脫水技術(shù)應(yīng)用基本原理和食品干制

1、脫水技術(shù)應(yīng)用基本原理和食品干制 食品干燥（食品干燥（DryingDrying） 在自然條件或人工控制條件下促使食品中水分蒸發(fā)的工藝過程。 食品脫水（食品脫水（dehydrationdehydration） 為保證食品品質(zhì)變化最小，在人工控制條件下促使食品水分蒸發(fā)的工藝過程。 因此，脫水就是指人工干燥。脫水食品不僅應(yīng)達(dá)到耐久貯藏的要求，因此，脫水就是指人工干燥。脫水食品不僅應(yīng)達(dá)到耐久貯藏的要求，而且要求加水復(fù)原（復(fù)水）后基本上能恢復(fù)原狀。而且要求加水復(fù)原（復(fù)水）后基本上能恢復(fù)原狀。一一 果蔬干制的基本原理果蔬干制的基本原理1 食品中的水分食品中的水分 a、游離水、游離水 （自由水）（自由水）b、

2、膠體結(jié)合水（束縛水）、膠體結(jié)合水（束縛水）c、化合水、化合水(化學(xué)結(jié)合水化學(xué)結(jié)合水) 干燥過程中被除去的水分為干燥過程中被除去的水分為:自由水分和部分膠體結(jié)合自由水分和部分膠體結(jié)合水。水。2 平衡水分平衡水分果蔬與一定溫度、濕度的干燥介質(zhì)相接觸，當(dāng)果蔬排除水果蔬與一定溫度、濕度的干燥介質(zhì)相接觸，當(dāng)果蔬排除水分與吸收水分相等時，只要干燥介質(zhì)情況不變，即使繼續(xù)分與吸收水分相等時，只要干燥介質(zhì)情況不變，即使繼續(xù)加熱，那么果蔬中所含水分也將維持不變，不會因與干燥加熱，那么果蔬中所含水分也將維持不變，不會因與干燥介質(zhì)長時間接觸而變化，這時果蔬所含有的水分則稱該干介質(zhì)長時間接觸而變化，這時果蔬所含有的水分

3、則稱該干燥介質(zhì)下果蔬的平衡水分。燥介質(zhì)下果蔬的平衡水分。3 自由水分自由水分 在干燥作用中能除去的水分，是果蔬所含有的大在干燥作用中能除去的水分，是果蔬所含有的大于平衡水分的水，這一部分水稱為自由水分于平衡水分的水，這一部分水稱為自由水分( (主要是主要是游離水，也有少量膠體結(jié)合水）。游離水，也有少量膠體結(jié)合水）。4 干制機(jī)理干制機(jī)理 (以熱風(fēng)干制為例以熱風(fēng)干制為例)溫度梯度溫度梯度 T-T濕度梯度濕度梯度 M-M表面水分?jǐn)U散到空氣中表面水分?jǐn)U散到空氣中(水分外擴(kuò)散或表面氣化水分外擴(kuò)散或表面氣化)內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面(內(nèi)擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散)Food H2O內(nèi)部擴(kuò)散控制內(nèi)部擴(kuò)散控制表面氣

4、化控制表面氣化控制5 食品干燥階段食品干燥階段a.恒速干燥階段恒速干燥階段(表面氣化控制階段表面氣化控制階段) b.降速干燥階段降速干燥階段(內(nèi)部擴(kuò)散控制階段內(nèi)部擴(kuò)散控制階段)。ab 6 影響干燥作用的因素影響干燥作用的因素a 干燥介質(zhì)的濕度干燥介質(zhì)的濕度 b干燥介質(zhì)的溫度干燥介質(zhì)的溫度 一般溫度不宜過高，否則有不良現(xiàn)象：一般溫度不宜過高，否則有不良現(xiàn)象： 含水量高的果蔬破裂而使內(nèi)容物流失；含水量高的果蔬破裂而使內(nèi)容物流失； 果蔬中糖分和其它有機(jī)物因高溫分解或焦化，有損外觀和風(fēng)味；果蔬中糖分和其它有機(jī)物因高溫分解或焦化，有損外觀和風(fēng)味； 高溫低濕下，果蔬原料表面易結(jié)殼；高溫低濕下，果蔬原料表面

5、易結(jié)殼；c 干燥介質(zhì)流速干燥介質(zhì)流速d 原料的種類和狀態(tài)原料的種類和狀態(tài)e 原料的裝載量（生產(chǎn)效率和生產(chǎn)周期兼顧）原料的裝載量（生產(chǎn)效率和生產(chǎn)周期兼顧）7 合理選用干制工藝條件合理選用干制工藝條件 果蔬干制工藝條件主要由干制過程中控制干燥速率、果蔬干制工藝條件主要由干制過程中控制干燥速率、物料臨界水分和干制食品品質(zhì)的主要參變數(shù)組成。物料臨界水分和干制食品品質(zhì)的主要參變數(shù)組成。例例1若溫度若溫度和濕度和濕度同時進(jìn)行，有兩個效果：干燥同時進(jìn)行，有兩個效果：干燥快；平衡水分含量更低（尤其在干燥后期）?？?；平衡水分含量更低（尤其在干燥后期）。例例2溫度低而干燥時間長，則易發(fā)生氧化褐變，甚溫度低而干燥時

6、間長，則易發(fā)生氧化褐變，甚至生霉變質(zhì)。至生霉變質(zhì)。二、 干制對制品品質(zhì)的影響 （ 一）物理變化1 體積縮小，重量減輕體積縮小，重量減輕2 干縮（均勻干縮、非均勻干縮）3 表面硬化4 多孔性5復(fù)水性 （ 二）化學(xué)變化1 色澤變化色澤變化酶褐變(Enzymatic browning)三要素：底物、酶、氧氣b. 非酶褐變(Non enzymatic browning)羰氨反應(yīng)或美拉德反應(yīng)（Maillard reaction ）色素變化：葉綠素、花青素、胡蘿卜素、葉黃素金屬變色、糖的焦化變色、丹寧與堿作用變色等2 2 營養(yǎng)成分變化營養(yǎng)成分變化糖分的變化糖分的變化a. 果糖和葡萄糖均不穩(wěn)定易分解果糖和葡

7、萄糖均不穩(wěn)定易分解 b. 自然干制時，酶活未完全抑制時，呼吸作用耗一部分糖等。自然干制時，酶活未完全抑制時，呼吸作用耗一部分糖等。 c. 人工干制時，依溫度升高和時間的延長而加快加大糖分的損失。人工干制時，依溫度升高和時間的延長而加快加大糖分的損失。維生素變化維生素變化 VA1、VA2、VC 的變化的變化 維生素的熱穩(wěn)定性維生素的熱穩(wěn)定性: VB1、 VB2 、 VP VA1、VA2 VC 三、 食品的干制方法干制方法：干制方法可以區(qū)分為自然和人工干燥兩大類自然干制：曬干、風(fēng)干、陰干人工干制：在常壓或減壓環(huán)境中用人工控制的工藝條件進(jìn)行干制食品，有專用的干燥設(shè)備（一）人工干燥方法的類型（一）人工

8、干燥方法的類型 加熱或減壓加熱或減壓制制 冷冷真真 空空人工人工 干燥干燥蒸發(fā)干燥蒸發(fā)干燥：物料中的水分物料中的水分汽體汽體（如：熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、噴霧干燥等）（如：熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、噴霧干燥等）升華干燥升華干燥：物料中的水分物料中的水分冰冰汽體汽體（如：真空冷凍干燥）（如：真空冷凍干燥）(二二) 蒸發(fā)干燥蒸發(fā)干燥1、熱風(fēng)干燥、熱風(fēng)干燥 2、滾筒干燥、滾筒干燥3、帶式干燥、帶式干燥 4、 噴霧干燥噴霧干燥5、轉(zhuǎn)鼓干燥、轉(zhuǎn)鼓干燥 6、熱泵干燥、熱泵干燥(內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)式干燥式干燥) 7、流化床干燥、流化床干燥 8、氣流干燥、氣流干燥 9、真空干燥、真空干燥1 滾筒干燥（滾筒干燥（drum dr

9、ying） 滾筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體。滾筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體。在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩慢轉(zhuǎn)動，在重在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩慢轉(zhuǎn)動，在重力的作用下從較高一端向較低一端移動。力的作用下從較高一端向較低一端移動。 適用條件：耐熱的果蔬漿類（如番茄醬、馬鈴薯適用條件：耐熱的果蔬漿類（如番茄醬、馬鈴薯泥等）泥等） 原理：采用霧化器將原料分散為霧滴，并用熱汽體（如空原理：采用霧化器將原料分散為霧滴，并用熱汽體（如空氣、氮氣或過熱水蒸汽）使霧滴失水，達(dá)到干燥的目的。氣、氮氣或過熱水蒸汽）使霧滴失水，達(dá)到干燥的目的。 適用范圍：一定濃度的液體物料。適用范圍

10、：一定濃度的液體物料。 如：果粉、奶粉、番茄粉等如：果粉、奶粉、番茄粉等2 噴霧干燥噴霧干燥3 輸送帶式干燥(belt drying)特點特點:操作連續(xù)化、自動化、生產(chǎn)能力大4. 氣流干燥原理：用氣流來輸送物料使粉狀或顆粒食品在熱空氣中干燥適用對象：水分低于35%40%的物料 例糯米粉、馬鈴薯顆粒5. 流化床干燥使顆粒食品在干燥床上呈流化狀態(tài)或緩慢沸騰狀態(tài)（與液態(tài)相似）。適用對象：粉態(tài)食品（固體飲料，造粒后二段干燥）原理：熱泵干燥技術(shù)是利用熱泵除去干燥室內(nèi)濕熱空氣中原理：熱泵干燥技術(shù)是利用熱泵除去干燥室內(nèi)濕熱空氣中水分并使熱濕后的空氣重新加熱的技術(shù)。水分并使熱濕后的空氣重新加熱的技術(shù)。優(yōu)點：優(yōu)

11、點：a 充分利用水蒸氣的蒸發(fā)潛熱，降低能源損失；充分利用水蒸氣的蒸發(fā)潛熱，降低能源損失； b 無需向外排濕空氣，也無需補(bǔ)充新鮮空氣，可以無需向外排濕空氣，也無需補(bǔ)充新鮮空氣，可以避免換氣導(dǎo)致的物料污染。避免換氣導(dǎo)致的物料污染。應(yīng)用：熱泵干燥溫度低，通常只有應(yīng)用：熱泵干燥溫度低，通常只有20 - 80，特別適用于，特別適用于熱敏性物熱敏性物 料的干燥。料的干燥。 6 熱泵干燥（內(nèi)循環(huán)式干燥）熱泵干燥（內(nèi)循環(huán)式干燥） 原理：水的汽化溫度隨壓力的下降而降低。原理：水的汽化溫度隨壓力的下降而降低。工作條件：氣壓工作條件：氣壓332-665Pa，溫度，溫度37-82適用范圍：高溫下易氧化或發(fā)生化學(xué)變化而

12、導(dǎo)致變質(zhì)的食品。適用范圍：高溫下易氧化或發(fā)生化學(xué)變化而導(dǎo)致變質(zhì)的食品。優(yōu)點：能基本保持食品原有的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、外觀和風(fēng)味，并優(yōu)點：能基本保持食品原有的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、外觀和風(fēng)味，并可制成輕微膨化制品。可制成輕微膨化制品。7 真空干燥真空干燥(vacuum drying)真真空空干干燥燥的的蘋蘋果果片片幾種常見干燥設(shè)備照片幾種常見干燥設(shè)備照片真真空空微微波波連連續(xù)續(xù)干干燥燥設(shè)設(shè)備備真空膨化干燥設(shè)備真空膨化干燥設(shè)備高真空度油浴脫水技術(shù)高真空度油浴脫水技術(shù) 核心設(shè)備真空油浴脫水機(jī)組，其真空度能達(dá)到。核心設(shè)備真空油浴脫水機(jī)組，其真空度能達(dá)到。真空油炸脫油機(jī)組真空油炸的芒果片真空油炸的芒果片（三）升華干燥（三

13、）升華干燥 升華干燥（升華干燥（Sublimation Drying）, 是將被干燥物是將被干燥物料中的水分冷凍成固體的冰，然后在高真空條件下，料中的水分冷凍成固體的冰，然后在高真空條件下，使冰直接升華變成水蒸汽，從物料中逸出，達(dá)到干燥使冰直接升華變成水蒸汽，從物料中逸出，達(dá)到干燥的目的，所以也稱為真空冷凍干燥（的目的，所以也稱為真空冷凍干燥（Vacuum-Freeze Drying Lyophilization），簡稱為凍干。），簡稱為凍干。 1 凍干工藝流程凍干工藝流程 升華干燥工藝過程一般分為：前處理階段、凍結(jié)階段、升升華干燥工藝過程一般分為：前處理階段、凍結(jié)階段、升華干燥階段、解析干燥

14、階段、后處理階段等五個過程。華干燥階段、解析干燥階段、后處理階段等五個過程。真空冷凍干燥設(shè)備真空冷凍干燥設(shè)備豆角豆角草莓草莓黃秋葵黃秋葵FD蔬菜加工產(chǎn)品2 冷凍速度對干制品品質(zhì)的影響冷凍速度對干制品品質(zhì)的影響凍結(jié)速度影響干制品的多孔性。凍結(jié)速度影響干制品的多孔性。凍結(jié)速度愈快，物料內(nèi)形成的冰晶體愈微小，其孔隙愈小。凍結(jié)速度愈快，物料內(nèi)形成的冰晶體愈微小，其孔隙愈小。冷凍速度還會影響物料的彈性和持水性。冷凍速度還會影響物料的彈性和持水性。-30經(jīng)經(jīng)15 min 凍結(jié)的蘆筍和在凍結(jié)的蘆筍和在-15溫度中凍結(jié)的相比，前者具有較好的彈溫度中凍結(jié)的相比，前者具有較好的彈性和持水性。性和持水性。緩慢凍結(jié)時形成顆粒較大的冰晶體，會破壞干制品的質(zhì)緩慢凍結(jié)時形成顆粒較大的冰晶體，會破壞干制品的質(zhì)地并引起細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)（如魚肉）變性。地并引起細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)（如魚肉）變性。（四（四 ）干燥比和復(fù)水性）干燥比和復(fù)水性1干燥比 (R干) ：干制前原料重量和干制品重量的比值，即每生產(chǎn) 1 kg 干制品需要的新鮮原料的重量。 R干 = G原/G干2干制品的復(fù)原性和復(fù)水性復(fù)水比：R復(fù)=G復(fù)/G干1 包裝前的處理包裝前的處理1）回軟（均濕、水分平衡）回軟（均濕、水分平衡） 目的：使干制品變軟，使水分均勻一