瑞士步琦
冻干新鲜的香蕉切片
冻干应用
”
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简介
冷冻干燥是一种温和的干燥方法,可用于保存食品而不改变其外观或风味。冷冻干燥过程包括将食品样品预冻,然后对冻结样品施加精准的真空控制。在这种条件下,食品中的水分会升华,因此样品最终会干燥。在食品应用中,冷冻干燥常用于生产速溶咖啡和干燥保存水果、蔬菜或草药。
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设备
BUCHI Lyovapor™ L-200 Pro
BUCHI Lyovapor™ 软件
深冷冰箱,温度 -40°C,tritec HANNOVER
不锈钢托盘
Mettler Toledo HR73 卤素水分分析仪
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试剂与耗材
新鲜的香蕉
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实验过程
4.1 样品准备
将香蕉切成 5mm 厚的切片,并将这 11 片香蕉切片放置在不锈钢托盘上(图1),然后在深冷冰箱中过夜,温度为 -40℃。另外也可以使用 -20℃ 的冰箱。
▲ 图1. 带有新鲜切片的香蕉托盘
4.2 设置 Lyovapor™ L-200
在深冻24小时后,香蕉片被转移到冷冻干燥机 Lyovapor™ L-200 中进行冷冻干燥,设置如 表1 所示。
表1. Lyovapor™ L-200 中香蕉片冷冻干燥的设置
干燥室类型 | 标准 |
样品塌陷温度 | 未激活 |
不塌陷的安全温度 °C | 未激活 |
气体类型 | 环境空气 |
设置的货架温度在初级和次级干燥结束时不应超过 25℃(温度设定点)。使用 Lyovapor™ 软件编程的初级和次级干燥过程步骤如 表2 所示。在初级干燥阶段,从样品中去除基质溶剂,在这种情况下水通过升华去除。在次级干燥阶段,通过去解吸附溶剂来干燥样品。
表2. 初级干燥步骤的参数,设置在 Lyovapor™ 软件上
步骤 | 1 | 2 |
阶段 | 初级干燥 | 次级干燥 |
时长 | 12小时 | 3小时 |
温度 | 25.0 | 25.0 |
温度梯度 | 0.07 | 0.00 |
压力类型 | 需调整 | 需调整 |
压力 | 0.370 | 0.100 |
安全压力 | 1.500 | 1.500 |
安全压力时长 | 10 | 10 |
4.3 卤素水分分析
香蕉干燥后(见 图2),分析了三个香蕉片的剩余水分含量,以评估干燥效率。因此样品在30秒内被研磨在研钵中并转移到水分分析仪中。水分分析采用卤素水分天平,其参数列于 表3,判定标准 5 是指在 1mg/140s 以内没有更多的变化。
表3. 水分分析仪设置
判定标准 | 5 |
干燥温度℃ | 110 |
▲图2. 冷冻干燥后的盘子上的香蕉片
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实验结果和讨论
5.1 冻干香蕉片的外观评价
图1 和 图2 分别展示了冻干前后的托盘上的香蕉片。所有 11 片香蕉片都显示出均匀的冻干结构和外观。在干燥过程中,没有观察到它们的尺寸和形态有任何变化。
5.2 冻干香蕉片的水分分析
为了确定 Lyovapor™ L-200 的干燥效率,使用卤素水分分析仪分析了三个香蕉片的剩余水分含量。表4 显示了冻干后测量的水分含量和干燥效率的结果。
表4. Lyovapor™ L-200 上冻干后水分分析的结果
香蕉切片 | 冻干样品重量g | 卤素干燥样品重量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 |
所有分析的样本在冻干过程后含水量均小于等于3.14%。香蕉的初始水分含量为76.97% ± 1.24%(n=3)。因此,在Lyovapor™ L-200上应用描述的冻干方法导致水分去除率至少为95.92%
总的来说,将冻干过程应用于如香蕉片等食品,具有以下优缺点:
优势:
在低温和低压条件下进行冷冻干燥是一种有效的方法,可以保持食品的颜色、气味、风味和热敏感的营养素
消除食品表面的硬化
冷冻干燥的食品具有多孔结构,易于复水或溶解。它可以直接食用或复水后食用
由于冷冻干燥的食品含水量极低,因此密度相对较小,易于运输。冷冻干燥的食品在室温下可以长期保存,而运输成本远低于冷冻食品
冷冻干燥过程中不向食品中添加任何添加剂
劣势:
如果直接暴露在空气中,冻干食品会迅速吸水复水,导致食品品质下降
冻干产品必须真空包装或用氮气进行真空包装,包装材料不得允许水蒸气渗透
在运输和销售过程中,由于其疏松多孔的结构,冻干食品很容易碎成粉末或开裂
冻干是一个耗时耗能的过程,导致生产成本更高
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实验结论
使用Lyovapor™ L-200,成功实现了香蕉水分去除的高效干燥。
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参考文献
G. W. Oetjen; Freeze drying; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (2004).
https://nuts.com/driedfruit/freeze dried/
http://www.chaucerfreezedried.com/
https://www.northbaytrading.com/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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