食物矩阵的水除去是确保食物稳定性最古老的技术之一。然而，脱水食物的质量受加工和保存条件的强烈影响，有时可以不可挽回地改变食物的化学，物理和营养特征。冷冻干燥提供了一种替代方法，用于去除水分：它由脱水过程组成，通过从冷冻产品中通过升华除去水。由于液体水和低温的相对缺失，大多数微生物反应和改变都停止，确保了非常高质量的产品。尽管如此，冷冻干燥总是被认为是一种昂贵的技术，其在食品工业中的用途仅限于食物基质，否则难以干燥和/或以高商业价值为特征。其中：婴儿食品，营养品，季节性和高度易腐烂的原料，咖啡，香料和锅林，以保护营养和感官特征至关重要。众所周知，冷冻干燥过程在技术上分为三个主要阶段：冷冻，初级干燥（或升华），以及二次干燥（或解吸）;在这些步骤之前，知道或调查待治疗产品的配方是至关重要的。根据它们的组成，基质可以具有一种，更多或没有共晶点，即温度和压力值允许冷冻固定的点在不通过液态的情况下升华。冷冻干燥技术的特殊性包括在不存在空气的情况下达到最低水分水分（通常为0.5-2％），同时在升华期间保持在-40至-20°C的温度下的食物，并且不超过在最终阶段20-25°C。除了确保降解反应的放缓外，这允许保护内容物，无挥发性化合物（维生素）和挥发性分子（香气）。与传统的热空气干燥不同，在高温导致褐变和颜料改变的情况下，冷冻干燥过程也保持原始颜色。 Moreover, water removal can alter food physical properties and determine secondary effects, such as shrinking, deformation, and compaction. However, the presence of water at solid status during the freeze-drying process consents to protect structure and shape of the product inducing a small volume reduction.
一些关键点
因此，食物是多孔的，光线，质地均匀，再水合速度高于通过传统空气方法干燥的相同产物的4-6倍。冷冻干燥过程的优点涉及储存和分布阶段。事实上，处理的食物很容易运输：它可以保持在室温下，只要它们存储在气密，抗氧化和抗湿度容器中。尽管所获得的产品质量优良，但选择冷冻干燥作为保存技术展示了一些关键点。其中，干燥循环的持续时间根据产品和操作条件而变化，但通常需要8至24小时。这导致能量成本的巨大发生率，以保持真空和制冷水平，并确定状态变化和水解吸。传统风水干燥意味着降低成本;然而，产品质量也明显有限。众所周知，食品的质量特征通过低操作温度保存，这也可以在冷藏，冷冻和快速冷冻食品中找到。因此，这种产品的能源请求必须扩展到物流和家庭储存：冷链必须保持导致的进一步能耗。 Comparing the cost items associated to the dehydration of matrixes with different commercial value, it is important to note how the energy spent in the freeze-drying process itself becomes insignificant when dealing with high-value raw materials. Investment costs account for a significant part of the expense items, but, of course, they depend on multiple factors, including system type and required production volume. The available – and most commonly deployed – equipment are single cabinet batch type, with freeze drying of the product in trays. They are able to produce up to 500-600 kg output in 24 hours. The output discontinuity which derives from such treatment can be largely solved by using two or more units programmed to operate with staggered, overlapping drying cycles in multicabinet batch plants. Tunnel-type freeze dryers are less wide-spread but more flexible in terms of production: the product is disposed on shelves, loaded on trolleys and inserted into a drying chamber. The increasing need for continuous functioning plants can be met, in particular, by modern productive technologies which allow to insert and extract food from the drying tunnel without altering either vacuum conditions or temperature. ConradTM值-Type系统允许在24小时内实现1500-6500千克成品，这取决于干物质含量，确保98％的效率。至于液体基质的处理，例如牛奶，提取物或输注，可获得特定设备（真空喷雾冷冻干燥器）：在低温真空室中喷洒食物并经历第一脱水。仍然潮湿，灰尘被收集并在冷冻干燥隧道中传送，其中加热板提供必要的潜热以完成干燥过程。无论使用的产品和植物，冷冻干燥过程都包括上述操作步骤，其中每个操作步骤有助于提高能源成本。消费分析强调冷冻阶段对成本略有影响（4％）;冷凝和真空生成占25％，而升华潜热使用总需要45％的45％。
减少治疗时间
旨在提高冷冻干燥技术节能的所有可能的行动都必须适当考虑这一支出划分。因此，通过鉴定替代方法以促进升华期间促进热传递的替代方法，该区域的发展主要关注减少治疗时间。在可用的解决方案中，使用微波显着加速干燥速率，因为所提供的能量主要被冷冻产品的湿度区域吸收，其特征在于高导热率。尽管存在所有明显的优势，但在工业冷冻干燥中使用微波并不是很广泛：除了昂贵，此过程在技术上是复杂的，难以控制。甚至使用吸收材料用于水蒸气去除 - 而不是冷凝器 - 意味着与食品质量衰减相关的成本切割。部署在低压下运行的去冰系统代表了用于切割消耗的有效解决方案，因为它避免了在每个工作循环处设置真空的需要。最近在Dalton的部分压力定律的基础上开发了一种进一步的技术：它意味着在大气压下进行连续的冷冻干燥过程。尽管缺乏真空发电泵的节能，但最终产品的质量并不总是确保，并且工作时间往往高于传统过程的工作时间。现代食品系统需要更大保存所提供产品的营养，感官和健康特征。如果冻干提供具有显着增加的食物或宽松的高质量参数，则不能被视为具有禁止成本的仅仅是保存过程。 Energy saving is a common goal for sector companies and can be achieved by optimizing process performances. As a matter of fact, there are several models developed to define and monitor operational conditions, in order to minimize times and ensure quality, without waste. Higher awareness of technique potentials and continuous enhancement of energy performances can turn freeze-dried food products from “astronauts’ food” into the “food of the future”.
作者：Roberta Dordoni - 酿酒学院和农业食品工程研究所，UniversitàCattolicadel Sacro Cuore，Piacenza
