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牛肉的冷冻干燥工艺

牛肉的冷冻干燥机工艺


    食品冷冻干燥法是一种特殊形式的食品真空干燥法。冷冻干燥还有多种其他的叫法,如真空冷冻干燥、升华干燥、冷冻升华干燥等,它是先将物料冻结到冰点以下使水分变成固态的冰,然后在较高的真空度下使冰不经液态直接转化为水蒸气而除去,从而获得干燥的制品。水的相平衡关系是研究和分析含水食品冷冻干燥的基础,从水的相平衡图及三相点示意图上可以得知,当压力大于610.5Pa 时,从固态冰开始等压加热升温的结果必然要经过液态才能达到气态,而当冰周围的蒸汽压低于610.5Pa 时,固态冰加热升温可以直接升华为水蒸气,这就是冷冻干燥的基本原理。

冻干食品具有以下特点[1 ]

a.冻干食品由于脱水比较彻底,因而不加任何防腐剂也可安全地贮存较长时间,并且运输方便。

b.由于物料在升华脱水前先经冻结形成稳定的固体骨架,所以水分升华汽化后,固体骨架基本维持不变,故干制品不失原有的固体结构,保持新鲜食品的形态,且多孔结构的制品具有理想的速溶性和快速复水性。

c.由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在,原来溶于水中的无机盐之类的溶解物质被均匀地分配在物料之中,冰晶升华时,溶于水中的溶解物质就地析出,避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移,所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象,因此,冻干食品无表面硬化的问题。

d.冷冻干燥在低温、高真空度下进行,避免了加工时食品中的热敏性成分被破坏、易氧化成分被氧化的现象,所以冻干食品最大限

度的保持了食品的营养成分及生理活性成分。

e.由于低温下各种化学反应的速率较低,故冷冻干燥时由于色素分解造成的褪色、酶和氨基酸所引起的褐变现象几乎不发生,所以冻干食品不需添加任何色素其色泽依然鲜艳如初、风味不变。

f . 冻干食品容易吸湿潮解,故对包装材料要求高;此外,多孔疏松结构使得冻干食品在输送、销售途中极易破碎、粉末化,因此,应采用具有一定保护作用的包装材料或包装形式。

 

基本步骤:

牛肉筛选整理切片预冻升华干燥解吸干燥包装成品。

a.筛选半膜性肌、背部最长肌等部位制作的五香牛肉,剔除熟牛肉上附着的脂肪及结缔组织,切片厚度5mm,长宽约为3.52cm。将切好的物料摆放于干燥托盘中,并将探头放于物料中心

 

预冻是先对湿牛肉片在短时间内将其温度降至共晶点以下,使其中水分全部冻结成冰晶,从而保证升华干燥后的牛肉片具有良好的形态、质构和复水性。

冷冻速率高将导致细胞间小冰晶的形成甚至细胞内冰晶的形成,这将影响制品的干燥速率以及产品的多孔性及复水能力。过高的冷冻速率导致牛肉的复水能力显著降低,无论是复水前还是复水后产品的色泽都更加苍白失去牛肉本身的原有色泽。但与生牛肉冻干不同的是,在一个相当宽的范围内冷冻速率似乎对熟牛肉的脱水速率或复水能力没有任何影响,而在贮藏时,冷冻速率愈慢的冻干熟牛肉其质量下降得愈快。冷冻速率的快慢对干燥时间也有一定影响,速冻产生的冰晶较小,缓冻产生的冰晶较大,大的冰晶有利于升华,小的冰晶溶解快,冰晶越小,干燥后越能反映出产品原来的结构形状和性能,所以应综合考虑牛肉的共晶点选择最优的冷冻速率,既能缩短干燥时间又能保证冻干牛肉的品质。试验中先对搁板制冷至-15℃后入料,约1.5h 后料温降至-20℃,继续冷冻0.5h 后,可认为达到牛肉的共晶点温度以下,此时显示料温为-2 7 ℃。(牛肉共晶点在-25℃左右)并保持1个小时。这时候为预冻完成。

 

升华温度对冻干牛肉品质的影响

    升华干燥所需的潜热由热源通过外界传热过程传送到被干物料的表面,而对搁板加热必须保证物料温度低于共熔点温度使物料不融化,温度太低对干燥速率的提高不利。当外部气体温度升高时,干燥层表面温度也随之升高。因此可通过提高气体温度来提高干燥速率,但受到下列条件的限制:

a)产品冻结部分的温度低于产品共熔点温度;

b)产品干燥层的温度必须低于崩解温度或允许的最高温度;

c)最高搁板温度。升高气体温度当受到干燥层所能承受的最高温度的限制时,为了提高干燥速率,必须提高干燥层的导热系数;     当受到冻结层的融化温度限制时,为了提高干燥速率,就必须提高干燥层的平均有效扩散系数。而干燥层的导热系数和扩散系数都与压力有关。试验中搁板温度55℃,升华干燥过程中牛肉的表面温度最高不要超过40℃,以防蛋白质热变性及影响制品的复水性。

 

总结熟牛肉的冻干工艺条件为:

预冻时间3h ,预冻终点温度-30℃,干燥室真空度60Pa

捕水器真空度45Pa,捕水器温度-40- 50℃,干燥时间6-8h

冻干熟牛肉外观,其色泽与冻干前无差别呈暗红色,表面呈焦状使制品赋有特殊风味。在20℃的常温水中使冻干熟牛肉复水,约1min 左右制品恢复至冻干前鲜熟牛肉的状态,复水后制品具有较好的品质并且口味与冻干前基本一致。

 

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