一、實驗背景與目的

（一）實驗背景

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

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

（二）實驗目的

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

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

3.為凍干阿膠產品的產業化生產提供標準化工藝方案與質量參考，明確濃度適配方向。

二、實驗材料與設備

（一）實驗材料

1.核心原料：阿膠粉（無雜質、異味，圖1）、純凈水

2.實驗樣品：按質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）實驗設備

1.核心設備：選用濟南駿德凍干機FD-604（圖2），作為國產頂配凍干設備，具備適配阿膠凍干需求的性能。其冷阱溫度可低至-85℃，能快速創造超低溫環境，確保阿膠溶液快速均勻凍結，避免因凍結速率過慢導致膠原蛋白活性受損，為后續升華干燥奠定良好基礎。設備凝冰量達15kg，可高效捕獲凍干過程中產生的大量水蒸氣，持續維持凍干腔體內的低水汽分壓，保障升華過程穩定進行，顯著提升凍干效率。同時，優異的冷凝性能可減少水汽在系統內的殘留，降低設備運行負荷，確保凍干過程的安全性與穩定性。設備可實現≤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，保障凍干阿膠產品的品質。

圖2 真空冷凍干燥機 FD - 604

此外，該凍干機能實時監測關鍵參數，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，確保凍干產品的質量穩定。尤其適用于本實驗，能夠精準控制凍干過程，實現高效、高質量的凍干效果。

 表1  真空冷凍干燥機FD-604關鍵技術參數

2.配套設備：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。

三、實驗方法與步驟

（一）阿膠溶液預處理

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，避免濃度過高導致凍干不均），液面平整無氣泡，依托平皿形狀形成規整的圓形物料層，為凍干后形成圓片狀凍干塊奠定基礎。

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

（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、實驗結果與分析

（一）宏觀形態分析

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，直徑與平皿匹配、邊緣規整，無破損、塌陷、粘連現象，表面及內部呈疏松多孔結構，色澤為均勻淡黃色，無明顯雜質與氧化斑點。硬度與易掰碎性存在濃度差異：20%濃度樣品質地輕盈，硬度較低，用手指輕捏即可掰碎，粉碎后顆粒均勻細膩，無大塊團聚；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）復水性檢測結果

采用1:4（凍干塊粉碎后:常溫純凈水）比例進行復溶實驗，結果如下：①20%濃度凍干阿膠：因硬度低、易粉碎，粉末細膩，25s內溶解，復溶后溶液澄清透明，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內溶解，復溶后溶液略粘稠，澄清度良好，無明顯雜質。兩種樣品復水速度快、溶解好，復水效果優異，滿足便捷食用需求，且20%濃度樣品復溶性能略優于30%濃度。

（三）感官評價結果

兩種樣品均具有阿膠的淡香，無異味；復溶后口感溫潤，20%濃度口感更清爽，30%濃度口感更醇厚，均符合優質凍干阿膠產品的感官要求。

五、結論

1.工藝可行性：采用濟南駿德凍干機FD-604，以-40℃預凍2.5h、初級干燥（10Pa，-20℃，11h）、次級干燥（5Pa，30℃，5h）的工藝參數，結合平皿凍干方式，可成功制備出形態規整、疏松多孔的圓片狀凍干阿膠產品，20%、30%兩種濃度均適配該工藝，產品水分含量低、活性成分保留好、復水效果優異。

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

3.應用價值：本實驗確定的工藝參數為凍干阿膠產品工業化生產提供了標準化技術藍本，該產品不僅完整保留阿膠核心營養成分，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，或常溫快速復溶食用，無需復雜處理；同時依托低溫凍干技術與低水分特性，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風險。產品可廣泛適配日常滋補、保健品加工、便捷食品等多元領域，在滋補品快消行業具備很高的產業化轉化價值與廣闊市場推廣前景。