第二章食品的脫水加工

第二章食品的脫水第二章食品的脫水概述第一節(jié)食品的干藏原理第二節(jié)食品的干燥機(jī)制第三節(jié)干制對(duì)食品品質(zhì)的影響第四節(jié)食品的干制方法第五節(jié)干制品的包裝和貯藏本章要求1.掌握食品干制的基本原理；2.理解干制的機(jī)制，掌握食品干制過(guò)程的特性；3.熟悉食品的干制方法與設(shè)備；4.掌握食品在干制過(guò)程中的理化變化；5.了解干制品的包裝和貯藏；6.熟練掌握水分活度、平衡水分、干制品的復(fù)原性和復(fù)水性、導(dǎo)濕溫性、導(dǎo)濕性的概念。第二章食品的脫水第二章食品的脫水概述食品的脫水加工（dehydration）在不導(dǎo)致或幾乎不引起食品性質(zhì)的其他變化（除水分外）的條件下，從食品中除去水分。濃縮(concentration)——產(chǎn)品是液態(tài)，其中水分含量高，一般在15%以上；干燥(drying)——產(chǎn)品是固體，最終水分含量低。2.食品脫水加工的特點(diǎn)食品重量減輕、體積縮小，可節(jié)省包裝、貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用；便于攜帶，供應(yīng)方便；干燥食品可延長(zhǎng)保藏期。第二章食品的脫水概述3.依據(jù)食品脫水的原理，食品脫水加工類型有:在常溫下或真空下加熱讓水分蒸發(fā)，依據(jù)食品組分的蒸汽壓不同而分離去除水分至固體或半固體；如干燥或干制依據(jù)食品分子大小不同，用膜來(lái)分離水分；如超濾、反滲透等，主要是用于濃縮。

第二章食品的脫水本章中所討論的食品脫水加工是指:采用加熱蒸發(fā)脫水，幾乎完全地除去食品中的水分，使水分含量在15%以下，而食品的其他性質(zhì)在此過(guò)程中幾乎沒(méi)有或者極小地發(fā)生變化的干燥方法，即干燥或干制。食品干燥保藏：脫水干制品在其水分被降低到足以防止腐敗變質(zhì)的程度后，并始終保持低水分可進(jìn)行長(zhǎng)期保藏食品的一種方法。通常干制品在室溫下可以貯藏一年以上。第二章食品的脫水4.食品干藏的歷史一種最古老的食品保藏方法；我國(guó)北魏在《齊民要術(shù)》一書中記載用陰干加工肉脯的方法。在《本草綱目》中，用曬干制桃干的方法。大批量生產(chǎn)的干制方法是在1875年，將片狀蔬菜堆放在室內(nèi)，通入40℃熱空氣進(jìn)行干燥，這就是早期的干燥保藏方法，幾乎與罐頭食品生產(chǎn)同時(shí)出現(xiàn)。20世紀(jì)初，熱風(fēng)干燥生產(chǎn)的脫水蔬菜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。第二章食品的脫水第二章食品的脫水第一節(jié)食品干藏原理食品的腐敗變質(zhì)與食品中水分含量具有一定的關(guān)系。但僅僅知道食品中的水分含量還不能足以預(yù)言食品的穩(wěn)定性。

如：水分含量高低不同時(shí)

花生油的水分含量為0.6％時(shí)會(huì)變質(zhì)淀粉的水分含量為20％不易變質(zhì)

水分含量基本相同時(shí)鮮肉與咸肉；鮮菜與咸菜

第二章食品的脫水存在一個(gè)食品中的水能否被微生物、酶或化學(xué)反應(yīng)所利用的問(wèn)題，即水的可利用度；一、食品中水分存在的形式：1.游離水（或自由水）Freewater指食品或原料組織細(xì)胞中易流動(dòng)、容易結(jié)冰也能溶解溶質(zhì)的這部分水，又稱為體相水；依靠表面附著力、毛細(xì)管力和水分粘著力而存在于濕物料中；在食品加工中所表現(xiàn)出的性質(zhì)幾乎與純水相同。第二章食品的脫水2.結(jié)合水（或被束縛水）

Immobilizedwater指不易流動(dòng)、不易結(jié)冰（－40℃），不能作為外加溶質(zhì)的溶劑，被化學(xué)或物理的結(jié)合力所固定。化學(xué)結(jié)合水：經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后，按嚴(yán)格的數(shù)量比例，牢固地同固體間結(jié)合的水分；一般食品物料干燥不能也不需要除去這部分水分；化學(xué)結(jié)合水的含量通常是干制品含水量的極限標(biāo)準(zhǔn)。吸附結(jié)合水：指在物料膠體微粒內(nèi)、外表面上因分子吸附力而被吸著的水分。膠體顆粒表面第一單分子層的水分結(jié)合最牢固。第二章食品的脫水食品水分被利用的難易程度主要是依據(jù)水分結(jié)合力或程度的大小而定；游離水最容易被微生物、酶、化學(xué)反應(yīng)所利用；結(jié)合水難以被利用，結(jié)合力或程度越大，則越難以被利用。第二章食品的脫水二、水分活度1.水分活度的定義食品中水的逸度與純水的逸度之比。水分逃逸的趨勢(shì)通?？梢越频赜盟恼羝麎簛?lái)表示，在常壓（低壓）或室溫時(shí)，f/f0

和p/p0數(shù)值之差<1%，故用p/p0來(lái)定義AW是合理的。第二章食品的脫水其中p：食品表面測(cè)定的水蒸汽壓；p0：相同溫度下純水的飽和蒸汽壓。由于蒸汽壓與相對(duì)濕度有關(guān)，Aw可以用平衡相對(duì)濕度（ERH）來(lái)表示。

Aw=p/p0=

ERH數(shù)值上Aw與百分率表示的ERH相等，但含義不同；

Aw反映食品中水分的結(jié)合狀態(tài)；ERH反映與食品相平衡時(shí)周圍的空氣狀態(tài)。水分活度測(cè)定儀的原理就是測(cè)定相對(duì)濕度。第二章食品的脫水臺(tái)式水分活度測(cè)定儀第二章食品的脫水水分活度數(shù)值的意義Aw=1的水就是自由水(或純水），可以被利用的水；Aw<1的水就是指水被結(jié)合力固定，數(shù)值的大小反映了水與非水組分結(jié)合的強(qiáng)弱大??；Aw越小則指水被結(jié)合的力就越大，水越難被利用；水分活度小的水是難以或不可利用的水。第二章食品的脫水2.水分活度大小的影響因素通常取決于：食品中水分存在的量溫度水中溶質(zhì)的濃度食品成分水與非水部分結(jié)合的強(qiáng)度不同的食品，其組分不同，水分含量和Aw都不同；同一食品，水分含量相同，不同溫度下其Aw不同。第二章食品的脫水表2-2常見食品中水分含量與水分活度的關(guān)系0℃-10℃-20℃-50℃第二章食品的脫水3.食品Aw與水分含量的關(guān)系——水分吸附等溫線吸附：食品水分蒸汽壓低于空氣的蒸汽壓時(shí)，食品從它的表面附近空氣中吸收水蒸氣而增加其水分。解吸：食品水蒸汽壓大于空氣蒸汽壓，食品中水分蒸發(fā)，從而水分含量降低。當(dāng)食品既不從空氣中吸收水分也不向空氣中蒸發(fā)水分時(shí)，此時(shí)的空氣濕度稱為平衡相對(duì)濕度ERH，與平衡相對(duì)濕度相對(duì)應(yīng)的食品水分稱為平衡水分。第二章食品的脫水3.食品Aw與水分含量的關(guān)系——水分吸附等溫線在恒定溫度下，以Aw對(duì)水分含量作圖所得到的曲線稱為該食品的水分吸附等溫線（MSI)。高水分含量范圍的MSI低水分含量范圍的MSI第二章食品的脫水3.食品Aw與水分含量的關(guān)系——水分吸附等溫線低水分含量范圍的水分吸附等溫線呈一反S形；分成Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三個(gè)區(qū)域：Ⅰ區(qū)：BET單層水分含量，食品所含有的不能除去而又很穩(wěn)定的最大水量，占總水量的1%以下；Ⅱ區(qū)：多層吸附水，通過(guò)氫鍵與相鄰的水分子和溶質(zhì)分子締合，與Ⅰ區(qū)總水分常在總水量的5%以下；Ⅲ區(qū)：在凝膠或細(xì)胞體系中被物理截留的體相水，易被脫水除去，占高水分食品總水量的95%以上。第二章食品的脫水（Ⅱ）多層水，通過(guò)水-水和水-溶質(zhì)氫鍵締合，為可溶性組分的溶液，大部分在-40℃不被凍結(jié)（Ⅲ）體相水，是食品中結(jié)合的最弱、流動(dòng)性最大的水，易干燥除去或結(jié)冰，可作為溶劑，容易被酶和微生物利用。（Ⅰ）單分子層水，-40℃不能凍結(jié)，不能干燥除去。通過(guò)水-離子或水-偶極相互作用被吸附到食品可接近的極性部位如多糖的羥基。低水分含量范圍的MSI水分吸附等溫線第二章食品的脫水區(qū)Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)水分活度0~0.250.25~0.85＞0.85含水量/%0~77~27.5＞27.5凍結(jié)能力不能凍結(jié)不能凍結(jié)正常溶劑能力無(wú)輕微-適度正常水分狀態(tài)單分子水層吸附

化合吸附結(jié)合水分子層水分凝聚

物理吸附毛細(xì)管水或自由流動(dòng)水微生物利用不可利用開始可以利用可利用第二章食品的脫水吸附等溫線的加工意義I單水分子層區(qū)和II多水分子層區(qū)是食品被干燥后達(dá)到的最終平衡水分（一般在5%以內(nèi)）；這也是干制食品的吸濕區(qū)；III自由水層區(qū)，物料處于潮濕狀態(tài)，高水分含量，是脫水干制區(qū)。第二章食品的脫水溫度對(duì)水分吸附等溫線的影響同一原料隨著溫度的升高，吸附等溫曲線向水分活度增加的方向抬升；相同水分含量，水分活度隨溫度增高而增大相同水分活度，水分含量隨溫度降低而增大。第二章食品的脫水不同食品吸附等溫曲線形狀不同大多數(shù)食品的MSI呈S形，也有些呈不同的形狀。1——糖果2——噴霧干燥菊苣提取物3——焙烤哥倫比亞咖啡4——豬胰酶提取物5——天然大米淀粉第二章食品的脫水加工對(duì)食品水分吸附等溫線的影響食品在相對(duì)濕度高的環(huán)境中吸附水時(shí)Aw和水分含量的關(guān)系符合MSI；在解吸時(shí)如濕食品被干燥時(shí)或在相對(duì)濕度低的環(huán)境下釋放出水分時(shí)，以水分含量與Aw作圖得到解吸等溫曲線；兩條等溫線不重合，相同水分含量下，解吸曲線中Aw比MSI中要低，稱為吸附滯后現(xiàn)象。第二章食品的脫水滯后現(xiàn)象的幾種解釋（1）這種現(xiàn)象是由于多孔食品中毛細(xì)管力所引起的，即表面張力在干燥過(guò)程中起到在孔中持水的作用，產(chǎn)生稍高的水分含量。解吸（desorption）：干燥過(guò)程吸附（sorption）：復(fù)水過(guò)程MSI滯后現(xiàn)象的意義吸附和解吸有滯后圈，說(shuō)明干制食品與水的結(jié)合力下降或減弱了。解吸和吸附的過(guò)程在食品加工中就是干燥和復(fù)水的過(guò)程，這也可解釋干制品復(fù)水性的減小。（2）另一種假設(shè)是在獲得水或失去水時(shí)，體積膨脹或收縮引起吸收曲線中這種可見的滯后現(xiàn)象。第二章食品的脫水三、水分活度與食品保藏性的關(guān)系1.Aw對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響不同類群微生物生長(zhǎng)繁殖的最低Aw的范圍是：大多數(shù)細(xì)菌0.94~0.99；大多數(shù)霉菌0.80~0.94大多數(shù)耐鹽細(xì)菌0.75；耐干燥霉菌和耐高滲透壓酵母0.60~0.65Aw<0.60，絕大多數(shù)微生物無(wú)法生長(zhǎng)。細(xì)菌形成芽孢時(shí)比繁殖生長(zhǎng)所需的Aw高；微生物產(chǎn)生毒素時(shí)所需的Aw高于生長(zhǎng)時(shí)所需的數(shù)值。第二章食品的脫水食品中水分活度與微生物生長(zhǎng)關(guān)系第二章食品的脫水三、水分活度與食品保藏性的關(guān)系2.Aw對(duì)酶活性的影響影響途徑包括：（1）水作為運(yùn)動(dòng)介質(zhì)促進(jìn)擴(kuò)散;（2）穩(wěn)定酶的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象;（3）水是水解反應(yīng)的底物;（4）破壞極性基團(tuán)的氫鍵;（5）從反應(yīng)復(fù)合物中釋放產(chǎn)物。低水分干制品中酶仍會(huì)緩慢活動(dòng)，只有水分在1%以下時(shí)，酶活性完全消失。

酶在濕熱條件下易鈍化，有必要在干制前對(duì)食品進(jìn)行濕熱或化學(xué)鈍化處理，以達(dá)到酶失活的目的。第二章食品的脫水三、水分活度與食品保藏性的關(guān)系3.Aw對(duì)化學(xué)變化的影響引起食品品質(zhì)變壞的重要反應(yīng)主要有氧化反應(yīng)和褐變反應(yīng)等，對(duì)于不同的反應(yīng)其影響的結(jié)果是不同的。0.20.40.60.8AwAw在0.4左右時(shí)，氧化反應(yīng)較低，這部分水被認(rèn)為能結(jié)合氫過(guò)氧化物，干擾了它們的分解。另外這部分水能降低金屬離子的催化效率。水分活度對(duì)氧化反應(yīng)的影響第二章食品的脫水三、水分活度與食品保藏性的關(guān)系3.Aw對(duì)化學(xué)變化的影響對(duì)于水解反應(yīng)，水作為反應(yīng)物，反應(yīng)速度隨Aw增大而加快。對(duì)于非酶褐變反應(yīng)，Aw為0.60~0.80時(shí)最適合。對(duì)于淀粉的老化，Aw較高容易老化，Aw低（水分含量<10%）不容易老化；Aw的增大會(huì)加速蛋白質(zhì)的氧化作用，若水分含量在2%以下，則不易發(fā)生變性。第二章食品的脫水第二節(jié)食品干燥機(jī)制一、干燥機(jī)制二、干制過(guò)程的特性三、影響干制的因素第二章食品的脫水一、干燥機(jī)制干燥是指在熱空氣中食品水分受熱蒸發(fā)后被去除的過(guò)程。在干燥時(shí)存在兩個(gè)過(guò)程：食品中水分子從內(nèi)部遷移到與干燥熱空氣接觸的表面（內(nèi)部轉(zhuǎn)移），當(dāng)水分子到達(dá)表面時(shí)，根據(jù)空氣與表面之間的蒸汽壓差，水分子就立即轉(zhuǎn)移擴(kuò)散到空氣中（外部轉(zhuǎn)移）——水分轉(zhuǎn)移；熱空氣中的熱量從空氣傳到食品表面，由表面再傳到食品內(nèi)部——熱量傳遞。第二章食品的脫水一、干燥機(jī)制

表面水分?jǐn)U散到空氣中內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面MM-ΔMTT-ΔT熱量傳遞水分第二章食品的脫水一、干燥機(jī)制（一）導(dǎo)濕性干制過(guò)程中潮濕食品表面水分受熱后首先由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，即水分蒸發(fā)，而后，水蒸氣從食品表面向周圍介質(zhì)擴(kuò)散，此時(shí)表面濕含量比物料中心的濕含量低，出現(xiàn)水分含量的差異，即存在水分梯度。由于水分梯度使得食品水分從高水分處向低水分處轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散的現(xiàn)象稱為導(dǎo)濕現(xiàn)象或?qū)裥浴５诙率称返拿撍畠?nèi)外I——水分減少的方向（一）導(dǎo)濕性1.水分梯度若用M

表示等濕面水分含量，則由外到內(nèi)沿法線方向相距?n的另一等濕面上的水分含量為M+?M，那么食品內(nèi)的水分梯度gradM則為：gradM=lim(?M

/?n)=

M/

n

Δn→0M—食品內(nèi)的濕含量，kg/kg干物質(zhì)?n—食品內(nèi)等濕面間的垂直距離（m）?ngradMI水分梯度影響下水分的流向M+?M

M第二章食品的脫水導(dǎo)濕性引起的水分轉(zhuǎn)移量可按照下述公式求得：

I濕=-Kγ0(

M/

n)=-Kγ0?M（kg/m2·h）其中：I濕——食品內(nèi)水分轉(zhuǎn)移量，為單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的水分轉(zhuǎn)移量[kg/(m2·h)]

K——導(dǎo)濕系數(shù)（m2/h）

γ0——單位潮濕食品容積內(nèi)絕對(duì)干物質(zhì)質(zhì)量（kg/m3

）“-”——表示水分轉(zhuǎn)移的方向與水分梯度的方向相反導(dǎo)濕系數(shù)K在干燥過(guò)程中并非穩(wěn)定不變，它隨著食品水分含量和溫度的變化而異。第二章食品的脫水2.導(dǎo)濕系數(shù)與食品水分的關(guān)系當(dāng)物料在III區(qū)時(shí)，排除的水分基本上為自由水，以液體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕系數(shù)穩(wěn)定不變；到II區(qū)時(shí)，排除的水分基本上是滲透水分，以液體狀態(tài)和蒸汽狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕系數(shù)下降；在I區(qū)排除的水分為吸附水分，基本上以蒸汽狀態(tài)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，先為多分子層水分，后為單分子層水分。因結(jié)合力強(qiáng)，故K先上升后下降。導(dǎo)濕系數(shù)K（m2/h）物料水分M（kg/kg干物質(zhì)）ACDEⅠⅡⅢ物料水分含量和導(dǎo)濕系數(shù)間的關(guān)系Ⅰ—吸附水分（單、多層水）Ⅱ—滲透水分Ⅲ—毛細(xì)管水分B第二章食品的脫水3.導(dǎo)濕系數(shù)與物料溫度的關(guān)系若將導(dǎo)濕性小的物料在干制前加以預(yù)熱，可以增大導(dǎo)濕系數(shù)，就能顯著地加速干制過(guò)程。為此，常在飽和濕空氣中加熱，以免物料表面水分蒸發(fā)形成硬膜，而影響水分轉(zhuǎn)移。導(dǎo)濕系數(shù)K/×102m2/h）K=(T/290)14溫度（℃）硅酸鹽溫度和導(dǎo)濕系數(shù)的關(guān)系第二章食品的脫水（二）導(dǎo)濕溫性干燥時(shí)，物料表面受熱高于它的中心，因而在物料內(nèi)部會(huì)建立一定的溫度梯度。溫度梯度將促使水分（不論液態(tài)或氣態(tài)）從高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移，這種現(xiàn)象稱為導(dǎo)濕溫性。原因：高溫促使液體粘度和表面張力下降，但促使水蒸汽壓上升，高溫區(qū)水蒸汽壓大于低溫區(qū)；高溫區(qū)毛細(xì)管內(nèi)水分受到空氣擴(kuò)張的擠壓，使毛細(xì)管內(nèi)水分順著熱流方向轉(zhuǎn)移；由于熱流的方向與水分梯度的方向相反，因而溫度梯度是食品干燥時(shí)水分減少的阻礙因素。第二章食品的脫水1.溫度梯度若用

表示等溫面上的溫度，則由內(nèi)到外沿法線方向相距?n的另一等溫面上的溫度為

+?

那么食品溫度梯度grad

表示為：grad

=lim(?

/?n)=

/

n

Δn→0

+?

/?nI內(nèi)表面溫度梯度影響下水分的流向?ngrad

（二）導(dǎo)濕溫性第二章食品的脫水1.溫度梯度導(dǎo)濕溫性引起水分轉(zhuǎn)移的流量將和溫度梯度成正比，它的流量可通過(guò)下式計(jì)算求得：

I溫=-Kγ0δ(

/

n)其中：I溫——食品內(nèi)水分轉(zhuǎn)移量，為單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的水分轉(zhuǎn)移量[kg/(m2·h)]

K——導(dǎo)濕系數(shù)（m2/h）

γ0——單位潮濕物料容積內(nèi)絕對(duì)干物質(zhì)質(zhì)量(kg/m3)

δ——濕物料的導(dǎo)濕溫系數(shù)[kg/(kg·℃)]

“–”——表示水分轉(zhuǎn)移的方向和溫度梯度方向相反第二章食品的脫水2.導(dǎo)濕溫系數(shù)就是溫度梯度為1℃/m時(shí)所引起的水分轉(zhuǎn)移量導(dǎo)濕溫系數(shù)δ[kg/(kg℃)]0AB物料水分（kg/kg）ⅡⅠ在水分含量達(dá)到B點(diǎn)后，δ是隨著水分含量的減少而變??；物料逐漸轉(zhuǎn)為以氣態(tài)擴(kuò)散為主，主要是吸附水分；δ最高值是吸附水和自由水分的分界點(diǎn)。在水分含量高的時(shí)候，自由水是以液體狀態(tài)流動(dòng)，因而導(dǎo)濕溫性不以物料水分含量而發(fā)生變化（曲線Ⅱ），但因受物料內(nèi)擠壓空氣的影響導(dǎo)致濕溫性下降（曲線Ⅰ）第二章食品的脫水（三）導(dǎo)濕性與導(dǎo)濕溫性引起的食品干燥

干制過(guò)程中，濕物料內(nèi)部同時(shí)會(huì)有水分梯度和溫度梯度存在，因此，水分的總流量是由導(dǎo)濕性和導(dǎo)濕溫性共同作用的結(jié)果。

|I總|

=|I濕|

+|I溫|兩者方向相反時(shí)：I總=I濕

—I溫

此時(shí)導(dǎo)濕溫性將成為水分沿水分梯度擴(kuò)散的阻礙因素，水分?jǐn)U散受阻。當(dāng)I濕﹥I溫

以導(dǎo)濕性為主，水分將按照物料水分減少方向轉(zhuǎn)移；導(dǎo)濕溫性為次要因素；第二章食品的脫水當(dāng)I濕﹤I溫

水分隨熱流方向轉(zhuǎn)移，并向物料水分增加方向發(fā)展，食品水分含量減少變慢或停止。例如：烤面包的初期濕面團(tuán)在烤箱180~220℃，建立溫度梯度，面包水分含量約40%；在對(duì)流干燥的降速階段，也常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)濕溫性大于導(dǎo)濕性，不利于物料干燥。干燥過(guò)程若能維持相同的物料內(nèi)部和外部水分?jǐn)U散，就能延長(zhǎng)恒速干燥階段并縮短干燥時(shí)間。第二章食品的脫水二、干制過(guò)程的特性食品在干制過(guò)程中，食品水分含量逐漸減少，干燥速率變大后又逐漸變低，食品溫度也在不斷上升。（一）干燥曲線1.

水分含量曲線：水分含量變化和干制時(shí)間2.

干燥速率曲線：任何時(shí)間內(nèi)水分減少的快慢3.

食品溫度曲線：食品本身溫度的高低第二章食品的脫水水分含量曲線（ABCDE段）首先食品被預(yù)熱，食品水分在短暫的平衡后（AB段），出現(xiàn)快速下降，幾乎是直線下降（BC），當(dāng)達(dá)到較低水分含量（C點(diǎn)）時(shí)（第一臨界水分），干燥速率減慢，隨后趨于平衡，達(dá)到平衡水分（DE）。平衡水分取決于干燥時(shí)的空氣狀態(tài)。溫度梯度阻礙水分遷移，水分下降緩慢第一臨界水分，此時(shí)食品中水分主要是多層吸附水第二章食品的脫水干燥速率曲線（A"B"C"D"E")食品被加熱，水分開始蒸發(fā)，干燥速率上升，隨著熱量的傳遞，干燥速率很快達(dá)到最高值（A"B"），為升速階段；速率穩(wěn)定不變，為恒率干燥階段(B"C")，水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面足夠快，從而維持表面水分含量恒定，是第一干燥階段，除去非結(jié)合水分。臨界點(diǎn)是干燥由表面汽化控制到內(nèi)部擴(kuò)散控制的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，是物料由去除非結(jié)合水到去除結(jié)合水的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。干燥速率曲線（A"B"C"D"E")到第一臨界水分時(shí)，干燥速率減慢，進(jìn)入降速干燥階段(C"D")

，說(shuō)明食品內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速率小于食品表面水分蒸發(fā)速率；干燥速率下降是由食品內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速率決定的，當(dāng)達(dá)到平衡水分時(shí)，干燥就停止(E")。第二章食品的脫水食品溫度曲線（A'B'C'D'

E'）達(dá)到C'點(diǎn)后，進(jìn)入降速干燥階段，溫度上升(C'D')直到干球溫度(E')

，說(shuō)明水分的轉(zhuǎn)移來(lái)不及供水分蒸發(fā)，則食品溫度逐漸上升。食品溫度曲線（A'B'C'D'

E'）初期食品溫度上升(A’B’)，直到最高值B’——濕球溫度，整個(gè)恒速干燥階段溫度不變；此時(shí)加熱轉(zhuǎn)化為水分蒸發(fā)所吸收的潛熱，即熱量全部用于水分蒸發(fā)。第二章食品的脫水（二）干燥階段在典型的食品干燥過(guò)程中，物料先經(jīng)過(guò)預(yù)熱后，再經(jīng)歷恒速期和降速期。1.恒速期（CRP）食品表面水分含量被認(rèn)為是恒定的；水分子從食品內(nèi)部遷移到表面的速率大于或等于水分子從表面跑向干燥空氣的速率；干燥推動(dòng)力是食品表面的水分蒸汽壓和干燥空氣的水分蒸汽壓兩者之差。第二章食品的脫水1.恒速期干燥速率由水分子從產(chǎn)品表面向干燥空氣進(jìn)行對(duì)流質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力所決定。表達(dá)式為：

ms——干燥食品中的干物質(zhì)總量（kg干固體）M——水分含量（kg/kg）t——干燥時(shí)間（min）Kg——對(duì)流質(zhì)量傳遞系數(shù)[kg/(m2·s·Pa)]A——與干燥空氣接觸的食品表面積（m2）pws——食品表面的水分蒸汽壓（Pa）Pwa——干燥空氣中的水分蒸汽壓（Pa）第二章食品的脫水1.恒速期在只存在對(duì)流熱量傳遞的情況下，所有的熱能都能用于汽化水分；熱量傳遞到食品的速率與水汽化的能量消耗速率相平衡。溫度保持在某一恒定值；如果干燥僅以對(duì)流方式進(jìn)行，食品表面的溫度穩(wěn)定為干燥空氣的濕球溫度。第二章食品的脫水1.恒速期恒速階段的長(zhǎng)短取決于干制過(guò)程中食品內(nèi)部水分遷移與食品表面水分蒸發(fā)或外部水分?jǐn)U散速度的大??；若內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速度大于表面水分?jǐn)U散速度，則恒速階段可以延長(zhǎng)；否則就不存在恒速干燥階段。如水分含量75~90%的蘋果，干制時(shí)有恒速和降速階段；若水分9%的花生米，僅經(jīng)歷降速階段；第二章食品的脫水2.降速期（FRP）一旦到達(dá)臨界水分含量，水分從表面跑向干燥空氣中的速率就會(huì)快于水分補(bǔ)充到表面的速率；內(nèi)部質(zhì)量傳遞機(jī)制影響了干燥快慢；干燥結(jié)束達(dá)到平衡水分含量；通常存在兩個(gè)降速期：第一個(gè)，濕表面區(qū)逐漸減少，表面溫度緩慢增加，仍發(fā)生一些蒸發(fā)冷卻；第二個(gè)，表面干燥，蒸發(fā)冷卻很少，表面溫度增加很快，最后表面溫度接近干燥空氣的溫度。第二章食品的脫水由導(dǎo)濕性和導(dǎo)濕溫性解釋干燥過(guò)程特征干燥階段曲線特征作用預(yù)熱階段干燥速率上升，溫度上升，水分略有下降導(dǎo)濕性引起水分由內(nèi)向外；導(dǎo)濕溫性相反，但隨著內(nèi)外溫差的減小，其作用減弱恒速干燥階段干燥速率不變，溫度不變，水分下降導(dǎo)濕性引起水分由內(nèi)向外；導(dǎo)濕溫性由于內(nèi)外幾乎沒(méi)有溫差，因此不起作用降速干燥階段干燥速率下降，表面溫度上升，水分下降變慢低水分含量時(shí)，導(dǎo)濕性減?。粚?dǎo)濕溫性減小第二章食品的脫水三、影響干制的因素干制過(guò)程就是水分的轉(zhuǎn)移和熱量的傳遞，即濕熱傳遞，對(duì)這一過(guò)程的影響因素主要取決于干制條件和干燥物料的性質(zhì)。（一）干制條件的影響1.溫度增加溫度可以通過(guò)影響內(nèi)部水分遷移（降速階段）和外部水分?jǐn)U散（恒速階段）使干燥加快。需注意若以空氣為干燥介質(zhì)，溫度的作用是有限的。溫度過(guò)高會(huì)引起食品發(fā)生不必要的化學(xué)和物理反應(yīng)第二章食品的脫水2.空氣流速空氣流速加快，食品在恒速期的干燥速率加快；原因：空氣流速增加，能及時(shí)將聚集在食品表面附近的飽和濕空氣帶走，以免阻止食品內(nèi)水分進(jìn)一步蒸發(fā)；而且食品表面接觸的空氣量增加，也會(huì)顯著加速食品表面水分的蒸發(fā)?？諝饬魉僭黾訉?duì)降速期沒(méi)有影響，因?yàn)榇藭r(shí)干燥受內(nèi)部水分遷移或擴(kuò)散所限制。第二章食品的脫水3.空氣相對(duì)濕度食品表面和干燥空氣之間的水蒸汽壓差代表了外部質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力，空氣的相對(duì)濕度增加則會(huì)減小推動(dòng)力。空氣相對(duì)濕度越低，食品恒速期的干燥速率也越快；對(duì)降速期沒(méi)有影響；空氣的相對(duì)濕度也決定食品干燥后的平衡水分，食品的水分始終要和周圍空氣的濕度處于平衡狀態(tài)；可通過(guò)干制的解吸等溫線來(lái)預(yù)測(cè)；當(dāng)食品和空氣達(dá)到平衡，干燥就停止。第二章食品的脫水4.大氣壓力和真空度大氣壓力影響水的平衡，因而能夠影響干燥。當(dāng)真空下干燥時(shí)，空氣的蒸汽壓減少，在恒速階段干燥更快。氣壓下降，水沸點(diǎn)相應(yīng)下降，氣壓愈低，沸點(diǎn)也愈低；溫度不變，氣壓降低，則沸騰愈加速。但若干制由內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移限制，則真空干燥對(duì)降速期的干燥速率影響不大。真空干燥適合熱敏物料的干燥。第二章食品的脫水操作條件對(duì)于干燥速率的影響第二章食品的脫水（二）食品性質(zhì)的影響1.表面積水分子從食品內(nèi)部行走的距離決定了食品被干燥的快慢。食品表面積越大、料層厚度越薄，干燥效果越好。2.組分定向水分在食品內(nèi)的轉(zhuǎn)移在不同方向上差別很大，這取決于食品組分的定向。例如：芹菜的纖維結(jié)構(gòu)肉類蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)第二章食品的脫水第二章食品的脫水第二章食品的脫水3.細(xì)胞結(jié)構(gòu)

在大多數(shù)食品中，細(xì)胞內(nèi)含有部分水，剩余水在細(xì)胞外，細(xì)胞外水分比細(xì)胞內(nèi)的水更容易除去；當(dāng)細(xì)胞被破碎時(shí)，有利于干燥，但需注意，細(xì)胞破裂會(huì)引起干制品質(zhì)量下降；經(jīng)熱處理的果蔬與肉、魚類的干燥速率較新鮮時(shí)快4.溶質(zhì)的類型和濃度

食品中增加黏度和減少水分活度的溶質(zhì)如糖、淀粉、蛋白質(zhì)和膠，典型地降低水分轉(zhuǎn)移速率，從而降低干燥速率；溶質(zhì)濃度愈高，維持水分能力愈大，相同條件下干燥速率下降。第二章食品的脫水第三節(jié)干制對(duì)食品品質(zhì)的影響一、干制過(guò)程中食品的主要變化二、干制品的復(fù)原性和復(fù)水性三、干制品的貯藏水分含量四、合理選用干制工藝條件第二章食品的脫水一.干制過(guò)程中食品的主要變化干制過(guò)程的變化主要是食品物料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的物理變化以及食品物料組成成分的化學(xué)變化。（一）物理變化1.干縮、干裂：物料失去彈性的表現(xiàn)?？焖俑芍频鸟R鈴薯丁具有輕度內(nèi)凹的干硬表面、為數(shù)較多的內(nèi)裂紋和氣孔；緩慢干燥的馬鈴薯丁則有深度內(nèi)凹的表面層和較高的密度。第二章食品的脫水第二章食品的脫水一.干制過(guò)程中食品的主要變化（一）物理變化2.表面硬化是食品物料表面收縮和封閉的一種特殊現(xiàn)象。一些含有高濃度糖分和可溶性物質(zhì)的食品最容易出現(xiàn)表面硬化?？山档褪称繁砻鏈囟仁刮锪暇徛稍?，或適當(dāng)“回軟”在干燥，一般就能延緩表面硬化。3.多孔性造成原因：快速干燥、發(fā)泡劑、高度真空等。多孔性食品能迅速?gòu)?fù)水或溶解。第二章食品的脫水一.干制過(guò)程中食品的主要變化（一）物理變化4.熱塑性：加熱時(shí)會(huì)軟化的物料如糖漿或果漿，冷卻后變硬或脆。5.溶質(zhì)的遷移：脫水過(guò)程中可溶性物質(zhì)隨水分的遷移向表面遷移在物料表面結(jié)晶析出，或成為干膠狀而使表面形成干硬膜?？扇苄晕镔|(zhì)在干燥物料中的均勻分布程度與脫水工藝條件有關(guān)。第二章食品的脫水（二）化學(xué)變化營(yíng)養(yǎng)成分（1）蛋白質(zhì)：受熱易變性，氨基酸與還原糖發(fā)生褐變。一般干燥溫度越高，蛋白質(zhì)變性速度越快，而隨著干燥溫度的增加氨基酸損失也增加。（2）脂肪：高溫脫水時(shí)脂肪氧化比低溫時(shí)嚴(yán)重（3）碳水化合物：大分子穩(wěn)定，小分子如單糖受高溫易焦化、褐變（4）維生素：水溶性易被破壞和損失，如VC

、硫胺素、胡蘿卜素；乳品VD大量損耗，B6、煙堿酸較穩(wěn)定，損失少。第二章食品的脫水2.色素色澤隨物料本身的物化性質(zhì)改變（反射、散射、吸收傳遞可見光的能力）新鮮食品顏色比較鮮艷，干燥后顏色有差別；溫度越高，處理時(shí)間越長(zhǎng)，色素變化量越多。原因：天然色素如類胡蘿卜素、花青素、葉綠素等易變化；褐變：糖胺反應(yīng)(Maillard)、酶促褐變、焦糖化、其他。第二章食品的脫水新鮮菠菜熱燙菠菜第二章食品的脫水第二章食品的脫水3.風(fēng)味引起水分除去的物理力，也會(huì)引起一些揮發(fā)物質(zhì)的去除，導(dǎo)致風(fēng)味變差；受熱會(huì)引起化學(xué)變化，帶來(lái)一些異味、煮熟味、硫味、焦香味；防止風(fēng)味損失方法：芳香物質(zhì)回收（如濃縮蘋果汁）低溫干燥減少揮發(fā)干燥前預(yù)加包埋物質(zhì)，使風(fēng)味固定第二章食品的脫水二.干制品的復(fù)原性和復(fù)水性干制品復(fù)水后恢復(fù)原來(lái)新鮮狀態(tài)的程度是衡量干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)。干制品的復(fù)原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小、形狀、質(zhì)地、顏色、風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、成分以及其他可見因素（感官評(píng)定）等各個(gè)方面恢復(fù)原來(lái)新鮮狀態(tài)的程度。

干制品的復(fù)水性是指新鮮食品干制后能重新吸回水分的程度。第二章食品的脫水一般用干制品吸水增重的程度來(lái)表示復(fù)水比：R復(fù)=m復(fù)/m干

m復(fù)——干制品復(fù)水后瀝干重；