青島農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬加工學(xué)-第2章-果蔬干制

第二章果蔬干制1脫水蒜片脫水辣椒絲脫水香菜脫水蒜粉2脫水蘋果圈脫水蘋果丁3葡萄干的生產(chǎn)4干制也稱枯燥(Drying)、脫水(Dehydration)，是指在自然或人工控制的條件下促使食品中水分蒸發(fā)，脫出一定水分，而將可溶性固形物的濃度提高到微生物難以利用的程度的一種加工方法。一般而言，干制包括自然干制和人工干制。自然干制指利用自然條件如太陽、熱風(fēng)等使果品、蔬菜枯燥。將原料直接用日光曝曬至干的稱為曬干或日光枯燥〔SunDrying〕；用自然風(fēng)力枯燥的稱為陰干、風(fēng)干或晾干〔WindDrying〕。人工干制指在人工控制的條件下使食品水分蒸發(fā)的工藝過程。

干制概述5體積小、重量輕、攜帶方便，較易運(yùn)輸貯藏；延長貨架期，便于長期保存；減少冷鏈本錢；可以調(diào)節(jié)果蔬生產(chǎn)淡旺季，有利于解決果蔬周年供給問題；豐富果蔬產(chǎn)品的花色品種，有利于滿足人們的生活快節(jié)奏的需求；干制設(shè)備可繁可簡，生產(chǎn)技術(shù)較易掌握；干制果蔬可與粉體技術(shù)等結(jié)合，產(chǎn)品成為復(fù)合食品的很好添加成分；因此，果蔬干制品對于勘測、航海、旅游、軍需等方面都具有重要意義。干制優(yōu)點(diǎn)6

果品蔬菜干制，目的在于將果蔬中的水分減少，而將可溶性物質(zhì)的濃度提高到微生物不能利用的程度，同時，果蔬中所含酶的活性也受到抑制，產(chǎn)品能夠長期保存。第一節(jié)果蔬干制的機(jī)理7一、果蔬中水分存在的狀態(tài)新鮮果蔬的含水量很高，一般為70％～90％或更高。果蔬組織中除了水分以外的物質(zhì)稱為干物質(zhì)，干物質(zhì)中大局部能溶解于水，稱為可溶性物質(zhì)或可溶性固形物，如：糖、多元醇、多縮戊糖、果膠、有機(jī)酸、一些含氮物質(zhì)、丹寧物質(zhì)、局部色素、局部維生素、酶以及大局部無機(jī)物質(zhì)；還有一局部不溶于水，稱為不溶性物質(zhì)，如：纖維絲、半纖維素、淀粉、脂肪、局部維生素、某些色素以及一些無機(jī)或有機(jī)酸的鹽類。果蔬中的水分以游離水、膠體結(jié)合水和化合水三種不同的狀態(tài)存在。81.游離水:以游離狀態(tài)存在于果蔬組織中，是充滿在毛細(xì)管中的水分。所以也稱為毛細(xì)管水。是主要的水分狀態(tài)，占果蔬水分含量的70％左右。能溶解糖、酸等多種物質(zhì)，流動性大，借毛細(xì)管和滲透作用可以向外或向內(nèi)遷移，所以枯燥時排除的主要是游離水。92.膠體結(jié)合水:是與物料內(nèi)的膠體物質(zhì)相結(jié)合的水。由于膠體的水和作用和膨脹的結(jié)果，圍繞著膠粒形成水膜，水分與其結(jié)合成為膠體狀態(tài)。包括〔1〕吸附結(jié)合水；〔2〕滲透和結(jié)構(gòu)結(jié)合水。膠體結(jié)合水對那些在游離水中易溶解的物質(zhì)不表現(xiàn)溶劑作用，枯燥時除非在高溫下才能排除局部膠體結(jié)合水。冰點(diǎn)低，在低溫甚至-75℃也不結(jié)冰。3.化合水：又稱化學(xué)結(jié)合水，是存在于果品蔬菜化學(xué)物質(zhì)中的水分，一般按定量比牢固地和物質(zhì)相結(jié)合，只有通過化學(xué)反響才能將他們分開，不能因枯燥作用而排除。10幾種果蔬中不同形態(tài)的水分含量名稱總水量(%)游離水(%)結(jié)合水（%）蘋果88.7064.6024.10甘蘭92.2082.909.30馬鈴薯81.5064.0017.50胡蘿卜88.6066.2022.4011〔一〕果蔬中的水分，還可根據(jù)枯燥過程中可被除去與否而分為平衡水分〔平行水分〕和自由水分。1.平衡水分：在一定溫度和濕度的枯燥介質(zhì)中，物料經(jīng)過一段時間的枯燥后，其水分含量將穩(wěn)定在一定數(shù)值，并不會因枯燥時間延長而發(fā)生變化。這時，果蔬組織所含的水分為該枯燥介質(zhì)條件下的平衡水分或平衡濕度。這一平衡水分就是果蔬在這一枯燥介質(zhì)條件下可以枯燥的極限。2.自由水分：在枯燥過程中被除去的水分，是果蔬所含的大于平衡水分的局部，這局部水分稱為自由水。自由水分主要是果蔬中的游離水，也有一局部膠體結(jié)合水。平衡水分和水分活度12

㈡水分活度與保藏性水分活度又叫水分活性，是溶液中水的蒸氣壓與同溫度下純水的蒸氣壓之比。

Aw=P/P0=ERH/100

式中Aw--水分活度P--溶液或食品中水蒸氣壓P0--純水的蒸氣壓ERH--平衡相對溫度干制果蔬的保藏性和水分的關(guān)系，不是取決于果蔬中的水分總含量，而是它的有效水分--水分活度Aw13水分活度與含水量〔Ⅰ〕單分子層水，含水量0-7%，-40℃不能凍結(jié)〔Ⅱ〕多層水，含水量7-27.5%，主要通過水-水和水-溶質(zhì)氫鍵同相鄰分子締合，為可溶性組分的溶液，大局部多層水在-40℃不被凍結(jié)，I+II的水占5%以下〔Ⅲ〕自由水或體相水，含水量>27.5%,很易通過枯燥除去或易結(jié)冰，可作為溶劑，容易被酶和微生物利用，食品容易腐敗，通常占95%以上；14微生物發(fā)育時必需的水分活度表微生物發(fā)育所需要的最低AW微生物發(fā)育所需要的最低AW普通細(xì)菌0.90嗜鹽細(xì)菌小于0.75普通酵母0.87耐干燥細(xì)菌0.65普通霉菌0.80耐滲透細(xì)菌0.61干制食品的水分活度在0.60～0.75之間。一般認(rèn)為，在0.70的水分活度下，霉菌仍能緩慢生長，因此霉菌為干制食品中常見的腐敗菌。

15Aw與酶活性水分減少時，酶的活性也就下降，每種酶充分發(fā)揮活性所需水分活度不同〔淀粉酶、過氧化物酶>0.85〕，在低水分干制品中酶仍會緩慢活動，只有在水分降低到1%以下時，酶的活性才會完全消失。脂解酶酶在濕熱條件下易鈍化，為了控制干制品中酶的活動，就有必要在干制前對食品進(jìn)行濕熱或化學(xué)鈍化處理，以到達(dá)酶失去活性為度。熱燙161.水分內(nèi)擴(kuò)散與水分外擴(kuò)散果蔬干制時所需除去的水分，是游離水和局部膠體結(jié)合水。果品蔬菜在干制過程中，水分的蒸發(fā)主要是依賴兩種作用，即水分外擴(kuò)散作用和內(nèi)擴(kuò)散作用?？菰镩_始時由于果蔬中水分大局部為游離水，所以蒸發(fā)時，水分從原料外表蒸發(fā)得快，稱水分外擴(kuò)散〔水分轉(zhuǎn)移是由多的部位向少的部位移動〕。由于外擴(kuò)散的結(jié)果，造成原料外表和內(nèi)部水分之間的水蒸氣分壓差，導(dǎo)致水分由內(nèi)部向外表移動，以求原料各部位的水分平衡。此時，水分由原料內(nèi)部向外表轉(zhuǎn)移，稱為水分內(nèi)部擴(kuò)散。當(dāng)水分蒸發(fā)至50％～60％后，其枯燥速度依原料內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速度而定。當(dāng)開始蒸發(fā)膠體結(jié)合水時，水分?jǐn)U散速度降低，因此，干制后期蒸發(fā)速度就明顯變得緩慢。二、干制機(jī)理17實(shí)際上，枯燥過程中水分的兩種擴(kuò)散同時進(jìn)行，二者速度隨果蔬種類、品種、原料狀態(tài)及枯燥介質(zhì)的不同而有差異。干制時必須使兩種擴(kuò)散方式相互銜接，這是提高干制品質(zhì)量的關(guān)鍵。18原料枯燥過程的動力1.濕度梯度：在水分?jǐn)U散過程中，如果將原料的橫切面分成假設(shè)干層，內(nèi)部中心部位的含水量最高，向外依次遞減，最外部一層含水量最低，形成濕度梯度。水分的移動速度隨濕度梯度的增大而提高，形成枯燥過程的動力。2.溫度梯度：干制加熱時，溫度的傳遞過程也會形成原料內(nèi)外的溫度梯度，水分借助溫度梯度沿?zé)崃鞣较蛞苿?。干制過程中的升溫、降溫就是改變熱流方向，使水分向外移動擴(kuò)散。3.總壓梯度：枯燥初期，加熱不僅使水分向外蒸發(fā)擴(kuò)散，同時一局部水分和水蒸氣也向內(nèi)部移動，細(xì)胞間隙的氣體壓力也向組織內(nèi)部增加，這些都增加了原料內(nèi)部的氣體密度。直到內(nèi)部的溫度上升后，使內(nèi)部的氣壓增加，水蒸氣才不會繼續(xù)壓入。當(dāng)內(nèi)外溫度接近時，就會形成由內(nèi)到外的壓力梯度。4.滲透壓：不同濃度的溶液之間存在著滲透壓，會促使水分由低濃度處向高濃度處移動?？菰镞^程中，原料外表水分首先散失，使?jié)舛忍岣?，而?nèi)部溶液的濃度要低于外部，形成滲透壓，水分通過滲透作用而排出。19果蔬枯燥過程可分為兩個階段，即恒速枯燥階段和降速枯燥階段。在兩個階段交界點(diǎn)的水分稱為臨界水分，這是每一種原料在一定枯燥條件下的特性。枯燥過程中物料的溫度和濕度變化情況可用枯燥曲線、枯燥速率曲線和物料溫度曲線來加以描述。恒速枯燥階段和降速枯燥階段20Ⅰ初期加熱階段：

初期加熱階段中，其溫度迅速上升至熱空氣的濕球溫度，物料水分那么沿曲線逐漸下降，而枯燥速率那么由零增至最高值；Ⅱ恒速枯燥階段：

在此階段的枯燥速度穩(wěn)定不變，故稱恒速枯燥階段，水分按直線規(guī)律下降，向物料提供的熱量全部消耗于水分蒸發(fā)，此時物料溫度不再升高；Ⅲ減速枯燥階段：

當(dāng)物料枯燥到一定程度后，枯燥速率逐漸減少，物料溫度上升，直至到達(dá)平衡水分，枯燥速度為零，物料溫度那么上升到與熱空氣干球溫度相等。1.枯燥含水量2.枯燥速率2.食品溫度21枯燥速度的快慢，對果蔬干制品的好壞起著決定性作用?？菰锼俣扰c以下因素有關(guān):干制環(huán)境條件與原料本身的性質(zhì)和狀態(tài)?！惨弧掣芍频沫h(huán)境條件1.枯燥介質(zhì)的溫度果蔬的枯燥是把預(yù)熱的空氣作為枯燥介質(zhì)。它有兩個作用，一是向原料傳熱，原料吸熱后使它所含水分汽化，二是把原料汽化水氣帶到室外。所以采取升高溫度同時降低相對濕度是提高果蔬干制速度的最有效方法。三、影響枯燥速度的因素22果蔬干制時，尤其在干制初期，一般不宜采用過高的溫度，否那么會產(chǎn)生以下不良現(xiàn)象：第一果蔬含水量很高，驟然和枯燥的熱空氣相遇，那么組織中汁液迅速膨脹，易使細(xì)胞壁破裂，內(nèi)容物流失。第二原料中的糖分和其它有機(jī)物因高溫而分解或焦化，有損成品外觀和風(fēng)味。第三高溫低濕易造成原料外表結(jié)殼，而影響水分的散發(fā)。因此，在枯燥過程中，要控制枯燥介質(zhì)的溫度稍低于致使果蔬變質(zhì)的溫度，尤其對于富含糖分和芳香物質(zhì)的原料，應(yīng)特別注意。232.枯燥介質(zhì)的濕度在一定溫度下相對濕度越小，空氣的飽和差越大，果蔬枯燥速度越快。3.氣流循環(huán)的速度枯燥空氣的流動速度愈大，果蔬外表的水分蒸發(fā)也愈快;反之，那么愈慢。據(jù)測定，風(fēng)速在每3m/s以下的范圍內(nèi)，水分蒸發(fā)速度與風(fēng)速大體成正比例地增加。244.大氣壓力或真空度大氣壓力為1.013×105Pa(一個大氣壓)時，水的沸點(diǎn)為100℃。假設(shè)大氣壓下降，那么水的沸點(diǎn)也下降。氣壓越低，沸點(diǎn)也越低。假設(shè)溫度不變，氣壓降低，那么水的沸騰加劇。因而，在真空室內(nèi)加熱干制時，就可以在較低的溫度下進(jìn)行。如采取與正常大氣壓下相同的加熱溫度，那么將加速食品的水分蒸發(fā)，還能使干制品具有疏松的結(jié)構(gòu)。云南昆明的多味瓜子質(zhì)地松脆，就是在隧道式負(fù)壓下干制機(jī)內(nèi)干制而成。對熱敏性食品采用低溫真空枯燥，可保證其產(chǎn)品具有良好的品質(zhì)。25(二〕原料本身的性質(zhì)和狀態(tài)1.果蔬的種類和狀態(tài)果蔬的種類不同，所含化學(xué)成分及其組織結(jié)構(gòu)也有差異，因而枯燥速度也不相同。如在烘房干制紅棗采用同樣的烘干方法，河南靈寶產(chǎn)的泡棗，由于組織比較疏松，經(jīng)24小時即可到達(dá)枯燥。而陜西大荔縣產(chǎn)的疙瘩棗那么需36小時才能到達(dá)枯燥。2.干制前預(yù)處理去皮使原料失去外表保護(hù)，切分使比外表積增大，熱燙和熏硫增加細(xì)胞透性，降低細(xì)胞持水力。3.原料的裝載量烘房單位面積上裝載的原料量，對于果蔬的枯燥速度也有很大影響。烘盤上原料裝載量多，那么厚度大，不利于空氣流通，影響水分蒸發(fā)。26㈠體積縮小、重量減輕果品蔬菜干制后，體積和重量明顯減小。一般體積約為原料的20％～35％，重量約為原料的10％～30％。㈡色澤的變化果蔬在干制過程中〔或干制品在貯藏中〕色澤的變化包括三種情況：一是果蔬中色素物質(zhì)的變化；二是褐變〔酶褐變和非酶褐變〕引起的顏色變化；三是透明度的改變。⒈色素物質(zhì)的變化四、果蔬在枯燥過程中的變化27⒉褐變⑴酶褐變在氧化酶和過氧化物酶的作用下，果蔬中單寧氧化呈現(xiàn)褐色。如制作蘋果干、香蕉干等在去皮后的變化。要防止褐變，就應(yīng)從果蔬中單寧含量、氧化酶、過氧化物酶的活性以及氧氣的供給等方面考慮。如果控制其中之一，那么由單寧所引起的氧化變色即可受到抑制，獲得良好的保色效果。28⑵非酶褐變不屬于酶的作用所引起的褐變，均屬于非酶褐變。非酶褐變的原因之一是，果蔬中氨基酸游離基和糖的醛基作用生成復(fù)雜的絡(luò)合物。此外，重金屬也會促進(jìn)褐變，色素物質(zhì)的變色其它變色反響：單寧與堿，糖焦化，有機(jī)酸與糖反響變色等。低溫貯藏干制品是控制非酶褐變的有效方法。29⒊透明度的改變新鮮果蔬細(xì)胞間隙中的空氣，在干制時受熱被排除，使干制品呈半透明狀態(tài)。因而干制品的透明度決定于果蔬中氣體被排除的程度。氣體愈多，制品愈不透明，反之，那么愈透明。干制品愈透明，質(zhì)量愈高，這不只是因?yàn)橥该鞫雀叩母芍破吠庥^好，而且由于空氣含量少，可減少氧化作用，使制品耐貯藏。干制前的熱處理即可到達(dá)這個目的。30㈢營養(yǎng)成分的變化果蔬干制中，營養(yǎng)成分的變化雖因干制方式和處理方法的不同而有差異，但總的來說，水分減少較大，糖分和維生素?fù)p失較多，礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)那么較穩(wěn)定。碳水化合物在加熱時極易引起分解和焦化，特別是葡萄糖和果糖經(jīng)高溫長時間枯燥易發(fā)生大量損耗。脫水枯燥也容易造成維生素?fù)p失，其中不穩(wěn)定的為抗壞血酸。在高溫和氧的共同影響下，抗壞血酸的損失率取決于溫度、時間、pH值和枯燥設(shè)備的種類，損失范圍一般為16%~14%。維生素B1對熱也很敏感，胡蘿卜素會因氧化而遭受損失，如未經(jīng)酶的鈍化處理的蔬菜在干制時胡蘿卜素?fù)p失率高達(dá)80%。礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)那么較穩(wěn)定。31第二節(jié)果蔬干制方法與設(shè)備一、自然干制利用陽光和風(fēng)力二、人工干制1.良好的加熱裝置及保溫設(shè)備，保證高而均勻的溫度2.良好的通風(fēng)設(shè)備，及時排除原料蒸發(fā)的水分3.良好的衛(wèi)生和勞動條件，防止產(chǎn)品污染對流枯燥設(shè)備、熱輻射式枯燥設(shè)備、感應(yīng)式枯燥設(shè)備32二、人工干制1.烘灶是最簡單的人工干制設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)本錢低，但生產(chǎn)能力低，枯燥速度慢，工人勞動強(qiáng)度大。332.形式很多，但根本結(jié)構(gòu)相似，主要由烘房主體、升溫設(shè)備、通風(fēng)排濕設(shè)備和裝載設(shè)備組成。343.人工干制機(jī)人工干制機(jī)是一種成效較高的熱空氣對流式設(shè)備，可以根據(jù)需要控制空氣的溫度、濕度和流速。因此，枯燥時間短，制品質(zhì)量好。人工干制機(jī)類型很多，主要的有：隧道式枯燥機(jī)、混合式枯燥機(jī)、滾筒式枯燥機(jī)、帶式枯燥機(jī)、噴霧枯燥機(jī)等。354.流化床枯燥使顆粒食品在枯燥床上呈流化狀態(tài)或緩慢沸騰狀態(tài)〔與液態(tài)相似〕。適用對象：顆?；蚍哿钍称贰补腆w飲料，造粒后二段枯燥〕365.冷凍枯燥其對食品品質(zhì)的保存能力是其它方法所不及。食品在冰點(diǎn)以下凍結(jié)，一般預(yù)凍到-30℃左右。從原料的中心直至外表都結(jié)成冰，而后在較高真空度下使凍結(jié)的冰晶由外向內(nèi)逐漸升華，原料在整個枯燥過程中都必須保持凍結(jié)狀態(tài)，凍結(jié)水分的升華逐步由表層向里推進(jìn)。揮發(fā)性物質(zhì)損失小，外表不致硬化，蛋白質(zhì)不易變性，體積不易過分收縮，能較好地保持干制品的色、香、味和營養(yǎng)，但其生產(chǎn)本錢高。凍干食品在國際市場的價格是熱風(fēng)枯燥食品4～6倍，是速凍食品7～8倍。376.遠(yuǎn)紅外枯燥利用遠(yuǎn)紅外輻射元件發(fā)出遠(yuǎn)紅外線，為物料吸收變?yōu)闊崮芏竭_(dá)枯燥。遠(yuǎn)紅外線發(fā)射波長與物料吸收波長相匹配，這樣枯燥效果最正確。遠(yuǎn)紅外線發(fā)射有效距離為1米以內(nèi)，遠(yuǎn)紅外線象可見光一樣，也可被物體吸收、折射或反射，物體吸收了遠(yuǎn)紅外線后，溫度就加高。而且遠(yuǎn)紅外線能穿過相當(dāng)厚的不透明物體，而在物體的內(nèi)部自發(fā)的產(chǎn)生熱效應(yīng)，因此，物體中每一層都受到均勻的枯燥作用，而其它多種枯燥方法，熱量只能從外表開始。逐步地傳到內(nèi)部，因此烘干質(zhì)量不及遠(yuǎn)紅外枯燥。387.微波枯燥就是利用微波加熱的方法使物料中水分得以枯燥。微波的特點(diǎn)似光性，象光線一樣的傳播并易集中；穿透性，照射于介質(zhì)物體時能夠深入物質(zhì)內(nèi)部；非電離性，微波量子能量不大，還缺乏以改變物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)或分子間的鍵。微波是指頻率在300兆赫到300千兆赫之間，波長為1000到1毫米的無線電波。常用加熱頻率為915兆赫和2450兆赫?？捎糜诩訜釟⒕竞徒鈨隼洳厥澄铮龠M(jìn)新酒老熟陳化。使加熱物從內(nèi)部直接產(chǎn)生熱，防止引起外焦內(nèi)濕現(xiàn)象?？菰锼俣瓤欤杩菰飼r間短。398.太陽能枯燥利用熱箱原理建筑太陽能枯燥室，將太陽的輻射能轉(zhuǎn)變成熱能，用以枯燥物料中的水分，這種方法稱做太陽能枯燥。太陽能枯燥是國內(nèi)外能源科學(xué)技術(shù)研究的一個重要內(nèi)容，利用太陽能枯燥食品具有極為重要的意義。世界各國都努力研究太陽能的利用。40第三節(jié)果蔬干制加工工藝果蔬原料→揀選→清洗→分級→去皮、去核、切分→漂燙→硫處理→干制→包裝一、分級、清洗二、去皮、去核和切分三、枯燥的前處理1.防止酶促褐變〔1〕熱燙熱水、高溫高壓蒸汽41果蔬干制加工工藝〔2〕硫處理①硫磺熏蒸②亞硫酸鹽溶液浸泡局部果蔬食品處理的有效SO2濃度果蔬名稱馬鈴薯甘薯蘋果梨胡蘿卜甘藍(lán)絲(片)芹菜SO2濃度（mg/kg）200~500200~50015000500~10001500~2000500042果蔬干制加工工藝2.防止枯燥中的非酶褐變反響亞硫酸鹽L-抗壞血酸食鹽3.提高枯燥效率除蠟質(zhì)：NaOHNaHCO3Na2CO3真空〔凍結(jié)〕枯燥的果品：參加或浸漬甘油、丙二醇、山梨醇等43果蔬干制加工工藝四、枯燥1.升溫方式〔1〕初期為低溫，中期為高溫，后期為低溫直至結(jié)束。低-高-低適用于可溶性固形物含量高的果品，或不切分的整個果品，如紅棗44果蔬干制加工工藝〔2〕初期溫度急劇升高，后降溫至枯燥溫度，維持一段時間后逐步降溫直至結(jié)束。高-低-低適用于可溶性固形物含量