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經(jīng)過(guò)干燥、保色加工整理而成的干燥花，既存鮮花之形、色、資、韻，又取干花之經(jīng)久不凋，越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)，它非常適合于光線較暗的咖啡廳、酒店以及家庭裝飾。真空冷凍干燥是近年興起的干燥花卉的新方法，用此干燥技術(shù)干燥較大的花朵植株，能夠基本保持干燥花的形狀、色澤和芳香，無(wú)污染，具有深入研究的前景。
冷凍干燥的基本原理
真空冷凍干燥是先將物料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，使物料中的水分變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)恼婵斩认�，使冰直接升華為水蒸汽。再用真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器（捕水器）將水蒸汽冷凝，從而獲得干燥制品的技術(shù)。
水的相平衡關(guān)系是研究和分析含水物料凍結(jié)干燥原理的基礎(chǔ)，當(dāng)冰周?chē)恼羝麎旱陀?10.5Pa時(shí)，冰加熱升溫可以直接升華為水蒸汽，這就是升華干燥的理論基礎(chǔ)，真空冷凍干燥的最基本的工作原理也就在于此。
操作過(guò)程
冷凍干燥過(guò)程分為預(yù)凍、升華干燥、解析干燥3個(gè)過(guò)程。由于鮮花是由莖稈、葉、花蕊、花瓣組成，各個(gè)部分的含水率不同，若研究植株各部分的干燥效果，應(yīng)首先測(cè)定各部分的含水率，并通過(guò)儀器分別測(cè)量出它們各自的共熔點(diǎn)和共晶點(diǎn)。
1.預(yù)凍過(guò)程
預(yù)凍是植株在凍結(jié)干燥之前，作為單獨(dú)的操作，用一般的凍結(jié)方法預(yù)先將鮮花凍成一定的形狀。在真空冷凍干燥中，材料凍結(jié)的最高溫度是影響凍干產(chǎn)品質(zhì)量及能耗的重要因素。預(yù)凍溫度必須低于共晶溫度，否則會(huì)造成產(chǎn)品表面起泡、制品收縮等不良現(xiàn)象發(fā)生。一般情況下，制品冷凍的最低溫度低于共晶溫度5～10℃即可。但凍結(jié)溫度也不能制定過(guò)低，否則，就會(huì)出現(xiàn)投資大、能耗高等問(wèn)題。
另外，預(yù)凍速率也是影響干燥速率和產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要因素。慢速冷凍時(shí)升華速率較快，快速凍結(jié)時(shí)干燥時(shí)間較長(zhǎng)。比較合適的降溫速率應(yīng)該在保證物料質(zhì)量不受影響的前提下，采用比較慢的降溫速率。
2.升華干燥過(guò)程
要維持升華干燥的不斷進(jìn)行，必須滿足兩個(gè)基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。干燥過(guò)程是由周?chē)饾u向內(nèi)部中心干燥的，干燥過(guò)程中的傳熱驅(qū)動(dòng)力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力為升華界面與冷阱之間的蒸氣分壓差，溫差越大，傳熱速率就越快，蒸汽分壓差越大，傳質(zhì)速率就越快。
在升華干燥中，加熱溫度不能超過(guò)物料的共熔點(diǎn)溫度，若溫度過(guò)高，導(dǎo)致冰晶熔化，會(huì)影響制品質(zhì)量。此外，升華干燥過(guò)程中的加熱方式直接影響了物料溫度分布、升華界面溫度、升華界面水蒸汽通量和干燥時(shí)間等重要過(guò)程參數(shù)。
3.解析干燥過(guò)程
解析干燥是升華干燥之后，去除分布在物料的基質(zhì)內(nèi)以游離態(tài)或結(jié)合水形式存在水分的過(guò)程。物料的解析干燥一般要依靠比升華溫度高得多的溫度來(lái)完成。
高溫低壓有利于解析干燥進(jìn)行，對(duì)解析干燥時(shí)間不占主要地位的物料干燥，如冷凍的番茄片，其中可以?xún)鼋Y(jié)成冰的結(jié)構(gòu)水和大量游離水，約占95%，解析干燥時(shí)間很短，凍干周期主要取決于升華干燥時(shí)間。這時(shí)，提高干燥速率的考慮措施就應(yīng)以升華干燥為主。
無(wú)論升華干燥還是解析干燥，對(duì)冷阱溫度的要求都是相似的，文獻(xiàn)表明：當(dāng)冷阱溫度低于-50℃時(shí)，再過(guò)多地降低冷阱溫度，對(duì)縮短干燥時(shí)間意義不大。目前，冷阱溫度一般設(shè)為-45～50℃。
真空冷凍干燥花的過(guò)程及特點(diǎn)
1.真空冷凍干燥花的特點(diǎn)
（1）原料來(lái)源廣泛，到目前為止，世界各國(guó)經(jīng)常使用的干燥花植物種類(lèi)約有2000～3000種。
（2）姿態(tài)自然質(zhì)樸，不僅具有植物的自然風(fēng)韻，而且最大限度地保持了植物固有的形狀和色澤。
（3）使用管理方便，不僅可以在較長(zhǎng)的時(shí)間里保持其形態(tài)和色彩，而且儲(chǔ)存、銷(xiāo)售期長(zhǎng)。
（4）復(fù)水性能好，食用花復(fù)水之后，可保持其原有的美麗形狀，引起人們的食欲。
（5）它的收縮率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采用其他方法干燥得到的干燥花，能夠最大限度地保持新鮮時(shí)的形態(tài)。
（6）冷凍干燥設(shè)備投資費(fèi)用較大，操作費(fèi)用較高，導(dǎo)致其成本高。
2.真空冷凍干燥花的實(shí)踐
為探索干燥花加工新技術(shù)，李保國(guó)等人做了紫色補(bǔ)血草、黃色萬(wàn)壽菊、紅色月季花的冷凍干燥試驗(yàn)，測(cè)定了它們各部分的平均含水率，試驗(yàn)中預(yù)凍溫度為-65℃，真空度設(shè)為10Pa。采用真空冷凍干燥鮮花，花的外形保持較好，有的顏色會(huì)稍有變化。月季和補(bǔ)血草的莖、以及補(bǔ)血草的花朵基本未收縮變形，萬(wàn)壽菊和月季的花瓣稍有變形。月季花顏色比鮮花顏色變深稍暗，黃色的萬(wàn)壽菊顏色變淺，紫色的補(bǔ)血草凍干后顏色基本不變。而采用熱風(fēng)干燥，當(dāng)干燥溫度選為50℃時(shí)，干花會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮變形，此外，李寶國(guó)在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，干燥后的鮮花香味不及鮮花濃郁，而且整個(gè)干花植株變脆，容易折斷和破碎。
徐成海做了補(bǔ)血草和文竹的冷凍干燥試驗(yàn)，得到的補(bǔ)血草都保持了原來(lái)的形狀，花的顏色自然、逼真�？梢钥闯�，采用合適的凍干設(shè)備，再進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究，就可以大大縮短冷凍干燥時(shí)間，進(jìn)行批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)商品化的要求。
朱文學(xué)研究了品種為洛陽(yáng)紅的牡丹花的凍干試驗(yàn)，可以看出，花蕊和花瓣的共晶和共熔溫度較高，莖和葉的共晶和共熔溫度較低，選擇預(yù)凍溫度和升華界面溫度時(shí)應(yīng)以莖的共晶溫度和共熔溫度為依據(jù)。朱文學(xué)發(fā)現(xiàn)，不同的干燥條件，牡丹花干燥的效果不同。在預(yù)凍溫度為-15℃、加熱溫度為20℃時(shí)，干燥12小時(shí)，莖葉基本干透，但花瓣還比較潮濕且出現(xiàn)局部褪色現(xiàn)象，達(dá)不到干燥要求。在預(yù)凍溫度為-30℃、加熱溫度為0℃時(shí)，干燥45小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)整個(gè)植株基本干透，干后花瓣顏色比鮮花稍暗，莖稈基本未收縮變形，葉和花瓣稍有變形。與李保國(guó)得到的結(jié)論相似，干后的植株也存在變脆、容易折斷和破碎的現(xiàn)象。因此，朱文學(xué)認(rèn)為，不進(jìn)行預(yù)處理的牡丹雖然在一定的條件下能夠干燥，而且能夠基本保持外形、顏色和花香，但干花達(dá)不到鮮花的效果，且干燥時(shí)間長(zhǎng)，因此，應(yīng)著重研究牡丹花的預(yù)處理工藝，開(kāi)發(fā)增加植株韌性、減小脆性的技術(shù)，以保證后繼加工和觀賞。
為了更深入地了解干燥花的特性，張正勇還在掃描電鏡下，對(duì)牡丹的枝、葉、花瓣等的微形態(tài)進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)牡丹植株各部分存在較大的結(jié)構(gòu)差異，而這種結(jié)構(gòu)差異必將影響其內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，導(dǎo)致各部分具有不同的干燥特性，從而影響植株干燥的整體效果。牡丹的花瓣表面細(xì)胞排列致密，因而水分不易排出，干燥速度較慢。莖桿表面呈豎條狀紋理結(jié)構(gòu)，內(nèi)部呈中空篩網(wǎng)狀導(dǎo)管結(jié)構(gòu)。葉的正表面表皮細(xì)胞排列整齊致密，無(wú)氣孔器，表皮細(xì)胞呈圓形；背表面有均勻分布的氣孔。由于莖桿和葉片具有篩網(wǎng)狀導(dǎo)管結(jié)構(gòu)和氣孔，因而所含水分容易排出，干燥速度較快。顯微結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果與凍干試驗(yàn)結(jié)果是相吻合的，它使得對(duì)于燥花的研究從宏觀世界進(jìn)入了微觀世界，這對(duì)于干燥花加工工藝的改進(jìn)具有一定的指導(dǎo)意義。
3.冷凍干燥花卉應(yīng)注意的事項(xiàng)
真空冷凍干燥技術(shù)干燥花卉是一種全新的干花制作技術(shù)，雖然在食品和藥品干燥方面已經(jīng)有了大量的研究和應(yīng)用，但由于花卉有別于食品和藥品，干燥指標(biāo)主要是花卉的形狀和色澤，因此不能夠完全采用食品和藥品的干燥工藝，而須要針對(duì)花卉的不同生物學(xué)特性及干花的商品要求進(jìn)行干燥工藝的研究和改進(jìn)。參考國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)，目前冷凍干燥花卉存在的主要問(wèn)題是鮮花的預(yù)處理工藝不成熟，而未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的花材經(jīng)過(guò)真空冷凍干燥之后，普遍存在植株變脆、容易折斷和破碎的問(wèn)題，因此，進(jìn)一步研究的方向是對(duì)花材干燥前的預(yù)處理工藝的研究和進(jìn)一步優(yōu)化真空冷凍干燥工藝。
冷凍干燥的基本原理
真空冷凍干燥是先將物料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，使物料中的水分變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)恼婵斩认�，使冰直接升華為水蒸汽。再用真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器（捕水器）將水蒸汽冷凝，從而獲得干燥制品的技術(shù)。
水的相平衡關(guān)系是研究和分析含水物料凍結(jié)干燥原理的基礎(chǔ)，當(dāng)冰周?chē)恼羝麎旱陀?10.5Pa時(shí)，冰加熱升溫可以直接升華為水蒸汽，這就是升華干燥的理論基礎(chǔ)，真空冷凍干燥的最基本的工作原理也就在于此。
操作過(guò)程
冷凍干燥過(guò)程分為預(yù)凍、升華干燥、解析干燥3個(gè)過(guò)程。由于鮮花是由莖稈、葉、花蕊、花瓣組成，各個(gè)部分的含水率不同，若研究植株各部分的干燥效果，應(yīng)首先測(cè)定各部分的含水率，并通過(guò)儀器分別測(cè)量出它們各自的共熔點(diǎn)和共晶點(diǎn)。
1.預(yù)凍過(guò)程
預(yù)凍是植株在凍結(jié)干燥之前，作為單獨(dú)的操作，用一般的凍結(jié)方法預(yù)先將鮮花凍成一定的形狀。在真空冷凍干燥中，材料凍結(jié)的最高溫度是影響凍干產(chǎn)品質(zhì)量及能耗的重要因素。預(yù)凍溫度必須低于共晶溫度，否則會(huì)造成產(chǎn)品表面起泡、制品收縮等不良現(xiàn)象發(fā)生。一般情況下，制品冷凍的最低溫度低于共晶溫度5～10℃即可。但凍結(jié)溫度也不能制定過(guò)低，否則，就會(huì)出現(xiàn)投資大、能耗高等問(wèn)題。
另外，預(yù)凍速率也是影響干燥速率和產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要因素。慢速冷凍時(shí)升華速率較快，快速凍結(jié)時(shí)干燥時(shí)間較長(zhǎng)。比較合適的降溫速率應(yīng)該在保證物料質(zhì)量不受影響的前提下，采用比較慢的降溫速率。
2.升華干燥過(guò)程
要維持升華干燥的不斷進(jìn)行，必須滿足兩個(gè)基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。干燥過(guò)程是由周?chē)饾u向內(nèi)部中心干燥的，干燥過(guò)程中的傳熱驅(qū)動(dòng)力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力為升華界面與冷阱之間的蒸氣分壓差，溫差越大，傳熱速率就越快，蒸汽分壓差越大，傳質(zhì)速率就越快。
在升華干燥中，加熱溫度不能超過(guò)物料的共熔點(diǎn)溫度，若溫度過(guò)高，導(dǎo)致冰晶熔化，會(huì)影響制品質(zhì)量。此外，升華干燥過(guò)程中的加熱方式直接影響了物料溫度分布、升華界面溫度、升華界面水蒸汽通量和干燥時(shí)間等重要過(guò)程參數(shù)。
3.解析干燥過(guò)程
解析干燥是升華干燥之后，去除分布在物料的基質(zhì)內(nèi)以游離態(tài)或結(jié)合水形式存在水分的過(guò)程。物料的解析干燥一般要依靠比升華溫度高得多的溫度來(lái)完成。
高溫低壓有利于解析干燥進(jìn)行，對(duì)解析干燥時(shí)間不占主要地位的物料干燥，如冷凍的番茄片，其中可以?xún)鼋Y(jié)成冰的結(jié)構(gòu)水和大量游離水，約占95%，解析干燥時(shí)間很短，凍干周期主要取決于升華干燥時(shí)間。這時(shí)，提高干燥速率的考慮措施就應(yīng)以升華干燥為主。
無(wú)論升華干燥還是解析干燥，對(duì)冷阱溫度的要求都是相似的，文獻(xiàn)表明：當(dāng)冷阱溫度低于-50℃時(shí)，再過(guò)多地降低冷阱溫度，對(duì)縮短干燥時(shí)間意義不大。目前，冷阱溫度一般設(shè)為-45～50℃。
真空冷凍干燥花的過(guò)程及特點(diǎn)
1.真空冷凍干燥花的特點(diǎn)
（1）原料來(lái)源廣泛，到目前為止，世界各國(guó)經(jīng)常使用的干燥花植物種類(lèi)約有2000～3000種。
（2）姿態(tài)自然質(zhì)樸，不僅具有植物的自然風(fēng)韻，而且最大限度地保持了植物固有的形狀和色澤。
（3）使用管理方便，不僅可以在較長(zhǎng)的時(shí)間里保持其形態(tài)和色彩，而且儲(chǔ)存、銷(xiāo)售期長(zhǎng)。
（4）復(fù)水性能好，食用花復(fù)水之后，可保持其原有的美麗形狀，引起人們的食欲。
（5）它的收縮率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采用其他方法干燥得到的干燥花，能夠最大限度地保持新鮮時(shí)的形態(tài)。
（6）冷凍干燥設(shè)備投資費(fèi)用較大，操作費(fèi)用較高，導(dǎo)致其成本高。
2.真空冷凍干燥花的實(shí)踐
為探索干燥花加工新技術(shù)，李保國(guó)等人做了紫色補(bǔ)血草、黃色萬(wàn)壽菊、紅色月季花的冷凍干燥試驗(yàn)，測(cè)定了它們各部分的平均含水率，試驗(yàn)中預(yù)凍溫度為-65℃，真空度設(shè)為10Pa。采用真空冷凍干燥鮮花，花的外形保持較好，有的顏色會(huì)稍有變化。月季和補(bǔ)血草的莖、以及補(bǔ)血草的花朵基本未收縮變形，萬(wàn)壽菊和月季的花瓣稍有變形。月季花顏色比鮮花顏色變深稍暗，黃色的萬(wàn)壽菊顏色變淺，紫色的補(bǔ)血草凍干后顏色基本不變。而采用熱風(fēng)干燥，當(dāng)干燥溫度選為50℃時(shí)，干花會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮變形，此外，李寶國(guó)在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，干燥后的鮮花香味不及鮮花濃郁，而且整個(gè)干花植株變脆，容易折斷和破碎。
徐成海做了補(bǔ)血草和文竹的冷凍干燥試驗(yàn)，得到的補(bǔ)血草都保持了原來(lái)的形狀，花的顏色自然、逼真�？梢钥闯�，采用合適的凍干設(shè)備，再進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究，就可以大大縮短冷凍干燥時(shí)間，進(jìn)行批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)商品化的要求。
朱文學(xué)研究了品種為洛陽(yáng)紅的牡丹花的凍干試驗(yàn)，可以看出，花蕊和花瓣的共晶和共熔溫度較高，莖和葉的共晶和共熔溫度較低，選擇預(yù)凍溫度和升華界面溫度時(shí)應(yīng)以莖的共晶溫度和共熔溫度為依據(jù)。朱文學(xué)發(fā)現(xiàn)，不同的干燥條件，牡丹花干燥的效果不同。在預(yù)凍溫度為-15℃、加熱溫度為20℃時(shí)，干燥12小時(shí)，莖葉基本干透，但花瓣還比較潮濕且出現(xiàn)局部褪色現(xiàn)象，達(dá)不到干燥要求。在預(yù)凍溫度為-30℃、加熱溫度為0℃時(shí)，干燥45小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)整個(gè)植株基本干透，干后花瓣顏色比鮮花稍暗，莖稈基本未收縮變形，葉和花瓣稍有變形。與李保國(guó)得到的結(jié)論相似，干后的植株也存在變脆、容易折斷和破碎的現(xiàn)象。因此，朱文學(xué)認(rèn)為，不進(jìn)行預(yù)處理的牡丹雖然在一定的條件下能夠干燥，而且能夠基本保持外形、顏色和花香，但干花達(dá)不到鮮花的效果，且干燥時(shí)間長(zhǎng)，因此，應(yīng)著重研究牡丹花的預(yù)處理工藝，開(kāi)發(fā)增加植株韌性、減小脆性的技術(shù)，以保證后繼加工和觀賞。
為了更深入地了解干燥花的特性，張正勇還在掃描電鏡下，對(duì)牡丹的枝、葉、花瓣等的微形態(tài)進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)牡丹植株各部分存在較大的結(jié)構(gòu)差異，而這種結(jié)構(gòu)差異必將影響其內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，導(dǎo)致各部分具有不同的干燥特性，從而影響植株干燥的整體效果。牡丹的花瓣表面細(xì)胞排列致密，因而水分不易排出，干燥速度較慢。莖桿表面呈豎條狀紋理結(jié)構(gòu)，內(nèi)部呈中空篩網(wǎng)狀導(dǎo)管結(jié)構(gòu)。葉的正表面表皮細(xì)胞排列整齊致密，無(wú)氣孔器，表皮細(xì)胞呈圓形；背表面有均勻分布的氣孔。由于莖桿和葉片具有篩網(wǎng)狀導(dǎo)管結(jié)構(gòu)和氣孔，因而所含水分容易排出，干燥速度較快。顯微結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果與凍干試驗(yàn)結(jié)果是相吻合的，它使得對(duì)于燥花的研究從宏觀世界進(jìn)入了微觀世界，這對(duì)于干燥花加工工藝的改進(jìn)具有一定的指導(dǎo)意義。
3.冷凍干燥花卉應(yīng)注意的事項(xiàng)
真空冷凍干燥技術(shù)干燥花卉是一種全新的干花制作技術(shù)，雖然在食品和藥品干燥方面已經(jīng)有了大量的研究和應(yīng)用，但由于花卉有別于食品和藥品，干燥指標(biāo)主要是花卉的形狀和色澤，因此不能夠完全采用食品和藥品的干燥工藝，而須要針對(duì)花卉的不同生物學(xué)特性及干花的商品要求進(jìn)行干燥工藝的研究和改進(jìn)。參考國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)，目前冷凍干燥花卉存在的主要問(wèn)題是鮮花的預(yù)處理工藝不成熟，而未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的花材經(jīng)過(guò)真空冷凍干燥之后，普遍存在植株變脆、容易折斷和破碎的問(wèn)題，因此，進(jìn)一步研究的方向是對(duì)花材干燥前的預(yù)處理工藝的研究和進(jìn)一步優(yōu)化真空冷凍干燥工藝。
