食品加工保藏(食品干燥)

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1、第五章 食品的干燥 食品干燥的目的和原理 食品在干燥过程中发生的变化 食品的干燥方法与技术 干燥食品的保藏原理 干燥产品的包装与贮藏 第一节 干燥的目的和原理 一、食品干燥的目的 延长贮藏期 - 经干燥的食品，其水分活性较低，有利于在室 温条件下长期保藏，以延长食品的市场供给，平衡产销高峰; 用于某些食品加工过程以改善加工品质 - 如大豆、花生米 经过适当干燥脱水，有利于脱壳(去外衣)，便于后加工，提高制 品品质；促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟; 便于商品流通 - 干制食品重量减轻、容积缩小，可以显著 地节省包装、储藏和运输费用，并且便于携带和储运; 干制食品常常是救急、救灾和战备

2、用的重要物质。 食品干燥过程控制 达到一定的水分要求 保持或改善食品品质 控制条件和方法以获得最低能耗 食品干燥过程 将能量传递给食品(传热过程) 促使食品物料中水分向表面转移并排放到物料周围 的外部环境中，完成脱水干制的过程(传质过程) 湿热的转移是食品干燥原理的核心问题 二、湿物料与湿空气 湿物料的状态 按湿物料的外观状态和物理化学性质则可分为两大类： a. 湿固态食品物料 块状物料，如马铃薯、切块胡萝卜等； 条状物料，如刀豆、马铃薯条、香肠等； 片状物料，如叶菜、肉片、葱蒜头片、饼干等； 晶体物料，如葡萄糖、味精、柠檬酸、砂糖等； 散粒状物料，如谷物、油料种籽等； 粉末状物料，如淀粉、面

3、粉、乳粉、豆乳粉等 b. 液态食品物料 膏糊状物料，如麦乳精浆料、冰淇淋混料等 液体物料，如各种抽提液、悬浮液、乳浊液和胶体溶液等 湿物料的水分活动与吸附等温线 复习食品化学第二章 水分活度定义 吸附等温线各区间食品水分存在状态及特征 图 湿物料的热物理性质 比热容 热导率 导温系数 三、物料与空气间的温热平衡 平衡水分和吸附水分 平衡水分：食品与空气平衡状态的水分含量。 表 吸湿水分：干料从周围吸附湿汽的平衡水。 吸附与解吸等温线 吸附作用： 解吸等温线：图 鸡肉在不同温度下的吸附和解吸等温线 滞后现象 四、干燥过程的湿热传递 (一) 干燥过程物料水分的变化与解吸等温线 图5-3 面包干干燥

4、的平衡水分曲线 吸湿水分值是一重要的界限值。 低于吸湿水分值的区域为吸湿状态，等温线上方为 吸附区，下方为解吸区。即物料水分大于平衡水条件下 ，不管什么状态，干燥都在进行。 高于吸湿水分值的区域为潮湿状态，此时物料表面 水蒸气压饱和，表面有水附着，干燥过程会先蒸发。 （二) 食品干燥过程的特性 图干燥过程曲线（各阶段特点） AB段：干燥开始，水分稍有下降，物料表面温度提高达湿球 温度，干燥速率由零增至最高值。此段持续时间和速率取 决于物料厚度与受热状态。 BC段：第一干燥阶段即恒速阶段，水分直线下降，干燥速率 稳定不变，是干燥控制的关键阶段。向物料提高的热能大 部分用于水分的蒸发，物料表面温度

5、基本不变；若为厚材 ，其中心温度低于湿球温度，即存在温度梯度。 CD段：降速阶段，食品干燥到某一水分量，水分下降速度减 慢。干燥末期，物料水分向平衡湿度靠拢；速率下降，温 度提高。 DE段：物料水分达到平衡水分值，干燥速率为零，温度上升 至空气的干球温度。 （三）干燥过程湿物料的湿热传递 物料给湿过程 水分从物料表面向外扩散的过程称为给湿过程。与自由 液面蒸发水分相似。 在一定气压下，恒速干燥阶段得水分蒸发强度主要决定于 蒸发面的蒸汽迁移势能和物料的给湿系数。表示式子5-17。 给湿系数取决于空气流速、蒸发面的形状大小、温度等。 降速阶段存在不稳定水交换，难以测定蒸发强度。 干燥过程湿物料的湿

6、热传递的具体表现是物料给 湿过程和导湿过程。 （三）干燥过程湿物料的湿热传递 物料导湿过程 干燥时物料的外表面的水分蒸发后从邻层得到补充 。后者则由来自物料内部的水分补充。 水分梯度：干燥时物料中心水分比外表高，存在水分含 量差。表示式子5-18。 水分梯度为空间内水分含量沿着法线发生变化的速 度。通常可以偏导数方式表示。 （三）干燥过程湿物料的湿热传递 物料导湿过程 导湿系数（K）：即导湿性。干燥时蒸气或液体水扩散性移动的 现象。即水分传递系数即导湿系数。干燥过程此参数并非不变。 导湿性引起的水分移动量表示式子5-20。 导湿系数与水分关系：图5-6。K值随物料结合水状态变化。 ED段：恒速

7、阶段，排出的水分为渗透吸收水以液态转移，K值 不变。 DC段：排出毛管水时，以蒸气或液态转移，K值下降。 CA段：排出吸附水时，以蒸气状态转移，先多分子层水，后单 分子层水（结合牢固），K值先上升CB后下降BA. （三）干燥过程湿物料的湿热传递 物料导湿过程 导湿系数与温度关系：图5-7。 温度对物料导湿系数明显也影响。某研究显示K值和 绝对温度的14次方成正比。式子5-21。 应用：导湿性小的物料干制前应加以预热能加速干 制过程。 （三）干燥过程湿物料的湿热传递 物料导湿过程 导湿温性：在对流干燥中物料表面受热高于中心，有一定温度梯 度。温差将促使水分从高温向低温处转移，这种现象称导湿温性

8、。 在温差影响下引起的水分转移的流量将和温度梯度成正比。流 量计算式5-22。 导湿温系数 ：温度梯度为1/m时物料内建立的水分梯度。受 物料结合水状态而变化。图5-8 值最初随着物料水分增加上升，到最高值后下降或不变。 （三）干燥过程湿物料的湿热传递 图5-8 导湿温性和物料水分的关系: 最高点-为吸附水分和自由水分的分界点。 线：渗透水在渗透压下和毛管水在势能下以液态流动， 值 不变。 线：因物料内挤压空气的影响， 值有了变化。 AB段：物料水分愈少，内部空气量愈大，蒸汽扩散愈受阻， 故值也随之下降。物料水分进一步下降时，蒸汽状态水分逆着 热流方向扩散，而内空气顺着热流方向扩散，导致值为负

9、值。 （三）干燥过程湿物料的湿热传递 导湿性（水分梯度）与导湿温性（温度梯度）: 两者方向一致时，水分流量为两者之和。式子5-23。 对流干燥时，两者方向相反。通常导湿性较强。 导湿性比导湿温性强，水分按减少方向移动，导湿温性成为 阻碍因素，水分扩散受阻。水流量计算式5-24。 导湿温性比导湿性强，水分随热流方向移动，并向物料水分增 加方向发展，导湿性成为阻碍因素。在红外线干燥和面包焙烤初 期出现，对流干燥的降速阶段也出现。 注意：降速阶段的导湿温性强，表面水会向深层转移，但物表 仍进行水分蒸发，以致物表迅速干燥而升温，这时水分蒸发转移 至深层蒸发，只有内层水分蒸发而建立起足够的压力，才会改变

10、 水分移动的方向。这种情况将延长干制时间。 （四）影响湿热传递的主要因素 (一)食品物料的组成与结构 (1)食品成分在物料中的位置 (2)溶质浓度 (3)结合水的状态 (4)细胞结构 (二)物料的表面积 (三)空气的湿度 (四)空气温度 (五)空气流速 (六)大气压力或真空度 (七)物料干燥温度 第二节 食品在干燥过程发生的变化 一、食品发生的物理变化有: 1.干缩和干裂 2.表面硬化 3.多孔性形成 二、食品发生的化学变化： 1.营养成分的变化 2.食品颜色的变化 3.食品风味的变化 脱水干燥对食品营养成分的影响 每单位重量干制食品中蛋白质、脂肪和碳水化合物的 含量大于新鲜食品(表44)。

11、高温长时间的脱水干燥导致糖分损耗(表45)。 高温加热碳水化合物含量较高的食品极易焦化； 缓慢晒干过程中初期的呼吸作用也会导致糖分分解; 还原糖还会和氨基酸反应而产生褐变。 高温脱水时脂肪氧化就比低温时严重得多。 干燥过程会造成维生素损失 表44 新鲜和脱水干燥食品营养成分比较 牛 肉( % ) 青 豆 ( % ) 营 养 成 分 新 鲜 干 制 新 鲜 干 制 水 分 68 10 74 5 蛋 白 质 20 55 7 25 脂 肪 10 30 1 3 碳 水 化 合 物 1 1 11 65 灰 分 1 4 1 2 表45 干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响（1） 不同脱水干制时间下的糖分损失率（

12、） 热空气温度() 8小时 16小时 32小时 60 0.6 0.8 1.0 85 8.7 12.2 14.9 脱水干燥对食品颜色的影响 新鲜食品的色泽一般都比较鲜艳。干燥会改变其物理和 化学性质，使食品反射、散射、吸收和传递可见光的能 力发生变化，从而改变了食品的色泽。如: 湿热条件下叶绿素将失去一部分镁原子而转化成脱镁叶绿素 ， 呈橄榄绿，不再呈草绿色。 类胡萝卜素、花青素也会因干燥处理有所破坏。 硫处理会促使花青素褪色，应加以重视。 酶或非酶褐变反应是促使干燥品褐变的原因。为此，干 燥前需进行酶钝化处理以防止变色 干燥时食品风味的变化 食品失去挥发性风味成分。如： 牛乳失去极微量的低级脂

13、肪酸，特别是硫化甲基，虽然它的 含量实际上仅亿分之一，但其制品却已失去鲜乳风味。一般处理 牛乳时所用的温度即使不高，蛋白质仍然会分解并有挥发硫放出 (表46)。 解决的有效办法是: 从干燥设备中回收或冷凝外逸的蒸汽，再加回到干制食品中 ，以便尽可能保存它的原有风味。 可从其它来源取得香精或风味制剂再补充到干制品中，或干 燥前在某些液态食品中添加树胶和其它包埋物质。 表46 鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量 加热处理时间 每公斤乳固形物中挥发硫放出量(毫克) 乳 类 （小时） 60 70 0.5 0.01 0.08 鲜 乳 1 0.03 0.18 2 0.05 0.48 3 0.07 0.76

14、0.5 0.02 0.35 1 0.32 0.56 乳粉的复原乳 2 0.51 0.89 3 0.65 1.22 第三 节 食品 的 干 燥 方 法 目 录 一、晒干及风干 二、空气对流干燥 箱式干燥； 隧 道式干燥；输送带式干燥；喷雾干燥； 气流干燥；流化床干燥；喷动床干燥 三、传导干燥 回转干燥；滚筒干燥 ；真空干燥；冷冻干燥 四、能量场作用下的干燥 电磁场中的 干燥；声波场中的干燥 1. 了解食品干燥常用方法的基本原理与特点。 2. 不同干燥方法常用设备及其特点是什么？ 3. 不同干燥方法应用于食品干燥的工艺条件控制。 4. 如何选择食品干燥方法与设备？ 本节学习要求 1，按干燥设备的特征来分类： （1）自然干燥方法（晒干与风干等）； （2）人工干燥方法（如箱式干燥、窑房式干燥、隧道式干燥 、输送式干燥、输送带式干燥、滚筒干燥、流化床干燥、喷雾干 燥、冷冻干燥等）。 2，按干燥的连续性分为：（1）间歇（批次）干燥； （2）连续干燥。 3，以干燥时空气的压力来分类： （1）常压干燥； （2）真空干燥。 4，以干燥过程向物料供能热的方法来分类： （1）对流干燥； （2）传导干燥； （3）能量场作 用下的干燥及组合干燥法。 干燥设备的分类 干燥器类型 用于干燥的食物 空气对流干燥 窑式