与所需鲜果质量之比）。

实施例四

本发明实施例榴莲真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

（1）原料前处理

取新鲜榴莲，取肉去核后，切分为不超过20mm厚的肉片，平铺于经特殊处理的铝制托盘，避免果片重叠；

（2）预冻

将托盘置于-40℃的预冻库快速冻结，当果肉中心温度达到-22℃后，维持3小时；

（3）移入干燥室

（4）设定开机程序

设定真空泵开启条件为冷阱温度为-52℃时，加热板加热开启条件为干燥室压力为12Pa。

（5）设定加热板加热程序

加热板温度：采用梯度降温模式，分多段梯度降温，第一阶段干燥温度为110℃，加热120min；第二阶段干燥温度为100℃，加热360min；第三阶段干燥温度为80℃，加热240min；第四阶段干燥温度为70℃，保持到物料温度达到40℃；第五阶段加热板温度降至物料设定温度40℃，保持60min。

（6）启动程序

确保各阀门已经就绪，启动程序，整个冻干工艺将按照预定程序分阶段运行，干燥过程中冷阱温度为-52～-57℃，真空压力保持为1～12Pa；

（7）包装

所得榴莲干香味浓郁，松脆可口，有入口即化的感觉。榴莲干成品率约为7.4%～8.0%（所得冻干果干的质量与所需鲜果质量之比）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水果真空冷冻干燥方法，包括如下步骤：

真空下进行如下干燥：

第二阶段，在温度为80～100℃条件下干燥120～240分钟；

第三阶段，在温度为70～90℃条件下干燥240～300分钟；

第五阶段，在温度为40～50℃条件下干燥30～90分钟;

其中，所述干燥步骤中，真空压力为20Pa以下，所选用的真空冷冻干燥设备中冷阱温度为-50～-57℃，所述水果选自荔枝、火龙果、榴莲、番石榴及杨桃中的一种。

2.如权利要求1所述的水果真空冷冻干燥方法，其特征在于，所述干燥步骤中，真空压力为1～20Pa。