真空技术在食品贮藏及加工领域的应用上课讲义

真空技术在食品贮藏及加工领域的应用

前言

近年来随着经济发展、社会进步，人们生活水平的大幅度提高，我国食品工业制品在居民消费支出中的比例逐渐提高，饮食消费结构也发生了巨大的变化，社会对食品加工制品的要求日益扩大和多样化。初级农产品在市场上的份额不断下降，取而代之的是种类繁多的半成品和制成品，并且绿色食品将成为主角。然而，统计显示，目前我国粮食、油料、水果、肉类、蛋类、水产品等产量均居世界第一．但主要农产品加工转化率仅30％左右，与发达国家80％以上的加工率相比还有很大差距。发达国家农产品加工业的产值一般为农业产值的2-3倍，而我国只有85％。发达国家从事农产品加工业的劳动力远多于从事农业生产的劳动力．而我国正好相反。为了加速农产品加工业的发展，我们应该积极推广应用现代高新技术，如生物技术、微波技术、膜分离技术、微胶囊技术、超微粉碎技术、挤压与膨化技术、高压技术、真空技术等。这些技术的应用将有利于农产品的深加工、开发新的制成品、提高产品质量、减少原料消耗和能耗、提高效率、降低成本、减少污染。本文将就真空技术在食品贮藏保鲜和加工中的应用进行综述，以供有关科研和生产部门参考。

1.食品真空技术概述

所谓真空，就是指在给定的空间内。低于一个大气压的气体状态。在真空状态下，气体的稀薄程度通常用压强值来表示。这种特定的真空状态与我们赖以生存的大气状态相比．单位体积内的分子数目明显减少了。“真空”可以降低水的蒸发温度，例如水在一个大气压的沸点100℃．而在0．05个大气压时其沸点仅为32．5℃。这样在加工原料时，真空条件与常压条件相比．加热能耗相对减少。由于加热温度较低，设备损失的热量也减少，同时这种可以实现低温加热的特点。又可以减少食品物料中维生素等热敏性成分的破坏损失，有利于保持物

料的有效成分．避免物料焦化，从而提高产品的质量。

由于真空具有这一系列独特的性质，其在农产品产业链中的应用就产生了许多不同于传统工艺的效果。可以减少农产品物料中蛋白质、维生素等热敏性成分的破坏和损失，有利于保持物料的有效成分，避免物料中淀粉的糊化、焦化变质，从而提高产品的质量。采用真空技术可以减轻或避免物料的氧化作用，防止物料“褐变”，有利于产品贮藏期的延长。真空状态可以缩短农产品浸渍、脱气、脱水、加湿、入味、冷却、保鲜等的时间。在低压条件下对农产品组织进行脱气操作时，若对农产品组织再施以外压，则可以得到组织致密的产品。

当前，农产品加工技术的一个重要发展趋势是最大限度地保持产品的色香、味、形及营养成分。农产品真空应用技术主要围绕“绿色、环保、高质、高效”

的发展目标，提高产品质量、降低生产成本、减少污染排放和拓展循环经济产业链，优化产业结构，加快高新技术成果的应用和产业化。进而增强产品的国际市场竞争力，推动整个农产品精深加工产业链迈向“健康、高速、高效”的良性发展道路。

2.真空技术在食品贮藏保鲜中的应用

2.1食品真空保鲜技术

真空技术作为一门前缘的科学．它的出现给保鲜领域带来一场革命。采用真空保鲜，使食品处于一个干燥、气体稀薄的环境．能有效延长其保质期。目前其广泛应用于食品真空包装和真空贮藏。真空包装保鲜食品是简而易行的方法，它是将包装袋中的空气抽走．然后再封好，使食品与大气隔绝，这样可防止食品氧化、发霉及腐败。减少变色、退色。保护维生素A和C不损耗，防止食品色、香、味改变。真空包装保鲜有它的局限性，需要指出的是，真空保鲜(非充气式)对于失去生命的物料有较好的保鲜作用，而对于果蔬类和鲜肉类保鲜作用较差。为使物料包装前携带细菌较少，采取杀菌措施．还是必要的。

真空气体置换保鲜基本原理是将包装袋中的空气抽走，然后充入配置好的混合气体，利用气体和包装袋材自己的功能．来达到保鲜食品目的。真空气体置换保鲜更能够精确地控制气体成分。使这项技术不仅应用于肉类贮藏和运输，也可以用于水果和蔬菜的贮运，以及其它各类食品的保鲜。

2.2食品真空冷却技术

预冷是食品包装之前的一个重要加工工序，预冷有自然对流冷却、浸水式冷却、风冷等方法。真空冷却是将含有游离水的食品置于真空环境中。利用游离水的蒸发潜热带走食品热量的冷却方法。与自然对流冷却、浸水式冷却、风冷等传统方法相比，真空冷却最突出的优点是可以大大缩短处理时间、使食品内部温度更为均匀；真空冷却还可以通过控制绝对压力来精密地控制产品温度；同时真空冷却还能够提高产品的安全、卫生和质量及延长货架期。真空冷却技术主要应用于果蔬的、肉类食品、烘焙食品、水产品和花卉的真空预冷等。

真空冷却最主要的不利之处在于水分的蒸发而引起的重量损失。由于真空冷却依靠蒸发食品内部的水分来降温，因而重量损失是真空冷却一个不可避免的紧随温度降低的后果。已有研究表明，在冷却之前的增湿处理可减少真空冷却时的重量损失。真空冷却还会对产品的质量如外观、颜色和感官品质有一些负面影响，同时真空冷却的前期库房投资和运行成本较高。因此真空冷却技术还未广泛应用于食品的真空冷却。随着对真空冷却技术的进一步研究，比传统冷却系统有较低的库房和运行成本的真空冷却将使其在食品和蔬菜加工工业上的应用更加广泛和更具竞争性。

2.3食品真空冷冻贮藏技术

真空冷冻贮藏技术，集合真空预冷和真空贮藏于一体，是当今鲜活食品贮藏保鲜先进的技术，从二十世纪下半叶以来成为世界科学家们研究试图突破的热点课题。

真空冷冻贮藏技术的基本原理为：将水果蔬菜及其它鲜活食物置于密闭的容器内，这类容器能承受98．0665Kpa的压力，在按规定降低温度后或降低温度的过程中，根据所贮存商品的指标要求，用真空泵将容器内的空气快速抽出，使空气含量减少，密度降低，进行减压降氧，使容器内部维持一定温度的同时保持高精度而又适宜的低氧以达到长期保鲜的目的。在降压的过程中，一些不利于贮物和对贮物有害的气体也会随之减少或基本消失。由于减压不断进行，所以同时也起到不断清除有害气体的作用．为贮物的长期贮藏保鲜创造了有利的条件。与普通冷藏相比，其贮藏期普遍延长1～2倍，更能有效保证蔬菜、肉类的色、香、味及营养成分。

真空冷冻贮藏技术可广泛应用于改善传统的冷库、运输或冷藏装置、商用展示柜及家用减压保鲜冰柜．以达到冷冻、气调、真空保鲜功能多样化，发展前景相当广阔，必将成为二十一世纪保鲜技术的主体和支柱。

3.真空技术在食品加工中的应用

3.1食品真空干燥技术

基本原理：水的饱和蒸气压与温度紧密相关，在真空状态下，水的沸点降低，即在真空下操作也就是在低温下操作，可避免在高温下营养成分及维生素等的破坏，同时提高了干燥速度。此外在真空系统中，单位体积内空气的含量低于大气中的含量，在相对缺氧的环境下进行农产品干燥可以减轻甚至避免农产品中蛋白质、维生素的氧化机会，色素褐变或其它氧化变质等，所以采用真空干燥获得较好的品质质量。

真空干燥过程就是将被干燥物料置放在密闭的干燥室内，用真空系统抽真空的同时对被干燥物料不断加热，使物料内部的水分通过压力差或浓度差扩散到表面,水分子在物料表面获得足够的动能，在克服分子间的相互吸引力后，逃逸到真空室的低压空间，从而被真空泵抽走的过程。真空干燥能够方便地回收有用和有害的物质，而且能做到密封性良好。从环境保护的意义上讲，有人称真空干燥为“绿色干燥”。

真空冷冻干燥技术是使物料首先冻结，然后在真空条件下升温，使冰升华而达到最后干燥的目的。采用的加热方式有红外线加热、微波加热等，所提供的热量既要快速使冰升华，又不能使产品表面受到损伤。真空冷冻干燥技术能够保持产品原有的色、香、味、形以及营养成分，特别对热敏性物料的干燥，是生产绿

色食品更有前途的一种干燥方法。

真空冷冻干燥时，产品放在真空室内，处在两加热板之间，利用低温激发远红外加热，保证干燥均匀．加热板的温度是按干燥过程的加热曲线精确控制的。真空度的选择要能保证整个干燥过程中所有水分都以冰的形式而不溶融，对于大多数蔬菜和肉类来说，选择0．5～1Pa，相应于25℃左右的升华温度为适。

由于真空冷冻干燥食品是在很低的温度下脱水，食品的营养成分风味物质损失少，可以最大限度地保留原有的营养和风味，复水性极好．可在数秒至数分钟内完成复原，其色、昧、形与新鲜品基本完全相同。真空冷冻干燥产品很多：有咖啡、速溶茶、果汁、草药等，蔬菜类有葱、大蒜、姜、蘑菇、肉类、鲜贝等。

2.4 食品真空浸渍技术

以前用糖液及盐水等浸渍食品的方法就是在大气压下把原料按溶液的浓度，从稀浓度到高浓度的顺序依次转移的办法。这种方法的缺点是浸渍终了所需时间太长，如豆类的糖液浸渍即所谓煮豆时间有的甚至长达七天之久。

农产品原料之所以必须按糖液浓度，从稀薄到浓厚的顺序转移，其原因在于植物细胞的脱水作用。所谓脱水作用，就是植物细胞当接触到比细胞内部浓度还要高的液体时，由于渗透压的关系，浓度低的细胞液向浓度高的液体渗透，因而使细胞收缩，以大豆为例，则豆粒表面发生皱纹，商品价值随之下降。高浓

度液体向细胞内渗透的现象称为扩散，是与渗透相反的作用。双方都是以浓度差作为动力的源泉。对于用作商品的煮豆，为了保持外观在加工时须巧妙运用上述两种作用，因此不宜从最初就利用制成品的高浓度糖液。此外，一般认为在大气中实行浸渍时原料中含有空气，有妨碍液体渗透的缺点，这一点是与变压器等电气机器的浸渍是相同的。

而真空浸渍在这点上显然是优越的，其过程为将原料装入浸渍罐的指定笼内，接着从糖液罐把糖液注满浸渍罐与热交换器，并向热交换器送蒸汽加热，同时用真空泵把设备的压力降到适当程度（例如200托）。糖液沸腾后通过自吸开始在浸渍罐与热交换器间循环。最初是低浓度，在不破坏原料外观情况下开始徐徐浸透。在循环过程中无论从原料向糖液渗透出来的水，或糖液中原有的水，经真空泵排气后糖液被浓缩起来，这样连续下去可制成糖度左右的煮豆，比过去在大气压下的浸渍时间相应缩短。

2.5 真空入味

通过真空使食物的气孔张开，同时将食物中之毛细孔的空气抽出，而此时腌制、蒸煮之汁液也快速进入食物毛细孔中，缩短瓜子、花生、泡菜、果蔬、腌肉、腌蛋的时间，具有快速腌制、蒸煮入味之功能。

在真空状态内，可提高调味品进入食物的速度，并最大限度的保持食物内的水分。另外真空状态能保持食物一定的新鲜度。蔬菜水果经过腌制后，口味纯正均匀，色泽鲜亮，增加产品竞争力。蛋经过腌制后，可成为咸鸭蛋、咸鸡蛋、咸鹅蛋、咸鹌鹑蛋或者五香蛋。肉制品可以通过适当的转动，搅拌食品，有规律地拍打食品，所谓“按摩作用”“真空作用”能增加食品的含水量，令食品增加风味，更柔软，更可口，更好卖。由于采用真空腌制，大大缩短了腌制时间，而且使肉块充分吸收盐水，使蛋白质溶解。这样不仅使肉的结构松驰，达到嫩化效果，而且改善了肉的外观和提高了出品率。

2.6 真空油炸

真空低温油炸技术就是在真空状态下，以油作为传热介质，使食品内部的水分（自由水和部分结合水）急剧蒸发而喷出，从而使食品的组织形成疏松多孔的结构。

真空系统中空气含量低于大气环境，氧气含量也较低。油炸加工过程在低含氧量的状态下进行，可以减轻甚至避免氧化作用带来的危害，例如脂肪酸败、酶促褐变及氧化变质等。

真空油炸干燥是利用在减压状态下，食品中水分汽化温度降低，能在短时间内迅速脱水，实现在低温条件下对食品进行油炸。热油脂既作为食品脱水传热

的中间体，又是改善食品风味的重要因素。因此，真空油炸干燥将脱水干燥和油炸有机的结合为一体，生产出兼有两者效果的食品。

在含水食品的汽化分离操作中，真空是与低温是紧密相联的。即在真空状态下的操作，亦必是在低温条件下的操作。从而可有效地避免食品高温处理所带来的一系列问题，如炸油的聚合劣变、食品本身的褐变反应、美拉德反应、营养成份的损失等。

低温真空油炸设备较理想的模式基本结构要素包括以下4点：

（1）具有较高效率的真空设备，即能在短时间内处理大量三次蒸汽并能较快建立起真空度不低于0.092MPa的真空条件。

（2）尽量具有机内脱油装置，这样在真空条件下进行脱油，可避免在真空

恢复到常压过程中，油质被压入食品的多孔组织中，以确保产品含油量低于25%。

（3）具有较大装料量的高密闭性的真空油炸釜，（要有与装料量相匹配的蓄油量和换热面积）。

（4）具有温度时间等参数的自动控制装置, 避免人为因素造成产品质量的不稳定。

3 总结

如前所述．由于“真空”的特点可以满足工业生产中某些工艺上的特殊要求，因而真空技术在农产品加工和食品工业上被广泛的应用。我国食品加工的总体水平还比较低，急需我们在新工艺、新技术的研究和推广应用上多下功夫。就真空技术的应用来讲，我们一方面要掌握和应用好在农产品加工和食品工业中已被广泛应用的真空操作方法，另一方面又要不断地开发新的真空技术应用领域。专家学者认为，真真空技术的进一步开发，必将推动我国现有食品加工业的技术进步，将我国丰富的农产品资源，通过高科技转化为产品优势，为我国食品

工业及高产、高效、优质农业开辟出一条新路。