本發(fā)明涉及將食品、保健品干貨制備成壓片的方法，屬于食品和保健品加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

食品干藏通過脫去原料中的自由水，抑制微生物生長。干燥設(shè)備按照連續(xù)性可以分為間歇干燥和連續(xù)干燥；按照物料供熱方式分為對流、傳導(dǎo)和能量場作用；工藝發(fā)展劃分為四代，第一代是箱式干燥，第二代是噴霧及滾筒干燥，溫度通常在120℃以上，品質(zhì)損失大；第三代是冷凍干燥和臨界滲透脫水，產(chǎn)品質(zhì)量高成本高；第四代為低能耗高品質(zhì)技術(shù)，包括微波、紅外、熱泵、RF（radio frequency）、RW（refractance window），這些工藝是西藥廠開發(fā)的技術(shù)，適用于液體和漿料。

三七為了保存和運(yùn)輸方便，需要干燥處理，目前常見的三七干燥方式主要有三種，曬干、烘干和凍干。曬干三七：用自然的太陽光曬干的三七，是最傳統(tǒng)的干燥方法，也是使用得最多的干燥方式。曬干后的三七質(zhì)地非常堅(jiān)硬，普通消費(fèi)者很難將其粉碎，需要到藥店打粉。曬干三七的水分含量一般在20%以內(nèi)，總皂苷含量大約為7%左右。

烘干三七：由于烘干會使三七的營養(yǎng)流失巨大，懂行的人都不會買烘干的三七。但對商家來說，這種方法是最節(jié)省時(shí)間的，因?yàn)檫@種干燥非常簡便，只需要買一臺簡單的烘干機(jī)就可以，不需要等天氣轉(zhuǎn)晴，也不需要大曬場，所以還是有一些商家采用這種方式干燥三七。烘干三七的水分含量較高，總皂苷流失也較大，藥用價(jià)值不高。

凍干三七：近幾年才運(yùn)用到三七干燥領(lǐng)域的高科技手段，使用零下40度的低溫凍干，讓三七保持原有營養(yǎng)、最大程度保存了藥效的同時(shí)，還容易打粉，便于食用。凍干三七的水分含量僅為3%左右，總皂苷含量為11%，是三種干燥方式中最高的。此外，有別于其他兩種簡單的干燥方式，凍干三七由于生產(chǎn)有尖端的技術(shù)設(shè)備門檻，所以能生產(chǎn)凍干三七的企業(yè)，基本都是行業(yè)內(nèi)的大企業(yè)，產(chǎn)品在質(zhì)量、功效、服務(wù)上有足夠的保障。凍干三七，已經(jīng)成為三七最高品質(zhì)的代名詞。同樣的冷凍真空干燥蟲草，是運(yùn)用國際先進(jìn)的超低溫真冷空凍干燥技術(shù)，在真空條件下，將蟲草里的水份直接升華出來，形成類似海綿狀疏松多孔架構(gòu)，體積大小幾乎不變，完整地保留了冬蟲夏草的蟲草酸（甘露醇）、腺苷、氨基酸及微量元素，有效成分保有率在98%以上。

真空冷凍干燥具有7大優(yōu)點(diǎn):

1. 冷凍干燥在低溫下進(jìn)行，因此對于許多熱敏性會發(fā)生變性或失活的物質(zhì)特別適用，例如蟲草多糖等蛋白質(zhì)、微生物采用冷凍干燥不會發(fā)生變性或失去生物活力。因此，冷凍干燥目前在醫(yī)藥工業(yè)，食品工業(yè)，科研和其他部門得到廣泛的應(yīng)用。

2.在低溫下干燥時(shí)，物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小，適合一些化學(xué)產(chǎn)品、藥品和食品干燥。

3.在凍干過程中，微生物的生長和酶的作用無法進(jìn)行，因此能保持原來的性狀。

4. 脫水徹底，干制品重量輕，體積小，貯藏時(shí)占地面積少，運(yùn)輸方便，由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu)。各種冷凍干燥的蔬菜經(jīng)壓塊，重量減輕顯著。由于體積減小，相應(yīng)地包裝費(fèi)用也少得多。

5. 復(fù)水快，食用方便。因?yàn)楸桓稍镂锪虾械乃质窃趦鼋Y(jié)狀態(tài)下直接蒸發(fā)的，故在干燥過程中，水汽不帶動(dòng)可溶性物質(zhì)移向物料表面，不會在物料表面沉積鹽類，即在物料表面不會形成硬質(zhì)薄皮，亦不存在因中心水分移向物料表面時(shí)對細(xì)胞或纖維產(chǎn)生的張力，不會使物料干燥后因收縮引起變形，故極易吸水恢復(fù)原狀。干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復(fù)原來的性狀。冷凍干燥過的豌豆和玉米在湯中只需 3 分鐘就能再次水化，而風(fēng)干的豌豆和玉米則需要 10 分鐘。另外，冷凍干燥法也無需再加防腐劑和添加劑，是一種天然的濃縮制造過程。

6.由于干燥在真空下進(jìn)行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù)。

7.干燥能排除95%-99%以上的水分，使干燥后產(chǎn)品能長期保存而不致變質(zhì)。

現(xiàn)有凍干工藝為原位冷凍、升華、再干燥。原位冷凍，先將欲凍干物料用適宜冷卻設(shè)備冷卻至2℃左右，然后置于約-40℃(13.33Pa)凍干箱內(nèi)。關(guān)閉干燥箱，迅速通入制冷劑(氟里昂、氨)，使物料冷凍，并保2h或更長時(shí)間，以克服溶液的過冷現(xiàn)象，使制品完全凍結(jié)，即可進(jìn)行升華。制品的升華是在高度真空下進(jìn)行的，在壓力降低過程中，必須保持箱內(nèi)物品的冰凍狀態(tài)，以防溢出容器。待箱內(nèi)壓力降至一定程度后，再打開羅茨真空泵(或真空擴(kuò)散泵)，壓力降到1.33Pa，-60℃以下時(shí)，冰即開始升華，升華的水蒸氣在冷凝器內(nèi)結(jié)成冰晶。為保證冰的升華，應(yīng)開啟加熱系統(tǒng)，將擱板加熱，不斷供給冰升華所需的熱量。再干燥，在升華階段內(nèi)，冰大量升華，此時(shí)制品的溫度不宜超過最低共熔點(diǎn)，以防產(chǎn)品中產(chǎn)生僵塊或產(chǎn)品外觀上的缺損，在此階段內(nèi)擱板溫度通?？刂圃凇?0℃之間。制品的再干燥階段所除去的水分為結(jié)合水分，此時(shí)固體表面的水蒸氣壓呈不同程度的降低，干燥速度明顯下降。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，在此階段內(nèi)應(yīng)適當(dāng)提高擱板溫度，以利于水分的蒸發(fā)，一般是將擱板加熱至30～35℃，實(shí)際操作應(yīng)按制品的凍干曲線(事先經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)繪制的溫度、時(shí)間、真空度曲線)進(jìn)行，直至制品溫度與擱板溫度重合達(dá)到干燥為止。

凍干食品可以在食用時(shí)加水泡發(fā)，作為藥物需要再進(jìn)行機(jī)械加工，切成片或者加工成為粉末，進(jìn)一步制備成為中成藥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)食品凍干的工藝流程為：新鮮食物→預(yù)處理→切片→擺盤→預(yù)凍結(jié)→真空冷凍干燥→包裝→成品[1]。本技術(shù)的工藝流程為：新鮮食物→預(yù)處理→第一次預(yù)冷凍→冷凍切片→擺盤→第二次預(yù)凍結(jié)→真空冷凍干燥→包裝→成品。冷凍干燥與氣流干燥、噴霧干燥等其他干燥技術(shù)相比，真空冷凍干燥設(shè)備投資大，能源消耗及生產(chǎn)成本較高，從而限制了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，本技術(shù)在確保藥品質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本，解決真空冷凍干燥領(lǐng)域當(dāng)前面臨的最主要的問題，解決方法采用切片縮短水蒸汽的擴(kuò)散路徑。物料厚度對干燥時(shí)間的影響較大，當(dāng)物料的厚度從8mm 增加到10mm 時(shí),干燥時(shí)間增加了26.4% , 說明隨著物料的增厚冷凍干燥時(shí)間大大延長，因此, 應(yīng)盡量采用較薄的物料進(jìn)行冷凍干燥。

還值得注意的是，在一般的冷凍干燥過程中，植物的外層會構(gòu)成一個(gè)絕緣層，阻止其內(nèi)部水份的蒸發(fā)，也就是說植物是由外向內(nèi)進(jìn)行脫水，亦意味著在適當(dāng)溫度下，要花更多的時(shí)間來干燥植物內(nèi)部。實(shí)際上，一般的冷凍干燥有 80% 的時(shí)間是被用來除去植物內(nèi)部最后20% 的水份，舉例來說，冷凍干燥一個(gè)草莓一般要花 14到16小時(shí)。因此，減少絕緣層厚度是縮短冷凍干燥最有效的技術(shù)之一。減少絕緣層最簡單有效的方法就是減少冷凍單體的尺寸。并且使用機(jī)械加工減少尺寸的同時(shí)也要保持物料的完整性，避免機(jī)械損傷導(dǎo)致的營養(yǎng)成分流失、破壞以及形狀損傷，周國燕證實(shí)了傳統(tǒng)切片中，人參皂苷R91的量隨著切片過薄而緩慢下降[2]。因此，本技術(shù)采用第一次預(yù)凍保持住原料的完整性，并在冷凍狀態(tài)下完成切片、刨片、切條、切絲。

本技術(shù)還可以縮短第二次預(yù)凍時(shí)間，在真空冷凍干燥過程中，需要先對被干燥的藥品進(jìn)行預(yù)凍，然后在真空狀態(tài)下，使水分直接由冰變?yōu)闅舛顾幤犯稍?。在整個(gè)升華階段，藥品必須保持在凍結(jié)狀態(tài)，否則就不能得到性狀良好的產(chǎn)品。在藥品預(yù)凍階段，要嚴(yán)格控制預(yù)凍溫度（通常比藥品的共熔點(diǎn)低幾度）。如果預(yù)凍溫度不夠低，則藥品可能沒有完全凍結(jié)，在抽真空升華時(shí)會膨脹起泡；若預(yù)凍溫度太低，不僅會增加不必要的能量消耗，而且對于某些生物藥品，會降低其凍干后的成活率。本技術(shù)的第一次冷凍目的為了保持物料完整性，冷凍溫度只需略低于共熔點(diǎn)，在常壓下完成，因此即使部分物料沒有凍透也不會產(chǎn)生膨脹起泡現(xiàn)象，不太低的溫度要求也減低能耗和提高凍干生物的成活率。第二次冷凍的目的和常規(guī)冷凍干燥相同，此時(shí)由于物料的冷凍尺寸已經(jīng)大幅縮小，凍實(shí)所需的時(shí)間也大幅縮短。

在干燥升華階段，物料需要吸收熱量（每克冰完全升華成水蒸氣約吸收2.8千焦耳的熱量）。如果不對藥品進(jìn)行加熱或熱量不足，則在水分在升華時(shí)會吸收藥品本身的熱量而使藥品的溫度降低，致使藥品的蒸氣壓降低，于是引起升華速度的降低，整個(gè)干燥的時(shí)間就會延長，生產(chǎn)率下降；如果對藥品加熱過多，藥品的升華速率固然會提高，但在抵消了藥品升華所吸收的熱量之后，多余的熱量會使凍結(jié)藥品本身的溫度上升，使藥品可能出現(xiàn)局部甚至全部熔化，引起藥品的干縮起泡現(xiàn)象，整個(gè)干燥就會失敗。團(tuán)狀物料三維方向的溫度傳導(dǎo)路徑較長，溫度和熱量的控制難度也很大，片狀、條狀的溫度均勻性明顯優(yōu)于團(tuán)狀物料，因此冷凍干燥中也更容易控制升華吸熱過程。

工藝控制，為了獲得良好的凍干藥品，一般在凍干時(shí)應(yīng)根據(jù)每種凍干機(jī)的性能和藥品的特點(diǎn)，在經(jīng)過試驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂出一條凍干曲線，然后控制機(jī)器，使凍干過程各階段的溫度變化符合預(yù)先制訂的凍干曲線。真空冷凍干燥的生產(chǎn)過程控制需要借助于計(jì)算機(jī)來控制生產(chǎn)系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的凍干曲線工作。如計(jì)算機(jī)對三七整塊的凍干過程控制可分為兩個(gè)階段：第一階段，在低于熔點(diǎn)的溫度下，將水分從冷凍的物料內(nèi)升華，約有98%～99%的水分均在此時(shí)被除去。第二階段，凍干藥品的干燥升華階段，物料溫度約為-30℃～-35℃，絕對壓強(qiáng)約為4～7帕，時(shí)間約24小時(shí)。采用本技術(shù)的第一次預(yù)凍、冷凍切片工藝后，升華干燥階段的時(shí)間可以縮短到原來的30%以下。對于第二干燥階段，將物料溫度逐漸升到或略高于室溫，經(jīng)此階段水分可以減少到低于0.5%。三七整塊凍干的最終干燥溫度可升至40℃，干燥時(shí)間約32小時(shí)，采用本技術(shù)后，第二階段縮短到10個(gè)小時(shí)。傳統(tǒng)工藝需采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，才能保證三七整塊凍干符合質(zhì)量要求。新工藝耗時(shí)短，三七切片的干燥過程可以肉眼可見，可以采用人工觀察控制。

參考文獻(xiàn)

[1] 周國燕，王春霞，胡曉亮，詹博, 干燥方法對三七切片有效成分和感官特性的影響, 食品科學(xué) 2011 第32卷 第22期 P1-5；

[2] 周國燕， 張建軍， 桑迎迎， 尹鳳雪, 三七真空冷凍干燥工藝研究,中成藥, 2013年11月,p2525-2528。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明主要針對片狀珍貴食品，根據(jù)最常見的三七切片和鹿茸切絲設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)例：

實(shí)施例1，三七飲片：三七質(zhì)量主要以個(gè)頭大小區(qū)分，為了便于區(qū)分，高端三七大多以整塊和飲片形式出售。傳統(tǒng)飲片有兩種制備方法，第一是新鮮三七切片，機(jī)械切削動(dòng)作會導(dǎo)致三七皂苷損失；第二是三七干貨切片，干貨太硬，切片難且易碎。本技術(shù)三七飲片的冷凍干燥工藝流程為：新鮮三七→高壓水清洗→第一次預(yù)冷凍→冷凍切片→擺盤→第二次預(yù)凍結(jié)→第一次干燥→第二次干燥→包裝→成品。具體工藝如下，新鮮三七進(jìn)過高壓沖洗去泥、漂洗絡(luò)合脫毒技術(shù)高效去除新鮮三七的重金屬及農(nóng)藥有害殘留、炮制后放入-6℃以下冰柜內(nèi)進(jìn)行第一次預(yù)冷凍2個(gè)小時(shí), 防止腐敗變質(zhì), 使三七定形；凍透后，在凍結(jié)狀態(tài)下，采用刨片機(jī)將三七凍品切片，厚度約為1mm；冷凍切片的第二次預(yù)凍溫度不能太低，太低會導(dǎo)致皂苷流失，需要控制在-25～-30℃，冷凍時(shí)間為1h、冷凍完成后可在-20℃完成一次退火處理；第一次干燥時(shí)間對皂苷影響很大，最佳干燥時(shí)間為3～5h，干燥溫度在-25℃～室溫循環(huán)一次；第二次干燥最高溫度選擇40℃，此時(shí)皂苷保存最好，干燥時(shí)間為為5h。

實(shí)施例2：

鹿茸切絲凍干生產(chǎn)工藝：新鮮鹿茸→第一次預(yù)冷凍→冷凍切絲→擺盤→第二次預(yù)凍結(jié)→第一次干燥→第二次干燥→包裝→成品。將剛割下的新鮮鹿茸用淀粉封口, 阻止茸血外滲, 第一次預(yù)冷凍：鹿茸放入-10℃以下冰柜內(nèi)冷凍2h, 防止腐敗變質(zhì),使鹿茸定形,以備切絲之用；冷凍切絲，采用刨冰機(jī)在-10℃的冷庫中將凍鹿茸切絲；第二次預(yù)凍結(jié)采用冷凍干燥機(jī),裝箱量以擺滿5 m²干燥箱體擱板為限,開機(jī)后先將凍干機(jī)干燥箱溫度降至-40℃入箱，迅速將物料水平放置于干燥箱的擱板上, 將溫度傳感計(jì)接觸中間的鹿茸絲, 關(guān)閉干燥箱。冷凍干燥: 將干燥箱板層和制品溫度降至-45℃,然后給冷凝器制冷,當(dāng)冷凝器溫度降至-40℃時(shí)開啟真空泵,進(jìn)行升華干燥,通過間斷加熱控制板層溫度在-30～20℃,1個(gè)循環(huán)后,可除去鹿茸中所含的大部分游離水，大約需時(shí)12h。然后第二次干燥通過間斷控制加熱板層在0～30℃間往返循環(huán)2～3次, 經(jīng)過8～10h, 除去鹿茸中剩余的游離水和難以脫去的結(jié)構(gòu)水。當(dāng)制品溫度達(dá)35℃,干燥箱真空度達(dá)6～7Pa時(shí)即可出箱,得到凍干鹿茸絲。整個(gè)加工過程大約需要1d, 失水率約為80%。