第二章-食品的脱水..ppt

第二章食品的脱水食品的干制保藏 食品干燥保藏原理食品在干燥过程中的主要变化食品的干制方法干制品的包装和贮藏 内容提要 食品干藏 干燥 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 人工控制条件下促使食品水分蒸发的工艺过程 食品干藏 脱水干制品在它的水分降低到足以防止腐败变质水平后 始终保持低水分进行长期贮藏的过程 干燥的目的 延长贮藏期用于某些食品加工过程以改善加工品质便于商品流通 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 如大豆 花生米经过适当干燥脱水 有利于脱壳 便于后加工 提高制品品质 干制食品重量减轻 容积缩小 可显著节省包装 储藏和运输费用 便于携带和储运 食品干燥过程控制 达到一定的水分要求 保持或改善食品品质 控制条件和方法以获得最低能耗 第一节食品干燥保藏原理 一 水分和微生物的关系微生物经细胞壁从外界摄取营养物质并向外界排泄代谢产物时都需要水作为溶剂或媒介质 水为微生物生长活动必需的物质 细菌 酵母在水分含量较高的食品中生长芽孢发芽需要大量水分 霉菌在水分降到12 的食品中仍生长 干藏就是通过对食品中水分的脱除 进而降低食品的水分活度 从而限制微生物活动 酶的活力以及化学反应的进行 达到长期保藏的目的 食品中的水分化学结合水分 按定量比固定地和物质结合的水分 它们的结合最稳定 脱水干制不易去除 物理结合水分 不按照正确定量比和物质结合的水分 包括 吸附结合水分 渗透和结构结合水分 食品中的水分机械结合水分或游离水分 充满在食品内毛细管中的和附着在食品外表面上的水分 包括毛细管水分和湿润水分 食品脱水干制时蒸发掉的水分主要是机械结合水分和部分渗透结合水分 水分活度食品所含水分有结合水和游离水分 但只有游离水分才能被细菌 酶和化学反应所用 此即为有效水分 可用水分活度 W估量 温度梯度表面水分扩散到空气中TT T内部水分转移到表面M MM水分梯度FoodH2O 二 干制对微生物的影响干制后食品和微生物同时脱水 微生物所处环境水分活度不适于微生物生长 微生物就长期处于休眠状态 环境条件一旦适宜 又会重新吸湿恢复活动 二 干制对微生物的影响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 由于病原菌能忍受不良环境 应在干制前设法将其杀灭 三 干制对酶的影响水分减少时 酶的活性也就下降 然而酶和底物同时增浓 在低水分干制品中酶仍会缓慢活动 只有在水分降低到1 以下时 酶的活性才会完全消失 三 干制对酶的影响酶在湿热条件下易钝化 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或化学钝化处理 以达到酶失去活性为度 四 对食品干制的基本要求干制的食品原料应微生物污染少 品质高 应在清洁卫生的环境中加工处理 并防止灰尘以及虫 鼠等侵袭 干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降低微生物污染量 有时需巴氏杀菌以杀死病原菌或寄生虫 第二节食品在干燥过程中的主要变化 一 发生的物理变化干缩和干裂细胞失活后 仍能不同程度地保持原有的弹性 但受力过大 超过弹性极限 即使外力消失 它再也难以恢复原状 干缩是物料失去弹性时出现的一种变化 是食品干燥时最常见 最显著的变化之一 干缩和干裂密度低的干制品 容易吸水 复原迅速 和物料原状相似 但包装材料和贮运费较大 内部多孔易氧化 贮期较短 密度高的干制品 复水缓慢 但包装材料和贮运费较为节省 干缩和干裂脱水干燥过程中蔬菜丁形态的变化 a 干燥前的原始形态 b 干燥初期的形态 c 干燥后的形态 表面硬化表面硬化是食品物料表面收缩和封闭的一种特殊现象 含高浓度糖和可溶性物质的食品干燥时最易出现表面硬化 孔隙的形成快速干燥食品 加发泡剂并经搅打发泡的食品 真空干燥食品 冷冻干燥食品 热塑性的出现糖分及其他物质含量高的果蔬汁就属于这类食品 橙汁或糖浆干燥时 水分虽全部蒸发掉 但残留固体仍像保持水分那样呈热塑性黏质状态 黏结在设备上难以取下 即加热时会软化 质构的变化干燥时水分被除去 由于热及盐分的浓缩作用 很容易引起蛋白质变性 变性的蛋白质不能完全吸收水分 淀粉及多数胶体也发生变化而使其亲水性下降 二 发生的化学变化酶活性的变化干燥时随水分降低 酶的活性也下降 当干制品水分降低到10 以下时 酶活性才完全消失 干燥初期 酶促反应可能会加剧 干燥后期 酶活性降低到一定程度 酶促反应才会显著降低 酶活性的变化低水分干制品贮藏过程中 特别在它吸湿后 酶仍会缓慢地活动 从而引起食品品质恶化或变质 酶在湿热条件下易钝化 干热条件下难于钝化 因此对于干制品在干制前有必要对食品进行湿热或化学处理 使酶钝化 对食品营养成分的影响每单位重量干制食品中蛋白质 脂肪和碳水化合物的含量大于新鲜食品 糖类 高温长时间脱水干燥导致糖分损耗高温加热碳水化合物含量高的食品易焦化 缓慢晒干时 初期的呼吸作用导致糖分分解 还原糖还会和氨基酸反应而产生褐变 干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响 对食品营养成分的影响脂类 高温脱水时脂肪氧化就比低温时严重得多脂类的氧化酸败是含脂干燥食品变质的主要因素 成为维护干制品品质的重要问题维生素 干燥过程会造成维生素损失抗坏血酸和胡萝卜素易因氧化而损耗 核黄素对光极敏感 新鲜和脱水干燥食品营养成分比较 对食品颜色的影响新鲜食品的色泽一般都比较鲜艳 干燥会改变其理化性质 使食品反射 散射 吸收和传递可见光的能力发生变化 从而改变了食品的色泽 类胡萝卜素 花青素 会因干燥处理有所破坏 导致食品颜色改变 对食品颜色的影响叶绿素 湿热条件下叶绿素将失去一部分镁原子而转化成脱镁叶绿素 呈橄榄绿 不再呈草绿色 花青素 硫处理会促使花青素褪色 褐变 酶或非酶褐变反应是促使干燥品褐变的原因 为此 干燥前需进行酶钝化处理以防止变色 对食品风味的影响食品失去挥发性风味成分 如牛乳失去极微量的低级脂肪酸 特别是硫化甲基 虽然它的含量实际上仅亿分之一 但其制品却已失去鲜乳风味 一般处理牛乳时所用的温度即使不高 蛋白质仍然会分解并有挥发硫放出 鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量 解决的有效办法 从干燥设备中回收或冷凝外逸蒸汽 再加回到干制食品中 以便尽可能保存它的原有风味 可从其它来源取得香精或风味制剂再补充到干制品中 或干燥前在某些液态食品中添加树胶和其它包埋物质 第三节食品的干制方法 干燥设备的分类按干燥设备的特征来分类自然干燥方法人工干燥方法 晒干与风干等 如箱式干燥 窑房式干燥 隧道式干燥 输送式干燥 输送带式干燥 滚筒干燥 流化床干燥 喷雾干燥 冷冻干燥等 按干燥的连续性分类间歇 批次 干燥连续干燥以干燥时空气的压力来分类常压干燥真空干燥 以干燥时向物料供能热的方法分类对流干燥传导干燥能量场作用下的干燥及组合干燥法实际上许多设备往往兼而有之 故这只是一种大致的分类而已 食品的干燥型式 食品的干燥型式 一 晒干及风干化晒干是指利用太阳光的辐射能进行干燥的过程 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晒干过程常包含风干的作用 是常见的自然干燥方法 自然干燥的特点投资少 费用低 能在产地就地干燥 促使尚未成熟的原料进一步成熟干燥缓慢 干燥时间长受到气候条件的影响和限制生产效率低 制品的卫生安全性难保证科学利用太阳能 充分利用天然能源 一 晒干及风干化晒干 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 的干燥 炎热干燥和通风良好的气候环境条件最适宜于晒干 一 晒干及风干化晒干及风干要求物料不宜直接铺在场地上晒干 以保证食品卫生要求 场地宜选在向阳 光照时间长 远离垃圾堆 防止灰尘及其它废物的污染 注意控制物料层厚度 二 空气对流干燥空气对流干燥是最常见的食品干燥方法 热空气是热的载体 也是湿气的载体 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 二 空气对流干燥箱式干燥比较简单的间歇式干燥方法 单机生产能力不大 工艺条件易控制 按气体与物料流动方式有平行流式 穿流式及真空式 二 空气对流干燥隧道式干燥设备实际上是箱式干燥设备的扩大加长 可连续或半连续操作 适于处理量大 干燥时间长的物料 介质多采用热空气 有逆流式 顺流式和混流式等形式 二 空气对流干燥输送带式干燥由输送带载料 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 空气与物料接触面增大 加速干燥速率 适于生产量大的单一产品干燥 二 空气对流干燥喷雾干燥该法采用雾化器将料液分散为雾滴 并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程 常用于乳粉 大豆蛋白粉 蛋粉等粉体食品的生产 是粉体食品生产最重要的方法 喷雾干燥系统有不同的组成与性能 可以是溶液 乳浊液或悬浮液 也可以是熔融液或膏糊液 二 空气对流干燥气流干燥气流干燥就是将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法 只有能用气流输送的物料才能采用此法 一般须首先用其他干燥方法将物料干燥到水分低于35 40 气流干燥也属流态化干燥技术之一 气流干燥颗粒在气流中高度分散 干燥时间短 气固相并流操作 干燥过程物料温度不高 干燥器的热效率高 可达60 75 设备结构简单 占地面积小 处理量大 适应性广 可用于块 膏糊状及泥状物料 对散粒状物料 最大粒径可达10mm 二 空气对流干燥流化床干燥也称沸腾床干燥 是另一种气流干燥法 与气流干燥设备最大不同的是流化床干燥物料由多孔板承托 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 流化床干燥物料颗粒与热空气在喷射状态下充分的混合和分散 热效率较高 达60 80 物料床温度均匀 易控制 颗粒大小均匀 物料在床层内的停留时间可任意调节 对难干燥或要求含水量低的产品较适用 设备设计简单 造价较低 维修方便 流化床干燥设备1 湿颗粒出口 2 热空气进口 3 干颗粒进口 4 强制通风室 5 多孔板 6 流化床 7 绝热风罩 8 湿空气出口 三 传导干燥传导干燥是指湿物料贴在加热表面上进行的干燥 热传递取决于温度梯度的存在 常和传导 对流联合干燥一起使用 干燥强度大 相应能量利用率较高 干燥过程尽量使物料处于运动状态 有各种不同的干燥设备 如转筒干燥 滚筒干燥 真空干燥 冷冻干燥等 三 传导干燥回转干燥处理量大 安全性高 加热介质多样 适于粘性低的粉粒状物料 密度较小的物料干燥 设备占地大 结构复杂 耗材多 投资大 多用于含水分比较少的颗粒状物料干燥 热气流与物料直接接触 或由蒸汽等热源来加热圆筒壁 三 传导干燥滚筒干燥将物料在缓慢转动和不断加热的滚筒表面上形成薄膜 滚筒转动过程完成干燥过程 不适于热塑性食品物料的干燥 常用蒸汽作为加热源 干燥时间仅需2秒到几分钟 分类多样 浸泡 滚筒和顶部进料 真空及常压滚筒干燥 单滚筒 双滚筒式或装滚筒 滚筒转动一周便完成干燥过程 可用于液态 浆状或泥浆状物料 三 传导干燥真空干燥真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥 有利于减少热对热敏性成分的破坏 一般可制成不同膨化度的干制品 干燥速度取决于真空度 物料状态及受热程度 热量常靠传导或辐射向食品传递 制品品质优良 但成本较高 也有用热气体或微波作为热源 三 传导干燥冷冻干燥又称升华干燥 指干燥时物料的水分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程 是目前食品干燥方法中干燥过程物料温度最低的干燥 被干燥的物料首先要进行预冻 然后在高真空状态下进行升华干燥 四 能量场作用下的干燥指电磁场和声波场中的干燥作用 物料中水分对能量场中的能量有特殊的吸收作用 使物料中水分汽化 提高干燥速率 在能量场中能量的传输依然有对流与传导 辐射 但也有其特殊的形式和要求 四 能量场作用下的干燥电磁场中的干燥利用电磁辐射能作为干燥能源的干燥 电磁辐射以电磁波传播 不同波长的电磁波具有一定的能级和对食品材料的吸收性 常用的电磁波有红外线 远红外线和微波 四 能量场作用下的干燥声波场中的干燥声波场作用于湿物料 可使物料温度有所提高 并强化传质过程 提高干燥速率 不同介质对超声波的吸收不同 各种介质的最大吸收声波频率也有差异 也称超声波干燥 超声波在辐射介质中的吸收 会放出一定热量 使介质温度相应提高 四 能量场作用下的干燥声波场中的干燥常结合其它干燥方法 利用热空气和强大的低频声波在干燥室内与湿物料接触 几秒内即可达到干燥要求 适于热敏性和易吸湿性或含脂肪量高的食品物料的干燥 其干燥速率比常规喷雾干燥 转鼓干燥和真空干燥的速率高3 10倍 节约燃料50 五 组合干燥结合各种干燥方法的组合干燥装置利用两种不同的干燥设备组合起来 先利用第一干燥器使物料的含水量降至一定值后 再经第二干燥器 使物料水分及其它指标达到产品要求 以提高效率 改善产品质量 如喷雾干燥方法中速溶奶粉生产的二段法生产工艺 五 组合干燥结合各种热过程的联合干燥装置把干燥 脱水 冷却等过程组合起来 实现一机多用的目的 还可合理地利用能源 实现生产的连续化 结合其它过程的联合干燥装置干燥器附带搅拌机和粉碎机的联合装置 可改善干燥物料流的流体力学状态 有利于破碎结块和消除粘壁现象 提高干燥速率 干燥方法的选择原则根据被干燥食品物料的性质如物料的状态以及它的分散性 粘附性能 湿态与干态的热敏性 粘性 表面张力 含湿量 物料与水分的结合状态等以及其在干燥过程的主要变化 干燥方法的选择原则干燥制品的品质要求如热敏感成分的保护要求 风味物质的挥发程度等 干燥成本设备投资 能耗及干燥过程的物耗与劳力消耗等 最佳的工艺条件即在耗热 耗能量最少情况下获得最好的产品质量 第四节干制品的包装和贮藏 一 包装前干制品的处理筛选分级剔除块片和颗粒大小不合标准产品或其他碎屑杂质等物 有时在输送带上进行人工筛选 大小合格的产品还需进一步在移动速度为3 7m min的输送带上进行人工筛选 一 包装前干制品的处理均湿处理有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会造成制品中水分含量不均匀一致 需将其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 特别是水果干制品 均湿处理还常称为回软和发汗筛选 一 包装前干制品的处理灭虫处理干制品 尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间 在适宜的条件下会生长造成损失 故常用烟熏剂用甲基溴作为有效的烟熏剂 可使害虫中毒死亡 因残留溴会残留 一般允许残溴量应小于150ppm 此外还有氯化乙烯和氯化丙烯 一 包装前干制品的处理速化复水处理压片法刺孔法刺孔压片法 即将颗粒状果干经过相距为一定距离间隙转辊 进行轧制压扁 薄果片复水比颗粒状迅速得多 将半干制品水分含