食品脱水与干燥

食品脱水与干燥第1页，共110页，2023年，2月20日，星期日一、概述1.脱水的概念：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。2.类型：包括浓缩与干燥区别：食品中最终含水量及产品的性质不同浓缩：产品是液态，含水量一般在15%以上；干燥：产品是固态，具有固体特性，含水量低。一般浓缩是干燥的前处理。第2页，共110页，2023年，2月20日，星期日3.脱水的方式根据脱水的原理不同可分为两种。常温或真空加热：依据食品组分的蒸汽压不同。膜分离（渗透、反渗透、超滤）：依据分子大小不同。第3页，共110页，2023年，2月20日，星期日4.食品干藏：脱水制品在其水分被降低到足以防止腐败变质的程度后，并始终保持低水分进行长期保藏的一种方法。食品的干制：就是在人工控制条件下，采用加热蒸发脱水，几乎完全除去食品中水分，是水分含量在15%以下，而食品的其他性质在此过程中几乎没有或极小的发生变化的干燥方法。第4页，共110页，2023年，2月20日，星期日干制的目的：1.将食品中水分降低到一定水平，达到干燥要求2.要求食品品质变化最小3.改善食品的质量第5页，共110页，2023年，2月20日，星期日干制特点：干制是一个复杂的物理化学变化过程。一方面涉及热和物质的传递；另一方面其过程是多相反应，综合化学、物理化学、生物化学、流变学等过程的结果。第6页，共110页，2023年，2月20日，星期日食品干制的主要问题研究干燥物料的特性，科学的选择干燥方法和设备，控制最适合的干燥条件，获得最低能量消耗和最佳产品质量。第7页，共110页，2023年，2月20日，星期日5.干制食品的特点水分含量低，有利于在室温下长期储藏。重量轻、体积小，便于携带、运输。是救灾、救急和战备常用的重要物资。第8页，共110页，2023年，2月20日，星期日二、食品干藏的原理1.食品中水分存在的形式：1）结合水：定义：是指不易流动、不易结冰，不能作为外加溶质的溶剂，其性质显著不同于纯水。第9页，共110页，2023年，2月20日，星期日结合水的类型：（1）化学结合水：是经过化学反应后，按严格的数量比例，牢固的同固体间结合的水分，只有在化学作用或特别强烈的热处理下才能除去，除去的同时会造成物料物理化学性质的改变，即质变。在物料中含量小于5-10%，是干制品含水量的极限标准。第10页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）吸附结合水：是指在物料胶体微粒内、外表面上因分子吸附力而被吸着的水分。物料的胶体微粒具有极大的表面自由能，吸附力某些水分子，胶体表面第一单分子层的水分结合最牢固。吸附结合水具有不同的吸附力，在干燥过程中除去时要提供水分汽化需要的潜热和水分子脱吸附需要的潜热。第11页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）结构结合水：是指当胶体溶液凝固成凝胶时，保持在凝胶体内不的一种水分。（4）渗透压结合水：是指溶液和胶体溶液中，被溶质束缚的水分。溶液浓度越高，溶质的束缚力越强，十分越难以除去。第12页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）自由水：定义：是指食品或原料组织细胞中易流动、易结冰，也能溶解溶质的水分。类型：毛细管吸附水和物料外表面附着水分特点：依靠表面附着力、毛细管力和十分粘着力存在于湿物料中；干燥过程中能以液体或蒸汽形式除去。

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食品中水分被利用的难易程度，主要依据水分结合力或结合程度的大小而定。自由水最容易被微生物、酶、化学反应所利用，而结合水则难易被利用，结合力或结合程度越大，越难易被利用。第14页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.水分活度1）定义：食品表面测定的水蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。

AW=P/P0AW描述了水在食品中和非水成分相互作用的程度，反映了水与非水成分结合的强弱大小，自由水产生的AW为1，结合时则小于1。

第15页，共110页，2023年，2月20日，星期日由于蒸汽压与相对湿度有关，因而食品的AW值与该产品环境的平衡相对湿度ERH相关，也可以用ERH表示。但两者的意义不同，AW是食品固有的性质，反映了食品中水分的结合状态，即内环境；ERH则反应了与食品相平衡时周围的空气状态，即外环境。第16页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）影响因素：通常取决于食品中水分存在的量、温度、水中溶质的浓度、食品成分、AW值等。简单说影响AW的主要因素是样品的组成与温度，前者更为重要。第17页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）AW与水分含量的关系（1）水分吸附等温线在恒定温度下，AW-水分含量作图得到的曲线称为水分吸附等温线MSI，表示食品平衡使水分含量与外界空气相对湿度之间的关系。高水分含量的食品的MSI曲线呈反向L形，低水分含量食品的MSI曲线呈反S形。第18页，共110页，2023年，2月20日，星期日将MSI曲线划分为ⅠⅡⅢⅠ区：最强烈吸附，最少流动，水分子以离子或偶极相互作用与可接近的部位结合，水与非水成分结合能大，稳定性强，不易除去，含量在1%以下。第19页，共110页，2023年，2月20日，星期日Ⅱ区：水分子以氢键与相邻水分子和溶质结合，相当于多层吸附水，可溶性成分与不溶性成分对AW影响较大，即物料种类对AW影响较大，一般在5%以下。

第20页，共110页，2023年，2月20日，星期日在这区内存在二种水：吸附在胶体微粒内，外表面力场范围内的水，有较大的表面自由能与水吸附结合，且随分子层增加，吸附力减弱，介于ⅠⅡ之间。以胶体物质为骨干形成凝胶时结构内保留的水分，或封闭于细胞内的水分，是渗透压或结构维持水，介于ⅡⅢ之间。第21页，共110页，2023年，2月20日，星期日Ⅲ区：自由水或类似自由水，主要是由充满食品内毛细管中和附着在食品表面的水构成，是在凝胶或细胞体系中被物理截留的体相水，最易被脱水除去，这种水分含量占食品总水分含量的95%以上。第22页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）解吸等温曲线一般说湿物料与周围空气的相互作用有两个方向。P物料<P空气物料吸收空气中水蒸气而湿润，吸附作用P物料>P空气物料脱水干燥解吸作用P物料=P空气物料中水分与周围空气相对湿度平衡AW=ERH%第23页，共110页，2023年，2月20日，星期日AW和水分含量的关系在吸附与解吸过程中不同。在相同水分含量下，解吸曲线中AW比MSI要低，或在相同AW下，解吸中物料含水量高于MSI，称为吸附滞后现象。第24页，共110页，2023年，2月20日，星期日

其原因可以理解为食品干燥后重新吸水时，水分与非水成分的结合力减弱，即如果物料干燥后重新吸湿，为获得同样的平衡湿度，必须具备更高的空气湿度，在相同的额平衡湿度下，吸附湿度>解吸湿度。第25页，共110页，2023年，2月20日，星期日理由目前尚未有合理解释，可能是：1.由于毛细管脱水后，空气进入并吸附在管壁上，当重新吸湿时，水分必须要克服毛细管力和空气的阻力，因此，熟料干燥后重新吸湿达到相同的平衡湿度，必须增加空气中的蒸汽压。2.由于水分或失去水分时，物料体积的变化引起的。第26页，共110页，2023年，2月20日，星期日一般情况下，高糖、高果胶物料滞后环主要出现在单分子层，AW<0.65；高蛋白物料滞后环出现在AW0.85-0附近；淀粉类物料滞后环出现在AW0.7处。物料的滞后现象与温度有关，一般情况下，温度升高，滞后现象减轻，并且滞后环沿等温线的跨度减小。第27页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）MSI意义：食品何时脱水容易，何时较难如何组合食品可防止水分在组合食品的各组成部分间转移预测食品的化学和物理的稳定性与水分含量的关系看出不同食品中水分与非水成分间结合能力的强弱。第28页，共110页，2023年，2月20日，星期日3.AW与食品保藏1）AW对微生物生长影响：（1）对微生物发育的影响：一般情况下，每种微生物均有其最适的AW和最低的AW，它们取决于微生物的种类、食品的种类、温度、PH值以及是否存在湿润剂等因素，大多数细菌要求AW>0.94，大多数酵母菌要求AW>0.88-0.80，大多数霉菌要AW>0.75，因此，为了抑制微生物的生长，延长干制品的储藏期，必须将其AW降低到0.60以下。第29页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）AW与微生物耐热性

AW可改变微生物对热、光以及化学试剂的敏感性，高AW时，微生物最敏感；中等AW以下时，微生物最不敏感。第30页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）与芽孢的形成、产生毒素微生物在不同的生长阶段，所需要的AW值不同，细菌在形成芽孢和产生毒素时所需要的AW值要高于生长时所需的数值，如魏化芽孢杆菌繁殖生长时的AW为0.96，而芽孢形成的最适AW为0.993，再如黄曲霉菌生长时需要AW0.78-0.80，而产生毒素时AW则要求0.83.第31页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）AW与酶的关系（1）AW与酶活性的关系：酶的活性高低与很多条件有关，其中AW的影响非常显著，酶反应速度随AW提高而增大，在0.75-0.95之间达到最大，大于这个范围酶反应速度下降，可能是过高的AW对酶和底物有稀释作用。第32页，共110页，2023年，2月20日，星期日

酶以AW之间的关系呈现非线性关系，在AW<0.65时，酶活性降低或减弱，但吸湿后仍会缓慢活动，从而引起食品变质。一般说只有干制品的水分降低到1%以下，酶的活性才会完全消失。第33页，共110页，2023年，2月20日，星期日

AW影响酶促反应的途径：水作为运动介质促进扩散稳定酶的结构和构象水是水解反应的底物破坏极性集团的氢键从反应复合物中释放产物第34页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）AW与酶的热稳定性的关系酶在湿热条件下最易被钝化，如在湿热条件下100℃瞬间即能破坏其活性，而在干热条件下，204℃钝化效果也极其微小，由此可见，水分含量越高，酶的起始失活温度越低。第35页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）AW对化学变化的影响

AW不是确定最低化学反应的唯一参数。水在食品中可作为化学反应物及生成物的溶剂、可作为反应物、可作为生成物、可作为另一种物质的催化或抑制剂。

第36页，共110页，2023年，2月20日，星期日很多化学反应属于离子反应，其反应条件首先是离子化，再次要有水分子参与才能发生反应。如果减少水分子数量，则化学反应速度下降。因此要综合分析。如AW与脂肪氧化反应、非酶褐变反应、美拉德反应以及淀粉老化等各种反应之间的关系。第37页，共110页，2023年，2月20日，星期日三、食品干制机制1、干制机制食品干燥是指在热空气中食品水分受热蒸发后被除去的过程。这个过程有两个方面，一方面是食品中水分子从内部迁移到与干燥热空气接触的表面，再根据表面与空气中的蒸汽压差扩散到空气中——水分转移；第38页，共110页，2023年，2月20日，星期日另一个方面是热空气中的热量从空气传到食品表面，再传到食品内部——热量传递。因此，食品干燥过程既有水分转移又有热量传递，是湿热转移的过程。第39页，共110页，2023年，2月20日，星期日1）导湿性：（1）概念：由于水分梯度使食品中水分从高水分处相低水分处转移或扩散的现象。（2）水分梯度：见课本33页公式2-5

为空间内水分含量沿法线发生变化的速度。由导湿性引起的水分转移量为：课本33页公式2-7I湿=-Kγ0ΔM

第40页，共110页，2023年，2月20日，星期日水分转移方向与水分梯度方向相反，所以用负号；在其他条件相同时，导湿系数越大，说明通过导湿性引起的水分转移量越大，物料越容易干燥。导湿系数K在干燥过程中随物料温度、水分和水与非水成分的结合形式而发生变化。第41页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）K与食品水分的关系Ⅲ区：主要为游离水，以液态转移，K不变Ⅱ区：主要渗透水，以蒸汽或液体扩散转移，K处于下降阶段Ⅰ区：吸附水，蒸汽扩散，多分子层K上升，单分子层K下降。第42页，共110页，2023年，2月20日，星期日（4）K与温度关系温度对食品物料的倒是系数有明显影响，米钮维恰等人研究表明，导湿系数与热力学温度的14次方程正比。

K=（T/290）14

说明：导湿系数小的物料，干燥前进行预热，可大大提高物料的导湿性，显著加快干制的过程。第43页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.）导湿温性：（1）概念：由温度梯度引起的食品水分从高温处相低温处转移的现象。（2）原因：高温下，液体粘度和表面张力下降，，蒸汽压上升，易流动高温下，食品间隙内空气扩张，挤压毛细管内水分顺着热流方向流动第44页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）温度梯度：见课本35页公式导温性引起水分转移量：见课本35页公式2-8

其中δ

为导湿温性系数，水分转移方向与温度梯度方向相反，用负号表示。（4）导湿温性系数：表示温度梯度为1℃/m时所引起的水分转移量。第45页，共110页，2023年，2月20日，星期日导湿温系数与物料水分的关系A：低水分含量物料的水分为单分子层吸附水，以气态方式扩散，δ很小甚至负值。A-B：随物料水分含量的增加吸附水由单分子层转向多分子层，结合力减弱，扩散方式也转向液态，δ

也不断增加，直至到达最高点B点。第46页，共110页，2023年，2月20日，星期日如果物料中水分总能以液态方式扩散，导湿温性系数就不会因物料水分的变化而变化，即δ不变，发生曲线Ⅱ。如果物料受空气挤压，妨碍了液态水分的转移，则导湿温性系数下降，即δ

减小，发生曲线Ⅰ。空气是顺热流方向，而水分无论是气态还是液态方式转移都是逆热流方向的。第47页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）导湿性、导湿温性与食品干燥：干制过程中，湿物料内部同事存在水分梯度和温度梯度，水分的总流量为导湿性和导湿温性共同引起的水分流量的总和。∣I总∣=∣I湿∣+∣I温∣一般情况下，温度由物料表面向中心传递，外→内，水分流向相反，内→外第48页，共110页，2023年，2月20日，星期日干燥过程存在三种情况I湿>I温，I总=I湿-I温，此时以导湿性为主，导湿温性为干燥的阻碍因素，但总的水分转移方向是内→外，物料处于干燥阶段。I湿<I温，I总出现负值，此时以导湿温性为主，导湿性成为水分转移的阻碍因素，水分则随热流方向转移是外→内，不利于干燥，延长了干燥时间，只有当内部蒸汽压达到一定程度后才会改变水分转移方向。第49页，共110页，2023年，2月20日，星期日I温=0，此时物料表面的热量全部用于表面水分蒸发，物料内部则不存在温度梯度，此时湿物料中的水分转移只受导湿性影响，干燥速度取决于加热介质与水分扩散率等。第50页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.干制过程的特性1）干燥曲线：食品干制的特性可用干燥曲线反映，干燥曲线可由干燥过程中水分含量、干燥速率和食品温度变化组合在一起综合表达。第51页，共110页，2023年，2月20日，星期日（1）水分含量曲线：表示湿物料中水分含量与干燥时间的关系。首先湿物料被预热，食品表面受热或水分开始蒸发，但由于温度梯度的存在阻碍了水分的转移，水分含量下降较缓慢，A-B。随着热量的传递，温度梯度减小或消失，食品中水分迅速下降，B-C,除去了绝大部分自由水，达到C点时，食品中主要为多层吸附水，水分下降缓慢C-D，并逐渐达到平衡D-E。第52页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）干燥速率曲线：表示的是水分子从食品表面跑向干燥空气的速度与干燥时间的关系。食品被加热，水分开始蒸发，干燥速率由小一直到最大A’’-B’’，此时水分从食品表面扩散到空气中的速率等于或小于水分从食品内部向表面转移的速率，造成干燥速率恒定不变B’’-C’’，达到第一水分临界点后，物料表面不再为水分湿润，干燥速率开始减慢，进入降速期C’’-D’’。第53页，共110页，2023年，2月20日，星期日当干燥速率下降到“D”点后，物料表面水分已经全部变干，原来在表面进行的水分汽化则全部移入物料内部，汽化的水蒸气要穿过已干的固体层而传递到空气中，使阻力增加，因而干燥速率降低更快D’’-E’’，直到达到平衡水分，水分的迁移基本停止，干燥速率为零。第54页，共110页，2023年，2月20日，星期日需要说明：干燥速率的转折点标志着干燥机理的转折，临界点是干燥有表面汽化控制到内部扩散控制的转变点，是物料由除去非结合水到除去结合水的转折点。第55页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）食品温度曲线：表示食品的温度与干燥时间的关系干燥初期食品接触热空气，食品温度由室温逐渐上升A`-B`,达到B`点后，热空气提供的热量全部为食品表面水分蒸发所消耗，食品本身没有受到加热，温度不变B`-C`，达到C`点后，水分蒸发减小，热空气提供的热量大于水分汽化需要的潜热，物料表面温度开始不断升高C`-D`，干燥达到平衡水分时，食品温度等于热空气温度，为空气的干球温度E`.第56页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.）干燥阶段：典型的干燥阶段有恒率干燥期和降率干燥期两个阶段。（1）恒率干燥期：此期中水分子从食品内部迁移到表面的速率大于或等于水分子从食品表面相热空气蒸发的速率，其表达式见课本38页公式2-10.第57页，共110页，2023年，2月20日，星期日

恒率干燥期的长短取决于干制过程种食品内部水分迁移与食品表面水分蒸发或外部水分扩散速度的大小。如果内部水分转移速度大于表面水分扩散速度，则恒率干燥阶段可以延续，否则，就不存在恒率干燥期。第58页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）降率期：此期内内部质量传递机制影响干燥速度，在食品中存在几种不同的水分转移方式。液体扩散：表面水分含量低于剩余水分含量蒸汽扩散：产品表面存在气化作用毛细管流动：多孔物质的表面张力的影响压力流动：干燥空气与食品内部结构的压力差热力流动：食品表面与内部的温度差第59页，共110页，2023年，2月20日，星期日3.）由导湿性和导温湿性解释干燥过程特征：第60页，共110页，2023年，2月20日，星期日3.影响干制的因素1）干制条件：（1）温度：对于空气作为干燥介质，提高空气温度，干燥加快。原因：温度升高，传热介质与食品间温差加大，热量向食品传递速率加大，水分外逸速率加快。第61页，共110页，2023年，2月20日，星期日温度升高，空气相对饱和湿度下降，加大水分从食品表面扩散的动力。温度高，水分扩散速率也加快，使内部干燥加速。第62页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）空气流速热空气容纳更多的水分能及时带走食品表面附近的饱和湿空气，促进食品内部水分进一步蒸发能增加与食品表面接触空气量，提高对流的质量传递速度第63页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）空气相对湿度：若用空气作为干燥介质，空气中的相对湿度越低，可以吸收更多的食品蒸发出来的水蒸气，食品干燥也越快。食品的水分下降的程度也是由空气中的相对湿度决定的，空气中相对湿度越小，食品最终的水分含量也越低第64页，共110页，2023年，2月20日，星期日（4）大气压力和真空度气压影响水的平衡，在真空下干燥，温度不变，空气的蒸汽压减小，水的沸点降低，水的蒸发加快，恒率阶段干燥更快。第65页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.）食品本身的性质（1）表面积：热量向食品中心传递的距离以及食品内部水分到达表面的距离决定食品被干燥的速度。（2）组分定向：指食品内微结构的定向，如纤维、细胞结构的定向等。第66页，共110页，2023年，2月20日，星期日四、干制对食品品质的影响1.物理变化：1）干缩：食品在干燥时，因水分被除去而导致体积缩小，肌肉组织细胞的弹性部分或全部丧失的现象。干缩的程度与食品种类、干燥方法及干燥条件等因素有关。食品含水量大、组织脆嫩，干缩严重；冷冻干燥不发生干缩；热风干燥中高温不低温严重，缓慢比快速严重。第67页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）表面硬化：是食品物料表面收缩和封闭的一种特殊现象。原因有：干燥时，内部溶质随水分向表面迁移和积累，在表面形成结晶造成的。由于食品表面干燥过于强烈，内部水分向表面迁移的速度滞后于水分蒸发的速度，是表层形成一层干硬膜。第68页，共110页，2023年，2月20日，星期日食品干燥时，防止表面硬化的措施有：降低食品表面温度，使物料干燥速度缓慢适当提高空气中的相对湿度第69页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）多孔性：形成的原因：快速干燥时物料表面硬化及其内部蒸汽压的迅速建立会促使物料形成多孔性加入不会消失的发泡剂，经过搅打形成稳定的泡沫状，干燥后也会形成多孔性高度真空使水蒸气迅速蒸发、外逸，也会形成多孔性第70页，共110页，2023年，2月20日，星期日4）热塑性：即加热后会软化的现象。如含糖高的果蔬汁，干燥后残留的固体会呈现热塑性粘质状态，粘结在一起，难以取下。此时需要设置冷却区，热塑性固体冷却后会硬化呈结晶体或无定形玻璃体而脆化。第71页，共110页，2023年，2月20日，星期日5）溶质的转移：一般食品中均含有糖、盐、有机酸等可溶性物质，干燥时，这些物质随水分向表面迁移。这些可溶性物质在干制品中的均匀分布程度与干燥工艺有关。快速干燥会造成表面干硬；而缓慢干燥则可以使溶质借助浓度差的推动力在物料内部重新分布。第72页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）细胞结构：细胞膜具有一定阻力，细胞间水分易于细胞内水分的流失4）溶质的类型和浓度：溶质浓度高，持水能力强，抑制水的流动性，造成食品干燥缓慢。原因：溶质的存在提高了水的沸点，影响食品中水分的蒸汽化。第73页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.化学变化：1）营养成分变化：蛋白质、碳水化合物、脂肪、各种维生素2）色素：干制改变了食品的物理化学性质，使食品的反射、散射、吸收和传递可见光的能力发生变化，从而改变食品的色泽。如变黄、变褐、变黑等。第74页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）风味：食品失去挥发性风味物质是脱水干制常见的一种化学变化，如牛乳干燥后失去微量的低级脂肪酸，从而失去鲜乳的风味。同样，干制也会导致食品产生煮熟味等一些异味。第75页，共110页，2023年，2月20日，星期日防止风味物质损失的措施：增加芳香物质的回收装置，如冷凝回收装置等采用低温干燥技术，减少风味物质的挥发在干燥前对物料进行预处理，如添加包埋剂，从而防止风味物质的损失第76页，共110页，2023年，2月20日，星期日3.干制品的复原性和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。1）复原性：干制品重新吸水后在重量、大小、形状、质地、颜色、风味、结构、成分以及其他可见因素等各个方面恢复原来新鲜状态的程度。如粉状物料以速溶性来衡量。第77页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）复水性：是指干制品重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度，或用复水比、复重系数等来表示。复水比：R复=m复/m干复水系数：K复=m复/m原或R复/R干干燥比：R干=m原/m干反映物料被脱水的程度第78页，共110页，2023年，2月20日，星期日4.干制品的贮藏水分含量：干制品的耐储性主要取决于食品干燥后的水分活度。由于各种食品的成分和性质不同，达到储藏要求水分活度时的水分含量也各不相同，对干制品感知的程度要求也不一样。各种干制品最终的水分要求，主要由食品成分、加工工艺、储藏条件等个因素决定。第79页，共110页，2023年，2月20日，星期日5.合理选用干制工艺条件1）最佳工艺条件：干制时间最短，费用最低，产品品质最高2）原则：V表≤V内，使I湿>I温，或I温=0降率期内要降低V表，避免表面过热干燥末期，根据干制品的要求合理选择干燥介质的相对湿度第80页，共110页，2023年，2月20日，星期日五、干制方法食品的干制方法可区分为自然干制和人工干制。自然干制：在自然条件下干燥，如晒干、风干等人工干制：在常压或减压环境下用人工控制的工艺条件进行干制，有专用的干燥设备，如空气对流干燥设备、真空干燥设备、滚筒干燥设备、冷冻干燥设备等。第81页，共110页，2023年，2月20日，星期日1.空气对流干燥：是以热空气为干燥介质，自然或强制对流循环的方式与食品进行湿热交换的方式。采用这种干燥的方法，食品一般都会出现恒率干燥期和降率干燥期阶段，因此干燥过程中控制好空气的干、湿球温度就可以改善干制品的品质。对流干燥主要包括气流干燥、流化床干燥、喷雾干燥等。第82页，共110页，2023年，2月20日，星期日1）柜式干燥：特点：间歇式，小批量，设备容量小，操作费用高操作条件：空气温度<94℃，空气流速2-4m/s适用对象：果蔬或价格较高食品作为中试设备，摸索物料干制特性，为确定大规模工业化生产提供依据。第83页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）隧道式干燥：热端：高温低湿空气进入端冷端：低温高湿空气离开端湿端：湿物料进入端干端：干制品离开端顺流：热空气气流与物料移动方向一致逆流：热空气气流与物料移动方向相反第84页，共110页，2023年，2月20日，星期日（1）逆流隧道式干燥：湿端即冷端，干端即热端，物料能全面均匀收缩，不易发生干裂，适用于干制水果，最终水分含量可低于5%。注意：湿物料载量不宜过多。过多会造成腐败或污染程度加大，或出现增湿可能。第85页，共110页，2023年，2月20日，星期日（2）顺流隧道式：湿端即热端，冷端即干端。湿物料水分蒸发快，干燥快；但干物料出口处与湿空气相遇，水分蒸发减缓，平衡水分增加，干制品的最终水分含量难以降到10%以下。不适宜吸湿性较强的食品物料。第86页，共110页，2023年，2月20日，星期日（3）双阶段干燥：顺流干燥湿端水分蒸发高，逆流阶段后期干燥能力强，可取长补短，干燥均匀，生产能力强，产品品质好，有广泛的适用性。第87页，共110页，2023年，2月20日，星期日3）输送带式干燥：特点：操作连续化、自动化、生产能力大有多层输送带式，物料有翻动，物流方向有顺流和逆流，操作连续化、自动化，生产能力大，占地小。第88页，共110页，2023年，2月20日，星期日4）气流干燥：用气流来输送物料，使粉状或颗粒状物料在热空气中干燥。特点：干燥强度大，物料呈悬浮状态，最大程度与热空气接触，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，但物料有磨损，动力消耗大。适用对象：水分低于35-40%的物料第89页，共110页，2023年，2月20日，星期日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）设备有：单层流化床干燥器，多层流化床干燥器，卧式多室流化床干燥器，喷动流化床干燥器，振动流化床干燥器第90页，共110页，2023年，2月20日，星期日6）喷雾干燥：就是将液态或浆质态物料喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中进行脱水干燥的过程。设备主要由雾化系统、空气加热系统、干燥室、空气粉末分离系统、鼓风机等主要部分组成雾化系统主要有离心式、压力式和气流式三种类型第91页，共110页，2023年，2月20日，星期日喷雾干燥的过程：典型的喷雾干燥中同样会经历恒率干燥期和降率干燥期。特点：恒率干燥期时间相当短，表面温度可以达到干燥空气的湿球温度。降速干燥期时间较长，蒸发冷却不足以维持表面温度在湿球温度，使产品表面温度升高，最终达到干燥空气的相同温度。第92页，共110页，2023年，2月20日，星期日蒸发面积大，干燥过程液滴温度低，过程简单，操作方便，适合连续化生产，但耗能大，热效低。典型产品：奶粉、速溶咖啡、茶粉、蛋粉、酵母提取物、干酪粉、豆奶粉以及酶制剂等第93页，共110页，2023年，2月20日，星期日产品质量问题：浓度低、体积较小的食品干燥后会出现粉末太细复水时产生漂浮，遇水成团难以溶解。产品风味较其他干燥工艺差粉末颗粒发粘防治措施：控制水和食品中水分除去的速率第94页，共110页，2023年，2月20日，星期日2.接触干燥：是指被干燥的物料与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自传导方式进行的干燥，间接传热，干燥介质可为蒸汽、热油等。特点：干燥速度快，可采用高压蒸汽，热效率高，热能经济费用低，但产品带煮熟味适用对象：浆状、泥状、液态以及受热影响不大的食品物料，如麦片、米粉等。第95页，共110页，2023年，2月20日，星期日典型的接触干燥工艺是滚筒干燥：滚筒在浆料中不断滚动，将物料在不断加热的滚筒表面上铺成薄层，在旋转中水分蒸发至干，被固定或往复运动的刮刀刮下，经输送至贮藏器内进行包装。第96页，共110页，2023年，2月20日，星期日3.真空干燥：在低压条件下（0.3-0.6kPa），可在较低温度下（37-82℃）干燥食品的方法。干燥系统主要有：真空系统、干燥箱、冷凝水收集装置以及加热系统等组成。特点：干燥温度低时间短；物料呈疏松多孔状和膨化状，产品的溶解性、复水性、色泽和口感较好；产品最终水分含量低；热能利用经济，适应性强。第97页，共110页，2023年，2月20日，星期日4.冷冻干燥：将食品在冷冻状态下，食品中的水变成冰，再在高真空度下，并直接从固态变成水蒸气而达到脱水干燥，故又称冷冻升华干燥。第98页，共110页，2023年，2月20日，星期日1）干燥条件：真空室内的绝对压力<500Pa冷冻温度<-4℃第99页，共110页，2023年，2月20日，星期日2）冻结方法：包括自冻法和预