食品加工原理第三章干燥保藏

食品加工原理第三章干燥保藏第三章食品干制干制就是在人工控制條件下促使食品中水分蒸發(fā)，降低食品水分含量，延長食品保持期限的的工藝過程。制得的食品稱為干制食品。第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、干制保藏原理1.水分活度與微生物的關(guān)系2.水分活度對酶活性的影響控制酶反應(yīng)（溫度、水分、pH）3.水分活度對氧化及非酶褐變的影響第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天Aw肉毒桿菌最普通菌葡萄球菌（厭氧)沙門氏菌最普通酵母菌最普通霉菌嗜鹽細(xì)菌耐滲透壓酵母菌和霉菌葡萄球菌（需氧）1-2個(gè)月1-2周1-2d1-2年無限期許多腌肉食品大多數(shù)新鮮食品干制品鹽分或糖分含量很高的食品0.700.850.900.950.750.800.600.651.00水分活度與微生物生長活動(dòng)的關(guān)系第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、干制的基本原理（一）食品的水分及干燥機(jī)理1．食品的水分（1）游離水（2）結(jié)合水機(jī)械結(jié)合水物理結(jié)合水化學(xué)結(jié)合水吸附結(jié)合水結(jié)構(gòu)結(jié)合水滲透壓結(jié)合水第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

2．食品干燥機(jī)理

（1）外擴(kuò)散作用食品在干燥初期，首先是原料表面的水分吸熱變?yōu)檎羝罅空舭l(fā)，稱為水分的外擴(kuò)散。第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

（2）內(nèi)擴(kuò)散作用借助濕度梯度的動(dòng)力，促使食品內(nèi)部的水蒸汽向食品的表面移動(dòng)，同時(shí)促使食品內(nèi)部的水分也向食品的表面移動(dòng)，這種作用稱為水分的內(nèi)擴(kuò)散。第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天熱傳遞表面水分蒸發(fā)到空氣中FoodH2O熱傳遞內(nèi)部水分向外擴(kuò)散水分梯度ΔM溫度梯度ΔT食品濕熱傳遞第8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（3）干燥特性曲線干燥曲線是指物料的平均干基濕含量與時(shí)間之間的關(guān)系曲線。干燥溫度曲線是指在干燥過程中物料表面溫度隨時(shí)間變化的曲線。第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天干燥速率曲線是指物料干燥速率隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。干燥速率：指單位時(shí)間內(nèi)、單位干燥面積上汽化水分的質(zhì)量。第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（二）影響干燥速度的因素(1)干燥介質(zhì)的溫度(2)干燥介質(zhì)的濕度(3)空氣流速(4)食品的種類、大小、表面積(5)原料的裝載量第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

曬干自然干燥陰干風(fēng)干烘灶烘房人工干燥機(jī)械干燥

冷凍升華干燥其它干燥微波干燥 遠(yuǎn)紅外干燥太陽能的利用

三、食品干制方法及設(shè)備第12頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

曬干：是指利用太陽光的輻射能進(jìn)行干燥的過程。風(fēng)干：是指利用濕物料的平衡水蒸氣壓與空氣中的水蒸氣壓差進(jìn)行脫水干燥的過程。（一）自然干燥第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1.箱式干燥按氣體與物料流動(dòng)方式分為：

A、平行流箱式干燥

B、穿流箱式干燥

C、真空箱式干燥箱式干燥是一種比較簡單的間歇式干燥方法。箱式干燥設(shè)備單機(jī)生產(chǎn)能力不大，工藝條件易控制。（二）機(jī)械干燥第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.隧道式干燥逆流干燥順流干燥混流干燥前期干燥強(qiáng)烈，后期干燥緩慢，終水分高前期干燥緩慢，后期干燥強(qiáng)烈，終水分低干燥速度均勻，終水分低第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

濕端（冷端）高溫低濕干端（熱端）低溫高濕逆流式干燥設(shè)備示意圖特點(diǎn)：①干制品的最終水分較低（<5％）；②適宜于軟質(zhì)水果的干制。第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天混流式干燥設(shè)備示意圖特點(diǎn)：干燥均勻、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品品質(zhì)較好、各干燥段的熱空氣溫度和流速可分別調(diào)節(jié)。

第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.氣流干燥將粉末狀或顆粒狀食品物懸浮在熱空氣中進(jìn)行干燥第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)是熱空氣與濕物料直接接觸，且接觸面積大，干燥速度極快，一般僅為數(shù)秒鐘。缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗大，干燥中高速氣流、物料顆粒與管壁間的碰撞和磨損機(jī)會增多，難以保持完好的結(jié)晶形狀和結(jié)晶光澤。第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天4.流化床干燥將粒狀食品置于干燥床上，使熱空氣以足夠大的速度自下而上吹過干燥床，使食品在流化狀態(tài)下獲得干燥的方法。優(yōu)點(diǎn):是食品與空氣接觸面積大，濕熱交換十分強(qiáng)烈，干燥速度快。流化床內(nèi)溫度分布較均勻，可采用較高的溫度而不引起食品的損傷。缺點(diǎn):是熱空氣的利用串較低，由于風(fēng)速過高，顆粒食品易被氣流帶走而損耗，顆粒在于燥器內(nèi)停留時(shí)間不均勻，導(dǎo)致干制品含水量不均勻。第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

真空干燥是指在低氣壓條件下進(jìn)行的干燥。優(yōu)點(diǎn)：真空干燥常在較低溫度下進(jìn)行，因此有利于減少熱對熱敏性成分的破壞和熱物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，制品有優(yōu)良品質(zhì)缺點(diǎn)：但真空干燥成本常較高。

5．真空干燥第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

冷凍干燥又稱真空冷凍干燥或冷凍升華干燥，是指干燥時(shí)物料的水分直接由冰晶體蒸發(fā)成水蒸氣的干燥過程。冷凍干燥是目前食品干燥方法中干燥過程物料溫度最低的干燥，用于果蔬、蛋類、速溶咖啡和茶、低脂肉類及制品、香料及有生物活性的食品物料干燥。冷凍干燥時(shí)，被干燥的物料首先要進(jìn)行預(yù)凍（凍結(jié)），然后在高真空狀態(tài)下進(jìn)行升華干燥.6．冷凍干燥第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天真空冷凍干燥

在一定的真空條件下，將凍結(jié)了的制品中的游離水不經(jīng)過冰的融化，直接從固態(tài)冰升華為水蒸汽而使物料干燥的工藝稱為冷凍干燥（Freeze-drying），簡稱凍干。冷凍干燥1-冷凍干燥室；2-低溫冷凝器；3-真空泵；4-制冷壓縮機(jī)；5-水冷卻器；6-熱交換器；7、8、12、13、14-閥門；9-板溫指示；10-冷凝器內(nèi)溫度指示；11-真空計(jì)；15-膨脹閥第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天7.噴霧干燥是將液態(tài)或漿質(zhì)狀態(tài)食品噴成霧狀液滴懸浮在熱空氣中進(jìn)行干燥的方法.特點(diǎn)：物料干燥時(shí)間短(幾秒至30秒)，最終產(chǎn)品溫度也不高，適于熱敏性物料的干燥；根據(jù)工藝上的要求，產(chǎn)品可制成粉末狀、空心球狀或疏松團(tuán)粒狀，一般不需要粉碎即成成品，且具有較高的速溶性；干燥流程簡化，操作可在密閉狀態(tài)下進(jìn)行，有利于保持食品衛(wèi)生、減少污染；缺點(diǎn)：熱利用率低，動(dòng)力消耗大；噴霧干燥總的設(shè)備投資費(fèi)用較高。．第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天噴霧干燥第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天8.滾筒式干制機(jī)是物料在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)和不斷加熱的滾筒表面上形成薄膜，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周便完成干燥的過程，用刮刀把產(chǎn)品刮下，展出的滾筒表面再次與濕物料接觸并形成薄膜進(jìn)行干燥，如此反復(fù)。滾筒干燥可用于液態(tài)、漿狀或泥漿狀食品物料(如脫脂乳、乳清、番茄汁、肉漿、馬鈴薯泥、嬰兒食品、酵母等)的于操，尤其適用于某些粘稠食品的干燥。第31頁,共55頁，2024年2月25日，星期天滾筒式干燥第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天9.微波干燥（1）微波的性質(zhì)

微波是頻率非常高的電磁波，又稱為超高頻波，頻率大約從300MHz到300GHz*。之所以稱為微波，是因?yàn)槠洳ㄩL在1mm~1m，比普通的無線電波波長更微小。

*：1GHz＝103MHz＝109Hz普通家用微波爐使用的頻率一般為2450MHz，而食品工業(yè)所使用的微波加熱設(shè)備的頻率則有915MHz和2450MHz兩種。第33頁,共55頁，2024年2月25日，星期天9.微波干燥（2）微波加熱的特點(diǎn)：1、穿透性整體加熱，微波可以穿入物料內(nèi)部，使物料內(nèi)外同時(shí)加熱，加熱的速度非?？?。2、選擇性加熱，因物料介質(zhì)電特性的不同，水和物料介質(zhì)對微波吸收能力有差異，微波優(yōu)先作用于吸收能力強(qiáng)的物料。利用微波加熱特性，不僅可縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品品質(zhì)，又能節(jié)能，同時(shí)可以改善工作環(huán)境，沒有粉塵污染。第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天9.微波干燥(3)微波用于食品物料的干燥(包括真空干燥、冷凍干燥)

微波加熱可用于諸如通心粉、谷物、水果、海藻類食品等干燥。第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天10.紅外熱輻射干燥(1)紅外熱輻射的基本概念以電磁波傳遞能量的方式稱為輻射。電磁輻射遵循橫波傳播定律，所謂橫波就是振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波動(dòng)。波長大約從0.1μm至100μm的電磁波譜，其中包括一部分紫外線、全部可見光與紅外線，這些射線稱為熱射線，是由固體中的分子振動(dòng)或晶格振動(dòng)或固體中束縛電子的遷移而產(chǎn)生，它們的傳播過程稱為熱輻射。對紅外熱輻射而言，一般波長0.76～4.0μm稱為近紅外，4.0～25μm稱為遠(yuǎn)紅外。熱輻射的真實(shí)性質(zhì)及其傳遞機(jī)理，至今還沒有完全搞清楚。第36頁,共55頁，2024年2月25日，星期天10.紅外熱輻射干燥(2)紅外熱輻射加熱器紅外輻射加熱元件加上定向輻射等裝置稱作紅外輻射器。它是將電能或熱能(煤氣、蒸汽、燃?xì)獾?轉(zhuǎn)變成紅外輻射能，實(shí)現(xiàn)高效加熱與干燥。從供熱方式來分有直熱式和旁熱式紅外輻射器兩種。直熱式是指電熱輻射元件既是發(fā)熱元件又是熱輻射體，如電阻帶式、碳硅棒等均屬此種紅外輻射器。直熱式器件升溫快、重量輕，多用于快速或大面積供熱。旁熱式是指由外部供熱給輻射體而產(chǎn)生紅外輻射，其能源可借助電、煤氣、蒸汽、燃?xì)獾?。旁熱式輻射器升溫慢、體積大，但由于生產(chǎn)工藝成熟，使用尚屬方便，可借助各種能源，做成各種形狀，且壽命長，故仍廣泛應(yīng)用。第37頁,共55頁，2024年2月25日，星期天10.紅外熱輻射干燥石英管式(SHD)輻射加熱器結(jié)構(gòu)圖，圖中4為自支撐節(jié)，是本加熱器的改進(jìn)。第38頁,共55頁，2024年2月25日，星期天四、食品在干燥過程發(fā)生的變化1.食品發(fā)生的物理變化:①干縮和干裂②表面硬化③質(zhì)構(gòu)變化④多孔性形成第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天①干縮和干裂干縮是指細(xì)胞失活后，仍能不同程度地保持原有的彈性，但受力過大，超過彈性極限，即使外力消失，它再也難以恢復(fù)原狀。干縮是物料失去彈性時(shí)出現(xiàn)的一種變化，是食品干燥時(shí)最常見、最顯著的變化之一。密度低的干制品：容易吸水，復(fù)原迅速，和物料原狀相似，但包裝材料和貯運(yùn)費(fèi)較大，內(nèi)部多孔易氧化，貯期較短；密度高的干制品：復(fù)水緩慢，但包裝材料和貯運(yùn)費(fèi)較為節(jié)省。第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天①干縮和干裂脫水干燥過程中蔬菜丁形態(tài)的變化(a)干燥前的原始形態(tài)；(b)干燥初期的形態(tài)(c)干燥后的形態(tài)第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天②表面硬化表面硬化是食品物料表面收縮和封閉的一種特殊現(xiàn)象，含高濃度糖和可溶性物質(zhì)的食品干燥時(shí)最易出現(xiàn)表面硬化。有細(xì)胞構(gòu)成的食品塊片狀和漿質(zhì)態(tài)食品干燥初期堆積含糖滲出物的食品第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天③質(zhì)構(gòu)的變化干燥時(shí)水分被除去，由于熱及鹽分的濃縮作用，很容易引起蛋白質(zhì)變性，變性的蛋白質(zhì)不能完全吸收水分，淀粉及多數(shù)膠體也發(fā)生變化而使其親水性下降。第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天④多孔性形成快速干燥食品；加發(fā)泡劑并經(jīng)攪打發(fā)泡的食品；真空干燥食品；冷凍干燥食品；第44頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.食品發(fā)生的化學(xué)變化：①營養(yǎng)成分的變化（蛋白質(zhì)脫水變性、脂質(zhì)氧化、維生素喪失）②食品顏色的變化③食品風(fēng)味的變化四、食品在干燥過程發(fā)生的變化第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天①營養(yǎng)成分的變化糖類：高溫長時(shí)間脫水干燥導(dǎo)致糖分損耗高溫加熱碳水化合物含量高的食品易焦化；緩慢曬干時(shí)，初期的呼吸作用導(dǎo)致糖分分解;還原糖還會和氨基酸反應(yīng)而產(chǎn)生褐變。干燥工藝條件對葡萄糖損耗的影響第46頁,共55頁，2024年2月25日，星期天脂類：高溫脫水時(shí)脂肪氧化就比低溫時(shí)嚴(yán)重得多脂類的氧化酸敗是含脂干燥食品變質(zhì)的主要因素，成為維護(hù)干制品品質(zhì)的重要問題維生素：干燥過程會造成維生素?fù)p失抗壞血酸和胡蘿卜素易因氧化而損耗；核黃素對光極敏感。①營養(yǎng)成分的變化新鮮和脫水干燥食品營養(yǎng)成分比較第47頁,共55頁，2024年2月25日，星期天②食品顏色的變化新鮮食品的色澤一般都比較鮮艷。干燥會改變其理化性質(zhì)，使食品反射、散射、吸收和傳遞可見光的能力發(fā)生變化，從而改變了食品的色澤。類胡蘿卜素、花青素：會因干燥處理有所破壞，導(dǎo)致食品顏色改變。葉綠素：濕熱條件下葉綠素將失去一部分鎂原子而轉(zhuǎn)化成脫鎂葉綠素，呈橄欖綠，不再呈草綠色；花青素：硫處理會促使花青素褪色；褐變：酶或非酶褐變反應(yīng)是促使干燥品褐變的原因。為此，干燥前需進(jìn)行酶鈍化處理以防止變色。第48頁,共55頁，2024年2月25日，星期天③食品風(fēng)味的變化食品失去揮發(fā)性風(fēng)味成分：如牛乳失去極微量的低級脂肪酸，特別是硫化甲基，雖然它的含量實(shí)際上僅億分之一，但其制品卻已失去鮮乳風(fēng)味。一般處理牛乳時(shí)所用的溫度即使不高，蛋白質(zhì)仍然會分解并有揮發(fā)硫放出。第49頁,共55頁，2024年2月25日，星期天③食品風(fēng)味的變化鮮乳和乳粉配制的乳中揮發(fā)硫放出量第50頁,共55頁，2024年2月25日，星期天③食品風(fēng)味的變化解決的有效辦法：從干燥設(shè)備中回收或冷凝外逸蒸汽，再加回到干制食品中，以便盡可能保存它的原有風(fēng)味?？蓮钠渌鼇碓慈〉孟憔蝻L(fēng)味制劑再補(bǔ)充到干制品中，或干