食品的脱水加工

食品的脱水加工食品的脱水加工13/16其次章食品的脱水加工概述一、食品的脱水加工〔dehydration〕〔除水格外是一种用于长期保藏食品的极其重要的食品加工操作。浓缩(concentration)——留下液体，其中水分含量高。枯燥(drying)——产品是固体，最终水分含量低。二、食品脱水加工的特点食品经脱水加工后，重量减轻、体积缩小，可节约包装、贮存和运输费用；带来了便利性；枯燥食品可延长保藏期；三、食品脱水加工的方法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分别；依据分子大小不同，用膜来分别水分，如渗透、反渗透、超滤；本章中争论的是通过热脱水的方法。四、食品枯燥保藏始终保持低水分的保藏方法。是一种最古老的食品保藏方法。五、食品干藏的历史我国北魏在齐民要术书中记载用阴干加工肉脯；在本草纲目中，晒干制桃干；187540，这就是早期的枯燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术同时消灭。六、食品干藏的特点设备简洁生产费用低，因陋就简；食品可增香、变脆；食品的色泽、复水性有肯定的差异。七、脱水加工技术的进展技术。提高枯燥速度；提高干制品的质量；进展成食品加工中的一种重要保藏方法。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〕具有肯定的关系M表示以干基计，也有用湿基计m，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。水在食品中的存在状态有关。一、食品中水分存在的形式自由水或游离水结合水或被束缚水①化学结合水；②物理化学结合水。③机械结合水。二、水分活度〔逸度的逸度之比称为水分活度〔wateractivity〕Aw。f ——食品中水的逸度Aw=——f0 ——纯水的逸度我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水分活度。水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在低压或室温时，f/f0和P/P0之差格外小<1，故用P/P0来定义Aw是合理的。定义Aw=P/P0其中P：食品中水的蒸汽分压；P0：纯水的蒸汽压〔一样温度下纯水的饱和蒸汽压。水分活度大小的影响因素①取决于水存在的量；②温度；③水中溶质的浓度；④食品成分；⑤水与非水局部结合的强度。2-1常见食品中水分含量与水分活度的关系。测量①利用平衡相对湿度的概念；②数值上Aw=相对湿度/100，但两者的含义不同；③水分活度仪。对单一溶质，可测定溶液的冰点来计算溶质的mol数；具体方法参考FoodengineeringpropertiesM.M.A.Mao。三、水分活度对食品的影响大多数状况下，食品的稳定性〔腐败、酶解、化学反响等〕与水分活度是严密相关的。水分活度与微生物生长的关系；食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反响造成的以及多数生物化学反响都需要以水作为溶剂或介质。干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而降低食品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活力以及化学反响的进展，到达长期保藏的目的。干制对微生物的影响；长期处于休眠状态，环境条件一旦适宜干制并不能将微生物全部杀死由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。干制对酶的影响；1%以下时，酶的活性才会完全消逝。热或化学钝化处理，以到达酶失去活性为度。对食品干制的根本要求。干制的食品原料应微生物污染少，品质高。应在清洁卫生的环境中加工处理，并防止灰尘以及虫、鼠等侵袭。干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降卑微生物污染量杀死病原菌或寄生虫。四、食品中水分含量〔M〕与水分活度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；水分吸附等温线的生疏；温度对水分吸附等温线的影响；水分吸附等温线的应用。思考题水分活度对微生物、酶及其它反响有什么影响？简述干藏原理。在北方生产的紫菜片，运到南方，消灭霉变，是什么缘由，如何掌握？其次节食品干制的根本原理一、枯燥机制传递到食品内部。内部不断向外表方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。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。〔一〕导湿性水分梯度假设用M表示等湿面湿含量或水分含量kg/kg干物质，则沿法线方向相Δn的另等湿面上的湿含量为M+Δ M，那么物体内的水分梯度gradM则为：

M MgradMlim

limn0 n0

n

n(kg/kg/m)M——物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量〔千克；Δn——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依据下述公式求得：〔千克/2·小时〕其中：i上的水分转移量〔kg/2·小时。K——导湿系数〔米·小时。γ0——单位潮湿物料容积内确定干物质重量〔kg/3。M——物料水分〔kg/kg〕水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。需要留意的一点是：导湿系数在枯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①K数稳定不变DE段湿系数下降CD段分，后为单分子层水分。②导湿系数与温度的关系假设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。水分转移。〔二〕导湿温性在对流枯燥中，物料外表受热高于它的中心，因而在物料内部会建立肯定的温度梯度。温度梯度将促使水分〔不管液态或气态〕从高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。导湿温性是在很多因素影响下产生的简单现象。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。温度梯度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：其中：i上的水分转移量〔kg/米2·小时。K——导湿系数〔米·小时〕γ0——单位潮湿物料容积内确定干物质重量〔kg/3。δ——湿物料的导湿温系数〔1/℃，或kg/kg×℃〕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，即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。〔三〕将由导湿性和导湿温性共同作用的结果。i=i+i两者方向相反时：i=iii﹥i则受阻。i﹤i水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向进展，而导湿性成为阻碍因素。如：烤面包的初期二、干制过程的特性升。①水分含量的变化〔枯燥曲线〕②枯燥速率曲线③食品温度曲线枯燥曲线干制过程中食品确定水分和干制时间的关系曲线。枯燥时，食品水分在短暂的平衡后，〔第一临界水分枯燥速率曲线移到外表的速率大于或等于水分从外表集中到空气中的速率食品温度曲线化为水分蒸发所吸取的潜热〔热量全部用于水分蒸发。温度渐渐上升。曲线特征的变化主要是内部水分集中与外表水分蒸发或外部水分集中所打算。阶段。外部集中速率，很简洁理解，取决于温度、空气、湿度、流速以及外表蒸发面积、外形等。那么内部水分集中速率的影响因素或打算因素是什么呢？由导湿性和导湿温性解释枯燥过程曲线特征。以上我们讲的都是热空气为加热介质。假设是承受其它加热方式，则枯燥速率曲线将会变化。三、影响干制的因素于干制条件〔由枯燥设备类型和操作状况打算〕以及枯燥物料的性质。〔一〕干制条件的影响温度对于空气作为枯燥介质，提高空气温度，枯燥加快。率因而加速。外表集中的动力更大。另外，温度高水分集中速率也加快，使内部枯燥加速。逸时，将在其外表形成饱和水蒸汽层,假设不准时排解掉，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。空气流速空气流速加快，食品枯燥速率也加速。不仅由于热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸取较多的水分；还能准时将聚拢在食品外表四周的饱和湿空气带走，以免阻挡食品内水分进一步蒸发；同时还因和食品外表接触的空气量增加，而显著加速食品中水分的蒸发。空气相对湿度于饱和的湿空气进一步吸取水分的力量远比枯燥空气差自食品的蒸发水分。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查找。大气压力和真空度阶段枯燥更快。气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低，温度不变，气压降低则沸腾愈加速。但是，假设干制由内部水分转移限制，则真空枯燥对枯燥速率影响不大。蒸发和温度枯燥空气温度不管多高，只要由水分快速蒸发，物料温度一般不会高于湿球温度。假设物料水分下降，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。〔二〕食品性质的影响外表积水分子从食品内部行走的距离打算了食品被枯燥的快慢。小颗粒，薄片 易枯燥，快。组分定向水分在食品内的转移在不同方向上差异很大，这取决于食品组分的定向。白质纤维构造中，也存在类似行为。细胞构造：细胞构造间的水分比细胞内的水更简洁除去。溶质的类型和浓度：溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转移速率，枯燥慢。思考题①简述枯燥机制。②简述干制过程特性。③假设想要缩短枯燥时间，该如何掌握枯燥过程？四、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掌握枯燥速率工艺条件。最高。它随食品种类而不同。如何选用合理的工艺条件：使食品外表的蒸发速率尽可能等于食品内部的水分集中速率，同时力求避开在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分集中速率。膜。方法需降低空气温度和流速，提高空气相对湿度。恒率枯燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品外表的蒸发速率不超过食品内部的水分集中速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。此时，所供给的热量主要用于水分的蒸发，物料外表温度是湿球温度。降率枯燥阶段时，应设法降低外表蒸发速率，使它能和逐步降低了的内部水分集中率全都，以免食品外表过度受热，导致不良后果。〔如糖分焦化〕的极限温度〔一般为9℃。枯燥末期枯燥介质的相对湿度应依据预期干制品水分加以选用。一般到达与当时介质温度和相对湿度条件相适应的平衡水分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〔一〕物理变化干缩、干裂；外表硬化；多孔性；热塑性加热时会软化的物料如糖浆或果浆。〔二〕化学变化养分成分①蛋白质；②碳水化合物；③脂肪；高温脱水时脂肪氧化比低温时严峻④维生素；色素；①色泽随物料本身的物化性质转变〔反射、散射、吸取传递可见光的力量；②自然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素。③褐变：糖胺反响(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、其他。风味①引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去处；②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、低温枯燥、加包埋物质，使风味固定二、干制品的复原性和复水性干制品复水后恢复原来颖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吸取水分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、构造、成分以及可见因素〔感官评定〕等各个方面恢复原来颖状态的程度。度来表示。复水比：R=G/GGG复重系数：KG/GG枯燥比：R=G/G三、食品的干制方法的选择：①干制时间最短；②费用最低；③品质最高。选择方法时要考虑：①不同的物料物理状态不同：液态、浆状、固体、颗粒；②性质不同：对热敏感性、受热损害程度、对湿热传递的感受性；③最终干制品的用途；④消费者的要求不同。第四节食品的干制方法干制方法可以区分为自然和人工枯燥两大类。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。备。常见设备有空气对流枯燥设备、真空枯燥设备、滚筒枯燥设备。一、空气对流枯燥干制，而空气则自然或强制地对流循环。流淌的热空气不断和食品亲热接触并向它供给蒸发水分所需的热量或输送带增加补充加热装置。干制过程中掌握好空气的干球温度就可以改善食品品质。〔一〕柜式枯燥设备特点：间歇型，小批量、设备容量小、操作费用高。操作条件：空气温度<94℃，空气流速2-4m/s。适用对象①果蔬或价格较高的食品。②作为中试设备，摸索物料干制特性，为确定大规模工业化生产供给依据。〔二〕隧道式枯燥设备一些定义：①高温低湿空气进入的一端——热端②低温高湿空气离开的一端——冷端③湿物料进入的一端——湿端④干制品离开的一端——干端⑤热空气气流与物料移动方向全都——顺流⑥热空气气流与物料移动方向相反——逆流逆流式隧道枯燥设备湿端即冷端，干端即热端。这样不易消灭外表硬化或收缩现象，而中心有能保持潮湿状态，因此物料能全面均匀收缩，不易发生干裂——适合于干制水果。间过长，简洁焦化，为了避开焦化，干端处的空气温度不易过高，一般不宜超过66-77℃。由于在干端处空气条件高温低湿，干制品的平衡水分将相应降低，最终水分可低于5%。留意问题：逆流枯燥，湿物料载量不宜过多，由于低温高湿的空气中，湿物料水分蒸发相对慢，假设物料易腐败或菌污染程度过大，有腐败的可能。载量过大，低温高湿空气接近饱和，物料增湿的可能。顺流隧道式枯燥湿端即热端，冷端即干端。80-90℃，进一步加速水分蒸干而不至于焦化。10%以下，因此吸湿性较强的食品不宜选用顺流枯燥方式。顺流枯燥，国外报道只用于干制葡萄。双阶段枯燥顺流枯燥：湿端水分蒸发率高；逆流枯燥：后期枯燥力量强；双阶段枯燥：取长补短。①特点：枯燥比较均匀，生产力量高，品质较好②用途：苹果片、蔬菜〔胡萝卜、洋葱、马铃薯等〕3，4，5段等，有广泛的适应性。〔三〕输送带式枯燥特点：操作连续化、自动化、生产力量大。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、生产力量大、占地少。双带式枯燥〔四〕气流枯燥用气流来输送物料使粉状或颗粒食品在热空气中枯燥。特点：枯燥强度大，悬浮状态，物料最大限度地与热空气接触；枯燥时间短，0.5~5散热面积小，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。35%~40%的物料。〔五〕流化床枯燥使颗粒食品在枯燥床上呈流化状态或缓慢沸腾状态〔与液态相像。适用对象：粉态食品〔固体饮料，造粒后二段枯燥。单层流化床枯燥器；多层流化床枯燥器；卧式多室流化床枯燥器；喷动流化床枯燥器；振动流化床枯燥器。〔六〕仓贮枯燥适用于干制那些已经用其他枯燥方法去除大局部水分而尚有局部剩余水分需要连续去除的未干透的制品。优点：比较经济而且不会对制品造成热损害。〔七〕泡沫枯燥②造泡的方法：机械搅拌，加泡沫稳定剂，加发泡剂。③特点：接触面大，枯燥初期水分蒸发快，可选用温度较低的枯燥工艺条件。④适用对象：水果粉，易发泡的食品。〔八〕喷雾枯燥喷雾枯燥就是将液态或浆质态的食品喷成雾状液滴过程。设备主要由雾化系统、空气加热系统、枯燥室、空气粉末分别系统、鼓风机等主要局部组成。常用的喷雾系统有两种类型①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100-300μm，其生产力量和液滴大小通过食品流体的压力来掌握。〔5000-20230rp圆盘四周的孔眼外逸并被分散成雾状液滴，大小10-500μm。空气加热系统150~300200℃左右。枯燥室50m/s,滞留时间5~100逆流。枯燥时的温度变化20080℃。旋风分别器成。喷雾枯燥的特点蒸发面积大；枯燥过程液滴的温度低；过程简洁、操作便利、适合于连续化生产；耗能大、热效低。喷雾枯燥的典型产品奶粉；速溶咖啡和茶粉；蛋粉；酵母提取物；干酪粉；豆奶粉；酶制剂。喷雾枯燥的进展与流化床枯燥结合的两阶段枯燥法；再湿法和直通法。二、接触枯燥热，枯燥介质可为蒸汽、热油。3-30%增加到90-98%，外表100-1452②适用对象：浆状、泥状、液态，一些受热影响不大的食品，如麦片、米粉〔一〕滚筒枯燥根本构造：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。设备类型：(1)单滚筒，示意图；(2)双滚筒，示意图；(3)真空滚筒枯燥，示意图。三、真空枯燥①根本构造：枯燥箱、真空系统、供热系统、冷凝水收集装置。②特点：物料呈疏松多孔状，能速溶。有时可使被枯燥物料膨化。③设备类型：间歇式真空枯燥和连续式真空枯燥〔带式输送。适用于：水果片、颗粒、粉末，如麦乳精。四、冷冻枯燥〔升华〕而脱水，故又称为升华枯燥。要使物料中的水变成冰，同时由冰直接升华为水蒸汽，则必需要使物料的水溶液保持在三相点以下。冷冻枯燥的条件：真空室内确实定压力至少＜0.5×1000Pa0.26-0.01×1000Pa。2〕冷冻温度＜-4℃冻结方法：自冻法，预冻法至它到达冻结点时物料水分自行冻结降,物料水分就会因水分瞬间大量蒸发而快速降温冻结。但这种方法由于有液→气的过程会使食品的外形变形或发泡,沸腾等.适合于一些有肯定体形的如芋头\碎肉块\鸡蛋等。4品枯燥。冷冻枯燥设备根本构造冷冻枯燥设备组成 见示意图。和真空枯燥设备一样，但要多一个制冷系统,主要是将物料冻结成冰块状。(P202)：隧道式连续式冷冻枯燥设备(P203)：间歇式冷冻枯燥设备：隧道式连续式冷冻枯燥设备。冷冻枯燥的过程①初级枯燥阶段需要供给相变潜热或升华热。枯燥层之间的界面被称为升华界面〔sublimationfron枯燥层之间存在一个集中过渡区〔见图P9。在枯燥层中由于冰升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小的孔隙到〔冰层面〕升华面上，就能有效地加速枯燥速率。②二级枯燥阶段15-20%时，枯燥就进入另一个阶段称为二级枯燥。剩余的水分即是未结冰的水分必需补加热量使之加快运动而抑制束缚来外逸出来但在二级枯燥阶段需要留意热量补加不能太快以避开食品温度上升快而使原先形成的固态状框架结构变为易流淌的液态状，而使食品的固态框架构造发生瘪塌collaps，此时的温度称为瘪塌温度。在瘪塌中冰晶体升华后的空穴随着食品流淌而使这些区域消逝，食品密度削减，复水性差〔疏松多孔构造消逝〕。食品的瘪塌温度实际上就是玻璃态转化温度〔 glasstransitiontemperatur。冷冻枯燥特点保持颖食品的色、香、味及养分成分。适合于热敏食品以及易氧化食品的枯燥。冰晶体升华留下空间，使固体框架构造不变，食品枯燥后成为疏松多孔状物质，复水性好。由于操作在高真空和低温下进展，需要高真空设备和制冷设备，投资费用大，且操作费用也高，故产品本钱高。一般用在高附加值功能食品成分、生物制品〔医药五、枯燥方法的进展界面，要使物料上升温度，必定使物料外表受到一个过度热量〔高温，假设物料的损失和传导慢，必定需要提高物料温度〔提高热源温度，使物料受到高温影响而阻碍质量。近年来为了消灭这个影响，削减这个缺陷，则进展了红外线枯燥技术和微波枯燥技术。1、红外枯燥1-1000μm在食品中有很多物料对红外区波长在3-15μm〔2.5-25μm〕范围的红外线有很强的吸取。原理都有自己的固有频率。当这些质点遇到某个频率与它的固有频率相等时，则会发生与振动、快速有效地对物质加热，这就是红外线加热的原理。3~15μm特点热吸取率高；有肯定的穿透力量，物体内部直接加热，食品受热比较均匀，不会局部过热；故速度比传导和对流快得多，热损失也小，物料受热时间短；产品质量好，通过掌握红外线辐射，避开过度受热，则食品枯燥时可使色、香、味、养分成分受到保存。如红外枯燥比传统对流枯燥方法象叶绿素、维生素等易分解成分损失小得多。设备类型作为热源同样可在上述的对流枯燥设备，真空枯燥、冷冻枯燥等中被应用。最早使用红外枯燥是用红外灯泡对汽车的油漆涂层进展枯燥。目前食品工业中在谷物枯燥、焙烤制品等得到应用。2．微波枯燥1mm~100cm〔300~300000MHz〕①原理质中作杂乱无规章的运动。在电场作用下，偶极分子定向排列，有规章的取向排列。亦随之作快速的摇摆，由于分子的热运动和相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦作用，使得分子以热的形式表现出来，表现为介质温度上升。915MHz2450MHz19.15╳108次或2.45╳109瞬间上升温度。②特点1/10~1/100均匀性好，内部加热，避开外表硬化。微波穿透深度大致在几十厘米到几厘米的厚度；的高温顺热损耗，所以热效率高，可达80%；不过热，能够保持色香味等。③应用上述空气对流枯燥的各种设备中将热源换成微波，或箱式、隧道式、带式；微波真空枯燥，微波冷冻枯燥；微波焙烤。第五节干制品的包装和贮藏品的预处理；干制品的包装；干制品的贮藏。一、包装前干制品的预处理1、筛选分级：剔除块片和颗粒大小不合标准产品或其他碎屑杂质等物，有时在输送带上进展人工筛选。2、均湿处理：有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会造成制品中水分含量不均匀全都〔内部亦不均匀，这时需要将它们放在密闭室内或容器内短暂贮藏，使水分在干制品内部重集中称为回软和发汗3、灭虫处理：150ppm100ppm20ppm。此外还有氯化乙烯和氯化丙烯。4、速化复水处理〔instantizationprocess〕即为了加快干制品的复水速度，常承受①压片法马上颗粒状果干经过相距为肯定距离〔0.025mm-1.5mm〕间隙转辊，进展轧制压扁，薄果片复水比颗粒状快速得多；②刺孔法将半干制品水分含量16-305%水分，不仅可加热枯燥速度，还可使干制品复水加快；③刺孔压片法：在转辊上装有刺孔用针，同时压片和刺孔，复水速度可达最快。5、压块〔片的果蔬产品。二．干制品的包装干制品包装的要求能防止干制品吸湿回潮以免结块和长线包装材料在90%相对湿度中，每年水分增2%；能防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物以及气味等入侵；能不透外界光线；贮藏、搬运和销售过程中具有耐久结实的特点，能维护容器原有特性，包装容器30～100120～200会破烂；包装的大小、外形和外观应有利于商品的销售；和食品相接触的包装材料应符合食品卫生要求，并且不会导致食品变性、变质；包装费用应做