食品加工工艺第五章食品的干制保藏技术.ppt

食品的干制保藏技术 第五章 5 食品的干制保藏技术 第五章食品的干制保藏技术 食品干制过程中的湿热传递食品常用的干制方法干制品的包装与贮藏干制品的干燥比和复水性食品在干制保藏中的品质变化补充思考题 5 食品的干制保藏技术 本章重要的知识点 干制过程的湿热传递常用的干燥方法干燥对食品品质的影响干燥食品的复水性 5 食品的干制保藏技术 概述 食品干制保藏的概念将食品的水分活度降低到一定程度 并维持其低水分状态长期贮藏的方法 5 食品的干制保藏技术 典型的干制食品 速溶粉 水果蔬菜 乳制品 茶叶 面条 粮谷类 糕点 休闲食品 肉类 5 食品的干制保藏技术 目的减少水分 增加耐藏性改善食品加工的质量赋予产品特殊的风味控制参数脱水速率 脱水食品的最终含水率及产品的品质 概述 根据脱水的目的选择不同的方法和介质 5 食品的干制保藏技术 干燥食品的最终水分要求 5 食品的干制保藏技术 复习 水分活度与微生物AW 水溶液浓度 渗透压 细胞质壁分离 水分活度与酶的活性AW 底物难以移动到酶的活动中心 酶活性 水分活度与其他变质因素AW 游离水 化学反应速度 5 食品的干制保藏技术 干制保藏的基本原理 通过降低水分活度 抑制微生物的生长发育 控制酶活性 延缓生化反应速度 可使食品获得良好的保藏效果 干制的基本过程热量传递给食品 组织内水分向外转移 同时存在热量传递和质量传递过程 5 食品的干制保藏技术 1 食品干制过程中的湿热传递 食品中水溶液形成的水蒸气与空气中的水蒸气都具有一定的化学势 其差值 TS TH分别是食品与环境空气的温度 pS pH分别表示食品与环境空气的水蒸气压 R是气体常数 5 食品的干制保藏技术 1 食品干制过程中的湿热传递 当 0时食品中的水蒸气向外界转移是自动过程 当 0时空气中的水蒸气向食品中转移是自动过程 当 0时食品中的水蒸气与空气中的水蒸气处于平衡状态 脱水过程 吸水过程 5 食品的干制保藏技术 1 食品干制过程中的湿热传递 问题一 食品干制过程热量与质量的传递情况 问题二 哪些是影响食品湿热传递的因素 问题三 如何选择食品干制的工艺条件 5 食品的干制保藏技术 1 1 食品的热物理性质 食品的比热c食 kJ kg 1 K 1 c干干物质的比热 一般取1 046kJ kg 1 K 1 c水水的比热 4 19kJ kg 1 K 1 W食品的含水率 食品的密度 kg m 3 含水量 温度 食品的导热系数 当 kJ m 1 h 1 1 食品的导温系数a m2 h 1 含水量 c 5 食品的干制保藏技术 1 2 湿物料在脱水过程中的湿热传递 1 2 1影响湿热传递的因素 食品的表面积干燥介质的温度空气流速空气相对湿度真空度食品组成与结构 表面积 传递速率 流速 传递速率 相对湿度 传递速率 真空度 传递速率 由比热 导热系数 导温系数反映 温度 传递速率 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 湿物料的湿热传递过程 脱水的过程实质上是热量和水分的传递过程 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 湿物料的湿热传递过程 给湿过程 导湿过程 湿热传递过程 食品表面 食品内部 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 1 给湿过程 湿物料中的水分从表面向加热介质扩散的过程称作给湿过程 给湿过程中的水分蒸发强度 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 2 导湿过程 在水分梯度作用下 水分由内层向表层扩散的过程属于导湿过程 qmd 水分的流通密度 m 2 h 1 md 导湿系数 m 2 h 1 0 单位体积待干食品中绝对干物质的重量 kg m 3 gradu 水分梯度 1 m 1 导湿过程中的水分迁移量 导湿系数 md反映食品中水分扩散的能力 与温度和含水量有关 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 2 导湿过程 1 液态毛细管水2 渗透吸附水3 蒸汽态毛细管水 水分扩散系数与含水量之间的关系 导湿系数与含水量的关系 A 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 2 导湿过程 导湿系数与温度的关系 导湿系数与食品绝对温度的10 14次方成正比 n为自然数 n 10 14为t0温度下的导湿系数 如果将导湿系数小的湿物料在干燥前预热 可以明显提高导湿系数 加快干燥过程 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 2 导湿过程 雷科夫效应水分子的热扩散 温度 蒸汽压 蒸汽分子流向低温处毛细管传导 温度 毛细管势能 水分流向低温处水分在毛细管内夹持空气的作用下发生迁移 温度 夹持空气体积 压力 水分挤向低温处 qm 水分湿热传导的流量密度 m 2 h 1 热湿传导系数 kg kg 1 1 grad 温度梯度 m 1 温度梯度将促使水分从高温处向低温处转移 水分迁移量 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 2 导湿过程 热湿传导系数与含水量的关系 毛细管夹持空气作用 毛细管势能作用AB 水蒸汽分子热扩散作用 B点是毛细管水和吸附水的分界点 5 食品的干制保藏技术 1 2 2 2 导湿过程 综上所述干燥过程中 在食品内部可能同时存在导湿现象和热湿传导现象 食品中水分扩散总量等于两者水分扩散量总和 当qmd qm 以导湿性为主 导湿温性成为阻碍因素 当qmd qm 水分随热流方向转移 导湿性成为阻碍因素 5 食品的干制保藏技术 小结食品干制过程的湿热传递情况 给湿过程在蒸汽压差的推动下 水分从物料表面向周围空气的蒸发转移 导湿过程导湿性 在水分梯度的推动下 水分以液体或蒸汽的形式向表面的扩散转移 导湿温性 在温度梯度的推动下 水分从高温处向低温处移动 脱水过程中 食品中水分扩散总量等于两者水分扩散量总和 5 食品的干制保藏技术 1 2 3食品干燥过程特性 食品在常压下脱水经历三个阶段预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段描述干燥特性的曲线水分变化曲线干燥速率曲线品温变化曲线 5 食品的干制保藏技术 1 2 3食品干燥过程特性 含水率变化曲线干基含水量随时间的延长而逐渐下降 预热阶段含水量缓慢减少恒速干燥阶段含水量呈直线下降降速干燥阶段含水量下降趋于缓慢 直至物料平衡水分 5 食品的干制保藏技术 1 2 3食品干燥过程特性 干燥速率变化曲线单位时间内干基含水量随时间变化的规律预热阶段干燥速率由零迅速增至最大值恒速干燥阶段干燥速率基本保持恒定不变降速干燥阶段干燥速率迅速下降 5 食品的干制保藏技术 1 2 3食品干燥过程特性 温度变化曲线脱水过程中物料温度随时间变化的规律 预热阶段物料温度迅速上升至湿球温度 液体蒸发温度 恒速干燥阶段食品表面温度基本保持恒定不变 介质提供的能量主要用于水分蒸发 降速干燥阶段品温缓慢上升 到达C点后温度迅速上升直至与介质干球温度相等 5 食品的干制保藏技术 1 3 干制时间的计算 其中 uc恒速干燥期末的含湿量 形状系数 m导湿系数 qm给湿强度 R食品厚度的一半 0单位容积绝对干物质的质量 恒速干燥时间计算 其中W1 食品的初始含水率 Wc 恒速干燥结束时的含水率 N 干燥速率 5 食品的干制保藏技术 1 3 干制时间的计算 片状食品干燥时间 圆柱状食品干燥时间 球状食品干燥时间 其中 G 待干食品的重量A 待干食品的蒸发面积Nf 降速干燥速度 片状食品的厚度r 圆柱状食品的半径R 球状食品的半径Wc 临界含水量We 平衡含水量W 干燥结束时的含水量 降速干燥时间计算 5 食品的干制保藏技术 1 4 干制工艺条件的选择原则 干制的工艺要求将物料中的水分降低到满足贮藏要求的水平 最大限度地保持食品的营养素 使干制品具有良好的复水性 尽可能地杀灭细菌及其芽孢 钝化酶的活力 对工艺和设备要求节能 经济实用 5 食品的干制保藏技术 1 4 干制工艺条件的选择原则 控制介质条件 使食品内部水分扩散速度 食品表面水分蒸发速度 在恒速干燥阶段适当升高介质的温度 可提高干燥速率 力求避免在食品内部形成与湿度梯度方向相反的温度梯度 降速干燥阶段应适当控制介质条件 降低表面干燥速率 脱水末期干燥介质的湿度应根据预期的最终含水量加以选用 5 食品的干制保藏技术 常压对流干燥法接触式干燥法辐射干燥法减压干燥法 2 食品常用的干制方法 5 食品的干制保藏技术 3 1 常压对流干燥法 概念通过空气的自然对流或强制循环 使物料中的水分经内部扩散和表面蒸发而脱除 种类固定接触式箱式 隧道式 输送带式 泡沫干燥 悬浮接触式气流干燥 流化床干燥 喷雾干燥 膨化干燥特点通过介质传递热量和水分 温度梯度和水分梯度方向相反 适用范围广 设备简单易操作 能耗高 5 食品的干制保藏技术 多层输送带式 5 食品的干制保藏技术 多层输送带式 5 食品的干制保藏技术 双阶段连续输送带式干燥设备 5 食品的干制保藏技术 喷雾干燥 旋转式雾化器 并流双流体雾化器 喷泉式双流体雾化器 5 食品的干制保藏技术 喷雾干燥原理示意图 1 空气过滤器2 加热器3 热风分配器4 干燥室5 过滤器6 泵7 离心喷头8 旋风分离器9 风机10 料液槽 5 食品的干制保藏技术 气流干燥 1 鼓风机2 加热器3 空气分配器4 搅拌机5 螺旋加料器6 干燥器7 分级器8 旋风分离器9 星型卸料器10除尘器11 引风机 5 食品的干制保藏技术 流化床干燥器示意图 1 加料斗 2 风机 3 输料器 4 热风进口 5 干燥室 6 排气口 7 旋风分离器 8 旋转阀 9 热风分布板 10 热风分配室 11 多孔挡板 流化床干燥 5 食品的干制保藏技术 乳粉流化床干燥 乳粉流化床干燥装置 5 食品的干制保藏技术 泡沫层干燥 工艺要求须先行浓缩需加入发泡稳定剂控制参数 空气温度 相对湿度 空气流速 两段式干燥法 特点形成多孔性结构 含水量极低 干燥速率快 产品品质好 存在添加剂残留 对泡沫的均匀性和持续性要求高 冷却器 搅打机 干燥器 粉碎机 粉末干制品 热风 湿空气 发泡剂 气体 热浓缩液 5 食品的干制保藏技术 3 2 接触式干燥法 滚筒干燥把附在转动的加热滚筒表面的液体物料以热传导方式进行水分蒸发的连续化干燥过程 特点物料与热表面无介质热量传递与水分传递方向一致干燥不均匀 不易控制 制品品质不高带式真空干燥 5 食品的干制保藏技术 a 喷溅加料 b 浸没加料 c 中央注流加料 d 单鼓注流加料 滚筒干燥 滚筒干燥器示意图 5 食品的干制保藏技术 滚筒干燥 5 食品的干制保藏技术 3 3 辐射干燥法 红外线干燥红外线直接照射到食品上 使其温度升高 水分蒸发而干燥的方法 微波干燥以微波为辐射能 使食品的温度升高 水分蒸发的干燥方法 5 食品的干制保藏技术 3 3 1 红外干燥 a 机理 以红外线照射物料 当红外线的发射频率与物料内部基本质子的固有频率相匹配时 就会产生类似共振的现象 引起摩擦发热 从而使物料内部水分蒸发 b 特点 干燥速度快 效率高 吸收均一 产品质量好 设备操作简单 但能耗较高 5 食品的干制保藏技术 A 红外干燥 远红外干燥器示意图 A 贮箱 B 红外加热元件 C 输送带 D 振动器 E 暂贮箱 5 食品的干制保藏技术 3 3 2微波干燥法 a 机理物料内部的极性分子在微波场中产生极化作用 引起高频振荡 由摩擦发热而使物料中水分蒸发 b 特点干燥速度快 加热均匀 制品质量好 选择性强 容易调节和控制 可减少细菌污染 设备成本及生产费用高 5 食品的干制保藏技术 3 3 2 微波干燥法 微波加热器的选择微波频率食品工业 915Hz 2450Hz穿透深度加热器型式箱式 隧道式 波导型 辐射型 5 食品的干制保藏技术 微波干燥器示意图 3 3 2 微波干燥 5 食品的干制保藏技术 3 4 减压干燥 冷冻干燥将食品冻结后 在真空条件下 以冰晶升华的方式除去水分的干燥方法 原理在低于水的三相点的低温低压下 物料中的水由冰晶直接升华为水蒸气 条件必须维持足够低的压力和温度干燥前必须先经冻结升华干燥需要提供升华热应及时除去蒸发的水分 5 食品的干制保藏技术 冷冻干燥器 冷冻干燥 5 食品的干制保藏技术 冷冻干燥 特点 产品的色香味和营养成分损失小 能保持食品的原有形态 产品含水量低 贮存期长 不会导致表面硬化 能耗大 成本高 干燥速率低 包装要求高 适用范围详见P159 5 食品的干制保藏技术 3 干制品的包装 贮藏和复水 3 1 包装 4 1 1包装前干制品的处理回软处理防虫处理速化复水处理 压片法 刺孔法 压块处理4 1 2对包装材料的要求详见P1614 1 3常见的包装材料金属罐 聚乙烯袋 复合薄膜袋 防潮纸等 5 食品的干制保藏技术 3 2 贮藏 影响干藏效果的主要因素含水量尽量降低干制品的含水量 空气相对湿度65 以下 温度0 2 较好 一般不宜超过10 14 光照 氧气等 5 食品的干制保藏技术 3 3 复水 复原性 复水性 复水比R复 干燥比R干 复重系数K复 指干制品重新吸回水分的程度 干制品重新吸收水分后 其组织结构 外观品质和内在质量恢复到原来新鲜状态的程度 干制品复水后的沥干重G复与干制品复水前的重量G干之比 干制品的干前重量与干后重量之比 干制品复水后的沥干重G复与干制品原料的鲜重G原之比 5 食品的干制保藏技术 4 食品在干制保藏中的品质变化 4 1 物理变化干缩与干裂 溶质迁移 表面硬化 多孔性组织的形成 热塑性的出现 5 食品的干制保藏技术 4 2 化学变化 营养成分的损失 碳水化合物美拉德反应出现褐变 温度较高时碳水化合物极易焦化 淀粉的糊化 脂肪氧化酸败蛋白质