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揭秘！火爆全网的自热火锅，是怎么保存食材的？
The following article is from 雷人言 Author 李雷
大家好，我是小星探。
不知道大家平时是否吃过自热火锅呢？
如果现在给你两个选择，一个选择是在家自己一个人吃自热火锅，一个选择是自己一个人到外面吃火锅，你会选择哪一个呢？
今天，小星探邀请到了生物学博士李雷老师，让他来和我们讲讲堂食火锅和自热火锅的区别。
李雷，中国科学院生物学博士，高校科研人员。
在这个快餐时代，越来越多的食物被人们加工成了方便携带和即食性强的便当。
即便是大家最爱吃的火锅，也出现了自热火锅，不愿意做饭了来一盒，外出的火车上来一盒，真的是惬意又方便，极大地方便了我们的生活，满足了我们的味蕾。
但是，大家肯定也发现了，自热小火锅虽然好吃，但是比起我们平时在店里吃的火锅，即便是同一品牌，味道方面还是有差距的，这到底是为什么？
品牌相同，底料也是标准化生产也不会有差异，而加热嘛，都是将食物煮开，也不会造成这么大的差异。
到底是什么原因导致自热火锅和店里火锅存在差异呢？
01最大的差异在于食材
火锅店最大的优势就是现场配制的新鲜食材，因此可以很大程度上让口感保持最好。但是一般的自热火锅是做不到。
第一时间让我想到的是当年做实验的时候接触到的 FD 宇航冻干技术，有时候提取的样本比如核酸等本身是含有液体的，不容易保存和邮寄，因此需要将其变成干粉状态。
但是又不能在常温晾干甚至高温下烘干，这样会让核酸等发生降解甚至变性。
而 FD 宇航冻干技术就可以保持在低温情况下使其失水，等需要的时候再加水进行复水。
03什么是FD宇航冻干技术呢？
一般情况下，FD 宇航冻干技术是指真空冷冻干燥技术[1]。
大家一定听说过，水的沸点其实在不同的温度下是不一样的，具体地说，是海拔低的地方沸点会高一点，而海拔高一点地方会低一些。
比如在青藏高原，水的沸点仅为 84-87℃。而其本质上的因素在于气压，随着海拔高度的增加,大气压会相应减小。
这就给我们一种提示，我们可以通过技术手段来调整气压，从而让水的沸点发生巨大变化[2]。
FD 宇航冻干技术就是利用这个原理：随着气压不断下降，水的沸点会急剧下降。
比如当气压只剩下 0.01 个大气压的时候，冰融化为水的熔点温度略高于 0℃。
而水转化为水蒸气的沸点温度已经变成了 6.3℃，可见熔点变化不大，但是沸点已经被大大地降低了。
而进一步地降低大气压，直到真空的水平，那么这个时候，水的熔点和沸点基本一致了。这个时候，冰将直接转化为水蒸气[3]。
因此，把冷冻的食材放入 FD 冻干机中，然后调整气压，那么冷冻的食材中的水分将直接升华，从而可以避免干燥过程中的诸多影响。
举个例子，一项研究中对苦瓜的不同干燥脱水方式进行了比较[4]，分别采用了 FD 宇航冻干技术（真空冷冻干燥）、日晒干燥、热泵干燥、热风干燥、微波干燥和真空热干燥等几种策略。
结果如上表所示，可以明显看出，从干燥后的苦瓜和新鲜苦瓜的色彩来看，FD 宇航冻干技术（真空冷冻干燥）的色差是最小的，最接近于新鲜苦瓜，而其他处理方式要差多了。
而从容易感觉出来的感观来看，比如硬度而言，不同处理方式也有差别，
其实从不同干燥策略形成的苦瓜粉颜色来看，也可以很容易发现其差异。
而上述这些因素，其实很影响人们对食物的认知和口感的。
正因为如此，FD宇航冻干技术理论上可以作为处理新鲜食材的非常好的策略。
不过尽管 FD 宇航冻干技术在二战期间出现，用于保存那些容易变性的药品，但是其应用于食物上却是在二十年后的人类宇航大开发时代。
大家都知道，对于航天器来说，重量是非常关键的一环，为了减轻航天器的重量，研究人员可以说是费劲了心思。
而载人航天中，能够较好的减轻重量的重要一环就是食物。大多数食物都含有水分，如果能够将水分去除掉，那么就可以很好的降低重量。
不过如果采用烘干的办法，就会造成食材口感、味道等方面诸多变化，大家可以想象土豆和薯片的口感。
为了调和重量和食材保真度的矛盾，研究人员将 FD 宇航冻干技术应用到了航天食品上，成功的解决了载重和食材的矛盾。
不过，这之后其实 FD 宇航冻干技术相当长时间里并没有得到广泛推广，为何？成本高。
当年进行载人航天，所以可以不计成本地进行投入，但是真到了生产应用阶段，那得考虑成本问题啊。
事实上，FD 宇航冻干技术涉及到一系列技术和生产难题[5]。
首先是前处理工艺。
为了让原材料达到更适合加工的状态，需要对产品进行前处理，比如切片处理、超声波处理和浸渍处理等等，这些处理会对干燥过程有较大的影响。
比如，物料的厚度直接影响了干燥。物料厚度太薄，干燥层热和质传递阻力小，可以缩短干燥时间，但是却会降低批量生产能力，反之物料太厚，增加了干燥时间，却一定程度上可以提高批量生产能力。
因此需要在物料厚度和生产能力之间寻找一个较合适的平衡点从而实现更好的生产效率[5]。
不仅是厚度，物料的材质等也有影响，比如冻干时候，肉的纹理方向和热流方向平行则有利于传热，反过来，要是肉的纹理方向与热流方向垂直，那么就会导致水蒸气发散被阻挡，降低了干燥效率[6]。
其次是预冻工艺处理。
冻干过程首先要对产品进行预冻，这一步也涉及到许多细节，比如预冻温度就是一个重要参数，预冻温度过低会导致能耗增加、效率降低。
而如果预冻温度过高，可能食材还没彻底冻结，这种情况下，如果采用 FD 宇航冻干技术，其实并不是升华，而是液体气化，那就失去了冻干的优势了。同样，预冻的速率也是很关键的[7]。
此外，冻干过程的条件设置也是很关键的。
在冻干过程会涉及到一些概念，比如共熔点是指全部结冰的食品随着温度升高的时候冰开始融化的温度[8]，而崩解温度则是随着温度上升，产品失去了刚性，开始变粘，产生熔化、发泡等现象的温度[9]。
一般情况下，这些温度主要是由物料来决定的，不同物料这些温度均不同，这也极大地增加了 FD 宇航冻干技术应用的难度。
此外气压会影响水的熔点，同样也会影响物料的熔点，因此，升华温度是物料的共熔点温度和崩解温度共同决定的。
既不能超过崩解温度，又不能高于共熔点。否则就会造成冻干产品出现气泡、色泽变化，以后复水困难[10]。
再加上冻干需要的专门设备，这就决定了，FD宇航冻干技术本身成本更高，因此也是其贵的原因。
不过，虽然如此，但是从处理食材的角度，FD宇航冻干技术的确是非常优越。
1.食品内在营养成分的保留率达到 95% 以上 [11]。2.不需要使用防腐剂也能起到非常好的保存保鲜。
可以说，采用 FD 宇航冻干技术，可以让食材最大程度保鲜，避免防腐剂等添加剂的影响。
而在需要食用的时候，直接加水进行复水即可，毕竟 FD 宇航冻干技术只是将水升华掉了。
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