1、第二章食品脫水加工概述v食品脫水加工(dehydration)概述v食品脫水加工方法概述v食品脫水加工目的食品干燥保存v是指在自然條件或手動控制條件下，將食物的水分降低到足以防止腐敗變質(zhì)的水平，并始終保持低水分，以便長期儲存的方法。這種干燥食品在室溫下一般可以達(dá)到一年或一年以上v這種方法是從大自然的各種現(xiàn)象(如大米、小麥、玉米、豆類、水果、蔬菜等)中認(rèn)識和實踐中獲得的。食品干燥儲存的歷史是最古老的食品保存方法之一。v我國北緯在齊民要術(shù)這本書中記錄了用音干加工牛肉干的方法。在V 本草綱目中曬干桃子制成的方法。1795年在法國，將常盤蔬菜堆在室內(nèi)，通過40 的熱風(fēng)干燥，這是早期的干燥保存方法，幾乎

2、與罐頭食品生產(chǎn)技術(shù)(1810年)同時出現(xiàn)。食品干燥儲存的特點v因自然干燥，簡單易行，簡陋，生產(chǎn)成本低；但是時間很長，受到氣候條件的影響。v人工干法，不管氣候條件如何，運行方便，可控性好，干燥時間大幅度縮短，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高；但是需要專用設(shè)備，能源消耗大，干燥費用高。v人工干燥技術(shù)仍在開發(fā)中，能效高。v在現(xiàn)代食品工業(yè)中，干(或干)不僅是食品加工方法，而且是作為食品加工中的重要保存方法開發(fā)的v廣泛應(yīng)用于水果和蔬菜、肉類、水產(chǎn)、乳制品、食品、淀粉、固體飲料、食品添加劑等各種食品。第一節(jié)食品干燥原理v食品中的水分含量(m)與儲存穩(wěn)定性密切相關(guān)一、食物中水分的存在形式v自由水(自由水)v接頭數(shù)(不可還

3、原的水)water activity AW水分活度值的重要性V Aw=1的水是可用的自由水(或純凈水)。V Aw 1中的水意味著水由結(jié)合力固定，值的大小反映了最終合力的程度。V Aw越小，水結(jié)合的力越大，水使用的程度就越難。水分活性小的水是很難或不能使用的水。水分活動大小的影響因素根據(jù)水的存在量；溫度；溫度。水中溶質(zhì)的濃度；食品成分；表2-2普通食品水分含量與水分活性的關(guān)系食品含水量與水分活性的關(guān)系吸附等溫線的加工意義V I單一水分子層和II多重水分子層區(qū)域是食物干燥后達(dá)到的最終平衡水分(通常在5%以內(nèi))。這也是干燥食品的吸濕性區(qū)域。V III自由含水層區(qū)，材料潮濕，含水量高，脫水干燥區(qū)v食品

4、在脫水過程中水分含量與水分活性的關(guān)系是水分解吸過程，是解吸的吸附等溫線。v脫水后，在食品中添加這種水，復(fù)水過程就會立即吸附。v在兩個相反的過程中，吸附和解吸之間的水分吸附等溫線不能相互匹配(有差異)，從而形成滯后圓。請參閱v圖2-5 (p28)三、水活動與食品保存的關(guān)系(1)水分活性對微生物生長的影響3種水分活性與食品保鮮的關(guān)系(1)水分活性對微生物生長的影響3種水分活性與食品保鮮的關(guān)系(1)水分活性對微生物生長的影響(2)水分活性對酶活性的影響(3)水分活性對化學(xué)變化的影響v對脂肪氧化的影響(3)水分活性對化學(xué)變化的影響v對褐變的影響Food H2O1.吸濕性v水分漸變水分傳輸1.吸濕性需要

5、注意的一點是：v濕度系數(shù)k在干燥過程中不固定，取決于材料的水分含量和溫度。濕度系數(shù)的影響因素k值的變化比較復(fù)雜。材料在水里的時候含量高時排除的水分(III區(qū))基本上是自由水，在液體狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)移動，濕度系數(shù)穩(wěn)定(ED段落)；到了II，排除的水分基本上當(dāng)水分滲透時，水分是液態(tài)的轉(zhuǎn)移到蒸汽狀態(tài)，濕度系數(shù)降低。(直流段)；I區(qū)中更排除的水分基本上是用蒸汽吸附水分狀態(tài)擴散移動，多分子層水分鐘，后單分子層水分。因為結(jié)合力強，所以k先上升，然后下降(CA段)溫度的影響V K與溫度指數(shù)成正比v啟蒙：v濕度低的材料在干燥之前預(yù)熱，以增加濕氣系數(shù)，可以大大加快干燥過程。v為此，經(jīng)常在飽和濕空氣中加熱，使材料表面的

6、水分蒸發(fā)到硬膜中，以免影響水分遷移。2.濕度溫度v溫度梯度使?jié)駳庠诟邷叵碌蜏匾苿?，與液體或氣體無關(guān)。(2)濕度溫度系數(shù)也就是說，當(dāng)溫度梯度為1c/m時，可以在材料內(nèi)部設(shè)置的水分梯度M V =-N nv濕度溫度系數(shù)與濕度系數(shù)一樣，可以根據(jù)物料水分的差異(即物料和水分結(jié)合的情況)而變化。v濕度溫度系數(shù)與材料水分的關(guān)系濕度溫度系數(shù)的影響因素材料水分的影響二、干燥過程的特點食品在干燥過程中，食品的水分含量越來越少，干燥率越來越大，然后逐漸降低，食品溫度也在提高。1.干燥曲線(1)含水量曲線(2)干燥速度曲線(3)食品溫度曲線干燥過程的特性v干燥階段干燥過程的特性(1)勻速持續(xù)時間干燥過程的特性v干燥階

7、段在v干燥過程中，食品內(nèi)部的水分遷移大于食品表面的水分蒸發(fā)或擴散，可以延長一定的比例階段；如果內(nèi)部水分移動小于表面擴散，則不存在一定比例的相位。水分含量為75%到90%的蘋果有一定的比例和損失率階段。水分為9%的花生在干燥時只需經(jīng)過減少率階段。影響干燥的因素V 1 .干燥條件的影響影響干燥的因素V 2、食物特性的影響第三節(jié)干燥對食品質(zhì)量的影響v物理更改第三節(jié)干燥對食品質(zhì)量的影響v化學(xué)變化第三節(jié)干燥對食品質(zhì)量的影響V (2)色素V (3)味道二.干燥產(chǎn)品的恢復(fù)性和復(fù)水干燥產(chǎn)品復(fù)水后恢復(fù)到原始新鮮狀態(tài)的程度是衡量干燥產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。1.干燥產(chǎn)品的恢復(fù)性是干燥產(chǎn)品重新吸收水分后，重量、大小和特性

8、、質(zhì)感、顏色、風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、成分和可見因素(感官評價)在所有方面恢復(fù)到原來新鮮狀態(tài)的程度2.干燥產(chǎn)品的復(fù)水新鮮食物干燥后，能再次吸收水分的程度一般干燥產(chǎn)品的吸水性和增重程度復(fù)水率：r復(fù)合=G復(fù)合/G干g復(fù)合干制品復(fù)檢后淋溶重量、g干制品樣品重量復(fù)合系數(shù)：k復(fù)合=G復(fù)合/G來源g原始干燥前相應(yīng)的原料重量干燥率：r干燥=G原始/G干燥反映了食品的脫水程度復(fù)合系數(shù)：k復(fù)合=R復(fù)合/R干三.干燥產(chǎn)品的儲存含水量v干制品的耐儲存性主要取決于干燥后的水分活性。因為v食品成分和性質(zhì)不同，所以不同的儲存要求水分活動，相應(yīng)的水分含量也不同。請參閱v書P48-49、表2-8和表2-9四、干燥工藝條件的合理選擇氣溫、

9、相對濕度、流速、氣壓第四節(jié)食品干燥方法一、空氣對流干燥v空氣對流干燥是最常見的食物干燥方法，這種干燥在大氣壓力下進(jìn)行，食物可以分批或連續(xù)干燥，空氣通常是強制對流循環(huán)。v流動的熱空氣與食物緊密接觸，提供蒸發(fā)水分所需的熱量，有時還在盤子或傳送帶上添加補充加熱裝置v使用干燥方法，許多食品干燥時會發(fā)生一定的干燥階段和損耗率干燥階段。因此，在干燥過程中，可以很好地調(diào)節(jié)空氣的干球溫度，改善食品質(zhì)量。1.機柜(箱)干燥設(shè)備v基本結(jié)構(gòu)v功能：間歇式、小批量、設(shè)備容量小、控制方便、運營成本高v操作條件：空氣溫度94，空氣流速2-4m/s，長時間10-20hv應(yīng)用于水果蔬菜或價格高的食品或者探索試點規(guī)模、材料干燥

10、特性，為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)決策提供基礎(chǔ)隧道干燥設(shè)備為了提高干燥能力，將干燥室從10多米拉長到幾十米，從一側(cè)流向另一側(cè)，這是隧道式干燥設(shè)備一般來說，隧道干燥設(shè)備分為逆流或下游隧道干燥設(shè)備，具體取決于熱氣流和材料的移動方向一些基本名稱或概念：對于熱空氣高溫低濕空氣進(jìn)入的一端列端低溫高濕空氣離開的一端冷端對于項目濕材料進(jìn)入的一端濕端干燥產(chǎn)品出發(fā)一端干燥結(jié)束對于設(shè)備熱氣流與材料移動方向相反逆流熱氣流與材料移動方向一致下游(1)逆流隧道干燥設(shè)備v基本結(jié)構(gòu)材料與氣流方向相反，濕端為冷端，干端為熱端；半連續(xù)性v功能和應(yīng)用A.濕材料第一次在冷的高濕空氣中見面，因為材料含有高水分，所以還可以蒸發(fā)很多，但是蒸發(fā)速度更

11、慢。這樣就不容易出現(xiàn)表面硬化或收縮現(xiàn)象，保持中心濕潤，因此材料綜合均勻收縮，不易出現(xiàn)裂紋。適用于像李、梅等早期干燥速度過快、容易干燥的水果B.干燥終端的食品材料已接近干燥，水分蒸發(fā)緩慢，但遇到高溫和低濕空氣，干燥繼續(xù)進(jìn)行，但相對緩慢，干燥產(chǎn)品的平衡水分可以相應(yīng)減少，最終水分可能低于5%。C.干燥部的材料溫度很容易上升，與高溫的熱空氣差不多。此時，部分材料停留時間長，容易結(jié)焦，為了避免結(jié)焦，干端的空氣溫度不能太高，一般不能超過77 。D.逆流干燥，濕物質(zhì)水分蒸發(fā)相對緩慢，整體干燥速度低，濕物質(zhì)裝載量不要過多。即設(shè)備干燥能力下降；此外，材料在低溫高濕空氣中容易腐爛，或者細(xì)菌過度污染，也有可能腐爛。

12、因此，容易腐爛的材料不應(yīng)使用逆流干燥。(2)下游隧道干燥設(shè)備v基本結(jié)構(gòu)濕端是熱端，冷端是干端v功能和應(yīng)用A.濕材料與干燥、熱的空氣相遇，水分快速蒸發(fā)，濕球溫度下降較多，可以使用更高的空氣溫度(例如90 )，在不焦化的情況下進(jìn)一步加速水分蒸發(fā)；B.干燥部遇到低溫高濕空氣，水分慢慢蒸發(fā)，干制品平衡水分相應(yīng)增加，干制品水分很難下降到10%以下。因此，吸濕性強的食品不能采用下游干燥方式。兩種干燥設(shè)備干燥曲線的比較(3)二期干燥設(shè)備v基本結(jié)構(gòu)下游干燥：濕端水分蒸發(fā)率高逆流干燥：后期干燥能力，低平衡水分V 2階段干燥：長補充特征：干燥比較均勻，生產(chǎn)力好，質(zhì)量好用途：蘋果片、蔬菜(胡蘿卜、洋蔥、土豆等)現(xiàn)在

13、還有3，4，5段等多種干燥裝置，具有廣泛的適應(yīng)性。傳送帶干燥設(shè)備(1)多層傳送帶特性：材料上有倒掛物。物流方向有下游和逆流操作連續(xù)性、自動化、生產(chǎn)能力；減少處理材料的強度海拔高，占地面積小(2)雙皮帶干燥特征v為第一階段，第1節(jié)，由于高濕氣，熱空氣自下而上；第二段和第二段，材料減少，熱空氣從上到下，防止材料吹走；v蔬菜脫水干燥時的階段為1，段1，空氣溫度為93127，段2，71 104；第二階段，54 82；有助于制造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。v占大面積，但投資成本低。4.氣流干燥設(shè)備請參閱v基本結(jié)構(gòu)圖v使用氣流輸送材料，以干燥熱風(fēng)中的粉末或顆粒食品v核心系統(tǒng)有饋線和旋流器特征v干強度、懸浮狀態(tài)、材料與熱空

14、氣接觸最大程度(溫度121 190)；v短干燥時間，0.55秒，流動工作；v小冷卻區(qū)，熱效率高，小設(shè)備大生產(chǎn)；v具有廣泛的復(fù)蓋范圍v材料(晶體)磨損，功耗大應(yīng)用于：35%40%以下的水分，不容易結(jié)塊的材料糯米粉，土豆顆粒流化床干燥設(shè)備v基本結(jié)構(gòu)使顆粒食品在干燥床上流化或慢慢煮沸(類似于液體)。v適用對象：顆?；蚍勰╊w粒食品(固體飲料，顆粒后2段干燥)6.噴霧干燥設(shè)備v噴霧干燥是將液體或漿料食品噴射成粉末，漂浮在熱氣流中，進(jìn)行脫水干燥過程v設(shè)備主要由噴霧系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、烘干室、空氣粉分離系統(tǒng)、鼓風(fēng)機等主要部分組成。(1)噴霧系統(tǒng)液體產(chǎn)生小水滴，產(chǎn)生大量表面積，有助于水的蒸發(fā)，常用的噴霧系統(tǒng)主要由三種類型的裝置組成。v壓力噴霧：液體在高壓(700-1000kPa)下發(fā)送到噴霧頭，以旋轉(zhuǎn)動作通過噴嘴孔噴射到煙霧中，通常這個液滴粒子的大小約為100-300m，其產(chǎn)能和液滴大小由食品流體的壓力控制。v離心噴霧：液體泵入高