第二章 食品干制

第二章食品干制概述第一节食品干藏原理第二节食品干燥机制第三节干制对食品品质的影响第四节食品的干制方法第五节干制品的包装和贮藏概述1.食品的脱水加工（dehydration）1.1脱水加工就是从食品中去除水分

日常生活中如日晒稻谷，风干鱼肉，油炸油条，烤烧饼、面包等，这些加工都会使食品失去水分。

但是有些操作并不仅仅是为了去除水分，应还有其他的作用，如油炸是为了脆，烤是为了香脆或酥，因而人们不认为这些操作是食品脱水的一种主要形式。

1.2脱水加工的类型依据脱水的程度，脱水加工可以分为两种类型:产品是液态，其中水分含量较高>15%——浓缩(concentration)。如浓缩果汁40~70%产品是固体，最终水分含量低<15%——干燥(drying)

。如桔子粉,奶粉,粉状咖啡依据脱水原理的不同，食品脱水加工的类型有：

在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食品组分的蒸汽压不同而分离去除水分至固体或半固体；如浓缩，干燥依据食品分子大小不同，用膜来分离水分;如超滤、反渗透等，主要是用于浓缩

食品干制：是指在尽可能不改变食品风味的前提下，利用各种方法脱除食品中的水分，使其降低到一定水平，并保持低水分状态，以延长食品的贮藏期或改善食品加工品质的过程。2.干燥的目的减小食品体积和重量；一般重量变为原来的1/8~1/2左右，节省包装、贮藏和运输费用，带来了方便性；降低食品中水分含量，使食品易于贮藏，延长保藏期。

3.食品干燥保藏是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贮藏的方法。这种方法是从自然界各种现象中认识和从实践中得到的，如稻谷、麦子、玉米、豆类、水果、蔬菜等。4.食品干藏的特点自然干制，简单易行、因陋就简、生产费用低；但时间长、受气候条件影响；人工干制，不受气候条件限制，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。在现代食品工业中干燥（或干制）不仅是一种食品加工方法，并已发展成为食品加工中的一种重要保藏方法。在果蔬、肉类、水产、乳品、粮食、淀粉、固体饮料、食品添加剂等各类食品中被大量广泛应用。第一节食品干藏原理长期以来人们已经知道食品的腐败变质与食品中水分含量（M）具有一定的关系。但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以预言食品的稳定性。

花生油M0.6％时易变质淀粉M20％不易变质

还有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的情况是明显不同的。水是否被利用与水在食品中的存在状态有关。食品中水分存在的形式游离水（或自由水）Freewater

是指组织细胞中易流动、容易结冰，也能溶解溶质的这部分水。结合水（或被束缚水）Immobilizedwater

是指不易流动、有结合力固定、不易结冰（－40℃），不能作为溶剂；

游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度AW（wateractivity)1.水分活度

f——食品中水的逸度

Aw

=——f0——纯水的逸度水分逃逸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。

（1）定义

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）。水分活度数值的意义Aw=1的水就是自由水(或纯水），可以被利用的水；Aw<1的水就是指水被结合力固定，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用的水；（2）水分活度大小的影响因素影响水分活度的因素主要有食品种类、水分含量、食品中溶质种类和浓度及温度：取决于水存在的量；温度；水中溶质的种类和浓度；食品成分或物化特性；水与非水部分结合的强度

2.水分活度对食品保藏性的影响

（1）水分活度和微生物生长活动的关系（2）水分活度对酶活力的影响（3）水分活度对化学反应的影响

大多数新鲜食品的水分活度在0.98以上，适合各种微生物生长（易腐食品）。大多数细菌生长繁殖所需的最低aw都在0.94-0.99，肉毒杆菌在低于0.95就不能生长。大多数霉菌生长繁殖所需的最低aw都在0.8-0.94。只有当水分活度降到0.75以下，食品的腐败变质才显著减慢；若将水分降到0.6，能生长的微生物极少。一般认为，水分活度降到0.7以下物料才能在室温下进行较长时间的贮存。（1）水分活度和微生物生长活动的关系食品中水分活度与微生物生长关系Aw<0.85微生物生长受抑制。水分活度较高的情况下微生物繁殖迅速，水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响0.20.40.60.81.0AwAw<0.65霉菌被抑制，在0.9左右霉菌生长最旺盛。水分活度对霉菌生长的影响0.20.40.60.8Aw呈倒S型，开始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0.6以后，随水分活度的增大而迅速提高。Aw<0.15才能抑制酶活性。（2）水分活度对酶活力的影响

Aw在0.4左右时，氧化反应较低，这部分水被认为能结合氢过氧化物，干扰了它们的分解，于是阻碍了氧化的进行。另外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率。当水分超过0.4时，氧化速度增加。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。（3）水分活度对氧化反应的影响0.20.40.60.8Aw水分活度对褐变反应的影响第二节食品干燥机制一、干燥机制二、干制过程的特性三、影响干制的因素一、干燥机制干制是指食品在热空气中受热蒸发后进行脱水的过程。在干燥时存在两个过程：（1）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差，水分子就立即转移到空气中（外部转移）——水分质量传递；（2）热空气中的热量从空气传到食品表面，由表面再传到食品内部——热量传递；

FoodH2O（2）温度梯度ΔT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定的温度差，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。这种现象称为导湿温性。表面水分扩散到空气中内部水分转移到表面（1）水分梯度ΔM干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分梯度。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方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。MM-ΔMTT-ΔT1.导湿性

（1）水分梯度若用M

表示等湿面湿含量或水分含量（kg/kg干物质），则沿法线方向相距Δn的另一等湿面上的湿含量为M+ΔM

，那么物体内的水分梯度gradM

则为：gradM=lim（ΔM

/Δn）=∂M/∂n

Δn→0M—物体内的湿含量，kg/kg干物质Δn—物料内等湿面间的垂直距离（m）ΔngradMI湿度梯度影响下水分的流向M+ΔM

M

导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得：

I湿=-Kγ0（∂

M/∂n）=-Kγ0ΔM（Kg/m2·h）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/m2·h）

K——导湿系数（m2/h）

γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg/m3

）“—”负号表示水分转移的方向与水分梯度的方向相反；导湿系数K在干燥过程中并非稳定不变，它随着物料水分含量和温度而异。2.导湿温性干燥时，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（不论液态或气态）从高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象。高温将促使液体粘度和它的表面张力下降，但将促使水蒸汽压上升，高温区水蒸汽压大于低温区；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。

θθ+ΔθI内表面图温度梯度下水分的流向Δn

I温=-Kγ0δ（∂

θ/∂n）I温

——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/m2·h）

K——导湿系数（m2/h）

γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg/m3

）δ——湿物料的导湿温（1/℃）“—”负号表示水分转移的方向与水分梯度的方向相反；3.干制水分总量

干制过程中，湿物料内部同时会有水分梯度和温度梯度存在，因此，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

当I湿﹥I温，

I总=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，I总=I温-

I湿

水分随热流方向转移（并向物料水分增加方向发展），水分向外扩散则受阻。两者方向相反时：二、干制过程的特性

食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率变大后又逐渐变低，食品温度也在不断上升。1.干燥曲线（1）水分含量曲线（2）干燥速率曲线（3）食品温度曲线（1）水分含量曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂的平衡后（AB段），出现快速下降，几乎是直线下降（BC），当达到较低水分含量（C点）时（第一临界水分），干燥速率减慢，随后趋于平衡，达到平衡水分（DE）。平衡水分取决于干燥时的空气状态（3）食品温度曲线初期食品温度上升，直到最高值——湿球温度，整个恒率干燥阶段温度不变，即加热转化为水分蒸发所吸收的潜热（热量全部用于水分蒸发）在降率干燥阶段，温度上升直到干球温度，说明水分的转移来不及供水分蒸发，则食品温度逐渐上升。（2）干燥速率曲线食品被加热，水分被蒸发加快，干燥速率上升，随着热量的传递，干燥速率很快达到最高值；是食品初期加热阶段；然后稳定不变，为恒率干燥阶段，此时水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定，也就是说水分从内部转移到表面的速率大于或等于水分从表面扩散到空气中的速率，是第一干燥阶段；到第一临界水分时，干燥速率减慢，降率干燥阶段，说明食品内部水分转移速率小于食品表面水分蒸发速率；干燥速率下降是由食品内部水分转移速率决定的当达到平衡水分时，干燥就停止。

2.干燥阶段在典型的食品干燥过程中，物料先经过预热后，再经历干燥恒定阶段（恒速期）和干燥降速阶段（降速期）。（1）恒速期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表面跑向干燥空气的速率；干燥推动力是食品表面的水分蒸汽压和干燥空气的水分蒸汽压两者之差；传递到食品的所有热量都进入汽化的水分中，温度恒定；（2）降速期一旦到达临界水分含量，水分从表面跑向干燥空气中的速率就会快于水分补充到表面的速率；内部质量传递机制影响了干燥快慢；干燥结束达到平衡水分含量；降速期预测干燥速率是很困难的；干制过程中食品内部水分迁移大于食品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。如水分含量75~90%的苹果，有恒速和降速阶段；若水分9%的花生米，干制时，仅经历降速阶段。注意以上我们讲的都是以空气为介质通过加热来干燥。若是采用其它加热方式，如没有热量传递过程，则干燥速率曲线将会变化。复习一、食品干藏的原理二、导湿性和导湿温性三、干燥曲线三、影响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，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）以及干燥物料的性质。1.干制条件的影响在人工控制条件下或干燥机中干燥；食品的干燥希望干燥得快，同时干燥量要大；干燥条件对干燥恒速阶段和降速阶段的影响的条件主要有空气温度、流速、相对湿度和气压。（1）温度

对于空气作为干燥介质,提高空气温度，在恒速期干燥速度加快，在降速期也会增加；温度提高,传热介质与食品间温差越大,热量向食品传递的速率越大；水分受热导致产生更高的汽化速率；对于一定水分含量的空气,随着温度提高,空气相对饱和湿度下降,这会使水分从食品表面扩散的动力更大.水分子在高温下,迁移或扩散速率也加快,使内部干燥加速.

但温度过高会引起食品发生不必要的化学和物理反应；（2）空气流速干燥空气吹过食品表面的速度影响水分从表面向空气扩散的速度。空气流速加快，食品在恒速期的干燥速率也加速。空气流速增加对降率期没有影响，因为此时干燥受内部水分迁移或扩散所限制；（3）空气相对湿度

食品表面和干燥空气之间的水蒸汽压差代表了外部质量传递的推动力，空气的相对湿度增加则会减小推动力，饱和的湿空气不能再进一步吸收来自食品的蒸发水分。空气相对湿度越低，食品恒速期的干燥速率也越快；对降速期没有影响；空气的相对湿度也决定食品的干燥后的平衡水分，食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态；当食品和空气达到平衡，干燥就停止。（4）大气压力和真空度大气压力影响水的平衡，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。气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低；温度不变，气压降低，则沸腾愈加速。但是，若干制由内部水分转移限制，则真空干燥对降速期的干燥速率影响不大。适合热敏物料的干燥操作条件对于干燥速率的影响

2食品物料性质的影响（1）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。（2）组成分子定向食品微结构的定向影响水分从食品内转移的速率。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。（3）细胞结构

在大多数食品中，细胞内含有部分水，剩余水在细胞外，细胞外水分比细胞内的水更容易除去；当细胞被破碎时，有利于干燥，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，与水相互作用，结合力大，水分活度低，抑制水分子迁移，干燥慢；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；这些物质通常会降低水分迁移速度和减慢干燥速率（5）物料中水分存在的状态

自由水

机械结合水物理化学结合水一、干制过程中食品的主要变化二、干制品的复原性和复水性三、干制品的贮藏水分含量四、合理选用干制工艺条件第三节干制对食品品质的影响

一.干制过程中食品的主要变化1.物理变化

干缩、干裂如木耳，胡萝卜丁表面硬化如山芋片多孔性如香菇、蔬菜热塑性加热时会软化的物料如糖浆或果浆，冷却后变硬或脆溶质的迁移有时表面结晶析出2化学变化（1）营养成分脂肪高温脱水时脂肪氧化比低温时严重碳水化合物大分子稳定，小分子如低聚糖受高温易焦化、褐变，蛋白质受热易变性，一般较稳定，但高温长时间，会分解或降解维生素水溶性易被破坏和损失，如VC

、硫胺素、胡萝卜素、VD

；B6、烟碱酸较稳定，损失少。（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）新鲜食品颜色比较鲜艳，干燥后颜色有差别；天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素等易变化褐变糖胺反应(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、其他。（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。受热会引起化学变化，带来一些异味、煮熟味、硫味、焦香味。防止风味损失方法芳香物质的回收、低温干燥、加包埋物质，使风味固定。加风味制剂二.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.干制品的复原性指干制品重新吸收水分后在重量、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）等各个方面恢复原来新鲜状态的程度。2.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的程度来表示。复水率：R复=G复/G干G复干制品复水后沥干重，G干干制品试样重复重系数：K复=G复/G原

G原干制前相应原料重干燥率：R干=G原/G干反映了食品脱水的程度复重系数：K复=R复/R干

三.干制品的贮藏水分含量干制品的耐贮藏性主要取决于干燥后的水分活度。由于食品成分和性质不同，达到贮藏要求的水分活度时的相应水分含量各不相同。四、合理选用干制工艺条件

食品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。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食品品质的重要因素，却决定于空气温度、相对湿度和流速等主要参数。1最适宜的干制工艺条件使干制时间最短；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设备中难以达到理想的干燥工艺条件，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。2.选用合理干制工艺条件的原则：（1）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。在导热性较小的食品中，易形成干硬膜，如温度高会焦化。

（2）恒率干燥阶段，食品物料表面温度不会高于湿球温度，此时所提供的热量主要用于水分的蒸发，物料表面温度就是湿球温度。为了加速蒸发，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则下，允许尽可能提高空气温度。

（3）在开始降率干燥阶段时，应设法降低表面水分蒸发速率，使它能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。要降低干燥介质的温度，务使食品温度上升到干球温度时不致超出导致品质变化（如糖分焦化）的极限温度（一般为90℃）一般还可降低空气的流速，提高空气的相对湿度（如加入新鲜空气）进行控制。

（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指标来加以选用。干燥结束时食品中水分含量大小是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；复习题一、影响干制的因素有哪些？二、干制时食品发生的物理变化主要有什么？三、干制品的复水性和复原性。第四节食品的干制方法

干制方法可以区分为自然和人工干燥两大类。自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、阴干、晾干。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，如：空气对流干燥设备、滚筒干燥设备、真空干燥设备等。本节主要讨论人工干制的方法。人工干制的方法对流干制：平行流接触，穿流接触，悬浮接触传导干制升华干制辐射干制

一、空气对流干燥空气对流干燥是最常见的食品干燥方法，这类干燥在常压下进行，食品可分批或连续地干制，而空气则一般为强制地对流循环。采用这种干燥方法时，在许多食品干制时都会出现恒速干燥阶段和降速干燥阶段。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。1.柜（厢）式干燥设备基本结构

特点：间歇型，小批量、设备容量小、易控制，但操作费用高。操作条件：空气温度<94℃，空气流速2-4m/s，时间较长10-20h。适用对象果蔬或价格较高的食品。或作为中试，摸索物料干制特性，为确定大规模工业化生产提供依据。2.隧道式干燥设备

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。

对于热空气高温低湿空气进入的一端——热端低温高湿空气离开的一端——冷端对于物料湿物料进入的一端——湿端干制品离开的一端——干端对于设备热空气气流与物料移动方向相反——逆流热空气气流与物料移动方向一致——顺流（1）逆流隧道式干燥设备

物料与气流的方向相反，湿端即冷端，干端即热端。特点及应用

A.湿物料先在冷端遇到的是低温高湿空气，物料因含有高水分，尚能大量蒸发，但蒸发速率较慢；这样不易出现表面硬化或收缩现象，而中心又能保持湿润状态，因此物料能全面均匀收缩，不易发生干裂；适合于初期干燥速率过快容易干裂的水果如李、梅等。

B.干端处食品物料已接近干燥，水分蒸发已缓慢，但因遇到的是高温低湿空气，干燥仍可进行但比较缓慢，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。此时，若干物料的停留时间过长，容易焦化，为了避免焦化，干端处的空气温度不宜过高，一般不宜超过70℃。

D.逆流干燥，湿物料水分蒸发相对慢，总的干燥速率低，故湿物料载量不宜过多，即设备干燥能力将下降。此外，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。（2）顺流隧道式干燥设备湿端即热端，冷端即干端。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，可允许使用更高一些的空气温度如90℃，进一步加速水分蒸发而不至于焦化。

B.干端处则与低温高湿空气相遇，水分蒸发缓慢，干制品平衡水分相应增加，干制品水分难以降到10%以下。因此，吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方式。两种干燥设备干燥曲线的比较（3）双阶段干燥设备

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。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：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马铃薯等）现在还有多段式干燥设备，有3，4，5段等，有广泛的适应性。3.输送带式干燥设备（1）多层输送带特点：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；减轻装卸物料强度增加了高度，占地少（2）双带式干燥特点分成两个阶段：第一阶段，区段1，因物料高湿，热空气自下而上；区段2和第二阶段，物料减轻，热空气自上而下，以免吹跑物料；蔬菜脱水干制时，第一阶段，区段1，空气温度可93~127℃，区段2，71~104℃；第二阶段，54~82℃；有利于制成品质优良的产品；占面积大，但投资成本较低；4.气流干燥设备用气流来输送物料使粉状或颗粒食品在热空气中干燥关键的系统有加料器和旋风分离器

旋风分离器的工作原理将粉末与空气分离

特点干燥强度大,悬浮状态,物料最大限度地与热空气接触（温度121~190℃）;干燥时间短，0.5~5秒,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,动力消耗大适用对象：水分低于35%~40%、不易结块的物料例如糯米粉、马铃薯颗粒5.流化床干燥设备基本结构

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：颗粒或粉粒状食品（固体饮料，造粒后二段干燥）卧式多室流化床干燥器复习题一、顺流式隧道干燥