环境管理_果蔬脱水加工原理与方法

第四章果蔬脱水加工 果蔬干藏就是脱水干制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后 始终保持低水分并进行长期贮藏的过程 脱水 Dehydration 就是为保证果蔬品质变化最小 在人工控制条件下促使果蔬水分蒸发的工艺过程 脱水就是指人工干燥 脱水食品不仅应达到耐久贮藏的要求 而且要求复水 即重新吸水 后基本上能恢复原状 干燥 Drying 就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 干燥包括自然干燥如晒干 风干等和人工干燥如烘房烘干 热空气干燥 油炸脱水 真空干燥等 但是 为了与脱水 即人工干燥 有所区别 习惯上常将干燥单纯地理解为自然干燥的代名词 脱水食品特点 1 食品脱水后 重量减轻 体积缩小 节省包装 贮藏和运输费用 并且还便于携带 供应方便 2 能在室温条件下长期保藏 延长食品的供应季节 平衡产销高峰 3 能作为贮备食品 供救急 救灾和战备用的物资 第一节食品干藏原理一 水分和微生物的关系 水分活度对微生物生长活动产生影响的因素并不是食品的水分含量 而是aw值 水分活度值 各种微生物保持生长所需的最低aw值各不相同 大多数最重要的食品腐败细菌所需的最低aw值都在0 90以上大多数酵母在水分活度低于0 87时仍能生长 耐渗透压酵母在水分活度为0 75时尚能生长 霉菌在水分活度为0 8时仍生长良好 如水分活度低于0 65 霉菌的生长完全受到抑制 微生物对水分的需要经常会受到温度 pH值 营养成分 氧气 抑制剂等各种因素的影响 大多数新鲜果蔬的水分活度在0 99以上 只有水分活度降低到0 75 食品的腐败变质才得以显著减慢 若将水分活度降到0 65 能生长的微生物为数极少 因而果蔬制品贮期可长达1 5 2年 干制过程中 果蔬原料及其所污染的微生物均同时脱水 干制后 微生物就长期地处于休眠状态 环境条件一旦适宜 又会重新吸湿恢复活动 干制并不能将微生物全部杀死 只能抑制它们的活动 二 干制对微生物的影响 微生物的耐旱力常随菌种及其不同生长期而异 葡萄球菌 肠道杆菌 结核杆菌在干燥状态下能保存活力几周到几个月 干燥状态的细菌芽孢 厚膜孢子 分生孢子可存活一年以上 黑曲霉菌孢子可存活达6 10年以上 三 干制对酶活性的影响酶为果蔬所固有 它同样需要水分才具有活性 水分减少时 酶的活性也就下降 然而酶和基质 酶作用的对象 却同时增浓 因它们之间的反应率随两者增浓而加速 因此 在低水分干制品中 特别在它吸湿后 酶仍会缓慢地活动 从而有引起食品品质恶化或变质的可能 只有干制品水分降低到1 以下时 酶的活性才会完全消失 酶在湿热条件下处理时易钝化 如于100 时瞬间即能破坏它的活性 但在干热条件下难于钝化 如在干燥状态下 即使用204 热处理 钝化效果极其微小 因此 为了控制干制品中酶的活动 就有必要在干制前对食品进行湿热钝化处理 以便使酶失去活性 四 对食品干制的基本要求 为了防止干制食品变质和腐败 其水分含量愈低愈好 但是 在干制过程中还必须避免各种原料组织结构和化学成分不良的变化 合理控制各种干制技术对干制食品品质所产生的各种影响 目前干制后食品的水分一般总是在3 25 之间 水果干为15 25 蔬菜干为4 以下 五 干制对食品营养成分的影响脱水干制后食品失去水分 故残留物中营养成分的含量却反而增加 每单位重量干制食品中蛋白质 脂肪和碳水化合物的含量就大于新鲜食品 若复水干制品和新鲜食品相比较 则和其他食品保藏方法一样 它的品质总是低于新鲜食品 干制同样会有损耗出现 第二节食品干制的原理 外扩散和内扩散的速度必须协调 如果水分的外扩散速度远远大于内扩散 即造成内部水分来不及转移到表面 则原料表面会因过度干燥而形成硬壳 这种现象称 结壳 结壳会阻碍表面水分的蒸发 影响脱水 又因内部水分含量高 蒸汽压力大 因而压破较软部分的组织 使原料表面开裂 内部可溶性物质外溢 影响产品外观和品质 1 空气的温度若空气的相对湿度不变 温度愈高 达到饱和所需的水蒸汽愈多 水分蒸发就愈容易 干燥速度也就愈快 反之 温度愈低 干燥速度也就愈慢 产品容易发生氧化褐变 甚至生霉变质 影响干制的因素主要有 也不宜采取过度高温 因为果蔬含水量高 遇过高温度 使细胞质液迅速膨胀 细胞壁破裂 使可溶性物质流失 此外 原料中的糖因高温而焦化 有损外观和风味 高温 低湿还容易引起结壳现象 在干制过程中 一般采用40 90 凡是富含糖分和挥发油的果蔬 宜用低温干制 2 空气的相对湿度如果温度不变 空气的相对湿度愈低 则空气湿度饱和差愈大 干燥速度愈快 空气相对湿度过高 原料会从空气中吸收水分 3 空气的流速通过原料的空气流速愈快 带走的湿气愈多 干燥也愈快 因此 人工干燥设备中 可以用鼓风增加风速 以便缩短干燥时间 4 原料的种类和状态果蔬原料的种类不同 其化学组成和组织结构也不同 干燥速度也不一致如原料肉质紧密 含糖量高 细胞液浓度大 渗透压高 干燥速度快有些原料如葡萄 李子等果面有一层蜡质 阻碍水分的蒸发 可在干燥前用盐水处理 将蜡质溶解 以增加干燥速度 原料切分的大小和厚薄对干燥速度有直接的影响 原料切分的愈小 其比表面积愈大 水分蒸发愈快 原料铺在烘盘上或晒盘上的厚度愈薄 干燥愈快 5 干燥设备的设计及使用人工干燥设备是否适宜和使用是否得当 也是影响干燥速度的主要因素 第三节食品干制的方法 食品干燥首先要吸收热能 使水分吸收相变热得以汽化 根据热能传递方式的不同 可分为以下四种方法 一 热风干燥 此法亦称对流干燥 直接以高温的热空气为热源 借对流传热将热量传给湿物料 热空气既是载热体 又是载湿体 一般热风干燥多在常压下进行 在真空干燥的环境中 由于气相处于低压 其热容量很少 不可能直接以空气为热源 而必须采用其他的热源 二 冷冻干燥此法是利用食品中水分预先冻结成冰 然后在极低的压力下 使之直接升华而转入气相达到干燥之目的 三 接触干燥此法是间接靠间壁的导热将热量传给与壁面接触的物料 热源可以是水蒸汽 热水 燃气 热空气等 接触干燥可以在常压下进行 也可以在真空下进行 在常压操作时 物料与气体间虽有热交换 但气体不是热源 气体起着载湿体的作用 即气体的流动起着加速排除汽化水分的作用 四 辐射干燥此法是利用红外线 远线外线 微波或介电等能源 将热量传给物料 与接触干燥一样 辐射干燥也可在常压或真空下进行 辐射干燥也是食品工业上的一种重要干燥方法 五 果蔬油炸脱水低温油炸果蔬是在真空条件下 使原料在80 110 左右脱水 有效地避免了高温对食品营养成分及品质的破坏 同时在真空状态下 果蔬细胞间隙中的水分急剧汽化膨胀 具有良好的膨化效果 产品不仅色泽 风味好而且质地松脆可口 另外 低温油炸可防止油脂的劣化变质 提高油的利用率 降低成本 产品安全卫生 第四节食品干制的设备 一 柜式干燥设备 二 流化床干燥设备 三 隧道式干燥设备 四 低温真空油炸脱水设备 1 网蓝电机 2 电加热管 3 网蓝 4 油炸锅 5 油炸锅 6 网蓝 7 冷凝器8 气水分离器9 冷凝水泵10 真空泵11 网蓝电机 12 电加热管 13 油泵14 油过滤器 五 真空冷冻干燥设备 真空冷冻干燥技术 又称冷冻升华干燥 是真空技术与冷冻技术相结合的新型干燥脱水技术目前 世界上已有较大规模的真空冷冻干燥食品企业130多家 真空冻干食品也在欧美 日等国市场迅速流行 真空冷冻干燥技术可以明显提高制品的质量和档次 因而在水产品加工中的应用前景十分广阔 真空冷冻干燥技术介绍 真空冷冻干燥技术加工的食品有如下特点 1 可以保持新鲜食品原有的色 香 味 2 复水性和速溶性大大提高 复水率达90 以上 复水时间大为缩短 3 其升华干燥过程避免了一般干燥方法容易产生的营养成分损失及表面硬化干燥的现象 4 食用简单方便 5 脱水彻底 重量轻 保存期长 基本原理水有固态 液态 气态三中态相 根据热力学中的相平衡理论 随压力的降低 水的冰点变化不大 而沸点却越来越低 向冰点靠近 当压力降到一定的真空度时 水的沸点和冰点重合 冰就可以不经液态而直接汽化为气体 这一过程称为升华 食品的真空冷冻干燥 就是在水的三相点以下 即在低温低压条件下 使食品中冻结的水分升华而脱去 第五节 果蔬脱水加工工艺 蔬菜中含有大量水分 采取人工措施减少菜体中的水分 降底水分活性 提高原料中可溶性固形物含量 使微生物难以生存 以此来长期保存蔬菜产品 这种加工方法称为脱水加工 又叫干制 蔬菜脱水加工在我国有悠久的历史 干制品多种多样 其营养丰富 易于保存 便于运输 食用方便 其中木耳 辣椒干 金针菜 玉兰片等为我国著名的出口商品 蔬菜脱水干制的方法1 自然干制法 利用太阳辐热 热风使蔬菜干燥 该法成本低 设备简单 但易受气侯和地区的限制 2 人工干制法 利用人工加温和保温装置 控制干燥条件 使蔬菜迅速干燥 这种方法干燥时间短 卫生 便于操作管理 产品质量好 常用的设备有隧道式干燥机 滚筒式干燥机 带式干燥机等 目前随着科学技术的发展 又出现了冷冻干燥 微波干燥 远红外干燥 太阳能干燥等新干燥技术 3 蔬菜脱水干制工艺1 原料选择 选用于物质含量高 纤维含量低 组织致密的原料 剔出病 虫 伤残形状不正的产品 2 洗涤 用软水洗涤 有时可用0 5 1 5 的盐酸溶液或600ppm的漂白粉溶液在常温下浸泡5 6分钟 再用水冲洗 3 去皮 切分 有的产品如大蒜 应去除外皮 并用机械切成片 段或块 4 热烫 也称热处理 目的在于破坏蔬菜中的氧化酶系统 防止褐变 增加细胞膜的透性 加快干燥速度 5 硫处理 有熏硫法和浸硫法两种 熏硫法 是硫磺燃烧 利用二氧化硫气体熏蔬菜 浸硫法 利用亚硫酸浸渍蔬菜 目的是抑制原料氧化褐变 提高维生素C的保存率 抑制微生物的活动 6 升温烘烤 烘烤温度在70 以下 7 通风排湿 烘房的湿度达70 以上时 需要排湿 8 倒盘烘烤 使原料受热均匀 干燥一致