簡介
近年來，随着科學技術革新化和食品加工工業化，人們的生活節奏不斷加快，投入在烹饪上的時間越來越少。同時， 随着生活水平的提高、 消費觀念的改變，人們對食品的追求更趨向于綠色、方便、營養。日前，方便食品存在一些問題，包括方便食品的品種結構不全面;肉類主食多為油炸類、膨化類， 而中式菜肴類的方便食品市場占有量小、生産技術不完善等。而凍幹技術的興起能夠很好地滿足人們對于綠色、方便、營養的需求。
真空冷凍幹燥技術是将含水物料冷凍成固體，在低溫低壓條件下利用水的升華性能，使物料低溫脫水而達到幹燥的新型幹燥手段。由于真空冷凍幹燥技術在低溫、低氧環境下進行，大多數生物反應停滞，且處理過程無液态水存在，水分以固體狀态直接升華，使物料原有結構和形狀得到最大程度保護，最終獲得外觀和内在品質兼備的優質幹燥制品。目前，真空冷凍幹燥技術已在許多領域得到了廣泛的應用，尤其是将該技術用于食品加工可獲得高質量的脫水食品。
基本原理
與其它幹燥方法一樣，要維持升華幹燥的不斷進行，必須滿足兩個基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開始階段，如果物料溫度相對較高，升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。但随着升華的進行，物料溫度很快就降到與幹燥室蒸汽分壓相平衡的溫度，此時，若沒有外界供熱，升華幹燥便停止進行。在外界供熱的情況下，升華所生成的蒸汽如果不及時排除，蒸汽分壓就會升高，物料溫度也随之升高，當達到物料的凍結點時，物料中的冰晶就會融化，冷凍幹燥也就無法進行了。
供給熱量的過程是一個傳熱過程，排除蒸汽的過程是一個傳質的過程，因此，升華幹燥過程實質上是一個傳熱、傳質同時進行的過程。自然界中所發生的任何過程都有驅動力，升華幹燥中的傳熱驅動力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質驅動力為升華界面與蒸汽捕集器（或冷阱）之間的蒸汽分壓差。溫差愈大，傳熱速率愈快；蒸汽分壓差愈大，傳質（即蒸汽排除）速率愈快。
凍幹時，既要保持産品的優良品質，又要取得較快的幹燥速率。升華所需要的潛熱必須由熱源通過外界傳熱過程傳送到被幹燥物料的表面，然後再通過内部傳熱過程傳送到物料内冰升華的實際發生處。所産生的水蒸氣必須通過内部傳質過程到達物料的表面，再通過外部傳質過程轉移到蒸汽捕集器（冷阱）中。任何一個過程或幾個過程一起都可能成為幹燥過程的“瓶頸”，它取決于凍幹設備的設計、操作條件以及被幹燥物料的特征。隻有同時提高傳熱、傳質效率，增加單位體積凍幹物料的表面積，才能取得更快的幹燥速率。
水有固态、液态、氣态三種态相。根據熱力學中的相平衡理論，随壓力的降低，水的冰點變化不大，而沸點卻越來越低，向冰點靠近。當壓力降到一定的真空度時，水的沸點和冰點重合，冰就可以不經液态而直接汽化為氣體，這一過程稱為升華。食品的真空冷凍幹燥，就是在水的三相點以下，即在低溫低壓條件下，使食品中凍結的水分升華而脫去。
加熱方式
①接觸傳熱方式 這是一種最簡單的加熱方法，在幹燥室内設置可加熱的多層擱闆，上面放置裝有被幹燥食品的幹燥盤。利用幹燥盤與擱闆接觸傳導加熱。在這種情況下。加熱擱闆與幹燥盤，幹燥盤與幹燥食品間不能完全良好地接觸，因此利用這種方法進行加熱時，幹燥時間多少較其它方法長些，但其優點是幹燥是構造簡單，并可充分利用空間。
②複式加熱方式 接觸傳導僅加熱食品的一面，而在本法中被幹燥的食品兩面都與加熱闆接觸，因此傳熱良好而可縮短幹燥時間，所采用的方式将被幹燥食品在與加熱闆接觸前，先以金屬網狀鋁闆夾住，以打開升華時水蒸汽的通道并減少其阻力，然後用液壓加上擱闆，使之與網狀鋁闆接觸，此法優點是可縮短幹燥時間，但為能與上擱闆接觸，擱闆必須是活動的，因此必須使用液壓裝置，而導緻構造複雜，并降低幹燥室的利用率，故設備費用高昂，此外，對非平面而不定形被幹燥食品，則有不能充分發揮效果的缺點。
③有釘闆加熱方式 這是上述複式加熱方式的變形，此法是利用裝有多枚釘子的2片加熱闆将被幹燥食品夾在中間以進行加熱，這種方式的加熱接觸面積擴大到被幹燥食品的内部，因而能有效地進行熱供給，利用此方式，幹燥時間可大幅度縮短，這正是被希望的方式，但相反的是，大量處理被幹燥食品時，幹燥前與幹燥後的操作繁雜，需要人力與時間，另外還涉及衛生的問題，因此在實用規模裝置上幾乎都不采用。
④輻射加熱方式 此種方式是将被加熱幹燥的食品置于幹燥盤或幹燥網上，然後插入兩片加熱闆之間，使之不與加熱闆接觸，而由加熱闆輻射來供給熱量，因此加熱闆可加熱到容許溫度以上的高溫，而被幹燥食品的溫度則保持在容許溫度之内，這樣可以縮短幹燥時間，且被幹燥食品的形狀若不是定型時也不會有所妨礙。幹燥前後的操作也很容易，特别是在大型連續幹燥裝置中更加有效，已經設計出适當的控制方式，并提高加熱闆的輻射能轉換效率，其幹燥時間已縮短至可以與複式加熱相匹敵的程度，因此，該加熱方式已演變成凍幹食品設備的基本形式。
⑤微波加熱方式 微波照射能使不同形狀的食品内外都得到加熱，大大縮短幹燥時間（約10%～20%）。此外，幹燥室的利用率也較高。盡管微波加熱具有明顯的優點，但是到目前為止還沒有在工業上成功的例子。這是因為産生微波形式的能量是昂貴的，其費用為蒸汽費用的10～20倍。另外，微波加熱過程很難控制。如果供熱量有餘，會導緻升華界面有少量冰融化，而水的介電常數比冰的介電常數大得多，水将吸收更多的熱量使溫度升高而使更多的冰融化，最終導緻幹燥失敗。
⑥紅外線加熱 在幹燥室安裝紅外線發生器産生紅外線輻射。但由于其維持費用相當高，故很少應用于冷凍幹燥食品方面。
綜上所述，各種加熱方法各有其特點。人們在不斷認識凍幹過程本質的基礎上，探索出了多種加熱、輻射的組合，如傳導-輻射加熱法、傳導-微波加熱法、輻射-微波加熱法等。其目的都是期望能在保證産品質量的前提下，提高幹燥速率，降低能耗。
真空冷凍幹燥
前處理
原料的來源和應用的不同，其前處理方式也不盡相同。如水果的預處理為挑選、清洗和切塊，蔬菜還需進行漂燙，而速食粥類還需進行蒸煮、裝盤等。
預凍
原料預處理後一般要先進行預凍。這是由于物料内部水分較多時，若直接進行抽真空處理，會使溶解在水中的氣體因外界壓力減小而逸出，形成氣泡，導緻原料内部和表面均出現空洞，影響感官品質。
速凍
為了使物料内部的水分固化，通常還需要進行速凍。凍結的時間越短，物料凍結越快，其内部結晶越小，對物料細胞機械損壞越小。因而需要根據實際生産選擇合适的凍結速度。
真空幹燥
真空幹燥通常分為升華幹燥和解析幹燥2個階段。升華幹燥主要針對物料中的自由水;解析幹燥主要是去除與固體結合較強的吸附水。幹燥過程中的真空度、溫度和裝盤厚度等直接影響着幹燥的進程和産品的品質。
主要設備
凍幹食品生産最主要的設備為食品用真空冷凍幹燥機組，該機組的性能，能耗和操作自動化程度的高低決定了凍幹食品生産企業的技術水平的高低，食品用凍幹機分間歇式和連續式。連續式機組在國内企業尚屬少見。間歇式凍幹機由幹燥箱體、加熱系統、真空系統、制冷系統、控制系統等5部分組成。
⑴幹燥箱體 有圓筒形及方形兩種主要的形式，各有優點，圓筒形制造容易，但無法利用的空間多；方形則相反，空間利用率高，但制造較困難。
⑵加熱系統 大多數采用輻射傳熱，輻射闆由陽極電鍍鋁制成，導熱介質有導熱油，飽和水、二次蒸汽，有機溶劑如丙二醇、甘油等，熱源均系用高壓水蒸汽。
⑶真空系統 采用機械真空泵，有羅茨泵+油封泵及羅茨泵+羅茨泵+大氣噴射+水環泵兩種，兩者主要區别是前者不能抽水蒸汽，因此對冷阱效率要求較高，優點是能耗小，後者則正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺點是能耗較大。
⑷制冷系統 由制冷機組與冷卻排管構成，作水蒸汽捕集器（亦稱冷阱）依其與輻射闆組件的相對位置，有如下幾種形式：①底置式：放置在輻射闆組件的底部；②側置式：放置在輻射闆組件的兩側；③後置式：放置在輻射闆組件的後面；④另置式：放置在輻射闆組件不在同一容器内，另外一個容器放置，兩容器之間有一個短而粗的管件連接。
⑸控制系統 有手動控制及自動控制兩大類，自動控制又分儀表自動控制與PLC可編程序控制兩類。以PLC可編程序控制最先進，現在已有專用的凍幹程序控制儀問世，是在PLC基礎上按凍幹要求而設計的，能自動完成凍幹過程中複雜的控制操作，并且有貯存數據的功能。
