食品工艺学(干燥和杀菌)

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1、食品工艺学第三节干燥一、食品干制的基本原理. 食品水分的吸收和解吸2 食品干制过程特性（1)干燥曲线 干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线 干燥时，食品水分在短暂的平衡后，出现快速下降，几乎时直线下降，当达到较低水分含量时（第一临界水分)，干燥速率减慢，随后达到平衡水分。（2)干燥速率曲线 随着热量的传递，干燥速率很快达到最高值,然后稳定不变,此时为恒率干燥阶段，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(）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

2、水分蒸发所吸收的潜热（热量全部用于水分蒸发) 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。曲线特征的变化主要是内部水分扩散与表面水分蒸发或外部水分扩散所决定 食品干制过程特性总结:干制过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分蒸发或外部水分扩散，则恒率阶段可以延长，若内部水分扩散速率低于表面水分扩散，就不存在恒率干燥阶段。 外部很容易理解,取决于温度、空气、湿度、流速以及表面蒸发面积、形状等 那么内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢？二、干燥机制温度梯度表面水分扩散到空气中内部水分转移到表面水分梯度FoodHOl 干制过程中潮湿食品食品表面水分

3、受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发,而后,水蒸气从食品表面向周围介质扩散，此时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表面方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。l 同时，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.1。 导湿性水分梯度若用绝表示等湿面湿含量或水分含量（kg/干物质）,则沿法线方向相距n的另一等湿面上的湿含量为W绝+W绝 ，那么物体内的水分梯度grd 绝则为：gad

4、 W绝= lim ( W绝 /n）= W绝/ n n 0W绝 物体内的湿含量,即每千克干物质内的水分含量(千克) 物料内等湿面间的垂直距离(米)导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得： i水=K0（绝/ n）= K0 W绝千克/米小时其中： 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(/k干物质米2小时） 导湿系数（米小时） 0-单位潮湿物料容积内绝对干物质重量(kg干物质/米2) W绝 物料水分(kg/kg干物质）水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。需要注意的一点是:()导湿系数在干燥过程中并非稳定不变的，它随着物料温度和水分而异.物料水分与导湿系数间的关系(

5、2）值的变化比较复杂。当物料处于恒率干燥阶段时，排除的水分基本上为渗透水分，以液体状态转移，导时系数稳定不变(DE段）;再进一步排除毛细管水分时，水分以蒸汽状态或以液体状态转移,导湿系数下降（C段）；再进一步为吸附水分，基本上以蒸汽状态扩散转移，先为多分子层水分,后为单分子层水分。导湿系数与温度的关系图的启示：(1）若将导湿性小的物料在干制前加以预热,就能显著地加速干制过程。(2)因此可以将物料在饱和湿空气中加热，以免水分蒸发，同时可以增大导湿系数，以加速水分转移。2。 导湿温性 在对流干燥中，物料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梯度.温度梯度将促使水分（不论液态或气态）从

6、高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象。 高温将促使液体粘度和它的表面张力下降,但将促使蒸汽压上升,而且毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响。结果是毛细管内水分将顺着热流方向转移.导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比。 它的流量可通过下式计算求得：i温= -K0(T/ ）其中：i温:物料内水分转移量,单位时间内单位面上的水分转移量（/kg干物质米2小时）K导湿系数(米2小时） 0 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量 （g干物质/米2 ) - 湿物料的导湿温系数(1/,或kg/kg干物质）导湿温系数就是温度梯度为1/米时物料内部能建立的水分梯度

7、 l导湿温性和导湿性一样，会因物料水分的差异（即物料和水分结合状态)而异.干制过程中,湿物料内部同时会有水分梯度和温度梯度存在，因此，水分流动的方向将由导湿性和导湿温性共同作用的结果。l 以上我们讲的都是热空气为加热介质。若是采用其它加热方式,则干燥速率曲线将会变化.思考题. 干燥机制.预测微波干燥的干制过程特性3如果想要缩短干燥时间，该如何从机制上控制干燥过程?3、影响干制的因素 干制过程就是水分的转移和热量的传递，即温湿传递,对这一过程的影响因素主要取决于干制条件(由干燥设备类型和操作状况决定)以及干燥物料的性质。（) 干制条件的影响A。温度 (1)对于用空气作为干燥介质时，提高空气温度，

8、干燥加快。(2）由于温度提高，传热介质和食品间的温差越大，热量向食品传递的速率越大，水分外逸速率因而加速。（3)对于一定湿度的空气,随着温度的提高，空气相对饱和湿度下降，这会使水分从食品表面扩散的驱动力更大.（4)温度高，水分扩散速率也加快,使内部干燥也加速注意：若以空气作为加热介质，温度并非主要因素，因为食品内水分以水蒸汽状态从 它表面外逸时，将在其表面形成饱和水蒸汽层，若不及时排除掉,将阻碍食品内水分进一步外逸,从而降低了水分的蒸发速度,故温度的影响也将因此而下降。B 空气流速（1）空气流速加快,食品干燥速率也加速.因为热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸收较多的水分；（2)及时将聚集

9、在食品表面附近的饱和湿空气带走，以免阻止食品内水分进一步蒸发；()因和食品表面接触的空气量增加,而显著加速食品中水分的蒸发。C 空气相对湿度脱水干制时，如果用空气作为干燥介质,空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快.近于饱和的湿空气进一步吸收水分的能力远比干燥空气差。饱和的湿空气不能在进一步吸收来自食品的蒸发水分。脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由空气湿度所决定。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态。干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从各种食品的吸湿等温线上寻找。D大气压力和真空度 :操作条件对于干燥的影响E蒸发和温度干燥空气温度不论多高，只要由水分迅速蒸发，物料温度一般不会高于

10、湿球温度.若物料水分下降，蒸发速率减慢,食品的温度将随之而上升.脱水食品并非无菌。（2） 食品的性质的影响： A表面积 B 组分定向 C 细胞结构 D溶质的类型和浓度4、合理选用干制工艺条件 食品干制工艺条件主要由干制过程中控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。 比如。以热空气为干燥介质时,其温度、相对湿度和食品的温度时它的主要工艺条件。 最适宜的干制工艺条件为：使干制时间最短、热能和电能的消耗量最低、干制品的质量最高。它随食品种类而不同. 如何选用合理的工艺条件：（）使食品表面的蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度

11、梯度,以免降低食品内部的水分扩散速率。（2)恒率干燥阶段,为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。（3）降率干燥阶段时，应设法降低表面蒸发速率，使它能和逐步降低了的内部水分扩散率一致，以免食品表面过度受热,导致不良后果.(4)干燥末期干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用。三干制对食品品质的影响 干制过程中食品的主要变化（）物理变化 干缩 表面硬化 多孔性 热塑性 （2）化学变化 营养成分 蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素 色素 色泽随物料本身的物化性质改变(反射、散射、吸收传递可见光的能力） 天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶

12、绿素 褐变 风味 引起水分除去的物理力,也会引起一些挥发物质的去处 热会带来一些异味、煮熟味 防止风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥、加包埋物质,使风味固定 干制品的复原性和复水性干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度是衡量干制品品质的重要指标。 干制品的复原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结构、成分以及可见因素（感官评定)等各个方面恢复原来新鲜状态的程度 干制品的复水性:新鲜食品干制后能重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度来表示 复水比：P109 复重系数： 食品的干制方法的选择 干制时间最短、费用最低、品质最高 选择方法时要考虑: 不同的物料物理状态

13、不同：液态、浆状、固体、颗粒 性质不同:对热敏感性、受热损害程度、对湿热传递的感受性 最终干制品的用途 消费者的要求不同 四、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、风干、阴干 人工干制：在常压或减压环境重用人工控制的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备 人工干制:空气对流干燥设备、真空干燥设备、滚筒干燥设备（P0)一、空气对流干燥 空气对流干燥时最常见的食品干燥方法，这类干燥在常压下进行，食品也分批或连续地干制,而空气则自然或强制地对流循环. 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。因此干制过程重控制好空气的干球温度就可以改善食品品质。. 柜式干燥设备 特点： 间歇型，小批量、设备容量小、操作费用高 操作条件： 空气温度9，空气流速24/s 适用对象 果蔬或价格较高的食品 或作为中试设备，摸