《食品工藝學(xué)》食品的脫水-課件

第二章食品的脫水1醫(yī)學(xué)課件內(nèi)容概述第一節(jié)食品干藏原理第二節(jié)食品的干燥機(jī)制第三節(jié)干制對(duì)食品品質(zhì)的影響第四節(jié)食品的干制方法第五節(jié)干制品的包裝與貯藏2醫(yī)學(xué)課件概述一、食品的脫水加工（dehydration）1脫水加工的概念

脫水加工就是在不導(dǎo)致或幾乎不引起食品性質(zhì)的其他變化的條件下，從食品中除去水分。

3醫(yī)學(xué)課件2脫水加工的操作類(lèi)型依據(jù)脫水的程度，脫水加工可分為兩種類(lèi)型：濃縮(concentration)：產(chǎn)品是液態(tài)，其中水分含量較高>15%，如濃縮果汁40-70%

干燥(drying)：產(chǎn)品是固體，最終水分含量低<15%，如果汁粉、奶粉、粉狀咖啡濃縮往往是干燥操作的前處理工序

4醫(yī)學(xué)課件3食品脫水的原理依據(jù)食品組分的蒸汽壓不同：在常溫下或真空下加熱讓水分蒸發(fā)，而達(dá)到分離去除水分至固體或半固體的目的—干燥或干制；依據(jù)食品分子大小不同：用膜來(lái)分離水分；如超濾、反滲透等—濃縮。5醫(yī)學(xué)課件超濾超濾：有壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)程，能截留小膠體粒子、大分子物質(zhì)，超濾膜孔徑為0.01-0.1微米，操作壓力為0.1-1MPa。主要用于物料的分離純化和濃縮特點(diǎn)：冷操作，蛋白質(zhì)不會(huì)變性；奶粉的生產(chǎn)乳清蛋白的回收果汁的澄清6醫(yī)學(xué)課件反滲透反滲透的原理反滲透的特點(diǎn)反滲透的例子

果汁濃縮7醫(yī)學(xué)課件食品脫水加工是指:

在控制的條件下，通過(guò)加熱蒸發(fā)脫水的方法，幾乎完全地除去食品中的大部分水分，并盡量使食品的其他性質(zhì)在此過(guò)程中極小地發(fā)生變化，食品被脫水后水分含量在15%以下，即干燥或干制。8醫(yī)學(xué)課件4干燥的目的降低食品中水分含量:一般由50-90%減為15%以下；減小食品體積和重量:一般重量變?yōu)樵瓉?lái)的1/8-1/2左右，節(jié)省包裝、貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用，方便性；為了食品的貯藏和延長(zhǎng)保藏期；這就是干燥保藏。奶粉紅棗葡萄干香菇、筍干9醫(yī)學(xué)課件5食品干燥保藏/干藏定義：指在自然條件或人工控制條件下，使食品中的水分降低到足以防止腐敗變質(zhì)的水平后，并始終保持低水分可進(jìn)行長(zhǎng)期貯藏的方法。干制食品在室溫下一般可貯存一年或一年以上10醫(yī)學(xué)課件6食品干藏的歷史我國(guó)北魏在《齊民要術(shù)》一書(shū)中記載用陰干加工肉脯的方法。在《本草綱目》中，用曬干制桃干的方法。大批量生產(chǎn)的干制方法是在1795年，將片狀蔬菜堆放在室內(nèi)，通入40℃熱空氣進(jìn)行干燥，這就是早期的干燥保藏方法，差不多與罐頭食品生產(chǎn)技術(shù)（1810）同時(shí)出現(xiàn)。11醫(yī)學(xué)課件7食品干藏的特點(diǎn)自然干制：簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)費(fèi)用低；但時(shí)間長(zhǎng)、受氣候條件影響；人工干制：不受氣候條件限制，操作易于控制，干制時(shí)間顯著縮短，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高；但需要專(zhuān)用設(shè)備，能耗大，干制費(fèi)用大；人工干制技術(shù)仍在發(fā)展，高效節(jié)能12醫(yī)學(xué)課件第一節(jié)食品干藏原理食品的腐敗變質(zhì)與食品中水分含量（M）具有一定的關(guān)系，但僅僅知道食品中的水分含量還不能足以預(yù)言食品的穩(wěn)定性?；ㄉ蚆0.6％時(shí)變質(zhì)淀粉M20％不易變質(zhì)鮮肉與咸肉鮮菜與咸菜（一般80%左右）13醫(yī)學(xué)課件一食品中水分存在的形式結(jié)合水/被束縛水Immobilizedwater是指不易流動(dòng)、有結(jié)合力固定、不易結(jié)冰（－40℃），不能作為外加溶質(zhì)的溶劑；游離水/自由水Freewater

是指組織細(xì)胞中易流動(dòng)、容易結(jié)冰，也能溶解溶質(zhì)的這部分水。14醫(yī)學(xué)課件結(jié)合水與自由水的區(qū)別游離水和結(jié)合水可用水分子的逃逸趨勢(shì)（逸度）來(lái)反映。食品中水分被利用的難易程度主要是依據(jù)水分結(jié)合力或程度的大小而定，游離水或自由水最容易被微生物、酶和化學(xué)反應(yīng)所利用，而結(jié)合水難以被利用，結(jié)合力或程度越大，則越難以被利用。見(jiàn)Flash115醫(yī)學(xué)課件二水分活度

1.定義可用水分子的逃逸趨勢(shì)（逸度）來(lái)反映游離水和結(jié)合水的區(qū)別。食品中水的逸度與純水的逸度之比稱(chēng)為水分活度AW（wateractivity)

f——食品中水的逸度

Aw=——f0——純水的逸度

水分逃逸的趨勢(shì)通?？梢越频赜盟恼羝麎簛?lái)表示，在常壓（低壓）或室溫時(shí)，f/f0

和P/P0之差非常?。?lt;1%），故用P/P0來(lái)定義AW是合理的。16醫(yī)學(xué)課件

食品加工中，水分活度通常定義為食品表面測(cè)定的水蒸氣壓（P）與相同溫度下純水的飽和蒸汽壓（P0）之比，是一個(gè)近似值。Aw≈P/P0其中P：食品中水的蒸汽分壓；

P0：純水的蒸汽壓（相同溫度下純水的飽和蒸汽壓）17醫(yī)學(xué)課件蒸汽壓與相對(duì)濕度有關(guān)，因而Aw與環(huán)境的平衡相對(duì)濕度（ERH，Equilibriumrelativehumidity）也相關(guān)。Aw=P/P0=ERH/100測(cè)定相對(duì)濕度使用水分活度測(cè)定儀

注意：

1.Aw是食品的固有性質(zhì)，反映了食品中水分的結(jié)合狀態(tài)；而ERH反映了與食品相平衡時(shí)周?chē)目諝鉅顟B(tài)或大氣性質(zhì)。2.當(dāng)水分含量很低時(shí)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。18醫(yī)學(xué)課件水分活度數(shù)值的意義Aw=1的水就是自由水（或純水），指可以被利用的水；Aw<1的水就是指水被結(jié)合力固定，數(shù)值的大小反映了結(jié)合力的多少；Aw越小則指水被結(jié)合的力就越大，水被利用的程度就越難；水分活度小的水是難以或不可利用的水。19醫(yī)學(xué)課件2.Aw大小的影響因素溫度；取決于水存在的量；水中溶質(zhì)的種類(lèi)和濃度；食品成分或物化特性；水與非水部分結(jié)合的強(qiáng)度20醫(yī)學(xué)課件表2-1常見(jiàn)食品中水分含量與Aw的關(guān)系0℃-10℃-20℃-50℃21醫(yī)學(xué)課件3.水分含量（M）與水分活度（Aw）在恒定溫度下，食品中水分含量（M）與水分活度（Aw）之間的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為該食品的水分吸附等溫線(xiàn)（Moisturesorptionisotherms，MSI）。吸附：當(dāng)食品表面水分蒸汽壓低于空氣蒸汽壓時(shí)，空氣中的水蒸氣會(huì)不斷向食品表面附近擴(kuò)散，食品從它表面附近的空氣中的吸收水蒸氣而增加水分；解吸：當(dāng)食品水蒸汽壓大于空氣蒸汽壓時(shí)，食品中的水分就蒸發(fā)，蒸汽壓相對(duì)下降，水分含量降低；吸附和解吸的最終結(jié)果都是食品表面附近蒸汽壓和空氣蒸汽壓相平衡。22醫(yī)學(xué)課件水分吸附等溫線(xiàn)-高水分含量（反向L）00.20.40.60.81.0

（Aw）806040200含水量%

23醫(yī)學(xué)課件水分吸附等溫線(xiàn)-低水分含量（反S）含水量的小幅變化會(huì)導(dǎo)致Aw的大幅度增加

I區(qū)：第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)前(水分含量<1%)，離子或偶極作用，單分子層吸附水(單層水分)；II區(qū)：第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)與第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間(水分含量<5%)，氫鍵，多分子層吸附水(多層吸附水)；III區(qū)：第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后(水分含量＞95%)，在食品內(nèi)部的毛細(xì)管內(nèi)或間隙內(nèi)的游離水(自由水或體相水)24醫(yī)學(xué)課件00.250.50.81.0

（Aw）含水量I區(qū)II區(qū)III區(qū)（Ⅲ）自由水或體相水，是食品中結(jié)合得最弱，流動(dòng)性最大的水，主要是在細(xì)胞體系或凝膠中被毛細(xì)管液面表面張力或被物理截留的水。這種水很易通過(guò)干燥被除去或易結(jié)冰，可作為溶劑，容易被酶和微生物利用，造成食品腐敗，通常占95%以上；

（Ⅱ）多層水，主要通過(guò)水-水和水-溶質(zhì)氫鍵同相鄰分子締合，為可溶性組分的溶液，大部分多層水在-40℃不被凍結(jié)，I+II的水占5%以下；（Ⅰ）單分子層水，不能被冰凍，不能干燥除去。水被牢固地吸附著，它通過(guò)水-離子或水-偶極相互作用被吸附到食品可接近的極性部位如多糖的羥基、羰基、NH2，氫鍵，當(dāng)所有的部位都被吸附水所占有時(shí)，此時(shí)的水分含量被稱(chēng)為單層水分含量，-40℃不能凍結(jié)，占總水量極小部分。

25醫(yī)學(xué)課件吸附等溫線(xiàn)的加工意義I單水分子層區(qū)和II多水分子層區(qū)是食品被干燥后達(dá)到的最終平衡水分（一般在5%以?xún)?nèi)）；這也是干制食品的吸濕區(qū)；III自由水層區(qū)，物料處于潮濕狀態(tài)，高水分含量，是脫水干制區(qū)。26醫(yī)學(xué)課件溫度對(duì)水分吸附等溫線(xiàn)的影響同一原料隨著溫度的升高吸附等溫曲線(xiàn)向水分活度增加的方向抬升；

相同水分含量，水分活度隨溫度增高而增大；相同水分活度，水分含量隨溫度升高減小。27醫(yī)學(xué)課件食品種類(lèi)對(duì)水分吸附等溫線(xiàn)的影響食品的組分或成分不同，會(huì)影響水分含量和水分活度之間的關(guān)系高糖及可溶性小分子且無(wú)高聚物的食品的MSI呈J形28醫(yī)學(xué)課件加工對(duì)食品水分吸附等溫線(xiàn)的影響食品在脫水過(guò)程中水分含量和水分活度之間的關(guān)系就是解吸等溫曲線(xiàn)；吸附等溫線(xiàn)和解吸等溫線(xiàn)兩者之間除首尾之外不能重合，且在相同水分含量下，解吸等溫線(xiàn)中的Aw比吸附等溫線(xiàn)中低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為吸附滯后現(xiàn)象。滯后環(huán)的形狀取決于食品的類(lèi)型和溫度29醫(yī)學(xué)課件滯后現(xiàn)象的幾種解釋?zhuān)?）這種現(xiàn)象是由于多孔食品中毛細(xì)管力所引起的，即表面張力在干燥過(guò)程中起到在孔中持水的作用，產(chǎn)生稍高的水分含量。（2）另一種假設(shè)是在獲得水或失去水時(shí)，體積膨脹或收縮引起吸收曲線(xiàn)中這種可見(jiàn)的滯后現(xiàn)象。解吸/desorption:干燥過(guò)程吸附/sorption:復(fù)水過(guò)程30醫(yī)學(xué)課件吸附等溫線(xiàn)滯后現(xiàn)象的意義吸附和解吸等溫線(xiàn)有滯后圈，說(shuō)明干制食品與水的結(jié)合力下降或減弱了。解吸和吸附的過(guò)程在食品加工中就是干燥和復(fù)水的過(guò)程，這也是干制食品的復(fù)水性為什么下降的原因。注意：還沒(méi)有完全了解所有的相互作用機(jī)制。

31醫(yī)學(xué)課件三水分活度對(duì)食品保藏性的影響水分活度和微生物生長(zhǎng)活動(dòng)的關(guān)系水分活度對(duì)酶活力的影響水分活度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響32醫(yī)學(xué)課件大多數(shù)新鮮食品的水分活度在0.98以上。大多數(shù)重要的食品腐敗細(xì)菌所需的最低Aw都在0.9以上。水分活度降到0.75以下，食品的腐敗變質(zhì)才顯著減慢；若將水分降到0.65，能生長(zhǎng)的微生物極少。一般認(rèn)為，水分活度降到0.6以下食物才能在室溫下進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的貯存。1.水分活度和微生物生長(zhǎng)活動(dòng)的關(guān)系33醫(yī)學(xué)課件食品中水分活度與微生物生長(zhǎng)34醫(yī)學(xué)課件Aw＜0.85微生物生長(zhǎng)受抑制水分活度較高的情況下微生物繁殖迅速水分活度對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)及毒素的產(chǎn)生的影響35醫(yī)學(xué)課件0.20.40.60.81.0AwAw<0.65霉菌被抑制，在0.9左右霉菌生長(zhǎng)最旺盛。

水分活度對(duì)霉菌生長(zhǎng)的影響36醫(yī)學(xué)課件0.20.40.60.8Aw呈倒S型，開(kāi)始隨水分活度增大上升迅速，到0.3左右后變得比較平緩，當(dāng)水分活度上升到0.6以后，隨水分活度的增大而迅速提高。Aw<0.15才能抑制酶活性。2.水分活度對(duì)酶活力的影響37醫(yī)學(xué)課件0.20.40.6Aw0.8Aw在0.4左右時(shí)，氧化反應(yīng)較低，這部分水被認(rèn)為能結(jié)合過(guò)氧化物，干擾了它們的分解：另外還同催化氧化反應(yīng)的金屬離子發(fā)生水化作用，從而顯著地降低了催化效率。Aw超過(guò)0.4時(shí)氧化速度增加，加入的水增加了氧的溶解度和使大分子溶脹，暴露更多的催化部位。

3.水分活度對(duì)氧化反應(yīng)的影響38醫(yī)學(xué)課件0.20.40.60.8Aw水分活度對(duì)非酶褐變反應(yīng)的影響食品在Aw在0.4-0.8之間最適合非酶褐變Aw無(wú)法完全抑制褐變39醫(yī)學(xué)課件第二節(jié)食品干燥機(jī)制一、干燥機(jī)制（濕熱的轉(zhuǎn)移）二、干制過(guò)程的特性三、影響干制的因素四、合理選用干制工藝條件40醫(yī)學(xué)課件一、干燥機(jī)制干燥是指食品在熱空氣中受熱蒸發(fā)進(jìn)行脫水的過(guò)程在干燥時(shí)存在兩個(gè)過(guò)程：食品中水分子從內(nèi)部遷移到與干燥空氣接觸的表面（內(nèi)部轉(zhuǎn)移），當(dāng)水分子到達(dá)表面，根據(jù)空氣與表面之間的蒸汽壓差，水分子就立即轉(zhuǎn)移到空氣中（外部轉(zhuǎn)移）——水分轉(zhuǎn)移；熱空氣中的熱量從空氣傳到食品表面，再由表面?zhèn)鞯绞称穬?nèi)部——熱量傳遞；食品的干燥過(guò)程是一個(gè)濕熱轉(zhuǎn)移過(guò)程41醫(yī)學(xué)課件

FoodH2O（2）溫度梯度ΔT食品在熱空氣中，食品表面受熱高于它的中心，因而在物料內(nèi)部會(huì)建立一定的溫度差，即溫度梯度。溫度梯度將促使水分（無(wú)論是液態(tài)還是氣態(tài)）從高溫向低溫處轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象稱(chēng)為導(dǎo)濕溫性。表面水分?jǐn)U散到空氣中內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面（1）水分梯度ΔM干制過(guò)程中潮濕食品表面水分受熱后首先由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，即水分蒸發(fā)，而后，水蒸氣從食品表面向周?chē)橘|(zhì)擴(kuò)散，此時(shí)表面濕含量比物料中心的濕含量低，出現(xiàn)水分含量的差異，即存在水分梯度。水分?jǐn)U散一般總是從高水分處向低水分處擴(kuò)散，亦即是從內(nèi)部不斷向表面方向移動(dòng)。這種水分遷移現(xiàn)象稱(chēng)為導(dǎo)濕性。MM-ΔMTT-ΔT干燥過(guò)程濕熱傳遞的模型42醫(yī)學(xué)課件1.導(dǎo)濕性（1）水分梯度若用M

表示等濕面水分含量（kg/kg干物質(zhì)），則由內(nèi)到外沿法線(xiàn)方向相距Δn的另一等濕面上的水分含量為M+ΔM，那么物體內(nèi)的水分梯度gradM

為：gradM=lim（ΔM/Δn）=?M/?n

Δn→0M-物體內(nèi)的濕含量，即每千克干物質(zhì)內(nèi)的水分含量（kg/kg干物質(zhì)）

Δn-物料內(nèi)等濕面間的垂直距離（m）ΔngradMI水分梯度影響下水分的流向M+ΔM

M43醫(yī)學(xué)課件

導(dǎo)濕性引起的水分轉(zhuǎn)移量可按照下述公式求得：

I濕=-K·γ0·（?M/?n）=-K·γ0·ΔM（kg/(m2·h)）其中：I濕-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/m2·h）

K-導(dǎo)濕系數(shù)（m2/h）

γ0-單位潮濕物料容積內(nèi)絕對(duì)干物質(zhì)質(zhì)量（kg干物質(zhì)/m3）

M-物料水分（kg/kg干物質(zhì)）由于水分轉(zhuǎn)移的方向與水分梯度的方向相反，所以式中帶負(fù)號(hào)。44醫(yī)學(xué)課件注意導(dǎo)濕系數(shù)在干燥過(guò)程中并非穩(wěn)定不變的，它隨著物料溫度和水分含量的變化而異45醫(yī)學(xué)課件（2）物料水分與導(dǎo)濕系數(shù)間的關(guān)系

K值的變化比較復(fù)雜。當(dāng)物料處于恒速干燥階段時(shí)，排除的水分基本上為自由水分，以液體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕系數(shù)穩(wěn)定不變（ED段）；在Ⅱ區(qū)時(shí)，被除去的水分基本上為滲透水分，水分以液體狀態(tài)和蒸汽狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕系數(shù)下降（DC段）；Ⅰ區(qū)中排除的水分為吸附水分，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，故K先上升后下降（CA段）導(dǎo)濕系數(shù)K（m2/h）物料水分M（kg/kg干物質(zhì)）ACDEⅠⅡⅢ物料水分和導(dǎo)濕系數(shù)間的關(guān)系Ⅰ—

吸附水分

Ⅱ—滲透水分Ⅲ—毛細(xì)管水分B46醫(yī)學(xué)課件（3）導(dǎo)濕系數(shù)與溫度的關(guān)系K與溫度指數(shù)成正比啟示：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(guò)程。如果加熱時(shí)要避免食品物料表面水分的蒸發(fā)，可在飽和濕空氣中加熱。導(dǎo)濕系數(shù)（K×102）K×102=(T/290)14溫度（℃）硅酸鹽類(lèi)物質(zhì)溫度和導(dǎo)濕系數(shù)的關(guān)系47醫(yī)學(xué)課件2.導(dǎo)濕溫性干燥中，物料表面受熱高于它的中心，因而在物料內(nèi)部會(huì)建立一定的溫度梯度。溫度梯度將促使水分（不論液態(tài)或氣態(tài)）從高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移。這種由溫度梯度引起的導(dǎo)濕溫現(xiàn)象稱(chēng)為導(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48醫(yī)學(xué)課件

高溫將促使液體粘度和它的表面張力下降，將促使水蒸汽壓上升，高溫區(qū)水蒸汽壓大于低溫區(qū)；此外，高溫區(qū)毛細(xì)管內(nèi)水分還將受到擠壓空氣擴(kuò)張的影響，結(jié)果使毛細(xì)管內(nèi)水分順著熱流方向轉(zhuǎn)移；沿?zé)崃鞣较蜣D(zhuǎn)移的毛細(xì)管內(nèi)水分與水分梯度的方向相反，導(dǎo)濕溫性成為食品干燥時(shí)水分減少的阻礙因素。TT+ΔT?T/?nI內(nèi)表面溫度梯度下水分的流向Δn49醫(yī)學(xué)課件（1）溫度梯度導(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(guò)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/（m2·h））

K-導(dǎo)濕系數(shù)（m2/h）

γ0-單位潮濕物料容積內(nèi)絕對(duì)干物質(zhì)重量（kg干物質(zhì)/m3）

δ-濕物料的導(dǎo)濕溫系數(shù)（1/℃，或kg/kg干物質(zhì)·℃）

（單位溫度梯度引起物料水分梯度的變化）“–”表示水分轉(zhuǎn)移和溫度梯度方向相反50醫(yī)學(xué)課件（2）導(dǎo)濕溫系數(shù)δ就是溫度梯度為1℃/m時(shí)所引起的水分轉(zhuǎn)移量，即

?M

?Tδ=-

?n

?n導(dǎo)濕溫系數(shù)和導(dǎo)濕系數(shù)（K）一樣，會(huì)因物料水分的差異（即物料和水分結(jié)合狀態(tài)）而變化。導(dǎo)濕溫系數(shù)和物料水分的關(guān)系見(jiàn)右圖。導(dǎo)濕溫系數(shù)δ（1/℃）0AB物料水分M（%）ⅡⅠO51醫(yī)學(xué)課件在水分含量較低時(shí)，即AB段，導(dǎo)濕溫系數(shù)δ隨物料水分含量M的增加而上升；1）

低水分含量時(shí)物料水分主要是吸附水分，以氣態(tài)方式擴(kuò)散，當(dāng)水分含量很低時(shí)，由于受空氣擠壓的影響，δ值甚至出現(xiàn)負(fù)值；2）隨著水分含量增加，轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬臃肿游剿Y(jié)合力減弱，擴(kuò)散方式向液態(tài)轉(zhuǎn)變，直至達(dá)到水分含量最高點(diǎn)，即B點(diǎn)，水分以液態(tài)轉(zhuǎn)移為主；

3）δ最高值，即B點(diǎn)，是吸附水和自由水分（滲透水分和毛細(xì)管水分）的分界點(diǎn)。52醫(yī)學(xué)課件在水分含量高的時(shí)候，自由水（滲透水分在滲透壓下和毛細(xì)管水分在毛細(xì)管勢(shì)能作用下）總是以液體狀態(tài)流動(dòng)，因而導(dǎo)濕溫性不隨著物料水分含量而發(fā)生變化（曲線(xiàn)Ⅱ）；但如果因受物料內(nèi)擠壓空氣的影響，妨礙液態(tài)水分的轉(zhuǎn)移，則導(dǎo)濕溫性下降（曲線(xiàn)Ⅰ）53醫(yī)學(xué)課件3.干制水分總量水分的總流量是由導(dǎo)濕性和導(dǎo)濕溫性共同作用的結(jié)果：︱I總︱=︱I濕︱+︱I溫︱?qū)τ趯?duì)流干燥，溫度由物料表面向中心傳遞（溫度梯度促使水分從高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移），而水分流向正好相反，即溫度梯度和水分梯度的方向恰好相反時(shí)：

I總=I濕-I溫54醫(yī)學(xué)課件當(dāng)I濕﹥I溫

以導(dǎo)濕性為主，物料水分將按照水分減少方向轉(zhuǎn)移；導(dǎo)濕溫性為次要因素；當(dāng)I濕﹤I溫

水分隨熱流方向轉(zhuǎn)移，并向物料水分增加方向發(fā)展，物料水分含量減少的進(jìn)程變慢或者停止。55醫(yī)學(xué)課件例1：餅干生產(chǎn)例2：面包的生產(chǎn)56醫(yī)學(xué)課件二、干制過(guò)程的特性1.干燥曲線(xiàn)

食品在干制過(guò)程中，食品水分含量逐漸減少，干燥速率逐漸變低，食品溫度也在不斷上升。這些特性組合在一起可以全面表達(dá)食品的干燥曲線(xiàn)。水分含量曲線(xiàn)干燥速率曲線(xiàn)食品溫度曲線(xiàn)57醫(yī)學(xué)課件（1）水分含量曲線(xiàn)（干燥曲線(xiàn)）干制過(guò)程中食品絕對(duì)水分和干制時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)。干燥初始時(shí)，食品被預(yù)熱，食品水分在短暫的平衡后（AB段），出現(xiàn)快速下降，幾乎是直線(xiàn)下降（BC），當(dāng)達(dá)到較低水分含量（C點(diǎn)）時(shí)（第一臨界水分），干燥速率減慢，隨后趨于平衡，達(dá)到平衡水分（DE）。平衡水分取決于干燥時(shí)的空氣狀態(tài)（2）干燥速率曲線(xiàn)干燥速率是水分子從食品表面逸散至干燥空氣的速度。食品被加熱，水分開(kāi)始蒸發(fā)，干燥速率上升，隨著熱量的傳遞，干燥速率很快達(dá)到最高值（A’’B’’），此為升速階段；B’’點(diǎn)時(shí)干燥速率最大，此時(shí)水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面的速率大于或等于水分從表面擴(kuò)散到空氣中的速率，然后保持穩(wěn)定不變，此為第一干燥階段，又稱(chēng)為恒速干燥階段。此時(shí)水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面足夠快，從而可以維持表面水分含量恒定；C’’對(duì)應(yīng)第一臨界水分C，物料表面不再全部被水分潤(rùn)濕，干燥速率開(kāi)始減慢，因此C’’稱(chēng)為干燥過(guò)程的臨界點(diǎn)；降速干燥階段C’’D’’是第二干燥階段的開(kāi)始，此時(shí)食品內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速率小于食品表面水分蒸發(fā)速率；當(dāng)干燥速率降低到D’’時(shí)，食品物料表面的水分已全部變干，干燥速率下降是由食品內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速率決定的；當(dāng)干燥達(dá)到平衡水分時(shí)，干燥就停止（E’’）。

（3）食品溫度曲線(xiàn)曲線(xiàn)3是食品溫度曲線(xiàn)。初期食品溫度上升至B’點(diǎn)，為食品初期加熱階段（A’B’）；B’C’為恒速階段，該階段熱空氣向食品提供的熱量全部消耗于水分蒸發(fā)，食品物料的溫度沒(méi)有發(fā)生變化。物料表面溫度等于水分蒸發(fā)溫度，即濕球溫度。C’點(diǎn)后干燥速率下降，在降速干燥階段，溫度上升直到干球溫度（E’）

，說(shuō)明內(nèi)部水分的轉(zhuǎn)移來(lái)不及供水分蒸發(fā)，食品物料溫度也逐漸上升。

58醫(yī)學(xué)課件由導(dǎo)濕性和導(dǎo)濕溫性解釋干燥過(guò)程曲線(xiàn)特征59醫(yī)學(xué)課件2.干燥過(guò)程中的恒速階段和降速階段與食品本身水分含量有關(guān)：干制過(guò)程中食品內(nèi)部水分遷移大于食品表面水分蒸發(fā)或擴(kuò)散，則恒速階段可以延長(zhǎng)；如內(nèi)部水分遷移小于表面擴(kuò)散，則恒速階段就不存在含水量75-90%的蘋(píng)果—有恒速和降速階段；含水量9%的花生米—僅經(jīng)歷降速階段與物料性質(zhì)和干燥介質(zhì)(空氣)有關(guān)60醫(yī)學(xué)課件

三、影響干制的因素干制過(guò)程就是水分的轉(zhuǎn)移和熱量的傳遞，即濕熱傳遞過(guò)程，對(duì)這一過(guò)程的影響因素主要取決于干制條件（由干燥設(shè)備類(lèi)型和操作狀況決定）以及干燥物料的性質(zhì)。61醫(yī)學(xué)課件1.干制條件的影響在人工控制條件下或干燥機(jī)中干燥；食品的干燥需要在快的同時(shí)干燥量要大；干燥條件對(duì)干燥恒率階段（或恒速期）和降率階段（或降速期）的影響條件主要有空氣溫度、流速、相對(duì)濕度和氣壓

62醫(yī)學(xué)課件（1）溫度

增加溫度可以使干燥加快。溫度提高，傳熱介質(zhì)與食品間溫差加大，熱量向食品傳遞的速率越大，水分蒸發(fā)擴(kuò)散速率也越大，從而使恒速干燥階段的干燥速率增加；對(duì)于一定水分含量的空氣，隨著溫度提高，空氣相對(duì)飽和濕度下降，這會(huì)使水分從食品表面擴(kuò)散去除的動(dòng)力更大；同時(shí)水分在高溫下遷移或擴(kuò)散速率也加快，從而使內(nèi)部干燥加速，這對(duì)于降速階段也有效63醫(yī)學(xué)課件（2）空氣流速

空氣流速加快，食品干燥速率也加速。熱空氣所能容納的水蒸氣量高于冷空氣，可吸收較多的蒸發(fā)水分，及時(shí)將聚集在食品表面附近的飽和濕空氣帶走，以免妨礙食品內(nèi)水分進(jìn)一步蒸發(fā)；和食品表面接觸的空氣量增加，可顯著加速食品中水分的蒸發(fā)。64醫(yī)學(xué)課件（3）空氣相對(duì)濕度空氣相對(duì)濕度越低，食品干燥速率越快。因?yàn)槭称繁砻婧透稍锟諝庵g的水分蒸汽壓差是影響外部質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力。近于飽和的濕空氣進(jìn)一步吸收水分的能力遠(yuǎn)比干燥空氣差，飽和的濕空氣不能吸收來(lái)自食品的蒸發(fā)水分。食品水分下降的程度也由空氣濕度所決定。食品水分始終要和周?chē)諝獾臐穸忍幱谄胶鉅顟B(tài)干制時(shí)最有效的空氣溫度和相對(duì)濕度可以從各種食品的吸濕等溫線(xiàn)上尋找。65醫(yī)學(xué)課件（4）大氣壓力和真空度氣壓影響水的平衡，當(dāng)真空下干燥時(shí)，空氣的蒸汽壓減少，在恒速階段干燥更快。氣壓下降，水沸點(diǎn)相應(yīng)下降，氣壓愈低，沸點(diǎn)也愈低；溫度不變，氣壓降低，則加速水分蒸發(fā)。適合熱敏物料的干燥注意：當(dāng)干燥受內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移限制時(shí)，真空操作對(duì)干燥速率影響不大。66醫(yī)學(xué)課件操作條件對(duì)干燥速率影響的總結(jié)

67醫(yī)學(xué)課件2.食品性質(zhì)的影響（1）表面積表面積增大有利于干燥。高表面積、小顆粒、薄片易干燥、快（2）組分定向水分在食品內(nèi)的轉(zhuǎn)移在不同方向上差別很大，這取決于食品組分的定向。芹菜中水分沿著長(zhǎng)度方向比橫穿細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方向干燥要快得多68醫(yī)學(xué)課件（3）細(xì)胞結(jié)構(gòu)：食品中細(xì)胞外水分比細(xì)胞內(nèi)的水更易除去當(dāng)細(xì)胞被破碎時(shí)，有利于干燥。但細(xì)胞破裂會(huì)引起干制品質(zhì)量下降；（4）溶質(zhì)的類(lèi)型和濃度：溶質(zhì)如蛋白質(zhì)、碳水化合物、鹽、糖等，與水會(huì)相互作用，其結(jié)合力大，導(dǎo)致水分活度降低，抑制水分子遷移，干燥慢；尤其在低水分含量時(shí)還會(huì)增加食品的粘度；濃度越高，則影響越大。69醫(yī)學(xué)課件四、合理選用干制工藝條件

食品干制工藝條件主要由控制干燥速率、物料臨界水分和干制食品品質(zhì)的主要參變數(shù)組成人工干制食品時(shí)，空氣溫度、相對(duì)濕度、流速、氣壓是主要工藝條件；食品溫度是干燥過(guò)程中控制食品品質(zhì)的重要因素，它決定于空氣溫度、相對(duì)濕度和流速等主要參數(shù)。70醫(yī)學(xué)課件1.最適宜的干制工藝條件干制時(shí)間最短；熱能和電能的消耗量最低；干制品的質(zhì)量最高；

它隨食品種類(lèi)而不同，在具體干燥設(shè)備中難以達(dá)到理想的干燥工藝條件，為此作必要修改后的適宜干制工藝條件稱(chēng)為合理干制工藝條件。71醫(yī)學(xué)課件2.合理選用干制工藝條件的原則

（1）干燥初始階段：使食品表面的水分蒸發(fā)速率盡可能等于食品內(nèi)部的水分?jǐn)U散速率，同時(shí)力求避免在食品內(nèi)部建立起和濕度梯度方向相反的溫度梯度，以免降低食品內(nèi)部的水分?jǐn)U散速率。辦法：降低空氣溫度和流速，提高空氣相對(duì)濕度

72醫(yī)學(xué)課件（2）恒速干燥階段：物料表面溫度不會(huì)高于濕球溫度，為了加速蒸發(fā)，在保證食品表面的蒸發(fā)速率不超過(guò)內(nèi)部的水分?jǐn)U散速率的原則下，允許盡可能提高空氣溫度。此時(shí)提供的熱量主要用于水分的蒸發(fā)，物料表面溫度是濕球溫度。73醫(yī)學(xué)課件

（3）降速干燥階段：開(kāi)始時(shí)應(yīng)設(shè)法降低表面蒸發(fā)速率，使它能和逐步降低了的內(nèi)部水分?jǐn)U散率一致，以免食品表面過(guò)度受熱，導(dǎo)致不良后果。要降低干燥介質(zhì)的溫度，降低空氣的流速，提高空氣的相對(duì)濕度（如加入新鮮空氣）進(jìn)行控制。

74醫(yī)學(xué)課件（4）干燥末期：干燥介質(zhì)的相對(duì)濕度應(yīng)根據(jù)預(yù)期干制品水分含量加以選用。一般達(dá)到與當(dāng)時(shí)介質(zhì)溫度和相對(duì)濕度條件相適應(yīng)的平衡水分。如北方干燥的蔬菜比南方的水分含量要低，因北方空氣相對(duì)濕度小75醫(yī)學(xué)課件第三節(jié)干制對(duì)食品品質(zhì)的影響一、

干制過(guò)程中食品的主要變化1.物理變化干縮、干裂表面硬化多孔性熱塑性溶質(zhì)的遷移76醫(yī)學(xué)課件2.化學(xué)變化（1）營(yíng)養(yǎng)成分蛋白質(zhì)變性、降解碳水化合物分解、焦化、褐變脂肪氧化維生素易被破壞和損失77醫(yī)學(xué)課件（2）色素色澤隨物料本身的物化性質(zhì)改變（反射、散射、吸收傳遞可見(jiàn)光的能力）天然色素：類(lèi)胡蘿卜素、花青素、葉綠素、血紅素等易變化褐變：酶促褐變（馬鈴薯、蘋(píng)果的褐變）和非酶褐變（焦糖化、糖胺反應(yīng)(Maillard)）。78醫(yī)學(xué)課件（3）風(fēng)味引起水分除去的物理力，也會(huì)引起一些揮發(fā)物質(zhì)的去除，從而導(dǎo)致風(fēng)味的變差：熱會(huì)帶來(lái)一些異味、蒸煮味、硫味防止風(fēng)味損失方法：芳香物質(zhì)回收、低溫干燥、加包埋物質(zhì)使風(fēng)味物質(zhì)固定79醫(yī)學(xué)課件二、干制品的復(fù)原性和復(fù)水性

干制品復(fù)水后恢復(fù)原來(lái)新鮮狀態(tài)的程度是衡量干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)。

干制品的復(fù)原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小、形狀、質(zhì)地、顏色、風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、成分以及其他可見(jiàn)因素（感官評(píng)定）等各個(gè)方面恢復(fù)原來(lái)新鮮狀態(tài)的程度。例：粉體類(lèi)-速溶指標(biāo)80醫(yī)學(xué)課件干制品的復(fù)水性：新鮮食品干制后能重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度來(lái)表示。復(fù)水比（R復(fù)）：物料復(fù)水后瀝干重（m復(fù)）和干制品試樣重（m干）的比值R復(fù)=m復(fù)/m干

m復(fù)-干制品復(fù)水后瀝干重；m干-干制品試樣重復(fù)重系數(shù)（K復(fù)）：復(fù)水后制品瀝干重和同樣干制品試樣量在干制前的相應(yīng)原料重之比K復(fù)=m復(fù)/m原

m原-干制前相應(yīng)原料重干燥比：物料干燥前后重量比，反映被脫水程度R干=m原/m干

81醫(yī)學(xué)課件三、食品干制方法的選擇干制時(shí)間最短、費(fèi)用最低、品質(zhì)最高選擇方法時(shí)要考慮：不同的物料物理狀態(tài)不同：液態(tài)、漿狀、固體、顆粒性質(zhì)不同：對(duì)熱敏感性、受熱損害程度、對(duì)濕熱傳遞的感受性最終干制品的用途消費(fèi)者的不同要求82醫(yī)學(xué)課件第四節(jié)食品的干制方法干制方法可以區(qū)分為自然和人工干制兩大類(lèi)自然干制：在自然環(huán)境條件下干制食品的方法：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(zhuān)用的干燥設(shè)備本節(jié)主要討論人工干制的方法

83醫(yī)學(xué)課件一、空氣對(duì)流干燥

空氣對(duì)流干燥又稱(chēng)熱空氣干燥或者熱風(fēng)干燥，是最常見(jiàn)的食品干燥方法。常壓下進(jìn)行，以熱空氣為干燥介質(zhì)，以自然或強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)方式與食品進(jìn)行濕熱交換。對(duì)物料而言是通過(guò)熱空氣傳質(zhì)傳熱的干燥過(guò)程；對(duì)熱空氣是冷卻增濕的過(guò)程。包括氣流干燥法、流化床干燥法、噴霧干燥法等84醫(yī)學(xué)課件流動(dòng)的熱空氣不斷和食品密切接觸并向它提供蒸發(fā)水分所需的熱量，有時(shí)還要為載料盤(pán)或輸送帶增添補(bǔ)充加熱裝置采用這種干燥方法時(shí)，控制好空氣的干球溫度就可以改善食品品質(zhì)。85醫(yī)學(xué)課件1.柜（廂）式干燥設(shè)備基本結(jié)構(gòu)如下圖86醫(yī)學(xué)課件87醫(yī)學(xué)課件柜（廂）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(duì)象果蔬、香料或價(jià)格較高的食品作為中試設(shè)備，摸索物料干制特性，為確定大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)88醫(yī)學(xué)課件2.隧道式干燥設(shè)備為了增加干燥的能力，將干燥室加長(zhǎng)，可達(dá)十幾米到幾十米，物料從一頭進(jìn)到另一頭出來(lái)，即為隧道式干燥設(shè)備。通常根據(jù)熱空氣流動(dòng)和物料移動(dòng)的方向，將隧道式干燥設(shè)備分為逆流或順流隧道式干燥設(shè)備89醫(yī)學(xué)課件一些基本名稱(chēng)和概念對(duì)于熱空氣：高溫低濕空氣進(jìn)入的一端——熱端低溫高濕空氣離開(kāi)的一端——冷端對(duì)于物料：濕物料進(jìn)入的一端——濕端干制品離開(kāi)的一端——干端對(duì)于設(shè)備：熱空氣氣流與物料移動(dòng)方向一致——順流熱空氣氣流與物料移動(dòng)方向相反——逆流90醫(yī)學(xué)課件(1)逆流式隧道干燥設(shè)備基本結(jié)構(gòu)

物料與氣流的方向相反；濕端即冷端，干端即熱端；半連續(xù)式91醫(yī)學(xué)課件逆流式隧道干燥設(shè)備的特點(diǎn)及應(yīng)用

A.濕物料遇到的是低溫高濕空氣，物料內(nèi)的濕度梯度也比較小，這樣不易出現(xiàn)表面硬化或收縮現(xiàn)象，而中心又能保持濕潤(rùn)狀態(tài)，此時(shí)為恒速干燥階段。因此物料能全面均勻地收縮，不易發(fā)生干裂；適合于初期干燥速率過(guò)快容易干裂的軟質(zhì)水果如李、梅等92醫(yī)學(xué)課件B.干端處食品物料已接近干燥，但因遇到的是高溫低濕空氣，干燥仍可進(jìn)行但比較緩慢，此時(shí)為降速干燥階段。干制品的平衡水分可相應(yīng)降低，最終水分可低于5%；C.干端處物料溫度容易上升到與高溫?zé)峥諝庀嘟某潭取１苊馕锪系耐Ａ魰r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，干端處的空氣溫度不宜過(guò)高，一般不宜超過(guò)70℃；93醫(yī)學(xué)課件

D.逆流干燥中濕物料水分蒸發(fā)相對(duì)慢，總的干燥速率低，故濕物料載量不宜過(guò)多；

E.因?yàn)樵诘蜏馗邼竦目諝庵?，若物料易腐敗或菌污染程度過(guò)大，會(huì)有腐敗的可能。故易腐敗的物料不宜采用逆流干燥。94醫(yī)學(xué)課件（2）順流隧道式干燥基本結(jié)構(gòu)

濕端即熱端，冷端即干端95醫(yī)學(xué)課件順流隧道式干燥的特點(diǎn)與應(yīng)用

A.濕物料與干熱空氣相遇，水分蒸發(fā)快，濕球溫度下降比較大，這就允許使用更高一些的加熱空氣溫度如90℃，可進(jìn)一步加速水分蒸干而不至于焦化。

B.干端處則與低溫高濕空氣相遇，水分蒸發(fā)緩慢，干制品平衡水分相應(yīng)增加，所以干制品水分難以降到10%以下。

吸濕性較強(qiáng)的食品不宜選用順流干燥方式96醫(yī)學(xué)課件（3）雙階段干燥基本結(jié)構(gòu)

順流干燥：濕端水分蒸發(fā)率高逆流干燥：后期干燥能力強(qiáng)，平衡水份低97醫(yī)學(xué)課件（2）多階段熱風(fēng)穿流式干燥98醫(yī)學(xué)課件雙階段干燥：取長(zhǎng)補(bǔ)短特點(diǎn)：干燥比較均勻，生產(chǎn)能力高，品質(zhì)較好用途：蘋(píng)果片、蔬菜（胡蘿卜、洋蔥、馬鈴薯）現(xiàn)在還有多段式干燥設(shè)備，有3，4，5段等，有廣泛的適應(yīng)性。99醫(yī)學(xué)課件100醫(yī)學(xué)課件特點(diǎn)分成兩個(gè)階段：第一階段，區(qū)段1，因物料高濕，熱空氣自下而上；區(qū)段2和第二階段，物料減輕，熱空氣自上而下，以免吹跑物料；蔬菜脫水干制時(shí)，第一階段，區(qū)段1，空氣溫度可93-127℃，區(qū)段2，71-104℃；第二階段，54-82℃；101醫(yī)學(xué)課件加料器關(guān)鍵是穩(wěn)定而均勻加料102醫(yī)學(xué)課件特點(diǎn)干燥強(qiáng)度大，懸浮狀態(tài)，物料最大限度地與熱空氣接觸；干燥時(shí)間短，0.5-5s，并流操作；散熱面積小，熱效高，小設(shè)備大生產(chǎn)；適用范圍廣；物料(晶體)有磨損，動(dòng)力消耗大適用對(duì)象：水分低于35%-40%的物料例如糯米粉、馬鈴薯顆粒103醫(yī)學(xué)課件5.流化床干燥基本結(jié)構(gòu)：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(duì)象：粉態(tài)食品（固體飲料，造粒后二段干燥）104醫(yī)學(xué)課件流化床類(lèi)型單層流化床干燥器多層流化床干燥器

105醫(yī)學(xué)課件106醫(yī)學(xué)課件臥式多室流化床干燥器噴動(dòng)流化床干燥器

107醫(yī)學(xué)課件振動(dòng)流化床干燥器（奶粉篩選）108醫(yī)學(xué)課件流化床干燥的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)需機(jī)械攪拌即可使物料受熱均勻；缺點(diǎn)：氣流過(guò)快時(shí)易產(chǎn)生風(fēng)道，造成熱量的浪費(fèi)；高速氣流將粉粒物料從干燥床上帶走109醫(yī)學(xué)課件6.噴霧干燥

噴霧干燥就是將液態(tài)或漿狀食品噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進(jìn)行脫水干燥設(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110醫(yī)學(xué)課件（1）噴霧系統(tǒng)

使液體形成小液滴，產(chǎn)生大量表面積有利于水的蒸發(fā)，常用的噴霧系統(tǒng)主要有兩類(lèi)裝置：壓力噴霧：液體在高壓下（1700-3500kPa）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，其生產(chǎn)能力和液滴大小通過(guò)食品流體的壓力來(lái)控制。離心噴霧：液體被泵入高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)中（5000-20000rpm），在離心力的作用下經(jīng)圓盤(pán)周?chē)目籽弁庖莶⒈环稚⒊伸F狀液滴，大小10-500μm。111醫(yī)學(xué)課件兩類(lèi)霧化器的特點(diǎn)112醫(yī)學(xué)課件（2）空氣加熱系統(tǒng)蒸汽加熱電加熱溫度150-300℃

食品體系一般在200℃左右113醫(yī)學(xué)課件（3）干燥室液滴和熱空氣接觸的地方，可水平也可垂直，為立式或臥式；室長(zhǎng)幾米到幾十米，液滴在霧化器出口處速度達(dá)50m/s，滯留時(shí)間5-100s；根據(jù)空氣和液滴運(yùn)動(dòng)方向可分為順流和逆流干燥時(shí)的溫度變化空氣200℃，產(chǎn)品濕球溫度80℃以下。114醫(yī)學(xué)課件115醫(yī)學(xué)課件最終溫度差大約為0116醫(yī)學(xué)課件（4）空氣粉末分離系統(tǒng)A.旋風(fēng)分離器將空氣和粉末分離，大粒子粉末由于重力而降到干燥室底部，細(xì)粉末靠旋風(fēng)分離器來(lái)完成旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)圖和原理117醫(yī)學(xué)課件118醫(yī)學(xué)課件B.布過(guò)濾器空氣在排出前先通過(guò)過(guò)濾袋，細(xì)粉被布袋截獲，最后用反向空氣吹過(guò)過(guò)濾布回收細(xì)粉。常用在空氣排空前的最后一步分離。119醫(yī)學(xué)課件120醫(yī)學(xué)課件（5）噴霧干燥的特點(diǎn)蒸發(fā)面積大，干燥速度十分迅速產(chǎn)品具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、適合于連續(xù)化生產(chǎn)耗能大、熱效低，投入大

121醫(yī)學(xué)課件（6）噴霧干燥的典型產(chǎn)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劑122醫(yī)學(xué)課件（7）噴霧干燥的發(fā)展與流化床干燥結(jié)合的兩階段干燥法再濕法和直通法

123醫(yī)學(xué)課件二、接觸干燥被干燥物與加熱面處于密切接觸狀態(tài)，蒸發(fā)水分的能量來(lái)自承載物料的表面以傳導(dǎo)方式進(jìn)行干燥，又稱(chēng)傳導(dǎo)干燥間壁傳熱，而不是加熱空氣來(lái)傳熱，干燥介質(zhì)可為蒸汽、熱油、電這類(lèi)設(shè)備的常見(jiàn)例子是滾筒干燥機(jī)124醫(yī)學(xué)課件1.滾筒干燥

基本結(jié)構(gòu)金屬圓筒在漿料中滾動(dòng)，物料為薄膜狀，受熱蒸發(fā)熱由里向外

125醫(yī)學(xué)課件2.設(shè)備類(lèi)型：

(1)單滾筒

(2)雙滾筒

(3)真空滾筒126醫(yī)學(xué)課件(3)真空滾筒干燥127醫(yī)學(xué)課件128醫(yī)學(xué)課件

3.特點(diǎn)快速干燥熱能經(jīng)濟(jì)，干燥費(fèi)用低；因與高溫接觸，食品帶有煮熟或焦糊味4.適用對(duì)象漿狀、泥狀、糊狀、膏狀、液態(tài)，一些受熱影響不大的食品，如麥片、米粉129醫(yī)學(xué)課件三、真空干燥

食品在低氣壓條件下，熱量通常由傳導(dǎo)或輻射向食品傳遞，進(jìn)行物料干燥。氣壓愈低，水沸點(diǎn)愈低，易蒸發(fā)，可降低干燥溫度，減少氧化反應(yīng)等，適合于不耐高溫的食品。真空干燥：基于水分在低壓下沸點(diǎn)降低的原理，在低氣壓（一般0.3-0.6kPa）條件下，可以較低溫度（37-82℃）干燥食品。

130醫(yī)學(xué)課件1.基本結(jié)構(gòu)

干燥箱、真空系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷凝水收集裝置2.設(shè)備類(lèi)型間歇式真空干燥設(shè)備連續(xù)式真空干燥（帶式輸送）設(shè)備131醫(yī)學(xué)課件間歇式真空干燥設(shè)備系統(tǒng)蒸汽噴射泵抽氣制冷冷凝器和真空泵組合抽氣132醫(yī)學(xué)課件連續(xù)輸送帶式真空干燥設(shè)備133醫(yī)學(xué)課件134醫(yī)學(xué)課件3.特點(diǎn)可降低干燥溫度；可使水分降低到2%左右物料呈疏松多孔狀，能速溶?？墒贡桓稍镂锪陷p微膨化。4.適用對(duì)象水果片、顆粒、粉末如麥乳精、速溶茶等135醫(yī)學(xué)課件四、冷凍干燥將食品在冷凍狀態(tài)下，食品中的水變成冰，再在高真空度下，冰直接從固態(tài)變成水蒸汽（升華）而脫水，故又稱(chēng)為升華干燥要使物料中的水變成冰，同時(shí)由冰直接升華為水蒸汽，則必須要使物料的水溶液保持在三相點(diǎn)以下。136醫(yī)學(xué)課件BO：升華曲線(xiàn)OA：汽化曲線(xiàn)O點(diǎn)（固液氣）三相點(diǎn)：壓力610Pa溫度0.01℃137醫(yī)學(xué)課件食品是含有多種溶質(zhì)的混合溶液，凍結(jié)時(shí)稱(chēng)為低共熔混合物或共晶溶液；共晶溶液開(kāi)始凍結(jié)的溫度稱(chēng)為共晶點(diǎn)溫度，它是溶液完全凍結(jié)固化的最高溫度；凍結(jié)固化點(diǎn)也是熔化開(kāi)始點(diǎn)，所以共晶點(diǎn)溫度也稱(chēng)為共熔點(diǎn)溫度。隨著食品水溶液濃度增加，其共晶點(diǎn)或共熔點(diǎn)溫度和它的水蒸氣壓都相應(yīng)下降。1.冷凍干燥條件138醫(yī)學(xué)課件（1）食品冷凍溫度＜-4℃；（2）食品升華一般要絕對(duì)壓力＜500Pa，最高真空一般達(dá)到15-5Pa。

139醫(yī)學(xué)課件2.冷凍干燥的凍結(jié)方法自?xún)龇ǎ豪梦锪媳砻嫠终舭l(fā)時(shí)從它本身吸收汽化潛熱，促使物料溫度下降，直至它達(dá)到凍結(jié)點(diǎn)時(shí)物料水分自行凍結(jié)。如能將干燥室迅速抽成高真空狀態(tài)，物料水分會(huì)因水分瞬間大量蒸發(fā)而迅速降溫凍結(jié)。但這種方法因?yàn)橛幸骸鷼獾倪^(guò)程會(huì)使食品的形狀變形或發(fā)泡、沸騰等，適合于一些有固定體形的如芋頭、碎肉塊、雞蛋等。140醫(yī)學(xué)課件預(yù)凍法將要凍干的食品物料預(yù)先用制冷機(jī)或系統(tǒng)如液氨、液氮或氟利昂制冷，預(yù)先進(jìn)行凍結(jié)，或在凍庫(kù)中冷凍；一般食品在-4℃以下開(kāi)始形成冰晶體，此法較為適宜，主要是用于液態(tài)食品干燥141醫(yī)學(xué)課件3.冷凍干燥的過(guò)程(1)初級(jí)干燥（Primarydryingstage（sublimation））又稱(chēng)升華干燥

冰晶體形成后，通過(guò)控制冷凍干燥機(jī)中的真空度和注意補(bǔ)充熱量，冰可以快速升華，使食品中形成的全部冰被全部升華完畢，這一過(guò)程稱(chēng)為初級(jí)干燥或升華干燥。142醫(yī)學(xué)課件

冰晶體形成后，通過(guò)控制冷凍室中的真空度，則冰晶升華，因升華相變是一個(gè)吸熱過(guò)程，需要提供相變潛熱或升華熱。凍結(jié)物料溫度的最低極限不能小于冰晶體的飽和蒸汽壓相應(yīng)的溫度，所提供的熱量應(yīng)等于冰晶體升華熱。143醫(yī)學(xué)課件升華界面（前沿）在冷凍干燥的初級(jí)階段，隨著干燥的進(jìn)行，食品中的冰逐漸減少，有冰的部分為凍結(jié)層，沒(méi)有冰的部分稱(chēng)為干燥層；在食品中的凍結(jié)層和干燥層之間的界面被稱(chēng)為升華界面（sublimationfront），確切地說(shuō)是在食品的凍結(jié)層和干燥層之間存在一個(gè)水分?jǐn)U散過(guò)渡區(qū)144醫(yī)學(xué)課件升華界面145醫(yī)學(xué)課件冰升華后水分子外逸留下了原冰晶體大小的孔隙，形成了海綿狀多孔性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)品的復(fù)水性海綿狀多孔性結(jié)構(gòu)也使傳熱速度和水分外逸的速度減慢，特別是傳熱的限制。因此，應(yīng)采用一些穿透力強(qiáng)的熱能有效地加速干燥速率。146醫(yī)學(xué)課件(2)二級(jí)干燥當(dāng)食品中的冰全部升華完畢，升華界面消失時(shí)，此時(shí)食品的水分含量還有15-20%時(shí)，水分含量下降變慢，干燥就進(jìn)入另一個(gè)階段稱(chēng)為二級(jí)干燥（secondrydryingstage）147醫(yī)學(xué)課件剩余的水分即是被束縛、不能被凍結(jié)的水分子，是多分子和單分子吸附層的水，但這些水并非為液態(tài)水，而是為玻璃態(tài)水，可使已被干燥的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)維持剛性多孔狀；使玻璃態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水的溫度稱(chēng)為玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（glasstransitiontemperature）要繼續(xù)除去這部分玻璃態(tài)水，必須補(bǔ)加熱量使之加快運(yùn)動(dòng)來(lái)克服束縛才能外逸出來(lái)。但需要注意熱量補(bǔ)加不能太快148醫(yī)學(xué)課件在二級(jí)干燥階段，當(dāng)溫度升高到使干燥層原先形成的固態(tài)狀框架結(jié)構(gòu)失去剛性、發(fā)生熔化或產(chǎn)生發(fā)粘、發(fā)泡現(xiàn)象，即使食品的固態(tài)框架結(jié)構(gòu)發(fā)生癟塌（collapse），此時(shí)的溫度稱(chēng)為癟塌溫度。在癟塌中，食品冰晶體升華后的空穴消失，阻塞了水分子升華外逸，妨礙升華繼續(xù)進(jìn)行，致使凍干失敗。同時(shí)食品密度減少，復(fù)水性差。食品的癟塌溫度實(shí)際上就是玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。149醫(yī)學(xué)課件150醫(yī)學(xué)課件151醫(yī)學(xué)課件冷凍干燥食品的結(jié)構(gòu)決定二級(jí)干燥需要的時(shí)間干燥必須通過(guò)水分子的擴(kuò)散進(jìn)行。在二級(jí)干燥中除去剩余水分所需的時(shí)間大于等于初級(jí)干燥去除80%以上水分所消耗的時(shí)間152醫(yī)學(xué)課件（3）冷凍干燥曲線(xiàn)食品溫度變化曲線(xiàn)（表面、中心）；食品水分含量變化曲線(xiàn)；加熱板溫度變化曲線(xiàn)；真空度變化曲線(xiàn)；153醫(yī)學(xué)課件載量初始水分90%，最后水分3%1．加熱板溫度；2.物料表面溫度；3.干燥曲線(xiàn)

154醫(yī)學(xué)課件生牛肉接觸加熱凍干曲線(xiàn)155醫(yī)學(xué)課件4.冷凍干燥設(shè)備基本結(jié)構(gòu)

(1)冷凍干燥設(shè)備組成和真空干燥設(shè)備相同，但要多一個(gè)制冷系統(tǒng)，主要是將物料凍結(jié)成冰塊狀。156醫(yī)學(xué)課件冷凍干燥設(shè)備組成示意圖157醫(yī)學(xué)課件(2)設(shè)備類(lèi)型間歇式冷凍干燥設(shè)備隧道式連續(xù)式冷凍干燥設(shè)備158醫(yī)學(xué)課件間歇式冷凍干燥設(shè)備159醫(yī)學(xué)課件隧道式連續(xù)式冷凍干燥設(shè)備160醫(yī)學(xué)課件5.冷凍干燥食品的特點(diǎn)在低溫高真空下，特別適合于熱敏性高和極易氧化的食品干燥，可以保留新鮮食品的色香味及營(yíng)養(yǎng)成分；不失原有的固體骨架結(jié)構(gòu)，可保持物料原有的形態(tài)；具有多孔結(jié)構(gòu)，速溶性和復(fù)水性好；設(shè)備昂貴，凍干制品的價(jià)格是熱風(fēng)干燥的3-5倍；161醫(yī)學(xué)課件6.凍干食品的種類(lèi)蔬菜類(lèi)：蔥、蒜、蘑菇、香菜等水果類(lèi)：蘋(píng)果、香蕉、草莓等肉禽類(lèi)：牛、羊、豬等水產(chǎn)類(lèi)：海參、魷魚(yú)、干貝等中藥材；生物類(lèi)：162醫(yī)學(xué)課件第五節(jié)干制品的包裝和貯藏

食品經(jīng)干燥脫水處理后，其本身的一些物理特性發(fā)生了很大改變，如密度、體積、吸濕性等。為了保持干制品的特性以及便于儲(chǔ)藏運(yùn)輸，通常包裝對(duì)于干制品的而言包括三部分：干制品的預(yù)處理；干制品的包裝；干制品的貯藏163醫(yī)學(xué)課件一、包裝前干制品的預(yù)處理1.篩選分級(jí)

選出塊片和顆粒大小不合標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品；剔除其他碎屑雜質(zhì)等物；磁鐵吸除金屬雜質(zhì)；

在輸送帶上進(jìn)行機(jī)械篩選或人工挑選。164醫(yī)學(xué)課件2.均濕處理

有時(shí)曬干或烘干的干制品由于翻動(dòng)或厚薄不均會(huì)造成制品中水分含量不均勻一致（內(nèi)部亦不均勻），這時(shí)需要將它們放在密閉室內(nèi)或容器內(nèi)短暫貯藏，使水分在干制品內(nèi)部重新擴(kuò)散和分布，從而達(dá)到均勻一致的要求，這稱(chēng)為均濕處理。特別是水果干制品。均濕處理還常稱(chēng)為回軟和發(fā)汗；165醫(yī)學(xué)課件3.滅蟲(chóng)處理

干制品尤其是果疏干制品常有蟲(chóng)卵混雜其間，在適宜的條件下會(huì)生長(zhǎng)造成損失。煙熏是控制干制品中昆蟲(chóng)和蟲(chóng)卵常用方法；常用煙熏劑有甲基溴，一般為16-24g/m3此外，二氧化硫也常用于果干的熏蒸；大包裝葡萄干常用甲酸甲酯防蟲(chóng)害；166醫(yī)學(xué)課件4.壓塊（片）將干制品在水壓機(jī)中用塊模壓縮成密度較高的塊狀如木耳塊；或用軋片機(jī)軋成片狀，如紫菜片，這