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CN105611838A - 用于使用微波能量来加速冷冻干燥产品的方法 - Google Patents

用于使用微波能量来加速冷冻干燥产品的方法 Download PDF

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CN105611838A
CN105611838A CN201480041078.6A CN201480041078A CN105611838A CN 105611838 A CN105611838 A CN 105611838A CN 201480041078 A CN201480041078 A CN 201480041078A CN 105611838 A CN105611838 A CN 105611838A
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freeze
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CN201480041078.6A
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S·蒙克柏格
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Original Assignee
Procesos Naturales Vilkun SA
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Abstract

一种用于使用微波能量来加速具有外皮的产品的冷冻干燥的方法，所述方法包括：冷冻产品；使得产品的外皮弄破；使得弄破的冷冻产品周围的环境压力降低至允许升华的压力；向产品施加第一微波功率以达到至少30W/kg的初始微波功率密度；以及在产品温度超过阈值时向产品施加第二微波功率，其中第二微波功率小于第一微波功率。

Description

用于使用微波能量来加速冷冻干燥产品的方法
相关申请的交叉引用
本申请声明享有2013年7月19日提交的系列号为No.61/856,603的美国临时专利申请的优先权，该申请在此通过引用以其整体明确地并入本文。
技术领域
本发明总体涉及冷冻干燥，具体涉及一种用于使用微波能量来加速产品的冷冻干燥的方法。
背景技术
冷冻干燥是从为了保存物质而从物质去除掉几乎所有水分的处理。冷冻干燥(也称为冻干)是通过冷冻物质、降低其温度、而且增加热量以使得物质内的冷冻水通过升华变成气体实现的。冷冻干燥被用来保存各种产品，包括产品(例如水果蔬菜)和药物(例如疫苗)。
传统冷冻干燥存在一些缺陷。在升华所要求的低压下，采用对流加热对于加热产品相对无效，这是因为将被加热的产品周围存在很少的气体分子。为此，传统冷冻干燥处理通常使用传导能量，其中产品一般被放置成接触加热表面。传导能量加热产品的外部产品而且依赖热传导来加热产品的外部。
该方案的一个挑战在于，随着接触表面的干燥，其变得更像是一个绝热体，由此逐渐越来越抑制到产品的内部的导热。如果接触表面或加热的表面在内部已经完全升华之前变得太热，产品可能被损坏。因此，冷冻干燥处理期间供应的导热量必须被小心地调整。由于这一约束，传统冷冻干燥处理可能要求相当长的一段时间。例如，水果或蔬菜的传统冷冻的典型持续时间介于8-40小时的范围内，具体取决于将被干燥的产品的几何形状、类型和数量。简单地通过增加热量，不能加速该处理，这是因为过分加热产品外部可能会造成损害。
冷冻干燥诸如草莓、覆盆子和蓝莓之类的产品整体，提出了新的挑战。在冷冻干燥期间，高达60℃的温度可能出现在已经完成升华的产品区域中。在干燥持续时间较长时，例如在传统冷冻中，一些或所有产品可能数小时地暴露至这些提升的温度下。这个问题对于整体产品或者对于诸如苹果之类的产品的大瓣尤其成问题，因为这些类型的产品干燥起来要花费更长的时间而且对热敏感。干燥阶段的过度加热导致了诸如气味、维生素和抗氧化剂之类的挥发物被破坏。最终的产品可能仍然能够提供极佳的质地以及良好的再水合特性，但是可能已经失去了维生素、抗氧化剂和气味。
近年来，微波能量已经被提出用于加速冷冻干燥处理。不同于传导提供的热，微波能量穿透了物质的外层来使得内部变暖而且增加了升华速率。按照这样的方式，微波能量会潜在地降低冷冻干燥所需的时间和能量。然而，冷冻干燥所需温度和压力下微波的使用提出了一些挑战，包括由于热逃逸而导致的产品损坏的可能性。通过使用低微波能量，以更长的干燥时间为代价，可以最小化这些效应。类似地，某些环境条件下在冷冻干燥期间使用更高微波能量，可能导致非热能的(即，冷)等离子体的放电和点火，从而导致烧坏或者损坏的产品。
需要一种允许在产品的冷冻干燥期间应用高微波功率而不破坏产品的微波冷冻干燥方法，由此实现更短的冷冻干燥时间。
发明内容
一种用于使用微波能量来加速具有外皮的产品的冷冻干燥的方法，所述方法包括：冷冻产品；使得产品的外皮弄破；使得弄破的冷冻产品周围的环境压力降低至允许升华的压力；向产品施加第一微波功率以达到至少30W/kg的初始微波功率密度；以及在产品温度超过阈值时向产品施加第二微波功率，其中第二微波功率小于第一微波功率。
附图说明
图1示出了用于微波冷冻干燥具有外皮的产品的示例方法。
图2示出了微波冷冻干燥期间施加给蓝莓的第一和第二能量，以及相关的初始功率密度。
图3示出了利用传统冷冻干燥和微波冷冻干燥对产品进行冷冻干燥的示例产品温度。
图4是针对蓝莓的示例切割模式的示意图。
图5示出了击穿电压及压力。
图6示出了具有快感标度值2的微波冷冻干燥的蓝莓。
图7示出了具有快感标度值3的微波冷冻干燥的蓝莓。
图8示出了具有快感标度值5.0的微波冷冻干燥的蓝莓。
图9示出了总的施加能量和质量随着产品被微波冷冻干燥的示例变化。图9还示出了剩下及蒸发的水。
具体实施方式
下述说明书阐述了示例的方法、参数等。然而，应该认识到，这种说明并非对本公开文本的范围的限制，而是被提供作为示例实施例的描述。
本公开文本描述了利用微波能量冷冻干燥产品的处理。不同于要求针对整个产品或者产品的大瓣的很长的干燥时间的冷冻干燥处理，本文描述的处理通过预处理产品以改进热吸收能力而且降低了内部压力积累的可能性，随后在适合于升华的压力和温度条件下施加相对高的微波能量至产品，从而实现了显著更快的干燥时间。预处理降低了由于与在冷冻干燥所要求的典型温度和压力条件下使用高微波能量来加热产品相关的热失控或其它效应(例如，等离子体放电或冷等离子体点火)而导致的产品损坏的可能性。
1.冷冻干燥具有外皮的产品
图1示出了示例处理100for微波冷冻干燥具有外皮的产品。下文将对该处理进行详细描述。
a.冷冻产品
在块102，产品可被冷冻。在一个示例处理中，产品被冷冻至温度-20℃。在替换处理中，产品可被冷冻至温度-5℃、-15℃或-35℃，例如。在一些示例中，可根据产品的含糖量来选择产品冷冻温度。
在一些示例中，冷冻温度可能会影响冷冻干燥处理的质量和速度。例如，更低的温度可能增大微波的穿透深度，由此使得微波能量实现进入蔬菜和水果的体内的穿透深度。在该情况下，升华可在产品的整个体内发生。
b.使得产品的外皮弄破
在块104，经冷冻的产品的外皮弄破。例如，弄破可包括冲孔、穿孔、切割、刻痕、画断面线、切片、去除或松弛外皮的化学处理、或者打磨。可按照改进了蒸汽渗透性或者在冷冻干燥处理期间保持产品内部压力较低的任意方式执行弄破处理。优选地，弄破处理使得产品基本上未受损伤，还是一个单块；然而，对于一些市场，可以接受按照不使得产品基本上未受损伤的方式使得外皮弄破。例如，对于诸如苹果之类的更大的水果的一些瓣，产品可能并非未受损伤，但是瓣可能比传统用于冷冻干燥的薄片更厚。
例如，可通过手、使用自动机械、或者通过在适当化学溶液中对产品进行洗浴来完成弄破。在替换处理中，可在冷冻产品之前弄破外皮；例如，用于去除一部分外皮的一些化学处理在冷冻产品之前更容易执行。
具有低蒸汽渗透性的未受损外皮的整个产品(例如葡萄、黑醋栗、红醋栗或蓝莓)倾向于随着冰升华在微波冷冻干燥期间经历相对高的内部压力。蒸汽不能容易地逃离产品以实现持续的干燥，因为外皮防止了热转移和质量转移。如果在冷冻干燥之前未进行处理，施加至产品的微波能量必须保持相对低以避免由于热失控或与微波能量产生热的具体方式有关的其它效应而导致的损伤，如下所述。
微波通过激励水分子使得它们振动来产生热。水分子随后将它们的动能(热)传递至周围的分子。该处理被称为介质加热。然而，相对于加热水，微波能量对于加热冰要远远更低效，因为冰分子不如水分子那么能自由振动。因此，微波相对地更不容易在冷冻产品上被吸收。
物质的加热速率取决于它多能吸收能量，这继而又取决于其介电常数和损耗系数。这些参数受到产品温度的影响。典型地，产品的更温暖的区域吸收更多能量，由此更得更温暖、更快。而且，损耗系数可能随着固态到液态(冰到水)的相变(此时能量吸收可能显著增加)而显著变化。这一相变可能由于将产品推过三相点而且允许固态变为液态而不是升华的高内部压力而发生。液体部分随后可吸收比固态部分更多的能量，而且迅速变热。如果产品不能足够快地发散这一热量，该效果将导致“热失控”。热失控可能导致产品内的非常高的温度，这将导致对质地、外观、营养物或其它特性的显著损伤。
在微波冷冻干燥中，如果一些冰变成液体而不是升华，而且随后比剩下的冰远远更快地升温，则可能出现热失控。该效果随着微波能量的增大而增大。对于具有未受损外皮的产品，通过在微波冷冻干燥之前弄破外皮，由此允许升华在产品内部产生的蒸汽更容易逃逸，可以降低热失控的可能性。通过弄破产品外皮，产品的内部压力和均衡温度(一般是-10°至-30℃，例如，-20℃)可在冷冻干燥处理的大部分时候保持较低，由此实现均匀分布的较高的微波能量以及更快的干燥时间，同时潜在地保持产品质量和外观。
在一些情况下，如果弄破方法暴露了产品内部表面区域的一部分(比如产品被切割至外皮以下的深度的情况)，则弄破外皮的效果会得到提高。例如，如后文将详细讨论的，通过以初始距离2.5mm从蓝莓边缘切蓝莓来弄破蓝莓外皮，可通过暴露蓝莓的内部表面区域的一部分来实现更高微波能量的使用。然而，该方案可能权衡了增加微波能量的能力以及最终的产品外观。例如，如果产品具有多次切割或者被切地很深，则其在诸如快感标度之类的产品外观标度上可能被评定为具有更低的外观评分。在蓝莓中，例如，通过切割暴露的表面面积与总体积之比，若小于大约0.12mm2/mm3，可实现更高的能量同时保持良好的外观。
在一些情况下，如果产品具有内腔，可按照暴露内腔的方式弄破产品的外皮。例如，具有内腔的产品可包括具有空心的草莓。内腔可能会由于天线效应和等离子体放电而增大微波处理期间损害产品的可能性。通过在微波处理之前弄破产品以暴露内腔，在冷冻干燥处理期间保持了产品的内部压力较低，而且降低了天线效应的可能性。在该情况下，可按照暴露内腔的方式弄破产品；该特定方案可根据产品类型和最终冷冻干燥的产品的期望特征而改变，包括是应该基本未受损地对其进行冷冻干燥还是让其成为多个片段。
在微波炉中，天线效应指的是其中微波能量超过腔内的空气的击穿电压从而导致空气电离并允许等离子体放电的情况。这可能是由于腔内的瑕疵将微波能量聚集在特定区域而造成的，或者是由于被微波处理的产品的特征造成的。当在冷冻干燥的典型的低压下使用微波能量时更容易发生天线效应，这是因为如图5所示，击穿电压在这些压力下更低。等离子体放电可导致微波中的产品的明显损伤。
c.降低环境压力以允许升华
在块106，产品周围的环境压力被降低至允许升华的压力。可通过将产品布置在真空腔中并降低真空腔中的压力来降低环境压力。在一个示例处理中，在块106，压力被降低至1mbar。在替换处理中，压力可被降低至0.5mbar、0.1mbar、0.05mbar或0.03mbar。在一些情况下，可能期望使得压力降低至实现升华所需的最小压力之下。更低的压力可导致更低的热失控可能性，而且可避免图5所示的最小击穿电压区域。
用于降低环境压力的真空腔可提供一些机制用于在升华期间滚翻产品—例如可旋转鼓、转盘或搅拌器，例如—以便确保更均匀的温度分布并降低产品由于过热而受损的可能性。
d.向产品施加第一微波功率
在块108，第一微波功率被施加至真空腔中的产品。第一微波功率至给定质量的产品的施加导致了初始微波功率密度；即，每单位质量(例如，千克)的初始功率(例如，watts)。随着冷冻干燥处理的进行，产品质量将下降(因为冰升华)，而且如果功率保持恒定则功率密度将改变。
第一微波功率通过在产品内产生热来促进升华。在一个示例处理中，在块108，实现的初始微波功率密度是30W/kg，这足够高能够实现产品内的水的快速升华。在替换实施例中，实现的第一微波功率密度可以是20W/kg、50W/kg块60W/kg块90W/kg块120W/kg块150W/kg、180W/kg、210W/kg或600W/kg。由于相对高的功率密度而使得产品受损的可能性被块104的预处理减轻。在一些示例中，第一微波功率可用于大部分冷冻干燥处理。
在一些示例中，第一微波功率可通过确定产生热点之前在初始冷冻干燥期间可施加至产品的最高功率密度来确定。用于实现该最大功率密度的功率随后在块108可被选为第一微波功率。图2示出了微波冷冻干燥期间施加至蓝莓的示例的微波能量，以及相关的微波功率密度。微波功率密度随着产品在冷冻干燥处理损失质量而变化。
e.确定产品温度是否超过阈值
回到图1，在块110，确定产品的一些或者全部是否已经达到了超过阈值温度的温度。当大部分冰在块108期间已经升华之后，产品更以受到热损伤。此时，在块108施加的相对高的微波能量可在冷冻干燥处理的剩余期间内降低以避免产品损伤。例如，可通过监控产品温度并且在温度超过阈值时降低功率来确定可降低功率的点。可在多个位置监控温度以识别局部化的热点。
在一个示例处理中，在块110，阈值温度是40℃。在替换处理中，阈值温度可以是60℃、40℃、30℃、25℃、15℃、0℃、-10℃或-25℃，例如。在一些示例中，阈值温度可取决于产品的均衡温度。例如，在冷冻干燥处理早期，均衡温度是(例如)-30℃。此时，局部化的温度-20℃可表示高风险的热失控。在冷冻干燥处理后期，随着均衡温度升高，局部化的温度-20℃可能不重要。因此，在一些示例中，阈值温度可参考与产品的均衡温度的不同进行定义，或者被定义为恒定值，或者按照其他方式进行计算。
可根据产品的特征、整个处理时间中的当前时间、期望的冷冻干燥持续时间或者最终的冷冻干燥的产品的品质来选择阈值温度。可使用红外摄像机监控温度，例如，该红外摄像机与微波的使用兼容。
f.向产品施加第二微波功率
在块112，第二微波功率被施加至产品。当产品的一些或者全部达到处于阈值或者高于阈值的温度时，第二功率可被施加至产品，其中第二微波功率低于第一微波功率。第二微波功率可能足够低以使得在水分含量非常低时产品不会在冷冻干燥的结束阶段期间变得过热。在一个示例处理中，在块112，第二微波功率是第一微波功率的65％。在替换处理中，第二微波功率可以是第一微波功率的75％、第一微波功率的50％或者第一微波功率的35％。可替换地，能量的施加可停止一段时间以实现产品内的热均衡。在一些实施例中，能量的施加可停止几秒钟(例如，5、10、15、20、或30秒)。在其它实施例中，能量的施加可停止几分钟(例如，1、2、3、4或5分钟)。
4.微波冷冻干燥所需的时间
如前面所讨论的，微波冷冻干燥产品所需的时间取决于施加至产品的功率；更高的功率实现了更快的干燥时间。例如，未经预处理的情况下微波冷冻干燥的蓝莓要求大致30小时，其中初始功率密度大致为8W/kg。通过弄破蓝莓的外皮以100W/kg的初始微波功率密度(或者更高，例如，350W/kg)用于大部分干燥处理。例如，处理后的蓝莓在大致4-8小时内可被微波冷冻干燥而没有损伤而且具有极佳的最终外观。
5.在处理期间翻转或移动产品
在一些实施例中，产品可在处理期间被翻滚或移动。总体上，在主体水平上，翻滚实现了处理期间产品内能量的均衡。根据特定环境条件(例如，处理腔的几何形状、产品的形状、产品的成分)以及微波能量的量，前面讨论的天线效应可能发生，从而导致等离子体放电(例如，冷等离子体点火)。已经观察到，相对于在保持静止的产品中，在正被有效翻滚的产品中，等离子体放电一般发生在更低的微波能量水平下。
在一些实施例中，结合变化的微波能量密度的施加，产品被间歇地(或者以变化的程度)翻滚或者移动，从而限制或消除不期望的冷等离子体点火效应。在一个实施例中，产品交替地在第一时间段(“X”)保持静止而且随后在第二时间段(“Y”)翻滚。在更高的第一水平(“N”)下施加微波功率密度，同时产品保持静止(时段“X”)，而且随后在产品被翻滚(时段“Y”)时在微波功率密度的更低的第二水平(“M”)下施加微波功率密度。在一些实施例中，第一时间段(“X”)期间的功率密度(“N”)可以比第二时间段(“Y”)期间的功率密度(“M”)大20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。
6.实验结果：整个蓝莓
使用下面描述的四种不同技术中的一种技术来处理整个蓝莓以弄破外皮，随后进行微波冷冻干燥。在替换处理中，可以使用多余一种技术来弄破产品的外皮。
a.弄破技术
技术1：在30℃下在5％的氢氧化钠溶液中对蓝莓进行洗浴以使得外皮从产品松弛，随后对蓝莓进行清洗和真空处理以去除外皮。该弄破技术在冷冻蓝莓之前执行。
技术2：使用针来对每个蓝莓刺穿外皮四次。在冷冻蓝莓之后手工执行该方法。
技术3：通过在15RPM下将蓝莓布置在打磨滚筒中来打磨蓝莓的外皮。在冷冻蓝莓之后执行该技术。
技术4：以初始距离2.5mm从蓝莓边缘切蓝莓，如图4所示。在冷冻蓝莓之后，利用固定的3mm刀片手工执行该处理。在该测试中，蓝莓的直径大致为12mm。每个蓝莓切一次。由于该切割穿透进了蓝莓内部，该弄破技术暴露了蓝莓的一些内部表面区域。
b.冷冻干燥参数
在整个蓝莓被冷冻并且采用如上所述的一种方法弄破它们的外皮之后，12kg的整个蓝莓被放置在以0.3至1RPM旋转的翻滚真空腔中。压力被降低至0.2mbar，而且第一微波能量被施加。使用诸如以上参考图1描述的功率密度测试之类的功率密度测试确定第一微波功率。
在腔的三个位置监控蓝莓的温度以确定蓝莓什么时候生成表示热失控可能性的热点，而且在检测到热点时功率被降低至第二微波能量。该第二功率被用于剩下的冷冻干燥处理。一旦干燥处理完成，从滚筒中移出冷冻干燥的蓝莓并且利用快感标度对其进行评估。
c.使用快感标度进行评估
在快感标度上评定冷冻干燥的蓝莓以评估它们的外观。快感标度被通用于评估该产品和其它产品的视觉感染力。下面示出了用于评估冷冻干燥的蓝莓的五点快感标度。
1：不可接受：例如，产品可能看起来烧焦了。
2：较差：多种水果的多个组可能与果糖在一块，或者外皮的一些部分已经丢失。外观可能存在其它显著瑕疵。
3：可接受：外观可能存在可识别的水果收缩、或者其它中度瑕疵。
4：良好：产品总体保持了其形状，但是可能具有皱褶或其它轻微瑕疵。
5：极佳：产品保持了其形状、颜色、芳香和其它质量特征。它具有视觉感染力而且具有很少的(如果有)瑕疵。
在快感标度上评定为4以下的产品通常不适合于高质量的零食行业。产品可能仍然保持可接受的味道和质地，但是其外观可能对于一些消费者而言不可接受。
例如，图6示出了在快感标度上被评定为2的冷冻干燥的蓝莓。这些蓝莓聚集而且与果糖在一起。当水果的内部压力在升华处理期间升高至三相点压力之上时可能出现这种聚集效应。一些冷冻溶液会液化而不是升华，而且水果随后渗出煮糖溶液。
图7示出了在快感标度上被评定为3的冷冻干燥的蓝莓。这些蓝莓显示出可识别的水果收缩，这可能是由于与转化成液体的一些冰有关的毛细作用力而造成的。
图8示出了在快感标度上被评定为5的微波冷冻干燥的蓝莓。该蓝莓已经被切了一次，如参考图4描述的那样。
d.结果
下面的表1示出了针对12kg的蓝莓的上述蓝莓测试情况的结果。快感标度评分被报告为多个评估者报告的评分的均值。
表1
如表1所示，可以施加至具有未受损外皮的整个蓝莓的最大功率密度是8.3W/kg；蓝莓在超过该值的功率密度下发展出热点。使用相关的功率0.1kW，整个未处理的蓝莓将要求大致30小时来进行冷冻干燥。这种冷冻干燥的蓝莓的外观被评定为4.5。
使用化学预处理来弄破外皮实现了远远更高的微波功率密度66.7W/kg(以及更高的功率0.8kW)而不会发展出热点，但是得到的蓝莓外观被评定为2.0，这是较差的。这些蓝莓在水果尾部具有白髓。这种蓝莓对于某些市场是可接受的，但是不太可能在高质量的零食行业被接受。
利用针刺穿蓝莓提供了最大功率密度结果，这类似于通过打磨蓝莓获得的结果，虽然针刺的蓝莓在快感标度上被评分更高(4.5，相对于4)。不发展出热点的情况下施加的最大功率密度大致是施加至未经处理的整个蓝莓的功率密度的两倍。因此，打磨或刺穿蓝莓可使得它们以比未经处理的蓝莓更少的时间被微波冷冻干燥，同时保持可接受的外观。
通过之前描述的那样切蓝莓来获得蓝莓的最佳结果。弄破外皮的这一技术实现了100W/kg的微波功率密度(以及相关的功率1.2kW)而且提供了非常好的外观评分。图8示出了蓝莓在其外皮被单切弄破之后被微波冷冻干燥，如前面描述的那样。该蓝莓在快感标度上被评定为5.0，该评分在高质量的零食行业很可能是可接受的。
7.多次切割的效果
进行附加的测试以确定使用多次切割对最大微波能量和外观的影响。
表2
使用一次、两次或三次切割来弄破整个冰冻蓝莓的外皮，其中如图4所示执行每次切割。这些切割中的每个都暴露了蓝莓的另外的表面区域，而且使得蓝莓能够使用更高的微波功率密度进行冷冻干燥。一些蓝莓被切半，以便比较。如上所述，最大微波功率密度与切割次数以及切割暴露的表面面积与总体积之比关联。
表2示出了使用的切割次数、得到的切割暴露的表面面积与总体积之比、不损害蓝莓的情况下施加的功率密度、以及得到的外观评分。如表2所示，执行附加的切割来暴露更多表面面积，实现了没有损害下的更高的微波能量密度，但是导致了更没吸引力的冷冻干燥的蓝莓。将每个单独的片的暴露表面面积与每个单独的片的总体积之比保持在大约0.12mm2/mm3以下，能得到更好的外观评分。
将蓝莓切半实现了更高的功率密度，但是得到最差的外观评分2.0。即使没有烧焦或者其他可视损伤，切半的蓝莓被认为相对不吸引人，这是因为它们揭露了冷冻干燥的水果的内部部分，这可能是白色的。因此，切半的水果对于高质量的零食行业可能是不可接受的。
如表2所示，可以权衡切割次数(以及相应的微波功率密度和功率)以及得到的冷冻干燥的产品的期望外观。
本领域技术人员将认识到，虽然表3示出了针对蓝莓的结果，类似的权衡可基于改变暴露的表面面积与总体积之比而应用于其它产品。
作为进一步的测试，还可以通过施加1.2kW的功率来升华20％的水分来评估使用上述技术预处理蓝莓的效果。
表3
如表3所示，在1.2kW下进行冷冻干燥之后，未经预处理的蓝莓具有非常差的外观评分，外皮通过化学处理、针刺和打磨进行弄破的蓝莓也是这样。该蓝莓具有与图6所示的蓝莓类似的外观。
图4中的示意图示出了使用单切切割的蓝莓，然而，这允许蓝莓忍受高功率同时提供良好的外观评分。该蓝莓将具有与图8的蓝莓类似的外观。
上述测试情况显示出，在升华之前切割蓝莓实现了比前面描述的其它预处理技术更高的微波能量，同时保持适合于高质量的零食行业的外观评分。本领域技术人员将认识到，将被使用的预处理技术取决于水果类型、目标市场、期望外观和其它因素。
8.实验结果：整个蓝莓
表4提供了针对微波冷冻干燥的整个蓝莓的干燥参数和干燥时间。在该示例中，草莓被冷冻而且外皮在升华之前被穿孔。
表4
9.实验结果：切苹果瓣
表5提供了针对微波冷冻干燥的切割的苹果瓣的翻滚速度和微波能量设置，具有不同的能量施加结合间歇的翻滚。
表5
上述测试协议经由翻滚实现了产品体内更好的平均微波功率密度和能量分布，同时避免或者限制了冷等离子体点火效应。
前述说明被呈现以使得本领域技术人员实现并使用各种实施例。特定装置、技术和应用的描述仅仅被提供作为示例。对此处描述的示例的各种修改对于本领域技术人员是很明显的，而且此处描述的大致原理可应用至其他示例和应用，而不脱离各种实施例的精神和范围。因此，各种实施例并非旨在被限定至此处描述并示出的示例，而且遵循与权利要求一致的范围。

Claims (19)

1.一种用于使用微波能量来加速具有外皮的产品的冷冻干燥的方法，所述方法包括：
冷冻产品；
使得产品的外皮弄破；
使得弄破的冷冻产品周围的环境压力降低至允许升华的压力；
向产品施加第一微波功率以达到至少30W/kg的初始微波功率密度；以及
在产品温度超过阈值时向产品施加第二微波功率，其中第二微波功率小于第一微波功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中具有弄破的外皮的产品本质上是未受损伤的。
3.根据任意前述权利要求所述的方法，其中外皮是在产品被冷冻之前弄破的。
4.根据任意前述权利要求所述的方法，其中压力被降低至0.6mbar以下的压力。
5.根据任意前述权利要求所述的方法，其中压力被降低至0.05mbar以下的压力。
6.根据任意前述权利要求所述的方法，其中产品被冷冻至不高于-20C的温度。
7.根据任意前述权利要求所述的方法，其中通过切割使得产品的外皮弄破。
8.根据任意前述权利要求所述的方法，其中外皮被切割成使得被产品的切割暴露的暴露表面面积与产品的总体积之比小于0.12mm2/mm3。
9.根据任意前述权利要求所述的方法，其中通过多次切割使得产品的外皮弄破。
10.根据任意前述权利要求所述的方法，其中按照暴露产品的内腔的方式使得产品的外皮弄破。
11.根据任意前述权利要求所述的方法，其中冷冻干燥的产品在快感标度上至少被评为3.5。
12.根据任意前述权利要求所述的方法，其中使用化工工艺使得外皮弄破。
13.根据任意前述权利要求所述的方法，其中通过穿孔使得外皮弄破。
14.根据任意前述权利要求所述的方法，其中通过打磨使得外皮弄破。
15.根据任意前述权利要求所述的方法，其中在升华的至少一部分期间使得产品滚翻。
16.根据权利要求15所述的方法，其中至少在第一时间段使得产品滚翻，而且至少在第二时间段使得产品保持不动。
17.根据权利要求16所述的方法，其中相对于第二时间段，在第一时间段施加更低水平的微波能量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中第二时间段期间施加的微波能量比第一时间段期间施加的微波能量至少大20％。
19.根据权利要求16所述的方法，其中第二时间段在第一时间段之前出现。
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