食品工艺学 第四章 食品的干制与脱水

食品工艺学

第四章食品的干制与脱水下篇

各类食品加工工艺

学习目标知识目标：1.理解食品干制的概念。2.理解食品干制的基本原理。3.理解食品干制过程中营养成分的主要变化。能力目标：1.能够准确描绘内热性和外热性干燥湿热传递过程。2.能够准确掌握食品中水分活度对食品的化学变化。3.能够掌握食品干制的影响因素。4.能够针对不同食品，选取合适的干燥工艺，并进行相应的工艺控制。素养目标：1.培养学生对传统与现代食品干燥装备的认知能力。2.培养学生理论联系实际的能力。3.培养学生的安全意识和节能意识。知识导图问题导读1. 简述食品干制的特点。2. 试分析食品干制过程中的物理化学变化。3. 简述主要的食品干制方法。4. 试分析预处理对干制品干燥过程和品质的影响。关键词食品干制湿热传递干制原理干制方法品质变化干制预处理章节目录第一节概述第二节食品干制的基本原理第三节食品干制的方法第一节概述一、干燥的特点二、干制食品现状一．干燥的特点（A）外热性干燥湿热传递过程

（B）内热性干燥湿热传递过程

图4-1

外热性和内热性干燥湿热传递过程二．干制食品现状产品干燥工艺主要结论红甜椒微波辅助流化床干燥利用响应面法得出最优干燥参数为微波功率468.04W，流化干燥温度60.14℃，风速16.82m/s。芒果干低压过热蒸汽干燥低压过热蒸汽干燥与热风干燥相比，不仅缩短了干燥时间，还使芒果干制品具有更致密的结构和更少的孔隙，间歇式低压过热蒸汽干燥比连续式干燥拥有更大的孔隙结构和更高的复水率。番茄气体射流冲击干燥气体射流冲击干燥提高了番茄片的干燥速度，缩短了干燥时间、提高了干燥速度、降低了番茄片总多酚含量，并且番茄红素的损失和抗氧化能力方面都优于热风干燥。猕猴桃射频真空干燥通过对比热风干燥、射频真空干燥和热风-射频真空联合干燥处理猕猴桃片，热风-射频真空联合干燥内部水分布均匀，能量效率、色泽、收缩率和复水性等都显著提高。热风-射频真空联合干燥技术可为猕猴桃片提供高效、均匀、节能和高品质的干燥工艺。表4-1

新型果蔬干燥技术二．干制食品现状产品干燥工艺主要结论豆蔻热风对流干燥在干燥的早期阶段，干燥速率较高，并且随着样品含水量的降低而降低。随着干燥时间的延长，亮度值降低，其中红绿值和黄蓝值增加，精油产量也随之升高。花椒射频辅助热风干燥射频辅助热风干燥和热风干燥的干燥率相似，射频辅助热风干燥能有效控制花椒的天然菌群，但也导致胡椒风味和颜色显着下降。黑胡椒喷动床干燥黑胡椒的干燥速度和干燥时间取决于干燥条件，如空气温度、空气流速和滞流床高度。随着干燥温度的升高，黑胡椒的有效水分扩散系数增加，在75℃下获得了2.03×10-10m2/s的最高有效水分系数，在65℃获得最高的精油产率。八角红外联合热风干燥红外联合热风干燥提高了干燥速率和有效水分扩散系数，降低了活化能。红外联合热风干燥处理的八角与热风干燥相比，香气浓郁度更高，表面色泽更好。孜然微波辅助流化床干燥增加空气温度和空气流速会导致能耗值降低，但在给定范围内增加微波功率会增加能耗值。微波辅助流化床干燥的最佳干燥条件为：流化速度3.6m/s，微波输出功率900W，空气温度65℃。表4-2常见调味料干燥11第二节

食品干制的基本原理一、食品干制的概念二、食品干制的特性与影响因素三、食品在干燥过程中的变化一、食品干制的概念性质（与纯水比较）结合水游离水一般描述存在于溶质或其他非水组分附近的水，包括化合水。邻近水及儿平全部多层水位置上远离非水组分，以水-水氢键作用存在冰点冰点大为降低，甚至在-40℃不结冰能结冰，冰点略微降低溶剂能力无大平均分子水平运动大大降低甚至无变化很小蒸发焓（与纯水比）增大基本无变化高水分食晶中占总水分比例<0.03%～3%约96%微生物利用性不能能表4-3 食品中水的性质一、食品干制的概念水分活度是指食品中水的逸度与纯水的逸度之比，如公式4-1所示。Aw=p/p0Aw=p/p0=ERH

(4-1)在食品加工中，水分活度通常定义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气压(p0)之比，但这个定义仅适合于理想溶液和热力学平衡体系。由于大多数食品不符合这些假设，因而依据蒸气压的水分活度仅是一个近似值，如公式4-2所示。(4-2)由于蒸气压与相对湿度有关，因而一种食品的Aw与该产品环境的平衡相对湿度（ERH）相关，也就是说Aw也可以用ERH来表示，如公式4-3所示。(4-3)一、食品干制的概念图4-2

水分吸附等温线（高水分含量食品）图4-3

水分吸附等温线（低水分含量）水分含量/(gH2O/g干物质)水分含量/(gH2O/g干物质)一、食品干制的概念一、食品干制的概念一、食品干制的概念①-脂肪氧化作用②-非酶褐变③-水解反应④-酶活力⑤-霉菌生长⑥-酵母生长⑦-细菌生长图4-4水分活度与食品中各种反应速率之间的关系二、食品干制的特性与影响因素图4-5土豆吸湿等温线二、食品干制的特性与影响因素干制条件恒速干燥阶段降速干燥阶段温度升高干燥速率加快干燥速率加快相对湿度下降干燥速率加快无变化空气流速加快干燥速率加快无变化真空度上升干燥速率加快无变化表4-6干制条件对食品干燥速率的影响二、食品干制的特性与影响因素图4-6食品干制过程的特性二、食品干制的特性与影响因素恒速干燥阶段内，食品表面始终保持湿润，水分进行蒸发，故它的表面水分蒸发强度也可以按照温度计理论进行估算，如公式4-4所示。

（4-4）式中：IW—食品表面水分蒸发强度，kg/(m²·h)；pB—潮湿物料表面湿球温度相应的饱和水蒸气压，mmHg；pL—热空气的水蒸气分压，mmHg；C—潮湿物料表面的给湿系数，kg/（m²·m·mm汞柱），可按C=0.0209+0.0174v

进行计算（v为空气流速，m/s），空气垂直流向液面时C值加倍；p—大气压，mmHg。

二、食品干制的特性与影响因素干燥阶段曲线特征作用预热阶段干燥速率上升，温度上升，水分略有下降导湿性引起水分由内向外；导湿温性相反，但随着内外温度差的减小，其作用减弱。恒速干燥阶段干燥速率不变，温度不变，水分下降导湿性引起水分由内向外；导湿温性由于几乎没有温差，因此不起作用。降速干燥阶段干燥速率下降，表面温度上升，水分下井变慢低水分含量时，导湿性减小；导湿温性减小。表4-7由导湿性和导湿温性解释干燥过程特征三、食品在干燥过程中的变化食品在干燥过程发生的变化可归为物理变化和化学变化两种。1.

干燥时食品的物理变化食品干燥常出现的物理变化有重量减少、干缩、干裂、表面硬化和多孔性形成等。2.

干燥时食品的化学变化食品脱水干燥过程，除物理变化外，同时还发生一系列化学变化。这些变化对干制品及其复水后的品质，如色泽、风味、质地、黏度、复水率、营养价值和贮藏期产生影响。这种变化还因各种食品而异，有它自己的特点，其变化的程度却常随食品成分和干燥方法而有差别。第三节

食品干制的方法一、对流干燥二、红外干燥三、介电干燥四、过热蒸汽干燥五、真空脉动干燥六、冷冻干燥七、其它干燥方法24一、对流干燥1-袋滤器；2-旋风分离器；3-干燥管；4-空气加热器；5-风机；6-加料器图4-7气流干燥设备流程示意图一、对流干燥并流型逆流型混流型图4-8并流型喷雾干燥器、逆流型喷雾干燥器和混流型喷雾干燥器示意图一、对流干燥图4-9喷雾干燥示意图一、对流干燥图4-10电磁波谱图二、红外干燥影响因素物料条件主要结论干燥温度（℃）白果60、70、80和90干燥温度从60℃升高到80℃，干燥时间显著减少（p

<0.05）；干燥温度从80℃升高到90℃，白果干燥时间没有显著性差异（p

>

0.05）红外功率（W）甘薯片104、125、146和167随着红外功率的增加，甘薯片的干燥速率增加。辐射距离（mm）哈密瓜辐射距离（80、120和160）和切片厚度（3、5、7、9和11）辐射距离越短、切片厚度越薄，干燥速率越快，干燥时间越短。切片厚度（mm）红外波长（μm）海藻2.4、3.0、5.0、6.0海藻红外干燥时间约需120min，比热风干燥时间（275min）缩短了56%；红外波长为2.4μm时干燥的样品和热风干燥的样品比较一致，干燥速率较高。表4-8红外干燥技术的影响因素及主要结论三、介电干燥物料在电场中既可以储存电能，也可以耗散电能，这种描述物料与电磁场之间相互作用的能力被定义为介电特性（DPs）。物料的介电特性主要包括磁导率和介电常数。一般物料的磁导率通常被认为接近真空磁导率，因此对介电加热没有影响，故介电常数在介质加热中起着重要的作用[4]。介电常数通常称为相对介电常数

，如公式4-5所示。

（4-5）

三、介电干燥图4-11微波加热设备示意图三、介电干燥图4-12四种型式的微波加热器示意图1-波导

2-搅拌器

3-反射板

4-腔体

5-门

6-观察窗

1-微波输入

2-弯曲波导

3-终端负载

4-传输带

5-宽壁中心无辐射缝

6-排湿孔（A）箱式微波加热器（B）波导型加热器（C）辐射型加热器（D）慢波型加热器三、介电干燥（A）平行电极板（B）偏置电极板（C）交错电极图4-13射频加热示意图四、过热蒸汽干燥1.蒸汽发生器2.控制器3.蒸汽管4.开阀5.关闭阀6.蒸汽循环通道7.离心风机8.电加热器9.蒸汽通道10.漂烫蒸汽分配室11.温度传感器12.温湿度传感器13.带有系列圆喷嘴的冲击腔14.待烫漂材料

15.样品盘图4-14过热蒸汽设备示意图六、冷冻干燥图4-15水的相平衡示意图六、冷冻干燥图4-16冷冻过程中产品温度分布图（T1塌陷温度，T2玻璃化转变温度）第四节干制过程食品品质的变化一、食品收缩性和复水性的变化二、食品色泽和质地的变化三、食品风味与气味的变化四、食品营养成分的变化食品收缩性和复水性的变化图4-17 红枣体积变化与干燥时间的关系图4-18 红枣收缩量与水分的关系图4-19 红枣收缩体积比与失水体积比的关系收缩性：

干缩是物料失去弹性时出现的一种变化，也是不论有无细胞结构的食品干制时最常见、最显著的变化之一。食品收缩性和复水性的变化图4-20 不同干燥方法对香菇复水率的影响复水性：

指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，或用复水比、