食科食品的干燥课件

1、食科食品的干燥1 第四章第四章 食品的干燥食品的干燥 食科食品的干燥2 本章学习目的与要求本章学习目的与要求 n1 1、掌握食品干藏的原理、掌握食品干藏的原理 n2 2、了解食品的干制过程、了解食品的干制过程 n3 3、熟悉食品常用的干燥方法、熟悉食品常用的干燥方法 n4 4、了解食品干制过程中发生的变化、了解食品干制过程中发生的变化 食科食品的干燥3 第五章第五章 食品的干燥食品的干燥 食科食品的干燥4 概概 述述 n食品干藏食品干藏 脱水制品在它的水分降低到足以防止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腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮 藏的过

2、程。藏的过程。 n干燥干燥 是在是在自然条件或人工控制条件自然条件或人工控制条件下促下促使食品使食品 中水分蒸发中水分蒸发的工艺过程。的工艺过程。 n脱水脱水 是为是为保证食品品质变化最小保证食品品质变化最小，在人工控制，在人工控制 条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。 n浓缩浓缩( (concentration) )产品是液态，水分含量较高。产品是液态，水分含量较高。 n干燥干燥( (drying) )产品是固体，最终水分含量低产品是固体，最终水分含量低 食科食品的干燥5 干燥的目的干燥的目的 1 1、延长贮藏期延长贮藏期 - - 经干燥的食品，其水分活性较经

3、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，以延长食品的低，有利于在室温条件下长期保藏，以延长食品的 市场供给，平衡产销高峰市场供给，平衡产销高峰; ; 2 2、用于某些食品加工过程以改善加工品质用于某些食品加工过程以改善加工品质 - - 如如 大豆、花生米经过适当干燥脱水，有利于脱壳大豆、花生米经过适当干燥脱水，有利于脱壳( (去外去外 衣衣) )，便于后加工，提高制品品质；促使尚未完全成，便于后加工，提高制品品质；促使尚未完全成 熟的原料在干燥过程进一步成熟熟的原料在干燥过程进一步成熟; ; 3 3、便于商品流通便于商品流通 - - 干制食品重量减轻、容积缩干制食品重量减轻、

4、容积缩 小，可以显著地节省包装、储藏和运输费用，并且小，可以显著地节省包装、储藏和运输费用，并且 便于携带和储运便于携带和储运; ; 4 4、干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。、干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。 食科食品的干燥6 食品干燥过程控制食品干燥过程控制 n达到一定的水分要求达到一定的水分要求 n 保持或改善食品品质保持或改善食品品质 n 控制条件和方法以获得最低能耗控制条件和方法以获得最低能耗 食科食品的干燥7 第一节一节 食品干藏原理食品干藏原理 n微生物是影响食品储藏稳定性的重要因素之一，要保证食品的质 量，最基本的一点就是要防止微生物在食品上的生长和繁殖。

5、通 常控制食品中微生物生长的技术包括： 热灭菌；降低食品的 水分含量(或水分活度)； 辐照灭菌； 巴斯德消毒等。 n对大多数微生物来说，其生长的最佳水分活度为AwAw 099。通常 人们认为一个特定的细胞类型有一个限制性水分活度值，低于这 个水分活度这一特定的细胞类型就不能生长、代谢和繁殖，最 终可能导致死亡。 n用物理的方法来用物理的方法来抑制微生物和酶的活性抑制微生物和酶的活性，降低水分降低水分来提高原料中来提高原料中 可溶性固形物的浓度，使微生物可溶性固形物的浓度，使微生物处于反渗透的环境中处于反渗透的环境中，处于，处于生理生理 干燥的状态干燥的状态，从而使食品得到保存。，从而使食品得到

6、保存。 食科食品的干燥8 食品中水分存在的形式食品中水分存在的形式 n结合水（束缚水）结合水（束缚水） 化学结合水、吸附结合水、结化学结合水、吸附结合水、结 构结合水构结合水 、渗透压结合水、渗透压结合水 n游离水（自由水）游离水（自由水） 微生物的繁殖只能利用食微生物的繁殖只能利用食 品中的自由水品中的自由水, ,结合水已改变了原结合水已改变了原 来水的性质来水的性质, ,微生物不能利用它。微生物不能利用它。 食科食品的干燥9 Aw Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生值反映了水分与食品结合的强弱及被微生 物利用的有效性。物利用的有效性。 细菌生长的细菌生长的AwAw下限为下限为0.94

7、0.94，酵母菌为，酵母菌为0.880.88， 霉菌为霉菌为0.80.8。 AwAw值降至值降至0.70.7以下，除嗜盐菌以下，除嗜盐菌耐耐 干燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能生干燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能生 长发育。长发育。 水分活度（水分活度（AwAw）：水分活度是指食品中水分存在的状态，水分活度是指食品中水分存在的状态， 即水分与食品结合程度（游离程度）。水分活度值越高，结即水分与食品结合程度（游离程度）。水分活度值越高，结 合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。 水分活度数值用水分活度数值用AwAw表示，水分活度值等于用百分率

8、表表示，水分活度值等于用百分率表 示的相对湿度，其数值在示的相对湿度，其数值在0-10-1之间。溶液中水的蒸气分压之间。溶液中水的蒸气分压P P与与 纯水蒸气压纯水蒸气压Q Q的比值，的比值，Aw=P/Q Aw=P/Q 。 食科食品的干燥10 （）多层水，主要）多层水，主要 通过水通过水-水和水水和水-溶质溶质 氢键同相邻分子缔合，氢键同相邻分子缔合， 为可溶性组分的溶液，为可溶性组分的溶液， 大部分多层水在大部分多层水在-40 不被冻结，不被冻结，I+II的水的水 占占5%以下以下 （）自由水或体相水，是食）自由水或体相水，是食 品中结合的最弱，流动性最大品中结合的最弱，流动性最大 的水，主

9、要是在细胞体系或凝的水，主要是在细胞体系或凝 胶中被毛细管液面表面张力或胶中被毛细管液面表面张力或 被物理性截留的水，这种水很被物理性截留的水，这种水很 易通过干燥除去或易结冰，可易通过干燥除去或易结冰，可 作为溶剂，容易被酶和微生物作为溶剂，容易被酶和微生物 利用，食品容易腐败，通常占利用，食品容易腐败，通常占 95%以上；以上； （）单分子层水，）单分子层水， 不能被冰冻，不能干不能被冰冻，不能干 燥除去。水被牢固地燥除去。水被牢固地 吸附着，它通过水吸附着，它通过水- 离子或水离子或水-偶极相互偶极相互 作用被吸附到食品可作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多接近的极性部位如多 糖的羟基

10、、羰基、糖的羟基、羰基、 NH2，氢键，当所有，氢键，当所有 的部位都被吸附水所的部位都被吸附水所 占有时，此时的水分占有时，此时的水分 含量被称为单层水分含量被称为单层水分 含量，含量， -40不能冻不能冻 结，占总水量的极小结，占总水量的极小 部分。部分。 食品中水分含量与水分活度之间的关系食品中水分含量与水分活度之间的关系 食科食品的干燥11 一、一、水分活度与微生物的关系水分活度与微生物的关系 1.水分活度与微生物生长的关系水分活度与微生物生长的关系 一般情况下，每种微生物均有最适一般情况下，每种微生物均有最适 的水分活度和最低的水分活度，它们取的水分活度和最低的水分活度，它们取 决于

11、微生物的种类、食品的种类、温度、决于微生物的种类、食品的种类、温度、 pH值以及是否存在润湿剂等因素。值以及是否存在润湿剂等因素。 食科食品的干燥12 食科食品的干燥13 大多数新鲜食品的水分活大多数新鲜食品的水分活 度在度在0.99以上，适合各种微生以上，适合各种微生 物生长。大多数重要的食品腐物生长。大多数重要的食品腐 败细菌所需的最低败细菌所需的最低aw都在都在0.9 以上。只有当水分活度降到以上。只有当水分活度降到 0.75以下，食品的腐败变质才以下，食品的腐败变质才 显著减慢；若将显著减慢；若将水分降到水分降到0.65， 能生长的微生物极少。能生长的微生物极少。一般认一般认 为，水分

12、活度降到为，水分活度降到0.7以下物以下物 料才能在室温下进行较长时间料才能在室温下进行较长时间 的贮存。的贮存。 食科食品的干燥14 当食品的水分活度降低到一个数值时，就会抑 制要求水分活度高于此数值的微生物的生长、繁殖或 产生毒素，使食品加工得以顺利进行。 在发酵食品加工中，必须把水分活度提高到有利 于有益微生物生长、繁殖、分泌代谢产物所需的水分 活度值以上。 如：水活度值为081的蛋糕其保质期为21。c 时24天。如果水活度提高到085，这些指标将降低为 21。c时12天。这表明是水活度值决定了微生物生长率 。 食科食品的干燥15 n干制过程中，食品及其所污染的微生物均同时脱水，干制后，

13、微干制过程中，食品及其所污染的微生物均同时脱水，干制后，微 生物就长期地生物就长期地处于休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿处于休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿 恢复活动，恢复活动，微生物的耐旱力常随菌种及其不同生长期而异。微生物的耐旱力常随菌种及其不同生长期而异。 （egeg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；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； 乳酸菌能保存活力为几个月到一年以上；干酵母保存活力可达两年之久；干乳酸菌能保存活力为几个月到一年以上；干酵母保存活力可达两年之久；干 燥状态的细菌芽孢菌核，原膜孢子分生孢子可存活一

14、年以上。黑曲霉菌孢子燥状态的细菌芽孢菌核，原膜孢子分生孢子可存活一年以上。黑曲霉菌孢子 可存活达可存活达610610年以上。）年以上。） n干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中但保藏过程中 微生物总数会稳步下降。微生物总数会稳步下降。 食科食品的干燥16 2.2.水分活度与微生物的耐热性水分活度与微生物的耐热性 n微生物的耐热性与其所处环境的水分活 度有一定的关系。 n一般情况下，降低水分活度将使微生物 的耐热性增强。 食科食品的干燥17 二、水分活度与酶的关系二、水分活度与酶的关系 n通常水分活度在通常水分活度在0.750.95

15、0.750.95的范围内酶活性达的范围内酶活性达 到最大。到最大。 n水分减少时，酶的活性也就下降水分减少时，酶的活性也就下降。只有在水分。只有在水分 降低到降低到1%1%以下时，酶的活性才会完全消失。以下时，酶的活性才会完全消失。 n酶在湿热条件下易钝化。酶在湿热条件下易钝化。为了控制干制品中酶为了控制干制品中酶 的活动，就有必要在的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或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化学钝化处理，以达到酶失去活性为度. . 食科食品的干燥18 0.20.4 0.6 0.8 Aw 呈倒呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到型，开始随水分活度增大上

16、升迅速，到0.3左右后左右后 变得比较平缓，当水分活度上升到变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度以后，随水分活度 的增大而迅速提高。的增大而迅速提高。 水分活度对酶活力的影响水分活度对酶活力的影响 食科食品的干燥19 三、三、 水分活度与其它变质因素的关系水分活度与其它变质因素的关系 1.水分活度与氧化作用的关系水分活度与氧化作用的关系 n水分活度在很高或很低时，脂肪都易水分活度在很高或很低时，脂肪都易 发生氧化，水分活度在发生氧化，水分活度在0.30.40.30.4之间时之间时 酸败变化最小酸败变化最小。 食科食品的干燥20 0.20.40.6 Aw 0.8 在低水分活度下，

17、水的加入明显干扰了氧化反应的进行在低水分活度下，水的加入明显干扰了氧化反应的进行，这部，这部 分水被认为分水被认为能结合氢过氧化物，干扰了它们的分解，于是阻能结合氢过氧化物，干扰了它们的分解，于是阻 碍了氧化的进行。碍了氧化的进行。 这部分水能同催化氧化的金属离子发生水这部分水能同催化氧化的金属离子发生水 化作用，从而显著地降低了金属离子的催化效力。化作用，从而显著地降低了金属离子的催化效力。当水分超过当水分超过 与与的边界时，氧化速度增加。的边界时，氧化速度增加。认为加入的水增加了氧的溶认为加入的水增加了氧的溶 解度和使大分子溶胀，暴露更多的催化部位，从而加速了氧化。解度和使大分子溶胀，暴露

18、更多的催化部位，从而加速了氧化。 水分活度对氧化反应的影响水分活度对氧化反应的影响 食科食品的干燥21 2.水分活度对非酶褐变的影响水分活度对非酶褐变的影响 n在中等湿度时褐变速率最大。在中等湿度时褐变速率最大。 n美拉德褐变的最大速度出现在水分活度美拉德褐变的最大速度出现在水分活度 为为0.60.90.60.9之间。之间。 食科食品的干燥22 0.20.40.60.8 Aw 水分活度对褐变反应的影响水分活度对褐变反应的影响 食科食品的干燥23 结论： n各种食品都有一定的水分活度，微生物的生长繁殖和生 物化学反应也都需要一定的水分活度范围。新鲜食品水 分活度很高，降低水分活度可以提高食品的稳

19、定性 减少腐败变质。在食品中引入水分活度的概念为食品 工业的发展起到了积极的推动作用保障了食品安全的 稳定性。 n降低食品的水分活度可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进降低食品的水分活度可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进 行。低水分活度能抑制食品的化学变化，稳定食品质量。行。低水分活度能抑制食品的化学变化，稳定食品质量。 n我国出口产品外商规定必须标明水分活度值而非水 分含量足见水份活度已被公认是影响食品保质期的一 个重要因素。 食科食品的干燥24 第二节第二节 食品的干制过程食品的干制过程 一、干燥过程中食品的湿热传递一、干燥过程中食品的湿热传递 干燥过程是干燥过程是湿热传递过程，湿热传递过程，该过程

20、包括了该过程包括了 两个基本方面，即热量交换和质量交换两个基本方面，即热量交换和质量交换 n热量交换：热量交换：热从食品表面传递到食品内部热从食品表面传递到食品内部 n质量交换：质量交换：表面水分扩散到空气中，内部水分表面水分扩散到空气中，内部水分 转移到表面；转移到表面； 整个湿热传递过程中，水分的转移和扩散整个湿热传递过程中，水分的转移和扩散 可分为两个过程：可分为两个过程： n给湿过程：给湿过程：水分从食品表面向外界蒸发转移。水分从食品表面向外界蒸发转移。 n导湿过程：导湿过程：内部水分向表面扩散转移内部水分向表面扩散转移。 食科食品的干燥25 1、给湿过程、给湿过程 n当环境空气处于不

21、饱和状态时，给湿过当环境空气处于不饱和状态时，给湿过 程即存在。此时湿程即存在。此时湿物料表面附近水蒸气物料表面附近水蒸气 压大于湿空气中水蒸气分压压大于湿空气中水蒸气分压，因此水分，因此水分 将从物料表面向湿空气中传递，这种过将从物料表面向湿空气中传递，这种过 程即物料程即物料给湿过程给湿过程，也即干燥过程。，也即干燥过程。 食科食品的干燥26 2、导湿过程、导湿过程 n水分梯度：给湿过程的进行导致了待干食品表面湿水分梯度：给湿过程的进行导致了待干食品表面湿 含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异， 即即内部与表层之间形成了水分梯度内部与表

22、层之间形成了水分梯度，在它的作用下，在它的作用下， 内部水分将内部水分将以液体或蒸汽形式以液体或蒸汽形式向表层迁移，这就是向表层迁移，这就是 导湿现象导湿现象。 n温度梯度温度梯度 ：在普通的干燥条件下，：在普通的干燥条件下，食品表面受热食品表面受热 高于它的中心，高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度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。这种现象称为态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为 热湿传导现象或热湿传导现象或导湿温性导湿温性。 食科食品的干燥27 干制机制干

23、制机制 Food H2O （2）温度梯度）温度梯度T 食品在热空气中，食品表面受食品在热空气中，食品表面受 热高于它的中心，因而在物料热高于它的中心，因而在物料 内部会建立一定的温度差，即内部会建立一定的温度差，即 温度梯度。温度梯度。温度梯度将促使水温度梯度将促使水 分（无论是液态还是气态）从分（无论是液态还是气态）从 高温向低温处转移。这种现象高温向低温处转移。这种现象 称为称为导湿温性导湿温性。 表面水分扩散表面水分扩散 到空气中到空气中 内部水分转内部水分转 移到表面移到表面 T T- T 食科食品的干燥28 3.3.水分扩散总量水分扩散总量 干制过程中，食品的水分扩散总量干制过程中，

24、食品的水分扩散总量等于水分梯等于水分梯 度和温度梯度两者水分扩散量之和。度和温度梯度两者水分扩散量之和。 i i总 总 = = i i湿 湿 + + i i温 温 式中：式中： i i 物料内水分转移量，单位时间物料内水分转移量，单位时间 内单位面积上的水分转移量（内单位面积上的水分转移量（kgkg干物质干物质/ / 米米2 2小时）小时） 食科食品的干燥29 两者方向相反时：两者方向相反时： i i总 总=i =i湿 湿 i i温 温 当当i i湿 湿 i i温 温 水分将按照物料水分减少方向转移，以导湿性为水分将按照物料水分减少方向转移，以导湿性为 主，而主，而热湿传导热湿传导成为阻碍因素

25、，水分扩散则受阻。成为阻碍因素，水分扩散则受阻。 当当i i湿 湿 i i温 温 水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向发水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向发 展，而导湿性成为阻碍因素。展，而导湿性成为阻碍因素。 食科食品的干燥30 二、干燥过程的特性二、干燥过程的特性 干燥曲线干燥曲线 干燥速度曲线干燥速度曲线 温度曲线温度曲线 食科食品的干燥31 1.干燥曲线、温度曲线、干燥速率曲线干燥曲线、温度曲线、干燥速率曲线 （1 1）干燥曲线干燥曲线 干制过程中食品含水量和干制干制过程中食品含水量和干制 时间的关系曲线时间的关系曲线 （2 2）食品温度曲线食品温度曲线 干燥过程中食品温度与

26、其含干燥过程中食品温度与其含 水量之间的关系的曲线。水量之间的关系的曲线。 （3 3）干燥速率曲线干燥速率曲线 表示干燥过程中任何时间表示干燥过程中任何时间 的干燥速度与该时间的食品绝对水分之间关系的的干燥速度与该时间的食品绝对水分之间关系的 曲线。曲线。 食科食品的干燥32 （1）干燥曲线）干燥曲线 干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂 的平衡后（的平衡后（AB段），出现快速下降，几乎是段），出现快速下降，几乎是 直线下降（直线下降（BC），当达到较低水分含量（），当达到较低水分含量（C 点）时（第一点）时（第一临界水分临界水分），干燥速率减慢，），干

27、燥速率减慢， 随后趋于平衡，达到随后趋于平衡，达到平衡水分平衡水分（DE）。）。 平衡水分取决于干燥时的空气状态平衡水分取决于干燥时的空气状态 （3）食品温）食品温 度曲线度曲线 初期食品温度初期食品温度 上升，直到最上升，直到最 高值高值湿球湿球 温度温度，整个恒，整个恒 率干燥阶段温率干燥阶段温 度不变，即加度不变，即加 热转化为水分热转化为水分 蒸发所吸收的蒸发所吸收的 潜热潜热 在降率干燥阶在降率干燥阶 段，温度上升段，温度上升 直到直到干球温度干球温度， 说明水分的转说明水分的转 移来不及供水移来不及供水 分蒸发，则食分蒸发，则食 品温度逐渐上品温度逐渐上 升。升。 （2）干燥速率曲

28、线）干燥速率曲线 食品被加热，水分被蒸发食品被加热，水分被蒸发 加快，干燥速率上升，随加快，干燥速率上升，随 着热量的传递，干燥速率着热量的传递，干燥速率 很快达到最高值；是食品很快达到最高值；是食品 初期初期加热加热阶段阶段； 然后稳定不变，为然后稳定不变，为恒率干恒率干 燥阶段燥阶段，此时水分从内部，此时水分从内部 转移到表面足够快，从而转移到表面足够快，从而 可以维持表面水分含量恒可以维持表面水分含量恒 定，也就是说定，也就是说水分从内部水分从内部 转移到表面的速率大于或转移到表面的速率大于或 等于水分从表面扩散到空等于水分从表面扩散到空 气中的速率，是气中的速率，是第一干燥第一干燥 阶

29、段；阶段； 到第一临界水分时，干燥到第一临界水分时，干燥 速率减慢，速率减慢，降率干燥阶段降率干燥阶段， 说明食品内部水分转移速说明食品内部水分转移速 率小于食品表面水分蒸发率小于食品表面水分蒸发 速率；速率； 干燥速率下降是由食品干燥速率下降是由食品 内部水分转移速率决定的内部水分转移速率决定的 当达到平衡水分时，干当达到平衡水分时，干 燥就停止。燥就停止。 食科食品的干燥33 由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征 n 预热阶段预热阶段 干燥速率上升干燥速率上升 温度上升温度上升 水分略有下降水分略有下降 导湿性引起水分由内向外；导导湿性引起水分由内向

30、外；导 湿温性相反，但随着内外温差湿温性相反，但随着内外温差 的减小，其作用减弱的减小，其作用减弱 恒率干燥恒率干燥 阶段阶段 干燥速率不变干燥速率不变 温度不变温度不变 水分下降水分下降 导湿性引起水分由内向外；导导湿性引起水分由内向外；导 湿温性由于内外几乎没有温湿温性由于内外几乎没有温 差，因此不起作用。差，因此不起作用。 降率干燥降率干燥 阶段阶段 干燥速率下降干燥速率下降 表面温度上升表面温度上升 水分下降水分下降 变变慢慢 低低水分水分 含量含量 时时，导湿性导湿性 减减小小； 导湿温性导湿温性 减小减小 ； 食科食品的干燥34 2.食品物料干燥过程分析食品物料干燥过程分析 （1）

31、恒速阶段恒速阶段 此阶段干燥速率保持恒定，物料内此阶段干燥速率保持恒定，物料内 部水分很快移向表面，物料表面始终为水气所饱部水分很快移向表面，物料表面始终为水气所饱 和，和，干燥机理属表面汽化控制干燥机理属表面汽化控制，干燥所去除的水，干燥所去除的水 分相当于物料的分相当于物料的非结合水非结合水，因此此阶段物料水分，因此此阶段物料水分 的汽化如同纯水的蒸发，蒸发温度相当于热空气的汽化如同纯水的蒸发，蒸发温度相当于热空气 的湿球温度。的湿球温度。 食科食品的干燥35 （2 2）降速阶段降速阶段 进入降速阶段，干燥速率随物料含水进入降速阶段，干燥速率随物料含水 量的降低而逐渐下降，量的降低而逐渐下

32、降，干燥机理转为内部扩散控制，干燥机理转为内部扩散控制， 开始汽化物料的开始汽化物料的结合水结合水。由于干燥速率降低，空气。由于干燥速率降低，空气 对物料对流传热的热流量已大于水汽化带回空气的对物料对流传热的热流量已大于水汽化带回空气的 热流量，因而物料的温度开始不断上升，物料表面热流量，因而物料的温度开始不断上升，物料表面 温度比空气湿球温度越来越大。温度比空气湿球温度越来越大。 食科食品的干燥36 （3 3）临界含水量临界含水量 由恒速阶段到降速阶段的转折由恒速阶段到降速阶段的转折 点，称为干燥过程的点，称为干燥过程的临界点临界点。临界点是干燥由。临界点是干燥由 表面汽化控制到内部扩散控制

33、的转变点，表面汽化控制到内部扩散控制的转变点，是物是物 料去除非结合水的转折点。料去除非结合水的转折点。 物料干燥达临界点时物料含水量，称为物料干燥达临界点时物料含水量，称为临临 界含水量界含水量。临界含水量随物料的性质、厚度及。临界含水量随物料的性质、厚度及 干燥速率的不同而异。干燥速率的不同而异。 食科食品的干燥37 三、影响干制的因素三、影响干制的因素 干制过程的影响因素主要取决于干制过程的影响因素主要取决于干制条件干制条件（由（由 干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥物料干燥物料 的性质的性质。 食科食品的干燥38 1.1.干制条件的影响干制条件的影响

34、（1 1） 温度温度 对于空气作为干燥介质对于空气作为干燥介质, ,提高空气温度提高空气温度, ,干燥加快干燥加快. n温度提高温度提高, ,传热介质与食品间温差越大传热介质与食品间温差越大, ,热量向食品传递的热量向食品传递的 速率越大速率越大, ,水分外逸速率水分外逸速率因而加速因而加速. . n对于一定相对湿度的空气对于一定相对湿度的空气, ,随着随着温度提高温度提高, ,空气空气相对饱和湿相对饱和湿 度下降度下降, ,这会使水分从食品表面扩散的动力更大这会使水分从食品表面扩散的动力更大. . n温度高温度高, ,水分扩散速率水分扩散速率也加快也加快, ,使内部干燥加速使内部干燥加速.

35、. n注意注意: :若以空气作为干燥介质若以空气作为干燥介质, ,温度并非主要因素温度并非主要因素, ,因为食因为食 品内水分以水蒸汽的形式外逸时品内水分以水蒸汽的形式外逸时, ,将将在其表面形成在其表面形成 饱和水饱和水 蒸汽层蒸汽层, ,若不及时排除掉若不及时排除掉, ,将阻碍食品内水分进一步外逸将阻碍食品内水分进一步外逸. . 从而降低了水分的蒸发速度从而降低了水分的蒸发速度. .故温度的影响也将因此而下故温度的影响也将因此而下 降降. . 食科食品的干燥39 （2 2） 空气流速空气流速 空气流速加快，食品干燥速率也加速。空气流速加快，食品干燥速率也加速。 n因为热空气所能容纳的水蒸气

36、量将高于冷空气而吸收因为热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸收 较多的水分；较多的水分； n还能还能及时将及时将聚集在食品表面附近的饱和聚集在食品表面附近的饱和湿空气带走湿空气带走， 以免阻止食品内水分进一步蒸发；以免阻止食品内水分进一步蒸发； n同时还因和食品表面接触的同时还因和食品表面接触的空气量空气量增加，而显著加速增加，而显著加速 食品中水分的蒸发。食品中水分的蒸发。 食科食品的干燥40 （3 3） 空气相对湿度空气相对湿度 空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快。空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快。 n脱水干制时，食品的脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由空气湿水分能下降的程

37、度也是由空气湿 度度所所决定决定。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于 平衡状态。平衡状态。 干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从 各种食品的吸湿等温线上寻找。各种食品的吸湿等温线上寻找。 食科食品的干燥41 （4 4） 大气压力和真空度大气压力和真空度 气压影响水的平衡，因而能够影响干燥，当真空下干气压影响水的平衡，因而能够影响干燥，当真空下干 燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。 n气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低；气压下降，水沸点相应下降，气压愈

38、低，沸点也愈低； n温度不变，气压降低，则沸腾愈加速。温度不变，气压降低，则沸腾愈加速。 n但是，若干制由内部水分转移控制但是，若干制由内部水分转移控制 ，则真空干燥对干燥速，则真空干燥对干燥速 率影响不大。率影响不大。 食科食品的干燥42 操作条件对于干燥速率的影响操作条件对于干燥速率的影响 食科食品的干燥43 2 2、 食品性质的影响食品性质的影响 （1 1） 表面积表面积 水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干燥的快慢。小颗水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干燥的快慢。小颗 粒、薄片粒、薄片 ，易干燥。，易干燥。 （2 2） 组分定向组分定向 水分在食品内的转移在不同方向上差别很大

39、，这取决于食品组水分在食品内的转移在不同方向上差别很大，这取决于食品组 分的定向。分的定向。 （3 3） 细胞结构细胞结构 细胞结构间的水分比细胞内的水更容易除去。细胞结构间的水分比细胞内的水更容易除去。 （4 4） 溶质的类型和浓度溶质的类型和浓度 溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转移速率，干燥溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转移速率，干燥 慢。慢。 食科食品的干燥44 四、合理选用干制工艺条件四、合理选用干制工艺条件 n尽可能使食品表面水分蒸发速度与其内部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，同时避免在食品内部水分扩散速度相等，同时避免在食品内部 形成

40、较大的温度梯度，以免降低干燥速度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。和出现表面硬化现象。 n在恒率干燥阶段，在恒率干燥阶段，在保证食品表面的蒸发在保证食品表面的蒸发 速率不超过食品内部的水分扩散速率的原速率不超过食品内部的水分扩散速率的原 则下，允许尽可能提高空气温度。则下，允许尽可能提高空气温度。 食科食品的干燥45 n在干燥后期应根据干制品预期的含水量对空气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。的相对湿度加以调整。 n在降率干燥阶段，在降率干燥阶段，应设法降低表面蒸发速率，应设法降低表面蒸发速率， 使它能和逐步降低了的内部水分扩散率一致，使它能

41、和逐步降低了的内部水分扩散率一致， 以免食品表面过度受热，导致不良后果。以免食品表面过度受热，导致不良后果。 食科食品的干燥46 第三节第三节 干制对食品品质的影响干制对食品品质的影响 一、干制过程中食品的主要变化一、干制过程中食品的主要变化 1、物理状态的变化、物理状态的变化 （1）干缩）干缩 、干裂、干裂 （2）表面硬化）表面硬化 （3）多孔性）多孔性 （4）热塑性）热塑性 （5）溶质的迁移。）溶质的迁移。 食科食品的干燥47 2 2、 化学变化化学变化 （1）营养成分）营养成分 n蛋白质蛋白质 变性、降解变性、降解 n碳水化合物碳水化合物 分解、焦化、褐变分解、焦化、褐变 n脂肪脂肪 高

42、温脱水时脂肪氧化比低温时严重高温脱水时脂肪氧化比低温时严重 n维生素维生素 水溶性易被破坏和损失水溶性易被破坏和损失 。 （2 2）食品色泽的变化食品色泽的变化 （ 3 3）风味）风味 食科食品的干燥48 新鲜和脱水干燥食品营养成分比较新鲜和脱水干燥食品营养成分比较 牛牛 肉肉( % ) ( % ) 青青 豆豆 ( % )( % ) 营营 养养 成成 分分 新新 鲜鲜 干干 制制 新新 鲜鲜 干干 制制 水水 分分 68 10 74 568 10 74 5 蛋蛋 白白 质质 20 55 7 2520 55 7 25 脂脂 肪肪 10 30 1 310 30 1 3 碳碳 水水 化化 合合 物物

43、 1 1 11 651 1 11 65 灰灰 分分 1 4 1 21 4 1 2 食科食品的干燥49 干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响 热空气温度热空气温度 ( )( ) 不同脱水干制时间下的不同脱水干制时间下的 糖分损失率（）糖分损失率（） 8 8小时小时1616小时小时3232小时小时 60 60 8585 0.6 0.6 8.78.7 0.80.8 12.2 12.2 1.01.0 14.914.9 食科食品的干燥50 二、干制品的复原性和复水性二、干制品的复原性和复水性 1 1、定义、定义 干制品的干制品的复原性复原性就是干制品重新吸收水就是干制品重新吸收水

44、 分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、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。面恢复原来新鲜状态的程度。 食科食品的干燥51 2 2、 干制品的干制品的复水比复水比 新鲜食品干制后能重新吸回水分的程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。度，一般用干制品吸水增重的程度来表示。 复水比：复水比：R R复复=G=G复复/G/G干干 式中：式中：G G复 复干制品复水后沥干重， 干制品复水后沥干重， G G干 干 干制品试样重 干制品试样重 食科食

45、品的干燥52 3 3、干燥比：物料干燥前后之比、干燥比：物料干燥前后之比 R R干干=G=G原原/G/G干干 4 4、复重系数：复水后制品的沥干重与干制前、复重系数：复水后制品的沥干重与干制前 相应原料重之比。相应原料重之比。 K K复 复= G = G复 复/ G / G原 原 式中：式中： G G原 原干制前相应原料重。 干制前相应原料重。 食科食品的干燥53 第四节第四节 食品干燥方法食品干燥方法 干制方法可分为：两大类干制方法可分为：两大类 1 1、自然干制、自然干制：在自然环境条件下干制食品的方：在自然环境条件下干制食品的方 法：晒干、风干、阴干法：晒干、风干、阴干 2 2、人工干制

46、、人工干制：在常压或减压环境中用人工控制：在常压或减压环境中用人工控制 的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备 人工干燥按热交换方式和水分除去方式的不人工干燥按热交换方式和水分除去方式的不 同又可分为同又可分为对流干燥对流干燥、接触干燥、接触干燥、冷冻干燥冷冻干燥和和辐辐 射干燥。射干燥。 食科食品的干燥54 一、晒干和风干一、晒干和风干 可以分为自然干制和人工干制两类。可以分为自然干制和人工干制两类。 适用于干制固态食品、传统土特产的生适用于干制固态食品、传统土特产的生 产。产。 注意：卫生注意：卫生 改进生产设备改进生产设备 食科食品的干燥55 热

47、空气是热的载体，也是湿气的载体。热空气是热的载体，也是湿气的载体。 空气有自然或强制对流循环，在不同条件下环绕湿物空气有自然或强制对流循环，在不同条件下环绕湿物 料进行干燥。在许多食品干制时都会出现恒率干燥阶段料进行干燥。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。度就可以改善食品品质。 空气的加热可以用直接或间接加热法：直接加热空气空气的加热可以用直接或间接加热法：直接加热空气 靠空气直接与火焰或燃烧气体接触；间接加热靠空气与靠空气直接与火焰或燃烧气体接触；间接加热靠空气与 热表

48、面接触加热。热表面接触加热。 空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和连空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和连 续式。续式。 被干燥的被干燥的 湿物料可以是固体、膏状物料及液体。湿物料可以是固体、膏状物料及液体。 食科食品的干燥56 干燥器类型干燥器类型 用于干燥的食物用于干燥的食物 窑式（烘房式）窑式（烘房式） 块片状块片状 箱式、托盘或片盘式箱式、托盘或片盘式 块片状、浆料、液态块片状、浆料、液态 隧道式隧道式 块片状块片状 连续运输带式连续运输带式 浆料、液状浆料、液状 槽型输送带式槽型输送带式 块片状块片状 空气提升式空气提升式 小块片状、颗粒状小块片状、颗粒状 流

49、化床式流化床式 小块片状、颗粒状小块片状、颗粒状 喷雾式喷雾式 液态、浆状液态、浆状 常用于食物的干燥型式常用于食物的干燥型式 食科食品的干燥57 流化床流化床 食科食品的干燥58 喷雾干燥机喷雾干燥机 喷雾干燥机为连续式常压干燥器的一种。用特 殊设备将液料喷成雾状，使其与热空气接触而被干燥 。用于干燥有些热敏性的液体、悬浮液和粘滞液体， 如牛奶、蛋、单宁和药物等。也用于干燥燃料、中间 体、肥皂粉和无机盐等。 原理：空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空 气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液 经塔体顶部的高速离心雾化器，(旋转)喷雾成极细微 的雾状液珠，与热空气并流接触在极短的时间内可干

50、 燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中 输出，废气由引风机排空。 食科食品的干燥59 离心喷雾干燥机离心喷雾干燥机 食科食品的干燥60 网带式干燥机网带式干燥机 食科食品的干燥61 药用GMP烘箱 n加热方式有蒸汽、 电、导热油、电加 蒸汽两用四种方式 。 使用温度： n蒸汽加热50-140 ，最高150； n电加热50350； 、 导热油150250 食科食品的干燥62 盘式干燥机盘式干燥机 湿物料自加料器连续地加到干燥器上部 第一层干燥盘上，带有耙叶的耙臂作回转 运动使耙叶连续地翻抄物料。物料沿指数 螺旋线流过干燥盘表面，在小干燥盘上的 物料被移送到外缘，并在外缘落到下方的 大干

51、燥盘外缘，在大干燥盘上物料向里移 动并从中间落料口落入下一层小干燥盘中 。大小干燥盘上下交替排列，物料得以连 续地流过整个干燥器。中空的干燥盘内通 入加热介质，加热介质形式有饱和蒸汽、 热水和导热油，加热介质由干燥盘的一端 进入，从另一端导出。已干物料从最后一 层干燥盘落到壳体的底层，最后被耙叶移 送到出料口排出。湿份从物料中逸出，由 设在顶盖上的排湿口排出，真空型盘式干 燥器的湿气由设在顶盖上的真空泵口抽出 。从底层排出的干物料可直接包装。 食科食品的干燥63 三、接触干燥三、接触干燥 接触干燥：接触干燥：被干燥物与加热面处于密切接触状被干燥物与加热面处于密切接触状 态，蒸发水分的能量来自传

52、导方式进行干燥，间壁传态，蒸发水分的能量来自传导方式进行干燥，间壁传 热，干燥介质可为蒸汽、热油。热，干燥介质可为蒸汽、热油。 特点：可实现快速干燥，采用高压蒸汽，可使特点：可实现快速干燥，采用高压蒸汽，可使 物料固形物从物料固形物从3-30%3-30%增加到增加到90-98%90-98%，表面湿度可达，表面湿度可达 100-145100-145，接触时间，接触时间2 2秒秒- -几分钟，干燥费用低，带几分钟，干燥费用低，带 有煮熟风味。有煮熟风味。 适用对象：浆状、泥状、液态，一些受热影响适用对象：浆状、泥状、液态，一些受热影响 不大的食品，如麦片、米粉等。不大的食品，如麦片、米粉等。 干燥

53、设备：干燥设备：滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥等。等。 食科食品的干燥64 滚筒干燥机滚筒干燥机-加料方式加料方式 食科食品的干燥65 滚筒干燥机滚筒干燥机 n滚筒干燥机（又称转 鼓干燥器、回转干燥 机等）是一种接触式 内加热传导型的干燥 机械。在干燥过程中 ，热量由滚筒的内壁 传到其外壁，穿过附 在滚筒外壁面上被干 燥的食品物料，把物 料上的水分蒸发，是 一种连续式干燥的生 产机械。 食科食品的干燥66 四、真空干燥四、真空干燥 真空干燥是将被干燥物料处于真空条件下进行加热 干燥。它利用真空泵进行抽气抽湿，使工作室处于真空状态， 物料的干燥速率大大加快，同时也节省了

54、能源。真空干燥设 备分为静态干燥和动态干燥机。 真空干燥是利用低压下水的沸点降低的原理，干燥在高温下真空干燥是利用低压下水的沸点降低的原理，干燥在高温下 易氧化变质、风味易变化的热敏食品。易氧化变质、风味易变化的热敏食品。 特点：物料呈疏松多孔状，能速溶。有时可使被干燥物料膨特点：物料呈疏松多孔状，能速溶。有时可使被干燥物料膨 化。化。 设备类型：间歇式真空干燥和连续式真空干燥（带式输送）。设备类型：间歇式真空干燥和连续式真空干燥（带式输送）。 n适用于：水果片、颗粒、粉末，如麦乳精。适用于：水果片、颗粒、粉末，如麦乳精。 食科食品的干燥67 食科食品的干燥68 五、冷冻干燥五、冷冻干燥 冷冻

55、干燥：冷冻干燥：将食品在冷冻状态下，食品中的水变成冰，再在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，高真空度下，冰直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水， 故又称真空冷冻干燥或升华干燥。故又称真空冷冻干燥或升华干燥。 升华生成的升华生成的水蒸气水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的借冷凝器除去。升华过程中所需的 汽化汽化热量，一般用热辐射供给。热量，一般用热辐射供给。 （1 1）冷冻干燥的条件：）冷冻干燥的条件： 升华阶段：升华阶段：真空室内的绝对压力真空室内的绝对压力0.05KPa0.05KPa，高真，高真 空一般达到空一般达到0.026-0.0

56、01KPa0.026-0.001KPa。冷冻温度。冷冻温度-30,-30,加热板温加热板温 度度-4-4，水份约，水份约5 5 二次干燥：二次干燥：38-6538-65，压力，压力低于低于升华压力。水份升华压力。水份 3 3 （2 2）冻结方法：自冻法，预冻法）冻结方法：自冻法，预冻法 食科食品的干燥69 3.水的相图（原理） (1) (1) 面：面： 气相区（气气相区（气 态）；固相区（固态）；态）；固相区（固态）； 液相区（液态液相区（液态） ） (2) (2) 线：线：OAOA 固气平衡固气平衡 线（冰的饱和蒸气压曲线（冰的饱和蒸气压曲 线）；线）；OCOC 固液平衡线固液平衡线 （冰的

57、熔点曲线）；（冰的熔点曲线）；ODOD 液气平衡线（水的饱和液气平衡线（水的饱和 蒸气压曲线）蒸气压曲线） (3) (3) 临界点临界点 D D (4) (4) 三相点三相点 O O 冰、水和冰、水和 蒸气三相平衡共存蒸气三相平衡共存 (5)(5) OB OB 过冷水和水蒸气过冷水和水蒸气 的介稳平衡线的介稳平衡线 食科食品的干燥70 1 1、能最大限度地保存食品的色香味。、能最大限度地保存食品的色香味。 2 2、特别适合热敏性高和极易氧化的食品干燥，能保、特别适合热敏性高和极易氧化的食品干燥，能保 存食品中的各种营养成分。存食品中的各种营养成分。 3 3、冻干食品具有多种结构，因此、冻干食品

58、具有多种结构，因此具有理想的速溶性具有理想的速溶性 和快速复水性和快速复水性。复水后的冻干食品比其他干燥方法。复水后的冻干食品比其他干燥方法 生产的食品更生产的食品更接近于新鲜食品接近于新鲜食品。 4 4、能最好地保持原物料的外观形状。、能最好地保持原物料的外观形状。 5 5、在低温脱水过程中，抑制了氧化过程和微生物的、在低温脱水过程中，抑制了氧化过程和微生物的 生命活动。升华过程中避免了果蔬内部成分的迁移。生命活动。升华过程中避免了果蔬内部成分的迁移。 6 6、保存期长，食用方便。、保存期长，食用方便。 7 7、缺点：成本高缺点：成本高 冷冻干燥法特点：冷冻干燥法特点： 食科食品的干燥71

59、冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、 加热系统、电器仪表控制系统所组成。 食科食品的干燥72 六、辐射干燥六、辐射干燥 以电磁波进行传递能量的方式称为辐射。以电磁波进行传递能量的方式称为辐射。 1 1、红外干燥、红外干燥 n 红外线或远红外线红外线或远红外线辐射器所产生的电磁波辐射器所产生的电磁波，以光的，以光的 速度直线传播到达被干燥的物料，当红外线或远红外线的速度直线传播到达被干燥的物料，当红外线或远红外线的 发射发射频率和被干燥物料中分子运动的固有频率频率和被干燥物料中分子运动的固有频率（也即红外（也即红外 线或远红外线的发射波长和被干燥物料的吸收波长）线或远红外线的发射波长和被干燥物料的

60、吸收波长）相匹相匹 配配时，引起物料中的时，引起物料中的分子强烈振动分子强烈振动，在物料的内部发生激，在物料的内部发生激 烈烈摩擦产生热而达到干燥摩擦产生热而达到干燥的目的。的目的。 n把电磁波谱中波长在把电磁波谱中波长在0.72-1000m0.72-1000m区域称为红外区区域称为红外区. .（近（近 0.72-2.50.72-2.5mm，远，远2.5-1000m2.5-1000m n在食品中有很多物料对红外区波长在在食品中有很多物料对红外区波长在3-15m3-15m（2.5-20m2.5-20m） 范围的红外线有很强的吸收。范围的红外线有很强的吸收。 n设备类型：可在上述的对流干燥设备，真