【瑞士步琦】冻干新鲜的香蕉切片

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瑞士步琦

冻干新鲜的香蕉切片

冻干应用


1



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。


2



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


5



实验结果和讨论

5.1 冻干香蕉片的外观评价

图1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

  1. G. W. Oetjen; Freeze drying; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (2004).

  2. https://nuts.com/driedfruit/freeze dried/

  3. http://www.chaucerfreezedried.com/

  4. https://www.northbaytrading.com/dried-fruit/freeze dried-fruit/

  5. H. Tse-Chao Hua, L. Bao-Lin, Z. Hua; Freeze drying of Pharmaceutical and Food Products,

  6. Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, pages 141–169 (2010).



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