第三章干制及浓缩食品加工技术

1、第三章,干制与浓缩食品加工技术,第一节,干制的基本原理,?,干制的基本特性,?,干制原理,?,干制方法,?,影响干制的因素,?,干制工艺条件的合理选择,?,干制对食品品质的影响,一、干制的基本特性,?,作为干制品，主要是用物理的方法来抑制微,生物及酶的活性，降低水分来提高原料中可,溶性固形的物的浓度，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。,一、干制的基本特性,?,物料类型：片状或细小液滴状食品,?,水分减少机制：扩散、对流,?,操作方式：批量，固体食品商业化规模的,非稳态操作，液体食品连续操作下干燥成,粉末,?,产品特性：水分含量,10%,，固体或粉末,二、干

2、制原理,?,（一）食品的水分,?,食品中水分的状态对控制水分蒸发极为重要。,?,新鲜水果中含水量为,70-90%,，蔬菜中为,75-95%,，这些,水是以游离水，胶体结合水和化合水三种不同的状态,存在。,1.,游离水,?,游离水是果蔬中主要的水分状态，约占含有水量的,70%,。游离水是由毛细管力系着的水,，又称自由水。,其中溶有糖，酸等多种物质，在果蔬组织中呈游离状,态，流动性大，不仅易从表面蒸发，而且借毛细管作,用从内部向外移动，因此，在干燥时容易排除。,二、干制原理,2.,胶体结合水,?,胶体结合水与胶体有比较牢固的结合力。,?,由于胶体的水合和溶胀作用的结果，围绕着胶粒形,成一层水膜，这

3、部分结合水对游离水中易溶解的物,质不表现溶剂的作用，在低温下不易结冰。,?,在干燥时，当游离水被蒸发掉后，这部分水才被排,除一部分。,?,3.,化合水,?,是存在于果蔬所含化学物质中的水分，极稳定，不,能因干燥作用而被排除。,水分活度,(Aw,）,将食品中的,水分活度（,Aw,）,降到一定,程度，使食品能在一定的保质期内不受微,生物作用而腐败，同时能维持一定的质构,不变化，即控制,生化反应,及,其它反应,。,水分活度（,Aw,）：食品在密闭容器内测得的,蒸汽压,(p),与同温下测得的纯水蒸汽压,(p,0,),之比。,Aw,值的范围在,0,1,之间。,?,Aw,值反映了水分与食品结合的强弱及被微

4、,生物利用的有效性,。,各种微生物的生长发,育有其最适的,Aw,值，一般而言细菌生长的,Aw,下限为,0.94,，酵母菌为,0.88,，霉菌为,0.8,。,Aw,值降至,0.7,以下，除嗜盐菌耐干,燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能,生长发育。,二、干制原理,1.,外扩散作用,?,食品在干燥初期，首先是原料表面的水分吸热变为蒸汽而大量,蒸发，称为水分的,外扩散,。,?,由于干燥介质的影响，首先是温度上升的作用，食品表面开始,升温并蒸发水分，于是表面水分逐渐降低，当低于内部水分时，,内部才开始向表面移动。因此，把食品的厚度分成若干层时，,内部的一层含水率最高，外面一层含水率最低，这种水分逐层,

5、降低的状态，叫做温度梯度或称为含水率梯度。,温度梯度,表面水分扩散到空气中,T,蒸汽压差,Food H,2,O,内部水分转移到表面,M,水分梯度,二、干制原理,?,2,内扩散作用,?,借助湿度梯度的动力，促使食品内部的水蒸汽,向食品的表面移动，同时促使食品内部的水分也,向食品的表面移动，这种作用称为水分的,内扩散,。,?,湿度梯度大，水分移动就快；湿度梯度小，水,分移动就慢，所以湿度梯度是食品干燥的一个动,力。,二、干制原理,?,此外，在干制过程中，有时采用升温、降温，,再升温，再降温的方法，形成温度的上、下波,动，即将温度升高到一定的程度，使食品内部,受热，而后再降低食品表面的温度，这样食品

6、,内部温度就高于表面温度，这种内外层温度的,差别称为温度梯度。,?,水分借助温度梯度沿热流方向向外移动而蒸发，,因此，温度梯度也是食品干燥的一个动力。,二、干制原理,?,在水分蒸发的过程中，空气起热传导作用，也起输送,的作用，将蒸发出的水分输送出去（以蒸汽的形式）。,?,如果外扩散作用,内扩散作用，产生流汁，内部水分,到达表面不能蒸发，在表面凝结；,?,如果外扩散作用,内扩散作用（如温度过高，风速过,大）易使物料表面产生结壳的现象，将物料表面水分,蒸发的通道阻塞，这种现象叫做外干内湿，或叫糖心。,?,这两种现象都是由于水分梯度的混乱而造成的。,A-B,热力平衡,D-E,水分平衡,C,-D,降率

7、干燥阶段：水分从,表面跑向干燥空气中的速率快,于水分补充到表面的速率。,B,-C,恒率干燥阶段：水分从食品,内部迁移到表面的速率大于或等于,水分从表面跑向干燥空气的速率，,可以维持表面水分含量恒定。,干制工艺条件的合理选择,?,恒率干燥阶段,，为加速水分蒸发，在保,证食品表面水分蒸发速率不超过食品内,部水分扩散速率的原则下，允许尽可能,提高空气温度。,?,降率干燥阶段,，应设法降低食品表面水分蒸,发速率，使它能和逐步降低了的食品内部水,分扩散速率保持一致，以免食品表面过度受,热，导致引起不良后果。,?,干燥末期,，干燥介质的相对湿度应根据预期,干制品水分加以选用。,三、,影响干燥的因素,?,干

8、燥速度的快慢对于成品的品质起决定性的作用，,当其它条件相同时，干燥越快越不容易发生不良变,化，干制品的品质就越好。,干制的速度在很大程度在很大程度上决定于以下因素：,?,（一）内在因素：即原料的种类及状态。,?,表面积,?,组成分子定向,?,细胞结构,?,溶质的类型和浓度,三、,影响干燥的因素,?,（二）外在因素,1.,干燥介质的温度,?,通常，干燥介质是热空气，它有两个作,用，一是向原料传热，原料吸热后使所,含的水分汽化；二是把原料的水气扩散,到室外。,三、,影响干燥的因素,?,2.,干燥介质的湿度,?,干燥介质的相对湿度减小，则空气的饱和差越大，,原料干燥的速度越快最终含水率也越低。,?,

9、3.,气流速度,?,增加空气的流速，可加速干燥作用的进行。,?,4.,原料的装载量,?,装载原料的数量与厚薄，对原料的干燥速度有影响。,?,5.,大气压力,压力越大，越不易干，压力越小，干燥越快。,?,干制时将温度、湿度和空气流速称为干燥的三要素,。,三、影响干制的因素,干制条件的影响（干燥介质为空气）,干燥条件,干燥恒率阶段,干燥降率阶段,空气温度上升,干燥速率增加,干燥速率增加,空气流速上升,干燥速率增加,无变化,相对湿度下降,干燥速率增加,无变化,真空度上升,干燥速率增加,无变化,四、食品干制工艺条件的选择原则,1,、所选择的工艺条件应尽可能使食品表面,水分蒸发速度与其内部水分扩散速度相

10、,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；,2,、在衡速干燥阶段，由于食品所吸收的热,量全部用于水分蒸发，表面水分蒸发速,度与内部水分扩散速度相当，因此，可,采用高一些的空气温度加快干燥过程；,四、食品干制工艺条件的选择原则,3,、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；,4,、在降速干燥阶段，由于食品表面水分蒸发,速度大于内部水分扩散速度，因此表面温,度逐渐升高并达到空气的干球温度。因此，,应降低空气温度和流速，以控制食品表面,水分蒸发的速度和避免食品表面过热。,五、干制的工艺,?,工艺流程：,?,原料选择,整理分级,洗涤,去皮

11、去核,切分,护色（热烫或化学,处理）, ,干燥（自然或人工干燥）,成品,均温回软,包装,。,五、干制的工艺,?,原料的选择及处理,1.,原料的选择,2.,原料的处理,（,1,）,洗涤，去皮，去核，切分,（,2,）,热烫（即为热处理）,（,3,）,硫处理,五、干制的工艺,?,热烫的作用：,?,破坏酶活性，防止因酶氧化而产生的褐变以及,Vc,的进一步,氧化。,?,热烫可使细胞内原生质发生凝固，失水和细胞壁分离，增,加了膜的透性，促使细胞组织内水分蒸发，加快干燥速度，干,制品复水时也容易重新吸水，并可使组织柔韧，不易破碎。,?,经过热烫空气被排除，含叶绿素的原料，色泽更加鲜艳，,不含叶绿素的原料成为

12、半透明状，使成品更加美观。,?,热烫还可以除去原料表面的粘性物质，使成品洁净，除去,一些原料的苦涩味，杀灭附在原料表面的虫卵，微生物，清除,表面的残留农药。,五、干制的工艺,?,升温烘烤,?,不同种类的食品分别采用不同的升温方式。,?,通风排湿,?,一般当烘房内相对湿度达到,70%,以上，就要,进行通风排湿工作。,?,倒换烘盘,?,使烘房上下部，前后部，左右部的被烘烤,原料受热均匀，干燥程度一致。,六、干制方法,?,自然干制：在自然环境条件下干制食品,的方法，如晒干、风干、阴干等。,?,人工干制：在常压或减压环境中用人工,控制的工艺条件干制食品，如流化床干,燥、喷雾干燥等，需专用的,干燥设备,

13、。,根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：,直接接触干燥机，,热空气提供干燥作用,；,间接接触干燥机，,热传递通过次生机制,；,红外或高频干燥机，,由辐射能量提供热量,；,冷冻干燥，,水分通过低压固气过渡态（升,华）而除去,。,旋转式干燥机,盘式干燥机,多层输送带式干燥机,流化床干燥,喷雾干燥,通过压力或离心力将,液态,或,浆质态,的,食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中,进行脱水干燥的过程。,泡沫干燥,?,工作原理：将,液态,或,浆质态,物料首先制成稳,定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。,造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。,?,特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可,选用温度较低的干燥

14、工艺条件。,?,适用对象：水果，易发泡的食品。,滚筒干燥,将,液体食品,在滚筒表面涂成一层薄膜，,干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周,围的空气，由于通过金属滚筒的,热量传递,和水从薄膜中出来的,质量传递,通常都非常,快，产品在滚筒上滞留的时间在,30,60s,，,干燥发生迅速。,?,干燥产品通常与高温,(,超过100)接触，,易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降解。,?,适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响,不大的食品，如麦片、米粉等。,?,远红外干燥,红外线是一种电磁波，当它通过放射方式,辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递给,物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子发,生不规则运动，引起物体

15、的升温作用，称为,远红外线的一次效应，也称为,增温效应。,?,微波干燥,微波辐射引起食品内部快速加热，可增,加干燥速率。,-,由辐射能量提供热量,真空冷冻干燥,在一定的真空条件下，将冻结了的制品,中的,游离水,不经过冰的融化，直接从固,态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工艺,称为冷冻干燥（,Freeze-drying,），简,称冻干。,1-,冷冻干燥室；,2-,低温冷凝器；,3-,真空泵；,4-,制冷压缩机；,5-,水冷却器；,6-,热交换器；,7,、,8,、,12,、,13,、,14-,阀门；,9-,板温指示；,10-,冷凝器内温度指示；,11-,真空计；,15-,膨胀,阀,七、干制对食品品质的

16、影响,?,物理变化：干缩、表面硬化、多孔性,?,化学变化：营养成分、色泽、风味,?,组织学变化：口感、复水性、多汁性,干制品的复原性,：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，一般用干制,品吸水增重的程度来表示。,八、干制食品的贮藏与运输,一、,干制食品包装储运前的处理,1.,均湿处理,2.,分级除杂,3.,除虫处理,4.,压块,八、干制食品的贮藏与运输,?,二、,干制食品的贮藏条件,?,相对湿度,35%,以下，最好,5,10%,；,?,温度条件,20,，最好,10,；,?,O,2,条件：采用抽,O,2

17、,充,N,2,的形式进行包,装；包装中加入抗氧化剂效果更佳。,?,包装容器：多用复合薄膜的软包装，,金属罐，纸箱和纸盒及玻璃罐。,第二节,中间水分食品,?,一、中间水分食品的概念,?,通常食品的水分含量越高，其水分活度也越高，但,是即使是相同含水量的食品，也因其组成成分不同,而使水分活度不同，所以，使用水分活度,Aw,能进行,食品分类。一般把,Aw,在,0.85,以上的定为高水分食品,(HMF),，,Aw,在,0.20,以下的定为低水分食品,(,皿,),，,Aw,在,0.60,0.85,之间的定为中间水分食品,(Intermediate,Moisture Foods,，,IMF),，其含水量一

18、般在,20,一,40,之间。,?,中间水分食品也叫中等水分食品，是指水分含量处,于中等水平，大约占食品总质量的,20,一,50,，比,新鲜水果、蔬菜和肉类的含水量低，但比传统干燥,食品的水分含量高的一类食品。,第二节,中间水分食品,?,中间水分食品中含有很多溶解状态的溶质，使食品,中的水分活度低于微生物生长所需的水分活度，因,此，无须采用冷藏方法也能达到防止食品腐败的目,的。中间水分食品包括多种；自然产品,(,如蜂蜜,),，,人造甜食,(,高糖糖果、果冻、果酱,),，焙烤食品,(,如水,果蛋糕,),，部分干燥食品,(,如无花果、海枣、牛肉干、,干肉粉、香料、香肠,),等。含糖量占总水分量,63,的,浓缩甜牛奶也可以认为是中间水分食品。所有这些,产品的保藏都依赖于高浓度溶质所产生的高渗透压，,有些食品还依赖于处于溶解状态的盐、酸或其他特,殊溶质等产生的保藏效果。,第二节,中间水分食品,二、中间水分食品的技术原理,?,对于中间水分食品而言，最重要的是,Aw,对,微生物生长的影响。对于某一特定微生物,生长所需的最低,Aw,并不是一个绝对的数值。,抑制微生物的,Aw,受,pH,、温度、微生物所需,要的营养情况以及水相中特定溶质的性质,等因家的