发布时间：2019-04-16 15:32    来源：中国知网

    随着生活水平的不断提高, 人们对于食品的口味、种类、营养物质保存和安全性等方面提出了更高的要求。利用各类新技术不但能够提高各类食品原料的利用效率, 使得原本无法长期保存或加工的食材能够出现在广大国民的餐桌上, 同时, 新技术还能够提高食品加工的深度, 并进一步改善食品在保鲜、营养物质保存等方面的能力。另外, 通过部分加工新技术还能进一步增加部分食材的附加值, 从而为农村经济转型提供重要的助力。

    亚洲作为世界美食的发源地之一, 其无论是在食品种类和口味变化上都在世界美食之林占有举足轻重的地位, 日本作为现代亚洲食品加工业的领军者, 其在食品加工技术上的创新极具代表性。

    1 新技术应用现状

    1.1 研发背景与结构特征

    日本作为亚洲地区科学技术最为发达的国家, 其在各类新技术的研发上始终居于世界前三的位置。同时, 日本拥有历史悠久的饮食文化, 素来就对食品加工有着充分的认识, 无论是国家政府还是民间企业都将新技术的不断研发作为支持其产生发展的必要条件。

    为了提高政府对食品加工技术的引导, 早在1978年便由日本食品机械协会举办了国际食品加工展览会, 展会一直持续至今, 即便是2008年世界金融危机期间也未曾中断。每年该展会不仅展示新研发的各类食品制造和加工机械, 而且还开展各项关于食品加工、运输和包装等领域的世界级学术论坛, 不断为日本食品加工业提供新鲜的血液和动力。

    日本民间食品加工企业也不断参与各类机械和技术的研发, 并成立日本食品机械工业会, 每月通过网络, 向外界发布其最新的研究成果。该网站还通过对各类加工技术和设备进行分类, 客户可按照自身的生产需求, 极其便利地寻找到所需技术和设备。

    1.2 新技术应用领域

    通过浏览相关网站和查阅各类文献资料, 发现日本近年来食品加工领域中不断出现技术创新的主要有食品原材料自动化分类与筛选、乳制品加工、食品保鲜、食品深加工和食品卫生设备等。

    当前日本食品深加工中应用最为广泛的新技术主要包括真空冷冻干燥技术、3D食品打印技术、微波加工技术、超声波技术、膜分离技术和超临界萃取技术等高新技术, 该文主要就真空冷冻干燥技术进行详细研究。

    2 日本真空冷冻干燥技术应用与发展趋势

    2.1 真空冷冻干燥技术简介

    真空冷冻技术发明于20世纪80年代末期, 是把需要加工的食材通过低温处理后将其中所蕴含的水分直接凝结成冰, 并且不经过融化的过程直接进行挥发从而达到脱水的目的。当前日本食品加工企业所使用的真空冷冻干燥设备基本由冷冻室、干燥室、真空系统与控制系统等部件组成。

    食材中水分在低温状态下形成的冰晶体, 在低于冰晶体融化的温度下直接进行升华, 使得食材的表面产生大量的水蒸气, 但在冰晶体不断升华蒸发的过程中, 干燥室内由真空负压设备形成的负压环境将干燥室内的水蒸气直接在冷阱中重新固化成冰晶。为了保证水蒸气能够冷阱迅速凝结成冰晶, 不再返回干燥室中影响食材干燥, 通常情况下必须保证冷阱的温度控制在-50℃左右。真空冷冻干燥技术涉及了真空、制冷、流体、生物工程、传热传质和自动控制等多项学科, 日本食品加工企业始终将其作为科研的重要方向。

    2.2 真空冷冻干燥技术优劣势

    首先, 鉴于真空冷冻干燥技术是将食材在低温或超低温的状态下进行干燥处理, 因此食材中所蕴含的营养成分与其本身的风味和口感被最大限度地保存了下来, 因此能够用于加工更多类型的食材。其次, 加工过的食材, 原有的颜色与形状并不会像其他干燥方式一般发生大的改变, 尤其适合加工草莓等本身就具有鲜艳颜色和靓丽形状的果蔬。再次, 经过真空冻干处理的食材一旦需要再加工从而恢复其本身的水分含量, 其复水速度和复水率也远高于其他干燥方式, 基本与加工前的鲜活状态并无二致。最后, 经过真空冻干技术加工后的食材因在加工过程中通过了较长时间的低温冷却和真空处理, 缺氧的状态使得大部分细菌的活力受到了限制, 因此其保质期远较其他加工方式长, 而其对于加工成本的运输与贮存的条件限制也更加宽裕。

    虽然真空冻干技术在食材加工领域拥有如此众多的优势, 但由于在加工过程中所需营造的低温或超低温环境对于加工设备的要求较高, 而生产所需消耗的能源和材料也远高于其他加工方式, 这就导致了真空冻干技术的加工成本是其他加工方式的5～10倍。

    2.3 真空冷冻干燥技术应用现状

    日本作为世界真空冻干技术研发与应用最早的一批国家之一, 其在技术创新和研究成果商业化领域始终走在世界的前列, 据相关资料统计, 全球百大真空冻干食品加工企业中, 日本企业就有近30家, 其产销量远远领先于亚洲其他国家。日本真空冻干食品加工企业主要加工对象为高附加值的咖啡与茶饮、果蔬、乳制品和保健食材等。

    日本作为亚洲地区咖啡及其制品消费量最大的国家, 尤其是在各种速溶咖啡的销量上远超其他亚洲国家, 日本的速溶咖啡生产厂家经历了喷雾干燥、凝聚增香等数种加工工艺, 但随着真空冻干技术的普及, 其彻底解决了上述两种咖啡粉加工工艺中对于咖啡粉品质的损害, 从而更加完整地保留了各种由不同场地与烘焙工艺所生产的咖啡豆原有的风味与口感。目前, 日本速溶咖啡加工厂中真空冻干咖啡粉的生产加工流程:首先, 对咖啡豆进行清理、筛选等预处理, 确保所加工的咖啡豆品质上的统一性;随后, 根据客户与市场订单需求进行不同烘焙或炒制, 烘焙完成后从咖啡豆中萃取出浓缩液;紧接着将萃取浓缩液直接送入低温冷冻机内, 经过3～4 h急冻后便可将浓缩液转化成-15℃左右和大小为1 cm的片状冰晶, 为了防止冰晶在加工过程中产生融化, 必须在破碎前通过超低温的冷冻室从而将冰晶的温度降至-50℃;接下来将冰晶送入破碎机进行破碎并同步进行颗粒筛选, 将不符合商品外观需求的颗粒送至浓缩液罐内回炉, 而将符合要求的破碎颗粒直接送入干燥室进行真空干燥。

    日本作为亚洲现代化乳品生产的大国, 近年来将真空冻干技术应用于高价值乳品的深加工中, 尤其是牛初乳作为所有乳制品中营养价值最高的产品, 日本乳制品企业十分重视其产品的品质的创新。相关数据显示牛初乳中活性免疫蛋白以及其他益生菌类物质的含量高于普通牛乳的百倍至千倍, 尤其适合婴幼儿与老年人作为保健食品, 用以弥补其在营养物质吸收的不足。部分日本乳品加工企业采用复形调优法进行牛初乳的深加工, 通过多次试验最终确定在真空冻干室压力为54.54 Pa, 牛初乳填装厚度为10.02 mm, 初乳浓度为36.73%等控制条件下, 牛初乳中的营养物质活性能够被最大限度地保存。

    鉴于部分具有保健功效的食材在传统的加工和包装过程中, 受到了加工技术的限制, 往往其所蕴含的有效物质会在加工和储存的过程中大量流失, 即便是未流失的部分也较难被人体吸收和利用。如人参作为滋补佳品, 广受日本民众的欢迎, 但在人参加工过程中通常采用了蒸、晒等技术, 导致其本身所含的人参皂苷被大量破坏, 而采用真空冻干技术加工的人参, 其在生物性状和组织内有效成分含量上与生鲜人参并无较大差异。

    2.4 真空冷冻干燥技术发展方向

    蔬菜作为人类日常饮食中的必需品, 提供了人类生存所需的大部分维生素与纤维素。为了满足不同人群对于蔬菜口味的需求, 尤其是特殊群体, 日本食品加工企业将白菜、菠菜、西芹、胡萝卜和南瓜等多种蔬菜通过真空冻干技术加工成蔬菜颗粒, 从而制成了味道鲜美、食用方便和营养物质吸收好的新型食品。

    为了提高各类面点、糖果和饼干的色泽和风味, 日本食品加工企业除了使用纯天然的蔬菜或水果的鲜榨汁外, 还开始利用各种真空冻干果蔬粉末作为添加物, 从而既保持了各类果蔬原有的营养物质、纤维素等有益成分, 又能丰富上述食品的口感。

    3 对我国相关行业发展的启示

    3.1 真空冷冻干燥技术的启示

    真空冻干技术是一项高附加值的食品加工技术, 其在日本以及欧美发达国家已有近20年的发展过程。通过真空冻干技术能够更好保存各类高营养价值的果蔬、保健药品内所蕴含的有效成分。我国作为保健类药材的传统消费国家, 人们在人参、海参、鹿茸鹿血及其制成品、藏药、铁皮石斛等各类保健食材的消费市场上展现出了惊人的购买力水平。虽然我国在上述保健食材的种植、养殖领域已经有了一定的突破, 能够有效保证产品种类和产品质量, 但始终在产品保存上受到了技术条件的制约, 致使大量药材未及时得到充分的利用和处理而遭到环境的污染。如果真空冻干技术能够在上述保健食品加工领域得到广泛应用, 不但能够提高各类食材的利用率, 还能提高其在人体内的吸收率, 对于进一步改善国民体质可以起到良好辅助作用。

    通过市场调研可以看出, 同一种食品如采取真空冻干技术进行加工后的单位质量售价是其晒干、糖滋、盐渍和油炸等传统加工方式售价的5倍左右, 而与速冻方式相比更是高出了10倍左右。同时, 在食品口感、易消化程度和适宜人群上也有着更为显著的优势, 尤其是在草莓、蓝莓和秋葵等高营养价值的果蔬加工上, 追求健康和家中有儿童的消费者更倾向于选择真空冻干技术加工的产品。

    3.2 其他食品加工新技术的启示

    3D打印技术作为制造业的新兴技术, 目前已经广泛应用于机械加工、精密仪器制造和航空航天设备加工等多项高精尖领域。目前, 我国3D食品打印技术已经从实验室开始走向了商品化, 不少商家推出了以各类果酱、沙拉、面糊和冰激凌等流质或半流质的食材为加工对象的3D打印食品, 并通过扫描或按照预先设置的图案进行各类食品的制作和加工。3D食品打印技术不但能够丰富食品在造型上的变化, 而且通过在加工过程中使用多种富含营养成分的食品原料, 还能使食品在营养性和健康性上得到进一步提升。另外, 随着各类西餐厅和糕点店推广和应用3D食品打印技术, 势必也会在不远的将来引领我国厨房智能化的发展趋势。

    4 结束语

    我国作为全球最大的食品生产与消费市场, 食品工业的发展必须依靠科学技术的不断进步, 从而持续提高食品品质、风味和营养成分含量等重要指标。与传统的食品加工业相比, 现代食品加工技术不仅能够更好地保存各类食材原本的口感和风味特征, 而且能够通过新技术尽量减少保鲜剂、防腐剂以及其他加工材料的添加量, 使得食品更贴近自然, 满足国民对于追求健康生活的向往。同时, 新技术还能处理传统工艺无法处理的部分高营养价值的食材, 并能将其所蕴含的有效营养物质更多地保存下来, 并通过技术加工使其能够被人体更好地吸收和利用。高新技术必将在食品加工领域取得更加辉煌的成就, 并最终成为促进食品加工产业不断前行的主要源动力。

责任编辑：小雪