食品的脱水专业知识专家讲座

第二章食品脱水食品的脱水专业知识专家讲座第1页内容概述第一节食品干藏原理第二节食品干燥机制第三节干制对食品品质影响第四节食品干制方法第五节干制品包装与贮藏食品的脱水专业知识专家讲座第2页概述一、食品脱水加工（dehydration）1脱水加工概念

脱水加工就是在不造成或几乎不引发食品性质其它改变条件下，从食品中除去水分。

食品的脱水专业知识专家讲座第3页2脱水加工操作类型依据脱水程度，脱水加工可分为两种类型：浓缩(concentration)：产品是液态，其中水分含量较高>15%，如浓缩果汁40-70%

干燥(drying)：产品是固体，最终水分含量低<15%，假如汁粉、奶粉、粉状咖啡浓缩往往是干燥操作前处理工序

食品的脱水专业知识专家讲座第4页3食品脱水原理依据食品组分蒸汽压不一样：在常温下或真空下加热让水分蒸发，而到达分离去除水分至固体或半固体目标—干燥或干制；依据食品分子大小不一样：用膜来分离水分；如超滤、反渗透等—浓缩。食品的脱水专业知识专家讲座第5页超滤超滤：有压力驱动膜分离过程，能截留小胶体粒子、大分子物质，超滤膜孔径为0.01-0.1微米，操作压力为0.1-1MPa。主要用于物料分离纯化和浓缩特点：冷操作，蛋白质不会变性；奶粉生产乳清蛋白回收果汁澄清食品的脱水专业知识专家讲座第6页反渗透反渗透原理反渗透特点反渗透例子

果汁浓缩食品的脱水专业知识专家讲座第7页食品脱水加工是指:

在控制条件下，经过加热蒸发脱水方法，几乎完全地除去食品中大部分水分，并尽可能使食品其它性质在此过程中极小地发生改变，食品被脱水后水分含量在15%以下，即干燥或干制。食品的脱水专业知识专家讲座第8页4干燥目标降低食品中水分含量:普通由50-90%减为15%以下；减小食品体积和重量:普通重量变为原来1/8-1/2左右，节约包装、贮藏和运输费用，方便性；为了食品贮藏和延长保藏期；这就是干燥保藏。奶粉红枣葡萄干香菇、笋干食品的脱水专业知识专家讲座第9页5食品干燥保藏/干藏定义：指在自然条件或人工控制条件下，使食品中水分降低到足以预防腐败变质水平后，并一直保持低水分可进行长久贮藏方法。干制食品在室温下普通可贮存一年或一年以上食品的脱水专业知识专家讲座第10页6食品干藏历史我国北魏在《齐民要术》一书中记载用阴干加工肉脯方法。在《本草纲目》中，用晒干制桃干方法。大批量生产干制方法是在1795年，将片状蔬菜堆放在室内，通入40℃热空气进行干燥，这就是早期干燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术（1810）同时出现。食品的脱水专业知识专家讲座第11页7食品干藏特点自然干制：简单易行、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，产品质量显著提升；但需要专用设备，能耗大，干制费用大；人工干制技术仍在发展，高效节能食品的脱水专业知识专家讲座第12页第一节食品干藏原理食品腐败变质与食品中水分含量（M）含有一定关系，但仅仅知道食品中水分含量还不能足以预言食品稳定性。花生油M0.6％时变质淀粉M20％不易变质鲜肉与咸肉鲜菜与咸菜（普通80%左右）食品的脱水专业知识专家讲座第13页一食品中水分存在形式结合水/被束缚水Immobilizedwater是指不易流动、有结协力固定、不易结冰（－40℃），不能作为外加溶质溶剂；游离水/自由水Freewater

是指组织细胞中易流动、轻易结冰，也能溶解溶质这部分水。食品的脱水专业知识专家讲座第14页结合水与自由水区分游离水和结合水可用水分子逃逸趋势（逸度）来反应。食品中水分被利用难易程度主要是依据水分结协力或程度大小而定，游离水或自由水最轻易被微生物、酶和化学反应所利用，而结合水难以被利用，结协力或程度越大，则越难以被利用。见Flash1食品的脱水专业知识专家讲座第15页二水分活度

1.定义可用水分子逃逸趋势（逸度）来反应游离水和结合水区分。食品中水逸度与纯水逸度之比称为水分活度AW（wateractivity)

f——食品中水逸度

Aw=——f0——纯水逸度

水分逃逸趋势通常能够近似地用水蒸汽压来表示，在常压（低压）或室温时，f/f0

和P/P0之差非常小（<1%），故用P/P0来定义AW是合理。食品的脱水专业知识专家讲座第16页

食品加工中，水分活度通常定义为食品表面测定水蒸气压（P）与相同温度下纯水饱和蒸汽压（P0）之比，是一个近似值。Aw≈P/P0其中P：食品中水蒸汽分压；

P0：纯水蒸汽压（相同温度下纯水饱和蒸汽压）食品的脱水专业知识专家讲座第17页蒸汽压与相对湿度相关，因而Aw与环境平衡相对湿度（ERH，Equilibriumrelativehumidity）也相关。Aw=P/P0=ERH/100测定相对湿度使用水分活度测定仪

注意：

1.Aw是食品固有性质，反应了食品中水分结合状态；而ERH反应了与食品相平衡时周围空气状态或大气性质。2.当水分含量很低时，测量结果不准确。食品的脱水专业知识专家讲座第18页水分活度数值意义Aw=1水就是自由水（或纯水），指能够被利用水；Aw<1水就是指水被结协力固定，数值大小反应了结协力多少；Aw越小则指水被结合力就越大，水被利用程度就越难；水分活度小水是难以或不可利用水。食品的脱水专业知识专家讲座第19页2.Aw大小影响原因温度；取决于水存在量；水中溶质种类和浓度；食品成份或物化特征；水与非水部分结合强度食品的脱水专业知识专家讲座第20页表2-1常见食品中水分含量与Aw关系0℃-10℃-20℃-50℃食品的脱水专业知识专家讲座第21页3.水分含量（M）与水分活度（Aw）在恒定温度下，食品中水分含量（M）与水分活度（Aw）之间关系曲线称为该食品水分吸附等温线（Moisturesorptionisotherms，MSI）。吸附：当食品表面水分蒸汽压低于空气蒸汽压时，空气中水蒸气会不停向食品表面附近扩散，食品从它表面附近空气中吸收水蒸气而增加水分；解吸：当食品水蒸汽压大于空气蒸汽压时，食品中水分就蒸发，蒸汽压相对下降，水分含量降低；吸附和解吸最终止果都是食品表面附近蒸汽压和空气蒸汽压相平衡。食品的脱水专业知识专家讲座第22页水分吸附等温线-高水分含量（反向L）00.20.40.60.81.0

（Aw）806040200含水量%

食品的脱水专业知识专家讲座第23页水分吸附等温线-低水分含量（反S）含水量小幅改变会造成Aw大幅度增加

I区：第一转折点前(水分含量<1%)，离子或偶极作用，单分子层吸附水(单层水分)；II区：第一转折点与第二转折点之间(水分含量<5%)，氢键，多分子层吸附水(多层吸附水)；III区：第二转折点之后(水分含量＞95%)，在食品内部毛细管内或间隙内游离水(自由水或体相水)食品的脱水专业知识专家讲座第24页00.250.50.81.0

（Aw）含水量I区II区III区（Ⅲ）自由水或体相水，是食品中结合得最弱，流动性最大水，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截留水。这种水很易经过干燥被除去或易结冰，可作为溶剂，轻易被酶和微生物利用，造成食品腐败，通常占95%以上；

（Ⅱ）多层水，主要经过水-水和水-溶质氢键同相邻分子缔合，为可溶性组分溶液，大部分多层水在-40℃不被冻结，I+II水占5%以下；（Ⅰ）单分子层水，不能被冰冻，不能干燥除去。水被牢靠地吸附着，它经过水-离子或水-偶极相互作用被吸附到食品可靠近极性部位如多糖羟基、羰基、NH2，氢键，当全部部位都被吸附水所占有时，此时水分含量被称为单层水分含量，-40℃不能冻结，占总水量极小部分。

食品的脱水专业知识专家讲座第25页吸附等温线加工意义I单水分子层区和II多水分子层区是食品被干燥后到达最终平衡水分（普通在5%以内）；这也是干制食品吸湿区；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。食品的脱水专业知识专家讲座第26页温度对水分吸附等温线影响同一原料伴随温度升高吸附等温曲线向水分活度增加方向抬升；

相同水分含量，水分活度随温度增高而增大；相同水分活度，水分含量随温度升高减小。食品的脱水专业知识专家讲座第27页食品种类对水分吸附等温线影响食品组分或成份不一样，会影响水分含量和水分活度之间关系高糖及可溶性小分子且无高聚物食品MSI呈J形食品的脱水专业知识专家讲座第28页加工对食品水分吸附等温线影响食品在脱水过程中水分含量和水分活度之间关系就是解吸等温曲线；吸附等温线和解吸等温线二者之间除首尾之外不能重合，且在相同水分含量下，解吸等温线中Aw比吸附等温线中低，这种现象称为吸附滞后现象。滞后环形状取决于食品类型和温度食品的脱水专业知识专家讲座第29页滞后现象几个解释（1）这种现象是因为多孔食品中毛细管力所引发，即表面张力在干燥过程中起到在孔中持水作用，产生稍高水分含量。（2）另一个假设是在取得水或失去水时，体积膨胀或收缩引发吸收曲线中这种可见滞后现象。解吸/desorption:干燥过程吸附/sorption:复水过程食品的脱水专业知识专家讲座第30页吸附等温线滞后现象意义吸附和解吸等温线有滞后圈，说明干制食品与水结协力下降或减弱了。解吸和吸附过程在食品加工中就是干燥和复水过程，这也是干制食品复水性为何下降原因。注意：还没有完全了解全部相互作用机制。

食品的脱水专业知识专家讲座第31页三水分活度对食品保藏性影响水分活度和微生物生长活动关系水分活度对酶活力影响水分活度对化学反应影响食品的脱水专业知识专家讲座第32页大多数新鲜食品水分活度在0.98以上。大多数主要食品腐败细菌所需最低Aw都在0.9以上。水分活度降到0.75以下，食品腐败变质才显著减慢；若将水分降到0.65，能生长微生物极少。普通认为，水分活度降到0.6以下食物才能在室温下进行较长时间贮存。1.水分活度和微生物生长活动关系食品的脱水专业知识专家讲座第33页食品中水分活度与微生物生长食品的脱水专业知识专家讲座第34页Aw＜0.85微生物生长受抑制水分活度较高情况下微生物繁殖快速水分活度对细菌生长及毒素产生影响食品的脱水专业知识专家讲座第35页0.20.40.60.81.0AwAw<0.65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影响食品的脱水专业知识专家讲座第36页0.20.40.60.8Aw呈倒S型，开始随水分活度增大上升快速，到0.3左右后变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度增大而快速提升。Aw<0.15才能抑制酶活性。2.水分活度对酶活力影响食品的脱水专业知识专家讲座第37页0.20.40.6Aw0.8Aw在0.4左右时，氧化反应较低，这部分水被认为能结合过氧化物，干扰了它们分解：另外还同催化氧化反应金属离子发生水化作用，从而显著地降低了催化效率。Aw超出0.4时氧化速度增加，加入水增加了氧溶解度和使大分子溶胀，暴露更多催化部位。

3.水分活度对氧化反应影响食品的脱水专业知识专家讲座第38页0.20.40.60.8Aw水分活度对非酶褐变反应影响食品在Aw在0.4-0.8之间最适合非酶褐变Aw无法完全抑制褐变食品的脱水专业知识专家讲座第39页第二节食品干燥机制一、干燥机制（湿热转移）二、干制过程特征三、影响干制原因四、合理选取干制工艺条件食品的脱水专业知识专家讲座第40页一、干燥机制干燥是指食品在热空气中受热蒸发进行脱水过程在干燥时存在两个过程：食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触表面（内部转移），当水分子抵达表面，依据空气与表面之间蒸汽压差，水分子就马上转移到空气中（外部转移）——水分转移；热空气中热量从空气传到食品表面，再由表面传到食品内部——热量传递；食品干燥过程是一个湿热转移过程食品的脱水专业知识专家讲座第41页

FoodH2O（2）温度梯度ΔT食品在热空气中，食品表面受热高于它中心，因而在物料内部会建立一定温度差，即温度梯度。温度梯度将促使水分（不论是液态还是气态）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（1）水分梯度ΔM干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先由液态转化为气态，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湿含量低，出现水分含量差异，即存在水分梯度。水分扩散普通总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不停向表面方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。MM-ΔMTT-ΔT干燥过程湿热传递模型食品的脱水专业知识专家讲座第42页1.导湿性（1）水分梯度若用M

表示等湿面水分含量（kg/kg干物质），则由内到外沿法线方向相距Δn另一等湿面上水分含量为M+ΔM，那么物体内水分梯度gradM

为：gradM=lim（ΔM/Δn）=әM/әn

Δn→0M-物体内湿含量，即每千克干物质内水分含量（kg/kg干物质）

Δn-物料内等湿面间垂直距离（m）ΔngradMI水分梯度影响下水分流向M+ΔM

M食品的脱水专业知识专家讲座第43页

导湿性引发水分转移量可按照下述公式求得：

I湿=-K·γ0·（әM/әn）=-K·γ0·ΔM（kg/(m2·h)）其中：I湿-物料内水分转移量，单位时间内单位面积上水分转移量（kg/m2·h）

K-导湿系数（m2/h）

γ0-单位潮湿物料容积内绝对干物质质量（kg干物质/m3）

M-物料水分（kg/kg干物质）因为水分转移方向与水分梯度方向相反，所以式中带负号。食品的脱水专业知识专家讲座第44页注意导湿系数在干燥过程中并非稳定不变，它伴随物料温度和水分含量改变而异食品的脱水专业知识专家讲座第45页（2）物料水分与导湿系数间关系

K值改变比较复杂。当物料处于恒速干燥阶段时，排除水分基本上为自由水分，以液体状态转移，导湿系数稳定不变（ED段）；在Ⅱ区时，被除去水分基本上为渗透水分，水分以液体状态和蒸汽状态转移，导湿系数下降（DC段）；Ⅰ区中排除水分为吸附水分，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，故K先上升后下降（CA段）导湿系数K（m2/h）物料水分M（kg/kg干物质）ACDEⅠⅡⅢ物料水分和导湿系数间关系Ⅰ—

吸附水分

Ⅱ—渗透水分Ⅲ—毛细管水分B食品的脱水专业知识专家讲座第46页（3）导湿系数与温度关系K与温度指数成正比启示：若将导湿性小物料在干制前加以预热，就能显著地加速干制过程。假如加热时要防止食品物料表面水分蒸发，可在饱和湿空气中加热。导湿系数（K×102）K×102=(T/290)14温度（℃）硅酸盐类物质温度和导湿系数关系食品的脱水专业知识专家讲座第47页2.导湿温性干燥中，物料表面受热高于它中心，因而在物料内部会建立一定温度梯度。温度梯度将促使水分（不论液态或气态）从高温处向低温处转移。这种由温度梯度引发导湿温现象称为导湿温性。导湿温性是在许多原因影响下产生复杂现象食品的脱水专业知识专家讲座第48页

高温将促使液体粘度和它表面张力下降，将促使水蒸汽压上升，高温区水蒸汽压大于低温区；另外，高温区毛细管内水分还将受到挤压空气扩张影响，结果使毛细管内水分顺着热流方向转移；沿热流方向转移毛细管内水分与水分梯度方向相反，导湿温性成为食品干燥时水分降低妨碍原因。TT+ΔTәT/әnI内表面温度梯度下水分流向Δn食品的脱水专业知识专家讲座第49页（1）温度梯度导湿温性引发水分转移流量将和温度梯度成正比，它流量可经过下式计算求得：

I温=-Kγ0δ（әT/әn）其中：I温-物料内水分转移量，单位时间内单位面积上水分转移量（kg/（m2·h））

K-导湿系数（m2/h）

γ0-单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/m3）

δ-湿物料导湿温系数（1/℃，或kg/kg干物质·℃）

（单位温度梯度引发物料水分梯度改变）“–”表示水分转移和温度梯度方向相反食品的脱水专业知识专家讲座第50页（2）导湿温系数δ就是温度梯度为1℃/m时所引发水分转移量，即

әMәTδ=-

әnәn导湿温系数和导湿系数（K）一样，会因物料水分差异（即物料和水分结合状态）而改变。导湿温系数和物料水分关系见右图。导湿温系数δ（1/℃）0AB物料水分M（%）ⅡⅠO食品的脱水专业知识专家讲座第51页在水分含量较低时，即AB段，导湿温系数δ随物料水分含量M增加而上升；1）

低水分含量时物料水分主要是吸附水分，以气态方式扩散，当水分含量很低时，因为受空气挤压影响，δ值甚至出现负值；2）伴随水分含量增加，转变为多层分子吸附水，结协力减弱，扩散方式向液态转变，直至到达水分含量最高点，即B点，水分以液态转移为主；

3）δ最高值，即B点，是吸附水和自由水分（渗透水分和毛细管水分）分界点。食品的脱水专业知识专家讲座第52页在水分含量高时候，自由水（渗透水分在渗透压下和毛细管水分在毛细管势能作用下）总是以液体状态流动，因而导湿温性不伴随物料水分含量而发生改变（曲线Ⅱ）；但假如因受物料内挤压空气影响，妨碍液态水分转移，则导湿温性下降（曲线Ⅰ）食品的脱水专业知识专家讲座第53页3.干制水分总量水分总流量是由导湿性和导湿温性共同作用结果：︱I总︱=︱I湿︱+︱I温︱对于对流干燥，温度由物料表面向中心传递（温度梯度促使水分从高温处向低温处转移），而水分流向恰好相反，即温度梯度和水分梯度方向恰好相反时：

I总=I湿-I温食品的脱水专业知识专家讲座第54页当I湿﹥I温

以导湿性为主，物料水分将按照水分降低方向转移；导湿温性为次要原因；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，物料水分含量降低进程变慢或者停顿。食品的脱水专业知识专家讲座第55页例1：饼干生产例2：面包生产食品的脱水专业知识专家讲座第56页二、干制过程特征1.干燥曲线

食品在干制过程中，食品水分含量逐步降低，干燥速率逐步变低，食品温度也在不停上升。这些特征组合在一起能够全方面表示食品干燥曲线。水分含量曲线干燥速率曲线食品温度曲线食品的脱水专业知识专家讲座第57页（1）水分含量曲线（干燥曲线）干制过程中食品绝对水分和干制时间关系曲线。干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂平衡后（AB段），出现快速下降，几乎是直线下降（BC），当到达较低水分含量（C点）时（第一临界水分），干燥速率减慢，随即趋于平衡，到达平衡水分（DE）。平衡水分取决于干燥时空气状态（2）干燥速率曲线干燥速率是水分子从食品表面逸散至干燥空气速度。食品被加热，水分开始蒸发，干燥速率上升，伴随热量传递，干燥速率很快到达最高值（A’’B’’），此为升速阶段；B’’点时干燥速率最大，此时水分从内部转移到表面速率大于或等于水分从表面扩散到空气中速率，然后保持稳定不变，此为第一干燥阶段，又称为恒速干燥阶段。此时水分从内部转移到表面足够快，从而能够维持表面水分含量恒定；C’’对应第一临界水分C，物料表面不再全部被水分润湿，干燥速率开始减慢，所以C’’称为干燥过程临界点；降速干燥阶段C’’D’’是第二干燥阶段开始，此时食品内部水分转移速率小于食品表面水分蒸发速率；当干燥速率降低到D’’时，食品物料表面水分已全部变干，干燥速率下降是由食品内部水分转移速率决定；当干燥到达平衡水分时，干燥就停顿（E’’）。

（3）食品温度曲线曲线3是食品温度曲线。早期食品温度上升至B’点，为食品早期加热阶段（A’B’）；B’C’为恒速阶段，该阶段热空气向食品提供热量全部消耗于水分蒸发，食品物料温度没有发生改变。物料表面温度等于水分蒸发温度，即湿球温度。C’点后干燥速率下降，在降速干燥阶段，温度上升直到干球温度（E’）

，说明内部水分转移来不及供水分蒸发，食品物料温度也逐步上升。

食品的脱水专业知识专家讲座第58页由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征食品的脱水专业知识专家讲座第59页2.干燥过程中恒速阶段和降速阶段与食品本身水分含量相关：干制过程中食品内部水分迁移大于食品表面水分蒸发或扩散，则恒速阶段能够延长；如内部水分迁移小于表面扩散，则恒速阶段就不存在含水量75-90%苹果—有恒速和降速阶段；含水量9%花生米—仅经历降速阶段与物料性质和干燥介质(空气)相关食品的脱水专业知识专家讲座第60页

三、影响干制原因干制过程就是水分转移和热量传递，即湿热传递过程，对这一过程影响原因主要取决于干制条件（由干燥设备类型和操作情况决定）以及干燥物料性质。食品的脱水专业知识专家讲座第61页1.干制条件影响在人工控制条件下或干燥机中干燥；食品干燥需要在快同时干燥量要大；干燥条件对干燥恒率阶段（或恒速期）和降率阶段（或降速期）影响条件主要有空气温度、流速、相对湿度和气压

食品的脱水专业知识专家讲座第62页（1）温度

增加温度能够使干燥加紧。温度提升，传热介质与食品间温差加大，热量向食品传递速率越大，水分蒸发扩散速率也越大，从而使恒速干燥阶段干燥速率增加；对于一定水分含量空气，伴随温度提升，空气相对饱和湿度下降，这会使水分从食品表面扩散去除动力更大；同时水分在高温下迁移或扩散速率也加紧，从而使内部干燥加速，这对于降速阶段也有效食品的脱水专业知识专家讲座第63页（2）空气流速

空气流速加紧，食品干燥速率也加速。热空气所能容纳水蒸气量高于冷空气，可吸收较多蒸发水分，及时将聚集在食品表面附近饱和湿空气带走，以免妨碍食品内水分深入蒸发；和食品表面接触空气量增加，可显著加速食品中水分蒸发。食品的脱水专业知识专家讲座第64页（3）空气相对湿度空气相对湿度越低，食品干燥速率越快。因为食品表面和干燥空气之间水分蒸汽压差是影响外部质量传递推进力。近于饱和湿空气深入吸收水分能力远比干燥空气差，饱和湿空气不能吸收来自食品蒸发水分。食品水分下降程度也由空气湿度所决定。食品水分一直要和周围空气湿度处于平衡状态干制时最有效空气温度和相对湿度能够从各种食品吸湿等温线上寻找。食品的脱水专业知识专家讲座第65页（4）大气压力和真空度气压影响水平衡，当真空下干燥时，空气蒸汽压降低，在恒速阶段干燥更加快。气压下降，水沸点对应下降，气压愈低，沸点也愈低；温度不变，气压降低，则加速水分蒸发。适合热敏物料干燥注意：当干燥受内部水分转移限制时，真空操作对干燥速率影响不大。食品的脱水专业知识专家讲座第66页操作条件对干燥速率影响总结

食品的脱水专业知识专家讲座第67页2.食品性质影响（1）表面积表面积增大有利于干燥。高表面积、小颗粒、薄片易干燥、快（2）组分定向水分在食品内转移在不一样方向上差异很大，这取决于食品组分定向。芹菜中水分沿着长度方向比横穿细胞结构方向干燥要快得多食品的脱水专业知识专家讲座第68页（3）细胞结构：食品中细胞外水分比细胞内水更易除去当细胞被破碎时，有利于干燥。但细胞破裂会引发干制品质量下降；（4）溶质类型和浓度：溶质如蛋白质、碳水化合物、盐、糖等，与水会相互作用，其结协力大，造成水分活度降低，抑制水分子迁移，干燥慢；尤其在低水分含量时还会增加食品粘度；浓度越高，则影响越大。食品的脱水专业知识专家讲座第69页四、合理选取干制工艺条件

食品干制工艺条件主要由控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质主要参变数组成人工干制食品时，空气温度、相对湿度、流速、气压是主要工艺条件；食品温度是干燥过程中控制食品品质主要原因，它决定于空气温度、相对湿度和流速等主要参数。食品的脱水专业知识专家讲座第70页1.最适宜干制工艺条件干制时间最短；热能和电能消耗量最低；干制品质量最高；

它随食品种类而不一样，在详细干燥设备中难以到达理想干燥工艺条件，为此作必要修改后适宜干制工艺条件称为合理干制工艺条件。食品的脱水专业知识专家讲座第71页2.合理选取干制工艺条件标准

（1）干燥初始阶段：使食品表面水分蒸发速率尽可能等于食品内部水分扩散速率，同时力争防止在食品内部建立起和湿度梯度方向相反温度梯度，以免降低食品内部水分扩散速率。方法：降低空气温度和流速，提升空气相对湿度

食品的脱水专业知识专家讲座第72页（2）恒速干燥阶段：物料表面温度不会高于湿球温度，为了加速蒸发，在确保食品表面蒸发速率不超出内部水分扩散速率标准下，允许尽可能提升空气温度。此时提供热量主要用于水分蒸发，物料表面温度是湿球温度。食品的脱水专业知识专家讲座第73页

（3）降速干燥阶段：开始时应设法降低表面蒸发速率，使它能和逐步降低了内部水分扩散率一致，以免食品表面过分受热，造成不良后果。要降低干燥介质温度，降低空气流速，提升空气相对湿度（如加入新鲜空气）进行控制。

食品的脱水专业知识专家讲座第74页（4）干燥末期：干燥介质相对湿度应依据预期干制品水分含量加以选取。普通到达与当初介质温度和相对湿度条件相适应平衡水分。如北方干燥蔬菜比南方水分含量要低，因北方空气相对湿度小食品的脱水专业知识专家讲座第75页第三节干制对食品品质影响一、

干制过程中食品主要改变1.物理改变干缩、干裂表面硬化多孔性热塑性溶质迁移食品的脱水专业知识专家讲座第76页2.化学改变（1）营养成份蛋白质变性、降解碳水化合物分解、焦化、褐变脂肪氧化维生素易被破坏和损失食品的脱水专业知识专家讲座第77页（2）色素色泽随物料本身物化性质改变（反射、散射、吸收传递可见光能力）天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素、血红素等易改变褐变：酶促褐变（马铃薯、苹果褐变）和非酶褐变（焦糖化、糖胺反应(Maillard)）。食品的脱水专业知识专家讲座第78页（3）风味引发水分除去物理力，也会引发一些挥发物质去除，从而造成风味变差：热会带来一些异味、蒸煮味、硫味预防风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥、加包埋物质使风味物质固定食品的脱水专业知识专家讲座第79页二、干制品复原性和复水性

干制品复水后恢复原来新鲜状态程度是衡量干制品品质主要指标。

干制品复原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小、形状、质地、颜色、风味、结构、成份以及其它可见原因（感官评定）等各个方面恢复原来新鲜状态程度。例：粉体类-速溶指标食品的脱水专业知识专家讲座第80页干制品复水性：新鲜食品干制后能重新吸回水分程度，普通用干制品吸水增重程度来表示。复水比（R复）：物料复水后沥干重（m复）和干制品试样重（m干）比值R复=m复/m干

m复-干制品复水后沥干重；m干-干制品试样重复重系数（K复）：复水后制品沥干重和一样干制品试样量在干制前对应原料重之比K复=m复/m原

m原-干制前对应原料重干燥比：物料干燥前后重量比，反应被脱水程度R干=m原/m干

食品的脱水专业知识专家讲座第81页三、食品干制方法选择干制时间最短、费用最低、品质最高选择方法时要考虑：不一样物料物理状态不一样：液态、浆状、固体、颗粒性质不一样：对热敏感性、受热损害程度、对湿热传递感受性最终干制品用途消费者不一样要求食品的脱水专业知识专家讲座第82页第四节食品干制方法干制方法能够区分为自然和人工干制两大类自然干制：在自然环境条件下干制食品方法：晒干、风干、阴干人工干制：在常压或减压环境中用人工控制工艺条件进行干制食品，有专用干燥设备本节主要讨论人工干制方法

食品的脱水专业知识专家讲座第83页一、空气对流干燥

空气对流干燥又称热空气干燥或者热风干燥，是最常见食品干燥方法。常压下进行，以热空气为干燥介质，以自然或强制对流循环方式与食品进行湿热交换。对物料而言是经过热空气传质传热干燥过程；对热空气是冷却增湿过程。包含气流干燥法、流化床干燥法、喷雾干燥法等食品的脱水专业知识专家讲座第84页流动热空气不停和食品亲密接触并向它提供蒸发水分所需热量，有时还要为载料盘或输送带增添补充加热装置采取这种干燥方法时，控制好空气干球温度就能够改进食品品质。食品的脱水专业知识专家讲座第85页1.柜（厢）式干燥设备基本结构以下列图食品的脱水专业知识专家讲座第86页食品的脱水专业知识专家讲座第87页柜（厢）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<94℃，空气流速2-4m/s适用对象果蔬、香料或价格较高食品作为中试设备，探索物料干制特征，为确定大规模工业化生产提供依据食品的脱水专业知识专家讲座第88页2.隧道式干燥设备为了增加干燥能力，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。通常依据热空气流动和物料移动方向，将隧道式干燥设备分为逆流或顺流隧道式干燥设备食品的脱水专业知识专家讲座第89页一些基本名称和概念对于热空气：高温低湿空气进入一端——热端低温高湿空气离开一端——冷端对于物料：湿物料进入一端——湿端干制品离开一端——干端对于设备：热空气气流与物料移动方向一致——顺流热空气气流与物料移动方向相反——逆流食品的脱水专业知识专家讲座第90页(1)逆流式隧道干燥设备基本结构

物料与气流方向相反；湿端即冷端，干端即热端；半连续式食品的脱水专业知识专家讲座第91页逆流式隧道干燥设备特点及应用

A.湿物料碰到是低温高湿空气，物料内湿度梯度也比较小，这么不易出现表面硬化或收缩现象，而中心又能保持湿润状态，此时为恒速干燥阶段。所以物料能全方面均匀地收缩，不易发生干裂；适合于早期干燥速率过快轻易干裂软质水果如李、梅等食品的脱水专业知识专家讲座第92页B.干端处食品物料已靠近干燥，但因碰到是高温低湿空气，干燥仍可进行但比较迟缓，此时为降速干燥阶段。干制品平衡水分可对应降低，最终水分可低于5%；C.干端处物料温度轻易上升到与高温热空气相近程度。防止物料停留时间过长，干端处空气温度不宜过高，普通不宜超出70℃；食品的脱水专业知识专家讲座第93页

D.逆流干燥中湿物料水分蒸发相对慢，总干燥速率低，故湿物料载量不宜过多；

E.因为在低温高湿空气中，若物料易腐败或菌污染程度过大，会有腐败可能。故易腐败物料不宜采取逆流干燥。食品的脱水专业知识专家讲座第94页（2）顺流隧道式干燥基本结构

湿端即热端，冷端即干端食品的脱水专业知识专家讲座第95页顺流隧道式干燥特点与应用

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，这就允许使用更高一些加热空气温度如90℃，可深入加速水分蒸干而不至于焦化。

B.干端处则与低温高湿空气相遇，水分蒸发迟缓，干制品平衡水分对应增加，所以干制品水分难以降到10%以下。

吸湿性较强食品不宜选取顺流干燥方式食品的脱水专业知识专家讲座第96页（3）双阶段干燥基本结构

顺流干燥：湿端水分蒸发率高逆流干燥：后期干燥能力强，平衡水份低食品的脱水专业知识专家讲座第97页（2）多阶段热风穿流式干燥食品的脱水专业知识专家讲座第98页双阶段干燥：取长补短特点：干燥比较均匀，生产能力高，品质很好用途：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马铃薯）现在还有多段式干燥设备，有3，4，5段等，有广泛适应性。食品的脱水专业知识专家讲座第99页食品的脱水专业知识专家讲座第100页特点分成两个阶段：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93-127℃，区段2，71-104℃；第二阶段，54-82℃；食品的脱水专业知识专家讲座第101页加料器关键是稳定而均匀加料食品的脱水专业知识专家讲座第102页特点干燥强度大，悬浮状态，物料最大程度地与热空气接触；干燥时间短，0.5-5s，并流操作；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，动力消耗大适用对象：水分低于35%-40%物料比如糯米粉、马铃薯颗粒食品的脱水专业知识专家讲座第103页5.流化床干燥基本结构：使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或迟缓沸腾状态（与液态相同）。适用对象：粉态食品（固体饮料，造粒后二段干燥）食品的脱水专业知识专家讲座第104页流化床类型单层流化床干燥器多层流化床干燥器

食品的脱水专业知识专家讲座第105页食品的脱水专业知识专家讲座第106页卧式多室流化床干燥器喷动流化床干燥器

食品的脱水专业知识专家讲座第107页振动流化床干燥器（奶粉筛选）食品的脱水专业知识专家讲座第108页流化床干燥特点优点：设备设计简单，无需机械搅拌即可使物料受热均匀；缺点：气流过快时易产生风道，造成热量浪费；高速气流将粉粒物料从干燥床上带走食品的脱水专业知识专家讲座第109页6.喷雾干燥

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食品的脱水专业知识专家讲座第110页（1）喷雾系统

使液体形成小液滴，产生大量表面积有利于水蒸发，惯用喷雾系统主要有两类装置：压力喷雾：液体在高压下（1700-3500kPa）下送入喷雾头内以旋转运动方式经喷嘴孔向外喷成雾状，普通这种液滴颗粒大小约100-300μm，其生产能力和液滴大小经过食品流体压力来控制。离心喷雾：液体被泵入高速旋转盘中（5000-0rpm），在离心力作用下经圆盘周围孔眼外逸并被分散成雾状液滴，大小10-500μm。食品的脱水专业知识专家讲座第111页两类雾化器特点食品的脱水专业知识专家讲座第112页（2）空气加热系统蒸汽加热电加热温度150-300℃

食品体系普通在200℃左右食品的脱水专业知识专家讲座第113页（3）干燥室液滴和热空气接触地方，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5-100s；依据空气和液滴运动方向可分为顺流和逆流干燥时温度改变空气200℃，产品湿球温度80℃以下。食品的脱水专业知识专家讲座第114页食品的脱水专业知识专家讲座第115页最终温度差大约为0食品的脱水专业知识专家讲座第116页（4）空气粉末分离系统A.旋风分离器将空气和粉末分离，大粒子粉末因为重力而降到干燥室底部，细粉末靠旋风分离器来完成旋风分离器结构图和原理食品的脱水专业知识专家讲座第117页食品的脱水专业知识专家讲座第118页B.布过滤器空气在排出前先经过过滤袋，细粉被布袋截获，最终用反向空气吹过过滤布回收细粉。惯用在空气排空前最终一步分离。食品的脱水专业知识专家讲座第119页食品的脱水专业知识专家讲座第120页（5）喷雾干燥特点蒸发面积大，干燥速度十分快速产品含有良好分散性、流动性和溶解性过程简单、操作方便、适合于连续化生产耗能大、热效低，投入大

食品的脱水专业知识专家讲座第121页（6）喷雾干燥经典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食品的脱水专业知识专家讲座第122页（7）喷雾干燥发展与流化床干燥结合两阶段干燥法再湿法和直通法

食品的脱水专业知识专家讲座第123页二、接触干燥被干燥物与加热面处于亲密接触状态，蒸发水分能量来自承载物料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、电这类设备常见例子是滚筒干燥机食品的脱水专业知识专家讲座第124页1.滚筒干燥

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

食品的脱水专业知识专家讲座第125页2.设备类型：

(1)单滚筒

(2)双滚筒

(3)真空滚筒食品的脱水专业知识专家讲座第126页(3)真空滚筒干燥食品的脱水专业知识专家讲座第127页食品的脱水专业知识专家讲座第128页

3.特点快速干燥热能经济，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，一些受热影响不大食品，如麦片、米粉食品的脱水专业知识专家讲座第129页三、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，降低氧化反应等，适合于不耐高温食品。真空干燥：基于水分在低压下沸点降低原理，在低气压（普通0.3-0.6kPa）条件下，能够较低温度（37-82℃）干燥食品。

食品的脱水专业知识专家讲座第130页1.基本结构

干燥箱、真空系统、供热系统、冷凝水搜集装置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）设备食品的脱水专业知识专家讲座第131页间歇式真空干燥设备系统蒸汽喷射泵抽气制冷冷凝器和真空泵组合抽气食品的脱水专业知识专家讲座第132页连续输送带式真空干燥设备食品的脱水专业知识专家讲座第133页食品的脱水专业知识专家讲座第134页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、速溶茶等食品的脱水专业知识专家讲座第135页四、冷冻干燥将食品在冷冻状态下，食品中水变成冰，再在高真空度下，冰直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水，故又称为升华干燥要使物料中水变成冰，同时由冰直接升华为水蒸汽，则必须要使物料水溶液保持在三相点以下。食品的脱水专业知识专家讲座第136页BO：升华曲线OA：汽化曲线O点（固液气）三相点：压力610Pa温度0.01℃食品的脱水专业知识专家讲座第137页食品是含有各种溶质混合溶液，冻结时称为低共熔混合物或共晶溶液；共晶溶液开始冻结温度称为共晶点温度，它是溶液完全冻结固化最高温度；冻结固化点也是熔化开始点，所以共晶点温度也称为共熔点温度。伴随食品水溶液浓度增加，其共晶点或共熔点温度和它水蒸气压都对应下降。1.冷冻干燥条件食品的脱水专业知识专家讲座第138页（1）食品冷冻温度＜-4℃；（2）食品升华普通要绝对压力＜500Pa，最高真空普通到达15-5Pa。

食品的脱水专业知识专家讲座第139页2.冷冻干燥冻结方法自冻法：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，直至它到达冻结点时物料水分自行冻结。如能将干燥室快速抽成高真空状态，物料水分会因水分瞬间大量蒸发而快速降温冻结。但这种方法因为有液→气过程会使食品形状变形或发泡、沸腾等，适合于一些有固定体形如芋头、碎肉块、鸡蛋等。食品的脱水专业知识专家讲座第140页预冻法将要冻干食品物料预先用制冷机或系统如液氨、液氮或氟利昂制冷，预先进行冻结，或在冻库中冷冻；普通食品在-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食品的脱水专业知识专家讲座第141页3.冷冻干燥过程(1)初级干燥（Primarydryingstage（sublimation））又称升华干燥

冰晶体形成后，经过控制冷冻干燥机中真空度和注意补充热量，冰能够快速升华，使食品中形成全部冰被全部升华完成，这一过程称为初级干燥或升华干燥。食品的脱水专业知识专家讲座第142页

冰晶体形成后，经过控制冷冻室中真空度，则冰晶升华，因升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升华热。冻结物料温度最低极限不能小于冰晶体饱和蒸汽压对应温度，所提供热量应等于冰晶体升华热。食品的脱水专业知识专家讲座第143页升华界面（前沿）在冷冻干燥初级阶段，伴随干燥进行，食品中冰逐步降低，有冰部分为冻结层，没有冰部分称为干燥层；在食品中冻结层和干燥层之间界面被称为升华界面（sublimationfront），确切地说是在食品冻结层和干燥层之间存在一个水分扩散过渡区食品的脱水专业知识专家讲座第144页升华界面食品的脱水专业知识专家讲座第145页冰升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小孔隙，形成了海绵状多孔性结构，这种结构有利于产品复水性海绵状多孔性结构也使传热速度和水分外逸速度减慢，尤其是传热限制。所以，应采取一些穿透力强热能有效地加速干燥速率。食品的脱水专业知识专家讲座第146页(2)二级干燥当食品中冰全部升华完成，升华界面消失时，此时食品水分含量还有15-20%时，水分含量下降变慢，干燥就进入另一个阶段称为二级干燥（secondrydryingstage）食品的脱水专业知识专家讲座第147页剩下水分即是被束缚、不能被冻结水分子，是多分子和单分子吸附层水，但这些水并非为液态水，而是为玻璃态水，可使已被干燥产品结构维持刚性多孔状；使玻璃态水转变为液态水温度称为玻璃态转化温度（glasstransitiontemperature）要继续除去这部分玻璃态水，必须补加热量使之加紧运动来克服束缚才能外逸出来。但需要注意热量补加不能太快食品的脱水专业知识专家讲座第148页在二级干燥阶段，当温度升高到使干燥层原先形成固态状框架结构失去刚性、发生熔化或产生发粘、发泡现象，即使食品固态框架结构发生瘪塌（collapse），此时温度称为瘪塌温度。在瘪塌中，食品冰晶体升华后空穴消失，阻塞了水分子升华外逸，妨碍升华继续进行，致使冻干失败。同时食品密度降低，复水性差。食品瘪塌温度实际上就是玻璃态转化温度。食品的脱水专业知识专家讲座第149页食品的脱水专业知识专家讲座第150页食品的脱水专业知识专家讲座第151页冷冻干燥食品结构决定二级干燥需要时间干燥必须经过水分子扩散进行。在二级干燥中除去剩下水分所需时间大于等于初级干燥去除80%以上水分所消耗时间食品的脱水专业知识专家讲座第152页（3）冷冻干燥曲线食品温度改变曲线（表面、中心）；食品水分含量改变曲线；加热板温度改变曲线；真空度改变曲线；食品的脱水专业知识专家讲座第153页载量初始水分90%，最终水分3%1．加热板温度；2.物料表面温度；3.干燥曲线

食品的脱水专业知识专家讲座第154页生牛肉接触加热冻干曲线食品的脱水专业知识专家讲座第155页4.冷冻干燥设备基本结构

(1)冷冻干燥设备组成和真空干燥设备相同，但要多一个制冷系统，主要是将物料冻结成冰块状。食品的脱水专业知识专家讲座第156页冷冻干燥设备组成示意图食品的脱水专业知识专家讲座第157页(2)设备类型间歇式冷冻干燥设备隧道式连续式冷冻干燥设备食品的脱水专业知识专家讲座第158页间歇式冷冻干燥设备食品的脱水专业知识专家讲座第159页隧道式连续式冷冻干燥设备食品的脱水专业知识专家讲座第160页5.冷冻干燥食品特点在低温高真空下，尤其适合于热敏性高和极易氧化食品干燥，能够保留新鲜食品色香味及营养成份；不失原有固体骨架结构，可保持物料原有形态；含有多孔结构，速溶性和复水性好；设备昂贵，冻干制品价格是热风干燥3-5倍；食品的脱水专业知识专家讲座第161页6.冻干食品种类蔬菜类：葱、蒜、蘑菇、香菜等水果类：苹果、香蕉、草莓等肉禽类：牛、羊、猪等水产类：海参、鱿鱼、干贝等中药材；生物类：食品的脱水专业知识专家讲座第162页第五节干制品包装和贮藏

食品经干燥脱水处理后，其本身一些物理特征发生了很大改变，如密度、体积、吸湿性等。为了保持干制品特征以及便于储备运输，通常包装对于干制品而言包含三部分：干制品预处理；干制品包装；干制品贮藏食品的脱水专业知识专家讲座第163页一、包装前干制品预处理1.筛选分级

选出块片和颗粒大小不合标准产品；剔除其它碎屑杂质等物；磁铁吸除金属杂质；

在输送带上进行机械筛选或人工挑选。食品的脱水专业知识专家讲座第164页2.均湿处理

有时晒干或烘干干制品因为翻动或厚薄不均会造成制品中水分含量不均匀一致（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新扩散和分布，从而到达均匀一致要求，这称为均湿处理。尤其是水果干制品。均湿处理还常称为回软和发汗；食品的脱水专业知识专家讲座第165页3.灭虫处理

干制品尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜条件下会生长造成损失。烟熏是控制干制品中昆虫和虫卵惯用方法；惯用烟熏剂有甲基溴，普通为16-24g/m3另外，二氧化硫也惯用于果干熏蒸；大包装葡萄干惯用甲酸甲酯防虫害；食品的脱水专业知识专家讲座第166页4.压块（片）将干制品在水压机中用块模压缩成密度较高块状如木耳块；或用轧片机轧成片状，如紫菜片，这么可减小体积，还可有利于