四環凍干機—鹿茸的凍干實驗
01
鹿茸的凍干實驗
根據實際需求分別開展了切片茸和整枝茸的凍干實驗，很明顯，切片茸的凍干節能省時，適用于直接用戶；而整枝茸凍于更適合于商業化產品。鑒于在過高和過低的溫度下，蛋白質容易變性，酶可能失活，在凍干過程中限定了較低的升溫速率，并確定干燥工藝中物料的溫度不低于-25℃、不高于45℃，沒有考慮節能和節時的工藝優化問題。
1.1 切片鹿茸凍干工藝
切片鹿茸凍干的工藝流程包括：鮮茸清洗→切片裝盤稱重→預凍結→真空冷凍干燥→真空包裝。
首先將鮮茸清洗。清洗時注意要將鮮茸鋸口向上，用柔軟的毛刷蘸溫堿水 (40℃) 反復刷洗，再用清溫水刷洗2次，最后用滅菌紗布擦干。清洗后將鹿茸切成厚度約為4mm 的薄片，放入滅菌干燥的玻璃器皿中，對其進行稱重。稱重后的鹿茸片平鋪在鋼制方盤中，并送人凍干室置于擱板上，見圖 6-27。
由于鹿茸的共晶點溫度為-15℃，而擱板與物料間的溫度差為10～15℃，所以擱板的溫度被設定為-30℃。凍結階段耗時1.5h，凍結的鹿茸片的溫度約-25℃。鹿茸的預凍結完成后，給凍干機的捕水器制冷。當捕水器的溫度降低到-40℃后，開啟真空泵。當凍干室的壓力降低到40pa時，為擱板加熱。此后，擱板的溫度分段升高并保持一段時間，由凍干機按設定溫度自動控制。具體溫度與時間的關系見圖6-28中的凍干曲線。
當物料的溫度持續升高，并接近擱板最終溫度45℃時，認為達到了凍干終點。此時關閉凍干室與冷阱之間的閥門一段時間，觀察凍干室的壓力。若壓力不再明顯變化，則可以進一步證實凍干終點的達到。達到凍干終點后，為凍干室放氣，開啟箱門，取出干燥的鹿茸片，并稱重和計算脫水率。頂部和中段鹿茸的脫水率分別為81.5%和 73.5%。經測量，凍干后鹿茸片的含水率約為2%。將凍干后的鹿茸片真空包裝，防止回潮，見圖 6-29。真空包裝的鹿茸片在常溫下存放3年，沒有變質。
1.2 整枝鹿茸的凍干
整枝鹿茸的凍干。其工藝路線包括: 鮮茸清洗→整支稱重→預凍結→真空冷凍干燥→真空包裝。
選擇品相好而且適度尺寸的整枝鹿茸并用軟毛刷將其刷洗。考慮到整枝鹿茸凍干過程中，脫水阻力主要來自于鹿茸的皮層，所以在凍結的鹿茸頂部及中間段用鋼針扎孔。孔深大于2mm，孔距約1cm，控制孔徑小于0.5mm 以防止影響產品的外觀。經預處理后的鹿茸放回冰箱中凍結備用。
在凍干室的擱板上放置一個底面有絕熱層保護的電子秤，并在電子秤盤的上表面鋪一層竹片。當擱板的溫度低于-30℃時，將凍結的鹿茸擺放在竹片上，防止鹿茸與任何金屬件接觸。冷阱溫度低于-40℃時，開啟真空泵，使凍干室的壓力降低至 20～40pa。凍干過程中，鹿茸的受熱主要來自其上層擱板的熱輻射。為防止鹿茸過熱致使營養成分變質、失活和防止鹿茸內部的融化，嚴格控制了擱板的溫度。擱板的溫度以每 3.5h升高10℃的速率，由-30℃升高到80℃。由于在物料下面墊加了具有隔熱作用的竹片，所以鹿茸的溫度始終未高于45℃。在此期間，為強化傳熱，當壓力低10pa 時，采用了循環壓力法。循環周期內，壓力升幅為 40～50pa，保持10～15min。共進行了約 10 個循環周期。凍干終點的判斷是稱重法。當電子秤的讀數在30min內的變化值小于1g 時，凍干終止。總的凍于時間為 40～60h，整枝鹿茸的脫水率為 50%～60%，因鹿茸的品種、成熟程度，貯存時間以及物理因素而各異。
02
凍干鹿茸性質檢測及對比
為與傳統方法干燥的鹿茸進行比較，并使比較的結果具有說服力，將同時采自同一只梅花鹿上的兩枝鹿茸分別進行冷凍真空干燥和傳統的煮炸、熱風相結合干燥，分別得到兩個干燥樣品，依次標記為樣品fd(凍干)和td(傳統干燥)。二者分別都進行了物理性狀觀察和化學成分檢測，并比較了觀察和檢測結果。
2.1 樣品化學成分分析與對比
分別用紫外分光光度計對樣品中蛋白質含量、用氨基酸自動檢測儀對樣品中氨基酸含量進行定量分析。分析結果表明，樣品 fd 中的水溶性蛋白質、醇溶性蛋白質和各種氨基酸的含量都不同程度地高于樣品 td 中的相應值，見表 6-13。
2.2 樣品物理形貌觀察與對比
從外觀上看，樣品 fd的內質部分顏色是乳白的，組織結構密實且均勻。樣品 td的內質部分是棕黃色的，有明顯的孔隙和黑色的凝血點。對樣品 fd 和 td 的切片用生物顯微鏡(ap300，motic ltd.) 進行了顯微觀察，圖6-30 是樣品 fd、td相同放大倍數的顯微圖像照片，圖中標尺長度為 507μm。圖像顯示，樣品 fd 的內質是均勻的，沒有明顯的大孔隙，而樣品 td的內質是多孔結構，孔的尺度為 100～500μm(圖中深色的小點，尺寸幾十微米)。
通過顯微觀察和成分分析可知，凍干鹿茸與傳統方法干燥的鹿茸在物理形貌和化學成分上均有明顯差異，在常規觀測和分析項目中前者優于后者。
上述完成的凍干實驗中，出于保證鹿茸成分不發生變質的考慮，一直采用較低溫度干燥，因此整個凍干時間比較長。更加節能節時的鹿茸凍干優化工藝正在開發。
需要指出的是，凍干鹿茸的化學構成及生物活性可能與傳統干燥鹿茸之間有較大差異，所以應該開展凍干鹿茸新成分的生物化學分析和藥理實驗，并重新研究凍干鹿茸的藥理作用、藥用方案(用法、用量) 和評價標準。比如，凍干鹿茸中的生物酶仍可能保持著較高的活性，所以在貯藏方法、保質期限、使用方法上應予以重新考慮。
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1.1 切片鹿茸凍干工藝
切片鹿茸凍干的工藝流程包括：鮮茸清洗→切片裝盤稱重→預凍結→真空冷凍干燥→真空包裝。
首先將鮮茸清洗。清洗時注意要將鮮茸鋸口向上，用柔軟的毛刷蘸溫堿水 (40℃) 反復刷洗，再用清溫水刷洗2次，最后用滅菌紗布擦干。清洗后將鹿茸切成厚度約為4mm 的薄片，放入滅菌干燥的玻璃器皿中，對其進行稱重。稱重后的鹿茸片平鋪在鋼制方盤中，并送人凍干室置于擱板上，見圖 6-27。
由于鹿茸的共晶點溫度為-15℃，而擱板與物料間的溫度差為10～15℃，所以擱板的溫度被設定為-30℃。凍結階段耗時1.5h，凍結的鹿茸片的溫度約-25℃。鹿茸的預凍結完成后，給凍干機的捕水器制冷。當捕水器的溫度降低到-40℃后，開啟真空泵。當凍干室的壓力降低到40pa時，為擱板加熱。此后，擱板的溫度分段升高并保持一段時間，由凍干機按設定溫度自動控制。具體溫度與時間的關系見圖6-28中的凍干曲線。
當物料的溫度持續升高，并接近擱板最終溫度45℃時，認為達到了凍干終點。此時關閉凍干室與冷阱之間的閥門一段時間，觀察凍干室的壓力。若壓力不再明顯變化，則可以進一步證實凍干終點的達到。達到凍干終點后，為凍干室放氣，開啟箱門，取出干燥的鹿茸片，并稱重和計算脫水率。頂部和中段鹿茸的脫水率分別為81.5%和 73.5%。經測量，凍干后鹿茸片的含水率約為2%。將凍干后的鹿茸片真空包裝，防止回潮，見圖 6-29。真空包裝的鹿茸片在常溫下存放3年，沒有變質。
1.2 整枝鹿茸的凍干
整枝鹿茸的凍干。其工藝路線包括: 鮮茸清洗→整支稱重→預凍結→真空冷凍干燥→真空包裝。
選擇品相好而且適度尺寸的整枝鹿茸并用軟毛刷將其刷洗。考慮到整枝鹿茸凍干過程中，脫水阻力主要來自于鹿茸的皮層，所以在凍結的鹿茸頂部及中間段用鋼針扎孔。孔深大于2mm，孔距約1cm，控制孔徑小于0.5mm 以防止影響產品的外觀。經預處理后的鹿茸放回冰箱中凍結備用。
在凍干室的擱板上放置一個底面有絕熱層保護的電子秤，并在電子秤盤的上表面鋪一層竹片。當擱板的溫度低于-30℃時，將凍結的鹿茸擺放在竹片上，防止鹿茸與任何金屬件接觸。冷阱溫度低于-40℃時，開啟真空泵，使凍干室的壓力降低至 20～40pa。凍干過程中，鹿茸的受熱主要來自其上層擱板的熱輻射。為防止鹿茸過熱致使營養成分變質、失活和防止鹿茸內部的融化，嚴格控制了擱板的溫度。擱板的溫度以每 3.5h升高10℃的速率，由-30℃升高到80℃。由于在物料下面墊加了具有隔熱作用的竹片，所以鹿茸的溫度始終未高于45℃。在此期間，為強化傳熱，當壓力低10pa 時，采用了循環壓力法。循環周期內，壓力升幅為 40～50pa，保持10～15min。共進行了約 10 個循環周期。凍干終點的判斷是稱重法。當電子秤的讀數在30min內的變化值小于1g 時，凍干終止。總的凍于時間為 40～60h，整枝鹿茸的脫水率為 50%～60%，因鹿茸的品種、成熟程度，貯存時間以及物理因素而各異。
02
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上述完成的凍干實驗中，出于保證鹿茸成分不發生變質的考慮，一直采用較低溫度干燥，因此整個凍干時間比較長。更加節能節時的鹿茸凍干優化工藝正在開發。
需要指出的是，凍干鹿茸的化學構成及生物活性可能與傳統干燥鹿茸之間有較大差異，所以應該開展凍干鹿茸新成分的生物化學分析和藥理實驗，并重新研究凍干鹿茸的藥理作用、藥用方案(用法、用量) 和評價標準。比如，凍干鹿茸中的生物酶仍可能保持著較高的活性，所以在貯藏方法、保質期限、使用方法上應予以重新考慮。
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