第二章 食品的脱水干制

第二章 食品的脱水干制 食品加工技术概论 食品加工技术概论 学习要求 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 5、了解食品干制技术的发展趋势 食品加工技术概论 脱水 (在人工控制条件下促使水分蒸发的过程； 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； 食品干藏 是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。 干藏是食品保藏最久远的方法之一 食品加工技术概论 第一节 食品脱水干制保藏原理 一、食品中水分存在的形式 1、自由水或游离水 是指食品或原料组织细胞中易流动的、容易结冰也能溶解溶质的这部分水。在干燥的过程中，既能以液体形式又能以蒸汽形式移动。 食品加工技术概论 2、结合水 指不易流动，不易结冰，不能作为外加溶质的溶剂。它一般不参加化学反应 ,几乎不能被微生物利用，这部分水被化学或物理的结合力所固定。 化学结合水吸附结合水结构结合水渗透压结合水 食品加工技术概论 我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水分活度。 f/ f 食品中水的逸度 纯水的逸度 水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在低压或室温时， f/ P/1%），故用 P/ 二、水分活度 P/P： 食品中水的蒸汽分压； 纯水的蒸汽压（相同温度下纯水的饱和蒸汽压） 食品加工技术概论 三、食品脱水干制保藏原理 食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。 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、酶的活性以及化学反应的进行，达到长期保藏的目的。 食品加工技术概论 1、水分活度与微生物的关系 各种微生物均有其最适的水分活度和最低水分活度： 通常细菌生长发育的最低水分活度为 母菌为 菌为 菌能够忍受更低的水分活度，是干制品中常见的腐败菌。 为了控制微生物的生长，延长干制品的储藏期，必须将干制品的水分活度降到 食品加工技术概论 分活度与微生物的耐热性 降低水分活度可以有效抑制微生物的生长，但也使微生物的耐热性增强。 图示表示：水分活度在 生物的耐热性最高。因此，降低水分活度可以有效地抑制微生物的生长，但使其耐热性增强。 食品的干制虽是加热的过程，但并不能代替杀菌。 食品加工技术概论 芽孢的形成需要比营养细胞发育更高的水分活度； 中毒菌的毒素产生量一般随水分活度的减少而降低。 也就是，低的水分活度可以抑制细菌芽孢的形成和中毒菌毒素的产生。 一般地，食品原料在干制前没有产生毒素，则干制后不会有毒素产生；干制前已产生毒素，则脱水食品仍可能导致食物中毒。 食品加工技术概论 2、 水分活度与酶活性的关系 酶反应速度随 常在 5的范围内酶活性达到最大。 水分活度影响酶促反应主要通过以下途径： 水作为运动介质促进扩散作用；稳定酶的结构和构象；水是水解反应的底物；破坏极性基团的氢键；从反应复合物中释放产物。 酶活性必须在一定的水分活度下才能起作用，不同种类的酶，作用的最低水分活度不同；同时，还与水分子的存在状态有关。 食品加工技术概论 食品加工技术概论 水分活度小于 化速度非常快； 水分活度在 水分活度大于 水的存在提高了催化剂的流动性而使油脂的氧化速度增加。 分活度与氧化作用的关系 3、水分活度与其他变质因素的关系 食品加工技术概论 水分活度与非酶褐变的关系 大部分的脱水食品以及所有的中湿度食品都会发生非酶褐变。中等湿度时 （ 褐变速率最大。 中等湿度时，参与褐变反应的成分在水溶液的浓度较大，在食品内部的流动性逐渐增强，从而使相互间的反应几率增大，褐变速率加快。 水分活度继续增大，则反应物质的浓度降低，反应速率减小。 水分活度与淀粉老化的关系 食品加工技术概论 干制过程实际上是将食品表面的水分扩散到空气中，内部水分转移到表面；而热则从表面传递到食品内部。 包含两个基本方面：热量交换和质量交换，故称为 湿热交换 。 第二节 食品脱水干制的基本过程 食品加工技术概论 一、 干燥过程中食品的湿热传递 （ 1）给湿过程 食品表面的水分向外界蒸发转移的过程 给湿系数 表示食品表面蒸发水分能力的物理量，主要取决于干燥介质的流速及流向和蒸发表面的状况。 （ 2）导湿过程 食品内部的水分向表面迁移的过程 水分扩散系数 表示食品的水分扩散能力，取决于食品的温度和含水量。 食品加工技术概论 干制过程中潮湿食品食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，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 。 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。这种现象称为导温性。 导湿性强而导温性差的食品容易干燥 食品加工技术概论 二、影响湿热传递的因素 （ 1）表面积 表面积大，湿热传递的速度快 （ 2）温度 温度高，水分扩散速率也加快，使内部干燥也加速。 （ 3）空气流速 空气流速加快，食品干燥速率也加速。 （ 4）空气相对湿度 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。 （ 5）真空度 食品在真空条件下干燥，水分容易蒸发。 食品加工技术概论 三、干燥过程的特性 食品干制过程的图形可以由干燥曲线、干燥速率曲线和食品温度曲线的组合表示。 食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率变高后平衡再变低，食品温度也在不断上升。 食品加工技术概论 四、食品干制工艺条件的选择 最佳工艺条件： 时间短、能耗少、工艺控制简单、干制品质量好 合理工艺条件的选择原则： （ 1）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，避免在食品内部形成较大的温度梯度，避免出现表面硬化现象。 （ 2）恒率干燥阶段可以采用适当高些的空气温度，以加快干燥过程。 （ 3）干燥后应根据干制品的预期含水量调整空气的相对湿度。 （ 4）降率干燥阶段，应降低空气温度和流速。尤其是对于热敏性食品。 食品加工技术概论 第四节 干制对食品品质的影响 一、物理变化 2、表面硬化 3、溶质迁移现象 干制品表面干燥而内部软湿的现象，是食品表面收缩和封闭的一种特殊现象。 水分被除去而导致体积缩小、肌肉组织细胞失去部分或全部弹性的现象。会使食品形成多孔结构。 有均匀干缩、非均匀干缩两种。 1、干缩 食品加工技术概论 二、 化学变化 蛋白质；蛋白质变性； 碳水化合物； 加热时碳水化合物含量高的食品极易焦化。晒干初期呼吸作用导致糖分分解。还会发生糖与氨基酸反应而出现褐变。 果蔬中碳水化合物含量较高，它的变化会引起果蔬变质和成分损耗。动物制品则不会。 1、营养物的损失 食品加工技术概论 脂肪；高温脱水时脂肪氧化比低温时严重。脂肪氧化可加抗氧化剂控制。 维生素；维生素损失多，部分可溶性维生素易被氧化掉。预煮和酶钝化处理也使其含量下降。 2、褐变 主要有两类： 酶促褐变 非酶促褐变 美拉德反应、脂质氧化产物和氨基酸反应。 食品加工技术概论 （ 3）风味的变化 引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去处； 热会带来一些异味、煮熟味。类脂物质氧化哈败、酸败。酶引起的风味变化。 防止风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥。 食品加工技术概论 第五节 食品的干制方法 一、空气对流干燥 在许多食品干制时都会出现恒率干燥阶段和降率干燥阶段。因此干制过程中控制好空气的干球温度就可以改善食品品质。 柜式干燥设备、隧道式干燥设备、输送带式干燥、气流干燥、泡沫干燥喷雾干燥、流化床干燥 二、接触干燥 食品加工技术概论 三、真空干燥 四、冷冻干燥 将食品在冷冻状态下，食品中的水变成冰，再在高真空度下，冰直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水，故又称为升华干燥。 五、红外干燥 六、微波干燥 食品加工技术概论 一、 包装前干制品的处理 1、筛选和分级 2、回软 先用振动筛分选，后用人工挑选。 也叫均湿或水分平衡，目的是使干制品内部水分均匀一致。将干制品堆积在密闭室内或容器内进行短暂储藏即可。 3、防虫 烟熏 ：甲基溴、氧化乙烯、氧化丙烯、甲酸甲酯、乙酸甲酯等。 低温杀虫 （ 高温热处理 （ 75 第六节 干制品的包装和贮藏 食品加工技术概论 4、速化复水处理 5、压块 压片法：用轧辊挤压成一定厚度的薄片。 刺孔法：双转辊作用下使干制品组织中留有较多的空隙。 将干制品压缩成块状，减小体积，便于储运； 同时密实的产品可降低包装袋内氧气含量，可以防止氧化变质。 食品加工技术概论 二、干制品的包装 对包装环境的要求 干制品的处理和包装应在低温、清洁和通风良好的环境中进行。 包装材料和容器的选择 基本要求： 应防止干制品的吸湿回潮，透气率低，不透光，耐久牢固； 包装材料符合卫生要求，价格低廉； 包装后的产品大小、形状、外观； 食品加工技术概论 包装材料和容器 金属罐、玻璃罐、木箱、纸箱、聚乙烯塑料袋、符合薄膜袋、玻璃纸等。 内包装多采用薄膜袋、复合薄膜、防潮纸； 外包装多采用金属罐、木箱、纸箱。 真空包装和气调包装 干燥剂、吸氧剂、抗结块剂 食品加工技术概论 干制品包装实例 （ 1） 高吸湿性食品 的包装 典型食品：速溶咖啡、奶粉，水分 1一 3 ，通常平衡相对湿度低于 20，有一些产品低 10。 包装要求：包装环境有较低的相对湿度（ 包装材料隔绝水、汽、气、光性能高，包装密封性好。 包装形式：金属罐、玻璃瓶、复合铝塑纸罐、铝箔袋及铝塑复合袋 ；真空或充气；软包装：组合包装（大套小），外袋内加干燥剂、吸氧剂。 食品加工技术概论 （ 2）易吸湿性食品的包装 典型食品：茶叶、脱水汤料、烘烤早餐谷物、饼干等。水分2 8，平衡相对湿度 10 30。 包装要求：隔绝水、气、汽、光。 包装形式：茶：铁罐、瓷罐、复合铝箔袋，袋泡茶用纸、外加收缩膜。 调味包：隔绝性好的玻璃瓶或塑料瓶 饼干：玻璃纸、各种复合材料，如 食品加工技术概论 （ 3）低吸湿性食品的包装 典型食品：坚果、面包等，含水量 6 30。 包装要求：中等的防潮性能 包装形式： 软包装材料，如蜡纸、玻璃纸及塑料薄膜常用于面包的包装； 目前多采用 用热封或涂塑的金属丝扎住袋口。高级面包采用铝箔纸或铝箔聚乙烯复合材料。 食品加工技术概论 （ 4）中吸湿性食品的包装 典型食品：蜜饯类食品， 25 平衡湿度 60 90。 包装要求：该类食品也易受酵母与细菌等微生物的侵袭，为了延长其保质期，在加工过程中常辅以合适的包装，如个体单包装、多层包装，用热充填（ 80 85 ）的方法或采用真空充氮包装。因此要求包装材料有一定的耐热性和低水、汽、气透过性。 食品加工技术概论 三、干制品的储藏 干制品在贮藏期的变化 水分含量高的干制品在贮藏中有变色、氧化、蛋白变性、香味丧失的可能。 干制品的水分含量和贮藏条件 良好的贮藏环境是保证干制品耐藏性的重要因素。环境相对湿度是水分的主要决定因素。 避光；干燥地方低温 食品加工技术概论 补充：干制品的干燥比和复水性 1、干制品的干燥比 2、干制品的复水性和复原性 干制前原料质量和干制品质量的比值，即每生产 1千克干制品需要的新鲜原料的质量（千克）。 干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度是衡量干制品品质的重要指标。 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。 食品加工技术概论 中间水分食品是指湿度范围在 20%水分活度范围 不需要冷藏的食品（半干食品、中湿食品、半干半湿食品）。 这类食品的保藏能力来自高浓度溶质产生的渗透压、盐和酸及其他溶质的特有作用，使食品中水分活度降低到低于微生物生长繁殖所需的最低水分活度。 特点：不需冷藏、发热量高、不需复水、包装简单。 第六节 中间水分食品 中间水分食品的概念 食品加工技术概论 补充： 1、果蔬干制品的工艺研究 荔枝干制过程的护色研究： 护色荔枝干的制作工艺： 鲜荔枝 剪枝、分选 清洗 热烫 冷却 护色液处理 沥水 干燥 包装 成品 90 , 柠檬酸溶液中热烫 3 抗坏血酸 +柠檬酸 +植酸+氯化钠 +亚硫酸氢钠混合液护色处理 10 将护色处理后沥干水分的荔枝于 55恒温干燥箱进行间歇干燥至果肉水分为 28%停止干燥。 食品加工技术概论 2、绿竹笋干制工艺的研究 工艺流程：鲜绿竹笋 清洗 去壳 热烫 水冷却、切片 (厚度约 5 护色液浸