冷凍乾燥による果物・野菜食品の凍結乾燥効率へのアニーリングの影響

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Beijing Songyuan Huaxing Technology Development Co., Ltd

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日付：2023-09-26読み：2

乾燥は果物と野菜の貯蔵期間を延長する重要な加工方法である。乾燥過程は材料が熱脱水される過程であり、脱水過程で材料の物理化学的性質が変化し、ミクロ構造、化学的性質、官能品質などを含む。すべての乾燥方式の中で、真空凍結乾燥は材料の組織構造に対して最も完全な乾燥方式を保留するので、材料の栄養物質とミクロ構造を極めて保留して、製品の低密度、多孔質、カリカリ性の良い特性を与えました。しかし、凍結乾燥過程は低圧低温の乾燥環境を維持する必要があり、生産周期が長く、エネルギー消費が高い。そのため、凍結乾燥過程の熱伝達物質を強化するとともに、良好な製品品質を保証することが早急に解決すべき問題となっている。

プロセスの向上

予凍は冷凍乾燥の第一歩であり、冷凍条件は材料の乾燥特性と製品品質に重要な影響を与える。ある研究によると、急速冷凍（0.25℃/min）リンゴスライスに比べて、低速冷凍（0.05℃/min）と凍結融解処理後のリンゴスライスの乾燥時間はそれぞれ5%と15%短縮され、凍結乾燥時間は冷凍過程で形成された氷晶構造と関係があり、材料の氷晶直径が30μmから60μmに増加すると、材料の昇華乾燥時間は約32%短縮される。昇華乾燥段階では、物質内部の氷結晶サイズの増大により物質移動抵抗が減少したが、脱着乾燥段階では、物質比表面積の減少により水分解吸着が弱まった。

アニールプロセスは、凍結されたサンプルを温度から一定の温度に上昇させて維持し、さらに凍結を下げるプロセスである。動力学の観点から見ると、アニーリングプロセスはギブス−キュリー−ウロップの表面エネルギー理論に従う：結晶の平衡形状は結晶単位体積に最小の総表面積自由エネルギーを持たせるべきであり、簡単に言えば表面積である；体積比は最小化される傾向があり、すなわち小さい体積は大きな体積になり、シートは球状または円柱状になる。熱力学の角度から見ると、アニーリング中に2つの変化が存在し、非晶質物質はTg’より高い時に粘度が温度上昇に伴って低下し、それによって流動、重合が発生する、結晶質の物質は、小さな氷晶分子が大きな氷晶に移動します。

LG-03実験型凍結乾燥機（デスクトップ凍結乾燥機）

青果食品の冷凍特性と物質組成に基づいて、ペクチン-ショ糖固体シミュレーションシステムを構築し、真空冷凍乾燥固体シミュレーションシステムの氷結晶形態、乾燥特性、質量構造とミクロ構造に対するアニール到達温度とアニール回数の影響規則を研究し、さらに氷結晶、孔構造と質量構造の間の関係を分析し、凍結乾燥製品の質量構造品質形成の解析に参考を提供した。アニーリング処理は氷晶直径とペクチン−スクロースネットワークの不規則性の程度を増大させ、アニーリング温度範囲の増大に伴い、氷晶直径が増大し、フラクタル次元が減少した、アニールサイクル数が増加するにつれて、氷晶直径が増加した。0℃で3回アニール処理したシミュレーション系の氷結晶の個数は少なく、フラクタル次元は大きい。アニール処理は固体シミュレーション系の乾燥過程に顕著な影響を与え、アニール到達温度とアニール回数を高めてシミュレーション系の乾燥速度を加速させ、乾燥時間を短縮した。0℃で3回アニール処理したシミュレーション系の乾燥時間は、未処理群に比べて16%短縮した。未処理群と比較して、アニール処理は凍結乾燥シミュレーション系の硬度を減少させ、0.098 N閾値時の脆性を増加させた。0℃アニール処理を3回用いた条件下で、固体シミュレーション系の硬度は未処理群に比べて1.44 N低下し、0.098 N閾値時の脆性は未処理群に比べて0.078向上した。総合的に見ると、アニール処理は固体食品の氷晶調整に有効な手段であり、実際の生産実践の中でアニール回数を適切に増加させ、アニール温度を高め、乾燥時間を効果的に短縮し、乾燥エネルギー消費を減少させ、製品品質を高めることができる。

付帯設備技術の要点

松源凍結乾燥GZLシリーズ冷凍乾燥機、仕切り板は専門技術を用いて作られ、耐高圧、平坦度が高く、温度均一性が良い。高効率混合型冷媒担持媒体は、低い凝固点と高い沸点であり、熱交換効率が高い。乾燥曲線最適化制御アルゴリズムは、乾燥段階で製品の昇温速度及び真空度値を制御することができる。専門的に設計されたLYO-CONTROL制御システムは、複数組のプロセス処方を保存することができ、同時に乾燥過程でプロセスをリアルタイムに調整し、プロセス最適化率を高めることができる。その場でアニール凍結乾燥プロセス、多段階予凍スロープ制御などのプロセスを行うことができる。

技術サポート

北京松源華興は20年余りの冷凍乾燥設備の生産経験を結合して、顧客に果物と野菜の脆性片の生産ラインを全面的に提供した：洗浄設備、皮むき設備、核除去設備、切り身設備、真空冷凍乾燥設備、包装設備。業務範囲は世界30以上の国と地域に広がっている。顧客を中心に、市場調査、フィージビリティスタディ、投資コンサルティング、などの方面から顧客に技術開発シリーズサービスを提供する。専門の製薬、食品工学設計チームを持ち、グリーン環境保護、省エネルギー効率の設計理念を受け継ぎ、異なる製品に対して、概念設計から詳細設計までの設計図面とデジタル3次元モデルを提供する。

松源凍結乾燥日処理1200 Kg食品凍結乾燥プロジェクト

北京松源華興科学技術発展有限公司（BeijingSongyuan Huaxing Technology Develop Co.，Ltd.）は2000年に創立され、真空冷凍乾燥技術製品の研究開発、生産、販売に専念し、「真空冷凍乾燥機」を核心製品とし、科学研究実験、医療用、食品業界、異なる規模、異なる応用の3大シリーズ製品と的確なソリューションを形成し、国内で非常に影響力のある真空冷凍乾燥設備と的確なソリューションのサプライヤーである。

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