食品脫水與干燥

食品脫水與干燥第1頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、概述1.脫水的概念：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。2.類(lèi)型：包括濃縮與干燥區(qū)別：食品中最終含水量及產(chǎn)品的性質(zhì)不同濃縮：產(chǎn)品是液態(tài)，含水量一般在15%以上；干燥：產(chǎn)品是固態(tài)，具有固體特性，含水量低。一般濃縮是干燥的前處理。第2頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.脫水的方式根據(jù)脫水的原理不同可分為兩種。常溫或真空加熱：依據(jù)食品組分的蒸汽壓不同。膜分離（滲透、反滲透、超濾）：依據(jù)分子大小不同。第3頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.食品干藏：脫水制品在其水分被降低到足以防止腐敗變質(zhì)的程度后，并始終保持低水分進(jìn)行長(zhǎng)期保藏的一種方法。食品的干制：就是在人工控制條件下，采用加熱蒸發(fā)脫水，幾乎完全除去食品中水分，是水分含量在15%以下，而食品的其他性質(zhì)在此過(guò)程中幾乎沒(méi)有或極小的發(fā)生變化的干燥方法。第4頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干制的目的：1.將食品中水分降低到一定水平，達(dá)到干燥要求2.要求食品品質(zhì)變化最小3.改善食品的質(zhì)量第5頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干制特點(diǎn)：干制是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程。一方面涉及熱和物質(zhì)的傳遞；另一方面其過(guò)程是多相反應(yīng)，綜合化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、流變學(xué)等過(guò)程的結(jié)果。第6頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品干制的主要問(wèn)題研究干燥物料的特性，科學(xué)的選擇干燥方法和設(shè)備，控制最適合的干燥條件，獲得最低能量消耗和最佳產(chǎn)品質(zhì)量。第7頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.干制食品的特點(diǎn)水分含量低，有利于在室溫下長(zhǎng)期儲(chǔ)藏。重量輕、體積小，便于攜帶、運(yùn)輸。是救災(zāi)、救急和戰(zhàn)備常用的重要物資。第8頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、食品干藏的原理1.食品中水分存在的形式：1）結(jié)合水：定義：是指不易流動(dòng)、不易結(jié)冰，不能作為外加溶質(zhì)的溶劑，其性質(zhì)顯著不同于純水。第9頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)合水的類(lèi)型：（1）化學(xué)結(jié)合水：是經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后，按嚴(yán)格的數(shù)量比例，牢固的同固體間結(jié)合的水分，只有在化學(xué)作用或特別強(qiáng)烈的熱處理下才能除去，除去的同時(shí)會(huì)造成物料物理化學(xué)性質(zhì)的改變，即質(zhì)變。在物料中含量小于5-10%，是干制品含水量的極限標(biāo)準(zhǔn)。第10頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）吸附結(jié)合水：是指在物料膠體微粒內(nèi)、外表面上因分子吸附力而被吸著的水分。物料的膠體微粒具有極大的表面自由能，吸附力某些水分子，膠體表面第一單分子層的水分結(jié)合最牢固。吸附結(jié)合水具有不同的吸附力，在干燥過(guò)程中除去時(shí)要提供水分汽化需要的潛熱和水分子脫吸附需要的潛熱。第11頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）結(jié)構(gòu)結(jié)合水：是指當(dāng)膠體溶液凝固成凝膠時(shí)，保持在凝膠體內(nèi)不的一種水分。（4）滲透壓結(jié)合水：是指溶液和膠體溶液中，被溶質(zhì)束縛的水分。溶液濃度越高，溶質(zhì)的束縛力越強(qiáng)，十分越難以除去。第12頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）自由水：定義：是指食品或原料組織細(xì)胞中易流動(dòng)、易結(jié)冰，也能溶解溶質(zhì)的水分。類(lèi)型：毛細(xì)管吸附水和物料外表面附著水分特點(diǎn)：依靠表面附著力、毛細(xì)管力和十分粘著力存在于濕物料中；干燥過(guò)程中能以液體或蒸汽形式除去。

第13頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

食品中水分被利用的難易程度，主要依據(jù)水分結(jié)合力或結(jié)合程度的大小而定。自由水最容易被微生物、酶、化學(xué)反應(yīng)所利用，而結(jié)合水則難易被利用，結(jié)合力或結(jié)合程度越大，越難易被利用。第14頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.水分活度1）定義：食品表面測(cè)定的水蒸汽壓與相同溫度下純水的飽和蒸汽壓的比值。

AW=P/P0AW描述了水在食品中和非水成分相互作用的程度，反映了水與非水成分結(jié)合的強(qiáng)弱大小，自由水產(chǎn)生的AW為1，結(jié)合時(shí)則小于1。

第15頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于蒸汽壓與相對(duì)濕度有關(guān)，因而食品的AW值與該產(chǎn)品環(huán)境的平衡相對(duì)濕度ERH相關(guān)，也可以用ERH表示。但兩者的意義不同，AW是食品固有的性質(zhì)，反映了食品中水分的結(jié)合狀態(tài)，即內(nèi)環(huán)境；ERH則反應(yīng)了與食品相平衡時(shí)周?chē)目諝鉅顟B(tài)，即外環(huán)境。第16頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）影響因素：通常取決于食品中水分存在的量、溫度、水中溶質(zhì)的濃度、食品成分、AW值等。簡(jiǎn)單說(shuō)影響AW的主要因素是樣品的組成與溫度，前者更為重要。第17頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）AW與水分含量的關(guān)系（1）水分吸附等溫線在恒定溫度下，AW-水分含量作圖得到的曲線稱(chēng)為水分吸附等溫線MSI，表示食品平衡使水分含量與外界空氣相對(duì)濕度之間的關(guān)系。高水分含量的食品的MSI曲線呈反向L形，低水分含量食品的MSI曲線呈反S形。第18頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將MSI曲線劃分為ⅠⅡⅢⅠ區(qū)：最強(qiáng)烈吸附，最少流動(dòng)，水分子以離子或偶極相互作用與可接近的部位結(jié)合，水與非水成分結(jié)合能大，穩(wěn)定性強(qiáng)，不易除去，含量在1%以下。第19頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ區(qū)：水分子以氫鍵與相鄰水分子和溶質(zhì)結(jié)合，相當(dāng)于多層吸附水，可溶性成分與不溶性成分對(duì)AW影響較大，即物料種類(lèi)對(duì)AW影響較大，一般在5%以下。

第20頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在這區(qū)內(nèi)存在二種水：吸附在膠體微粒內(nèi)，外表面力場(chǎng)范圍內(nèi)的水，有較大的表面自由能與水吸附結(jié)合，且隨分子層增加，吸附力減弱，介于ⅠⅡ之間。以膠體物質(zhì)為骨干形成凝膠時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)保留的水分，或封閉于細(xì)胞內(nèi)的水分，是滲透壓或結(jié)構(gòu)維持水，介于ⅡⅢ之間。第21頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅲ區(qū)：自由水或類(lèi)似自由水，主要是由充滿食品內(nèi)毛細(xì)管中和附著在食品表面的水構(gòu)成，是在凝膠或細(xì)胞體系中被物理截留的體相水，最易被脫水除去，這種水分含量占食品總水分含量的95%以上。第22頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）解吸等溫曲線一般說(shuō)濕物料與周?chē)諝獾南嗷プ饔糜袃蓚€(gè)方向。P物料<P空氣物料吸收空氣中水蒸氣而濕潤(rùn)，吸附作用P物料>P空氣物料脫水干燥解吸作用P物料=P空氣物料中水分與周?chē)諝庀鄬?duì)濕度平衡AW=ERH%第23頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AW和水分含量的關(guān)系在吸附與解吸過(guò)程中不同。在相同水分含量下，解吸曲線中AW比MSI要低，或在相同AW下，解吸中物料含水量高于MSI，稱(chēng)為吸附滯后現(xiàn)象。第24頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

其原因可以理解為食品干燥后重新吸水時(shí)，水分與非水成分的結(jié)合力減弱，即如果物料干燥后重新吸濕，為獲得同樣的平衡濕度，必須具備更高的空氣濕度，在相同的額平衡濕度下，吸附濕度>解吸濕度。第25頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理由目前尚未有合理解釋?zhuān)赡苁牵?.由于毛細(xì)管脫水后，空氣進(jìn)入并吸附在管壁上，當(dāng)重新吸濕時(shí)，水分必須要克服毛細(xì)管力和空氣的阻力，因此，熟料干燥后重新吸濕達(dá)到相同的平衡濕度，必須增加空氣中的蒸汽壓。2.由于水分或失去水分時(shí)，物料體積的變化引起的。第26頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般情況下，高糖、高果膠物料滯后環(huán)主要出現(xiàn)在單分子層，AW<0.65；高蛋白物料滯后環(huán)出現(xiàn)在AW0.85-0附近；淀粉類(lèi)物料滯后環(huán)出現(xiàn)在AW0.7處。物料的滯后現(xiàn)象與溫度有關(guān)，一般情況下，溫度升高，滯后現(xiàn)象減輕，并且滯后環(huán)沿等溫線的跨度減小。第27頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）MSI意義：食品何時(shí)脫水容易，何時(shí)較難如何組合食品可防止水分在組合食品的各組成部分間轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)食品的化學(xué)和物理的穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系看出不同食品中水分與非水成分間結(jié)合能力的強(qiáng)弱。第28頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.AW與食品保藏1）AW對(duì)微生物生長(zhǎng)影響：（1）對(duì)微生物發(fā)育的影響：一般情況下，每種微生物均有其最適的AW和最低的AW，它們?nèi)Q于微生物的種類(lèi)、食品的種類(lèi)、溫度、PH值以及是否存在濕潤(rùn)劑等因素，大多數(shù)細(xì)菌要求AW>0.94，大多數(shù)酵母菌要求AW>0.88-0.80，大多數(shù)霉菌要AW>0.75，因此，為了抑制微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)干制品的儲(chǔ)藏期，必須將其AW降低到0.60以下。第29頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）AW與微生物耐熱性

AW可改變微生物對(duì)熱、光以及化學(xué)試劑的敏感性，高AW時(shí)，微生物最敏感；中等AW以下時(shí)，微生物最不敏感。第30頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）與芽孢的形成、產(chǎn)生毒素微生物在不同的生長(zhǎng)階段，所需要的AW值不同，細(xì)菌在形成芽孢和產(chǎn)生毒素時(shí)所需要的AW值要高于生長(zhǎng)時(shí)所需的數(shù)值，如魏化芽孢桿菌繁殖生長(zhǎng)時(shí)的AW為0.96，而芽孢形成的最適AW為0.993，再如黃曲霉菌生長(zhǎng)時(shí)需要AW0.78-0.80，而產(chǎn)生毒素時(shí)AW則要求0.83.第31頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）AW與酶的關(guān)系（1）AW與酶活性的關(guān)系：酶的活性高低與很多條件有關(guān)，其中AW的影響非常顯著，酶反應(yīng)速度隨AW提高而增大，在0.75-0.95之間達(dá)到最大，大于這個(gè)范圍酶反應(yīng)速度下降，可能是過(guò)高的AW對(duì)酶和底物有稀釋作用。第32頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

酶以AW之間的關(guān)系呈現(xiàn)非線性關(guān)系，在AW<0.65時(shí)，酶活性降低或減弱，但吸濕后仍會(huì)緩慢活動(dòng)，從而引起食品變質(zhì)。一般說(shuō)只有干制品的水分降低到1%以下，酶的活性才會(huì)完全消失。第33頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

AW影響酶促反應(yīng)的途徑：水作為運(yùn)動(dòng)介質(zhì)促進(jìn)擴(kuò)散穩(wěn)定酶的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象水是水解反應(yīng)的底物破壞極性集團(tuán)的氫鍵從反應(yīng)復(fù)合物中釋放產(chǎn)物第34頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）AW與酶的熱穩(wěn)定性的關(guān)系酶在濕熱條件下最易被鈍化，如在濕熱條件下100℃瞬間即能破壞其活性，而在干熱條件下，204℃鈍化效果也極其微小，由此可見(jiàn)，水分含量越高，酶的起始失活溫度越低。第35頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）AW對(duì)化學(xué)變化的影響

AW不是確定最低化學(xué)反應(yīng)的唯一參數(shù)。水在食品中可作為化學(xué)反應(yīng)物及生成物的溶劑、可作為反應(yīng)物、可作為生成物、可作為另一種物質(zhì)的催化或抑制劑。

第36頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月很多化學(xué)反應(yīng)屬于離子反應(yīng)，其反應(yīng)條件首先是離子化，再次要有水分子參與才能發(fā)生反應(yīng)。如果減少水分子數(shù)量，則化學(xué)反應(yīng)速度下降。因此要綜合分析。如AW與脂肪氧化反應(yīng)、非酶褐變反應(yīng)、美拉德反應(yīng)以及淀粉老化等各種反應(yīng)之間的關(guān)系。第37頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、食品干制機(jī)制1、干制機(jī)制食品干燥是指在熱空氣中食品水分受熱蒸發(fā)后被除去的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程有兩個(gè)方面，一方面是食品中水分子從內(nèi)部遷移到與干燥熱空氣接觸的表面，再根據(jù)表面與空氣中的蒸汽壓差擴(kuò)散到空氣中——水分轉(zhuǎn)移；第38頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另一個(gè)方面是熱空氣中的熱量從空氣傳到食品表面，再傳到食品內(nèi)部——熱量傳遞。因此，食品干燥過(guò)程既有水分轉(zhuǎn)移又有熱量傳遞，是濕熱轉(zhuǎn)移的過(guò)程。第39頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）導(dǎo)濕性：（1）概念：由于水分梯度使食品中水分從高水分處相低水分處轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散的現(xiàn)象。（2）水分梯度：見(jiàn)課本33頁(yè)公式2-5

為空間內(nèi)水分含量沿法線發(fā)生變化的速度。由導(dǎo)濕性引起的水分轉(zhuǎn)移量為：課本33頁(yè)公式2-7I濕=-Kγ0ΔM

第40頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水分轉(zhuǎn)移方向與水分梯度方向相反，所以用負(fù)號(hào)；在其他條件相同時(shí)，導(dǎo)濕系數(shù)越大，說(shuō)明通過(guò)導(dǎo)濕性引起的水分轉(zhuǎn)移量越大，物料越容易干燥。導(dǎo)濕系數(shù)K在干燥過(guò)程中隨物料溫度、水分和水與非水成分的結(jié)合形式而發(fā)生變化。第41頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）K與食品水分的關(guān)系Ⅲ區(qū)：主要為游離水，以液態(tài)轉(zhuǎn)移，K不變Ⅱ區(qū)：主要滲透水，以蒸汽或液體擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，K處于下降階段Ⅰ區(qū)：吸附水，蒸汽擴(kuò)散，多分子層K上升，單分子層K下降。第42頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）K與溫度關(guān)系溫度對(duì)食品物料的倒是系數(shù)有明顯影響，米鈕維恰等人研究表明，導(dǎo)濕系數(shù)與熱力學(xué)溫度的14次方程正比。

K=（T/290）14

說(shuō)明：導(dǎo)濕系數(shù)小的物料，干燥前進(jìn)行預(yù)熱，可大大提高物料的導(dǎo)濕性，顯著加快干制的過(guò)程。第43頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.）導(dǎo)濕溫性：（1）概念：由溫度梯度引起的食品水分從高溫處相低溫處轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。（2）原因：高溫下，液體粘度和表面張力下降，，蒸汽壓上升，易流動(dòng)高溫下，食品間隙內(nèi)空氣擴(kuò)張，擠壓毛細(xì)管內(nèi)水分順著熱流方向流動(dòng)第44頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）溫度梯度：見(jiàn)課本35頁(yè)公式導(dǎo)溫性引起水分轉(zhuǎn)移量：見(jiàn)課本35頁(yè)公式2-8

其中δ

為導(dǎo)濕溫性系數(shù)，水分轉(zhuǎn)移方向與溫度梯度方向相反，用負(fù)號(hào)表示。（4）導(dǎo)濕溫性系數(shù)：表示溫度梯度為1℃/m時(shí)所引起的水分轉(zhuǎn)移量。第45頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)濕溫系數(shù)與物料水分的關(guān)系A(chǔ)：低水分含量物料的水分為單分子層吸附水，以氣態(tài)方式擴(kuò)散，δ很小甚至負(fù)值。A-B：隨物料水分含量的增加吸附水由單分子層轉(zhuǎn)向多分子層，結(jié)合力減弱，擴(kuò)散方式也轉(zhuǎn)向液態(tài)，δ

也不斷增加，直至到達(dá)最高點(diǎn)B點(diǎn)。第46頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果物料中水分總能以液態(tài)方式擴(kuò)散，導(dǎo)濕溫性系數(shù)就不會(huì)因物料水分的變化而變化，即δ不變，發(fā)生曲線Ⅱ。如果物料受空氣擠壓，妨礙了液態(tài)水分的轉(zhuǎn)移，則導(dǎo)濕溫性系數(shù)下降，即δ

減小，發(fā)生曲線Ⅰ?？諝馐琼槦崃鞣较颍譄o(wú)論是氣態(tài)還是液態(tài)方式轉(zhuǎn)移都是逆熱流方向的。第47頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）導(dǎo)濕性、導(dǎo)濕溫性與食品干燥：干制過(guò)程中，濕物料內(nèi)部同事存在水分梯度和溫度梯度，水分的總流量為導(dǎo)濕性和導(dǎo)濕溫性共同引起的水分流量的總和。∣I總∣=∣I濕∣+∣I溫∣一般情況下，溫度由物料表面向中心傳遞，外→內(nèi)，水分流向相反，內(nèi)→外第48頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干燥過(guò)程存在三種情況I濕>I溫，I總=I濕-I溫，此時(shí)以導(dǎo)濕性為主，導(dǎo)濕溫性為干燥的阻礙因素，但總的水分轉(zhuǎn)移方向是內(nèi)→外，物料處于干燥階段。I濕<I溫，I總出現(xiàn)負(fù)值，此時(shí)以導(dǎo)濕溫性為主，導(dǎo)濕性成為水分轉(zhuǎn)移的阻礙因素，水分則隨熱流方向轉(zhuǎn)移是外→內(nèi)，不利于干燥，延長(zhǎng)了干燥時(shí)間，只有當(dāng)內(nèi)部蒸汽壓達(dá)到一定程度后才會(huì)改變水分轉(zhuǎn)移方向。第49頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月I溫=0，此時(shí)物料表面的熱量全部用于表面水分蒸發(fā)，物料內(nèi)部則不存在溫度梯度，此時(shí)濕物料中的水分轉(zhuǎn)移只受導(dǎo)濕性影響，干燥速度取決于加熱介質(zhì)與水分?jǐn)U散率等。第50頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.干制過(guò)程的特性1）干燥曲線：食品干制的特性可用干燥曲線反映，干燥曲線可由干燥過(guò)程中水分含量、干燥速率和食品溫度變化組合在一起綜合表達(dá)。第51頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）水分含量曲線：表示濕物料中水分含量與干燥時(shí)間的關(guān)系。首先濕物料被預(yù)熱，食品表面受熱或水分開(kāi)始蒸發(fā)，但由于溫度梯度的存在阻礙了水分的轉(zhuǎn)移，水分含量下降較緩慢，A-B。隨著熱量的傳遞，溫度梯度減小或消失，食品中水分迅速下降，B-C,除去了絕大部分自由水，達(dá)到C點(diǎn)時(shí)，食品中主要為多層吸附水，水分下降緩慢C-D，并逐漸達(dá)到平衡D-E。第52頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）干燥速率曲線：表示的是水分子從食品表面跑向干燥空氣的速度與干燥時(shí)間的關(guān)系。食品被加熱，水分開(kāi)始蒸發(fā)，干燥速率由小一直到最大A’’-B’’，此時(shí)水分從食品表面擴(kuò)散到空氣中的速率等于或小于水分從食品內(nèi)部向表面轉(zhuǎn)移的速率，造成干燥速率恒定不變B’’-C’’，達(dá)到第一水分臨界點(diǎn)后，物料表面不再為水分濕潤(rùn)，干燥速率開(kāi)始減慢，進(jìn)入降速期C’’-D’’。第53頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)干燥速率下降到“D”點(diǎn)后，物料表面水分已經(jīng)全部變干，原來(lái)在表面進(jìn)行的水分汽化則全部移入物料內(nèi)部，汽化的水蒸氣要穿過(guò)已干的固體層而傳遞到空氣中，使阻力增加，因而干燥速率降低更快D’’-E’’，直到達(dá)到平衡水分，水分的遷移基本停止，干燥速率為零。第54頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月需要說(shuō)明：干燥速率的轉(zhuǎn)折點(diǎn)標(biāo)志著干燥機(jī)理的轉(zhuǎn)折，臨界點(diǎn)是干燥有表面汽化控制到內(nèi)部擴(kuò)散控制的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，是物料由除去非結(jié)合水到除去結(jié)合水的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。第55頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）食品溫度曲線：表示食品的溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系干燥初期食品接觸熱空氣，食品溫度由室溫逐漸上升A`-B`,達(dá)到B`點(diǎn)后，熱空氣提供的熱量全部為食品表面水分蒸發(fā)所消耗，食品本身沒(méi)有受到加熱，溫度不變B`-C`，達(dá)到C`點(diǎn)后，水分蒸發(fā)減小，熱空氣提供的熱量大于水分汽化需要的潛熱，物料表面溫度開(kāi)始不斷升高C`-D`，干燥達(dá)到平衡水分時(shí)，食品溫度等于熱空氣溫度，為空氣的干球溫度E`.第56頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.）干燥階段：典型的干燥階段有恒率干燥期和降率干燥期兩個(gè)階段。（1）恒率干燥期：此期中水分子從食品內(nèi)部遷移到表面的速率大于或等于水分子從食品表面相熱空氣蒸發(fā)的速率，其表達(dá)式見(jiàn)課本38頁(yè)公式2-10.第57頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

恒率干燥期的長(zhǎng)短取決于干制過(guò)程種食品內(nèi)部水分遷移與食品表面水分蒸發(fā)或外部水分?jǐn)U散速度的大小。如果內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速度大于表面水分?jǐn)U散速度，則恒率干燥階段可以延續(xù)，否則，就不存在恒率干燥期。第58頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）降率期：此期內(nèi)內(nèi)部質(zhì)量傳遞機(jī)制影響干燥速度，在食品中存在幾種不同的水分轉(zhuǎn)移方式。液體擴(kuò)散：表面水分含量低于剩余水分含量蒸汽擴(kuò)散：產(chǎn)品表面存在氣化作用毛細(xì)管流動(dòng)：多孔物質(zhì)的表面張力的影響壓力流動(dòng)：干燥空氣與食品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的壓力差熱力流動(dòng)：食品表面與內(nèi)部的溫度差第59頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.）由導(dǎo)濕性和導(dǎo)溫濕性解釋干燥過(guò)程特征：第60頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.影響干制的因素1）干制條件：（1）溫度：對(duì)于空氣作為干燥介質(zhì)，提高空氣溫度，干燥加快。原因：溫度升高，傳熱介質(zhì)與食品間溫差加大，熱量向食品傳遞速率加大，水分外逸速率加快。第61頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫度升高，空氣相對(duì)飽和濕度下降，加大水分從食品表面擴(kuò)散的動(dòng)力。溫度高，水分?jǐn)U散速率也加快，使內(nèi)部干燥加速。第62頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）空氣流速熱空氣容納更多的水分能及時(shí)帶走食品表面附近的飽和濕空氣，促進(jìn)食品內(nèi)部水分進(jìn)一步蒸發(fā)能增加與食品表面接觸空氣量，提高對(duì)流的質(zhì)量傳遞速度第63頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）空氣相對(duì)濕度：若用空氣作為干燥介質(zhì)，空氣中的相對(duì)濕度越低，可以吸收更多的食品蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣，食品干燥也越快。食品的水分下降的程度也是由空氣中的相對(duì)濕度決定的，空氣中相對(duì)濕度越小，食品最終的水分含量也越低第64頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）大氣壓力和真空度氣壓影響水的平衡，在真空下干燥，溫度不變，空氣的蒸汽壓減小，水的沸點(diǎn)降低，水的蒸發(fā)加快，恒率階段干燥更快。第65頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.）食品本身的性質(zhì)（1）表面積：熱量向食品中心傳遞的距離以及食品內(nèi)部水分到達(dá)表面的距離決定食品被干燥的速度。（2）組分定向：指食品內(nèi)微結(jié)構(gòu)的定向，如纖維、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的定向等。第66頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、干制對(duì)食品品質(zhì)的影響1.物理變化：1）干縮：食品在干燥時(shí)，因水分被除去而導(dǎo)致體積縮小，肌肉組織細(xì)胞的彈性部分或全部喪失的現(xiàn)象。干縮的程度與食品種類(lèi)、干燥方法及干燥條件等因素有關(guān)。食品含水量大、組織脆嫩，干縮嚴(yán)重；冷凍干燥不發(fā)生干縮；熱風(fēng)干燥中高溫不低溫嚴(yán)重，緩慢比快速?lài)?yán)重。第67頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）表面硬化：是食品物料表面收縮和封閉的一種特殊現(xiàn)象。原因有：干燥時(shí)，內(nèi)部溶質(zhì)隨水分向表面遷移和積累，在表面形成結(jié)晶造成的。由于食品表面干燥過(guò)于強(qiáng)烈，內(nèi)部水分向表面遷移的速度滯后于水分蒸發(fā)的速度，是表層形成一層干硬膜。第68頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品干燥時(shí)，防止表面硬化的措施有：降低食品表面溫度，使物料干燥速度緩慢適當(dāng)提高空氣中的相對(duì)濕度第69頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）多孔性：形成的原因：快速干燥時(shí)物料表面硬化及其內(nèi)部蒸汽壓的迅速建立會(huì)促使物料形成多孔性加入不會(huì)消失的發(fā)泡劑，經(jīng)過(guò)攪打形成穩(wěn)定的泡沫狀，干燥后也會(huì)形成多孔性高度真空使水蒸氣迅速蒸發(fā)、外逸，也會(huì)形成多孔性第70頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4）熱塑性：即加熱后會(huì)軟化的現(xiàn)象。如含糖高的果蔬汁，干燥后殘留的固體會(huì)呈現(xiàn)熱塑性粘質(zhì)狀態(tài)，粘結(jié)在一起，難以取下。此時(shí)需要設(shè)置冷卻區(qū)，熱塑性固體冷卻后會(huì)硬化呈結(jié)晶體或無(wú)定形玻璃體而脆化。第71頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5）溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移：一般食品中均含有糖、鹽、有機(jī)酸等可溶性物質(zhì)，干燥時(shí)，這些物質(zhì)隨水分向表面遷移。這些可溶性物質(zhì)在干制品中的均勻分布程度與干燥工藝有關(guān)。快速干燥會(huì)造成表面干硬；而緩慢干燥則可以使溶質(zhì)借助濃度差的推動(dòng)力在物料內(nèi)部重新分布。第72頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜具有一定阻力，細(xì)胞間水分易于細(xì)胞內(nèi)水分的流失4）溶質(zhì)的類(lèi)型和濃度：溶質(zhì)濃度高，持水能力強(qiáng)，抑制水的流動(dòng)性，造成食品干燥緩慢。原因：溶質(zhì)的存在提高了水的沸點(diǎn)，影響食品中水分的蒸汽化。第73頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.化學(xué)變化：1）營(yíng)養(yǎng)成分變化：蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、各種維生素2）色素：干制改變了食品的物理化學(xué)性質(zhì)，使食品的反射、散射、吸收和傳遞可見(jiàn)光的能力發(fā)生變化，從而改變食品的色澤。如變黃、變褐、變黑等。第74頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）風(fēng)味：食品失去揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是脫水干制常見(jiàn)的一種化學(xué)變化，如牛乳干燥后失去微量的低級(jí)脂肪酸，從而失去鮮乳的風(fēng)味。同樣，干制也會(huì)導(dǎo)致食品產(chǎn)生煮熟味等一些異味。第75頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月防止風(fēng)味物質(zhì)損失的措施：增加芳香物質(zhì)的回收裝置，如冷凝回收裝置等采用低溫干燥技術(shù)，減少風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)在干燥前對(duì)物料進(jìn)行預(yù)處理，如添加包埋劑，從而防止風(fēng)味物質(zhì)的損失第76頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.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)。1）復(fù)原性：干制品重新吸水后在重量、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)因素等各個(gè)方面恢復(fù)原來(lái)新鮮狀態(tài)的程度。如粉狀物料以速溶性來(lái)衡量。第77頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）復(fù)水性：是指干制品重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度，或用復(fù)水比、復(fù)重系數(shù)等來(lái)表示。復(fù)水比：R復(fù)=m復(fù)/m干復(fù)水系數(shù)：K復(fù)=m復(fù)/m原或R復(fù)/R干干燥比：R干=m原/m干反映物料被脫水的程度第78頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.干制品的貯藏水分含量：干制品的耐儲(chǔ)性主要取決于食品干燥后的水分活度。由于各種食品的成分和性質(zhì)不同，達(dá)到儲(chǔ)藏要求水分活度時(shí)的水分含量也各不相同，對(duì)干制品感知的程度要求也不一樣。各種干制品最終的水分要求，主要由食品成分、加工工藝、儲(chǔ)藏條件等個(gè)因素決定。第79頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.合理選用干制工藝條件1）最佳工藝條件：干制時(shí)間最短，費(fèi)用最低，產(chǎn)品品質(zhì)最高2）原則：V表≤V內(nèi)，使I濕>I溫，或I溫=0降率期內(nèi)要降低V表，避免表面過(guò)熱干燥末期，根據(jù)干制品的要求合理選擇干燥介質(zhì)的相對(duì)濕度第80頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、干制方法食品的干制方法可區(qū)分為自然干制和人工干制。自然干制：在自然條件下干燥，如曬干、風(fēng)干等人工干制：在常壓或減壓環(huán)境下用人工控制的工藝條件進(jìn)行干制，有專(zhuān)用的干燥設(shè)備，如空氣對(duì)流干燥設(shè)備、真空干燥設(shè)備、滾筒干燥設(shè)備、冷凍干燥設(shè)備等。第81頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.空氣對(duì)流干燥：是以熱空氣為干燥介質(zhì)，自然或強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)的方式與食品進(jìn)行濕熱交換的方式。采用這種干燥的方法，食品一般都會(huì)出現(xiàn)恒率干燥期和降率干燥期階段，因此干燥過(guò)程中控制好空氣的干、濕球溫度就可以改善干制品的品質(zhì)。對(duì)流干燥主要包括氣流干燥、流化床干燥、噴霧干燥等。第82頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）柜式干燥：特點(diǎn)：間歇式，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：果蔬或價(jià)格較高食品作為中試設(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)。第83頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）隧道式干燥：熱端：高溫低濕空氣進(jìn)入端冷端：低溫高濕空氣離開(kāi)端濕端：濕物料進(jìn)入端干端：干制品離開(kāi)端順流：熱空氣氣流與物料移動(dòng)方向一致逆流：熱空氣氣流與物料移動(dòng)方向相反第84頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）逆流隧道式干燥：濕端即冷端，干端即熱端，物料能全面均勻收縮，不易發(fā)生干裂，適用于干制水果，最終水分含量可低于5%。注意：濕物料載量不宜過(guò)多。過(guò)多會(huì)造成腐敗或污染程度加大，或出現(xiàn)增濕可能。第85頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）順流隧道式：濕端即熱端，冷端即干端。濕物料水分蒸發(fā)快，干燥快；但干物料出口處與濕空氣相遇，水分蒸發(fā)減緩，平衡水分增加，干制品的最終水分含量難以降到10%以下。不適宜吸濕性較強(qiáng)的食品物料。第86頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）雙階段干燥：順流干燥濕端水分蒸發(fā)高，逆流階段后期干燥能力強(qiáng)，可取長(zhǎng)補(bǔ)短，干燥均勻，生產(chǎn)能力強(qiáng)，產(chǎn)品品質(zhì)好，有廣泛的適用性。第87頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）輸送帶式干燥：特點(diǎn)：操作連續(xù)化、自動(dòng)化、生產(chǎn)能力大有多層輸送帶式，物料有翻動(dòng)，物流方向有順流和逆流，操作連續(xù)化、自動(dòng)化，生產(chǎn)能力大，占地小。第88頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4）氣流干燥：用氣流來(lái)輸送物料，使粉狀或顆粒狀物料在熱空氣中干燥。特點(diǎn)：干燥強(qiáng)度大，物料呈懸浮狀態(tài)，最大程度與熱空氣接觸，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，但物料有磨損，動(dòng)力消耗大。適用對(duì)象：水分低于35-40%的物料第89頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(duì)象：粉態(tài)食品（固體飲料，造粒后二段干燥）設(shè)備有：?jiǎn)螌恿骰哺稍锲?，多層流化床干燥器，臥式多室流化床干燥器，噴動(dòng)流化床干燥器，振動(dòng)流化床干燥器第90頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6）噴霧干燥：就是將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)物料噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進(jìn)行脫水干燥的過(guò)程。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)等主要部分組成霧化系統(tǒng)主要有離心式、壓力式和氣流式三種類(lèi)型第91頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月噴霧干燥的過(guò)程：典型的噴霧干燥中同樣會(huì)經(jīng)歷恒率干燥期和降率干燥期。特點(diǎn)：恒率干燥期時(shí)間相當(dāng)短，表面溫度可以達(dá)到干燥空氣的濕球溫度。降速干燥期時(shí)間較長(zhǎng)，蒸發(fā)冷卻不足以維持表面溫度在濕球溫度，使產(chǎn)品表面溫度升高，最終達(dá)到干燥空氣的相同溫度。第92頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蒸發(fā)面積大，干燥過(guò)程液滴溫度低，過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，適合連續(xù)化生產(chǎn)，但耗能大，熱效低。典型產(chǎn)品：奶粉、速溶咖啡、茶粉、蛋粉、酵母提取物、干酪粉、豆奶粉以及酶制劑等第93頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題：濃度低、體積較小的食品干燥后會(huì)出現(xiàn)粉末太細(xì)復(fù)水時(shí)產(chǎn)生漂浮，遇水成團(tuán)難以溶解。產(chǎn)品風(fēng)味較其他干燥工藝差粉末顆粒發(fā)粘防治措施：控制水和食品中水分除去的速率第94頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.接觸干燥：是指被干燥的物料與加熱面處于密切接觸狀態(tài)，蒸發(fā)水分的能量來(lái)自傳導(dǎo)方式進(jìn)行的干燥，間接傳熱，干燥介質(zhì)可為蒸汽、熱油等。特點(diǎn)：干燥速度快，可采用高壓蒸汽，熱效率高，熱能經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低，但產(chǎn)品帶煮熟味適用對(duì)象：漿狀、泥狀、液態(tài)以及受熱影響不大的食品物料，如麥片、米粉等。第95頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月典型的接觸干燥工藝是滾筒干燥：滾筒在漿料中不斷滾動(dòng)，將物料在不斷加熱的滾筒表面上鋪成薄層，在旋轉(zhuǎn)中水分蒸發(fā)至干，被固定或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的刮刀刮下，經(jīng)輸送至貯藏器內(nèi)進(jìn)行包裝。第96頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.真空干燥：在低壓條件下（0.3-0.6kPa），可在較低溫度下（37-82℃）干燥食品的方法。干燥系統(tǒng)主要有：真空系統(tǒng)、干燥箱、冷凝水收集裝置以及加熱系統(tǒng)等組成。特點(diǎn)：干燥溫度低時(shí)間短；物料呈疏松多孔狀和膨化狀，產(chǎn)品的溶解性、復(fù)水性、色澤和口感較好；產(chǎn)品最終水分含量低；熱能利用經(jīng)濟(jì)，適應(yīng)性強(qiáng)。第97頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.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，并直接從固態(tài)變成水蒸氣而達(dá)到脫水干燥，故又稱(chēng)冷凍升華干燥。第98頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）干燥條件：真空室內(nèi)的絕對(duì)壓力<500Pa冷凍溫度<-4℃第99頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）凍結(jié)方法：包括自?xún)龇ê皖A(yù)