《食品的干制》PPT课件.ppt

第四章 食品的干燥 n干制的基本特性 n干制原理 n影响干制的因素 n干制工艺条件的合理选择 n干制对食品品质的影响 n干制方法 n干制品的包装与贮藏 概述 n食品干制保藏： n指在自然条件或人工控制条件下，使食品 中的水分降低到足以防止腐败变质的水平 后并始终保持低水分的保藏方法。 n干藏特点： n设备简单、生产费用低，因陋就简；食品 可以增香、变脆；食品的色泽和复水性有 一定差异。 干燥的目的 n 延长贮藏期 - 经干燥的食品，其水分活性较低，有 利于在室温条件下长期保藏，以延长食品的市场供给，平衡产 销高峰; n 用于某些食品加工过程以改善加工品质 - 如大豆、 花生米经过适当干燥脱水，有利于脱壳(去外衣)，便于后加工 ，提高制品品质；促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步 成熟; n 便于商品流通 - 干制食品重量减轻、容积缩小，可 以显著地节省包装、储藏和运输费用，并且便于携带和储运; n 干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。 食品干燥过程控制 n 达到一定的水分要求 n 保持或改善食品品质 n 控制条件和方法以获得最低能耗 一、干制的基本特性 n物料类型：片状或细小液滴状食品 n水分减少机制：扩散、对流 n操作方式：批量，固体食品商业化规模的 非稳态操作，液体食品连续操作下干燥成 粉末 n产品特性：水分含量10%，固体或粉末 二、干制原理 将食品中的水分活度（Aw）降到一 定程度，使食品能在一定的保质期内不 受微生物作用而腐败，同时能维持一定 的质构不变化，即控制生化反应及其它 反应。 Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物 利用的有效性。各种微生物的生长发育有其最 适的Aw值。 水分活度（Aw）：食品在密闭容器内测得的蒸 汽压(p)与同温下测得的纯水蒸汽压(p0)之比。 Aw值的范围在01之间。 1. 干燥机制 温度梯度 表面水分扩散到空气 中 T 蒸汽压差 Food H2O 内部水分转移到表面 M 水分梯度 l干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先由液态转化为气 态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散 ，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的 差异，即存在水分梯度。水分扩散一般总是从高水分处向低 水分处扩散，亦即是从内部不断向表面方向移动。这种水分 迁移现象称为导湿性。 l同时，食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因 而在物料内部会建立一定的温度差，即温度梯度。温度梯 度将促使水分（无论是液态还是气态）从高温向低温处转 移。这种现象称为导湿温性。 2. 食品干制过程特性 （1）干燥曲线 干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线 干燥时，食品水分在短暂的平衡后，出现快速下降，几乎时直 线下降，当达到较低水分含量时（第一临界水分），干燥速率 减慢，随后达到平衡水分。 A-B 热力平衡 B-C恒率干燥阶段：水分从食品 内部迁移到表面的速率大于或等于 水分从表面跑向干燥空气的速率， 可以维持表面水分含量恒定。 C-D降率干燥阶段：水分从 表面跑向干燥空气中的速率快 于水分补充到表面的速率。 D-E 水分平衡 （2）干燥速率曲线 随着热量的传递，干燥速率很快达到最高值，然后稳定不 变，此时为恒率干燥阶段，此时水分从内部转移到表面足 够快，从而可以维持表面水分含量恒定，也就是说水分从 内部转移到表面的速率大于或等于水分从表面扩散到空气 中的速率 （3）食品温度曲线 初期食品温度上升，直到最高值，整个恒率干燥阶段温度 不变，即加热转化为水分蒸发所吸收的潜热（热量全部用 于水分蒸发） 在降率干燥阶段，温度上升，说明水分的转移来不及供水 分蒸发，则食品温度逐渐上升。 三、影响干制的因素 l干制过程就是水分的转移和热量的传递，即温湿 传递，对这一过程的影响因素主要取决于干制条件 （由干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥物料 的性质。 | A. 温度 对于用空气作为干燥介质时，提高空气温度，干燥加快。 n由于温度提高，传热介质和食品间的温差越大，热量向食品传递的速率越 大，水分外逸速率因而加速。 n对于一定湿度的空气，随着温度的提高，空气相对饱和湿度下降，这会使 水分从食品表面扩散的驱动力更大。 n另外，温度高，水分扩散速率也加快，使内部干燥也加速 n注意：若以空气作为加热介质，温度并非主要因素，因为食品内水分以水 蒸汽状态从它表面外逸时，将在其表面形成饱和水蒸汽层，若不及时排除 掉，将阻碍食品内水分进一步外逸，从而降低了水分的蒸发速度，故温度 的影响也将因此而下降。 1.干制条件的影响（干燥介质为空气） |B 空气流速 n空气流速加快，食品干燥速率也加速。 n不仅因为热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空 气而吸收较多的水分； n还能及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气带 走，以免阻止食品内水分进一步蒸发； n同时还因和食品表面接触的空气量增加，而显著 加速食品中水分的蒸发。 |C 空气相对湿度 n脱水干制时，如果用空气作为干燥介质，空气相对湿度 越低，食品干燥速率也越快。近于饱和的湿空气进一步 吸收水分的能力远比干燥空气差。饱和的湿空气不能再 进一步吸收来自食品的蒸发水分。 n脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由空气湿度 所决定。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡 状态。 n干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从各种食品的 吸湿等温线上寻找。 |D 大气压力和真空度 气压下降，水的沸点也相应下降，所以气压 愈低，沸点也愈低，温度不变，气压降低则 沸腾愈加速 |E 食品的表面积 操作条件对于干燥的影响 干燥条件 干燥恒率阶段 干燥降率阶 段 空气温度上升 干燥速率增加干燥速率增 加 空气流速上升 干燥速率增加无变化 相对湿度下降 干燥速率增加无变化 真空度上升干燥速率增加无变化 n 表面积：小颗粒，薄片易干燥 n 组成分子定向：水分在食品内的转移在不通方 向上差别很大，这取决于食品组分的定向 。 n 细胞结构：细胞结构间的水分比细胞内的水分更 容 易除去。 n 溶质的类型和浓度：溶质与水相互作用，抑制 水分子迁移，降低水分转移速率，干燥慢。 2.食品性质的影响 四、干制工艺条件的合理选择 n最适宜的干制工艺条件为：使干制时间 最短、热能和电能的消耗量最低、干制 品的质量最高。它随食品种类而不同 。 n 降率干燥阶段，应设法降低食品表面水分 蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部 水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度 受热，导致引起不良后果。 n 干燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预 期干制品水分加以选用。 使食品表面的蒸发速率尽可能等于食品内部的水 分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和 湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品 内部的水分扩散速率。 n恒率干燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品 表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散 速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。 n合理选用干燥工艺的原则： 五、干制对食品品质的影响 物理变化：干缩、表面硬化、多孔性、热塑性 化学变化： n营养成分 n蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素 n色素 n色泽随物料本身的物化性质改变（反射、散射、吸收传递 可见光的能力） n天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素 n褐变 n风味 n引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去处 n热会带来一些异味、煮熟味 n防止风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥、加 包埋物质，使风味固定 干制品的复原性：干制品重新吸收水分后在 重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结 构、成分以及可见因素（感官评定）等各个 方面恢复原来新鲜状态的程度。 复水性：新鲜食品干制后能重新吸回水分的 程度，一般用干制品吸水增重的程度来表示 。 n干制时间最短、费用最低、品质最高 n选择方法时要考虑： n不同的物料物理状态不同：液态、浆状、 固体、颗粒 n性质不同：对热敏感性、受热损害程度、 对湿热传递的感受性 n最终干制品的用途 n消费者的要求不同 六、食品的干制方法的选择 七、干制方法 n按干燥设备特征分： n自然干制：在自然环境条件下干制食品 的方法，如晒干、风干、阴干等。 n人工干制：在常压或减压环境中用人工 控制的工艺条件干制食品，如流化床干 燥、喷雾干燥等，需专用的干燥设备。 根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为： 直接接触干燥机，热空气提供干燥作用； 间接接触干燥机，热传递通过次生机制； 红外或高频干燥机，由辐射能量提供热量； 冷冻干燥，水分通过低压固气过渡态（升 华）而除去。 n按干燥的连续性分为：（1）间歇（批次）干燥 ； （2）连续干燥。 n以干燥时空气的压力来分类： （1）常压干燥； （2）真空干燥。 n以干燥过程向物料供能热的方法来分类： （1）对流干燥； （2）传导干燥 ； （3）能量场作用下的干燥及组合干燥法 。 常用于液状和固状食物的干燥型式 n干燥器类型 用于干燥的食物 n空气对流干燥 n窑式（烘房式） 块片状 n箱式、托盘或片盘式 块片状、浆料、液态 n隧道式 块片状 n连续运输带式 浆料、液状 n槽型输送带式 块片状 n空气提升式 小块片状、颗粒状 n流化床式 小块片状、颗粒状 n喷雾式 液态、浆状 n转筒干燥 浆状、液态 真空干燥 块片状、浆状、液态 自然干燥 u晒干是指利用太阳光的辐射能进行干燥的过程。 u风干是指利用湿物料的平衡水蒸气压与空气中的水蒸气 压差进行脱水干燥的过程。 u晒干过程常包含风干的作用，是常见的自然干燥干燥方 法。 u晒干、风干 方法可用于固态食品物料（如果、蔬、鱼、 肉等）的干燥，尤其适于以湿润水分为主的物料（如粮 谷类等）干燥，炎热干燥和通风良好的气候环境条件最 适宜于晒干。 自然干燥的特点 nA, 它具有投资少、管理粗放、生产费用 低，能在产地就地进行干燥。 nB, 自然干燥还能促使尚未完全成熟的原 料在干燥过程进一步成熟。 nC, 自然干燥缓慢，干燥时间长。晒干时 间随食品物料种类和气候条件而异，一般 23天，长则10多天，甚至更长时间。 D, 干燥最终水分受到限制，常会受到气候条件 的影响和限制。如在阴雨季节就无法晒干，而难 以制成品质优良的产品，甚至还会造成原料的腐 败变质。 E, 自然干燥还需有大面积的晒场和大量劳动力 ，生产效率低，又容易遭受灰尘、杂质、昆虫等 污染和鸟类、啮齿动物等的侵袭，制品的卫生安 全性较难保证。 F, 科学利用太阳能，充分利用天然能源。 空气对流干燥 n空气对流干燥是最常见的食品干燥方法。 nA, 热空气是热的载体，也是湿气的载体。而空气则有自然 或强制对流循环，在不同条件下环绕湿物料进行干燥。热空 气的流动靠风扇，鼓风机和折流板加以控制，空气的量和速 度会影响干燥速率。空气的加热可以用直接或间接加热法： 直接加热空气靠空气直接与火焰或燃烧气体接触； 间接加热靠空气与热表面接触加热。 nB, 空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和 连续式。 nC, 被干燥的湿物料可以是固体、膏状物料及液体。 柜式干燥设备 n特点： n间歇型，小批量、设备容量小、操作费用 高 n操作条件： n空气温度94，空气流速2-4m/s n适用对象 n果蔬或价格较高的食品 n或作为中试设备，摸索物料干制特性，为 确定大规模工业化生产提供依据 空气对流干燥 旋转式干燥机 柜式干燥机 旋转式干燥的用途：精制糖 和玉米淀粉。 多层输送带式干燥机 特点： 操作连续化、 自动化、生产 能力大 用途：苹果片 、蔬菜（胡萝 卜、洋葱、马 铃薯等） 流化床干燥 n使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或缓 慢沸腾状态（与液态相似）。 n适用对象：粉态食品（固体饮料，造粒 后二段干燥） 空气对流干燥 流化床干燥用于干态颗粒食品物料干燥，不适于易粘结或 结块的物料。 流化床干燥的特点： （1）物料颗粒与热空气在湍流喷射状态下进行充分的混 合和分散，气固相间的传热传质系数及相应的表面积均较 大，热效率较高，可达6080。 （2）由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速 地给热，使物料床温度均匀、易控制，颗粒大小均匀。 （3）物料在床层内的停留时间可任意调节，故对难干 燥或要求干燥产品含水量低的过程比较适用。 （4）设备设计简单，造价较低，维修方便。 喷雾干燥 通过压力或离心力将液态或浆质态 的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气 流中进行脱水干燥的过程。 雾化系统 干燥室 喷雾干燥机 设备主要由雾化系统、 空气加热系统、干燥室 、空气粉末分离系统、 鼓风机等主要部分组成 。 喷雾干燥特点 n(1), 喷雾干燥是非常细小的雾滴与热空 气接触，具有极大的表面积，有利于传热 传质过程，因此物料干燥时间短（几秒至 30秒）； n(2), 干燥温度较低，适于热敏性物料的 干燥； n(3),可生产粉末状、空心球状或疏松团粒 状，且具有较高的速溶性产品； (4),容易通过改变操作条件以调节控制产品 的质量指标，如粒度分布、最终湿含量等； (5), 干燥流程简化，操作在密闭状态下进行 ，有利于保持食品卫生、减少污染； (6), 所需设备较庞大，空气消耗量大、热利 用率低，动力消耗也较大，因此，喷雾干燥 总的设备投资费用较高 泡沫干燥 n工作原理：将液态或浆质态物料首先制成 稳定的泡沫料，然后在常压下用热空气干 燥。造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等 。 n特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快， 可选用温度较低的干燥工艺条件。 n适用对象：水果，易发泡的食品。 滚筒干燥 将液体食品在滚筒表面涂成一层薄 膜，干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥 机周围的空气，由于通过金属滚筒的热量 传递和水从薄膜中出来的质量传递通常都 非常快，产品在滚筒上滞留的时间在30 60s，干燥发生迅速。 n 干燥产品通常与高温(超过100)接触， 易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降解 。 n 适用对象：浆状、泥状、液态，受热影 响不大的食品，如麦片、米粉等。 n特点：可实现快速干燥，采用高压蒸汽 ，可使物料固形物从3-30%增加到90- 98%，表面湿度可达100-145，接触时 间2秒-几分钟，干燥费用低，带有煮熟 风味 n适用对象：浆状、泥状、液态，一些受 热影响不大的食品，如麦片、米粉 n远红外干燥 红外线是一种电磁波，当它通过放射 方式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能 传递给物体内的原子、分子等粒子，使这 些粒子发生不规则运动，引起物体的升温 作用，称为远红外线的一次效应，也称为 增温效应。 n微波干燥 微波辐射引起食品内部快速加热，可 增加干燥速率。 -由辐射能量提供热量 真空冷冻干燥 在一定的真空条件下，将冻结了的 制品中的游离水不经过冰的融化，直接 从固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的 工艺称为冷冻干燥（Freeze-drying） ，简称冻干。 1-冷冻干燥室；2-