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1、第二章 食品的脱水加工概述第一节 食品干藏原理第二节 食品枯燥机制第三节 干制对食品品质的影响第四节 食品的干制方法第五节 干制品的包装和贮藏概述1. 食品的脱水加工 dehydration1.1 脱水加工就是从食品中去除水分 日常生活中如日晒稻谷,风干鱼肉,油炸油条,烤烧饼、面包等,这些加工都会使食品失去水分, 但是有些操作并不仅仅是为了去除水分,应还有其他的作用,如油炸是为了脆,烤是为了香脆或酥,因而人们不认为这些操作是食品脱水的一种主要形式. 1.2 脱水加工的类型 依据脱水的程度,脱水加工可以分为两种类型:产品是液态，其中水分含量较高15% 浓缩(concentration)。 如浓缩
2、果汁4070%产品是固体，最终水分含量低15% 枯燥(drying) 。 如桔子粉,奶粉,粉状咖啡依据食品脱水的原理 食品脱水加工类型:在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食品组分的蒸汽压不同而别离去除水分至固体或半固体； 如枯燥或干制依据食品分子大小不同，用膜来别离水分;如超滤、反渗透等, 主要是用于浓缩 超滤浓缩原理分子筛的原理：不同大小的分子对具有一定孔径大小的膜其通透性不同，小分子比大分子更容易通过膜，水分子是食品中最小的分子之一，用适当孔径的膜在外加压力下，就可以实现浓缩，特点是冷操作，蛋白质不会变性；如从乳清中回收乳清蛋白；在本章中所讨论的食品脱水加工是指: 在控制的条件下,通过加
3、热蒸发脱水的方法，几乎完全地除去食品中的大局部水分,并尽量使食品的其他性质在此过程中极小地发生变化，食品被脱水后水分含量在15%以下,即枯燥或干制。2. 枯燥的目的降低食品中水分含量; 一般由5090%减为15%以下减小食品体积和重量; 一般重量变为原来的1/81/2左右，节省包装、贮藏和运输费用，带来了方便性；为了食品的贮藏和延长保藏期;这就是枯燥保藏 例如奶粉、粮食枯燥、许多著名的土特产如红枣、柿饼、葡萄干、金花菜、香菇、笋干等都是干制品3. 食品枯燥保藏是指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后并始终保持低水分可进行长期贮藏的方法。 这样的干制食品在室温
4、下一般可到达一年或一年以上这种方法是从自然界各种现象中认识和从实践中得到的，如稻谷、 麦子、玉米、豆类、水果、蔬菜等。 4. 食品干藏的历史 是一种最古老的食品保藏方法。我国北魏在?齐民要术?一书中记载用阴干加工肉脯的方法。在?本草纲目?中，用晒干制桃干的方法。大批量生产的干制方法是在1795年法国，将片状蔬菜堆放在室内，通入40热空气进行枯燥，这就是早期的枯燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术(1810年同时出现。5.食品干藏的特点自然干制，简单易行、因陋就简、生产费用低；但时间长、受气候条件影响；人工干制，不受气候条件限制，操作易于控制，干制时间显著缩短，产品质量显著提高；但需要专用设备，
5、能耗大，干制费用大；人工干制技术仍在开展，高效节能在现代食品工业中枯燥或干制不仅是一种食品加工方法，并已开展成为食品加工中的一种重要保藏方法在果蔬、肉类、水产、乳品、粮食、淀粉、固体饮料、食品添加剂等各类食品中被大量广泛应用。第一节 食品干藏原理长期以来人们已经知道食品的腐败变质 与食品中水分含量M具有一定的关 系。但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以预言食品的稳定性。 如：水分含量上下不同时 花生油 M 0.6时 易变质 淀粉 M 20 不易变质 还有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的情况是明显不同的. 如鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜水分含量相差不多一般在80%左右，但保藏状况却不同，这就存在
6、一个食品中水能否被微生物、酶或化学反响所利用的问题；水是否被利用与水在食品中的存在状态有关。食品中水分存在的形式游离水或自由水Free water 是指组织细胞中易流动、容易结冰，也能溶解溶质的这局部水。结合水或被束缚水 Immobilized water 是指不易流动、有结合力固定、不易结冰40，不能作为溶剂； 游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势逸度来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度 AWwater activity) 1. 水分活度 f 食品中水的逸度 Aw = f0 纯水的逸度水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在常压低压或室温时，f/f0 和P/P0之
7、差非常小1%，故用P/P0来定义AW是合理的。 (1) 定义 Aw = P/P0其中 P：食品中水的蒸汽分压； P0：纯水的蒸汽压相同温度下纯水的饱和蒸汽压。 P/P0 = RH= Aw RH, relative humidity 相对湿度 %测定相对湿度，水分活度测定仪水分活度数值的意义Aw =1的水就是自由水(或纯水,可以被利用的水；Aw 1的水就是指水被结合力固定，数值的大小反映了结合力的多少；Aw越小那么指水被结合的力就越大,水被利用的程度就越难； 水分活度小的水是难以或不可利用的水；(2) 水分活度大小的影响因素 影响水分活度的因素主要有食品种类、水分含量、食品中溶质种类和浓度及温度
8、：取决于水存在的量；温度；水中溶质的种类和浓度；食品成分或物化特性； 水与非水局部结合的强度 见表2-2 (P26)表2-2 常见食品中水分含量与水分活度的关系0-10-20-50 2. 水分活度对食品保藏性的影响 1水分活度和微生物生长活动的关系 2水分活度对酶活力的影响 3水分活度对化学反响的影响 u大多数新鲜食品的水分活度在0.98以上，适合各种微生物生长易腐食品。大多数重要的食品腐败细菌所需的最低aw都在0.9以上，肉毒杆菌在低于0.95就不能生长。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；假设将水分降到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
9、才能在室温下进行较长时间的贮存。1水分活度和微生物生长活动的关系食品中水分活度与微生物生长关系表Aw0.85微生物生长受抑制。水分活度较高的情况下微生物繁殖迅速，水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响0.20.40.60.81.0AwAw0.65霉菌被抑制，在0.9左右霉菌生长最旺盛。水分活度对霉菌生长的影响0.20.40.60.8Aw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。Aw0.15才能抑制酶活性2水分活度对酶活力的影响0.20.40.6Aw0.8Aw在0.4左右时，氧化反响较低，这局部水被认为能结合氢过氧化物
10、，干扰了它们的分解，于是阻碍了氧化的进行。另外这局部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率。当水分超过0.4时，氧化速度增加。认为参加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。3水分活度对氧化反响的影响0.20.40.60.8Aw水分活度对褐变反响的影响3 食品中水分含量M与 水分活度Aw之间的关系 食品中水分含量M与水分活度之间的关系曲线称为该食品的吸附等温线(1)水分吸附等温线，BET吸附等温线，S形, 第一转折点前(水分含量 5%),单分子层吸附水( I 单层水分); 第一转折点与第二转折点之间,多分子层吸附水( II多层水
11、分); 第二转折点之后,在食品内部的毛细管内或间隙内凝结的游离水( III自由水或体相水)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，大局部多层水在-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外表张力或被物理性截留的水，这种水很易通过枯燥除去或易结冰，可作为溶剂，容易被酶和微生物利用，食品容易腐败，通常占95%以上；单分子层水，不能被冰冻，不能枯燥除去。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
12、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，占总水量的极小局部。吸附等温线的加工意义I单水分子层区和II多水分子层区是食品被枯燥后到达的最终平衡水分一般在5%以内；这也是干制食品的吸湿区；III自由水层区，物料处于潮湿状态，高水分含量，是脱水干制区(2) 温度对水分吸附等温线的影响同一原料随着温度的升高吸附等温曲线向水分活度增加的方向抬升； 图2-4 (p28) 相同水分含量，水分活度随温度增高而增大 相同水分活度，水分含量随温度降低增大。3不同食品吸附等温曲线形状不同食品的组分或成分不同,会影响水分含量和水分活度之间的关系 图1-3-1(4) 加工对食品水分吸附等温线的影响
13、食品在脱水过程中水分含量和水分活度之间的关系就是水分解吸的过程，为解吸的吸附等温线；假设将脱水后的食品再将这局部水加到食品中去即复水的过程，这就是吸附；在这两个相反的过程中，吸附和解吸之间的水分吸附等温线两者之间不能重合有差异，形成了滞后圈。 见图2-5 (p28)滞后现象的几种解释1这种现象是由于多孔食品中毛细管力所引起的，即外表张力在枯燥过程中起到在孔中持水的作用，产生稍高的水分含量。2另一种假设是在获得水或失去水时，体积膨胀或收缩引起吸收曲线中这种可见的滞后现象。？解吸：desorption枯燥过程吸附：sorption复水过程WHC意义吸附和解吸有滞后圈，说明干制食品与水的结合力下降或
14、减弱了。解吸和吸附的过程在食品加工中就是枯燥和复水的过程，这也是干制食品的复水性为什么下降的原因。注意: 即使在最简单的条件下,也难于根据根本原理来预测食品的吸附和解吸等温线,这说明还没有完全了解所有的相互作用机制.思考题 1 水分活度的概念 2 食品中水分含量和水分活度有什么关系？说明原因 3 水分活度对微生物、酶及其它反响有什么影响？ 4 食品水分活度受到哪些因素影响? 5 简述吸附和解吸等温线的差异及原因。 第二节 食品枯燥机制一、枯燥机制二、干制过程的特性三、影响干制的因素 第三节 干制对食品品质的影响一、干制过程中食品的主要变化二、干制品的复原性和复水性三、干制品的贮藏水分含量四、合
15、理选用干制工艺条件一、干制机制干制是指食品在热空气中受热蒸发后进行脱水的过程在枯燥时存在两个过程： 食品中水分子从内部迁移到与枯燥空气接触的外表内部转移，当水分子到达外表，根据空气与外表之间的蒸汽压差，水分子就立即转移到空气中外部转移水分质量转移； 热空气中的热量从空气传到食品外表，由外表再传到食品内部热量传递；枯燥时食品水分质量转移和热量传递的模型一、干制机制 Food H2O2温度梯度T食品在热空气中，食品外表受热高于它的中心，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。外表水分扩散到空气中内部水分转移到外表1
16、水分梯度M干制过程中潮湿食品外表水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品外表向周围介质扩散，此时外表湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分梯度。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不断向外表方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。MM- MTT- T1. 导湿性 1 水分梯度 假设用M 表示等湿面湿含量或水分含量kg/kg干物质，那么沿法线方向相距n的另一等湿面上的湿含量为M+ M ，那么物体内的水分梯度grad M 那么为：gradM= lim M /n= M / n n0M 物体内的湿含量， kg/kg干物质n物料内等湿面间的垂直距离mI 水分减少的方向ngrad MI图 湿度梯度影响下水分的流向M+ M M 导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得： I水= -K0 M/ n= -K 0 MKg/m2h其中： I水 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/ m2h K 导湿系数m2 / h 0 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量 kg/m3 M 物料水分kg/kg干物质 “负号表示水分转移的方向与水分梯度的
