一、實驗背景與目的

（一）實驗背景

阿膠作為傳統(tǒng)滋補(bǔ)品，富含膠原蛋白、氨基酸等活性成分，具有很高的營養(yǎng)價值與藥用價值。但天然阿膠呈固體塊狀，溶解速度慢、食用便捷性差，且易吸潮結(jié)塊、氧化變質(zhì)，儲存與流通受限。凍干技術(shù)通過低溫真空環(huán)境實現(xiàn)水分升華，可將阿膠溶液制成疏松多孔的塊狀或粉末狀產(chǎn)品，既保留其活性成分與滋補(bǔ)功效，又能提升溶解性能、延長常溫保質(zhì)期，契合現(xiàn)代快節(jié)奏消費場景需求。

阿膠溶液濃度直接影響凍干過程中的物料粘度、凍結(jié)特性及最終產(chǎn)品品質(zhì)。本實驗選取20%、30%兩種濃度阿膠溶液為研究對象，固定-40℃預(yù)凍條件，探究適配的真空凍干工藝，對比兩種濃度產(chǎn)品的凍干效果與復(fù)溶性能，為凍干阿膠產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

（二）實驗?zāi)康?/span>

1.確定適配20%、30%濃度阿膠溶液的真空凍干工藝參數(shù)（預(yù)凍保溫時間、真空度、升華/解析溫度及時間），驗證-40℃預(yù)凍條件的適用性。

2.對比兩種濃度阿膠溶液凍干后的產(chǎn)品品質(zhì)（形態(tài)、復(fù)水性等），重點分析復(fù)溶效果。

3.為凍干阿膠產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供標(biāo)準(zhǔn)化工藝方案與質(zhì)量參考，明確濃度適配方向。

二、實驗材料與設(shè)備

（一）實驗材料

1.核心原料：阿膠粉（無雜質(zhì)、異味，圖1）、純凈水

2.實驗樣品：按質(zhì)量體積比配制兩種濃度溶液——①20%阿膠溶液：20g阿膠粉+80mL純凈水；②30%阿膠溶液：30g阿膠粉+70mL純凈水。 

圖1 阿膠粉

（二）實驗設(shè)備

1.核心設(shè)備：選用濟(jì)南駿德凍干機(jī)FD-604（圖2），作為國產(chǎn)頂配凍干設(shè)備，具備適配阿膠凍干需求的性能。其冷阱溫度可低至-85℃，能快速創(chuàng)造超低溫環(huán)境，確保阿膠溶液快速均勻凍結(jié)，避免因凍結(jié)速率過慢導(dǎo)致膠原蛋白活性受損，為后續(xù)升華干燥奠定良好基礎(chǔ)。設(shè)備凝冰量達(dá)15kg，可高效捕獲凍干過程中產(chǎn)生的大量水蒸氣，持續(xù)維持凍干腔體內(nèi)的低水汽分壓，保障升華過程穩(wěn)定進(jìn)行，顯著提升凍干效率。同時，優(yōu)異的冷凝性能可減少水汽在系統(tǒng)內(nèi)的殘留，降低設(shè)備運行負(fù)荷，確保凍干過程的安全性與穩(wěn)定性。設(shè)備可實現(xiàn)≤10Pa的極低真空度，有效降低水分升華所需能量，加速阿膠物料中自由水與結(jié)合水的快速去除，同時保留阿膠中的膠原蛋白、氨基酸等活性成分，保障凍干阿膠產(chǎn)品的品質(zhì)。

圖2 真空冷凍干燥機(jī) FD - 604

此外，該凍干機(jī)能實時監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，如溫度、壓力、濕度等，通過分析判斷水分是否已被有效去除，避免過度干燥或干燥不足的情況，確保凍干產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。尤其適用于本實驗，能夠精準(zhǔn)控制凍干過程，實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的凍干效果。

 表1  真空冷凍干燥機(jī)FD-604關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

2.配套設(shè)備：電子天平、菌平皿（直徑9cm）、密封鋁箔袋、食品級脫氧劑、真空包裝機(jī)。

三、實驗方法與步驟

（一）阿膠溶液預(yù)處理

圖3 阿膠溶液

1.溶液配制：分別取兩種比例的阿膠粉與純凈水，低速攪拌確保阿膠粉溶解，無顆粒結(jié)塊，混合均勻后冷卻至室溫。

2.分裝擺盤：將兩種濃度阿膠溶液分別均勻分裝至無菌平皿（直徑9cm），控制物料厚度為4mm（保證升華路徑一致，避免濃度過高導(dǎo)致凍干不均），液面平整無氣泡，依托平皿形狀形成規(guī)整的圓形物料層，為凍干后形成圓片狀凍干塊奠定基礎(chǔ)。

3.預(yù)凍處理：將裝有平皿的凍干架移入濟(jì)南駿德凍干機(jī)FD-604擱板，啟動預(yù)凍程序，保持-40℃恒定溫度，保溫2h，確保兩種溶液凍結(jié)（低于阿膠-水體系共晶點，避免真空干燥時出現(xiàn)沸騰起泡）。

（二）真空凍干過程控制

表2  部分凍干工藝

圖4  FD-604阿膠粉凍干工作曲線

四、實驗結(jié)果與分析

（一）宏觀形態(tài)分析

圖5 凍干后阿膠

兩種濃度阿膠溶液均成功凍干為完整的圓片狀凍干塊（圖5），貼合平皿形態(tài)，直徑與平皿匹配、邊緣規(guī)整，無破損、塌陷、粘連現(xiàn)象，表面及內(nèi)部呈疏松多孔結(jié)構(gòu)，色澤為均勻淡黃色，無明顯雜質(zhì)與氧化斑點。硬度與易掰碎性存在濃度差異：20%濃度樣品質(zhì)地輕盈，硬度較低，用手指輕捏即可掰碎，粉碎后顆粒均勻細(xì)膩，無大塊團(tuán)聚；30%濃度樣品因固形物含量高，密度略大，硬度稍高，需稍用力按壓方可掰碎，粉碎后仍保持疏松顆粒狀，無硬芯結(jié)塊。整體而言，兩種樣品均具備易加工、易分散的特性，說明兩種濃度均適配所選凍干工藝及平皿凍干方式。

（二）復(fù)水性檢測結(jié)果

采用1:4（凍干塊粉碎后:常溫純凈水）比例進(jìn)行復(fù)溶實驗，結(jié)果如下：①20%濃度凍干阿膠：因硬度低、易粉碎，粉末細(xì)膩，25s內(nèi)溶解，復(fù)溶后溶液澄清透明，無沉淀、懸浮顆粒；②30%濃度凍干阿膠：硬度稍高，粉碎后顆粒略粗，38s內(nèi)溶解，復(fù)溶后溶液略粘稠，澄清度良好，無明顯雜質(zhì)。兩種樣品復(fù)水速度快、溶解好，復(fù)水效果優(yōu)異，滿足便捷食用需求，且20%濃度樣品復(fù)溶性能略優(yōu)于30%濃度。

（三）感官評價結(jié)果

兩種樣品均具有阿膠的淡香，無異味；復(fù)溶后口感溫潤，20%濃度口感更清爽，30%濃度口感更醇厚，均符合優(yōu)質(zhì)凍干阿膠產(chǎn)品的感官要求。

五、結(jié)論

1.工藝可行性：采用濟(jì)南駿德凍干機(jī)FD-604，以-40℃預(yù)凍2.5h、初級干燥（10Pa，-20℃，11h）、次級干燥（5Pa，30℃，5h）的工藝參數(shù)，結(jié)合平皿凍干方式，可成功制備出形態(tài)規(guī)整、疏松多孔的圓片狀凍干阿膠產(chǎn)品，20%、30%兩種濃度均適配該工藝，產(chǎn)品水分含量低、活性成分保留好、復(fù)水效果優(yōu)異。

2.產(chǎn)品特性差異：20%濃度樣品復(fù)溶性能、活性成分保留率、流動性更優(yōu)，適合追求便捷溶解、清爽口感的場景；30%濃度樣品營養(yǎng)密度更高，適合追求高滋補(bǔ)功效的場景，可根據(jù)市場需求針對性開發(fā)。

3.應(yīng)用價值：本實驗確定的工藝參數(shù)為凍干阿膠產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)提供了標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)藍(lán)本，該產(chǎn)品不僅完整保留阿膠核心營養(yǎng)成分，更具備突出的即食便捷性——凍干塊易掰碎、易加工，粉碎后可開袋即食，或常溫快速復(fù)溶食用，無需復(fù)雜處理；同時依托低溫凍干技術(shù)與低水分特性，可在常溫密封條件下長期儲存，無需冷鏈加持，大幅降低儲運成本與變質(zhì)風(fēng)險。產(chǎn)品可廣泛適配日常滋補(bǔ)、保健品加工、便捷食品等多元領(lǐng)域，在滋補(bǔ)品快消行業(yè)具備很高的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化價值與廣闊市場推廣前景。