真空凍結乾燥果物・野菜製品（凍結乾燥クランベリー、ブルーベリー）の製造工程と事例紹介

真空凍結乾燥の主な設備と生産ラインの簡単な説明

1. 主な装備

凍結乾燥食品生産にとって最も重要な設備は食品用真空凍結乾燥装置であり、装置の性能、エネルギー消費量、操作自動化の程度が凍結乾燥食品生産企業の技術レベルを決定します。食品用凍結乾燥機はバッチ式と連続式に分けられます。そのうち、バッチ式凍結乾燥機は、乾燥ボックス、加熱システム、真空システム、冷却システム、制御システムの5つの部分で構成されています。

（1）乾燥箱：円筒形と四角形の2つの主な形状があり、それぞれに利点があります。円筒形は製造が容易ですが、使用できないスペースが多くなります。逆に、四角形はスペースの利用率が高いですが、製造がより困難です。

（２）加熱方式：ほとんどが放射熱伝達方式を採用しており、放射板は陽極酸化アルミニウム製、熱伝導媒体は熱伝導油、飽和水、二次蒸気、プロピレングリコール、グリセリンなどの有機溶剤、熱源は高圧水蒸気である。

（3）真空システム：機械式真空ポンプを使用し、ルーツポンプ+オイルシールポンプとルーツポンプ+ルーツポンプ+ルーツポンプ+大気注入+水リングポンプがあり、2つの主な違いは、前者は蒸気をポンプできないため、コールドトラップの効率が高く、利点はエネルギー消費が少ないことです。後者はその逆で、少量の水蒸気をポンプできますが、欠点はエネルギー消費が大きいことです。

（4）冷凍システム：冷凍ユニットと冷却パイプで構成され、放射板アセンブリとの相対位置によって、以下の形式で水蒸気トラップ（コールドトラップとも呼ばれる）として使用されます：（1）底部取り付け型：放射板アセンブリの底部に配置する。（2）側面取り付け型：放射板アセンブリの両側に配置する。（3）後部取り付け型：放射板アセンブリの後ろに配置。（4）代替型：放射板コンポーネントを同じ容器内に配置せず、別の容器に配置し、2つの容器の間に短くて太いパイプ継手接続があります。

（５）制御システム：手動制御と自動制御の２種類があり、自動制御は計器自動制御とPLCプログラマブル制御の２種類に分かれる。

2. 簡易フリーズドライ食品製造ラインの構成

（1）前処理装置：（1）多目的スライサー1台、生産能力は200〜500kg / h。 （2）冷却タンク：滅菌冷却タンクは洗浄タンクに置き換えることができ、簡単な生産ラインでは通常、水道水冷却および排水に振動排水機を使用しますが、可能であれば遠心分離機を使用するのが最適です。 （3）急速冷凍倉庫：急速冷凍倉庫の構成は、凍結乾燥機の処理能力に適しており、2〜3シフトの凍結乾燥に対応するために、毎日のシフトで原料を生産することをお勧めします。急速冷凍倉庫の熱負荷が大きい場合は、凍結乾燥プロセスのコールドトラップの温度が影響を受けないように、冷源を別々または半別々（低圧循環部分が独立）に設定するのが最適です。

（2）凍結乾燥工場：凍結乾燥工場は凍結乾燥食品生産の重要なプロセスであり、その設定は製品品質への影響の程度も考慮する必要があります。一般的な急速凍結倉庫と凍結乾燥ボックスのドアの間の距離は短いほど良く、このチャネルは人の流れではなく物流チャネルとして専用にするのが最善です。凍結乾燥ボックスのドアの端は、凍結乾燥機や設備の他の部分から分離されているのが最善であり、環境と完成品の汚染を減らします。

（3）荷降ろしおよび梱包室：荷降ろしおよび梱包室は密閉され、地面は少なくともテラゾーワックスが塗られ、壁には高さ1.5mの白いタイルが貼られ、その上の部分には白い防水コーティングが施されている必要があります。作業場にはエアコン除湿設備が装備されている必要があります。エアコン冷蔵は冷蔵システムと併用できます。除湿設備は回転式除湿機を選択する必要があります。除湿コストを削減するために、作業場には窓がなく、ドアはできるだけ密閉され、ほこりのないクリーンルームには特別な密閉ドアを使用するのが最善であり、換気、消毒、殺菌などの設備が必要です。

梱包する場合、一般的にはステンレス製の作業台、真空窒素充填シール機、真空装置として水封式真空ポンプを使用し、排気速度は約20L/s、窒素充填源は工業用窒素であり、真空濾過によって充填することができます。

3. 最新の組立ライン構成

単純な生産ラインと比較すると、現代の組立ラインでは、前処理に洗浄、剥離、ウイルス対策、冷却、搬送などの自動機械設備のみを追加し、前処理における手作業の量を削減します。

フリーズドライ果物・野菜の製造工程

1. プロセスフロー

原材料の選定→仕上げ→予備凍結→昇華・乾燥→後加工→包装・保管。

2. 運用上のポイント

（1）前処理：一般的な前処理とは、昇華乾燥前のすべての処理を指します。したがって、乾燥前の凍結も前処理に属します。原材料の前処理は、従来の果物と野菜の乾燥や果物と野菜の急速冷凍製品と同じであり、選択、洗浄、皮むき、切断、湯通し、冷却などの処理が必要です。果物や野菜ジュースの凍結乾燥の場合、製品はより安価な処理方法を使用して事前に濃縮され、その後、前凍結中に顆粒化されます。

予備凍結は、前処理後の原材料の凍結であり、凍結乾燥の重要なプロセスです。果物や野菜の凍結プロセスにおける一連の複雑な生化学的および物理的化学的変化により、予備凍結の品質は凍結乾燥果物や野菜の品質に直接影響します。凍結プロセスでは、凍結材料の凍結速度がその品質と乾燥時間に与える影響を考慮することが重要です。

急速冷凍と緩速冷凍には、次のような違いがあります。急速冷凍で生成される氷結晶は小さく、緩速冷凍で生成される氷結晶は大きくなります。大きな氷結晶は昇華しやすく、小さな氷結晶は昇華しにくいです。小さな氷結晶は細胞への影響が少なく、氷結晶が小さいほど、乾燥後の製品の元の組織構造と特性を反映できます。ただし、凍結速度が高く、必要なエネルギーも高くなります。凍結に必要なエネルギー消費を最小限に抑えながら、フリーズドライ食品の品質を確保するには、最適な凍結速度を選択する必要があります。

（２）昇華乾燥：凍結乾燥食品の製造工程における中核工程であり、工程条件を制御する必要がある。

(1) Capacidad de carga: al secar, la capacidad de carga de peso húmedo del liofilizador es la calidad del secado en la placa de secado por unidad de área, que es un factor importante para determinar el tiempo de secado. El grosor de los alimentos que se secan también es un factor que afecta el tiempo de secado. En la liofilización, el secado del material se empuja desde la capa exterior hacia la capa interior, por lo que cuando el material a secar es más grueso, se requiere un tiempo de secado más prolongado. En el secado real, los materiales secos se cortan en un espesor uniforme de 15 a 30 mm. La cantidad de materiales que se deben cargar en la placa de secado por unidad de área se debe determinar de acuerdo con el método de calentamiento y el tipo de alimento seco. Cuando se utiliza el dispositivo industrial a gran escala para el secado, si el ciclo de secado es de 6 a 8 h, la capacidad de carga de la placa de secado es de 5 a 15 kg/m2.

(2) Temperatura de secado: Para acortar el tiempo de secado, es necesario suministrar eficazmente el calor necesario para la sublimación de los cristales de hielo, por lo que se diseñan varios métodos prácticos de calentamiento. La temperatura de secado debe controlarse dentro del rango de no causar que los cristales de hielo en el material seco se derritan y la parte seca no causará desnaturalización térmica debido al sobrecalentamiento. Por lo tanto, en un método de calentamiento único, la temperatura de la placa de secado debe controlarse a 70 ~ 80 °C en la etapa inicial de secado con sublimación vigorosa, 60 °C en la etapa intermedia de secado y 40 ~ 50 °C en la última etapa del secado.

(3) Juicio del punto final del secado: El punto final del secado se puede juzgar por las siguientes indicaciones: la temperatura del material y la temperatura de la placa calefactora tienden a ser básicamente consistentes y mantenidas durante un período de tiempo; El vacuómetro del conjunto de bomba (o trampa de frío) tiende a ser consistente con el vacuómetro de la cámara de secado y se mantiene durante un periodo de tiempo; La temperatura de la trampa de frío del vacuómetro en la cámara de secado básicamente regresa al índice cuando el equipo se descarga y se mantiene por un período de tiempo; Para el liofilizador con una válvula de mariposa grande, la válvula de mariposa grande se puede cerrar y la máquina de vacío básicamente no cae o cae muy poco. Las cuatro bases de juicio anteriores se pueden utilizar por separado, en combinación o en combinación.

(3) Postprocesamiento: El posprocesamiento incluye descarga, selección de productos semiacabados, embalaje y otros procesos.

Después de la velocidad de liofilización, se inyecta nitrógeno o aire seco en la cámara de secado para romper el vacío, y luego el material se retira inmediatamente y se descarga en un ambiente cerrado con una humedad relativa inferior al 50%, una temperatura de 22~ 25 °C y menos polvo, y los productos semiacabados se clasifican y envasan en el mismo entorno. Debido a que el material liofilizado tiene una gran superficie y es muy higroscópico, es necesario completar estos procesos en un ambiente relativamente seco.

(4) Envasado y almacenamiento: después de la liofilización, los alimentos tienen una superficie enorme y algunos ingredientes de los alimentos están expuestos directamente al aire, lo que facilita el contacto con el oxígeno y la adsorción de la humedad en el aire, lo que provoca el deterioro gradual de alimentos liofilizados. En segundo lugar, la mayoría de los alimentos liofilizados tienen colorantes naturales, que tienden a degradarse cuando se exponen a la luz. La temperatura también es un factor importante en el proceso de oxidación y degradación de los pigmentos. Por lo tanto, el envasado de alimentos liofilizados examina principalmente cómo prevenir o mitigar el impacto de los cuatro factores anteriores.

La estructura porosa similar a una esponja de los alimentos liofilizados tiene ventajas y desventajas: en primer lugar, una vez que el producto se expone al aire, es fácil absorber la humedad y oxidarse y degradar la calidad, por lo que los alimentos liofilizados deben cocinarse al vacío. envases envasados, preferiblemente llenos de nitrógeno; En segundo lugar, los alimentos liofilizados ocupan un volumen relativamente grande, lo que no favorece el envasado, el transporte y la venta, por lo que los alimentos liofilizados a menudo se comprimen y envasan. Además, la estructura porosa y suelta hace que los alimentos liofilizados sean fáciles de romper durante el transporte y la venta, por lo que para aquellos alimentos liofilizados que son incómodos de comprimir y envasar, los materiales o formas de embalaje deben tener un cierto efecto protector.

Alimentos liofilizados materiales de embalaje de uso común para bolsas de PE y bolsas compuestas de aluminio y platino, las bolsas de PE se usan a menudo para embalajes grandes, las bolsas compuestas de aluminio y platino se utilizan a menudo para embalajes pequeños, el embalaje exterior suele estar hecho de cajas de cartón corrugado kraft , su tamaño satisface las necesidades del transporte de contenedores, cuando se utilizan bolsas de PE para embalaje interior, para fortalecer su función de aislar oxígeno, agua y vapor, comúnmente se usa de doble capa, si es necesario, también se puede empaquetar en hierro. latas, pero el precio es más elevado y la aplicación no es muy común. No importa qué tipo de material de embalaje se utilice, es necesario utilizar llenado de nitrógeno al vacío y agregar eliminadores de oxígeno y desecante.

Los alimentos liofilizados deben almacenarse en un lugar fresco y seco, si es posible, es mejor colocarlos en un ambiente de baja temperatura y baja humedad, la vida útil suele ser de 1 a 2 años y se puede extender adecuadamente cuando se envasa. en latas de hierro.

Ejemplos de frutas y verduras liofilizadas

1. Arándanos liofilizados

(1) Selección y limpieza de frutas: seleccione arándanos maduros de alta calidad, lave los arándanos con agua limpia, rocíelos con una concentración de solución de etanol al 70% para esterilizarlos y colóquelos en un lugar fresco y ventilado para que se sequen después de la pulverización;

(2) Precongelación: congele rápidamente los arándanos secos y reduzca la temperatura por debajo de -40°C en 15 min; La temperatura del fruto fue≤35 °C y se continuó congelado durante 5,0 h;

(3) Liofilización al vacío: coloque los arándanos congelados en un secador al vacío por microondas con un dispositivo de control de baja temperatura (-10°do——-20°C), encienda la bomba de vacío, después de 30 minutos, el grado de vacío alcanza 450 Pa, encienda la fuente de microondas, ajuste la potencia del microondas a 8 W/g, el tiempo de secado es de 6 h, la temperatura del material se controla en el rango de no más de - 10°C durante el secado por microondas, y el contenido de agua final alcanza menos del 5%;

(4) Envasado: Arándanos rojos envasados ​​al vacío después del secado en microondas.

2. Arándanos liofilizados

(1) Limpieza: tomar 20 kg de arándano fresco maduro, eliminar las impurezas, sumergir en una solución acuosa de dióxido de cloro con una concentración de 75 ppm durante 4 minutos, escurrir y reservar;

(2) Precongelación: coloque los arándanos en una bandeja de liofilización y enfríelos previamente en una cámara frigorífica a menos de -40ºC.°C durante 180 min.

(3) Liofilización al vacío: encienda la máquina de refrigeración para que la temperatura del refrigerante de la trampa de agua alcance -30 ~ -40°DO; En el proceso de liofilización al vacío, la temperatura de la placa calefactora se calienta mediante un programa de control automático por computadora, y el proceso de calentamiento de la placa calefactora se lleva a cabo de acuerdo con la función F=Fl+k×(t/t1)2, F es la temperatura de la placa calefactora en el momento del calentamiento, t=0~tl, y la unidad es min; El tiempo total t1=1200min, la temperatura inicial de la placa calefactora F1=34°C, y la temperatura de terminación F2=58°C:k=24. Coloque los arándanos preenfriados en el liofilizador al vacío y encienda la bomba de vacío; Cuando el grado de vacío de la cámara de vacío sea igual a 50 pa, inicie el programa de calentamiento e inicie el cronometraje; Todo el proceso de secado mantiene el grado de vacío pequeño, igual a 50 Pa, aproximadamente 1400 minutos después del final de la liofilización de la fruta de arándano, después de la liofilización de la fruta de arándano, el contenido de humedad del material está entre 5,0% y 7,0%.

(4) Embalaje: Saque rápidamente el material del liofilizador y colóquelo en una bolsa de película de aluminio.