食品的脱水2013实用教案

1、内内 容容 概述 第一节 食品干藏原理 第二节 食品的干燥机制 第三节 干制对食品品质的影响(yngxing) 第四节 食品的干制方法 第五节 干制品的包装与贮藏第1页/共185页第一页，共185页。概概 述述一、食品的脱水(tu shu)加工（dehydration）1 脱水(tu shu)加工的概念 脱水(tu shu)加工就是在不导致或几乎不引起食品性质的其他变化的条件下，从食品中除去水分。 第2页/共185页第二页，共185页。2 脱水加工脱水加工(ji gng)的操作类型的操作类型 依据脱水的程度，脱水加工可分为两种类型： 浓缩(concentration)：产品(chnpn)是液态

2、，其中水分含量较高15%，如浓缩果汁40-70% 干燥(drying)：产品(chnpn)是固体，最终水分含量低15%，如果汁粉、奶粉、粉状咖啡 浓缩往往是干燥操作的前处理工序 第3页/共185页第三页，共185页。3 食品食品(shpn)脱水的原理脱水的原理 依据食品组分的蒸汽压不同：在常温下或真空下加热让水分蒸发，而达到分离去除水分至固体或半固体的目的(md)干燥或干制 ； 依据食品分子大小不同：用膜来分离水分；如超滤、反渗透等浓缩 。第4页/共185页第四页，共185页。超超 滤滤 超滤：有压力驱动的膜分离过程，能截留小胶体粒子、大分子物质，超滤膜孔径为0.01-0.1微米，操作压力为0

3、.1-1MPa。主要用于物料的分离纯化和浓缩(nn su) 特点：冷操作，蛋白质不会变性； 奶粉的生产 乳清蛋白的回收 果汁的澄清第5页/共185页第五页，共185页。反反 渗渗 透透反渗透的原理反渗透的特点反渗透的例子(l zi) 果汁浓缩第6页/共185页第六页，共185页。食品食品(shpn)脱水加工是指脱水加工是指: 在控制的条件下，通过加热蒸发脱水的方法，几乎完全地除去(ch q)食品中的大部分水分，并尽量使食品的其他性质在此过程中极小地发生变化，食品被脱水后水分含量在15%以下，即干燥或干制。第7页/共185页第七页，共185页。4 干燥干燥(gnzo)的目的的目的 降低食品中水分

4、含量:一般由50-90%减为15%以下； 减小食品体积和重量: 一般重量变为原来的1/8-1/2左右，节省(jishng)包装、贮藏和运输费用，方便性； 为了食品的贮藏和延长保藏期；这就是干燥保藏。 奶粉 红枣 葡萄干 香菇、笋干第8页/共185页第八页，共185页。5 食品干燥食品干燥(gnzo)保藏保藏/干干藏藏 定义：指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，并始终保持低水分可进行长期(chngq)贮藏的方法。 干制食品在室温下一般可贮存一年或一年以上 第9页/共185页第九页，共185页。6 食品食品(shpn)干藏的历史干藏的历史 我国北魏在齐民要术

5、一书中记载用阴干加工肉脯的方法。 在本草纲目中，用晒干制桃干的方法。 大批量生产的干制方法是在1795年，将片状蔬菜(shci)堆放在室内，通入40热空气进行干燥，这就是早期的干燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术（1810）同时出现。第10页/共185页第十页，共185页。7 食品食品(shpn)干藏的特点干藏的特点 自然干制：简单易行、生产费用低；但时间长、受气候(qhu)条件影响； 人工干制：不受气候(qhu)条件限制，操作易于控制，干制时间显著缩短，产品质量显著提高；但需要专用设备，能耗大，干制费用大； 人工干制技术仍在发展，高效节能第11页/共185页第十一页，共185页。第一节第一

6、节 食品食品(shpn)干藏原理干藏原理 食品的腐败变质与食品中水分(shufn)含量（M）具有一定的关系，但仅仅知道食品中的水分(shufn)含量还不能足以预言食品的稳定性。 花生油 M 0.6时变质 淀粉 M 20不易变质 鲜肉与咸肉 鲜菜与咸菜（一般80%左右）第12页/共185页第十二页，共185页。一一 食品中水分存在食品中水分存在(cnzi)的形式的形式 结合水/被束缚水 Immobilized water 是指不易(b y)流动、有结合力固定、不易(b y)结冰（40），不能作为外加溶质的溶剂； 游离水/自由水 Free water 是指组织细胞中易流动、容易结冰，也能溶解溶质的

7、这部分水。第13页/共185页第十三页，共185页。结合水与自由(zyu)水的区别 游离水和结合( jih)水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映。 食品中水分被利用的难易程度主要是依据水分结合( jih)力或程度的大小而定，游离水或自由水最容易被微生物、酶和化学反应所利用，而结合( jih)水难以被利用，结合( jih)力或程度越大，则越难以被利用。 见Flash1第14页/共185页第十四页，共185页。二二 水分水分(shufn)活度活度 1. 定义 可用水分子的逃逸(toy)趋势（逸度）来反映游离水和结合水的区别。食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度AW（water activit

8、y) f 食品中水的逸度 Aw = f0 纯水的逸度 水分逃逸(toy)的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在常压（低压）或室温时，f/f0 和P/P0之差非常小（1%），故用P/P0来定义AW是合理的。第15页/共185页第十五页，共185页。 食品加工中，水分活度通常定义(dngy)为食品表面测定的水蒸气压（P）与相同温度下纯水的饱和蒸汽压（P0）之比，是一个近似值。 Aw P/P0 其中 P：食品中水的蒸汽分压； P0：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水的饱和蒸汽压）第16页/共185页第十六页，共185页。 蒸汽压与相对湿度有关，因而Aw与环境的平衡相对湿度（ERH，Equilibriu

9、m relative humidity）也相关。 Aw = P/P0 = ERH/100 测定相对湿度使用水分活度测定仪 注意(zh y)： 1. Aw是食品的固有性质，反映了食品中水分的结合状态；而ERH反映了与食品相平衡时周围的空气状态或大气性质。2. 当水分含量很低时，测量结果不准确。第17页/共185页第十七页，共185页。水分活度数值水分活度数值(shz)的意义的意义 Aw =1的水就是自由水（或纯水），指可以被利用的水； Aw 1的水就是指水被结合力固定(gdng)，数值的大小反映了结合力的多少； Aw越小则指水被结合的力就越大，水被利用的程度就越难； 水分活度小的水是难以或不可利

10、用的水。第18页/共185页第十八页，共185页。2. Aw大小(dxio)的影响因素温度；取决于水存在的量；水中溶质的种类和浓度； 食品(shpn)成分或物化特性； 水与非水部分结合的强度 第19页/共185页第十九页，共185页。表表2-1 常见食品中水分含量常见食品中水分含量(hnling)与与Aw的关系的关系0-10-20-50第20页/共185页第二十页，共185页。3. 水分水分(shufn)含量（含量（M）与水分）与水分(shufn)活度（活度（Aw） 在恒定温度下，食品中水分含量（M）与水分活度（Aw）之间的关系曲线称为该食品的水分吸附等温线（Moisture sorption

11、 isotherms，MSI）。 吸附：当食品表面水分蒸汽压低于空气蒸汽压时，空气中的水蒸气会不断向食品表面附近扩散，食品从它表面附近的空气中的吸收水蒸气而增加水分； 解吸：当食品水蒸汽压大于空气蒸汽压时，食品中的水分就蒸发，蒸汽压相对下降(xijing)，水分含量降低； 吸附和解吸的最终结果都是食品表面附近蒸汽压和空气蒸汽压相平衡。第21页/共185页第二十一页，共185页。水分水分(shufn)(shufn)吸附等温线吸附等温线- -高水分高水分(shufn)(shufn)含量（反向含量（反向L L）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 （Aw） 80 60 40 20 0含水量%

12、第22页/共185页第二十二页，共185页。水分水分(shufn)(shufn)吸附等温线吸附等温线- -低水分低水分(shufn)(shufn)含量（反含量（反S S）含水量的小幅变化会导致Aw的大幅度增加 I区：第一转折点前(水分含量 1%)，离子或偶极作用，单分子层吸附水(单层水分)； II区：第一转折点与第二转折点之间(水分含量 5%) ，氢键，多分子层吸附水(多层吸附水)； III区：第二转折点之后(水分含量95%) ，在食品(shpn)内部的毛细管内或间隙内的游离水(自由水或体相水) 第23页/共185页第二十三页，共185页。0 0.25 0.5 0.8 1.0 （Aw）含水量I

13、区II区III区（）自由水或体相水，是食品中结）自由水或体相水，是食品中结合得最弱，流动性最大的水，主要是合得最弱，流动性最大的水，主要是在细胞体系或凝胶中被毛细管液面表在细胞体系或凝胶中被毛细管液面表面张力或被物理截留的水。这种水很面张力或被物理截留的水。这种水很易通过干燥被除去或易结冰，可作为易通过干燥被除去或易结冰，可作为溶剂，容易溶剂，容易(rngy)被酶和微生物利被酶和微生物利用，造成食品腐败，通常占用，造成食品腐败，通常占95%以上；以上； （）多层水，）多层水，主要通过水主要通过水-水和水和水水-溶质溶质(rngzh)氢键同相邻分子氢键同相邻分子缔合，为可溶性缔合，为可溶性组分的

14、溶液，大组分的溶液，大部分多层水在部分多层水在-40不被冻结，不被冻结，I+II的水占的水占5%以以下；下；（）单分子层水，）单分子层水，不能被冰冻，不能不能被冰冻，不能干燥除去。水被牢干燥除去。水被牢固地吸附着，它通固地吸附着，它通过水过水-离子或水离子或水-偶极偶极相互作用被吸附到相互作用被吸附到食品可接近的极性食品可接近的极性部位如多糖的羟基、部位如多糖的羟基、羰基、羰基、NH2，氢键，氢键，当所有的部位都被当所有的部位都被吸附水所占有时，吸附水所占有时，此时的水分含量被此时的水分含量被称为单层水分含量，称为单层水分含量， -40不能冻结，占不能冻结，占总水量总水量(shu lin)极小

15、部分。极小部分。 第24页/共185页第二十四页，共185页。吸附等温线的加工吸附等温线的加工(ji gng)意义意义 I单水分子层区和II多水分子层区是食品被干燥后达到的最终平衡水分（一般在5%以内）；这也是干制食品的吸湿区； III自由(zyu)水层区，物料处于潮湿状态，高水分含量，是脱水干制区。第25页/共185页第二十五页，共185页。温度对水分吸附温度对水分吸附(xf)等温线等温线的影响的影响 同一原料随着温度的升高吸附等温曲线向水分活度增加(zngji)的方向抬升； 相同水分含量，水分活度随温度增高而增大； 相同水分活度，水分含量随温度升高减小。 第26页/共185页第二十六页，共

16、185页。食品种类对水分食品种类对水分(shufn)吸附等温吸附等温线的影响线的影响 食品(shpn)的组分或成分不同，会影响水分含量和水分活度之间的关系 高糖及可溶性小分子且无高聚物的食品(shpn)的MSI呈J形第27页/共185页第二十七页，共185页。加工对食品水分加工对食品水分(shufn)吸附等温线的影吸附等温线的影响响 食品(shpn)在脱水过程中水分含量和水分活度之间的关系就是解吸等温曲线； 吸附等温线和解吸等温线两者之间除首尾之外不能重合，且在相同水分含量下，解吸等温线中的Aw比吸附等温线中低，这种现象称为吸附滞后现象。 滞后环的形状取决于食品(shpn)的类型和温度第28页

17、/共185页第二十八页，共185页。滞后现象的几种解释滞后现象的几种解释（1）这种现象是由于多）这种现象是由于多孔食品中毛细管力所引起孔食品中毛细管力所引起的，即表面张力在干燥过的，即表面张力在干燥过程中起到在孔中持水的作程中起到在孔中持水的作用，产生稍高的水分含量。用，产生稍高的水分含量。（2）另一种假设是在获）另一种假设是在获得得(hud)水或失去水时，水或失去水时，体积膨胀或收缩引起吸收体积膨胀或收缩引起吸收曲线中这种可见的滞后现曲线中这种可见的滞后现象。象。解吸解吸/desorption:干燥过程干燥过程(guchng)吸附吸附/sorption:复水过程复水过程(guchng)第29

18、页/共185页第二十九页，共185页。吸附等温线滞后吸附等温线滞后(zh hu)现象的意义现象的意义 吸附和解吸等温线有滞后圈，说明(shumng)干制食品与水的结合力下降或减弱了。 解吸和吸附的过程在食品加工中就是干燥和复水的过程，这也是干制食品的复水性为什么下降的原因。 注意：还没有完全了解所有的相互作用机制。 第30页/共185页第三十页，共185页。三三 水分水分(shufn)活度对食品保活度对食品保藏性的影响藏性的影响水分活度和微生物生长活动的关系 水分活度对酶活力的影响(yngxing) 水分活度对化学反应的影响(yngxing) 第31页/共185页第三十一页，共185页。u大多

19、数新鲜食品的水分活度大多数新鲜食品的水分活度在在0.98以上。以上。u大多数重要的食品腐败细菌大多数重要的食品腐败细菌所需的最低所需的最低Aw都在都在0.9以上。以上。u水分活度降到水分活度降到0.75以下，食以下，食品的腐败变质才显著品的腐败变质才显著(xinzh)减慢；若将水分降到减慢；若将水分降到0.65，能，能生长的微生物极少。生长的微生物极少。u一般认为，水分活度降到一般认为，水分活度降到0.6以下食物才能在室温下进以下食物才能在室温下进行较长时间的贮存。行较长时间的贮存。1. 水分活度和微生物生长水分活度和微生物生长(shngzhng)活动的关系活动的关系第32页/共185页第三十

20、二页，共185页。食品中水分食品中水分(shufn)活度与微生活度与微生物生长物生长第33页/共185页第三十三页，共185页。Aw0.85微生物生长受抑制微生物生长受抑制水分活度较高的情况下微生物繁殖水分活度较高的情况下微生物繁殖(fnzh)迅速迅速水分水分(shufn)活度对细菌生长及毒素的产生的活度对细菌生长及毒素的产生的影响影响第34页/共185页第三十四页，共185页。0.20.40.60.81.0AwAw0.65霉菌被抑制霉菌被抑制(yzh)，在，在0.9左右霉菌生长最左右霉菌生长最旺盛。旺盛。 水分水分(shufn)活度对霉菌生长的活度对霉菌生长的影响影响第35页/共185页第三

21、十五页，共185页。0.20.40.60.8Aw呈倒呈倒S型，开始型，开始(kish)随水分活度增大上升迅速，到随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后变得比较平缓，当水分活度上升到左右后变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水以后，随水分活度的增大而迅速提高。分活度的增大而迅速提高。 Aw0.15才能抑制酶活性。才能抑制酶活性。2. 水分活度对酶活力水分活度对酶活力(hul)的的影响影响第36页/共185页第三十六页，共185页。0.20.40.6Aw0.8Aw在在0.4左右时，氧化反应较低，这部分水被认为能结合过氧化物，干左右时，氧化反应较低，这部分水被认为能结合过氧化物，干扰了它们的

22、分解：另外还同催化扰了它们的分解：另外还同催化(cu hu)氧化反应的金属离子发生水化氧化反应的金属离子发生水化作用，从而显著地降低了催化作用，从而显著地降低了催化(cu hu)效率。效率。 Aw超过超过0.4时氧化速度时氧化速度增加，加入的水增加了氧的溶解度和使大分子溶胀，暴露更多的催化增加，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(cu hu)部位。部位。 3. 水分活度对氧化水分活度对氧化(ynghu)反应反应的影响的影响第37页/共185页第三十七页，共185页。0.20.40.60.8Aw水分活度对非酶褐变反应水分活度对非酶褐变反应(fnyng)的影响的影响食品在食品在

23、AwAw在在0.4-0.80.4-0.8之间最适合非酶褐变之间最适合非酶褐变AwAw无法完全无法完全(wnqun)(wnqun)抑制褐变抑制褐变第38页/共185页第三十八页，共185页。第二节第二节 食品干燥食品干燥(gnzo)机制机制一、 干燥机制（湿热的转移(zhuny)）二、 干制过程的特性三、 影响干制的因素四、 合理选用干制工艺条件第39页/共185页第三十九页，共185页。一、干燥一、干燥(gnzo)机制机制 干燥是指食品在热空气中受热蒸发进行脱水的过程 在干燥时存在两个过程： 食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触的表面（内部转移），当水分子到达表面，根据空气与表面之间的蒸汽压

24、差，水分子就立即转移到空气中（外部转移）水分转移； 热空气中的热量(rling)从空气传到食品表面，再由表面传到食品内部热量(rling)传递； 食品的干燥过程是一个湿热转移过程第40页/共185页第四十页，共185页。 Food H2O（2）温度梯度）温度梯度T食品在热空气中，食品表面受热高于食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一它的中心，因而在物料内部会建立一定定(ydng)的温度差，即温度梯度。的温度差，即温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液态还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。这种是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为导湿温性。现

25、象称为导湿温性。表面(biomin)水分扩散到空气中内部(nib)水分转移到表面（1）水分梯度）水分梯度M干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先由液干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先由液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从态转化为气态，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，物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在即存在水分梯度水分梯度。水分扩散一般总是从高水分。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

26、水分迁移现象称为方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性导湿性。MM- MTT- T干燥过程湿热传递的模型干燥过程湿热传递的模型第41页/共185页第四十一页，共185页。1. 导湿性导湿性（1） 水分梯度 若用M 表示(biosh)等湿面水分含量（kg/kg干物质），则由内到外沿法线方向相距n的另一等湿面上的水分含量为M+M，那么物体内的水分梯度grad M 为： grad M=lim（M/n）=M/n n0 M-物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量（kg/kg干物质） n-物料内等湿面间的垂直距离（m）ngrad MI水分梯度水分梯度(t d)影响下水分的流向影响下水分的流向M+ M M

27、第42页/共185页第四十二页，共185页。 导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得： I湿= -K0（M/n）= -K0M（kg/(m2h)）其中：I湿- 物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分 转移量（kg/m2h） K- 导湿系数（m2/h） 0 -单位潮湿物料容积内绝对干物质(wzh)质量（kg干物质(wzh)/m3） M- 物料水分（kg/kg干物质(wzh)）由于水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。第43页/共185页第四十三页，共185页。注意导湿系数在干燥过程中并非稳定(wndng)不变的，它随着物料温度和水分含量的变化而异第44页/共185页第四十四页

28、，共185页。（2）物料水分与导湿系数）物料水分与导湿系数(xsh)间的间的关系关系 K值的变化(binhu)比较复杂。当物料处于恒速干燥阶段时，排除的水分基本上为自由水分，以液体状态转移，导湿系数稳定不变（ED段）；在区时，被除去的水分基本上为渗透水分，水分以液体状态和蒸汽状态转移，导湿系数下降（DC段）；区中排除的水分为吸附水分，基本上以蒸汽状态扩散转移，先为多分子层水分，后为单分子层水分，故K先上升后下降（CA段）导湿系数导湿系数(xsh)K（m2/h）物料水分物料水分M（kg/kg干物质干物质）ACDE物料水分和导湿系数间的关系物料水分和导湿系数间的关系 吸附水分吸附水分 渗透水分渗透

29、水分毛细管水分毛细管水分B第45页/共185页第四十五页，共185页。（3）导湿系数）导湿系数(xsh)与温度的关系与温度的关系K与温度指数成正比启示：若将导湿性小的物料在干制前加以预热，就能显著地加速干制过程。如果加热时要避免食品物料表面水分的蒸发(zhngf)，可在饱和湿空气中加热。导湿系数导湿系数(xsh)（K102）K102=(T/290)14温度（温度（）硅酸盐类物质温度和导湿系数的关系硅酸盐类物质温度和导湿系数的关系第46页/共185页第四十六页，共185页。2. 导湿温性导湿温性 干燥中，物料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梯度。温度梯度将促使水分（不论液态(

30、yti)或气态）从高温处向低温处转移。这种由温度梯度引起的导湿温现象称为导湿温性。 导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象第47页/共185页第四十七页，共185页。 高温将促使液体粘度和它的表面张力下降，将促使水蒸汽压上升，高温区水蒸汽压大于低温(dwn)区； 此外，高温区毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响，结果使毛细管内水分顺着热流方向转移； 沿热流方向转移的毛细管内水分与水分梯度的方向相反，导湿温性成为食品干燥时水分减少的阻碍因素。TT+TT/ nI内内表面(biomin)温度梯度下水分温度梯度下水分(shufn)的流向的流向n第48页/共185页第四十八页，共185页。（1）温度

31、梯度）温度梯度 导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比，它的流量可通过下式计算求得： I温= -K0（T/n） 其中： I温-物料(w lio)内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分 转移量（kg/（m2h） K-导湿系数（m2/h） 0 -单位潮湿物料(w lio)容积内绝对干物质重量（kg干物质/m3） -湿物料(w lio)的导湿温系数（1/，或kg/kg干物质） （单位温度梯度引起物料(w lio)水分梯度的变化） “ ”表示水分转移和温度梯度方向相反第49页/共185页第四十九页，共185页。（2）导湿温系数）导湿温系数(xsh) 就是温度梯度为1/m时所引起的水分转移量，即

32、 M T = - n n 导湿温系数和导湿系数（K）一样，会因物料水分的差异 （即物料和水分结合(jih)状态）而变化。 导湿温系数和物料水分的关系见右图。导湿温系数导湿温系数(xsh)（1/）0AB物料水分物料水分M（%）O第50页/共185页第五十页，共185页。 在水分含量较低时，即AB段，导湿温系数随物料水分含量M的增加而上升； 1） 低水分含量时物料水分主要是吸附水分，以气态方式扩散，当水分含量很低时，由于受空气挤压的影响，值甚至出现(chxin)负值； 2）随着水分含量增加，转变为多层分子吸附水，结合力减弱，扩散方式向液态转变，直至达到水分含量最高点，即B点，水分以液态转移为主；

33、3） 最高值，即B点，是吸附水和自由水分（渗透水分和毛细管水分）的分界点。第51页/共185页第五十一页，共185页。 在水分含量高的时候， 自由水（渗透水分在渗透压下和毛细管水分在毛细管势能作用下）总是以液体状态流动，因而导湿温性不随着物料水分含量而发生变化（曲线） ； 但如果因受物料内挤压空气的影响，妨碍(fng i)液态水分的转移，则导湿温性下降（曲线） 第52页/共185页第五十二页，共185页。3. 干制水分干制水分(shufn)总量总量 水分的总流量是由导湿性和导湿温性共同作用的结果： I总=I湿+I温 对于对流干燥，温度由物料表面向中心(zhngxn)传递（温度梯度促使水分从高温

34、处向低温处转移），而水分流向正好相反，即温度梯度和水分梯度的方向恰好相反时： I总= I湿-I温第53页/共185页第五十三页，共185页。 当I湿 I温 以导湿性为主，物料水分将按照水分减少方向转移；导湿温性为次要因素； 当I湿 I温 水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向发展，物料水分含量减少的进程(jnchng)变慢或者停止。 第54页/共185页第五十四页，共185页。例1：饼干(bnggn)生产例2：面包的生产第55页/共185页第五十五页，共185页。二、干制过程二、干制过程(guchng)的特性的特性1. 干燥曲线(qxin) 食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率逐

35、渐变低，食品温度也在不断上升。这些特性组合在一起可以全面表达食品的干燥曲线(qxin)。水分含量曲线(qxin)干燥速率曲线(qxin)食品温度曲线(qxin)第56页/共185页第五十六页，共185页。（1）水分含量曲）水分含量曲线（干燥线（干燥(gnzo)曲线）曲线） 干制过程中干制过程中食品绝对水分和食品绝对水分和干制时间的关系干制时间的关系曲线。干燥曲线。干燥(gnzo)初始时，初始时，食品被预热，食食品被预热，食品水分在短暂的品水分在短暂的平衡后（平衡后（AB段），段），出现快速下降，出现快速下降，几乎是直线下降几乎是直线下降（BC），当达到），当达到较低水分含量（较低水分含量（C点

36、）时（第一临点）时（第一临界水分），干燥界水分），干燥(gnzo)速率减速率减慢，随后趋于平慢，随后趋于平衡，达到平衡水衡，达到平衡水分（分（DE）。）。平衡水分取决于平衡水分取决于干燥干燥(gnzo)时时的空气状态的空气状态（2）干燥速率曲线）干燥速率曲线 干燥速率是水分子从食品表干燥速率是水分子从食品表面逸散至干燥空气的速度。面逸散至干燥空气的速度。 食品被加热，水分开始蒸发，食品被加热，水分开始蒸发，干燥速率上升，随着热量的传干燥速率上升，随着热量的传递，干燥速率很快达到最高值递，干燥速率很快达到最高值（AB），此为升速），此为升速阶段；阶段； B点时干燥速率最大，点时干燥速率最大，此时

37、水分从内部转移到表面的此时水分从内部转移到表面的速率大于或等于水分从表面扩速率大于或等于水分从表面扩散到空气中的速率，然后保持散到空气中的速率，然后保持稳定不变，此为第一干燥阶段，稳定不变，此为第一干燥阶段，又称为恒速干燥阶段。此时水又称为恒速干燥阶段。此时水分从内部转移到表面足够快，分从内部转移到表面足够快，从而可以维持表面水分含量恒从而可以维持表面水分含量恒定；定； C对应第一临界水分对应第一临界水分C，物料表面不再物料表面不再(b zi)全部被全部被水分润湿，干燥速率开始减慢，水分润湿，干燥速率开始减慢，因此因此C称为干燥过程的临称为干燥过程的临界点；界点； 降速干燥阶段降速干燥阶段CD

38、是第二干燥阶段的开始，此时是第二干燥阶段的开始，此时食品内部水分转移速率小于食食品内部水分转移速率小于食品表面水分蒸发速率；品表面水分蒸发速率； 当干燥速率降低到当干燥速率降低到D时，时，食品物料表面的水分已全部变食品物料表面的水分已全部变干，干燥速率下降是由食品内干，干燥速率下降是由食品内部水分转移速率决定的；部水分转移速率决定的； 当干燥达到平衡水分时，干当干燥达到平衡水分时，干燥就停止（燥就停止（E）。）。 （3）食品温度曲线）食品温度曲线 曲线曲线3是食品温度曲线。初期食品温度上升至是食品温度曲线。初期食品温度上升至B点，为食品初期加热阶段（点，为食品初期加热阶段（AB）；）；BC为为

39、恒速阶段，该阶段热空气向食品提供的热量全部消恒速阶段，该阶段热空气向食品提供的热量全部消耗于水分蒸发，食品物料的温度没有耗于水分蒸发，食品物料的温度没有(mi yu)发生发生变化。物料表面温度等于水分蒸发温度，即湿球温变化。物料表面温度等于水分蒸发温度，即湿球温度。度。C点后干燥速率下降，在降速干燥阶段，温点后干燥速率下降，在降速干燥阶段，温度上升直到干球温度（度上升直到干球温度（E） ，说明内部水分的转，说明内部水分的转移来不及供水分蒸发，食品物料温度也逐渐上升。移来不及供水分蒸发，食品物料温度也逐渐上升。 第57页/共185页第五十七页，共185页。由导湿性和导湿温性解释干燥过程由导湿性和

40、导湿温性解释干燥过程(guchng)曲曲线特征线特征第58页/共185页第五十八页，共185页。2.干燥过程干燥过程(guchng)中的恒速阶段和降中的恒速阶段和降速阶段速阶段 与食品(shpn)本身水分含量有关：干制过程中食品(shpn)内部水分迁移大于食品(shpn)表面水分蒸发或扩散，则恒速阶段可以延长；如内部水分迁移小于表面扩散，则恒速阶段就不存在 含水量75-90%的苹果有恒速和降速阶段； 含水量9%的花生米仅经历降速阶段 与物料性质和干燥介质(空气)有关第59页/共185页第五十九页，共185页。 三、影响(yngxing)干制的因素干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热传递过

41、程，对这一过程的影响因素主要取决于干制条件（由干燥设备类型和操作状况决定）以及(yj)干燥物料的性质。第60页/共185页第六十页，共185页。1. 干制条件干制条件(tiojin)的影响的影响 在人工控制条件下或干燥机中干燥； 食品的干燥需要在快的同时干燥量要大； 干燥条件对干燥恒率阶段（或恒速期）和降率阶段（或降速期）的影响条件主要有空气温度、流速、相对湿度(xingdu shd)和气压 第61页/共185页第六十一页，共185页。（1）温度）温度(wnd) 增加温度(wnd)可以使干燥加快。温度(wnd)提高，传热介质与食品间温差加大，热量向食品传递的速率越大，水分蒸发扩散速率也越大，从

42、而使恒速干燥阶段的干燥速率增加； 对于一定水分含量的空气，随着温度(wnd)提高，空气相对饱和湿度下降，这会使水分从食品表面扩散去除的动力更大；同时水分在高温下迁移或扩散速率也加快，从而使内部干燥加速，这对于降速阶段也有效第62页/共185页第六十二页，共185页。（2）空气流速）空气流速 空气流速加快(ji kui)，食品干燥速率也加速。热空气所能容纳的水蒸气量高于冷空气，可吸收较多的蒸发水分，及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气带走，以免妨碍食品内水分进一步蒸发；和食品表面接触的空气量增加，可显著加速食品中水分的蒸发。第63页/共185页第六十三页，共185页。（3）空气）空气(kngq)

43、相对湿度相对湿度 空气相对湿度越低，食品干燥速率越快。因为食品表面和干燥空气之间的水分蒸汽压差是影响外部质量传递的推动力。近于饱和的湿空气进一步吸收水分的能力远比干燥空气差，饱和的湿空气不能吸收来自食品的蒸发水分。 食品水分下降的程度(chngd)也由空气湿度所决定。食品水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态 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。第64页/共185页第六十四页，共185页。（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，当真空下干燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。 气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低；温度不变，气压

44、降低，则加速水分蒸发。 适合热敏物料的干燥 注意(zh y)：当干燥受内部水分转移限制时，真空操作对干燥速率影响不大。第65页/共185页第六十五页，共185页。操作操作(cozu)条件对干燥速率影响条件对干燥速率影响的总结的总结 第66页/共185页第六十六页，共185页。2. 食品食品(shpn)性质的影响性质的影响 （1） 表面积 表面积增大有利于干燥。 高表面积、小颗粒、薄片易干燥、快 （2） 组分定向 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。 芹菜中水分沿着长度方向比横穿细胞(xbo)结构的方向干燥要快得多 第67页/共185页第六十七页，共185页。 （3）

45、细胞结构： 食品中细胞外水分比细胞内的水更易除去 当细胞被破碎时，有利于干燥(gnzo)。但细胞破裂会引起干制品质量下降； （4）溶质的类型和浓度： 溶质如蛋白质、碳水化合物、盐、糖等，与水会相互作用，其结合力大，导致水分活度降低，抑制水分子迁移，干燥(gnzo)慢；尤其在低水分含量时还会增加食品的粘度；浓度越高，则影响越大。第68页/共185页第六十八页，共185页。四、合理选用干制工艺四、合理选用干制工艺(gngy)条件条件 食品干制工艺条件主要由控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成人工干制食品时，空气温度、相对湿度、流速、气压是主要工艺条件； 食品温度是干燥过程中控制

46、食品品质的重要(zhngyo)因素，它决定于空气温度、相对湿度和流速等主要参数。第69页/共185页第六十九页，共185页。1. 最适宜最适宜(shy)的干制工艺条件的干制工艺条件 干制时间最短； 热能和电能的消耗量最低； 干制品的质量最高； 它随食品种类而不同，在具体干燥(gnzo)设备中难以达到理想的干燥(gnzo)工艺条件，为此作必要修改后的适宜干制工艺条件称为合理干制工艺条件。第70页/共185页第七十页，共185页。2.合理选用合理选用(xunyng)干制工艺条干制工艺条件的原则件的原则 （1）干燥初始阶段：使食品表面的水分蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品

47、内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分扩散速率。 办法：降低空气温度和流速，提高(t go)空气相对湿度 第71页/共185页第七十一页，共185页。（2）恒速干燥阶段：物料表面温度(wnd)不会高于湿球温度(wnd)，为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过内部的水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度(wnd)。 此时提供的热量主要用于水分的蒸发，物料表面温度(wnd)是湿球温度(wnd)。第72页/共185页第七十二页，共185页。 （3）降速干燥阶段：开始时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(shufn)扩散率一致，以免食品表面过度受热

48、，导致不良后果。 要降低干燥介质的温度，降低空气的流速，提高空气的相对湿度（如加入新鲜空气）进行控制。 第73页/共185页第七十三页，共185页。（4）干燥末期：干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分含量加以选用(xunyng)。一般达到与当时介质温度和相对湿度条件相适应的平衡水分。 如北方干燥的蔬菜比南方的水分含量要低，因北方空气相对湿度小第74页/共185页第七十四页，共185页。第三节第三节 干制对食品品质干制对食品品质(pnzh)的影响的影响一、 干制过程中食品的主要变化1. 物理变化 干缩、干裂(n li)表面硬化多孔性热塑性 溶质的迁移第75页/共185页第七十五页，共185页。

49、2. 化学变化化学变化(huxu binhu)（1）营养成分蛋白质 变性、降解 碳水化合物 分解、焦化(jiohu)、褐变脂肪 氧化 维生素 易被破坏和损失 第76页/共185页第七十六页，共185页。（2）色素色泽随物料本身的物化性质改变（反射、散射、吸收传递可见光的能力）天然色素：类胡萝卜素(h lu bo s)、花青素、叶绿素、血红素等易变化褐变：酶促褐变（马铃薯、苹果的褐变）和非酶褐变（焦糖化、糖胺反应(Maillard) ）。第77页/共185页第七十七页，共185页。（3）风味 引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去除，从而导致风味的变差： 热会带来一些异味、蒸煮味、硫味

50、防止风味损失方法：芳香(fngxing)物质回收、低温干燥、加包埋物质使风味物质固定第78页/共185页第七十八页，共185页。二、干制品二、干制品(zhpn)的复原性和的复原性和复水性复水性 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、形状、质地、颜色、风味、结构(jigu)、成分以及其他可见因素（感官评定）等各个方面恢复原来新鲜状态的程度。 例：粉体类-速溶指标第79页/共185页第七十九页，共185页。 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(zn zhn)的程度来表示。复水比（R复

51、）：物料复水后沥干重（m复）和干制品试样重（m干）的比值 R复=m复/m干 m复-干制品复水后沥干重；m干-干制品试样重复重系数（ K复）：复水后制品沥干重和同样干制品试样量在干制前的相应原料重之比 K复= m复/m原 m原-干制前相应原料重干燥比：物料干燥前后重量比，反映被脱水程度 R干=m原/m干 第80页/共185页第八十页，共185页。三、食品干制方法三、食品干制方法(fngf)的选的选择择干制时间最短、费用最低、品质最高选择方法时要考虑：不同的物料物理状态不同：液态(yti)、浆状、固体、颗粒性质不同：对热敏感性、受热损害程度、对湿热传递的感受性最终干制品的用途消费者的不同要求第81

52、页/共185页第八十一页，共185页。第四节第四节 食品食品(shpn)的干制方法的干制方法干制方法可以区分为自然和人工干制两大类自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、风干、阴干人工干制：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，有专用的干燥设备本节主要(zhyo)讨论人工干制的方法 第82页/共185页第八十二页，共185页。一、空气一、空气(kngq)对流干燥对流干燥 空气对流干燥又称热空气干燥或者热风干燥，是最常见的食品干燥方法。 常压下进行(jnxng)，以热空气为干燥介质，以自然或强制对流循环方式与食品进行(jnxng)湿热交换。对物料而言是通过热空气传质传热的干

53、燥过程；对热空气是冷却增湿的过程。 包括气流干燥法、流化床干燥法、喷雾干燥法等第83页/共185页第八十三页，共185页。 流动的热空气不断和食品密切接触并向它提供蒸发水分所需的热量，有时还要为载料盘或输送带增添补充加热装置 采用这种干燥方法时，控制好空气的干球温度就可以改善(gishn)食品品质。第84页/共185页第八十四页，共185页。1. 柜（厢）式干燥设备柜（厢）式干燥设备 基本结构( jigu)如下图第85页/共185页第八十五页，共185页。第86页/共185页第八十六页，共185页。柜（厢）式干燥设备柜（厢）式干燥设备 特点： 间歇型，小批量，设备容量小，操作费用高 操作条件：

54、 空气温度94，空气流速2-4m/s 适用对象 果蔬、香料或价格较高的食品 作为中试设备，摸索物料(w lio)干制特性，为确定大规模工业化生产提供依据第87页/共185页第八十七页，共185页。2. 隧道隧道(sudo)式干燥设备式干燥设备 为了增加干燥的能力，将干燥室加长，可达十几米到几十米，物料(w lio)从一头进到另一头出来，即为隧道式干燥设备。 通常根据热空气流动和物料(w lio)移动的方向，将隧道式干燥设备分为逆流或顺流隧道式干燥设备 第88页/共185页第八十八页，共185页。一些基本名称一些基本名称(mngchng)和和概念概念对于热空气：高温低湿空气进入的一端热端低温高湿

55、空气离开的一端冷端对于物料：湿物料进入的一端湿端干制品(zhpn)离开的一端干端对于设备：热空气气流与物料移动方向一致顺流热空气气流与物料移动方向相反逆流第89页/共185页第八十九页，共185页。(1) 逆流逆流(nli)式隧道干燥设备式隧道干燥设备 基本( jbn)结构 物料与气流的方向物料与气流的方向(fngxing)相反；湿端即冷端，相反；湿端即冷端，干端即热端；半连续式干端即热端；半连续式第90页/共185页第九十页，共185页。逆流式隧道逆流式隧道(sudo)干燥设备的特点干燥设备的特点及应用及应用 A. 湿物料遇到的是低温高湿空气，物料内的湿度梯度也比较(bjio)小，这样不易出

56、现表面硬化或收缩现象，而中心又能保持湿润状态，此时为恒速干燥阶段。因此物料能全面均匀地收缩，不易发生干裂； 适合于初期干燥速率过快容易干裂的软质水果如李、梅等第91页/共185页第九十一页，共185页。B. 干端处食品物料已接近干燥，但因遇到的是高温低湿空气，干燥仍可进行但比较缓慢(hunmn)，此时为降速干燥阶段。干制品的平衡水分可相应降低，最终水分可低于5%； C. 干端处物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。避免物料的停留时间过长，干端处的空气温度不宜过高，一般不宜超过70；第92页/共185页第九十二页，共185页。 D. 逆流干燥(gnzo)中湿物料水分蒸发相对慢，总的干燥(gn

57、zo)速率低，故湿物料载量不宜过多； E. 因为在低温高湿的空气中，若物料易腐败或菌污染程度过大，会有腐败的可能。故易腐败的物料不宜采用逆流干燥(gnzo)。第93页/共185页第九十三页，共185页。（2）顺流）顺流(shn li)隧道式干燥隧道式干燥基本(jbn)结构 湿端即热端， 冷端即干端第94页/共185页第九十四页，共185页。顺流顺流(shn li)隧道式干燥的特点与应用隧道式干燥的特点与应用 A. 湿物料与干热空气相遇，水分蒸发快，湿球温度下降比较大，这就允许使用更高一些的加热空气温度如90，可进一步加速( ji s)水分蒸干而不至于焦化。 B. 干端处则与低温高湿空气相遇，水

58、分蒸发缓慢，干制品平衡水分相应增加，所以干制品水分难以降到10%以下。 吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方式第95页/共185页第九十五页，共185页。（3）双阶段）双阶段(jidun)干燥干燥基本(jbn)结构 顺流干燥：湿端水分蒸发率高 逆流干燥：后期干燥能力强，平衡水份低第96页/共185页第九十六页，共185页。（2）多阶段）多阶段(jidun)热风热风穿流式干燥穿流式干燥第97页/共185页第九十七页，共185页。双阶段干燥：取长补短特点：干燥比较均匀，生产能力高，品质较好用途(yngt)：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马铃薯）现在还有多段式干燥设备，有3，4，5段等，有广泛的适应性。

59、第98页/共185页第九十八页，共185页。第99页/共185页第九十九页，共185页。特点特点(tdin)v分成两个阶段：第一阶段，区段分成两个阶段：第一阶段，区段(q dun)1，因物料高湿，热空气自下而上；区段因物料高湿，热空气自下而上；区段(q dun)2和第二阶段，物料减轻，热空气自上而和第二阶段，物料减轻，热空气自上而下，以免吹跑物料；下，以免吹跑物料； v蔬菜脱水干制时，第一阶段，区段蔬菜脱水干制时，第一阶段，区段(q dun)1，空气温度可，空气温度可93-127 ，区段，区段(q dun)2，71-104 ；第二阶段，；第二阶段，54-82 ； 第100页/共185页第一百页

60、，共185页。加料器加料器(lioq)关键是稳定关键是稳定(wndng)而而均匀加料均匀加料第101页/共185页第一百零一页，共185页。特点特点(tdin) 干燥强度大，悬浮状态，物料最大限度地与热空气接触； 干燥时间短，0.5-5s，并流操作； 散热面积小，热效高，小设备大生产； 适用范围广； 物料(晶体)有磨损(m sn)，动力消耗大 适用对象：水分低于35%-40%的物料 例如糯米粉、马铃薯颗粒第102页/共185页第一百零二页，共185页。5. 流化床干燥流化床干燥(gnzo) 基本结构：使颗粒食品在干燥床上呈流化状态(zhungti)或缓慢沸腾状态(zhungti)（与液态相似）