食品加工原理 第三章 干燥保藏.

1、食品工藝學(xué)教師：劉 雄西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院2012.9.第三章第三章 食品干制食品干制n干制就是在人工控制條件下促使食品中水分蒸發(fā)，降低食品水分含量，延長食品保持期限的的工藝過程。制得的食品稱為干制食品。一、干制保藏原理n1.水分活度與微生物的關(guān)系n2.水分活度對酶活性的影響n控制酶反應(yīng)（溫度、水分、pH）n3.水分活度對氧化及非酶褐變的影響Aw肉毒桿菌最普通菌葡萄球菌（厭氧)沙門氏菌最普通酵母菌最普通霉菌嗜鹽細(xì)菌耐滲透壓酵母菌和霉菌葡萄球菌（需氧）1-2個月1-2周1-2d1-2年無限期許多腌肉食品大多數(shù)新鮮食品干制品鹽分或糖分含量很高的食品0.700.850.900.950.750.800

2、.600.651.00水分活度與微生物生長活動的關(guān)系水分活度與微生物生長活動的關(guān)系二、二、 干制的基本原理干制的基本原理（一）食品的水分及干燥機理（一）食品的水分及干燥機理n1食品的水分食品的水分n（1） 游離水游離水n（2）結(jié)合水）結(jié)合水機械結(jié)合水機械結(jié)合水物理結(jié)合水物理結(jié)合水化學(xué)結(jié)合水化學(xué)結(jié)合水吸附結(jié)合水吸附結(jié)合水結(jié)構(gòu)結(jié)合水結(jié)構(gòu)結(jié)合水滲透壓結(jié)合水滲透壓結(jié)合水 2食品干燥機理食品干燥機理 （1） 外擴散作用外擴散作用n食品在干燥初期，首先是原料表面的水分食品在干燥初期，首先是原料表面的水分吸熱變?yōu)檎羝罅空舭l(fā)，稱為水分的外吸熱變?yōu)檎羝罅空舭l(fā)，稱為水分的外擴散。擴散。 （2）內(nèi)擴散作用）

3、內(nèi)擴散作用 借助濕度梯度的動力，促使食品內(nèi)借助濕度梯度的動力，促使食品內(nèi)部的水蒸汽向食品的表面移動，同時促部的水蒸汽向食品的表面移動，同時促使食品內(nèi)部的水分也向食品的表面移動，使食品內(nèi)部的水分也向食品的表面移動，這種作用稱為水分的內(nèi)擴散。這種作用稱為水分的內(nèi)擴散。熱傳遞熱傳遞表面水分蒸發(fā)到空氣中表面水分蒸發(fā)到空氣中Food H2O熱傳遞熱傳遞內(nèi)部水分向外擴散內(nèi)部水分向外擴散水分梯度水分梯度 M溫度梯度溫度梯度 T食品濕熱傳遞食品濕熱傳遞（3）干燥特性曲線n干燥曲線n是指物料的平均干基濕含量與時間之間的關(guān)系曲線。n干燥溫度曲線n是指在干燥過程中物料表面溫度隨時間變化的曲線。n干燥速率曲線n是指物

4、料干燥速率隨時間變化的關(guān)系曲線。n干燥速率：指單位時間內(nèi)、單位干燥面積上汽化水分的質(zhì)量。（二）影響干燥速度的因素（二）影響干燥速度的因素n(1)干燥介質(zhì)的溫度干燥介質(zhì)的溫度 n(2)干燥介質(zhì)的濕度干燥介質(zhì)的濕度 n(3)空氣流速空氣流速 n(4)食品的種類、大小、表面積食品的種類、大小、表面積 n(5)原料的裝載量原料的裝載量 曬干曬干 自然干燥自然干燥 陰干陰干 風(fēng)干風(fēng)干 烘灶烘灶 烘房烘房 人工干燥人工干燥 機械機械干燥干燥 冷凍升華干燥冷凍升華干燥 其它干燥其它干燥 微波干燥微波干燥 遠(yuǎn)紅外干燥遠(yuǎn)紅外干燥 太陽能的利用太陽能的利用 三、食品三、食品干制方法及設(shè)備干制方法及設(shè)備 曬干：是指

5、利用太陽光的輻射能進(jìn)行干燥的過程。 風(fēng)干：是指利用濕物料的平衡水蒸氣壓與空氣中的水蒸氣壓差進(jìn)行脫水干燥的過程。（一）（一） 自然干燥自然干燥n1.箱式干燥箱式干燥n按氣體與物料流動方式分為：按氣體與物料流動方式分為： A、平行流箱式干燥、平行流箱式干燥 B、穿流箱式干燥、穿流箱式干燥 C、真空箱式干燥、真空箱式干燥n 箱式干燥是一種比較簡單的間歇式干燥方法。箱式干燥是一種比較簡單的間歇式干燥方法。n 箱式干燥設(shè)備單機生產(chǎn)能力不大，工藝條件易箱式干燥設(shè)備單機生產(chǎn)能力不大，工藝條件易控制?？刂啤＃ǘC械干燥（二）機械干燥n2.隧道式干燥隧道式干燥逆流干燥逆流干燥順流干燥順流干燥混流干燥混流干燥前

6、期干燥強烈，后期干燥緩慢，終水分高前期干燥緩慢，后期干燥強烈，終水分低干燥速度均勻，終水分低 濕端（冷端）濕端（冷端）高溫低濕高溫低濕干端（熱端）干端（熱端）低溫高濕低溫高濕逆流式干燥設(shè)備示意圖逆流式干燥設(shè)備示意圖特點：特點： 干制品的最終水分較低（干制品的最終水分較低（55）；）； 適宜于軟質(zhì)水果的干制。適宜于軟質(zhì)水果的干制。混流式干燥設(shè)備示意圖混流式干燥設(shè)備示意圖特點：特點： 干燥均勻、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品品質(zhì)較好、各干燥段的熱干燥均勻、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品品質(zhì)較好、各干燥段的熱空空氣溫度和流速可分別調(diào)節(jié)。氣溫度和流速可分別調(diào)節(jié)。 3.氣流干燥n將粉末狀或顆粒狀食品物懸浮在熱空氣中進(jìn)行干燥n優(yōu)點是

7、熱空氣與濕物料直接接觸，且接觸面積大，干燥速度極快，一般僅為數(shù)秒鐘。n缺點是動力消耗大，干燥中高速氣流、物料顆粒與管壁間的碰撞和磨損機會增多，難以保持完好的結(jié)晶形狀和結(jié)晶光澤。4.流化床干燥n將粒狀食品置于干燥床上，使熱空氣以足夠大的速度自下而上吹過干燥床，使食品在流化狀態(tài)下獲得干燥的方法。n優(yōu)點優(yōu)點:是食品與空氣接觸面積大，濕熱交換十分強烈，干燥速度快。流化床內(nèi)溫度分布較均勻，可采用較高的溫度而不引起食品的損傷。n缺點缺點:是熱空氣的利用串較低，由于風(fēng)速過高，顆粒食品易被氣流帶走而損耗，顆粒在于燥器內(nèi)停留時間不均勻，導(dǎo)致干制品含水量不均勻。 真空干燥是指在低氣壓條件下進(jìn)行的干燥。真空干燥是指

8、在低氣壓條件下進(jìn)行的干燥。優(yōu)點優(yōu)點：真空干燥常在較低溫度下進(jìn)行，因此有利于減少熱對熱敏性成分的破壞和熱物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，制品有優(yōu)良品質(zhì)缺點缺點：但真空干燥成本常較高。 5真空干燥真空干燥 冷凍干燥又稱真空冷凍干燥或冷凍升華干燥，是指干燥時物料的冷凍干燥又稱真空冷凍干燥或冷凍升華干燥，是指干燥時物料的水分直接由冰晶體蒸發(fā)成水蒸氣的干燥過程。水分直接由冰晶體蒸發(fā)成水蒸氣的干燥過程。 冷凍干燥是目前食品干燥方法中干燥過程物料溫度最低的干燥，用冷凍干燥是目前食品干燥方法中干燥過程物料溫度最低的干燥，用于果蔬、蛋類、速溶咖啡和茶、低脂肉類及制品、香料及有生物活于果蔬、蛋類、速溶咖啡和茶、低脂肉類及制品

9、、香料及有生物活性的食品物料干燥。性的食品物料干燥。 冷凍干燥時，被干燥的物料首先要進(jìn)行預(yù)凍冷凍干燥時，被干燥的物料首先要進(jìn)行預(yù)凍（凍結(jié)），然后在高真空狀態(tài)下進(jìn)行升華干燥（凍結(jié)），然后在高真空狀態(tài)下進(jìn)行升華干燥. . 6冷凍干燥冷凍干燥真空冷凍干燥真空冷凍干燥 在一定的真空條件下，將凍結(jié)了的制品在一定的真空條件下，將凍結(jié)了的制品中的中的游離水游離水不經(jīng)過冰的融化，直接從固態(tài)冰不經(jīng)過冰的融化，直接從固態(tài)冰升華為水蒸汽而使物料干燥的工藝稱為冷凍升華為水蒸汽而使物料干燥的工藝稱為冷凍干燥（干燥（Freeze-dryingFreeze-drying），簡稱凍干。），簡稱凍干。1-1-冷凍干燥室；冷凍干

10、燥室；2-2-低溫冷凝器；低溫冷凝器；3-3-真空泵；真空泵；4-4-制冷壓縮機；制冷壓縮機；5-5-水冷卻器；水冷卻器；6-6-熱交換器；熱交換器；7 7、8 8、1212、1313、14-14-閥門；閥門；9-9-板溫指示；板溫指示；10-10-冷凝器內(nèi)溫度指示；冷凝器內(nèi)溫度指示；11-11-真空計；真空計；15-15-膨脹閥膨脹閥7.噴霧干燥噴霧干燥8.滾筒式干制機滾筒式干制機n是物料在緩慢轉(zhuǎn)動和不斷加熱的滾筒表面上形成薄膜，滾筒轉(zhuǎn)動一周便完成干燥的過程，用刮刀把產(chǎn)品刮下，展出的滾筒表面再次與濕物料接觸并形成薄膜進(jìn)行干燥，如此反復(fù)。n滾筒干燥可用于液態(tài)、漿狀或泥漿狀食品物料(如脫脂乳、乳

11、清、番茄汁、肉漿、馬鈴薯泥、嬰兒食品、酵母等)的于操，尤其適用于某些粘稠食品的干燥。滾筒式干燥9.微波干燥（1）微波的性質(zhì)）微波的性質(zhì) 微波是頻率非常高的電磁波，又稱為超高頻波，頻率大約從300MHz到300GHz*。之所以稱為微波，是因為其波長在1mm1m，比普通的無線電波波長更微小。 *：1GHz103 MHz109 Hzn 普通家用微波爐使用的頻率一般為2450MHz，而食品工業(yè)所使用的微波加熱設(shè)備的頻率則有915MHz和2450MHz兩種。9.微波干燥n（2）微波加熱的特點：1、穿透性整體加熱，微波可以穿入物料內(nèi)部，使物料內(nèi)外同時加熱，加熱的速度非?？?。2、選擇性加熱，因物料介質(zhì)電特性

12、的不同，水和物料介質(zhì)對微波吸收能力有差異，微波優(yōu)先作用于吸收能力強的物料。利用微波加熱特性，不僅可縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品品質(zhì)，又能節(jié)能，同時可以改善工作環(huán)境，沒有粉塵污染。 9.微波干燥n(3) 微波用于食品物料的干燥(包括真空干燥、冷凍干燥)n 微波加熱可用于諸如通心粉、谷物、水果、海藻類食品等干燥。10.10.紅外熱輻射干燥紅外熱輻射干燥(1) (1) 紅外熱輻射的基本概念紅外熱輻射的基本概念 以電磁波傳遞能量的方式稱為輻射。電磁輻射遵以電磁波傳遞能量的方式稱為輻射。電磁輻射遵循橫波傳播定律，所謂橫波就是振動方向垂直于傳播循橫波傳播定律，所謂橫波就是振動方向垂直于傳播方向的波動。波長大約從

13、方向的波動。波長大約從0.1m0.1m至至100m100m的電磁波譜，的電磁波譜，其中包括一部分紫外線、全部可見光與紅外線，這些其中包括一部分紫外線、全部可見光與紅外線，這些射線稱為熱射線，是由固體中的分子振動或晶格振動射線稱為熱射線，是由固體中的分子振動或晶格振動或固體中束縛電子的遷移而產(chǎn)生，它們的傳播過程稱或固體中束縛電子的遷移而產(chǎn)生，它們的傳播過程稱為熱輻射。對紅外熱輻射而言，一般波長為熱輻射。對紅外熱輻射而言，一般波長0.760.764.0m4.0m稱為近紅外，稱為近紅外，4.04.025m25m稱為遠(yuǎn)紅外。熱輻射稱為遠(yuǎn)紅外。熱輻射的真實性質(zhì)及其傳遞機理，至今還沒有完全搞清楚。的真實性

14、質(zhì)及其傳遞機理，至今還沒有完全搞清楚。 10.10.紅外熱輻射干燥紅外熱輻射干燥(2)(2)紅外熱輻射加熱器紅外熱輻射加熱器 紅外輻射加熱元件加上定向輻射等裝置稱作紅外紅外輻射加熱元件加上定向輻射等裝置稱作紅外輻射器。它是將電能或熱能輻射器。它是將電能或熱能( (煤氣、蒸汽、燃?xì)獾让簹?、蒸汽、燃?xì)獾? )轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成紅外輻射能，實現(xiàn)高效加熱與干燥。從供熱方式變成紅外輻射能，實現(xiàn)高效加熱與干燥。從供熱方式來分有直熱式和旁熱式紅外輻射器兩種。來分有直熱式和旁熱式紅外輻射器兩種。n直熱式直熱式是指電熱輻射元件既是發(fā)熱元件又是熱輻射體，是指電熱輻射元件既是發(fā)熱元件又是熱輻射體，如電阻帶式、碳硅棒等均屬此種

15、紅外輻射器。直熱式如電阻帶式、碳硅棒等均屬此種紅外輻射器。直熱式器件升溫快、重量輕，多用于快速或大面積供熱。器件升溫快、重量輕，多用于快速或大面積供熱。 n旁熱式旁熱式是指由外部供熱給輻射體而產(chǎn)生紅外輻射，其是指由外部供熱給輻射體而產(chǎn)生紅外輻射，其能源可借助電、煤氣、蒸汽、燃?xì)獾?。旁熱式輻射器能源可借助電、煤氣、蒸汽、燃?xì)獾?。旁熱式輻射器升溫慢、體積大，但由于生產(chǎn)工藝成熟，使用尚屬方升溫慢、體積大，但由于生產(chǎn)工藝成熟，使用尚屬方便，可借助各種能源，做成各種形狀，且壽命長，故便，可借助各種能源，做成各種形狀，且壽命長，故仍廣泛應(yīng)用。仍廣泛應(yīng)用。10.10.紅外熱輻射干燥紅外熱輻射干燥 石英管式石

16、英管式(SHD)(SHD)輻射加熱器結(jié)構(gòu)圖，圖中輻射加熱器結(jié)構(gòu)圖，圖中4 4為自支撐為自支撐節(jié)，是本加熱器的改進(jìn)。節(jié)，是本加熱器的改進(jìn)。四、食品在干燥過程發(fā)生的變化四、食品在干燥過程發(fā)生的變化n1.1.食品發(fā)生的物理變化食品發(fā)生的物理變化: : n干縮和干裂干縮和干裂 n表面硬化表面硬化n質(zhì)構(gòu)變化質(zhì)構(gòu)變化n多孔性形成多孔性形成干縮和干裂干縮和干裂n干縮干縮是指細(xì)胞失活后，仍能不同程度地保持原有的彈是指細(xì)胞失活后，仍能不同程度地保持原有的彈性，但受力過大，超過彈性極限，即使外力消失，它性，但受力過大，超過彈性極限，即使外力消失，它再也難以恢復(fù)原狀。干縮是物料失去彈性時出現(xiàn)的一再也難以恢復(fù)原狀。干

17、縮是物料失去彈性時出現(xiàn)的一種變化，是食品干燥時最常見、最顯著的變化之一。種變化，是食品干燥時最常見、最顯著的變化之一。n密度低的干制品：密度低的干制品：容易吸水，復(fù)原迅速，和物料原狀相容易吸水，復(fù)原迅速，和物料原狀相似，但包裝材料和貯運費較大，內(nèi)部多孔易氧化，貯期似，但包裝材料和貯運費較大，內(nèi)部多孔易氧化，貯期較短；較短；n密度高的干制品：密度高的干制品：復(fù)水緩慢，但包裝材料和貯運費較為復(fù)水緩慢，但包裝材料和貯運費較為節(jié)省。節(jié)省。干縮和干裂干縮和干裂脫水干燥過程中蔬菜丁形態(tài)的變化脫水干燥過程中蔬菜丁形態(tài)的變化(a)干燥前的原始形態(tài)；干燥前的原始形態(tài)；(b)干燥初期的形態(tài)干燥初期的形態(tài)(c)干燥

18、后的形態(tài)干燥后的形態(tài)表面硬化表面硬化n表面硬化是食品物料表面收縮和封閉的一種特表面硬化是食品物料表面收縮和封閉的一種特殊現(xiàn)象，含高濃度糖和可溶性物質(zhì)的食品干燥殊現(xiàn)象，含高濃度糖和可溶性物質(zhì)的食品干燥時最易出現(xiàn)表面硬化。時最易出現(xiàn)表面硬化。有細(xì)胞構(gòu)成的食品有細(xì)胞構(gòu)成的食品塊片狀和漿質(zhì)態(tài)食品塊片狀和漿質(zhì)態(tài)食品干燥初期堆積含糖滲出物的食品干燥初期堆積含糖滲出物的食品質(zhì)構(gòu)的變化質(zhì)構(gòu)的變化n干燥時水分被除去，由于熱及鹽分的濃縮作用，干燥時水分被除去，由于熱及鹽分的濃縮作用，很容易引起蛋白質(zhì)變性，變性的蛋白質(zhì)不能完很容易引起蛋白質(zhì)變性，變性的蛋白質(zhì)不能完全吸收水分，淀粉及多數(shù)膠體也發(fā)生變化而使全吸收水分，

19、淀粉及多數(shù)膠體也發(fā)生變化而使其親水性下降。其親水性下降。多孔性形成多孔性形成n快速干燥食品；快速干燥食品；n加發(fā)泡劑并經(jīng)攪打發(fā)泡的食品；加發(fā)泡劑并經(jīng)攪打發(fā)泡的食品；n真空干燥食品；真空干燥食品；n冷凍干燥食品；冷凍干燥食品；n2.2.食品發(fā)生的化學(xué)變化：食品發(fā)生的化學(xué)變化：n營養(yǎng)成分的變化（營養(yǎng)成分的變化（蛋白質(zhì)脫水變性、脂質(zhì)氧化、維生素蛋白質(zhì)脫水變性、脂質(zhì)氧化、維生素喪失喪失）n食品顏色的變化食品顏色的變化 n食品風(fēng)味的變化食品風(fēng)味的變化四、食品在干燥過程發(fā)生的變化四、食品在干燥過程發(fā)生的變化營養(yǎng)成分的變化營養(yǎng)成分的變化n糖類：高溫長時間脫水干燥導(dǎo)致糖分損耗糖類：高溫長時間脫水干燥導(dǎo)致糖分損

20、耗n高溫加熱碳水化合物含量高的食品易焦化；高溫加熱碳水化合物含量高的食品易焦化；n緩慢曬干時，初期的呼吸作用導(dǎo)致糖分分解緩慢曬干時，初期的呼吸作用導(dǎo)致糖分分解; n還原糖還會和氨基酸反應(yīng)而產(chǎn)生褐變。還原糖還會和氨基酸反應(yīng)而產(chǎn)生褐變。干燥工藝條件對葡萄糖損耗的影響干燥工藝條件對葡萄糖損耗的影響n脂類：高溫脫水時脂肪氧化就比低溫時嚴(yán)重得多脂類：高溫脫水時脂肪氧化就比低溫時嚴(yán)重得多n脂類的氧化酸敗是含脂干燥食品變質(zhì)的主要因素，成為維護(hù)脂類的氧化酸敗是含脂干燥食品變質(zhì)的主要因素，成為維護(hù)干制品品質(zhì)的重要問題干制品品質(zhì)的重要問題n維生素：干燥過程會造成維生素?fù)p失維生素：干燥過程會造成維生素?fù)p失n抗壞血酸

21、和胡蘿卜素易因氧化而損耗；核黃素對光極敏感?？箟难岷秃}卜素易因氧化而損耗；核黃素對光極敏感。營養(yǎng)成分的變化營養(yǎng)成分的變化新鮮和脫水干燥食品營養(yǎng)成分比較新鮮和脫水干燥食品營養(yǎng)成分比較食品顏色的變化食品顏色的變化n新鮮食品的色澤一般都比較鮮艷。干燥會改變其理化性質(zhì)，使食新鮮食品的色澤一般都比較鮮艷。干燥會改變其理化性質(zhì)，使食品反射、散射、吸收和傳遞可見光的能力發(fā)生變化，從而改變了品反射、散射、吸收和傳遞可見光的能力發(fā)生變化，從而改變了食品的色澤。食品的色澤。n類胡蘿卜素、花青素：類胡蘿卜素、花青素：會因干燥處理有所破壞，導(dǎo)致食品顏會因干燥處理有所破壞，導(dǎo)致食品顏色改變。色改變。n葉綠素：葉綠素

22、：濕熱條件下葉綠素將失去一部分鎂原子而轉(zhuǎn)化成脫濕熱條件下葉綠素將失去一部分鎂原子而轉(zhuǎn)化成脫鎂葉綠素，鎂葉綠素， 呈橄欖綠，不再呈草綠色呈橄欖綠，不再呈草綠色；n花青素：花青素：硫處理會促使花青素褪色；硫處理會促使花青素褪色；n褐變：褐變：酶或非酶褐變反應(yīng)是促使干燥品褐變的原因。為此，酶或非酶褐變反應(yīng)是促使干燥品褐變的原因。為此，干燥前需進(jìn)行酶鈍化處理以防止變色。干燥前需進(jìn)行酶鈍化處理以防止變色。食品風(fēng)味的變化食品風(fēng)味的變化食品失去揮發(fā)性風(fēng)味成分食品失去揮發(fā)性風(fēng)味成分：如牛乳失去極微量的低級脂肪酸，特別是硫化如牛乳失去極微量的低級脂肪酸，特別是硫化甲基，雖然它的含量實際上僅億分之一，但其甲基，雖

23、然它的含量實際上僅億分之一，但其制品卻已失去鮮乳風(fēng)味。一般處理牛乳時所用制品卻已失去鮮乳風(fēng)味。一般處理牛乳時所用的溫度即使不高，蛋白質(zhì)仍然會分解并有揮發(fā)的溫度即使不高，蛋白質(zhì)仍然會分解并有揮發(fā)硫放出。硫放出。食品風(fēng)味的變化食品風(fēng)味的變化鮮乳和乳粉配制的乳中揮發(fā)硫放出量鮮乳和乳粉配制的乳中揮發(fā)硫放出量食品風(fēng)味的變化食品風(fēng)味的變化n解決的有效辦法解決的有效辦法：n從干燥設(shè)備中回收或冷凝外逸蒸汽，再加回到從干燥設(shè)備中回收或冷凝外逸蒸汽，再加回到干制食品中，以便盡可能保存它的原有風(fēng)味。干制食品中，以便盡可能保存它的原有風(fēng)味。n可從其它來源取得香精或風(fēng)味制劑再補充到干可從其它來源取得香精或風(fēng)味制劑再補充到干制品中，或干燥前在某些液態(tài)食品中添加樹膠制品中，或干燥前在某些液態(tài)食品中添加樹膠和其它包埋物質(zhì)和其它包埋物質(zhì)。五、食品干制工藝條件的選擇n1.基本要求n（1）干制時間最短n（2）能耗最少n（3）工藝條件控制最簡單n（4）干制品質(zhì)量最好n2. 選擇干制條件的原則n（1）盡可能使食品表面水分蒸發(fā)速度和內(nèi)部水分?jǐn)U散速度相等，同時避免食品內(nèi)部形成溫度梯度；n（2）在恒速干燥階段，可采取適當(dāng)高溫，以加快干燥過程。n（3）在干燥后期，應(yīng)根據(jù)干制品預(yù)期含水量調(diào)整空氣相對濕度。n（4）在降速干燥階段，應(yīng)