凍干技術家用的發展歷程

凍干

  冷凍干燥稱為凍干，是一種低溫脫水過程，涉及冷凍產品并降低壓力，從而通過升華除冰。這與大多數利用熱量蒸發水分的傳統方法的脫水形成對比。

由于加工時采用低溫，再水化后的產品保留了其大部分原始性質。當草莓等固體物體被冷凍干燥時，樣品的原始形狀得以保持。如果待干燥的產品是液體（如制藥應用中常見），則最終產品的特性可通過復形劑（即非活性成分）來優化。冷凍干燥的主要應用包括生物（例如細菌和酵母）、生物醫學（例如外科移植）、食品加工（例如咖啡）和存儲。

歷史

  從 13 世紀開始，印加人就將土豆冷凍干燥成chuño, 這個過程涉及多個循環，晚上將土豆暴露在安第斯山脈山頂低于冰點的溫度下，白天將水分擠出并在陽光下干燥。印加人利用高原獨特的氣候來冷凍并儲存干肉。

  現代冷凍干燥技術早在 1890 年就油Richard Altman發明，他設計了一種冷凍干燥細胞組織（植物或動物）的方法，但直到 1930 年代才真正引起人們的注意。1909年，LF Shackell利用電動泵獨立創建了真空室。直到 1927 年 Tival 和 1934 年 Elser 獲得冷凍干燥系統專利并改進冷凍和冷凝步驟。

  冷凍干燥的一個重要轉折點發生在第二次時間大戰期間，當時需要血漿和青霉素來治療戰地傷員。由于缺乏冷藏運輸，許多血清用品在到達接受者之前就變質了。冷凍干燥工藝是作為一種商業技術而開發的，使血漿和青霉素在無需冷藏的情況下變得化學穩定且可行。在 20 世紀 50 年代至 60 年代，冷凍干燥開始被視為制藥和食品加工的多用途工具。

早期在食品中的用途

  凍干食品成為宇航員和軍隊口糧的主要組成部分。最初為宇航員提供的難以補充水分的管狀膳食和凍干零食，通過改進用水補充凍干膳食的過程，轉變為太空中的熱餐。隨著技術和食品加工的進步，美國宇航局尋找方法來提供完整的營養成分，同時減少面包屑、致病細菌和毒素。通過添加基于藻類的植物油來添加多不飽和脂肪酸，完整的營養成分得到了改善。多不飽和脂肪酸有益于智力和視力發育，并且由于它們在太空旅行期間保持穩定，可以為宇航員提供額外的營養。通過在食品上添加明膠涂層以鎖定并防止面包屑，面包屑問題得以解決。通過質量控制和危害分析和關鍵控制點(HACCP) 計劃的制定減少了致病細菌和毒素，該計劃目前廣泛用于在加工前、加工中和加工后評估食品材料。通過這三項創新的結合，美國宇航局可以通過凍干餐為其機組人員提供安全、健康的食品。

  軍用口糧也取得了長足的進步，從腌制豬肉和玉米粉到蘑菇肉汁牛排?？诩Z的選擇和開發方式取決于接受度、營養、健康、可生產性、成本和衛生條件?？诩Z的其他要求包括最短保質期為三年、可空運、可在全球環境中采購，并提供完整的營養成分。新的托盤口糧（T 口糧）進行了改進，并在野外提供高質量的膳食。冷凍干燥咖啡也被納入膳食、即食類別中，取代了噴霧干燥咖啡?？Х群幸蚝姹哼^程中美拉德反應而產生的風味和香氣品質，可以通過冷凍干燥保存。與室溫干燥、熱風干燥和日光干燥等其他干燥方法相比，冷凍干燥的羅布斯塔咖啡豆含有更高含量的亮氨酸、賴氨酸和苯丙氨酸等必需氨基酸。此外，對味道有顯著貢獻的非必需氨基酸會被保留下來。

其他用途

  美國國家檔案和記錄管理局(NARA) 的文件保護實驗室等組織已經對冷凍干燥作為水損壞書籍和文件的恢復方法進行了研究。雖然可以進行恢復，但恢復質量取決于文檔的材料。如果文件由具有不同吸收特性的多種材料制成，則膨脹將以不均勻的速率發生，這可能導致變形。水還會導致霉菌生長或使墨水滲色。在這些情況下，冷凍干燥可能不是有效的修復方法。

在細菌學中，冷凍干燥用于保存特殊菌株。

  先進的陶瓷工藝有時使用冷凍干燥從噴射的漿料霧中產生可成型的粉末。與傳統的熱噴霧干燥相比，冷凍干燥可產生更柔軟的顆粒，其化學成分更均勻，但成本也會增高。

瑞典開發了一種新的埋葬方式，之前用液氮冷凍干燥尸體，將其作為傳統棺材和火葬的環保替代品。