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1、第四节 食品的干制方法,干制方法可以区分为自然和人工干燥两大类 自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、阴干、 人工干制：在常压或减压环境中用人工控制的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备,如：空气对流干燥设备、滚筒干燥设备、真空干燥设备 等 本节主要讨论人工干制的方法,一、空气对流干燥,空气对流干燥是最常见的食品干燥方法，这类干燥在常压下进行，食品可分批或连续地干制，而空气则一般为强制地对流循环。 流动的热空气不断和食品密切接触并向它提供蒸发水分所需的热量，有时还要为载料盘或输送带增添补充加热装置 采用这种干燥方法时，在许多食品干制时都会出现恒率干燥阶段和降率干燥阶段。因此，干制过
2、程中控制好空气的干球温度就可以改善食品品质。,1. 柜（厢）式干燥设备,基本结构,特点： 间歇型，小批量、设备容量小、易控制，但操作费用高 操作条件： 空气温度94，空气流速2-4m/s，时间较长10-20h 适用对象 果蔬或价格较高的食品 或作为中试，摸索物料干制特性，为确定大规模工业化生产提供依据,2. 隧道式干燥设备,为了增加干燥的能力，将干燥室加长，可达十几米到几十米，物料从一头进到另一头出来，即为隧道式干燥设备 通常根据热空气流动和物料移动的方向，将隧道式干燥设备分为逆流或顺流隧道式干燥设备,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热端 低温高湿空气离开的一端冷端 对
3、于物料 湿物料进入的一端湿端 干制品离开的一端干端 对于设备 热空气气流与物料移动方向相反逆流 热空气气流与物料移动方向一致顺流,(1) 逆流隧道式干燥设备,基本结构 物料与气流的方向相反，湿端即冷端，干端即热端；系半连续性,特点及应用 A. 湿物料先在冷端遇到的是低温高湿空气，物料因含有高水分，尚能大量蒸发，但蒸发速率较慢；这样不易出现表面硬化或收缩现象，而中心又能保持湿润状态，因此物料能全面均匀收缩，不易发生干裂； 适合于初期干燥速率过快容易干裂的水果如李、梅等,B.干端处食品物料已接近干燥，水分蒸发已缓慢，但因遇到的是高温低湿空气，干燥仍可进行但比较缓慢，干制品的平衡水分可相应降低，最终
4、水分可低于5%； C.干端处物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。此时，若干物料的停留时间过长，容易焦化，为了避免焦化，干端处的空气温度不宜过高，一般不宜超过77。,D. 逆流干燥，湿物料水分蒸发相对慢，总的干燥速率低，故湿物料载量不宜过多，即设备干燥能力将下降； 此外，因为在低温高湿的空气中，若物料易腐败或菌污染程度过大，会有腐败的可能。故易腐败的物料不宜采用逆流干燥。,（2）顺流隧道式干燥设备,基本结构 湿端即热端， 冷端即干端,特点与应用 A.湿物料与干热空气相遇，水分蒸发快，湿球温度下降比较大，可允许使用更高一些的空气温度如90，进一步加速水分蒸发而不至于焦化； B.干端处则与低温
5、高湿空气相遇，水分蒸发缓慢，干制品平衡水分相应增加，干制品水分难以降到10%以下； 因此,吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方式。,两种干燥设备干燥曲线的比较,（3）双阶段干燥设备,基本结构 顺流干燥：湿端水分蒸发率高 逆流干燥：后期干燥能力强，平衡水份低,双阶段干燥：取长补短 特点：干燥比较均匀，生产能力高，品质较好 用途：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马铃薯等） 现在还有多段式干燥设备，有3，4，5段等，有广泛的适应性。,3. 输送带式干燥设备,(1)多层输送带 特点： 物料有翻动 物流方向有顺流和逆流 操作连续化、自动化、生产能力大； 减轻装卸物料强度 增加了高度，占地少,（2）双带式干燥,
6、特点,分成两个阶段：第一阶段，区段1，因物料高湿，热空气自下而上；区段2和第二阶段，物料减轻，热空气自上而下，以免吹跑物料； 蔬菜脱水干制时，第一阶段，区段1，空气温度可93127 ，区段2，71104 ；第二阶段，5482 ；有利于制成品质优良的产品； 占面积大，但投资成本较低；,4. 气流干燥设备,基本结构 见图 用气流来输送物料使粉状或颗粒食品在热空气中干燥 关键的系统有加料器和旋风分离器,关键是稳定而均匀加料，加料器结构,旋风分离器的工作原理 将粉末与空气分离,特点,干燥强度大,悬浮状态,物料最大限度地与热空气接触（温度121190 ） ; 干燥时间短, ， 0.55秒,并流操作; 散
7、热面积小,热效高,小设备大生产; 适用范围广, 物料(晶体)有磨损,动力消耗大 适用对象： 水分低于35%40%、不易结块的物料 例如糯米粉、马铃薯颗粒,5. 流化床干燥设备,基本结构 使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或缓慢沸腾状态（与液态相似）。 适用对象：颗粒或粉粒状食品（固体饮料，造粒后二段干燥）,流化床类型,单层流化床干燥器,多层流化床干燥器,卧式多室流化床干燥器,喷动流化床干燥器,振动流化床干燥器,6. 喷雾干燥设备,喷雾干燥就是将液态或浆状食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中进行脱水干燥过程 设备主要由雾化系统、空气加热系统、干燥室、空气粉末分离系统、鼓风机等主要部分组成。,（1）
8、喷雾系统,使液体形成小液滴，产生大量表面积有利于水的蒸发，常用的喷雾系统主要有三类装置： 压力喷雾：液体在高压下（700-1000kPa）下送入喷雾头内以旋转运动方式经喷嘴孔向外喷成雾状，一般这种液滴颗粒大小约100-300m，其生产能力和液滴大小通过食品流体的压力来控制。,离心喷雾：液体被泵入高速旋转的盘中（5000-20000rpm），在离心力的作用下经圆盘周围的孔眼外逸并被分散成雾状液滴，大小10-500m。 气流喷雾：在压力为150500kPa的压缩空气经双流体喷头内环孔向外喷射时，将同时来自喷头中心孔的液态分散成雾状液滴；,三类雾化器的特点,（2） 空气加热系统,蒸汽加热 电加热 温
9、度150300 食品体系一般在200 左右,（3） 干燥室,液滴和热空气接触的地方，可水平也可垂直，为立式或卧式， 室长几米到几十米，液滴在雾化器出口处速度达50m/s, 滞留时间5100秒， 根据空气和液滴运动方向可分为顺流和逆流， 干燥时的温度变化 空气约200， 产品湿球温度一般在80以下；,（4） 空气粉末分离系统,将空气和粉末分离，大粒子粉末由于重力而将到干燥室底部，细粉末靠旋风分离器来完成； 难以分离的细粉要用布过滤器；,（5）喷雾干燥的特点,蒸发面积大 干燥过程液滴的温度低 过程简单、操作方便、适合于连续化生产 耗能大、热效低,（6）喷雾干燥的典型产品,奶粉 速溶咖啡和茶粉 蛋粉
10、 豆奶粉 酶制剂 酵母提取物 干酪粉,（7）喷雾干燥的发展,与流化床干燥结合的两阶段干燥法 再湿法和直通法,二、接触干燥,被干燥物与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自承载物料的表面以传导方式进行干燥，又称传导干燥 间壁传热，而不是加热空气来传热，干燥介质可为蒸汽、热油 这类设备的常见例子是滚筒干燥机,滚筒干燥设备,1. 基本结构 金属圆筒在浆料中滚动，物料为薄膜状，受热蒸发， 热由里向外 2. 设备类型 (1)单滚筒, 示意图 (2)双滚筒，示意图,双滚筒干燥设备系统示意图 见P65,3. 特点 热传递和质量传递很快，接触时间2秒-几分钟，可实现快速干燥；采用高压蒸汽加热，可使物料固形
11、物从3-30%增加到90-98%，表面温度可达100-145，热能经济，干燥费用低； 因与高温接触，食品带有煮熟或焦糊味 4. 适用对象 浆状、泥状、糊状、膏状、液态，一些受热影响不大的食品，如麦片、米粉,三、 真空干燥,食品在低气压条件下,热量通常由传导 或辐射向食品传递,进行物料干燥。气压愈 低,水沸点愈低,易蒸发,可降低干燥温度,减 少氧化反应等，适合于不耐高温的食品。 1. 基本结构 干燥箱、真空系统、供热系统、冷凝水收集装置,2. 设备类型 间歇式真空干燥设备 连续式真空干燥（带式输送）设备,间歇式真空干燥 设备系统 蒸汽喷射泵抽气系统 制冷冷凝器和真空泵组合的抽气系统 三级蒸汽喷射
12、泵,连续式输送带式真空干燥设备,为保证干燥室中真空度，有专门设计的密封性连续进料和出料装置； 生产品质优良的橙汁晶粉、速溶茶等； 真空与其他干燥设备结合则可形成多种形式的真空干燥设备，如真空滚筒干燥， 见书P68,真空滚筒干燥,3. 特点 可降低干燥温度； 可使水分降低到2%左右 物料呈疏松多孔状，能速溶。 可使被干燥物料轻微膨化。 4. 适用对象 水果片、颗粒、粉末如麦乳精、速溶茶等,思考题,解释名称：热端、冷端；干端、湿端；顺流、逆流； 简述顺流和逆流干燥设备的区别和特点； 在空气对流干燥方法中有那些设备？每类设备的适用性？ 真空干燥设备的组成和特点； 喷雾干燥设备的组成及特点;,四、冷冻
13、干燥,在高真空度下，如果再将温度降低到食品的冷冻温度下，则食品中的水变成冰，在此条件下，冰会直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水，是一种冷冻温度下的真空干燥，称冷冻升华干燥。 利用冰晶升华原理,1. 冷冻干燥条件,要使物料中的 水变成冰，同时由冰直接升华为水蒸汽，则必须要使食品物料的水溶液温度保持在三相点以下。 纯水三相图见下图,O点（固液气）三相点：压力610Pa，温度0，BO：升华曲线，OA：液化曲线,对于食品来说，因食品水分中有溶质，是含有多种溶质的混合溶液，溶液冻结时则成为低共熔混合物或共晶溶液；当共晶溶液开始冻结的温度称为共晶点温度，它是溶液完全冻结固化的最高温度；冻结固化点也是熔化开
14、始点，所以共晶点温度也称为共熔点温度。 随着食品水溶液浓度增加，其共晶点或共熔点温度和它的水蒸气压都相应下降。 故食品水冻结时要低于0 ；一般在-4 以下；压力要小于600Pa,冷冻干燥条件,（1）食品冷冻温度- 4； （2）食品升华一般要绝对压力500Pa，最高真空一般达到155Pa。,2. 食品的冻结,食品中的水被最大量地冻结； 食品冻结对干燥的影响； 食品冻结方法；,（1）最大冻结浓度,食品在冻结时，先是自由水会结晶析出， 剩下溶液的溶质浓度增加，冰点下降， 随着冷冻进行，最终达到最大冻结浓度； 此时为最低共熔点，当温度下降到此点 以下时，溶液被全部冻结，确切地说是 非结晶性的玻璃态；
15、要使食品中水被最大程度冻结，通常食品的冻结温度采用-45-30 ,（2）冰晶体大小对干燥的影响,缓慢冻结时形成的冰晶体大，当升华时留下多孔性通道，干燥速度快； 冻结速度快，冰晶体小，干制品有较好的复原性；干燥时间要长一点；,（3）常见的冻结方法,自冻法就是利用物料表面水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热,促使物料温度下降,直至它达到冻结点时物料水分自行冻结；如能将真空干燥室迅速抽成高真空状态,即压力迅速下降,物料水分就会因水分瞬间大量蒸发而迅速降温冻结. 但这种方法因为有液气的过程会使食品的形状变形或发泡、沸腾等。 适合于一些有一定体形的食品如芋头、碎肉块、果蔬等。,预冻法,将要冻干的食品物料预先用
16、制冷机或系统如液氨、液氮或氟利昂制冷，进行冻结，或在冻库中冷冻； 一般食品在-4以下开始形成冰晶体，此法较为适宜，主要是用于液态食品干燥.,3、冷冻干燥过程,食品冷冻干燥曲线 食品温度变化曲线（表面、中心）； 食品水分含量变化曲线； 加热板温度变化曲线； 真空度变化曲线；,载量150g/cm2；物料大小0.64cm；干燥室平均压力200Pa；初始水分90%，最后水分3%，湿物料重量760kg；最初水分684kg。 1加热板温度；2.物料表面温度；3.干燥曲线,牛肉冻干曲线,牡蛎冻干曲线,生牛肉接触加热冻干曲线,（1）初级干燥（Primary drying stage），升华干燥（sublimation） 食品中水在冰晶体形成后，通过控制冷冻室中的真空度，则冰晶升华，该阶段水分含量快速下降，主要是除去自由水或体相水分； 因冰的蒸汽压随着温度的降低而下降，故为了使水分子从冰中升华需要真空度高，最低在5Pa以下；但冻结物料温度的最低极限不能小于冰晶体的饱和蒸汽压相应的温度；,需要加热,升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升
