食品工藝學(xué)學(xué)習(xí)

食品工藝學(xué)學(xué)習(xí)第1頁/共82頁生存人類攝取食物需要水分人類保存食物必須去除水分很多生活資料必須徹底去除水分---Mr.Yarlish第十章食品的脫水加工第2頁/共82頁目錄食品干制方法

干制前的預(yù)處理干制過程中的主要變化

干制的基本原理

干燥保藏的基本原理

干制品的貯藏與復(fù)水第3頁/共82頁概述脫水技術(shù)的進(jìn)展脫水加工的特點(diǎn)和好處食品脫水加工的歷史食品干藏的概念脫水技術(shù)的進(jìn)展脫水加工的特點(diǎn)和好處脫水加工的歷史干藏的概念第4頁/共82頁第5頁/共82頁第6頁/共82頁第一節(jié)干燥保藏的基本原理

AW及其計(jì)算非酶褐變

酶活力微生物生長脂肪氧化

第7頁/共82頁圖4.1微生物對物理滅菌的敏感性與水分活度的關(guān)系圖4.2AW與食品中各種反應(yīng)速度間的關(guān)系①－脂肪氧化作用；②－非酶褐變；③－水解反應(yīng)；④－酶活力；⑤霉菌生長；⑥－酵母生長；⑦－細(xì)菌生長第8頁/共82頁各種新鮮食品和脫水干制食品的容積/m3·t-1食品種類新鮮食品脫水干制食品食品種類新鮮食品脫水干制食品水果1.42～1.560.085～0.20蛋類2.41～2.550.283～0.425蔬菜1.42～2.410.142～0.708魚類1.42～2.120.566～1.133肉類1.42～2.410.425～0.566第9頁/共82頁思考題Q1Q2Q3Q4AW概念A(yù)W與微生物AW與酶反應(yīng)AW與其它反應(yīng)北方生產(chǎn)的紫菜片，運(yùn)到南方，出現(xiàn)霉變，為什么？如何控制？第10頁/共82頁第二節(jié)干制的基本原理

干制過程干制過程的濕熱傳遞濕物料與含濕氣體物料與空氣的濕熱平衡影響濕熱傳遞的因素

第11頁/共82頁濕物料與含濕氣體（一）濕物料的狀態(tài)與物理性質(zhì)

1.濕物料的狀態(tài)與水分含量

2.濕物料的水分活性與吸附等溫線

3.濕物料的熱物理性質(zhì)(比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、溫度傳導(dǎo)系數(shù)）（二）含濕氣體

按物料的物理化學(xué)性質(zhì)分：液態(tài)和濕固態(tài)食品物料。按濕物料的外觀狀態(tài)分：塊狀、條狀、片狀、晶體、散粒狀、粉末狀、膏糊狀、液體物料等。第12頁/共82頁濕物料的水分活性與吸附等溫線食品水分含量（M）與AW的關(guān)系（水分吸附等溫線；溫度與水分吸附等溫線；水分吸附等溫線的應(yīng)用）典型食品物料吸附等溫線馬鈴薯的等溫吸附線1-20℃2-40℃3-60℃4-80℃5-100℃

第13頁/共82頁常見食品中水分含量與水分活度的關(guān)系FoodMoisture(%)WateractivityIce1001.00Ice1000.91Ice1000.82Ice1000.62Freshmeat700.985Bread400.96Marmalade350.86Wheatflour14.50.72Raisin270.60Macaroni100.45Boiledsweets3.00.30Biscuits5.00.20Driedmilk3.50.11Potatocrisps1.50.08第14頁/共82頁物料與空氣間的濕熱平衡（一）吸附與解吸等溫線p物＜p蒸吸附作用p物＞p蒸解吸作用p物＝p蒸動(dòng)力學(xué)平衡（二）平衡濕度與吸附濕度

雞肉不同溫度下的吸附與解吸等溫線——吸附等溫線……解吸等溫線第15頁/共82頁影響濕熱傳遞的重要因素1.食品物料的組成與結(jié)構(gòu)（1）食品成分在物料中的位置（2）溶質(zhì)濃度（3）結(jié)合水的狀態(tài)（4）細(xì)胞結(jié)構(gòu)2.物料的表面積3.空氣濕度4.空氣溫度5.空氣流速6.大氣壓力或真空度7.物料干燥溫度第16頁/共82頁食品干制過程的濕熱傳遞

（一）干燥過程物料水分的變化

（二）干制過程特性

（1）干燥曲線

第一臨界水分、平衡水分

（2）干燥速率曲線

恒率干燥、降率干燥

（3）食品溫度曲線

濕球溫度、干球溫度

干制過程中，濕物料內(nèi)部同時(shí)有水分梯度和溫度梯度存在，水分流動(dòng)的方向由導(dǎo)濕性和導(dǎo)濕溫性共同作用。（三）干燥機(jī)制第17頁/共82頁干燥機(jī)制溫度梯度表面水分?jǐn)U散到空氣中TT-ΔT

內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面M-ΔMFoodH2OM水分梯度導(dǎo)濕性：水分?jǐn)U散一般總是從高水分處向低水分處擴(kuò)散，即從內(nèi)部不斷向表面的水分遷移現(xiàn)象。導(dǎo)濕溫性：溫度梯度將促使水分從高溫向低溫處轉(zhuǎn)移。第18頁/共82頁1.導(dǎo)濕性-1水分梯度若用W絕

表示等濕面濕含量或水分含量（kg/kg干物質(zhì)），則沿法線方向相距Δn的另一等濕面上的濕含量為W絕+ΔW絕

，那么物體內(nèi)的水分梯度gradW絕

則為：gradW絕=lim（ΔW絕

/Δn）=W絕/n

Δn0W絕——物體內(nèi)的濕含量，即每千克干物質(zhì)內(nèi)的水分含量（千克）

Δn——物料內(nèi)等濕面間的垂直距離（米）ΔngradW絕I圖濕度梯度影響下水分的流向W絕+ΔW絕W絕

第19頁/共82頁1.導(dǎo)濕性-2導(dǎo)濕性引起的水分轉(zhuǎn)移量可按照下述公式求得：

i水=-Kγ0（W絕/n）=-Kγ0W絕千克/米2·小時(shí)其中：i水——物料內(nèi)水分轉(zhuǎn)移量，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的水分轉(zhuǎn)移量（kg/kg干物質(zhì)·米2·小時(shí)）

K——導(dǎo)濕系數(shù)（米2·小時(shí)）

γ0——單位潮濕物料容積內(nèi)絕對干物質(zhì)重量（kg干物質(zhì)/米2

）

W絕——物料水分（kg/kg干物質(zhì)）

水分轉(zhuǎn)移的方向與水分梯度的方向相反，所以式中帶負(fù)號。

注意：導(dǎo)濕系數(shù)在干燥過程中并非穩(wěn)定不變的，它隨著物料溫度和水分而異。第20頁/共82頁物料水分與導(dǎo)濕系數(shù)間的關(guān)系

恒率干燥階段，排除的水分基本上為滲透水分，以液體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕系數(shù)穩(wěn)定不變（DE段）；再進(jìn)一步排除毛細(xì)管水分時(shí)，水分以蒸汽狀態(tài)或以液體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕系數(shù)下降（CD段）；進(jìn)一步為吸附水分，基本上以蒸汽狀態(tài)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，先為多分子層水分，后為單分子層水分。導(dǎo)濕系數(shù)K（m2/h）物料水分W絕（kg/kg絕干物質(zhì)）ACDEⅠⅡⅢ圖物料水分和導(dǎo)濕系數(shù)間的關(guān)系Ⅰ—吸附水分Ⅱ—毛細(xì)管水分Ⅲ—滲透水分第21頁/共82頁導(dǎo)濕系數(shù)與溫度的關(guān)系

啟示：若將導(dǎo)濕性小的物料在干制前加以預(yù)熱，就能顯著地加速干制過程。因此可以將物料在飽和濕空氣中加熱，以免水分蒸發(fā)，同時(shí)可以增大導(dǎo)濕系數(shù)，以加速水分轉(zhuǎn)移。導(dǎo)濕系數(shù)（K×102）K×102=(T/290)14溫度（℃）圖硅酸鹽類物質(zhì)溫度和導(dǎo)濕系數(shù)的關(guān)系第22頁/共82頁2.導(dǎo)濕溫性

導(dǎo)濕溫性是在許多因素影響下產(chǎn)生的復(fù)雜現(xiàn)象。

高溫將促使液體粘度和它的表面張力下降，但將促使蒸汽壓上升，而且毛細(xì)管內(nèi)水分還將受到擠壓空氣擴(kuò)張的影響。結(jié)果是毛細(xì)管內(nèi)水分將順著熱流方向轉(zhuǎn)移。TT+ΔTT/ni內(nèi)表面圖溫度梯度下水分的流向n第23頁/共82頁導(dǎo)濕溫性引起水分轉(zhuǎn)移的流量將和溫度梯度成正比。它的流量可通過下式計(jì)算求得：i溫=-Kγ0δ（T/n）其中：i溫——物料內(nèi)水分轉(zhuǎn)移量，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的水分轉(zhuǎn)移量（kg/kg干物質(zhì)·米2·小時(shí)）

K——導(dǎo)濕系數(shù)（米2·小時(shí)）

γ0——單位潮濕物料容積內(nèi)絕對干物質(zhì)重量（kg干物質(zhì)/米2

）

δ——濕物料的導(dǎo)濕溫系數(shù)（1/℃，或kg/kg干物質(zhì)×℃）第24頁/共82頁導(dǎo)濕溫系數(shù)就是溫度梯度為1℃/米時(shí)物料內(nèi)部能建立的水分梯度，即WTδ=-nn導(dǎo)濕溫性和導(dǎo)濕性一樣，會(huì)因物料水分的差異（即物料和水分結(jié)合狀態(tài)）而異。導(dǎo)濕溫性δ（1/℃）OAB物料水分W（%）ⅡⅠ以上我們講的都是熱空氣為加熱介質(zhì)。若是采用其它加熱方式，則干燥速率曲線將會(huì)變化。第25頁/共82頁思考題Q1Q2Q3干燥機(jī)制微波干燥的干制過程特性如何從機(jī)制上控制縮短干燥時(shí)間的干燥過程第26頁/共82頁第三節(jié)

食品在干制過程中的主要變化

一、物理變化

溶質(zhì)遷移干縮表面硬化多孔性熱塑性脫水干燥過程中胡蘿卜丁形態(tài)的變化第27頁/共82頁二、化學(xué)變化

營養(yǎng)成分的損害蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素色素隨物料本身的物化性質(zhì)改變天然色素：類胡蘿卜素、花青素、葉綠素褐變風(fēng)味熱帶來一些異味、煮熟味防止風(fēng)味損失方法：芳香物質(zhì)回收、低溫干燥、加包埋物第28頁/共82頁第29頁/共82頁第五節(jié)食品干制方法

自然干制

在自然環(huán)境條件下干制食品的方法，如曬干、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)行干制食品的方法，有專用的干燥設(shè)備（空氣對流干燥、真空干燥、滾筒干燥等）第30頁/共82頁第31頁/共82頁食品人工干燥方法箱式干燥帶式干燥滾筒干燥流化床干燥冷凍干燥噴霧干燥微波干燥真空干燥第32頁/共82頁一、空氣對流干燥1最常見的食品干燥方法，常壓進(jìn)行，食品分批或連續(xù)干制，空氣自然或強(qiáng)制對流循環(huán)。2流動(dòng)的熱空氣不斷和食品密切接觸并提供蒸發(fā)水分所需的熱量，有時(shí)還為載料盤或輸送帶增添補(bǔ)充加熱裝置3許多食品干制時(shí)都會(huì)出現(xiàn)恒率干燥階段和降率干燥階段，干制過程重控制好空氣的干球溫度可以改善品質(zhì)。第33頁/共82頁1.柜式干燥設(shè)備特點(diǎn)：間歇型，小批量、設(shè)備容量小、操作費(fèi)用高操作條件：空氣溫度<94℃，空氣流速2-4m/s適用對象：果蔬或價(jià)格較高的食品；作為中試設(shè)備，摸索干制特性，確定大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)

一種柜式干燥機(jī)第34頁/共82頁2.隧道式干燥設(shè)備定義隧道式干燥熱端濕端逆流冷端干端順流高溫低濕空氣進(jìn)入的一端濕物料進(jìn)入的一端熱空氣氣流與物料移動(dòng)方向相反低溫高濕空氣離開的一端干制品離開的一端熱空氣氣流與物料移動(dòng)方向一致第35頁/共82頁（1）逆流式隧道干燥

（2）順流隧道式干燥

（3）雙階段干燥第36頁/共82頁注意逆流干燥濕物料載量不宜過多，因?yàn)榈蜏馗邼竦目諝庵?，濕物料水分蒸發(fā)慢，物料易腐敗或菌污染程度過大，有腐敗可能。順流干燥國外報(bào)道只用于干制葡萄。雙階段干燥：取長補(bǔ)短。干燥比較均勻，生產(chǎn)能力高，品質(zhì)較好；用于蘋果片、蔬菜（胡蘿卜、洋蔥、馬鈴薯等）；還有多段式干燥設(shè)備（3，4，5段等）第37頁/共82頁3.輸送帶式干燥

操作連續(xù)化

自動(dòng)化

生產(chǎn)能力大第38頁/共82頁4.氣流干燥用氣流來輸送物料使粉狀或顆粒食品在熱空氣中干燥適于水分低于35%~40%的物料，例糯米粉、馬鈴薯顆粒第39頁/共82頁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）第40頁/共82頁6.倉貯干燥適于干制已經(jīng)用其他干燥方法去除大部分水分而尚有部分殘余水分需要繼續(xù)清除的未干透的制品，如將蔬菜半干品水分從10-15%降到3-6%優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)，無熱損害。第41頁/共82頁7.泡沫干燥工作原理：將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)物料首先制成穩(wěn)定的泡沫料，然后在常壓下用熱空氣干燥。造泡的方法：機(jī)械攪拌，加泡沫穩(wěn)定劑，加發(fā)泡劑特點(diǎn)：接觸面大，干燥初期水分蒸發(fā)快，可選用溫度較低的干燥工藝條件適用對象：水果粉，易發(fā)泡的食品。第42頁/共82頁8.噴霧干燥過程：將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)的食品噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進(jìn)行脫水干燥目前國內(nèi)外廣泛用于食品工業(yè)中奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶等。第43頁/共82頁

噴霧干燥器的裝置組成：

料液→料液供送噴霧系統(tǒng)→液滴↓新鮮空氣→空氣加熱輸送系統(tǒng)→熱空氣→氣液接觸干燥系統(tǒng)→制品分離氣體凈化系統(tǒng)→廢氣↓干制品

設(shè)備主要由霧化系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、干燥室、空氣粉末分離系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)等主要部分組成。

決定噴霧干燥裝置特征的主要是料液噴霧系統(tǒng)中的噴霧器和氣液接觸系統(tǒng)的干燥室第44頁/共82頁噴霧干燥物料與空氣流動(dòng)方式第45頁/共82頁常用的噴霧系統(tǒng)壓力噴霧：液體在高壓下（700-1000kPa）下送入噴霧頭內(nèi)以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式經(jīng)噴嘴孔向外噴成霧狀，一般這種液滴顆粒大小約100-300μm，生產(chǎn)能力和液滴大小通過食品流體的壓力控制。離心噴霧：液體被泵入高速旋轉(zhuǎn)盤中（5000-20000rpm），在離心力作用下經(jīng)圓盤周圍的孔眼外逸并被分散成10-500μm霧狀液滴。第46頁/共82頁壓力噴霧干燥器第47頁/共82頁D系列壓力噴霧干燥器第48頁/共82頁離心噴霧干燥第49頁/共82頁各種離心盤第50頁/共82頁兩種離心盤第51頁/共82頁GPL系列高速離心式噴霧干燥機(jī)第52頁/共82頁LPG-200離心式第53頁/共82頁二流體噴霧干燥造粒塔第54頁/共82頁離心盤霧化法第55頁/共82頁離心噴霧與壓力噴霧結(jié)構(gòu)不同，離心噴霧不用高壓也可獲得很大的速度，溶液進(jìn)入旋轉(zhuǎn)盤獲得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因離心力作用成薄膜狀，速度不斷增長，向盤邊緣移動(dòng)而噴出微細(xì)的霧滴。優(yōu)良的離心盤要求潤濕周邊長，使溶液達(dá)到高轉(zhuǎn)速，噴霧均勻。離心盤本身結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)簡單、無死角、易拆洗、有較大的生產(chǎn)率。目前在工業(yè)生產(chǎn)上，采用離心盤的式樣很多。對于光滑盤（碟碗式、帽式），有較大的潤濕周邊，使溶液形成扁平薄膜，利于霧化，結(jié)構(gòu)較簡單。缺點(diǎn)是表面平滑，溶液在轉(zhuǎn)盤內(nèi)產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，不能得到較高噴霧速度。第56頁/共82頁二、滾筒干燥第57頁/共82頁三、真空干燥基本結(jié)構(gòu)：干燥箱、真空系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷凝水收集特點(diǎn)：物料疏松多孔狀，能速溶。有時(shí)可使物料膨化。適用于：水果片、顆粒、粉末，如麥乳精第58頁/共82頁四、冷凍干燥冷凍干燥的概念冷凍干燥特點(diǎn)冷凍干燥的歷史凍干過程：預(yù)凍、主凍干、后凍干凍干機(jī)的組成基本凍干方法第59頁/共82頁冷凍干燥的概念

把含有大量水分的物質(zhì)預(yù)先進(jìn)行降溫凍結(jié)成固體，然后在真空條件下使水蒸汽直接升華，物質(zhì)本身剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架中，干燥后體積不變，疏松多孔。第60頁/共82頁凍干后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)第61頁/共82頁冷凍干燥的歷史

它是一門古老的現(xiàn)代技術(shù)：誕生早。1811年誕生，用于生物體的脫水。1813年：真空低溫條件下，水容易汽化。1909年：用于保存菌種、病毒和血清。1911年：凍干比其他方法干燥活菌數(shù)高。1935年：首次在真空凍干過程中采用主動(dòng)加熱方法強(qiáng)化升華干燥，時(shí)間短。1940年：凍干人血漿開始進(jìn)入市場。1942年：用于醫(yī)藥工業(yè)（血液制品和抗生素）。1943年：最原始的真空凍干燥食品設(shè)備出現(xiàn)在丹麥。第62頁/共82頁凍干過程冷凍干燥過程包含三個(gè)步驟：預(yù)凍：為升華過程準(zhǔn)備樣品，將產(chǎn)品凍到凝固點(diǎn)以下10-20℃；主凍干，冰升華而不融化；后凍干，鍵和于固體物質(zhì)的殘留水分被除去，從而留下干燥樣品。第63頁/共82頁凍干機(jī)的組成

按系統(tǒng)分致冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分；按結(jié)構(gòu)分凍干腔體、冷凝器或稱冷阱、壓縮機(jī)、真空泵和閥門、電氣控制元件等。如圖是凍干機(jī)組成示意圖。第64頁/共82頁基本凍干方法-1

方法A:在冷阱中的有溫度控制的擱板上進(jìn)行凍干（單腔）第65頁/共82頁基本凍干方法-2

方法B：在冷阱外的有溫度控制的擱板上分別進(jìn)行凍干（雙腔）第66頁/共82頁基本凍干方法-3方法C：在多岐管中進(jìn)行凍干（雙腔）第67頁/共82頁基本凍干方法-4第68頁/共82頁基本凍干方法-5第69頁/共82頁基本凍干方法-6第70頁/共82頁基本凍干方法-7第71頁/共82頁基本凍干方法-8第72頁/共82頁五、微波干燥第73頁/共82頁微波常用材料

微波常用到材料分為導(dǎo)體、絕緣體、介質(zhì)、磁性化合物（1）導(dǎo)體像銅、銀、鋁等