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1、1第四章 食品的干燥2本章学习目的与要求n1、掌握食品干藏的原理n2、了解食品的干制过程n3、熟悉食品常用的干燥方法n4、了解食品干制过程中发生的变化3第五章 食品的干燥n n概述概述n n第一节第一节 食品干藏原理食品干藏原理n n第二节第二节 食品的干制过程食品的干制过程n n第三节第三节 干制对食品品质的影响干制对食品品质的影响n n第四节第四节 食品干燥方法食品干燥方法n n第五节第五节 干制品的包装和贮藏干制品的包装和贮藏4概 述1.食品干藏 脱水制品在它的水分降低到足以防止腐 败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏 的过程。2.干燥 是在自然条件或人工控制条件下促使食品中 水分
2、蒸发的工艺过程。3.脱水 是为保证食品品质变化最小，在人工控制条 件下促使食品水分蒸发的工艺过程。n浓缩(concentration)产品是液态，水分含量较高。n干燥(drying)产品是固体，最终水分含量低5干燥的目的1、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;2、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;3、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，
3、并且便于 携带和储运;4、干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。食品干燥过程控制n达到一定的水分要求n 保持或改善食品品质n 控制条件和方法以获得最低能耗7第一节 食品干藏原理n微生物是影响食品储藏稳定性的重要因素之一，要保证食品的质 量，最基本的一点就是要防止微生物在食品上的生长和繁殖。通 常控制食品中微生物生长的技术包括： 热灭菌；降低食品的 水分含量(或水分活度)； 辐照灭菌； 巴斯德消毒等。n对大多数微生物来说，其生长的最佳水分活度为Aw 099。通常 人们认为一个特定的细胞类型有一个限制性水分活度值，低于这 个水分活度这一特定的细胞类型就不能生长、代谢和繁殖，最 终可能导致死亡
4、。n用物理的方法来抑制微生物和酶的活性，降低水分来提高原料中可溶性固形物的浓度，使微生物处于反渗透的环境中，处于生理干燥的状态，从而使食品得到保存。8食品中水分存在的形式1.结合水（束缚水）化学结合水、吸附结合水、结构结合水 、渗透压结合水2.游离水（自由水）2. 微生物的繁殖只能利用食 品中的自由水,结合水已改变了原 来水的性质,微生物不能利用它。 9Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生 物利用的有效性。细菌生长的Aw下限为0.94，酵母菌为0.88， 霉菌为0.8。 Aw值降至0.7以下，除嗜盐菌耐 干燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能生 长发育。水分活度（Aw）：水分活度是指食品中
5、水分存在的状态， 即水分与食品结合程度（游离程度）。水分活度值越高，结 合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。水分活度数值用Aw表示，水分活度值等于用百分率表 示的相对湿度，其数值在0-1之间。溶液中水的蒸气分压P与 纯水蒸气压Q的比值，Aw=P/Q 。 （）多层水，主要 通过水-水和水-溶质 氢键同相邻分子缔合 ，为可溶性组分的溶 液，大部分多层水在- 40不被冻结，I+II 的水占5%以下（）自由水或体相水，是食 品中结合的最弱，流动性最大 的水，主要是在细胞体系或凝 胶中被毛细管液面表面张力或 被物理性截留的水，这种水很 易通过干燥除去或易结冰，可 作为溶剂，容易被酶和微生物 利用，
6、食品容易腐败，通常占 95%以上；（）单分子层水， 不能被冰冻，不能干 燥除去。水被牢固地 吸附着，它通过水- 离子或水-偶极相互 作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多 糖的羟基、羰基、 NH2，氢键，当所有 的部位都被吸附水所 占有时，此时的水分 含量被称为单层水分 含量， -40不能冻 结，占总水量的极小 部分。食品中水分含量与水分活度之间的关系11一、水分活度与微生物的关系1.水分活度与微生物生长的关系一般情况下，每种微生物均有最适 的水分活度和最低的水分活度，它们取 决于微生物的种类、食品的种类、温度 、pH值以及是否存在润湿剂等因素。 13大多数新鲜食品的水分活 度在0.99以上，
7、适合各种微生物生长。大多数重要的食品腐 败细菌所需的最低aw都在0.9以上。只有当水分活度降到 0.75以下，食品的腐败变质才 显著减慢；若将水分降到0.65，能生长的微生物极少。一般 认为，水分活度降到0.7以下物料才能在室温下进行较长时间 的贮存。当食品的水分活度降低到一个数值时，就会抑制要 求水分活度高于此数值的微生物的生长、繁殖或产生 毒素，使食品加工得以顺利进行。在发酵食品加工中，必须把水分活度提高到有利 于有益微生物生长、繁殖、分泌代谢产物所需的水分 活度值以上。如：水活度值为081的蛋糕其保质期为21。c 时24天。如果水活度提高到085，这些指标将降低为 21。c时12天。这表
8、明是水活度值决定了微生物生长率 。 n干制过程中，食品及其所污染的微生物均同时脱水，干制后，微生物就长期地处于休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿恢复活动，微生物的耐旱力常随菌种及其不同生长期而异。（eg葡萄球菌、肠道杆菌、结核杆菌在干燥状态下能保存活力几周到几个月；乳酸菌能保存活力为几个月到一年以上；干酵母保存活力可达两年之久；干燥状态的细菌芽孢菌核，原膜孢子分生孢子可存活一年以上。黑曲霉菌孢子可存活达610年以上。）n干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。162.水分活度与微生物的耐热性n微生物的耐热性与其所处环境的水分活 度有一定的关系。n一般
9、情况下，降低水分活度将使微生物 的耐热性增强。17二、水分活度与酶的关系n通常水分活度在0.750.95的范围内酶活性达 到最大。n水分减少时，酶的活性也就下降。只有在水分 降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。n酶在湿热条件下易钝化。为了控制干制品中酶 的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或 化学钝化处理，以达到酶失去活性为度.180.20.40.60.8 Aw 呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后变 得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度的 增大而迅速提高。水分活度对酶活力的影响19三、 水分活度与其它变质因素的关系1.水分活度与氧化作用的关系n水分活度在很
10、高或很低时，脂肪都易 发生氧化，水分活度在0.30.4之间 时酸败变化最小。200.20.40.6 Aw0.8在低水分活度下，水的加入明显干扰了氧化反应的进行，这部 分水被认为能结合氢过氧化物，干扰了它们的分解，于是阻 碍了氧化的进行。 这部分水能同催化氧化的金属离子发生水 化作用，从而显著地降低了金属离子的催化效力。当水分超过 与的边界时，氧化速度增加。认为加入的水增加了氧的溶 解度和使大分子溶胀，暴露更多的催化部位，从而加速了氧化 。水分活度对氧化反应的影响212.水分活度对非酶褐变的影响n在中等湿度时褐变速率最大。n美拉德褐变的最大速度出现在水分活度 为0.60.9之间。220.20.4
11、0.60.8Aw水分活度对褐变反应的影响结论：n各种食品都有一定的水分活度，微生物的生长繁殖和生 物化学反应也都需要一定的水分活度范围。新鲜食品水 分活度很高，降低水分活度可以提高食品的稳定性 减少腐败变质。在食品中引入水分活度的概念为食品 工业的发展起到了积极的推动作用保障了食品安全的 稳定性。n降低食品的水分活度可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进 行。低水分活度能抑制食品的化学变化，稳定食品质量 。n我国出口产品外商规定必须标明水分活度值而非水 分含量足见水份活度已被公认是影响食品保质期的一 个重要因素。24第二节 食品的干制过程一、干燥过程中食品的湿热传递干燥过程是湿热传递过程，该过程包括了
12、 两个基本方面，即热量交换和质量交换n热量交换：热从食品表面传递到食品内部n质量交换：表面水分扩散到空气中，内部水分 转移到表面；整个湿热传递过程中，水分的转移和扩散 可分为两个过程：n给湿过程：水分从食品表面向外界蒸发转移。n导湿过程：内部水分向表面扩散转移。251、给湿过程n当环境空气处于不饱和状态时，给湿过 程即存在。此时湿物料表面附近水蒸气 压大于湿空气中水蒸气分压，因此水分 将从物料表面向湿空气中传递，这种过 程即物料给湿过程，也即干燥过程。262、导湿过程n水分梯度：给湿过程的进行导致了待干食品表面湿 含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异 ，即内部与表层之间形成了水分梯度，
13、在它的作用 下，内部水分将以液体或蒸汽形式向表层迁移，这 就是导湿现象。n温度梯度 ：在普通的干燥条件下，食品表面受热 高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度 差，即温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液 态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为 热湿传导现象或导湿温性。干制机制Food H2O（2）温度梯度T食品在热空气中，食品表面受 热高于它的中心，因而在物料 内部会建立一定的温度差，即 温度梯度。温度梯度将促使水 分（无论是液态还是气态）从 高温向低温处转移。这种现象 称为导湿温性。表面水分扩散 到空气中 内部水分转 移到表面TT- T283.水分扩散总量干制过程中，食品的水分
14、扩散总量等于水分梯 度和温度梯度两者水分扩散量之和。i总= i湿 + i温式中： i 物料内水分转移量，单位时间 内单位面积上的水分转移量（kg干物质/ 米2小时 ）29两者方向相反时： i总=i湿 i温当i湿 i温 水分将按照物料水分减少方向转移，以导湿性为主 ，而热湿传导成为阻碍因素，水分扩散则受阻。当i湿 i温 水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向发展 ，而导湿性成为阻碍因素。30二、干燥过程的特性 干燥曲线干燥速度曲线温度曲线311.干燥曲线、温度曲线、干燥速率曲线 （1）干燥曲线 干制过程中食品含水量和干制时间的关系曲线（2）食品温度曲线 干燥过程中食品温度与其含 水量之间的关系
15、的曲线。 （3）干燥速率曲线 表示干燥过程中任何时间 的干燥速度与该时间的食品绝对水分之间关系的 曲线。（1）干燥曲线干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂的 平衡后（AB段），出现快速下降，几乎是直 线下降（BC），当达到较低水分含量（C点 ）时（第一临界水分），干燥速率减慢，随后 趋于平衡，达到平衡水分（DE）。 平衡水分取决于干燥时的空气状态（3）食品温 度曲线 初期食品温度 上升，直到最 高值湿球 温度，整个恒 率干燥阶段温 度不变，即加 热转化为水分 蒸发所吸收的 潜热 在降率干燥阶 段，温度上升 直到干球温度 ，说明水分的 转移来不及供 水分蒸发，则 食品温度逐渐 上升。（2）干燥
16、速率曲线 食品被加热，水分被蒸发 加快，干燥速率上升，随 着热量的传递，干燥速率 很快达到最高值；是食品 初期加热阶段； 然后稳定不变，为恒率干 燥阶段，此时水分从内部 转移到表面足够快，从而 可以维持表面水分含量恒 定，也就是说水分从内部 转移到表面的速率大于或 等于水分从表面扩散到空 气中的速率，是第一干燥 阶段； 到第一临界水分时，干燥 速率减慢，降率干燥阶段 ，说明食品内部水分转移 速率小于食品表面水分蒸 发速率；干燥速率下降是由食品 内部水分转移速率决定的当达到平衡水分时，干 燥就停止。33由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征n 预热阶段 干燥速率上升 温度上升 水分略有下降 导湿性引起水分由内向外；导湿温性相反，但随着内外温差的减小，其作用减弱 恒率干燥阶段 干燥速率不变 温度不变 水分下降 导湿性引起水分由内向外；导湿温性由于内外几乎没有温差，因此不起
