真空技术在农产品产业链中的应用与发展

摘要：简要介绍真空技术的发展情况，详细论述了真空技术在农业产业链中的应用现状与发展趋势。

关键词：真空　产业链　发展

1　概述

所谓真空，就是指在给定的空间内，低于一个大气压的气体状态。“真空”可以降低水的汽化蒸发温度，“真空”可以造成低氧的环境，“真空”可以形成压力差(或压力梯度)，由于真空具有这一系列独特的性质，其在农产品产业链中的应用就产生了许多不同于传统工艺的效果。可以减少农产品物料中蛋白质、维生素等热敏性成分的破坏和损失，有利于保持物料的有效成分，避免物料中淀粉的糊化、焦化变质，从而提高产品的质量。采用真空技术可以减轻或避免物料的氧化作用，防止物料“褐变”，有利于产品贮藏期的延长。真空状态可以使农产品浸渍、脱气、脱水、加湿、入味、冷却、保鲜等缩短加工时间。在低压条件下对农产品组织进行脱气操作时，若对农产品组织再施以外压，则可以得到组织致密的产品。

当前，农产品加工技术的一个重要发展趋势是最大限度地保持产品的色、香、味、形及营养成分。将真空技术用于农产品加工，主要用以提高农产品的特征指标、质量等级指标及卫生指标和安全指标，同时降低能耗指标。农产品真空应用技术主要围绕“绿色、环保、高质、高效”的发展目标，提高产品质量、降低生产成本、减少污染排放和拓展循环经济产业链，优化产业结构，加快高新技术成果的应用和产业化。增强产品的国际市场竞争力，推动整个农产品精深加工产业链迈向“健康、高速、高效”的良性发展道路，对于保障正常的国内外贸易具有重要的现实意义和深远的战略意义。

2　真空技术在农产品产业链的应用

2.1　真空干燥

基本原理：水的饱和蒸气压与温度紧密相关，在真空状态下，水的沸点降低，即在真空下操作也就是在低温下操作，可避免在高温下营养成分及维生素等的破坏，同时提高了干燥速度。此外在真空系统中，单位体积内空气的含量低于大气中的含量，在相对缺氧的环境下进行农产品干燥可以减轻甚至避免农产品中蛋白质、维生素的氧化机会，色素褐变或其它氧化变质等，所以采用真空干燥获得较好的品质质量。

真空干燥过程就是将燥物料置放在密闭的干燥室内，用真空系统抽真空的同时对燥物料不断加热，使物料内部的水分通过压力差或浓度差扩散到表面，水分子在物料表面获得足够的动能，在克服分子间的相互吸引力后，逃逸到真空室的低压空间，从而被真空泵抽走的过程。真空干燥能够方便地回收有用和有害的物质，而且能做到密封性良好。从环境保护的意义上讲，有人称真空干燥为“绿色干燥”。

真空冷冻干燥技术是使物料首先冻结，然后在真空条件下升温，使冰升华而达到最后干燥的目的。采用的加热方式有红外线加热、微波加热等，所提供的热量既要快速使冰升华，又不能使产品表面受到损伤。真空冷冻干燥技术能够保持产品原有的色、香、味、形以及营养成分，特别对热敏性物料的干燥，是生产绿色食品更有前途的一种干燥方法。

2.2　真空冷却

所谓真空冷却，就是利用原料中蒸发成分的蒸发潜热来降低原料本身的温度。现在所说的蒸发成分多数指水，水是液体中蒸发潜热较大的一类。特别是农产品方面，原料和产品中含有很多水分，因此容易利用。冷却时水分的必要蒸发量随着原料的比热、降温幅度不同而不同的。例如从100℃冷却到20℃，蒸发量范围通常多数在15％～20％之内，对特殊不宜于干燥的物质必须研究另外加水等办法。关于农产品最基本的环节就是植物的呼吸作用。如果能把植物的呼吸作用长时间控制在最低限度，就可以长期保持农产品的鲜度，对于这点真空冷却正在发挥它的优越性。

由于从农产品体内放出水分或潜热致使农产品凋萎减量、色变而降低商品价值，通常是温度越高则呼吸量越大。利用真空冷却进行预冷的意义就在于此，对其他冷却方法来说这也是共同的目的。如果说冷却就意味着抑制呼吸量，那就必须尽快的进行冷却，只有这样才有应用价值。冷却温度以尽可能低些为好，但从不降低商品价值又把呼吸量控制在最少限度这一点来说，通常的温度范围为2℃～5℃。而冷风强制循环方式的冷却速度比真空冷却小的多，不适于刚收获后的冷却。但冷却后储藏仍然不可缺少，现在它多与真空冷却设备配合使用。

2.3　真空调节

谷物经过着水或加湿后，进入真空室内，在真空状态下，由于水份梯度的增加，水份将从外往里迁移，使水分快速渗透在谷粒各部分，进行吸收和分配，由于各种成份在麦粒内的分布的不均匀性和吸水能力、吸水速度的不同，使得水分在麦粒中重新分配时，引发相应的物理和化学变化。

同常规水分调节设施相比，真空快速水分调节可缩短时间14～30小时，水分调节不均匀度＜1％，生产效率和产品质量大幅度得到提高。同时，较短的真空处理过程，可减少谷物的细菌含量，免除害虫的污染；容易消除谷物内的沙土和灰尘；平衡水分分布以及为提高出粉率与产品质量提供了良好条件。采用真空快速水分调节工艺大幅度缩短润谷时间，减少润谷仓数量和润谷时的二次污染，后续加工产品质量稳定。同时使清理过程更加容易控制，生产效率和产品质量大幅度得到提高。具有水分调节品质好、调节速度快、产量高、能耗低、自动化程度高、操作方便、经济性价比高等优点。在保证加工品质质量的情况下，大大降低了设备投入及生产成本，高效节能、绿色环保。

2.4　真空浸渍

以前用糖液及盐水等浸渍食品的方法就是在大气压下把原料按溶液的浓度，从稀浓度到高浓度的顺序依次转移的办法。这种方法的缺点是浸渍终了所需时间太长，如豆类的糖液浸渍即所谓煮豆时间有的甚至长达七天之久。

农产品原料之所以必须按糖液浓度，从稀薄到浓厚的顺序转移，其原因在于植物细胞的脱水作用。所谓脱水作用，就是植物细胞当接触到比细胞内部浓度还要高的液体时，由于渗透压的关系，浓度低的细胞液向浓度高的液体渗透，因而使细胞收缩，以大豆为例，则豆粒表面发生皱纹，商品价值随之下降。高浓度液体向细胞内渗透的现象称为扩散，是与渗透相反的作用。双方都是以浓度差作为动力的源泉。对于用作商品的煮豆，为了保持外观在加工时须巧妙运用上述两种作用，因此不宜从最初就利用制成品的高浓度糖液。此外，一般认为在大气中实行浸渍时原料中含有空气，有妨碍液体渗透的缺点，这一点是与变压器等电气机器的浸渍是相同的。

而真空浸渍在这点上显然是优越的，其过程为将原料装入浸渍罐的指定笼内，接着从糖液罐把糖液注满浸渍罐与热交换器，并向热交换器送蒸汽加热，同时用真空泵把设备的压力降到适当程度(例如200托)。糖液沸腾后通过自吸开始在浸渍罐与热交换器间循环。最初是低浓度，在不破坏原料外观情况下开始徐徐浸透。在循环过程中无论从原料向糖液渗透出来的水，或糖液中原有的水，经真空泵排气后糖液被

浓缩起来，这样连续下去可制成糖度左右的煮豆，比过去在大气压下的浸渍时间相应缩短。

2.5　真空入味

通过真空使食物的气孔张开，同时将食物中之毛细孔的空气抽出，而此时腌制、蒸煮之汁液也快速进入食物毛细孔中，缩短瓜子、花生、泡菜、果蔬、腌肉、腌蛋的时间，具有快速腌制、蒸煮入味之功能。

在真空状态内，可提高调味品进入食物的速度，并最大限度的保持食物内的水分。另外真空状态能保持食物一定的新鲜度。蔬菜水果经过腌制后，口味纯正均匀，色泽鲜亮，增加产品竞争力。蛋经过腌制后，可成为咸鸭蛋、咸鸡蛋、咸鹅蛋、咸鹌鹑蛋或者五香蛋。肉制品可以通过适当的转动，搅拌食品，有规律地拍打食品，所谓“按摩作用”“真空作用”能增加食品的含水量，令食品增加风味，更柔软，更可口，更好卖。由于采用真空腌制，大大缩短了腌制时间，而且使肉块充分吸收盐水，使蛋白质溶解。这样不仅使肉的结构松驰，达到嫩化效果，而且改善了肉的外观和提高了出品率。

2.6　真空油炸

真空低温油炸技术就是在真空状态下，以油作为传热介质，使食品内部的水分(自由水和部分结合水)急剧蒸发而喷出，从而使食品的组织形成疏松多孔的结构。

真空系统中空气含量低于大气环境，氧气含量也较低。油炸加工过程在低含氧量的状态下进行，可以减轻甚至避免氧化作用带来的危害，例如脂肪酸败、酶促褐变及氧化变质等。

真空油炸干燥是利用在减压状态下，食品中水分汽化温度降低，能在短时间内迅速脱水，实现在低温条件下对食品进行油炸。热油脂既作为食品脱水传热的中间体，又是改善食品风味的重要因素。因此，真空油炸干燥将脱水干燥和油炸有机的结合为一体，生产出兼有两者效果的食品。

在含水食品的汽化分离操作中，真空是与低温是紧密相联的。即在真空状态下的操作，亦必是在低温条件下的操作。从而可有效地避免食品高温处理所带来的一系列问题，如炸油的聚合劣变、食品本身的褐变反应、美拉德反应、营养成份的损失等。

低温真空油炸设备较理想的模式基本结构要素包括以下4点：

(1)具有较高效率的真空设备，即能在短时间内处理大量三次蒸汽并能较快建立起真空度不低于0.092MPa的真空条件。

(2)尽量具有机内脱油装置，这样在真空条件下进行脱油，可避免在真空恢复到常压过程中，油质被压入食品的多孔组织中，以确保产品含油量低于25％。

(3)具有较大装料量的高密闭性的真空油炸釜，(要有与装料量相匹配的蓄油量和换热面积)。

(4)具有温度时间等参数的自动控制装置，避免人为因素造成产品质量的不稳定。

2.7　真空输送

利用真空与大气空间存在压力差所产生的力来做功，由于这种机械能存在着压强处处均匀的特点，这些真空设备在粮食、面粉、饲料、化工、电力、水泥行业运用较多。利用安装在输送系统终点的真空泵抽吸系统内的空气，使输送管内形成低于大气压的负压气流，物料同大气一起从起点吸嘴进入管道，随着气流输送到终点分离器内，物料颗粒受到重力或离心力作用从气流中分离出来，气体除尘后经真空泵、罗茨风机或多级离心风机排入大气，绿色环保。

真空输送设备在粮食行业主要用于粮食装卸，它可置于港口、码头、筒仓或散装物料存放点，将物料抽吸上来，并送至料仓等受料点，对装运散装物料的船舶、车辆等无需特殊改装，是粮食等粉粒料系统输送散装物料的理想设备。可实现远距离垂直输送，操作方便。整机性能可靠，无尘作业，装卸传送物料损耗小，工作效率高。并且体积小、重量轻、结构简单紧凑、安装容易、低噪音、无震动、维护方便。采用负压输送方式来处理和搬运，可以改善各种粮食设施的工作环境、减少因粉尘对设备的磨损、保护操作人员免受粉尘对身体损害、防止粉尘爆炸的发生，还可减少对周围环境的粉尘污染，具有明显的社会效益和环境效益。

早在1958年，上海港口和长沙等地开始试用真空吸粮机从船舶上卸粮。以食品工业部门为例，我国有1000多个面粉厂采用真空输送，其口采用的真空输送已达到200吨/时的输送能力。真空输送作为一项新的运送技术，在其可以适应的领域预计将得到进一步的发展。

真空输送的主要问题是动力消耗大，输送距离受到

定的限制。对于吸送物料的体积、形状、物理性质有一定要求，不宜于输送凝聚性和粘着性的物料，忌输入带电粉体，整个系统要气密性好，而完全做到这一点又比较困难。是否宜于采用真空输送，需综合考虑经济效益决定。

2.8　真空包装

真空包装是将物料装入气密性容器后，在容器封口之前抽真空，使密封后的容器内基本没有空气的种包装方法。真空包装法也称减压包装法或排气包装法。这种包装可阻挡外界的水汽进入包装容器内，也可防止在密闭着的防潮包装内部存有潮湿空气，在气温下降时结露。

一般的物料以及加工过的农产品都可以采用真空包装，真空包装不但可以避免或降低产品的氧化、变色、变味，而且抑制了某些霉菌和细菌的生长。

目前农产品加工保鲜都还基本处于低级、粗放的状态，而且我国的冷藏条件也不能与美国、日本等发达国家相比，这样造成农产品大量损耗和资源浪费。而真空包装能维持农产品的品质和营养成分，倍受农产品加工行业的重视。

真空包装除控制外界温度和无菌以外，更重要的是控制农产品合适的气体环境，达到预期的保鲜目的。其主要方法有机械挤压式、吸管脱气式等方法。无论何种方式，都要把包装袋内的空气抽出，然后热封。其主要特点是：降低袋内含氧量，抑制霉菌、细菌生长发育，控制农产品变质，达到保鲜、保质的目的。另外，真空包装后，还可抗机械压力，减轻振荡，既利于远途运输，又利于销售。

2.9　真空储藏

真空储藏是利用抽气减压的方法，用抽气装置将密封良好的料堆中的空气抽出，降低料堆中的氧气浓度甚至使其接近绝氧状态，并长时间地保持，以达到储藏物料的保鲜和杀虫、防虫的目的。与气调贮藏不同的是，减压贮藏只改变贮藏环境中空气的总含量和密度，不改变空气成分和组合比例。真空储藏实质上是一种压控储藏方法，有利于抑制酶、细菌、病、虫的发生与扩散。

真空储藏是将物料置于密闭库房(容器)内，在降温的过程中将贮藏库(容器)内的空气抽出，进行减压降氧，随着压力的不断降低，一些对贮物有害的气体也随之减少或基本消失，为物料的长期贮藏保鲜创造了有利的条件。减压库在正常运行中可同时和连续完成真空预冷、减压冷藏过程，减少了贮藏工艺环节；由于库内所贮物料无需气密包装，应用领域广泛，成为农产品科研工作者研究的热点。

3　总结

我国是一个农业大国，农产品产量位居世界前列。但是，我国还不是农产品加工强国，无论在设备、技术上，均不先进，农产品加工业存在深加工转化率低下、综合利用程度较差、附加值较低等缺陷。如何充分发挥我国农产品的生产优势，提高在wTo框架下的比较竞争优势，如何进一步扩大出口量，提高企业创汇的能力，开展农产品深加工综合利用将是关键。

我国农产品加工的总体水平还比较低，急需我们在新工艺、新技术的研究和推广应用上多下功夫。就真空技术的应用来讲，我们一方面要掌握和应用好在农产品加工和食品工业产业链中已被广泛应用的真空操作方法，另一方面又要不断地开发新的真空技术应用领域。例如开发应用真空低温连续干燥技术；开发应用真空浸渍和真空快速水分调节技术；开发应用真空冷冻干燥技术生产冻干食品；开发应用真空冷却、真空保鲜技术，进行农产品冷却储藏保鲜；开发应用真空输送、真空包装技术，进行农产品输送与包装储藏；开发应用真空微波加热技术制造高效的农产品杀菌、干燥设备等。真空技术是一个比较成熟的技术，只要潜心研究并实实在在地开发，掌握和应用它就不难。由此可见，开发真空技术新的应用领域大有可为。

我国农产品加工业与世界先进水平差距很大，有很大的发展前景和广阔的市场空间。我们应抓住这一发展的机遇，积极推广应用真空技术等现代高新技术，以提高农产品加工转化率，有力促进农业现代化。

我国农产品精深加工产业市场潜力巨大，如何将真空技术科学、合理、有效地运用在农产品加工产业链当中，农产品研究工作者应发挥自己的专业优势以及新理论的研究，大力开发新型实用的新技术、新工艺、新设备，为我国的农产品精深加工事业做出应有的贡献。