瑞士步琦
凍干新鮮的香蕉切片
凍干應(yīng)用
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簡介
冷凍干燥是一種溫和的干燥方法，可用于保存食品而不改變其外觀或風味。冷凍干燥過程包括將食品樣品預(yù)凍，然后對凍結(jié)樣品施加精準的真空控制。在這種條件下，食品中的水分會升華，因此樣品最終會干燥。在食品應(yīng)用中，冷凍干燥常用于生產(chǎn)速溶咖啡和干燥保存水果、蔬菜或草藥。
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設(shè)備
BUCHI Lyovapor™ L-200 Pro
BUCHI Lyovapor™ 軟件
深冷冰箱，溫度 -40°C，tritec HANNOVER
不銹鋼托盤
Mettler Toledo HR73 鹵素水分分析儀
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試劑與耗材
新鮮的香蕉
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實驗過程
4.1 樣品準備
將香蕉切成 5mm 厚的切片，并將這 11 片香蕉切片放置在不銹鋼托盤上（圖1），然后在深冷冰箱中過夜，溫度為 -40℃。另外也可以使用 -20℃ 的冰箱。
▲ 圖1. 帶有新鮮切片的香蕉托盤
4.2 設(shè)置 Lyovapor™ L-200
在深凍24小時后，香蕉片被轉(zhuǎn)移到冷凍干燥機 Lyovapor™ L-200 中進行冷凍干燥，設(shè)置如 表1 所示。
表1. Lyovapor™ L-200 中香蕉片冷凍干燥的設(shè)置
干燥室類型 | 標準 |
樣品塌陷溫度 | 未激活 |
不塌陷的安全溫度 °C | 未激活 |
氣體類型 | 環(huán)境空氣 |
設(shè)置的貨架溫度在初級和次級干燥結(jié)束時不應(yīng)超過 25℃（溫度設(shè)定點）。使用 Lyovapor™ 軟件編程的初級和次級干燥過程步驟如 表2 所示。在初級干燥階段，從樣品中去除基質(zhì)溶劑，在這種情況下水通過升華去除。在次級干燥階段，通過去解吸附溶劑來干燥樣品。
表2. 初級干燥步驟的參數(shù),設(shè)置在 Lyovapor™ 軟件上
步驟 | 1 | 2 |
階段 | 初級干燥 | 次級干燥 |
時長 | 12小時 | 3小時 |
溫度 | 25.0 | 25.0 |
溫度梯度 | 0.07 | 0.00 |
壓力類型 | 需調(diào)整 | 需調(diào)整 |
壓力 | 0.370 | 0.100 |
安全壓力 | 1.500 | 1.500 |
安全壓力時長 | 10 | 10 |
4.3 鹵素水分分析
香蕉干燥后（見 圖2），分析了三個香蕉片的剩余水分含量，以評估干燥效率。因此樣品在30秒內(nèi)被研磨在研缽中并轉(zhuǎn)移到水分分析儀中。水分分析采用鹵素水分天平，其參數(shù)列于 表3，判定標準 5 是指在 1mg/140s 以內(nèi)沒有更多的變化。
表3. 水分分析儀設(shè)置
判定標準 | 5 |
干燥溫度℃ | 110 |
▲圖2. 冷凍干燥后的盤子上的香蕉片
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實驗結(jié)果和討論
5.1 凍干香蕉片的外觀評價
圖1 和 圖2 分別展示了凍干前后的托盤上的香蕉片。所有 11 片香蕉片都顯示出均勻的凍干結(jié)構(gòu)和外觀。在干燥過程中，沒有觀察到它們的尺寸和形態(tài)有任何變化。
5.2 凍干香蕉片的水分分析
為了確定 Lyovapor™ L-200 的干燥效率，使用鹵素水分分析儀分析了三個香蕉片的剩余水分含量。表4 顯示了凍干后測量的水分含量和干燥效率的結(jié)果。
表4. Lyovapor™ L-200 上凍干后水分分析的結(jié)果
香蕉切片 | 凍干樣品重量g | 鹵素干燥樣品重量g | 水分含量% |
1 | 0.606 | 0.587 | 3.14 |
2 | 0.843 | 0.818 | 2.97 |
3 | 0.794 | 0.770 | 3.02 |
所有分析的樣本在凍干過程后含水量均小于等于3.14%。香蕉的初始水分含量為76.97% ± 1.24%（n=3）。因此，在Lyovapor™ L-200上應(yīng)用描述的凍干方法導致水分去除率至少為95.92%
總的來說，將凍干過程應(yīng)用于如香蕉片等食品，具有以下優(yōu)缺點：
優(yōu)勢：
在低溫和低壓條件下進行冷凍干燥是一種有效的方法，可以保持食品的顏色、氣味、風味和熱敏感的營養(yǎng)素
消除食品表面的硬化
冷凍干燥的食品具有多孔結(jié)構(gòu)，易于復(fù)水或溶解。它可以直接食用或復(fù)水后食用
由于冷凍干燥的食品含水量極低，因此密度相對較小，易于運輸。冷凍干燥的食品在室溫下可以長期保存，而運輸成本遠低于冷凍食品
冷凍干燥過程中不向食品中添加任何添加劑
劣勢：
如果直接暴露在空氣中，凍干食品會迅速吸水復(fù)水，導致食品品質(zhì)下降
凍干產(chǎn)品必須真空包裝或用氮氣進行真空包裝，包裝材料不得允許水蒸氣滲透
在運輸和銷售過程中，由于其疏松多孔的結(jié)構(gòu)，凍干食品很容易碎成粉末或開裂
凍干是一個耗時耗能的過程，導致生產(chǎn)成本更高
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實驗結(jié)論
使用Lyovapor™ L-200，成功實現(xiàn)了香蕉水分去除的高效干燥。
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參考文獻
G. W. Oetjen; Freeze drying; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (2004).
//nuts/driedfruit/freeze dried/
//chaucerfreezedried/
//northbaytrading/dried-fruit/freeze dried-fruit/
H. Tse-Chao Hua, L. Bao-Lin, Z. Hua; Freeze drying of Pharmaceutical and Food Products,
Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, pages 141–169 (2010).
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