食品加工原理 第三章 干燥保藏

1、食品工艺学教师：刘 雄西南大学食品科学学院2012.9.第三章第三章 食品干制食品干制 干制就是在人工控制条件下促使食品中水分蒸发，降低食品水分含量，延长食品保持期限的的工艺过程。制得的食品称为干制食品。一、干制保藏原理n1.水分活度与微生物的关系n2.水分活度对酶活性的影响n控制酶反应（温度、水分、pH）n3.水分活度对氧化及非酶褐变的影响Aw肉毒杆菌最普通菌葡萄球菌（厌氧)沙门氏菌最普通酵母菌最普通霉菌嗜盐细菌耐渗透压酵母菌和霉菌葡萄球菌（需氧）1-2个月1-2周1-2d1-2年无限期许多腌肉食品大多数新鲜食品干制品盐分或糖分含量很高的食品0.700.850.900.950.750.800

2、.600.651.00水分活度与微生物生长活动的关系水分活度与微生物生长活动的关系二、二、 干制的基本原理干制的基本原理（一）食品的水分及干燥机理（一）食品的水分及干燥机理 1食品的水分食品的水分（1） 游离水游离水（2）结合水）结合水机械结合水机械结合水物理结合水物理结合水化学结合水化学结合水吸附结合水吸附结合水结构结合水结构结合水渗透压结合水渗透压结合水 2食品干燥机理食品干燥机理 （1） 外扩散作用外扩散作用食品在干燥初期，首先是原料表面的水分食品在干燥初期，首先是原料表面的水分吸热变为蒸汽而大量蒸发，称为水分的外吸热变为蒸汽而大量蒸发，称为水分的外扩散。扩散。 （2）内扩散作用）内扩散

3、作用 借助湿度梯度的动力，促使食品内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，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。这种作用称为水分的内扩散。热传递热传递表面水分蒸发到空气中表面水分蒸发到空气中Food H2O热传递热传递内部水分向外扩散内部水分向外扩散水分梯度水分梯度 M温度梯度温度梯度 T食品湿热传递食品湿热传递（3）干燥特性曲线n干燥曲线n是指物料的平均干基湿含量与时间之间的关系曲线。n干燥温度曲线n是指在干燥过程中物料表面温度随时间变化的曲线。n干燥速率曲线n是指物料干燥

4、速率随时间变化的关系曲线。n干燥速率：指单位时间内、单位干燥面积上汽化水分的质量。（二）影响干燥速度的因素（二）影响干燥速度的因素n(1)干燥介质的温度干燥介质的温度 n(2)干燥介质的湿度干燥介质的湿度 n(3)空气流速空气流速 n(4)食品的种类、大小、表面积食品的种类、大小、表面积 n(5)原料的装载量原料的装载量 晒干晒干 自然干燥自然干燥 阴干阴干 风干风干 烘灶烘灶 烘房烘房 人工干燥人工干燥 机械机械干燥干燥 冷冻升华干燥冷冻升华干燥 其它干燥其它干燥 微波干燥微波干燥 远红外干燥远红外干燥 太阳能的利用太阳能的利用 三、食品三、食品干制方法及设干制方法及设备备 晒干：是指利用太

5、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。（一）（一） 自然干燥自然干燥n1.箱式干燥箱式干燥n按气体与物料流动方式分为：按气体与物料流动方式分为： A、平行流箱式干燥、平行流箱式干燥 B、穿流箱式干燥、穿流箱式干燥 C、真空箱式干燥、真空箱式干燥n 箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥方法。箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥方法。n 箱式干燥设备单机生产能力不大，工艺条件易箱式干燥设备单机生产能力不大，工艺条件易控制。控制。（二）机械干燥（二）机械干燥n2.隧道式干燥隧道式干燥逆流干燥逆流干燥顺流干燥顺流干燥混流干燥混流干燥前期干燥

6、强烈，后期干燥缓慢，终水分高前期干燥缓慢，后期干燥强烈，终水分低干燥速度均匀，终水分低 湿端（冷端）湿端（冷端）高温低湿高温低湿干端（热端）干端（热端）低温高湿低温高湿逆流式干燥设备示意图逆流式干燥设备示意图特点：特点： 干制品的最终水分较低（干制品的最终水分较低（55）；）； 适宜于软质水果的干制。适宜于软质水果的干制。混流式干燥设备示意图混流式干燥设备示意图特点：特点： 干燥均匀、生产能力大、产品品质较好、各干燥段的热干燥均匀、生产能力大、产品品质较好、各干燥段的热空空气温度和流速可分别调节。气温度和流速可分别调节。 3.气流干燥n将粉末状或颗粒状食品物悬浮在热空气中进行干燥优点是热空气与

7、湿物料直接接触，且接触面积大，干燥速度极快，一般仅为数秒钟。缺点是动力消耗大，干燥中高速气流、物料颗粒与管壁间的碰撞和磨损机会增多，难以保持完好的结晶形状和结晶光泽。4.流化床干燥n将粒状食品置于干燥床上，使热空气以足够大的速度自下而上吹过干燥床，使食品在流化状态下获得干燥的方法。n优点优点:是食品与空气接触面积大，湿热交换十分强烈，干燥速度快。流化床内温度分布较均匀，可采用较高的温度而不引起食品的损伤。n缺点缺点:是热空气的利用串较低，由于风速过高，颗粒食品易被气流带走而损耗，颗粒在于燥器内停留时间不均匀，导致干制品含水量不均匀。 真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥。真空干燥是指在低气压条

8、件下进行的干燥。优点优点：真空干燥常在较低温度下进行，因此有利于减少热对热敏性成分的破坏和热物理化学反应的发生，制品有优良品质缺点缺点：但真空干燥成本常较高。 5真空干燥真空干燥 冷冻干燥又称真空冷冻干燥或冷冻升华干燥，是指干燥时物料的冷冻干燥又称真空冷冻干燥或冷冻升华干燥，是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。水分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程。 冷冻干燥是目前食品干燥方法中干燥过程物料温度最低的干燥，用冷冻干燥是目前食品干燥方法中干燥过程物料温度最低的干燥，用于果蔬、蛋类、速溶咖啡和茶、低脂肉类及制品、香料及有生物活于果蔬、蛋类、速溶咖啡和茶、低脂肉类及制品、香料及有

9、生物活性的食品物料干燥。性的食品物料干燥。 冷冻干燥时，被干燥的物料首先要进行预冻冷冻干燥时，被干燥的物料首先要进行预冻（冻结），然后在高真空状态下进行升华干燥（冻结），然后在高真空状态下进行升华干燥. . 6冷冻干燥冷冻干燥真空冷冻干燥真空冷冻干燥 在一定的真空条件下，将冻结了的在一定的真空条件下，将冻结了的制品中的制品中的游离水游离水不经过冰的融化，直不经过冰的融化，直接从固态冰升华为水蒸汽而使物料干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（燥的工艺称为冷冻干燥（Freeze-Freeze-dryingdrying），简称冻干。），简称冻干。1-1-冷冻干燥室；冷冻干燥室；2-

10、2-低温冷凝器；低温冷凝器；3-3-真空泵；真空泵；4-4-制冷压缩机；制冷压缩机；5-5-水冷却器；水冷却器；6-6-热交换器；热交换器；7 7、8 8、1212、1313、14-14-阀门；阀门；9-9-板温指示；板温指示；10-10-冷凝器内温度指示；冷凝器内温度指示；11-11-真空计；真空计；15-15-膨胀阀膨胀阀7.喷雾干燥喷雾干燥8.滚筒式干制机滚筒式干制机是物料在缓慢转动和不断加热的滚筒表面上形成薄膜，滚筒转动一周便完成干燥的过程，用刮刀把产品刮下，展出的滚筒表面再次与湿物料接触并形成薄膜进行干燥，如此反复。滚筒干燥可用于液态、浆状或泥浆状食品物料(如脱脂乳、乳清、番茄汁、肉

11、浆、马铃薯泥、婴儿食品、酵母等)的于操，尤其适用于某些粘稠食品的干燥。滚筒式干燥9.微波干燥（1）微波的性质）微波的性质 微波是频率非常高的电磁波，又称为超高频波，频率大约从300MHz到300GHz*。之所以称为微波，是因为其波长在1mm1m，比普通的无线电波波长更微小。 *：1GHz103 MHz109 Hzn 普通家用微波炉使用的频率一般为2450MHz，而食品工业所使用的微波加热设备的频率则有915MHz和2450MHz两种。9.微波干燥n（2）微波加热的特点：1、穿透性整体加热，微波可以穿入物料内部，使物料内外同时加热，加热的速度非常快。2、选择性加热，因物料介质电特性的不同，水和物

12、料介质对微波吸收能力有差异，微波优先作用于吸收能力强的物料。利用微波加热特性，不仅可缩短生产周期，提高产品品质，又能节能，同时可以改善工作环境，没有粉尘污染。 9.微波干燥n(3) 微波用于食品物料的干燥(包括真空干燥、冷冻干燥)n 微波加热可用于诸如通心粉、谷物、水果、海藻类食品等干燥。10.10.红外热辐射干燥红外热辐射干燥(1) (1) 红外热辐射的基本概念红外热辐射的基本概念 以电磁波传递能量的方式称为辐射。电磁辐射遵以电磁波传递能量的方式称为辐射。电磁辐射遵循横波传播定律，所谓横波就是振动方向垂直于传播循横波传播定律，所谓横波就是振动方向垂直于传播方向的波动。波长大约从方向的波动。波

13、长大约从0.1m0.1m至至100m100m的电磁波谱，的电磁波谱，其中包括一部分紫外线、全部可见光与红外线，这些其中包括一部分紫外线、全部可见光与红外线，这些射线称为热射线，是由固体中的分子振动或晶格振动射线称为热射线，是由固体中的分子振动或晶格振动或固体中束缚电子的迁移而产生，它们的传播过程称或固体中束缚电子的迁移而产生，它们的传播过程称为热辐射。对红外热辐射而言，一般波长为热辐射。对红外热辐射而言，一般波长0.760.764.0m4.0m称为近红外，称为近红外，4.04.025m25m称为远红外。热辐射称为远红外。热辐射的真实性质及其传递机理，至今还没有完全搞清楚。的真实性质及其传递机理

14、，至今还没有完全搞清楚。 10.10.红外热辐射干燥红外热辐射干燥(2)(2)红外热辐射加热器红外热辐射加热器 红外辐射加热元件加上定向辐射等装置称作红外红外辐射加热元件加上定向辐射等装置称作红外辐射器。它是将电能或热能辐射器。它是将电能或热能( (煤气、蒸汽、燃气等煤气、蒸汽、燃气等) )转转变成红外辐射能，实现高效加热与干燥。从供热方式变成红外辐射能，实现高效加热与干燥。从供热方式来分有直热式和旁热式红外辐射器两种。来分有直热式和旁热式红外辐射器两种。n直热式直热式是指电热辐射元件既是发热元件又是热辐射体，是指电热辐射元件既是发热元件又是热辐射体，如电阻带式、碳硅棒等均属此种红外辐射器。直

15、热式如电阻带式、碳硅棒等均属此种红外辐射器。直热式器件升温快、重量轻，多用于快速或大面积供热。器件升温快、重量轻，多用于快速或大面积供热。 n旁热式旁热式是指由外部供热给辐射体而产生红外辐射，其是指由外部供热给辐射体而产生红外辐射，其能源可借助电、煤气、蒸汽、燃气等。旁热式辐射器能源可借助电、煤气、蒸汽、燃气等。旁热式辐射器升温慢、体积大，但由于生产工艺成熟，使用尚属方升温慢、体积大，但由于生产工艺成熟，使用尚属方便，可借助各种能源，做成各种形状，且寿命长，故便，可借助各种能源，做成各种形状，且寿命长，故仍广泛应用。仍广泛应用。10.10.红外热辐射干燥红外热辐射干燥 石英管式石英管式(SHD

16、)(SHD)辐射加热器结构图，图中辐射加热器结构图，图中4 4为自支撑为自支撑节，是本加热器的改进。节，是本加热器的改进。四、食品在干燥过程发生的变化四、食品在干燥过程发生的变化n1.1.食品发生的物理变化食品发生的物理变化: : n干缩和干裂干缩和干裂 n表面硬化表面硬化n质构变化质构变化n多孔性形成多孔性形成干缩和干裂干缩和干裂n干缩干缩是指细胞失活后，仍能不同程度地保持原有的弹是指细胞失活后，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再也难以恢复原状。干缩是物料失去弹

17、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。种变化，是食品干燥时最常见、最显著的变化之一。n密度低的干制品：密度低的干制品：容易吸水，复原迅速，和物料原状相容易吸水，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，贮期似，但包装材料和贮运费较大，内部多孔易氧化，贮期较短；较短；n密度高的干制品：密度高的干制品：复水缓慢，但包装材料和贮运费较为复水缓慢，但包装材料和贮运费较为节省。节省。干缩和干裂干缩和干裂脱水干燥过程中蔬菜丁形态的变化脱水干燥过程中蔬菜丁形态的变化(a)干燥前的原始形态；干燥前的原始形态；(b)干燥初期的形态干燥初期的形态(c)干燥后的形态干燥后

18、的形态表面硬化表面硬化n表面硬化是食品物料表面收缩和封闭的一种特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。时最易出现表面硬化。有细胞构成的食品有细胞构成的食品块片状和浆质态食品块片状和浆质态食品干燥初期堆积含糖渗出物的食品干燥初期堆积含糖渗出物的食品质构的变化质构的变化n干燥时水分被除去，由于热及盐分的浓缩作用，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全吸收水分，淀粉及多数胶体

19、也发生变化而使其亲水性下降。其亲水性下降。多孔性形成多孔性形成n快速干燥食品；快速干燥食品；n加发泡剂并经搅打发泡的食品；加发泡剂并经搅打发泡的食品；n真空干燥食品；真空干燥食品；n冷冻干燥食品；冷冻干燥食品；n2.2.食品发生的化学变化：食品发生的化学变化：n营养成分的变化（营养成分的变化（蛋白质脱水变性、脂质氧化、维生素蛋白质脱水变性、脂质氧化、维生素丧失丧失）n食品颜色的变化食品颜色的变化 n食品风味的变化食品风味的变化四、食品在干燥过程发生的变化四、食品在干燥过程发生的变化营养成分的变化营养成分的变化n糖类：高温长时间脱水干燥导致糖分损耗糖类：高温长时间脱水干燥导致糖分损耗n高温加热碳

20、水化合物含量高的食品易焦化；高温加热碳水化合物含量高的食品易焦化；n缓慢晒干时，初期的呼吸作用导致糖分分解缓慢晒干时，初期的呼吸作用导致糖分分解; n还原糖还会和氨基酸反应而产生褐变。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干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响n脂类：高温脱水时脂肪氧化就比低温时严重得多脂类：高温脱水时脂肪氧化就比低温时严重得多n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干制品品质的重要问题n维生素：干燥过程会造成维生素损失维生素：干燥过程会造成维生素损失n抗坏血酸和胡萝卜素易因

21、氧化而损耗；核黄素对光极敏感。抗坏血酸和胡萝卜素易因氧化而损耗；核黄素对光极敏感。营养成分的变化营养成分的变化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食品颜色的变化食品颜色的变化n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。食品的色泽。n类胡萝卜素、花青素：类胡萝卜素、花青素：会因干燥处理有所破坏，导致食品颜会因干燥处理有所破坏，导致食品颜色改变。色改变。n叶绿素：叶绿素：湿热条件下叶

22、绿素将失去一部分镁原子而转化成脱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，镁叶绿素， 呈橄榄绿，不再呈草绿色呈橄榄绿，不再呈草绿色；n花青素：花青素：硫处理会促使花青素褪色；硫处理会促使花青素褪色；n褐变：褐变：酶或非酶褐变反应是促使干燥品褐变的原因。为此，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。干燥前需进行酶钝化处理以防止变色。食品风味的变化食品风味的变化食品失去挥发性风味成分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，但其甲基，虽然它的含量实际

23、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的温度即使不高，蛋白质仍然会分解并有挥发硫放出。硫放出。食品风味的变化食品风味的变化鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量食品风味的变化食品风味的变化n解决的有效办法解决的有效办法：n从干燥设备中回收或冷凝外逸蒸汽，再加回到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。干制食品中，以便尽可能保存它的原有风味。n可从其它来源取得香精或风味制剂再补充到干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。和其它包埋物质。五、食品干制工艺条件的选择n1.基本要求n（1）干制时间最短n（2）能耗最少n（3）工艺条件控制最简单n（4）干制品质量最好n2. 选择干制条件的原则n（1）尽可能使食品表面水分蒸发速度和内部水分扩散速度相等，同时避免食品内部形成温度梯度；n（2）在恒速干燥阶段，可采取适当高温，以加快干燥过程。n（3）在干燥后期，应根据干制品预期含水量调整空气相对湿度。n（4）在降速干燥阶段，应降