凍乾牛肉經複水後能保持產品原有的風味和營養價值，可用於航天、登山、航海、探險、軍事野戰等特殊場合，也可用於方便食品的生產。 寧夏大學孔淩遠研究了乾切熟牛肉的低耗高速冷凍乾燥工藝。
凍乾牛肉的實驗設計
在以往的研究中，乾切牛肉冷凍的共晶點、共晶點和熔點分別被確定為-21、-18和-3。 在乾切牛肉的凍乾單因素試驗中發現，在整個凍乾過程中，烘乾室壓力對烘乾速率的影響在共晶點和熔點處會發生顯著變化，這是由乾切牛肉的特殊材料特性決定的。 因此，在實驗中，冷凍乾燥的整個過程分為以共晶點和熔點為分界點的三個階段（即從預凍終溫到共晶點的階段，從共晶點到熔點的階段，以及熔點到昇華乾燥結束的階段）。 基於壓力和物料厚度對這3個階段乾燥能耗和生產效率的影響，開展了4因素5個水平的二次二次回歸正交組合試驗（見表7-12），研究了乾燥室壓力和物料厚度對乾燥速率和能耗的影響。
在實驗研究中，選取由半膜肌、背最長肌等部位製成的乾切牛肉，去除附著在熟牛肉上的脂肪和結締組織，將塊狀切成長50mm、寬40mm、厚6 30mm，試驗前測定含水率為534%~56.8%，約55%。 將切好的牛肉放入托盤中以備後用，填充係數為 =08。
根據冷凍乾燥機的實際可控壓力，結合生產中對生產效率的要求，確定乾燥室內壓力上限為120Pa，下限為20Pa材料厚度上限為30mm，下限為6mm。
通過研究預凍過程中製冷溫度和冷凍速度對預凍和乾燥能耗的影響，確定試驗採用慢速冷凍方式進行，預凍最終溫度為-32°C。 當冷阱開啟時，用溫度探頭將要放入托盤中的物料插入中心和表面，放在冷凍板上進行預凍，物料中心的輸出溫度為-32，然後冷凍1h，結束預凍。
預凍後，將物料從冷凍板移至加熱板底部（即在稱重秤上），關閉乾燥倉門，開啟真空幫浦，開始實驗並開啟**稱重系統，當真空度下降到設定值時加熱加熱板， 加熱板溫度設定為恆定在80°C。當溫度探頭輸出值為-21（共晶點）時，昇華階段結束。 第一次變壓乾燥進入昇華階段，當溫度探頭輸出值為-3（熔點）時，物料中的大部分游離水已被除去，昇華乾燥即視為結束。 第二次變壓乾燥轉移到階段（分析乾燥），當物料的中心溫度和表面溫度相同且半小時內物料重量沒有變化時，認為乾燥結束。 實驗過程中，記錄實驗的開始時間、兩次變換的時間、三相電表的讀數，計算各階段的能耗和乾燥時間。
優化牛肉凍乾和低消耗工藝
按照四因素五水平的二次回歸正交實驗設計，安排了27個實驗，其中中心點重複3次，實驗結果如表7-13所示。
分析結果表明，在實驗範圍內，影響乾燥速率的因素依次為：材料厚度、階段乾燥室壓力、階段乾燥室壓力、階段乾燥室壓力這是因為該階段主要是水分的昇華階段，在這個階段，溼物料中約65%的水分被除去，較低的乾燥室壓力可以大大提高水分的昇華速率，這是提高乾燥速率的主要途徑。 影響單位水分能耗的因素順序為：物料厚度、級式乾燥室壓力、級式乾燥室壓力、級乾燥室壓力。 這是因為在冷凍乾燥工藝階段為分析階段，主要乾燥與水結合，約佔總水分的10%，但乾燥時間比該階段長，因此選擇合適的階段乾燥室壓力，縮短乾燥時間，對降低能耗具有關鍵作用。
通過SAS軟體對上述實驗資料進行回歸分析，可以看出，乾燥室壓力與該階段物料厚度的相互作用對乾燥速率和能耗有顯著影響（見圖7-15）。 從圖7-15可以看出，薄料的乾燥速率受階段乾燥室壓力的影響遠小於厚料，當階段乾燥室壓力較小時，乾燥速率隨著物料厚度的增加而降低， 而當物料厚度最厚，乾燥室壓力最大時，乾燥速率達到最大階段，因為該階段是冷凍乾燥的分析階段，傳熱主要用於確定乾切牛肉的乾燥速率，增加乾燥室的壓力有利於傳熱的進展厚料（包括上表面和側面）的表面積比薄料大，比表面積的增加有利於水蒸氣的逸出和乾燥速率的提高。 如圖7-16所示，隨著乾燥室壓力的增加和階段內物料厚度的增加，單位水的能耗降低，在物料較厚的情況下，增加乾燥室的壓力可以顯著降低單位水的能耗， 因為上面提到的乾燥速率隨著物料厚度和乾燥室壓力的增加而增加，從而縮短了乾燥時間，從而降低了單位水分的能耗。
實驗研究的目的是尋找在不顯著增加能耗的情況下保證乾燥速率的最佳工藝操作條件，因為乾燥速率是主要考慮因素，單位水分能耗是次要考慮因素，因此乾燥速率權重為1=07、單位水能耗權重為2=03。對綜合加權值進行回歸分析，取最大值，得到低耗、高轉速的最佳工藝操作條件：三級乾燥室壓力為20Pa（-1.）。546），44.18pa（-0.8070），120pa（1.546）、材料厚度30mm（1546），此時乾燥速率為14269g h，單位水分能耗為3435794kj/kg。
每個優化結果進行3個平行實驗，具體實驗條件和測量結果如表7-14所示，從實驗結果來看，優化後的最大乾燥速率條件在整個乾燥過程中比相同壓力高20%左右，最小乾燥條件每去除1k**可節省25%的能耗， 可以看出，無論是提高乾燥速率還是降低乾燥能耗，優化後的執行條件都非常明顯，說明分階段採取不同的乾燥室壓力來提高乾燥速度和降低乾燥能耗都有顯著的效果。特別是，低消耗和高速優化的結果（實驗3）僅減少了46%）和降低單位水分能耗（21%），對冷凍乾燥工藝引數的調整具有更實際的參考價值。