果蔬微波冷冻干燥关键技术研究

随着果蔬休闲食品的快速发展，干燥技术的研究也不断深入。 冷冻干燥（Freeze-drying ，FD）过程是在真空、低温环境下进行，不会破坏热敏性物质，且还抑制了酶的生物活性和微生物的生长繁殖，可以较好地保留新鲜果蔬的色、香、味、形及营养成分，可制备出高品质的果蔬冻干制品，但传统果蔬冻干加工普遍存在高成本、高能耗、低产率等突出问题。 为实现规模化产业化生产，需进一步优化或者采取更有效的联合干燥技术以达到高品质、低能耗的要求。

研究证明，微波冻干具有缩短冻干周期、节能降耗、清洁环保、高效低成本加工等优势。 目前国内外相关研究主要集中在加工装置、 加工工艺及其工艺参数、 干燥动力学以及果蔬干品质等方面。 中国专利CN202010296987.1 公开了一种激光预处理协同微波喷动提升浆果冻干高效节能的方法， 其将经过特殊预冷冻的浆果物料进行激光多点穿孔处理，并协同微波喷动冷冻干燥技术脱水，然后包装。 该发明利用特殊速冻以及激光穿孔技术显著增加物料的物理性扩散通道，利用微波喷动技术均匀化物料干燥热点分布，通过协同处理从而解决普通冷冻干燥高能耗、微波干燥均匀性差的难题，提升产品品质，与传统冻干相比，时间缩短50%以上，均匀性提升60%以上，能耗减少30%以上。 CN201910156391.9 公开了一种带红玫瑰花瓣的高脆度薯泥脆片的制作方法，其以玫瑰花种植企业的碎花为原料，经过预处理、护色、薯泥超声波预处理、与辅料混匀、调味、模具定型后于-70 ℃预冻8 h 后先用脉冲喷动微波冷冻干燥至样品含水量（质量分数）为10%～15%，后用脉冲喷动射频真空干燥至最终含水量5%以下，成品用不透光的铝箔袋进行真空包装。 CN201610670295.2 公开了一种再造型复合果蔬脆片的制备方法，包括以下步骤：将多种果蔬原料预处理后混合辅料并打浆获得复合果蔬浆；将复合果蔬浆经再造形成复合果蔬片；将复合果蔬片经真空微波冷冻预干燥至半干状态，将半干的复合果蔬片压差膨化处理；将压差膨化后的复合果蔬片真空微波干燥获得复合果蔬脆片。 该方法采用真空微波冷冻预干燥、压差膨化和真空微波联合技术，以及原料复配技术，同时利用添加辅料改善产品的膨化度和脆度等品质，研制了绿色、安全、营养均衡、方便的非油炸再造形成复合果蔬脆片。CN201710590729.2 提供了一种浸渍预处理与真空微波联合冷冻干燥制备草莓休闲脆的方法，将清洗沥干后草莓在混合浸渍液中超声真空浸渍，然后进行高功率瞬时真空微波预膨化预脱水处理，以及真空冷冻干燥等步骤，可显著提高草莓产品干燥后的硬度和脆度。CN201810301119.0 公开了微波喷动冻干智能检测高糖分水果含水率及质构的方法，采用微波喷动冻干技术对新鲜果蔬进行干燥。 经过清洗、去皮去核、切块后的果蔬样品在-67 ℃下速冻处理2 h，之后进行微波喷动冻干直至干燥结束。 在冻干过程中阶段性取样进行低场核磁共振分析，用质构分析仪对物料的硬度进行测定，同时测定水分含量，建立核磁响应信号参数与物料含水量及硬度的关系方程。 CN201210518887.4 公开了一种用于颗粒状调理食品的脉冲喷动微波冻干装置及均匀化高效加工方法，其由进料阀、挡板阀、微波加热腔体、微波源、水负载、真空干燥管、气体分布器、气体流量调节器、气-固分离器、卸料器、捕水器、制冷机、真空贮罐、真空泵、控制面板和水循环装置构成。 该装置实现物料在微波冻干条件下喷动、旋转，达到物料高效、均匀干燥的目的，缩短冻干周期接近50%，降低了大规模生产的成本。 史扬杰等（2021）基于微波真空冷冻干燥原理研制了CO2冷阱微波真空干燥装置，其采用液态CO2作为制冷媒，通过合理布局实现CO2的循环利用，采用喷淋冷冻技术，设计了翅片式冷阱管。 吕为乔等（2021）以微波干燥的负压水平和干燥模式为主线，阐述高水分农产品物料在低真空度的负压微波脉冲喷动干燥(PS-MVD)、中真空度的微波真空干燥(MVD)、高真空度的微波真空冷冻干燥(MVFD)的干燥模式及物料特性，同时研究了农产品物料“热风-微波真空”组合干燥、“微波真空-真空含浸”加工、脉冲喷动微波真空冷冻干燥工艺的应用。 Jiang 等（2017）研究比微波-冷冻联合、热风-微波联合、单一热风、冷冻和微波真空干燥5 种干燥方法对秋葵干燥品质和速率的影响，发现在抗氧化性能和色泽的保护上，微波-冷冻联合与FD 相似，显著优于其他3 种，但微波-冷冻联合处理秋葵干燥品硬度、脆度较高，干燥时间和能耗分别降低了约753.6%%和719.2%。 Pei 等(2016) 研究了干燥香菇挥发性成分，发现微波、冷冻组合的干燥产品不仅味觉活性氨基酸含量高，与新鲜产品更为接近，且干燥效率高、能耗低。

联合干燥技术优势互补，可以避免单一干燥技术的缺点，研究人员对其已有了较多研究。 但产品干燥过程中热质传递与动量传递调控、最佳转换点的确定、生产线的自动控制、在线智能检测等关键技术问题仍需深入研究解决，以推动果蔬食品冻干行业升级换代，提高农产品加工附加值及国际市场竞争能力。