脱水技术应用基本原理和食品干制

1、脱水技术应用基本原理和食品干制 食品干燥（食品干燥（DryingDrying） 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。 食品脱水（食品脱水（dehydrationdehydration） 为保证食品品质变化最小，在人工控制条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。 因此，脱水就是指人工干燥。脱水食品不仅应达到耐久贮藏的要求，因此，脱水就是指人工干燥。脱水食品不仅应达到耐久贮藏的要求，而且要求加水复原（复水）后基本上能恢复原状。而且要求加水复原（复水）后基本上能恢复原状。一一 果蔬干制的基本原理果蔬干制的基本原理1 食品中的水分食品中的水分 a、游离水、游离水 （自由水）（自由水）b、

2、胶体结合水（束缚水）、胶体结合水（束缚水）c、化合水、化合水(化学结合水化学结合水) 干燥过程中被除去的水分为干燥过程中被除去的水分为:自由水分和部分胶体结合自由水分和部分胶体结合水。水。2 平衡水分平衡水分果蔬与一定温度、湿度的干燥介质相接触，当果蔬排除水果蔬与一定温度、湿度的干燥介质相接触，当果蔬排除水分与吸收水分相等时，只要干燥介质情况不变，即使继续分与吸收水分相等时，只要干燥介质情况不变，即使继续加热，那么果蔬中所含水分也将维持不变，不会因与干燥加热，那么果蔬中所含水分也将维持不变，不会因与干燥介质长时间接触而变化，这时果蔬所含有的水分则称该干介质长时间接触而变化，这时果蔬所含有的水分

3、则称该干燥介质下果蔬的平衡水分。燥介质下果蔬的平衡水分。3 自由水分自由水分 在干燥作用中能除去的水分，是果蔬所含有的大在干燥作用中能除去的水分，是果蔬所含有的大于平衡水分的水，这一部分水称为自由水分于平衡水分的水，这一部分水称为自由水分( (主要是主要是游离水，也有少量胶体结合水）。游离水，也有少量胶体结合水）。4 干制机理干制机理 (以热风干制为例以热风干制为例)温度梯度温度梯度 T-T湿度梯度湿度梯度 M-M表面水分扩散到空气中表面水分扩散到空气中(水分外扩散或表面气化水分外扩散或表面气化)内部水分转移到表面内部水分转移到表面(内扩散内扩散)Food H2O内部扩散控制内部扩散控制表面气

4、化控制表面气化控制5 食品干燥阶段食品干燥阶段a.恒速干燥阶段恒速干燥阶段(表面气化控制阶段表面气化控制阶段) b.降速干燥阶段降速干燥阶段(内部扩散控制阶段内部扩散控制阶段)。ab 6 影响干燥作用的因素影响干燥作用的因素a 干燥介质的湿度干燥介质的湿度 b干燥介质的温度干燥介质的温度 一般温度不宜过高，否则有不良现象：一般温度不宜过高，否则有不良现象： 含水量高的果蔬破裂而使内容物流失；含水量高的果蔬破裂而使内容物流失； 果蔬中糖分和其它有机物因高温分解或焦化，有损外观和风味；果蔬中糖分和其它有机物因高温分解或焦化，有损外观和风味； 高温低湿下，果蔬原料表面易结壳；高温低湿下，果蔬原料表面

5、易结壳；c 干燥介质流速干燥介质流速d 原料的种类和状态原料的种类和状态e 原料的装载量（生产效率和生产周期兼顾）原料的装载量（生产效率和生产周期兼顾）7 合理选用干制工艺条件合理选用干制工艺条件 果蔬干制工艺条件主要由干制过程中控制干燥速率、果蔬干制工艺条件主要由干制过程中控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。例例1若温度若温度和湿度和湿度同时进行，有两个效果：干燥同时进行，有两个效果：干燥快；平衡水分含量更低（尤其在干燥后期）。快；平衡水分含量更低（尤其在干燥后期）。例例2温度低而干燥时间长，则易发生氧化褐变，甚温度低而干燥时

6、间长，则易发生氧化褐变，甚至生霉变质。至生霉变质。二、 干制对制品品质的影响 （ 一）物理变化1 体积缩小，重量减轻体积缩小，重量减轻2 干缩（均匀干缩、非均匀干缩）3 表面硬化4 多孔性5复水性 （ 二）化学变化1 色泽变化色泽变化酶褐变(Enzymatic browning)三要素：底物、酶、氧气b. 非酶褐变(Non enzymatic browning)羰氨反应或美拉德反应（Maillard reaction ）色素变化：叶绿素、花青素、胡萝卜素、叶黄素金属变色、糖的焦化变色、丹宁与碱作用变色等2 2 营养成分变化营养成分变化糖分的变化糖分的变化a. 果糖和葡萄糖均不稳定易分解果糖和葡

7、萄糖均不稳定易分解 b. 自然干制时，酶活未完全抑制时，呼吸作用耗一部分糖等。自然干制时，酶活未完全抑制时，呼吸作用耗一部分糖等。 c. 人工干制时，依温度升高和时间的延长而加快加大糖分的损失。人工干制时，依温度升高和时间的延长而加快加大糖分的损失。维生素变化维生素变化 VA1、VA2、VC 的变化的变化 维生素的热稳定性维生素的热稳定性: VB1、 VB2 、 VP VA1、VA2 VC 三、 食品的干制方法干制方法：干制方法可以区分为自然和人工干燥两大类自然干制：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（一）人工干燥方法的类型（一）人工

8、干燥方法的类型 加热或减压加热或减压制制 冷冷真真 空空人工人工 干燥干燥蒸发干燥蒸发干燥：物料中的水分物料中的水分汽体汽体（如：热风干燥、热泵干燥、喷雾干燥等）（如：热风干燥、热泵干燥、喷雾干燥等）升华干燥升华干燥：物料中的水分物料中的水分冰冰汽体汽体（如：真空冷冻干燥）（如：真空冷冻干燥）(二二) 蒸发干燥蒸发干燥1、热风干燥、热风干燥 2、滚筒干燥、滚筒干燥3、带式干燥、带式干燥 4、 喷雾干燥喷雾干燥5、转鼓干燥、转鼓干燥 6、热泵干燥、热泵干燥(内循环内循环式干燥式干燥) 7、流化床干燥、流化床干燥 8、气流干燥、气流干燥 9、真空干燥、真空干燥1 滚筒干燥（滚筒干燥（drum dr

9、ying） 滚筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。滚筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。力的作用下从较高一端向较低一端移动。 适用条件：耐热的果蔬浆类（如番茄酱、马铃薯适用条件：耐热的果蔬浆类（如番茄酱、马铃薯泥等）泥等） 原理：采用雾化器将原料分散为雾滴，并用热汽体（如空原理：采用雾化器将原料分散为雾滴，并用热汽体（如空气、氮气或过热水蒸汽）使雾滴失水，达到干燥的目的。气、氮气或过热水蒸汽）使雾滴失水，达到干燥的目的。 适用范围：一定浓度的液体物料。适用范围

10、：一定浓度的液体物料。 如：果粉、奶粉、番茄粉等如：果粉、奶粉、番茄粉等2 喷雾干燥喷雾干燥3 输送带式干燥(belt drying)特点特点:操作连续化、自动化、生产能力大4. 气流干燥原理：用气流来输送物料使粉状或颗粒食品在热空气中干燥适用对象：水分低于35%40%的物料 例糯米粉、马铃薯颗粒5. 流化床干燥使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或缓慢沸腾状态（与液态相似）。适用对象：粉态食品（固体饮料，造粒后二段干燥）原理：热泵干燥技术是利用热泵除去干燥室内湿热空气中原理：热泵干燥技术是利用热泵除去干燥室内湿热空气中水分并使热湿后的空气重新加热的技术。水分并使热湿后的空气重新加热的技术。优点：优

11、点：a 充分利用水蒸气的蒸发潜热，降低能源损失；充分利用水蒸气的蒸发潜热，降低能源损失； b 无需向外排湿空气，也无需补充新鲜空气，可以无需向外排湿空气，也无需补充新鲜空气，可以避免换气导致的物料污染。避免换气导致的物料污染。应用：热泵干燥温度低，通常只有应用：热泵干燥温度低，通常只有20 - 80，特别适用于，特别适用于热敏性物热敏性物 料的干燥。料的干燥。 6 热泵干燥（内循环式干燥）热泵干燥（内循环式干燥） 原理：水的汽化温度随压力的下降而降低。原理：水的汽化温度随压力的下降而降低。工作条件：气压工作条件：气压332-665Pa，温度，温度37-82适用范围：高温下易氧化或发生化学变化而

12、导致变质的食品。适用范围：高温下易氧化或发生化学变化而导致变质的食品。优点：能基本保持食品原有的结构、质地、外观和风味，并优点：能基本保持食品原有的结构、质地、外观和风味，并可制成轻微膨化制品。可制成轻微膨化制品。7 真空干燥真空干燥(vacuum drying)真真空空干干燥燥的的苹苹果果片片几种常见干燥设备照片几种常见干燥设备照片真真空空微微波波连连续续干干燥燥设设备备真空膨化干燥设备真空膨化干燥设备高真空度油浴脱水技术高真空度油浴脱水技术 核心设备真空油浴脱水机组，其真空度能达到。核心设备真空油浴脱水机组，其真空度能达到。真空油炸脱油机组真空油炸的芒果片真空油炸的芒果片（三）升华干燥（三

13、）升华干燥 升华干燥（升华干燥（Sublimation Drying）, 是将被干燥物是将被干燥物料中的水分冷冻成固体的冰，然后在高真空条件下，料中的水分冷冻成固体的冰，然后在高真空条件下，使冰直接升华变成水蒸汽，从物料中逸出，达到干燥使冰直接升华变成水蒸汽，从物料中逸出，达到干燥的目的，所以也称为真空冷冻干燥（的目的，所以也称为真空冷冻干燥（Vacuum-Freeze Drying Lyophilization），简称为冻干。），简称为冻干。 1 冻干工艺流程冻干工艺流程 升华干燥工艺过程一般分为：前处理阶段、冻结阶段、升升华干燥工艺过程一般分为：前处理阶段、冻结阶段、升华干燥阶段、解析干燥

14、阶段、后处理阶段等五个过程。华干燥阶段、解析干燥阶段、后处理阶段等五个过程。真空冷冻干燥设备真空冷冻干燥设备豆角豆角草莓草莓黄秋葵黄秋葵FD蔬菜加工产品2 冷冻速度对干制品品质的影响冷冻速度对干制品品质的影响冻结速度影响干制品的多孔性。冻结速度影响干制品的多孔性。冻结速度愈快，物料内形成的冰晶体愈微小，其孔隙愈小。冻结速度愈快，物料内形成的冰晶体愈微小，其孔隙愈小。冷冻速度还会影响物料的弹性和持水性。冷冻速度还会影响物料的弹性和持水性。-30经经15 min 冻结的芦笋和在冻结的芦笋和在-15温度中冻结的相比，前者具有较好的弹温度中冻结的相比，前者具有较好的弹性和持水性。性和持水性。缓慢冻结时形成颗粒较大的冰晶体，会破坏干制品的质缓慢冻结时形成颗粒较大的冰晶体，会破坏干制品的质地并引起细胞膜和蛋白质（如鱼肉）变性。地并引起细胞膜和蛋白质（如鱼肉）变性。（四（四 ）干燥比和复水性）干燥比和复水性1干燥比 (R干) ：干制前原料重量和干制品重量的比值，即每生产 1 kg 干制品需要的新鲜原料的重量。 R干 = G原/G干2干制品的复原性和复水性复水比：R复=G复/G干1 包装前的处理包装前的处理1）回软（均湿、水分平衡）回软（均湿、水分平衡） 目的：使干制品变软，使水分均匀一