食品加工工藝第五章食品的干制保藏技術

食品的干制保藏技術第五章第五章食品的干制保藏技術食品干制過程中的濕熱傳遞食品常用的干制方法干制品的包裝與貯藏干制品的干燥比和復水性食品在干制保藏中的品質(zhì)變化補充思考題本章重要的知識點干制過程的濕熱傳遞常用的干燥方法干燥對食品品質(zhì)的影響干燥食品的復水性概述食品干制保藏的概念將食品的水分活度降低到一定程度，并維持其低水分狀態(tài)長期貯藏的方法。典型的干制食品速溶粉水果蔬菜乳制品茶葉面條糧谷類糕點休閑食品肉類目的減少水分，增加耐藏性改善食品加工的質(zhì)量賦予產(chǎn)品特殊的風味控制參數(shù)脫水速率、脫水食品的最終含水率及產(chǎn)品的品質(zhì)。概述根據(jù)脫水的目的選擇不同的方法和介質(zhì)。干燥食品的最終水分要求脫水食品水分活度含水量干燥糧谷類干乳制品脫水蔬菜類脫水水果類烘炒制品0.6～0.800.2左右

0.10～0.350.65～0.600.

6以下10～14％

2～3％

5～10％

14～24％

4％以下復習水分活度與微生物AW↓→水溶液濃度↑→

滲透壓↑→細胞質(zhì)壁分離；水分活度與酶的活性AW↓→

底物難以移動到酶的活動中心→

酶活性↓水分活度與其他變質(zhì)因素AW↓→

游離水↓→

化學反應速度↓干制保藏的基本原理通過降低水分活度，抑制微生物的生長發(fā)育；控制酶活性；延緩生化反應速度，可使食品獲得干制的基本過程熱量傳遞給食品→組織內(nèi)水分向外轉移。同時存在熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過程?！?.食品干制過程中的濕熱傳遞食品中水溶液形成的水蒸氣與空氣中的水蒸氣都具有一定的化學勢，其差值：

TS

、TH分別是食品與環(huán)境空氣的溫度；pS、pH分別表示食品與環(huán)境空氣的水蒸氣壓；R是氣體常數(shù)。

§1.食品干制過過程中的濕濕熱傳遞當Δμ＞0時食品中的水水蒸氣向外外界轉移是是自動過程程；當Δμμ＜0時空氣氣中中的的水水蒸蒸氣氣向向食食品品中中轉轉移移是是自自動動過過程程；當Δμμ＝0時食品品中中的的水水蒸蒸氣氣與與空空氣氣中中的的水水蒸蒸氣氣處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)。。脫水水過過程程吸水水過過程程§1.食品品干干制制過過程程中中的的濕濕熱熱傳傳遞遞問題題一一：：食品品干干制制過過程程熱熱量量與與質(zhì)質(zhì)量量的的傳傳遞遞情情況況。。問題題二二：：哪些些是是影影響響食食品品濕濕熱熱傳傳遞遞的的因因素素？？問題題三三：：如何何選選擇擇食食品品干干制制的的工工藝藝條條件件？？§1.1.食品的熱物理理性質(zhì)食品的比熱c食／kJ·kg-1·K-1c干干物質(zhì)質(zhì)的比比熱(一般取取1.046kJ·kg-1·K-1)；c水水的比比熱(4.19kJ·kg-1·K-1)；W食品的的含水水率/%；ρ食品品的的密密度度/kg·m-3。含水水量量↓↓→λ↓；溫度度↑→λ↑↑食品品的的導熱熱系系數(shù)數(shù)λ當／kJ··m-1·h-1·℃℃-1食品品的的導溫溫系系數(shù)數(shù)a／m2·h-1含水水量量↓↓→c↓§1.2.濕物物料料在在脫脫水水過過程程中中的的濕濕熱熱傳傳遞遞§1.2.1影響響濕濕熱熱傳傳遞遞的的因因素素食品品的的表表面面積積干燥燥介介質(zhì)質(zhì)的的溫溫度度空氣氣流流速速空氣相相對濕濕度真空度度食品組組成與與結構構表面積積↑，，傳遞遞速率率↑流速↑↑，傳傳遞速速率↑↑相對濕濕度↓↓，傳傳遞速速率↑↑真空度度↑，，傳遞遞速率率↑由比熱熱、導導熱系系數(shù)、、導溫溫系數(shù)數(shù)反映映。溫度↑，傳遞速率↑§1.2.2.濕物料料的濕濕熱傳傳遞過過程內(nèi)部水分轉移到表面熱量由表面向內(nèi)部傳遞濕度梯度溫度梯度在蒸汽壓差的作用下表面水分擴散到空氣中脫水的的過程程實質(zhì)質(zhì)上是是熱量量和水水分的的傳遞遞過程程?！?.2.2.濕物料料的濕濕熱傳傳遞過過程給濕過過程導濕過過程濕熱傳傳遞過過程食品表表面食品內(nèi)內(nèi)部§1.2.2.1.給濕過程程濕物料料中的的水分分從表表面向向加熱熱介質(zhì)質(zhì)擴散散的過過程稱稱作給給濕過過程。。qm—給濕強度（㎏·m·-2·h-1)αm—給濕系數(shù)（㎏·m·-2·h-1·kPa-1)

p飽—濕球溫度對應的飽和蒸汽壓p空蒸—熱空氣的水蒸汽壓(kPa)p—大氣壓(kPa)（道爾頓公式）給濕過過程中中的水水分蒸蒸發(fā)強強度§1.2.2.2.導濕過程程在水分分梯度度作用用下，，水分分由內(nèi)內(nèi)層向向表層層擴散散的過過程屬屬于導導濕過過程。。qmd—水分的流通密度（㎏·m·-2·h-1)αmd—導濕系數(shù)（m·2·h-1)ρ0—單位體積待干食品中絕對干物質(zhì)的重量(kg·m-3)gradu—水分梯度（㎏·㎏-1·m-1)導濕過過程中中的水水分遷遷移量量導濕系系數(shù)αmd反映食食品中中水分分擴散散的能能力，，與溫溫度和和含水水量有有關。?！?.2.2.2.導濕過程程1—液態(tài)毛毛細管管水2—滲透吸附水水3—蒸汽態(tài)毛細細管水水分擴散系系數(shù)與含水水量之間的的關系導濕系數(shù)與與含水量的的關系A§1.2.2.2.導濕過程導濕系數(shù)與與溫度的關關系：導濕系數(shù)與與食品絕對對溫度的10～14次方成正比比。n為自然數(shù)，n=10~14

為t0溫度下的導濕系數(shù)。如果將導濕濕系數(shù)小的的濕物料在在干燥前預預熱，可§1.2.2.2.導濕過程雷科夫效應應水分子的熱熱擴散：溫度↑→→蒸汽壓壓↑→蒸汽汽分子流向向低溫處毛細管傳導導：溫度↑→毛毛細管勢能能↑→水分分流向低溫溫處水分在毛細細管內(nèi)夾持持空氣的作作用下發(fā)生生遷移：溫度↑→夾夾持空氣體體積↑→壓壓力↑→水水分擠向低低溫處qmθ:水分濕熱傳傳導的流量量密度（㎏·m-2·h-1)δ：熱濕傳導系系數(shù)（kg·kg-1·℃-1)gradθθ：溫度梯度(℃·m-1)溫度梯度將將促使水分分從高溫處處向低溫處處轉移。水分遷移量量§1.2.2.2.導濕過程熱濕傳導系系數(shù)與含水水量的關系系Ⅰ－毛細管夾夾持空氣作作用Ⅱ－毛細管勢能能作用AB－水蒸汽分分子熱擴散散作用B點是毛細管管水和吸附附水的分界界點?！?.2.2.2.導濕過程綜上所述干燥過程中中，在食品品內(nèi)部可能能同時存在在導濕現(xiàn)象象和熱濕傳傳導現(xiàn)象。。食品中水分分擴散總量量等于兩者者水分擴散散量總和：：當qmd>qmθ，以導濕性為為主，導濕濕溫性成為為阻礙因素素。當qmd<qmθ，水分隨熱流流方向轉移移，導濕性性成為阻礙礙因素。小結食品干制過過程的濕熱熱傳遞情況況給濕過程在蒸汽壓差差的推動下下，水分從從物料表面面向周圍空空氣的蒸發(fā)發(fā)轉移。導濕過程導濕性：在在水分梯度度的推動下下，水分以以液體或蒸蒸汽的形式式向表面的的擴散轉移移。導濕溫性：：在溫度梯梯度的推動動下，水分分從高溫處處向低溫處處移動。脫水過程中中，食品中中水分擴散散總量等于于兩者水分分擴散量總總和?！?.2.3食品干燥過過程特性食品在常壓壓下脫水經(jīng)經(jīng)歷三個階階段預熱階段恒速干燥階階段降速干燥階階段描述干燥特特性的曲線線水分變化曲曲線干燥速率曲曲線品溫變化曲曲線§1.2.3食品干燥過過程特性含水率變化化曲線干基含水量量隨時間的的延長而逐逐漸下降。。預熱階段含水量緩慢慢減少恒速干燥階階段含水量呈直直線下降降速干燥階階段含水量下降降趨于緩慢慢，直至物料平平衡水分。。ABCD§1.2.3食品干燥過過程特性干燥速率變變化曲線單位時間內(nèi)內(nèi)干基含水水量隨時間間變化的規(guī)規(guī)律預熱階段干燥速率由由零迅速增增至最大值值恒速干燥階階段干燥速率基基本保持恒恒定不變降速干燥階階段干燥速率迅迅速下降干燥時間（h)溫度（℃)ABCD§1.2.3食品干燥過過程特性溫度變化曲曲線脫水過程中中物料溫度度隨時間變變化的規(guī)律律。預熱階段物料溫度迅迅速上升至至濕球溫度度（液體蒸發(fā)溫溫度）恒速干燥階階段食品表面溫溫度基本保保持恒定不不變，介質(zhì)質(zhì)提供的能能量主要用于水水分蒸發(fā)。。降速干燥階階段品溫緩慢上上升，到達C點后溫度迅迅速上升直直至與介質(zhì)干球球溫度相等等。§1.3.干制時間的的計算其中：uc恒速干燥期期末的含濕濕量；ψ形狀系數(shù)；αm導濕系數(shù)；qm給濕強度；R食品厚度的的一半；ρ0單位容積絕絕對干物質(zhì)質(zhì)的質(zhì)量。恒速干燥時時間計算:其中W1：食品的初始含含水率；Wc：恒速干燥結束束時的含水率率；N：干燥速率.§1.3.干制時間的計計算片狀食品干燥燥時間圓柱狀食品干干燥時間球狀食品干燥燥時間其中：G：待干食品的的重量A：待干食品的的蒸發(fā)面積Nf：降速干燥速速度δ：片狀食品的的厚度r：圓柱狀食品品的半徑R：球狀食品的的半徑Wc：臨界含水量量We：平衡含水量量W：干燥結束時時的含水量降速干燥時間間計算:1.4.干制工藝條件件的選擇原則則干制的工藝要要求將物料中的水分降低到滿足貯貯藏要求的水水平；最大限度地保保持食品的營營養(yǎng)素；使干制品具有有良好的復水水性；盡可能地殺滅滅細菌及其芽芽孢，鈍化酶酶的活力；對工藝和設備備要求節(jié)能，，經(jīng)濟實用。。1.4.干制工藝條件件的選擇原則則控制介質(zhì)條件件，使食品內(nèi)內(nèi)部水分擴散散速度≥食品品表面水分蒸蒸發(fā)速度；在恒速干燥階階段適當升高高介質(zhì)的溫度度，可提高干干燥速率；力求避免在食食品內(nèi)部形成成與濕度梯度度方向相反的的溫度梯度；；降速干干燥階階段應應適當當控制制介質(zhì)質(zhì)條件件，降降低表表面干干燥速速率；；脫水末末期干干燥介介質(zhì)的的濕度度應根根據(jù)預預期的的最終含含水量量加以選選用。。常壓對對流干干燥法法接觸式式干燥燥法輻射干干燥法法減壓干干燥法法§2.食品常常用的的干制制方法法§3.1.常壓對對流干干燥法法概念通過空空氣的的自然然對流流或強強制循循環(huán)，，使物物料中中的水水分經(jīng)經(jīng)內(nèi)部部擴散散和表表面蒸蒸發(fā)而而脫除除。種類固定接接觸式式箱式、、隧道道式、、輸送帶帶式、泡沫干干燥；懸浮接接觸式式氣流干干燥、流化床床干燥燥、噴霧霧干燥燥、膨膨化干干燥特點通過介介質(zhì)傳傳遞熱熱量和和水分分；溫度梯梯度和和水分分梯度度方向向相反反；適用范范圍廣廣，設設備簡簡單易易操作作，能能耗高高。多層輸輸送帶帶式多層輸輸送帶帶式雙階段段連續(xù)續(xù)輸送送帶式式干燥燥設備備噴霧干干燥旋轉式式霧化化器并流雙雙流體體霧化化器噴泉式式雙流流體霧霧化器器噴霧干干燥原原理示示意圖圖1.空氣過過濾器器2.加熱器器3.熱風分分配器器4.干燥室室5.過濾器器6.泵7.離心噴噴頭8.旋風分分離器器9.風機10.料液槽槽廢氣氣流干干燥1.鼓風機2.加熱器3.空氣分配器4.攪拌機5.螺旋加料器6.干燥器7.分級器8.旋風分離器9.星型卸料器10除塵器11.引風機流化床床干燥燥器示示意圖圖1-加料斗斗；2-風機；；3-輸料器器；4-熱風進進口；；5-干燥室室；6-排氣口口；7-旋風分分離器器；8-旋轉閥閥；9-熱風分分布板板；10-熱風分分配室室；11-多孔擋擋板流化床床干燥燥乳粉流流化床床干燥燥乳粉流流化床床干燥燥裝置置泡沫層層干燥燥工藝要要求須先行行濃縮縮需加入入發(fā)泡泡穩(wěn)定定劑控制參參數(shù)：：空氣氣溫度度、相相對濕濕度、、空氣氣流速速（兩段式式干燥燥法）特點形成多多孔性性結構構，含含水量量極低低，干干燥速速率快快，產(chǎn)產(chǎn)品品品質(zhì)好好；存在添添加劑劑殘留留，對對泡沫沫的均均勻性性和持持續(xù)性性要求求高。。冷卻器器攪打機機干燥器器粉碎機機粉末干干制品品熱風濕空氣氣發(fā)泡劑劑氣體熱濃縮縮液§3.2.接觸式式干燥燥法滾筒干干燥把附在在轉動動的加加熱滾滾筒表表面的的液體體物料料以熱熱傳導導方式式進行行水分分蒸發(fā)發(fā)的連連續(xù)化化干燥燥過程程。特點物料與與熱表表面無無介質(zhì)質(zhì)熱量傳傳遞與與水分分傳遞遞方向向一致致干燥不不均勻勻、不不易控控制、、制品品品質(zhì)質(zhì)不高高帶式真真空干干燥a.噴濺加加料；；b.浸沒加加料；；c.中央注注流加加料；；d.單鼓注注流加加料滾筒干干燥滾筒干干燥器器示意意圖滾筒干干燥§3.3.輻射干干燥法法紅外線線干燥燥紅外線線直接接照射射到食食品上上，使使其溫溫度升升高，，水分分蒸發(fā)發(fā)而干干燥的的方法法。微波干干燥以微波波為輻輻射能能，使使食品品的溫溫度升升高，，水分分蒸發(fā)發(fā)的干干燥方方法。?！?.3.1.紅外干干燥a.機理：：以紅外外線照照射物物料，，當紅紅外線線的發(fā)發(fā)射頻頻率與與物料料內(nèi)部部基本本質(zhì)子子的固固有頻頻率相相匹配配時，，就會會產(chǎn)生生類似似共振振的現(xiàn)現(xiàn)象，，引起起摩擦擦發(fā)熱熱，從從而使使物料料內(nèi)部部水分分蒸發(fā)發(fā)。b.特點：：干燥速速度快快，效效率高高；吸收均均一，，產(chǎn)品品質(zhì)量量好；；設備操操作簡簡單，，但能能耗較較高。。A紅外干干燥遠紅外外干燥燥器示示意圖圖A-貯箱；；B-紅外加加熱元元件；；C-輸送帶帶；D-振動動器器；；E-暫貯貯箱箱§3.3.2微波波干干燥燥法法a.機理理物料料內(nèi)內(nèi)部部的的極極性性分分子子在在微微波波場場中中產(chǎn)產(chǎn)生生極極化化作作用用，，引引起起高高頻頻振振蕩蕩，，由由摩摩擦擦發(fā)發(fā)熱熱而而使使物物料料中中水水分分蒸蒸發(fā)發(fā)。。b.特點點干燥燥速速度度快快；；加熱熱均均勻勻，，制制品品質(zhì)質(zhì)量量好好；；選擇擇性性強強；；容易易調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)和和控控制制；；可減減少少細細菌菌污污染染；；設備備成成本本及及生生產(chǎn)產(chǎn)費費用用高高。交變電場引起偶極子轉向＋－＋－§3.3.2.微波波干干燥燥法法微波波加加熱熱器器的的選選擇擇微波波頻頻率率食品品工工業(yè)業(yè)：：915Hz、2450Hz穿透透深深度度加熱熱器器型型式式箱式式、、隧隧道道式式、、波波導導型型、、輻輻射射型型。。微波波干干燥燥器器示示意意圖圖§3.3.2.微波波干干燥燥§3.4.減壓壓干干燥燥冷凍凍干干燥燥將食食品品凍凍結結后后，，在在真真空空條條件件下下，，以以冰冰晶晶升升華華的的方方式式除除去去水水分分的的干干燥燥方方法法。。原理理在低低于于水水的的三三相相點點的的低低溫溫低低壓壓下下，，物物料料中中的的水水由由冰冰晶晶直直接接升升華華為為水水蒸蒸氣氣。。條件件必須須維維持持足足夠夠低低的的壓壓力力和和溫溫度度干燥燥前前必必須須先先經(jīng)經(jīng)凍凍結結升華華干干燥燥需需要要提提供供升升華華熱熱應及及時時除除去去蒸蒸發(fā)發(fā)的的水水分分冷凍干燥器冷凍凍干干燥燥冷凍凍干干燥燥特點點：：產(chǎn)品品的的色色香香味味和和營營養(yǎng)養(yǎng)成成分分損損失失小?。?；能保保持持食食品品的的原原有有形形態(tài)態(tài)；；產(chǎn)品品含含水水量量低低，，貯貯存存期期長長；；不會會導導致致表表面面硬硬化化；；能耗耗大大、、成成本本高高、、干干燥燥速速率率低低、、包包裝裝要要求求高高。。適用用范范圍圍詳見見P159§3.干制品品的包包裝、、貯藏藏和復復水§3.1.包裝4.1.1包裝前前干制制品的的處理理回軟處處理防蟲處處理速化復復水處處理（壓片法法、刺刺孔法法）壓塊處處理4.1.2對包裝材材料的的要求求詳見P1614.1.3常見的的包裝裝材料料金屬罐罐、聚聚乙烯烯袋、、復合合薄膜膜袋、、防潮潮紙等等?！?.2.貯藏影響干干藏效效果的的主要要因素素含水量量盡量降降低干干制品品的含含水量量；空氣相相對濕濕度65％以下；溫度0～2℃較好，，一般般不宜超超過10～14℃℃；光照、、氧氣氣等?！?.3.復水⑴復原性性：⑵復水性性：⑶復水比比R復：⑷干燥比比R干：⑸復重系系數(shù)K復：指干制制品重重新吸吸回水水分的的程度度。干制品品重新新吸收收水分分后，，其組組織結結構、、外觀觀品質(zhì)質(zhì)和內(nèi)內(nèi)在質(zhì)質(zhì)量恢恢復到到原來來新鮮鮮狀態(tài)態(tài)的程程度。。干制品復水后的瀝干重G復與干制品復水前的重量G干之比。干制品的干前重量與干后重量之比。干制品復水后的瀝干重G復與干制品原料的鮮重G原之比?！?.食品在在干制制保藏藏中的的品質(zhì)質(zhì)變化化§4.1.物理變變化干縮與與干裂裂；溶溶質(zhì)遷遷移；；表面面硬化化、多多孔孔性組組織的的形成成；熱熱塑性性的出出現(xiàn)。?！?.2.化學變變化——營養(yǎng)成成分的的損失失碳水化化合物物美拉德德反應應出現(xiàn)褐褐變；；溫度較較高時時碳水水化合合物極極易焦焦化；；淀粉的的糊化化。。脂肪氧化酸酸敗蛋白質(zhì)質(zhì)蛋白質(zhì)質(zhì)對高高溫敏敏感，，在高