食品加工與保藏 食品的干燥之一

1、2022-4-171第五章 食品的干燥2022-4-172主要內(nèi)容I.食品中的水II. 食品干燥目的和原理III. 干燥過程中食品的主要變化IV. 食品干燥的方法及控制V. 干燥食品的包裝與貯運2022-4-173. 食品中的水一、食品水分含量的表示方法二、食品物料中水分的存在形式三、食品的水分活度四、水分含量與水分活度間的關(guān)系五、水分活度與食品保藏2022-4-174一、食品水分含量的表示方法（1）濕基含水量：是以濕物料為基準(zhǔn)，水分是以濕物料為基準(zhǔn)，水分占濕物料總質(zhì)量的百分比，即為食品物料占濕物料總質(zhì)量的百分比，即為食品物料的濕基含水量。的濕基含水量。（2）干基含水量：是以濕物料中的干物質(zhì)為

2、是以濕物料中的干物質(zhì)為基準(zhǔn)，濕物料中水分與其中的干物質(zhì)質(zhì)量基準(zhǔn)，濕物料中水分與其中的干物質(zhì)質(zhì)量的百分比，即為食品物料的干基含水量。的百分比，即為食品物料的干基含水量。2022-4-175一、食品物料濕含量的表示方法100%tmwm100%smwm1www1www2022-4-176二、食品物料中水分的存在形式（1）化學(xué)結(jié)合水（2）物理化學(xué)結(jié)合水（3）機(jī)械結(jié)合水（4）干燥過程中各種水分的變化狀態(tài)2022-4-177（1）化學(xué)結(jié)合水u又稱化合水，指按照定量比例與固體間架又稱化合水，指按照定量比例與固體間架牢固結(jié)合的水。牢固結(jié)合的水。u通常是干制品含水量的極限標(biāo)準(zhǔn)。通常是干制品含水量的極限標(biāo)準(zhǔn)。u干

3、燥不能，也不必將這部分水除去。干燥不能，也不必將這部分水除去。2022-4-178（2）物理化學(xué)結(jié)合水u不按定量比例和固體物質(zhì)結(jié)合的水。不按定量比例和固體物質(zhì)結(jié)合的水。u包括：包括：吸附結(jié)合水結(jié)構(gòu)結(jié)合水滲透壓結(jié)合水2022-4-179吸附結(jié)合水u是指在物體膠體微粒內(nèi)、外表面上因分子是指在物體膠體微粒內(nèi)、外表面上因分子吸引力而被吸著的水。吸引力而被吸著的水。u這部分水與固體物質(zhì)結(jié)合緊密，干燥過程這部分水與固體物質(zhì)結(jié)合緊密，干燥過程需消耗大量的熱量才能將它們?nèi)砍?。需消耗大量的熱量才能將它們?nèi)砍ァ?022-4-1710結(jié)構(gòu)結(jié)合水u是指當(dāng)膠體溶液凝固成凝膠時，保持在凝是指當(dāng)膠體溶液凝固成凝膠時

4、，保持在凝膠體內(nèi)部的一種水；它受到結(jié)構(gòu)的束縛，膠體內(nèi)部的一種水；它受到結(jié)構(gòu)的束縛，表現(xiàn)出來的蒸汽壓很低，這部分水不容易表現(xiàn)出來的蒸汽壓很低，這部分水不容易通過干燥除去。通過干燥除去。2022-4-1711滲透壓結(jié)合水u指溶液中被溶質(zhì)所束縛的水分。溶質(zhì)對水指溶液中被溶質(zhì)所束縛的水分。溶質(zhì)對水的束縛作用會使溶液表面的蒸汽壓降低。的束縛作用會使溶液表面的蒸汽壓降低。u溶液濃度越高，溶質(zhì)對水的束縛力越強(qiáng)，溶液濃度越高，溶質(zhì)對水的束縛力越強(qiáng)，水分的蒸汽壓越低，水分越難以除去。水分的蒸汽壓越低，水分越難以除去。2022-4-1712（3）機(jī)械結(jié)合水u包括食品濕物料內(nèi)的包括食品濕物料內(nèi)的毛細(xì)管水以及物料外以

5、及物料外表面附著的表面附著的潤濕水分。毛細(xì)管水是指食品濕物料內(nèi)毛細(xì)管（或孔隙）中是指食品濕物料內(nèi)毛細(xì)管（或孔隙）中保留和吸著的水分。保留和吸著的水分。潤濕水分是指受潤濕力（即表面張力）作用而吸是指受潤濕力（即表面張力）作用而吸附在食品物料表面的水分。附在食品物料表面的水分。2022-4-1713（3）機(jī)械結(jié)合水u這部分水又被稱為這部分水又被稱為游離水或或自由水。u這部分水的飽和蒸汽壓與純水的飽和蒸汽這部分水的飽和蒸汽壓與純水的飽和蒸汽壓幾乎沒有太大的區(qū)別，在干燥過程中既壓幾乎沒有太大的區(qū)別，在干燥過程中既能以液體形式又能以蒸汽的形式移動。能以液體形式又能以蒸汽的形式移動。2022-4-1714

6、干燥過程中各種水分的變化狀況u首先除去的是結(jié)合力最弱的首先除去的是結(jié)合力最弱的機(jī)械結(jié)合水，然，然后是部分結(jié)合力較弱的后是部分結(jié)合力較弱的物理化學(xué)結(jié)合水，最，最后是結(jié)合力較強(qiáng)的后是結(jié)合力較強(qiáng)的物理化學(xué)結(jié)合水。2022-4-1715三、食品的水分活度(aw)u是指食品物料表面水分的蒸汽壓與相同是指食品物料表面水分的蒸汽壓與相同溫度下純水的飽和蒸汽壓之比值。溫度下純水的飽和蒸汽壓之比值。vwsPaP2022-4-1716三、食品的水分活度u物料中自由水的蒸汽壓與同溫度純水的蒸汽物料中自由水的蒸汽壓與同溫度純水的蒸汽壓接近；因此，如果物料中含有自由水，則壓接近；因此，如果物料中含有自由水，則該物料的該

7、物料的a aw w值值接近于接近于1 1。u對于理想的，與固體物質(zhì)結(jié)合力為無限大的對于理想的，與固體物質(zhì)結(jié)合力為無限大的水分（如化學(xué)結(jié)合水），其蒸汽壓可假設(shè)為水分（如化學(xué)結(jié)合水），其蒸汽壓可假設(shè)為0 0，所以它的所以它的a aw w值值趨近于趨近于0 0。2022-4-1717三、食品的水分活度u實際上食品物料中水與固相的結(jié)合力不同，實際上食品物料中水與固相的結(jié)合力不同，它們的它們的a aw w值值在在0 01 1之間。之間。u食品物料干燥過程中，食品物料干燥過程中，a aw w值值高的水先干燥；高的水先干燥；因此，隨著干燥的進(jìn)行，食品物料的因此，隨著干燥的進(jìn)行，食品物料的a aw w值值會會

8、逐漸下降。逐漸下降。2022-4-1718三、食品的水分活度u食品食品a aw w值值的測定方法：的測定方法：水分活度儀（儀器法）水分活度儀（儀器法）擴(kuò)散平衡法（康威氏擴(kuò)散平衡法）擴(kuò)散平衡法（康威氏擴(kuò)散平衡法）2022-4-1719四、食品水分含量與水分活度之間的關(guān)系u不同種類的食品，其水分含量與不同種類的食品，其水分含量與a aw w值值間的關(guān)間的關(guān)系不同系不同; ;一般來說，食品水分含量越高，其一般來說，食品水分含量越高，其a aw w值值也越高。也越高。u水分含量與水分含量與a aw w值值之間的關(guān)系還受溫度的影響，之間的關(guān)系還受溫度的影響，溫度越高，溫度越高，a aw w值值也越高。也

9、越高。2022-4-1720不同食品水分含量與aw之間的關(guān)系2022-4-1721溫度對食品水分含量與aw之間關(guān)系的影響2022-4-1722aw與有效水分u能夠被微生物、酶和化學(xué)反應(yīng)所利用的水，能夠被微生物、酶和化學(xué)反應(yīng)所利用的水，為有效水分，可用水分活度為有效水分，可用水分活度(a(aw w) )進(jìn)行衡量。進(jìn)行衡量。u水分活度水分活度(a(aw w) )越高，即說明有效水分含量越高，即說明有效水分含量越多，食品越容易腐敗變質(zhì)。越多，食品越容易腐敗變質(zhì)。2022-4-1723aw與微生物活動的關(guān)系u大多數(shù)微生物在大多數(shù)微生物在a aw w值值低于低于0.910.91時不能生長，時不能生長，肉

10、毒桿菌在肉毒桿菌在a aw w值值低于低于0.950.95時不能生長，芽孢時不能生長，芽孢的形成和發(fā)芽需要更高的的形成和發(fā)芽需要更高的a aw w值值。u致病微生物生長的最低致病微生物生長的最低a aw w值值與其產(chǎn)毒的最低與其產(chǎn)毒的最低a aw w值值不一定相同，通常后者要高于前者。不一定相同，通常后者要高于前者。2022-4-1724aw與微生物活動的關(guān)系u霉菌的耐旱性優(yōu)于細(xì)菌，在霉菌的耐旱性優(yōu)于細(xì)菌，在a aw w值值為為0.80.8時仍時仍生長良好，只有生長良好，只有a aw w值值低于低于0.650.65時生長才受到時生長才受到完全抑制。完全抑制。2022-4-1725aw與微生物活

11、動的關(guān)系2022-4-1726aw對酶反應(yīng)的影響u由于食品物料中缺乏流動性水分，使酶不由于食品物料中缺乏流動性水分，使酶不能與其作用的底物結(jié)合，酶的催化作用不能與其作用的底物結(jié)合，酶的催化作用不能發(fā)揮出來。能發(fā)揮出來。u另一方面，隨著物料水分含量降低，酶本另一方面，隨著物料水分含量降低，酶本身也失水，活性下降；通常當(dāng)干制品的水身也失水，活性下降；通常當(dāng)干制品的水分降至分降至1 1以下時，酶活性會完全消失。以下時，酶活性會完全消失。2022-4-1727aw對非酶褐變、脂肪氧化及維生素的影響ua aw w值值在在0.650.650.700.70間，非酶褐變最容易發(fā)生。間，非酶褐變最容易發(fā)生。ua

12、 aw w值值在在0.300.300.500.50間，脂肪自動氧化速率和間，脂肪自動氧化速率和量最低。量最低。u低水分含量時，維生素較穩(wěn)定。低水分含量時，維生素較穩(wěn)定。2022-4-1728.食品干燥的目的和原理一、食品的干燥及其目的和作用二、食品干燥過程及其影響因素三、干燥特性曲線2022-4-1729一、食品的干燥(drying)u是指在自然或在人工控制的條件下使是指在自然或在人工控制的條件下使食品中的某些水分發(fā)生蒸發(fā)，食品水食品中的某些水分發(fā)生蒸發(fā)，食品水分含量得到某種程度降低的過程。分含量得到某種程度降低的過程。2022-4-1730食品干燥的主要目的u延長食品在室溫條件下的保藏期限。

13、延長食品在室溫條件下的保藏期限。u食品干藏食品干藏是指食品經(jīng)干燥，其水分含是指食品經(jīng)干燥，其水分含量降至足以防止食品腐敗變質(zhì)的水平量降至足以防止食品腐敗變質(zhì)的水平后，始終保持這種低水分含量進(jìn)行長后，始終保持這種低水分含量進(jìn)行長期貯藏的過程。期貯藏的過程。2022-4-1731食品干藏的原理u由于在低水分活度條件下，微生物生由于在低水分活度條件下，微生物生長繁殖及食品中的各種生物化學(xué)反應(yīng)長繁殖及食品中的各種生物化學(xué)反應(yīng)都受到抑制；因此，食品腐敗變質(zhì)的都受到抑制；因此，食品腐敗變質(zhì)的速率大大降低。速率大大降低。2022-4-1732食品干燥的作用u延長食品供應(yīng)期限，平衡食品的供求延長食品供應(yīng)期限，

14、平衡食品的供求關(guān)系，穩(wěn)定食品的市場價格；關(guān)系，穩(wěn)定食品的市場價格；u食品干燥后重量減輕，體積縮??；可食品干燥后重量減輕，體積縮??；可節(jié)省包裝、貯藏和運輸費用，并便于節(jié)省包裝、貯藏和運輸費用，并便于攜帶，方便供應(yīng)。攜帶，方便供應(yīng)。2022-4-1733二、食品干燥的基本過程u不論采用哪種干燥方式，將熱量傳遞給食不論采用哪種干燥方式，將熱量傳遞給食品，促使其組織內(nèi)水分向外轉(zhuǎn)移是食品干品，促使其組織內(nèi)水分向外轉(zhuǎn)移是食品干燥的基本過程。燥的基本過程。u濕熱轉(zhuǎn)移是食品干燥的核心過程。濕熱轉(zhuǎn)移是食品干燥的核心過程。2022-4-1734二、影響食品干燥的因素（一）食品物料組成與結(jié)構(gòu)狀（二）干燥介質(zhì)的特性（

15、三）食品物料與干燥介質(zhì)之間的平衡（四）操作條件對濕熱轉(zhuǎn)移的影響2022-4-1735（一）食品物料的形狀u食品物料的組成與結(jié)構(gòu)。如食品成分在物食品物料的組成與結(jié)構(gòu)。如食品成分在物料中的位置、溶質(zhì)的濃度、結(jié)合水的狀態(tài)、料中的位置、溶質(zhì)的濃度、結(jié)合水的狀態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)等。細(xì)胞結(jié)構(gòu)等。u物料的表面積。物料的表面積。2022-4-1736（二）干燥介質(zhì)及其特性u食品干燥常采用熱空氣為干燥介質(zhì)。此時食品干燥常采用熱空氣為干燥介質(zhì)。此時熱空氣既是載熱體，又是載濕體。熱空氣既是載熱體，又是載濕體。u研究干燥過程有必要首先了解干燥介質(zhì)研究干燥過程有必要首先了解干燥介質(zhì)（即熱空氣）的各種物理性質(zhì)濕度和（即熱空氣）

16、的各種物理性質(zhì)濕度和溫度。溫度。2022-4-17371.干燥介質(zhì)熱空氣的濕度u絕對濕度（絕對濕度（H H）指單位質(zhì)量絕干空氣中所含）指單位質(zhì)量絕干空氣中所含的水蒸氣的質(zhì)量。的水蒸氣的質(zhì)量。u相對濕度（相對濕度（RHRH）指在一定的總壓力下，濕）指在一定的總壓力下，濕空氣中水蒸氣分壓與同溫度下純水的飽和空氣中水蒸氣分壓與同溫度下純水的飽和蒸汽壓之比。蒸汽壓之比。2022-4-1738絕對濕度（H）的計算公式1829v vvgggM nnHM nn濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量濕空氣中絕干空氣的質(zhì)量180.66229()wwwwppHpppp2022-4-1739相對濕度（）的計算公式wspp濕空氣中水蒸

17、氣的分壓同溫度下純水的飽和蒸汽壓0.6620.662wswsppHpppp2022-4-17402.干燥介質(zhì)熱空氣的溫度u干球溫度（干球溫度（）指用普通溫度計測得的空）指用普通溫度計測得的空氣的實際溫度。氣的實際溫度。u濕球溫度（濕球溫度（w w）指用濕球溫度計測得的空）指用濕球溫度計測得的空氣在水分蒸發(fā)平衡時的溫度。氣在水分蒸發(fā)平衡時的溫度。2022-4-1741濕球溫度(w)與干球溫度()間的關(guān)系2022-4-17422022-4-1743濕球溫度(w)與干球溫度()間的關(guān)系u空氣的濕球溫度（空氣的濕球溫度（w w）由其干球溫度（）由其干球溫度（）及濕度（及濕度（H H）決定，當(dāng)空氣的干球

18、溫度一定）決定，當(dāng)空氣的干球溫度一定時，濕度越高，則其濕球溫度也越高；當(dāng)濕時，濕度越高，則其濕球溫度也越高；當(dāng)濕空氣達(dá)到飽和時，則濕球溫度和干球溫度相空氣達(dá)到飽和時，則濕球溫度和干球溫度相等。等。2022-4-1744（三）食品物料與干燥介質(zhì)間的平衡關(guān)系2022-4-1745吸濕現(xiàn)象u如果食品的水分活度比與它接觸的空氣的如果食品的水分活度比與它接觸的空氣的相對濕度低，由于蒸汽壓差的作用，物料相對濕度低，由于蒸汽壓差的作用，物料將從空氣中吸收水分，直至達(dá)到平衡，這將從空氣中吸收水分，直至達(dá)到平衡，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為吸濕現(xiàn)象吸濕現(xiàn)象。2022-4-1746吸濕水分u食品因吸濕所增加的水分由其周

19、圍環(huán)境空食品因吸濕所增加的水分由其周圍環(huán)境空氣狀態(tài)決定；空氣濕度越高，因吸濕所增氣狀態(tài)決定；空氣濕度越高，因吸濕所增加的水分越多?？諝鉂穸冗_(dá)到飽和狀態(tài)時，加的水分越多?？諝鉂穸冗_(dá)到飽和狀態(tài)時，食品能從空氣中吸取的水分將達(dá)到最高值，食品能從空氣中吸取的水分將達(dá)到最高值，此時的平衡水分稱為此時的平衡水分稱為吸濕水分吸濕水分。u食品的食品的吸濕水分吸濕水分隨空氣溫度而異。隨空氣溫度而異。2022-4-1747潤濕水分u只有食品直接和水接觸時，它的水分才會只有食品直接和水接觸時，它的水分才會超過吸濕水分，使食品呈現(xiàn)潮濕狀態(tài)。此超過吸濕水分，使食品呈現(xiàn)潮濕狀態(tài)。此時食品表面上就有水分附著，形成自由水時食

20、品表面上就有水分附著，形成自由水分層。這種超過吸濕水分的食品水分稱為分層。這種超過吸濕水分的食品水分稱為潤濕水分潤濕水分。此時的食品稱為潮濕食品。此時的食品稱為潮濕食品。2022-4-1748結(jié)合、非結(jié)合水分u潮濕食品內(nèi)存在有各種結(jié)合水分，一般凡潮濕食品內(nèi)存在有各種結(jié)合水分，一般凡是低于吸濕水分的食品水分稱為是低于吸濕水分的食品水分稱為結(jié)合水分結(jié)合水分，超過吸濕水分的食品水分稱為超過吸濕水分的食品水分稱為非結(jié)合水分非結(jié)合水分，這就是自由水分或游離水分。這就是自由水分或游離水分。2022-4-1749去濕現(xiàn)象u如果食品的水分活度比與它接觸的空氣的如果食品的水分活度比與它接觸的空氣的相對濕度高，由

21、于蒸汽壓差的作用，物料相對濕度高，由于蒸汽壓差的作用，物料將向空氣中逸出水分，直至達(dá)到平衡，這將向空氣中逸出水分，直至達(dá)到平衡，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為去濕現(xiàn)象去濕現(xiàn)象。2022-4-1750平衡水分u在一封閉體系內(nèi)，如果食品物料表面的水蒸氣在一封閉體系內(nèi)，如果食品物料表面的水蒸氣分壓與其分壓與其周圍介質(zhì)的水蒸氣分壓存在壓差，兩的水蒸氣分壓存在壓差，兩相之間的水分將不斷地進(jìn)行傳遞；經(jīng)過一段時相之間的水分將不斷地進(jìn)行傳遞；經(jīng)過一段時間后，物料表面的水蒸氣分壓與間后，物料表面的水蒸氣分壓與周圍介質(zhì)的水的水蒸氣分壓將會相等，物料與蒸氣分壓將會相等，物料與周圍介質(zhì)間的水分間的水分達(dá)到動態(tài)平衡，物料水分含

22、量將不再改變，此達(dá)到動態(tài)平衡，物料水分含量將不再改變，此含水量，為物料在該介質(zhì)條件下的含水量，為物料在該介質(zhì)條件下的平衡水分平衡水分。2022-4-1751平衡水分u平衡水分平衡水分因物料種類的不同差別較大，同一因物料種類的不同差別較大，同一種物料的種物料的平衡水分平衡水分也因外界空氣介質(zhì)條件不也因外界空氣介質(zhì)條件不同而不同。同而不同。2022-4-1752干燥區(qū)（去濕區(qū)）u干制過程中從濕潤水分降低到和干燥介質(zhì)，干制過程中從濕潤水分降低到和干燥介質(zhì)，即空氣中水蒸氣壓相應(yīng)的平衡水分時所失去即空氣中水蒸氣壓相應(yīng)的平衡水分時所失去的水分為的水分為蒸發(fā)水分，它所處的范圍則為脫水，它所處的范圍則為脫水干

23、制區(qū)，即干制區(qū)，即干燥區(qū)（去濕區(qū)）干燥區(qū)（去濕區(qū)）。2022-4-1753（四）操作條件對濕熱轉(zhuǎn)移的影響u傳熱介質(zhì)與待干燥的食品物料間的傳熱介質(zhì)與待干燥的食品物料間的溫差溫差越越大，熱量向食品物料傳遞的速率也越大，大，熱量向食品物料傳遞的速率也越大，濕熱轉(zhuǎn)移就越快。濕熱轉(zhuǎn)移就越快。u以空氣為加熱介質(zhì)時，空氣的以空氣為加熱介質(zhì)時，空氣的流速流速越大、越大、濕度越低，能夠帶走的水蒸氣越多，濕熱濕度越低，能夠帶走的水蒸氣越多，濕熱轉(zhuǎn)移越快。轉(zhuǎn)移越快。2022-4-1754（四）操作條件對濕熱轉(zhuǎn)移的影響u操作環(huán)境操作環(huán)境氣壓氣壓越低（真空度越高），物料越低（真空度越高），物料中的水分越容易變成水蒸氣蒸

24、發(fā)出來，濕中的水分越容易變成水蒸氣蒸發(fā)出來，濕熱轉(zhuǎn)移也就越快。熱轉(zhuǎn)移也就越快。2022-4-1755三、干燥特性曲線u食品物料干燥過程的特性可以通過由干燥食品物料干燥過程的特性可以通過由干燥曲線、干燥速率曲線及干燥溫度曲線所組曲線、干燥速率曲線及干燥溫度曲線所組成的干燥特性曲線來表達(dá)。成的干燥特性曲線來表達(dá)。2022-4-1756干燥特性曲線1干燥曲線，干燥曲線，2干燥速率曲線，干燥速率曲線，3干燥溫度曲線干燥溫度曲線2022-4-17571. 干燥初期u在干燥初始階段，食品物料的表面溫度迅速在干燥初始階段，食品物料的表面溫度迅速上升，至最高值（即熱空氣的濕球溫度）。上升，至最高值（即熱空氣的

25、濕球溫度）。u此階段食品水分沿著曲線下降，而干燥速率此階段食品水分沿著曲線下降，而干燥速率則由零增至最高值。進(jìn)入恒速干燥。則由零增至最高值。進(jìn)入恒速干燥。2022-4-17582.恒速干燥階段u在此階段，水分從濕物料內(nèi)部向其表面?zhèn)髟诖穗A段，水分從濕物料內(nèi)部向其表面?zhèn)鬟f的速率與水分自物料表面汽化的速率相遞的速率與水分自物料表面汽化的速率相等，物料表面始終處于濕潤狀態(tài)。即表面等，物料表面始終處于濕潤狀態(tài)。即表面有充足的非結(jié)合水分，物料表面的狀況與有充足的非結(jié)合水分，物料表面的狀況與濕球溫度計中濕紗布表面的狀況相似，物濕球溫度計中濕紗布表面的狀況相似，物料表面溫度等于濕球溫度；而它的中心溫料表面溫度等于濕球溫度；而它的中心溫度卻低于濕球溫度。度卻低于濕球溫度。2022-4-17592.恒速干燥階段u此階段的汽化水分為非結(jié)合水分，與自由此階段的汽化水分為非結(jié)合水分，與自由水分的汽化情況無異。水分的汽化情況無異。u恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分汽化速率，即決定于物料外部料表面水分汽化速率，即決定于物料外部的干燥條件，所以恒速干燥階段又稱為表的干燥條件，所以恒速干燥階段又稱為表面汽化控制階段。面汽