第二章 食品的脱水加工

1、第二章食品脱水加工概述v食品脱水加工(dehydration)概述v食品脱水加工方法概述v食品脱水加工目的食品干燥保存v是指在自然条件或手动控制条件下，将食物的水分降低到足以防止腐败变质的水平，并始终保持低水分，以便长期储存的方法。这种干燥食品在室温下一般可以达到一年或一年以上v这种方法是从大自然的各种现象(如大米、小麦、玉米、豆类、水果、蔬菜等)中认识和实践中获得的。食品干燥储存的历史是最古老的食品保存方法之一。v我国北纬在齐民要术这本书中记录了用音干加工牛肉干的方法。在V 本草纲目中晒干桃子制成的方法。1795年在法国，将常盘蔬菜堆在室内，通过40 的热风干燥，这是早期的干燥保存方法，几乎

2、与罐头食品生产技术(1810年)同时出现。食品干燥储存的特点v因自然干燥，简单易行，简陋，生产成本低；但是时间很长，受到气候条件的影响。v人工干法，不管气候条件如何，运行方便，可控性好，干燥时间大幅度缩短，产品质量大幅度提高；但是需要专用设备，能源消耗大，干燥费用高。v人工干燥技术仍在开发中，能效高。v在现代食品工业中，干(或干)不仅是食品加工方法，而且是作为食品加工中的重要保存方法开发的v广泛应用于水果和蔬菜、肉类、水产、乳制品、食品、淀粉、固体饮料、食品添加剂等各种食品。第一节食品干燥原理v食品中的水分含量(m)与储存稳定性密切相关一、食物中水分的存在形式v自由水(自由水)v接头数(不可还

3、原的水)water activity AW水分活度值的重要性V Aw=1的水是可用的自由水(或纯净水)。V Aw 1中的水意味着水由结合力固定，值的大小反映了最终合力的程度。V Aw越小，水结合的力越大，水使用的程度就越难。水分活性小的水是很难或不能使用的水。水分活动大小的影响因素根据水的存在量；温度；温度。水中溶质的浓度；食品成分；表2-2普通食品水分含量与水分活性的关系食品含水量与水分活性的关系吸附等温线的加工意义V I单一水分子层和II多重水分子层区域是食物干燥后达到的最终平衡水分(通常在5%以内)。这也是干燥食品的吸湿性区域。V III自由含水层区，材料潮湿，含水量高，脱水干燥区v食品

4、在脱水过程中水分含量与水分活性的关系是水分解吸过程，是解吸的吸附等温线。v脱水后，在食品中添加这种水，复水过程就会立即吸附。v在两个相反的过程中，吸附和解吸之间的水分吸附等温线不能相互匹配(有差异)，从而形成滞后圆。请参阅v图2-5 (p28)三、水活动与食品保存的关系(1)水分活性对微生物生长的影响3种水分活性与食品保鲜的关系(1)水分活性对微生物生长的影响3种水分活性与食品保鲜的关系(1)水分活性对微生物生长的影响(2)水分活性对酶活性的影响(3)水分活性对化学变化的影响v对脂肪氧化的影响(3)水分活性对化学变化的影响v对褐变的影响Food H2O1.吸湿性v水分渐变水分传输1.吸湿性需要

5、注意的一点是：v湿度系数k在干燥过程中不固定，取决于材料的水分含量和温度。湿度系数的影响因素k值的变化比较复杂。材料在水里的时候含量高时排除的水分(III区)基本上是自由水，在液体状态下旋转移动，湿度系数稳定(ED段落)；到了II，排除的水分基本上当水分渗透时，水分是液态的转移到蒸汽状态，湿度系数降低。(直流段)；I区中更排除的水分基本上是用蒸汽吸附水分状态扩散移动，多分子层水分钟，后单分子层水分。因为结合力强，所以k先上升，然后下降(CA段)温度的影响V K与温度指数成正比v启蒙：v湿度低的材料在干燥之前预热，以增加湿气系数，可以大大加快干燥过程。v为此，经常在饱和湿空气中加热，使材料表面的

6、水分蒸发到硬膜中，以免影响水分迁移。2.湿度温度v温度梯度使湿气在高温下低温移动，与液体或气体无关。(2)湿度温度系数也就是说，当温度梯度为1c/m时，可以在材料内部设置的水分梯度M V =-N nv湿度温度系数与湿度系数一样，可以根据物料水分的差异(即物料和水分结合的情况)而变化。v湿度温度系数与材料水分的关系湿度温度系数的影响因素材料水分的影响二、干燥过程的特点食品在干燥过程中，食品的水分含量越来越少，干燥率越来越大，然后逐渐降低，食品温度也在提高。1.干燥曲线(1)含水量曲线(2)干燥速度曲线(3)食品温度曲线干燥过程的特性v干燥阶段干燥过程的特性(1)匀速持续时间干燥过程的特性v干燥阶

7、段在v干燥过程中，食品内部的水分迁移大于食品表面的水分蒸发或扩散，可以延长一定的比例阶段；如果内部水分移动小于表面扩散，则不存在一定比例的相位。水分含量为75%到90%的苹果有一定的比例和损失率阶段。水分为9%的花生在干燥时只需经过减少率阶段。影响干燥的因素V 1 .干燥条件的影响影响干燥的因素V 2、食物特性的影响第三节干燥对食品质量的影响v物理更改第三节干燥对食品质量的影响v化学变化第三节干燥对食品质量的影响V (2)色素V (3)味道二.干燥产品的恢复性和复水干燥产品复水后恢复到原始新鲜状态的程度是衡量干燥产品质量的重要指标。1.干燥产品的恢复性是干燥产品重新吸收水分后，重量、大小和特性

8、、质感、颜色、风味、结构、成分和可见因素(感官评价)在所有方面恢复到原来新鲜状态的程度2.干燥产品的复水新鲜食物干燥后，能再次吸收水分的程度一般干燥产品的吸水性和增重程度复水率：r复合=G复合/G干g复合干制品复检后淋溶重量、g干制品样品重量复合系数：k复合=G复合/G来源g原始干燥前相应的原料重量干燥率：r干燥=G原始/G干燥反映了食品的脱水程度复合系数：k复合=R复合/R干三.干燥产品的储存含水量v干制品的耐储存性主要取决于干燥后的水分活性。因为v食品成分和性质不同，所以不同的储存要求水分活动，相应的水分含量也不同。请参阅v书P48-49、表2-8和表2-9四、干燥工艺条件的合理选择气温、

9、相对湿度、流速、气压第四节食品干燥方法一、空气对流干燥v空气对流干燥是最常见的食物干燥方法，这种干燥在大气压力下进行，食物可以分批或连续干燥，空气通常是强制对流循环。v流动的热空气与食物紧密接触，提供蒸发水分所需的热量，有时还在盘子或传送带上添加补充加热装置v使用干燥方法，许多食品干燥时会发生一定的干燥阶段和损耗率干燥阶段。因此，在干燥过程中，可以很好地调节空气的干球温度，改善食品质量。1.机柜(箱)干燥设备v基本结构v功能：间歇式、小批量、设备容量小、控制方便、运营成本高v操作条件：空气温度94，空气流速2-4m/s，长时间10-20hv应用于水果蔬菜或价格高的食品或者探索试点规模、材料干燥

10、特性，为大规模工业生产决策提供基础隧道干燥设备为了提高干燥能力，将干燥室从10多米拉长到几十米，从一侧流向另一侧，这是隧道式干燥设备一般来说，隧道干燥设备分为逆流或下游隧道干燥设备，具体取决于热气流和材料的移动方向一些基本名称或概念：对于热空气高温低湿空气进入的一端列端低温高湿空气离开的一端冷端对于项目湿材料进入的一端湿端干燥产品出发一端干燥结束对于设备热气流与材料移动方向相反逆流热气流与材料移动方向一致下游(1)逆流隧道干燥设备v基本结构材料与气流方向相反，湿端为冷端，干端为热端；半连续性v功能和应用A.湿材料第一次在冷的高湿空气中见面，因为材料含有高水分，所以还可以蒸发很多，但是蒸发速度更

11、慢。这样就不容易出现表面硬化或收缩现象，保持中心湿润，因此材料综合均匀收缩，不易出现裂纹。适用于像李、梅等早期干燥速度过快、容易干燥的水果B.干燥终端的食品材料已接近干燥，水分蒸发缓慢，但遇到高温和低湿空气，干燥继续进行，但相对缓慢，干燥产品的平衡水分可以相应减少，最终水分可能低于5%。C.干燥部的材料温度很容易上升，与高温的热空气差不多。此时，部分材料停留时间长，容易结焦，为了避免结焦，干端的空气温度不能太高，一般不能超过77 。D.逆流干燥，湿物质水分蒸发相对缓慢，整体干燥速度低，湿物质装载量不要过多。即设备干燥能力下降；此外，材料在低温高湿空气中容易腐烂，或者细菌过度污染，也有可能腐烂。

12、因此，容易腐烂的材料不应使用逆流干燥。(2)下游隧道干燥设备v基本结构湿端是热端，冷端是干端v功能和应用A.湿材料与干燥、热的空气相遇，水分快速蒸发，湿球温度下降较多，可以使用更高的空气温度(例如90 )，在不焦化的情况下进一步加速水分蒸发；B.干燥部遇到低温高湿空气，水分慢慢蒸发，干制品平衡水分相应增加，干制品水分很难下降到10%以下。因此，吸湿性强的食品不能采用下游干燥方式。两种干燥设备干燥曲线的比较(3)二期干燥设备v基本结构下游干燥：湿端水分蒸发率高逆流干燥：后期干燥能力，低平衡水分V 2阶段干燥：长补充特征：干燥比较均匀，生产力好，质量好用途：苹果片、蔬菜(胡萝卜、洋葱、土豆等)现在

13、还有3，4，5段等多种干燥装置，具有广泛的适应性。传送带干燥设备(1)多层传送带特性：材料上有倒挂物。物流方向有下游和逆流操作连续性、自动化、生产能力；减少处理材料的强度海拔高，占地面积小(2)双皮带干燥特征v为第一阶段，第1节，由于高湿气，热空气自下而上；第二段和第二段，材料减少，热空气从上到下，防止材料吹走；v蔬菜脱水干燥时的阶段为1，段1，空气温度为93127，段2，71 104；第二阶段，54 82；有助于制造优质的产品。v占大面积，但投资成本低。4.气流干燥设备请参阅v基本结构图v使用气流输送材料，以干燥热风中的粉末或颗粒食品v核心系统有馈线和旋流器特征v干强度、悬浮状态、材料与热空

14、气接触最大程度(温度121 190)；v短干燥时间，0.55秒，流动工作；v小冷却区，热效率高，小设备大生产；v具有广泛的复盖范围v材料(晶体)磨损，功耗大应用于：35%40%以下的水分，不容易结块的材料糯米粉，土豆颗粒流化床干燥设备v基本结构使颗粒食品在干燥床上流化或慢慢煮沸(类似于液体)。v适用对象：颗粒或粉末颗粒食品(固体饮料，颗粒后2段干燥)6.喷雾干燥设备v喷雾干燥是将液体或浆料食品喷射成粉末，漂浮在热气流中，进行脱水干燥过程v设备主要由喷雾系统、空气加热系统、烘干室、空气粉分离系统、鼓风机等主要部分组成。(1)喷雾系统液体产生小水滴，产生大量表面积，有助于水的蒸发，常用的喷雾系统主要由三种类型的装置组成。v压力喷雾：液体在高压(700-1000kPa)下发送到喷雾头，以旋转动作通过喷嘴孔喷射到烟雾中，通常这个液滴粒子的大小约为100-300m，其产能和液滴大小由食品流体的压力控制。v离心喷雾：液体泵入高