实验二 蔬菜的冷冻干燥 一、实验目的 了解冷冻干燥的基本原理和冷冻干燥的特点，掌握冷冻干燥机械的基本构造和操作流 程。 二、实验原理 2.1 基本理论 水有固态、液态、气态三中态相。根据热力学中的相平衡理论，随压力的降低，水的冰 点变化不大，而沸点却越来越低，向冰点靠近。当压力降到一定的真空度时，水的沸点和冰 点重合，冰就可以不经液态而直接汽化为气体，这一过程称为升华。当冰周围的蒸汽压低于 610.5Pa 时，冰加热升温可以直接升华为水蒸汽，这就是升华干燥的理论基础。 2.2 概念 真空冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后 在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸汽。再用真空系统中的水汽凝结器（捕水器）将水 蒸汽冷凝，从而获得干燥制品的技术。 2.3 干燥过程 食品的真空冷冻干燥，就是在水的三相点以下，即在低温低压条件下，使食品中冻结的 水分升华而脱去。冷冻干燥过程分为预冻、升华干燥、解析干燥 3 个过程。 2.3.1 预冻过程 预冻是产品在冻结干燥之前，作为单独的操作，用一般的冻结方法预先将产品冻成一定 的形状。 2.3.2 升华干燥过程 要维持升华干燥的不断进行，必须满足两个基本条件，即热量的不断供给和生成蒸汽的 不断排除。干燥过程是由周围逐渐向内部中心干燥的，干燥过程中的传热驱动力为热源与升 华界面之间的温差，而传质驱动力为升华界面与冷阱之间的蒸气分压差，温差越大，传热速 率就越快，蒸汽分压差越大，传质速率就越快。 在升华干燥中，加热温度不能超过物料的共熔点温度，若温度过高，导致冰晶熔化，会 影响制品质量。此外，升华干燥过程中的加热方式直接影响了物料温度分布、升华界面温度、 升华界面水蒸汽通量和干燥时间等重要过程参数。 2.3.3 解析干燥过程 解析干燥是升华干燥之后，去除分布在物料的基质内以游离态或结合水形式存在水分的 过程。物料的解析干燥一般要依靠比升华温度高得多的温度来完成。 2.4 冷冻干燥系统
实验二 蔬菜的冷冻干燥 一、实验目的 了解冷冻干燥的基本原理和冷冻干燥的特点，掌握冷冻干燥机械的基本构造和操作流 程。 二、实验原理 2.1 基本理论 水有固态、液态、气态三中态相。根据热力学中的相平衡理论，随压力的降低，水的冰 点变化不大，而沸点却越来越低，向冰点靠近。当压力降到一定的真空度时，水的沸点和冰 点重合，冰就可以不经液态而直接汽化为气体，这一过程称为升华。当冰周围的蒸汽压低于 610.5Pa 时，冰加热升温可以直接升华为水蒸汽，这就是升华干燥的理论基础。 2.2 概念 真空冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后 在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸汽。再用真空系统中的水汽凝结器（捕水器）将水 蒸汽冷凝，从而获得干燥制品的技术。 2.3 干燥过程 食品的真空冷冻干燥，就是在水的三相点以下，即在低温低压条件下，使食品中冻结的 水分升华而脱去。冷冻干燥过程分为预冻、升华干燥、解析干燥 3 个过程。 2.3.1 预冻过程 预冻是产品在冻结干燥之前，作为单独的操作，用一般的冻结方法预先将产品冻成一定 的形状。 2.3.2 升华干燥过程 要维持升华干燥的不断进行，必须满足两个基本条件，即热量的不断供给和生成蒸汽的 不断排除。干燥过程是由周围逐渐向内部中心干燥的，干燥过程中的传热驱动力为热源与升 华界面之间的温差，而传质驱动力为升华界面与冷阱之间的蒸气分压差，温差越大，传热速 率就越快，蒸汽分压差越大，传质速率就越快。 在升华干燥中，加热温度不能超过物料的共熔点温度，若温度过高，导致冰晶熔化，会 影响制品质量。此外，升华干燥过程中的加热方式直接影响了物料温度分布、升华界面温度、 升华界面水蒸汽通量和干燥时间等重要过程参数。 2.3.3 解析干燥过程 解析干燥是升华干燥之后，去除分布在物料的基质内以游离态或结合水形式存在水分的 过程。物料的解析干燥一般要依靠比升华温度高得多的温度来完成。 2.4 冷冻干燥系统
五、实验材料及仪器 小白菜，胡萝卜，大葱，真空冷冻干燥机 六、操作方法 6.1 操作流程 新鲜蔬菜原料 原料选择 预处理 预冻 真空冷冻干燥 成 品 6.2 操作要点 6.2.1 原料选择：原料应新鲜无病虫害，大小一致。 6.2.2 原理预处理：新鲜原料应清洗和切片。切片时厚度适当，切割面应垂直于纤维方 向，使冻干时冰的升华界面的界面的移动方向与纤维方向一致，以提高干燥速率。 6.3.3 预冻：装箱之前，先将处理后的原料放入冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入 冻干箱内进行预冻，在-35℃下冷冻 2-4 小时，使水分充分冻结。 6.4.4 真空冷冻干燥：冷阱温度达到-50℃左右，设定真空冷冻干燥机的各种参数，进 行真空冷冻干燥。冷冻干燥分两个阶段，冻干开始时，隔板不加热，通过外界辐射为升华过 程提供热量，冻干 10 小时左右，升华干燥阶段基本完结，进入解析干燥阶段，启动加热程 序，使隔板温度达到 40℃，当物料温度接近加热极温度时，表示物料已经冻干，结束冻干 操作。 七、成品复水性实验
五、实验材料及仪器 小白菜，胡萝卜，大葱，真空冷冻干燥机 六、操作方法 6.1 操作流程 新鲜蔬菜原料 原料选择 预处理 预冻 真空冷冻干燥 成 品 6.2 操作要点 6.2.1 原料选择：原料应新鲜无病虫害，大小一致。 6.2.2 原理预处理：新鲜原料应清洗和切片。切片时厚度适当，切割面应垂直于纤维方 向，使冻干时冰的升华界面的界面的移动方向与纤维方向一致，以提高干燥速率。 6.3.3 预冻：装箱之前，先将处理后的原料放入冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入 冻干箱内进行预冻，在-35℃下冷冻 2-4 小时，使水分充分冻结。 6.4.4 真空冷冻干燥：冷阱温度达到-50℃左右，设定真空冷冻干燥机的各种参数，进 行真空冷冻干燥。冷冻干燥分两个阶段，冻干开始时，隔板不加热，通过外界辐射为升华过 程提供热量，冻干 10 小时左右，升华干燥阶段基本完结，进入解析干燥阶段，启动加热程 序，使隔板温度达到 40℃，当物料温度接近加热极温度时，表示物料已经冻干，结束冻干 操作。 七、成品复水性实验
准确称取冻干物料 5-6 克，在 50-55℃水中浸泡 20 分钟左右，充分复水后，取出沥干， 晾干表面水分后准确称重，按如下公式计算复水比。 复水比 = （充分复水后产品重量/ 冻干后产品重量） * 100% 八、讨论 1.真空冷冻干燥的特点。 2.讨论对冻干成品复水性的影响因素
准确称取冻干物料 5-6 克，在 50-55℃水中浸泡 20 分钟左右，充分复水后，取出沥干， 晾干表面水分后准确称重，按如下公式计算复水比。 复水比 = （充分复水后产品重量/ 冻干后产品重量） * 100% 八、讨论 1.真空冷冻干燥的特点。 2.讨论对冻干成品复水性的影响因素