课件：第二章食品的脱水干制.ppt

1,第二章 食品的脱水干制,主讲人 张春华,2,学习目标,1、掌握食品干藏的原理 2、了解食品的干制过程 3、熟悉食品常用的干燥方法 4、了解食品干制过程中发生的变化,4,第一节 食品脱水干制保藏原理 第二节 食品脱水干制的基本过程 第三节 常用食品脱水干燥方法 第四节 干制对食品品质的影响 第五节 干制品的包装和贮藏,概 念,食品干藏 脱水制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。 干燥 是在自然条件或人工控制条件下促使食品中水分蒸发的工艺过程。 脱水 是为保证食品品质变化最小，在人工控制条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。 浓缩(concentration)产品是液态，水分含量较高。 干燥(drying)产品是固体，最终水分含量低。,6,干燥的目的,1、延长贮藏期。,2、用于某些食品加工过程以改善加工品质。,3、便于商品流通。,7,第一节 食品脱水干制保藏原理,用物理的方法来抑制微生物和酶的活性，降低水分来提高原料中可溶性固形物的浓度，使微生物处于反渗透的环境中，处于生理干燥的状态，从而使食品得到保存。,8,一、食品中水分存在的形式,1. 结合水（束缚水） 化学结合水、吸附结合水、渗透压结合水 2. 游离水（自由水）,不参加化学反应、不易被微生物利用、难于脱除。,存在于毛细管中，具有水的全部性质、易于脱除。,食品中水的逃逸度（f)和纯水的逃逸度(f0)之比称为水分活度。（反应游离水和结合水受束缚的程度）,二、水分活度,三、食品脱水干制保藏原理,水分活度Aw可以影响微生物的芽孢发芽时间(或滞后期)、生长速率、产毒素、细胞大小及死亡率。水分活度是决定食品品质和稳定性的重要因素。 根据水分活性，可将食品分为： 高湿食品 0.85 Aw 1.0； 中湿食品 0.6 Aw 0.85； 低湿食品 Aw 0.6。,1.水分活度与微生物生长的关系 一般情况下，每种微生物均有最适的水分活度和最低的水分活度，它们取决于微生物的种类、食品的种类、温度、pH值以及是否存在润湿剂等因素。 最低水分活度： 细菌类：0.9，酵母菌:0.88， 真菌类:0.80 。,一、水分活度与微生物的关系,13,新鲜食品Aw0.99以上，适合各种微生物生长。 食品腐败细菌最低Aw0.9以上。 Aw0.75以下，食品的腐败变质才显著减慢； Aw0.65以下，能生长的微生物极少。 一般情况：水分活度降到0.7以下，干制品可较长时间保存。,1、Aw 的最小值并不是绝对值，受环境条件的影响，环境条件越差，微生物生长所需的水分活度越高。,注 意,2、干制过程中，食品、微生物均同时脱水，干制后，微生物处于休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿恢复活动。干制前应杀灭病原菌。,3、干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。,15,（2）水分活度与微生物的耐热性,微生物的耐热性与其所处环境的水分活度有一定的关系。 一般情况下，降低水分活度将使微生物的耐热性增强。,（3）水分活度与细菌芽孢的形成和毒素产生的关系,形成芽孢比营养细胞发育需要更高的水分活度。 毒素产生量一般 随水分活度降低而减少。,16,2、水分活度与酶的关系,通常AW 在0.750.95的范围内酶活性达到最大。 AW 降低,酶的活性也就下降。只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。 干制前钝化酶:湿热条件下易于钝化.,内源酶、胞外酶、添加的酶,脂酶-AW (0.025-0.25)仍能进行脂肪水解,重点控制,17,3、 水分活度与其它变质因素的关系,（1）.水分活度与氧化作用的关系 水分活度在很高或很低时，脂肪都易发生氧化，水分活度在0.30.4之间时酸败变化最小。,过低增大氧气与脂肪结合的机会。,过高提高催化剂的流动性,18,2.水分活度对非酶褐变的影响,在中等湿度时褐变速率最大。 美拉德褐变的最大速度出现在水分活度为0.60.9之间。,19,0.2,0.4,0.6,0.8,Aw,水分活度对褐变反应的影响,第二节 食品的干制过程,一、影响湿热传递的因素 1、食品的表面积 增大表面积，提高湿热传递效率，缩短水分逸出距离。 2、干燥介质的温度 干燥介质温度越高，传递速度越快。 3、空气流速 流速越快，传递速度越快。 4、空气的相对湿度 相对湿度越低，传热速度越快。 5、真空度 提高真空度，保持温度恒定时，可加快水分蒸发速度。,21,该过程包括了两个基本方面，即热量交换和质量交换 热量交换：热从食品表面传递到食品内部 质量交换：表面水分扩散到空气中，内部水分转移到表面； 整个湿热传递过程中，水分的转移和扩散可分为两个过程： 给湿过程：水分从食品表面向外界蒸发转移。 导湿过程：内部水分向表面扩散转移。,干燥过程湿热传递过程,二、干燥过程中食品的湿热传递,22,1、给湿过程,当环境空气处于不饱和状态时，给湿过程即存在。此时湿物料表面附近水蒸气压大于湿空气中水蒸气分压，因此水分将从物料表面向湿空气中传递，这种过程即物料给湿过程，也即恒速干燥过程。,23,2、导湿过程,水分梯度：给湿过程的进行导致了待干食品表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即内部与表层之间形成了水分梯度，在它的作用下，内部水分将以液体或蒸汽形式向表层迁移，这就是导湿现象（导湿性）。,温度梯度 ：在普通的干燥条件下，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。,重点,干制机制,Food H2O,25,三、干燥过程的特性,三个曲线 干燥曲线 干燥速度曲线 温度曲线,26,1.干燥曲线、温度曲线、干燥速率曲线,（1）干燥曲线 干制过程中食品含水量和干制时间的关系曲线 （2）干燥温度曲线 干燥过程中食品温度与干制时间之间的关系的曲线。 （3）干燥速率曲线 表示干燥过程中任何时间的干燥速度与该时间的食品绝对水分之间关系的曲线。,干燥曲线,干燥速率曲线,干燥温度曲线,28,由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征,29,2.食品物料干燥过程分析,（1）恒速阶段 此阶段干燥速率保持恒定，物料内部水分很快移向表面，物料表面始终为水气所饱和，干燥机理属表面汽化控制，干燥所去除的水分相当于物料的非结合水，因此此阶段物料水分的汽化如同纯水的蒸发，蒸发温度相当于热空气的湿球温度。,30,（2）降速阶段 进入降速阶段，干燥速率随物料含水量的降低而逐渐下降，干燥机理转为内部扩散控制，开始汽化物料的结合水。由于干燥速率降低，空气对物料对流传热的热流量已大于水汽化带回空气的热流量，因而物料的温度开始不断上升，物料表面温度比空气湿球温度越来越大。,31,四、合理选用干制工艺条件,尽可能使食品表面水分蒸发速度与其内部水分扩散速度相等，同时避免在食品内部形成较大的温度梯度，以免降低干燥速度和出现表面硬化现象。 在恒率干燥阶段，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。,在干燥后期应根据干制品预期的含水量对空气的相对湿度加以调整。 适当降低相对湿度。 在降速干燥阶段，应设法降低表面蒸发速率，以免食品表面过度受热，导致不良后果。,33,第三节 食品脱水干燥方法,干制方法可分为：自然干燥和人工干燥两大类 自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、风干、阴干 人工干制：在常压或减压环境中用人工控制的工艺条件进行干制食 品，有专用的干燥设备 人工干燥按热交换方式和水分除去方式的不同又可分为对流干燥、接触干燥、冷冻干燥和辐射干燥。,34,一、晒干和风干,适用于干制固态食品、传统土特产的生产。 注意：卫生 改进生产设备,好处：费用低，所需劳力量少，加工设备有限 ，干制品 贮存要求不高，运输费用低。,自然干制,36,一、空气对流干燥,热空气是热的载体，也是湿气的载体。 空气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。 空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和连续式。 被干燥的 湿物料可以是固体、膏状物料及液体。,空气对流干燥的设备,厢式干燥设备,气流干燥设备,隧道式干燥设备,1、厢式干燥法,是一种比较简单的间歇式干燥方法 厢式干燥设备单机生产能力不大，工艺条件易控制。按物料与气流的运动方向分为： a. 水平气流厢式干燥 b. 穿流气流厢式干燥,（一）固定接触式对流干燥法,厢式干燥设备,2、隧道式干燥法,隧道式干燥使用的设备实际上是箱式干燥设备的扩大加长，其长度可达1015m，可容纳515 辆装满料盘的小车。 可连续或半连续操作。 隧道干燥设备容积较大，小车在内部可停留较长时间，适于处理量大，干燥时间长的物料干燥。 干燥介质多采用热空气，隧道内也可以进行中间加热或废气循环，气流速度一般23 ms-1。 根据物料与气流接触的形式常有逆流式、顺流式和顺逆组合式干燥。,3、输送带式干燥,输送带式干燥装置中除载料系统由输送带取代装有料盘的小车外，其余部分基本上和隧道式干燥设备相同。 湿物料堆积在钢丝网或多孔板制成的水平循环输送带上进行的移动通风干燥（故也称穿流带式干燥），物料不受振动或冲击，破碎少。 适于膏状物料和固体物料干燥。,在干燥过程，采用复合式或多层带式可使物料松动或翻转，有利于增加空气与物料的接触面，加速干燥速率。 可减轻装卸物料的劳动强度和费用，便于连续化、自动化，适于生产量大的单一产品干燥，以取代原来采用的隧道式干燥。 按输送带的层数多少可分为单层带型、复合型、多层带型；按空气通过输送带的方向可分为向下通风型、向上通风型和复合通风型输送带干燥设备。,多层输送带式,输送带式干燥设备,4、泡沫干燥法,主要用于液体食品（果汁）的脱水。 先制成均匀稳定的泡沫状结构，然后铺成一薄层 （厚度不超过1.5mm）。 适宜两段式干燥，第一段顺流干燥，第二段逆流干燥。 特点：干燥速度快、复水性好。,（二）悬浮接触式对流干燥法,气流干燥法 流化床干燥法 喷雾干燥法,将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法。 a.颗粒在气流中高度分散，与热空气直接接触，气固相间传热传质的表面积大大增加，强化了传热与传质过程，因此干燥时间短（0.52 s）。 b.气固相间的并流操作，可使用高温干燥介质（湿淀粉干燥可使用400热空气），使高温低湿空气与湿含量大的物料接触，整个干燥过程物料温度也不高。 c.干燥设备体积小，热效率高，可达6075 d.设备结构简单，占地面积小，处理量大。 e.适应性广，可用于块状、膏糊状及泥状物料。对散粒状物料，最大粒径可达10mm。（淀粉、葡萄糖、鱼粉等）,1、气流干燥法,2、流化床式干燥法,用于颗粒食品 食品与热空气接触面积大，干燥速度快。 热空气利用率低，颗粒食品易被气流带走。 颗粒在干燥器内停留时间不均匀，导致干 制品含水量不均匀。,与喷雾干燥法连用,3、喷雾干燥法,液态食品,雾滴,热空气干燥,喷雾系统压力式、气流式和离心式,干燥系统热风,优点干燥速度快，几秒至几十秒。制品品质好、操控方便、 适合于连续生产。 缺点耗热量大，热效率低，仅为30%-40%。,工作原理：在数十至数百大气压作用下，食品通过直径为0.5-1.5mmr 喷孔喷出，与空气发生强烈的摩擦而雾化成极细小的液滴。,（1）压力式喷雾干燥,工作过程：,料液,旋流运动,空气心,空气进入喷嘴,环状薄膜,小液滴,撕裂,优 点制造费用低、易于维修、耗能少。 缺 点喷嘴易磨损和堵塞，只适用于粘度小且不带固体颗粒的液体。,喷嘴(导沟槽),（2）离心式喷雾干燥设备,工作原理：料液送到高速旋转的圆盘后，在离心力的作用下 沿盘上的沟槽被甩出，与空气发生摩擦而碎裂成雾滴,优 点适合于各种粘度范围及带有固体颗粒的液体喷雾。生产能力 的弹性较大 缺 点机械加工要求高，制造费用大，设备占地面积较多。,干燥系统,热空气与料液在干燥室内流向分为三类： 并流型 气液两相同方向流动，有的向下并流，有的向上并流，前者应用较多。可采用温度较高的热风，适用于热敏性物料的干燥。 逆流型 气液两相作方向相反的流动，雾滴悬浮时间长，成品水分较低，适用于水分大的料液。 混流型 气液两相先逆流后并流，混合交错流动，液滴交换轨迹较长，具并流和逆流干燥特性，适用于不易干燥的料液。,63,干燥器类型 用于干燥的食物 窑式（烘房式） 块片状 箱式、托盘或片盘式 块片状、浆料、液态 隧道式 块片状 连续运输带式 浆料、液状 槽型输送带式 块片状 空气提升式 小块片状、颗粒状 流化床式 小块片状、颗粒状 喷雾式 （乳粉生产） 液态、浆状,常用于食物的干燥形式,二、接触干燥,接触干燥：被干燥物与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自传导方式进行干燥，间壁传热，干燥介质可为蒸汽、热油。 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。 适用对象：浆状、泥状、液态，一些受热影响不大的食品，如麦片、米粉等。 干燥设备：滚筒干燥器，真空干燥箱，带式真空干燥器等。,滚筒干燥设备,1、滚筒干燥,滚筒干燥是将物料在缓慢转动和不断加热（用蒸汽加热）的滚筒表面上形成薄膜，滚筒转动（一周）过程便完成干燥过程。 滚筒干燥可用于液态、浆状或泥浆状食品物料的干燥；但不适于热塑性食品物料（如果汁类）干燥。 根据干燥压力有真空及常压滚筒干燥；也有单滚筒、双滚筒式高备。 设备结构简单，干燥速度快，热量利用率高。 常压滚筒干燥的产品易造成色泽、风味劣化，真空滚筒干燥成本高。主要用于粘稠食品的干燥。,2、真空干燥,适用对象：易氧化变质、风味易变化的热敏食品。 水果片、颗粒、粉末，如麦乳精。 产品特点：干制品结构疏松、易复水。 分 类：间歇式、连续式。,利用低压下水的沸点降低的原理。,原 理：,真空带式干燥机,真空带式干燥机结构示意图,70,三、冷冻干燥,冷冻干燥：将食品预先冻结，食品中的水变成冰，在真空条件下，冰直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水。 （1）冷冻干燥的条件： 真空室内的绝对压力500Pa，高真空一般达到260-10Pa。冷冻温度-4 （2）冻结方法：自冻法，预冻法,冻结常用的方法有：自冻法和预冻法。 自冻法 : 是利用物料表面水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热，使物料温度下降，直至它达到冻结点时物料水分自行冻结的方法。 该法水分蒸发降温过程容易出现物料变形或发泡等现象，因此要合理控制真空室的真空度，对外观形态要求较高的食品物料，干燥会受到限制。 此法的优点是可以降低脱水干燥所需的总能耗。 预冻法: 是干燥前用常规的冻结方法，将物料预先冻结。此法适于蔬菜类等物料冻结。,72,1、能最大限度地保存食品的色香味。 2、特别适合热敏性高和极易氧化的食品干燥，能保存食品中的各种营养成分。 3、冻干食品具有多孔结构，因此具有理想的速溶性和快速复水性。复水后的冻干食品比其他干燥方法生产的食品更接近于新鲜食品。 4、能最好地保持原物料的外观形状。 5、在低温脱水过程中，抑制了氧化过程和微生物的生命活动。升华过程中避免了果蔬内部成分的迁移。 6、保存期长，食用方便。,冷冻干燥法特点：,冷冻干燥设备,四、辐射干燥,利用电磁波作为热源使用食品脱水,红外线干燥,微波干燥,75,第三节 干制对食品品质的影响,一、干制过程中食品的主要变化 1、物理状态的变化 （1）干缩 、干裂多孔性 （2）表面硬化 （3）质地改变 （4）重量减少,快速干燥时，物料在干制过程中由于水分迅速蒸发，原来被水分占据的空间由空气填充而成为空穴，干制品内部就形成一定的孔隙使物料成为多孔性制品。 物料形成多孔性结构，易使食品发生氧化，缩短保质期。,物料内多孔性的形成,膨化燕麦片,热塑性即在温度升高时会软化甚至有流动性，而冷却时变硬，具有玻璃体的性质。具有热缩性的物质如： 糖浆、糖分和果肉成分高的果蔬汁。,热塑性的出现,糖 浆,溶质的迁移,食品物料含有一些水溶性成分，在干制过程中，随着水分由物料内部向表面迁移，这些成分也向表面迁移，当脱水速度很快时，会导致表面硬化现象的发生；当脱水速度较慢时，由于这些成分在表面积聚，使溶质浓度升高，在此浓度差的推动下，溶质由物料表面向内部扩散，使溶质重新分布。,表面硬化 溶质随水分向表面迁移，在表面积累、结晶，主要是 含糖或盐多的食品。 食品表面干燥过于强烈造成的，可通过降低干燥温度、 提高相对湿度、减小风速。,溶质迁移 表层向内部迁移，因内部受到挤压。 内部向表层迁移，因表层浓度高于内部,80,2、 化学变化,（1）营养成分 （2）食品色泽的变化褐变 （3）风味,1、营养成分,a.碳水化合物果糖和葡萄糖在高温下易于分解；高温加热碳水化合物含量较高的食品易焦化。 b.蛋白质高温加热使蛋白质发生变性； c.脂肪食品中的油脂在高温干制过程中极易发生氧化作用；脂肪含量及不饱和度高的干制品在贮藏过程中易发生氧化作用。 d.维生素干制过程会造成水溶性维生素被氧化。,82,新鲜和脱水干燥食品营养成分比较,牛 肉( % ) 青 豆 ( % ) 营 养 成 分 新 鲜 干 制 新 鲜 干 制 水 分 68 10 74 5 蛋 白 质 20 55 7 25 脂 肪 10 30 1 3 碳 水 化 合 物 1 1 11 65 灰 分 1 4 1 2,3、风 味,a.风味成分大多是挥发性的，在干燥过程中，这些风味成分会减少或发生变味； b.干燥过程会导致食品成分发生化学变化，而出现变味问题。,风味改变的主因：,84,干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响,85,干制品的复原性就是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。,干制品的复原性,86,第五节 干制品的包装和贮藏,干制品的预处理； 干制品的包装； 干制品的贮藏。,87,一、包装前干制品的预处理,1、筛选分级 振动筛等设备，除去杂质、结块、不良品。 磁铁：除去金属杂质。 2、均湿处理（回软） 放在密闭室内或容器内短暂贮藏，使水分在干制品内部重新扩散和分布，从而达到均匀一致的要求，这称为均湿处理。均湿处理还常称为回软和发汗。（水果干制品需要，脱水蔬菜不需要） 3、灭虫处理 烟熏（昆虫和虫卵）、低温或高温杀虫。,4、速化复水处理 加快干制品的复水速度，常采用 压片法 将颗粒状果干经过相距为一定距离（0.025mm-1.5mm）间隙转辊，进行轧制压扁。薄片复水速度快，且可通过调节厚度进行控制。 刺孔法 将半干制品水分含量16-30%的干苹果片进行刺孔，然后再干制到5%水分，不仅可加快热干燥速度，还可使干制品复水加快。 刺孔压片法： 在转辊上装有刺孔用针，同时压片和刺孔，复水速度可达最快。 5.压块（片）：将干制品压缩成密度较高块状或片状。可减小体积，利于包装和运输,二干制品的包装,1干制品包装的要求（透光、透气、透湿率低） （1）能防止干制品吸湿回潮以免结块。 包装材料在90%相对湿度中，每年水分增加量不超过2%。 （2 ）能防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物以及气味等入侵； （3）能不透外界光线； （4）贮藏、搬运和销售过程中具有耐久牢固的特点，能维护容器原有特性，包装容器在30100厘米高处落下120200次而不会破损，在高温、高湿或浸水和雨淋的情况也不会破烂；,90,（5）包装的大小、形状和外观应有利于商品的销售； （6）和食品相接触的包装材料应符合食品卫生要求，并且不会导致食品变性、变质； （7）包装费用应做到低廉或合理。 注意点：要耐久牢固； 防湿；不吸湿密封，或加干燥剂； 防氧化，充氮气，抽真空。,91,2.干制品的包装容器,纸箱和盒,塑料袋,金属罐,玻璃瓶,92,三干制品的贮藏,避光； 干燥地方，相对湿度65%； 温度，低温，0-2，但不易超过10-14。,1、干制品在贮藏期间的变化 水分含量高的干制品在贮藏中有变色、氧化、蛋白 变性的可能。,变 色,天然色素：胡萝卜素、花青素、叶绿素、血红素等。 变色原因： a.色泽随物料的物化性质改变； b.呈色成分发生变化； c.酶促褐变或非酶褐变。 湿热条件下，叶绿素将失去镁原子而呈橄榄绿；硫处理会促使花青素褪色。,2、干制品的水分含量和贮藏条件 蔬菜 要求8%时耐藏性明显下降。 鱼、肉干制品 6-10%，过低时复水困难。 蛋粉、乳粉 2%（脂肪含量高，表面积大）,第六节 中间水分食品,一、半干食品的概念 有一大类食品包括易流动的食品，如蜂蜜、果酱等；易变形（软）的食品，如果冻、蜜饯等；水果蛋糕固态食品，如香肠、豆