第一章 食品的脱水加工

 

食品干燥保藏

¡        指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后并始终保持低水分进行长期贮藏的方法。

第一节 食品干藏原理

2. 水分活度对食品的影响

大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶解、化学反应等）与水分活度是紧密相关的。

（1）水分活度与微生物生长、酶以及化学反应的关系

u     食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。

u     干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而降低食品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活力以及化学反应的进行，达到长期保藏的目的。

水分活度和微生物生长活动的关系

u     大多数新鲜食品的水分活度在0.99以上，适合各种微生物生长。大多数重要的食品腐败细菌所需的最低aw都在0.9以上，肉毒杆菌在低于0.95就不能生长。只有当水分活度降到0.75以下，食品的腐败变质才显著减慢；若将水分降到0.65，能生长的微生物极少。一般认为，水分活度降到0.7以下物料才能在室温下进行较长时间的贮存。

水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响

低水分活度微生物生长受抑制。水分活度较高的情况下微生物繁殖迅速，

水分活度对霉菌生长的影响

在水分活度0.9左右霉菌生长最旺盛。

水分活度对酶活力的影响

呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度的增大而迅速提高。

（2）干制对微生物的影响

u     干制后食品和微生物同时脱水，微生物所处环境水分活度不适于微生物生长，微生物就长期处于休眠状态，环境条件一旦适宜，，又会重新吸湿恢复活动。

u     干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。

u     由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。

（3）干制对酶的影响

¡        水分减少时，酶的活性也就下降，然而酶和底物同时增浓。在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。

¡        酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达到酶失去活性为度。

（4）对食品干制的基本要求

¡        干制的食品原料应微生物污染少，品质高。

¡        应在清洁卫生的环境中加工处理，并防止灰尘以及虫、鼠等侵袭。

¡        干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降低微生物污染量。有时需巴氏杀菌以杀死病原菌

第二节 食品干制的基本原理

一、干制机制

（1）水分梯度ΔM

干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分梯度。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不断向表面方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。

2）温度梯度ΔT

食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度差，即温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为导湿温性。

二  干制过程的特性

1  食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率逐渐变低，食品温度也在不断上升。

¡        水分含量的变化（干燥曲线）

¡        干燥速率曲线

¡        食品温度曲线

征

食品干制过程特性总结

¡        食品水分含量、干燥速率、食品温度的变化

¡        曲线特征的变化主要是内部水分扩散与表面水分蒸发或外部水分扩散所决定

¡        干制过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分蒸发或外部水分扩散，则恒率阶段可以延长，若内部水分扩散速率低于表面水分扩散，就不存在恒率干燥阶段。

¡        那么食品表面水分蒸发和内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢？

以上我们讲的都是以空气介质为通过加热来干燥。

若是采用其它加热方式，则干燥速率曲线将会变化。

三、影响干制的因素

干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热传递，对这一过程的影响因素主要取决于干制条件（由干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥物料的性质。

1.干制条件的影响

（1）  温度

    对于空气作为干燥介质,提高空气温度,干燥加快.

（2） 空气流速

空气流速加快，食品干燥速率也加速。

（3） 空气相对湿度

（4） 大气压力和真空度

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三节  干制对食品品质的影响

一. 干制过程中食品的主要变化

1  物理变化  P172

—        干缩、干裂

—        表面硬化

—        多孔性

—        热塑性  加热时会软化的物料如糖浆或果浆

2  化学变化

（1）营养成分

—        蛋白质    高温长时间，变性、降解

—        碳水化合物  高温长时间，分解、焦化、褐变

—        脂肪   高温脱水时脂肪氧化比低温时严重

—        维生素  水溶性易被破坏和损失 ，如VC 、硫胺素、胡萝卜素、 VD ；B6、烟碱酸较稳定，损失少；

（2）色素

—        色泽随物料本身的物化性质改变（反射、散射、吸收传递可见光的能力）

—        天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素等易变化

—        褐变  糖胺反应(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、其他。

（3）风味

—        引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去除

—        热会带来一些异味、煮熟味、硫味

—        防止风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥、加包埋物质，使风味固定

二  干制品的复原性和复水性

干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度

    是衡量干制品品质的重要指标。

1 干制品的复原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结构、成分以及可见因素（感官评定）等各个方面恢复原来新鲜状态的程度

2 干制品的复水性：新鲜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来表示

三  食品干制方法的选择

¡        干制时间最短、费用最低、品质最高

 

第四节  食品的干制方法

干制方法可以区分为自然和人工干燥两大类

—        自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、风干、阴干

—        人工干制：在常压或减压环境中用人工控制的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备      如：空气对流干燥设备、真空干燥设备、 滚筒干燥设备 等（P174）

一、空气对流干燥

2. 隧道式干燥设备

¡        一些概念：

 (1) 逆流式隧道干燥设备

¡        基本结构     物料与气流的方向相反   湿端即冷端，干端即热端

¡        特点及应用

（2）顺流隧道式干燥

（3）双阶段干燥

3. 输送带式干燥

1）多层输送带特点：

—        物料有翻动

—        物流方向有顺流和逆流

—        操作连续化、自动化、生产能力大、占地少；

（2）双带式干燥

4. 气流干燥

5. 流化床干燥

6. 仓贮干燥

7.泡沫干燥

8. 喷雾干燥  P189

二、接触干燥

三   真空干燥

四、冷冻干燥

¡        将食品在冷冻状态下，食品中的水变成冰，再在高真空度下，冰直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水，故又称为升华干燥。

¡        要使物料中的 水变成冰，同时由冰直接升华为水蒸汽，则必须要使物料的水溶液保持在三相点以下。

4、冷冻干燥的过程

¡        （Primary drying stage（sublimation））初级干燥，（升华干燥）

           冰晶体形成后，通过控制冷冻室中的真空度，则冰晶升华，因升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升华热。（如果不提供热量则物料随着升华进行温度迅速下降，当温度降到与真空度下相应水蒸汽压相等时，则水蒸汽挥发停止）。

          冻结物料温度的最低极限不能小于冰晶体的饱和蒸汽压相应的温度，所提供的热量应等于冰晶体升华热，同时应注意使物料上升温度不能超过被冻结物料的温度或略低于冰晶体熔化温度，以便能进行升华。

(1)初级干燥

¡        在冷冻干燥的初级阶段，随着干燥的进行，食品中的冰逐渐减少，在食品中的冻结层和干燥层之间的 界面被称为升华界面（ sublimation front），确切地说是在食品的冻结层和干燥层之间存在一个扩散过渡区（见图P91）

¡        在干燥层中由于冰升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小的孔隙，形成了海绵状多孔性结构，这种结构有利于产品的复水性，但这种结构使传热速度和水分外逸的速度减慢，特别是传热的限制。因此，若采用一些穿透力强的热能如辐射热、红外线、微波等使之直接穿透到（冰层面）升华面上，就能有效地加速干燥速率。

(2)二级干燥

¡        当食品中的冰全部升华光，升华界面消失时，食品中的水分作为冰被除去后水分含量在15-20%时，干燥就进入另一个阶段称为二级干燥。

¡        剩余的水分即是未结冰的水分必须补加热量使之加快运动而克服束缚来外逸出来。但在二级干燥阶段需要注意热量补加不能太快，以避免食品温度上升快而使原先形成的固态状框架结构变为易流动的液态状，而使食品的固态框架结构发生瘪塌（collapse），此时的温度称为瘪塌温度。在瘪塌中冰晶体升华后的空穴随着食品流动而使这些区域消失，食品密度减少，复水性差（疏松多孔结构消失）。食品的瘪塌温度实际上就是玻璃态转化温度

5、冷冻干燥的特点

1）保持新鲜食品的色、香、味及营养成分。适合于热敏食品以及易氧化食品的干燥.

2）冰晶体升华留下空间，使固体框架结构不变，食品干燥后成为疏松多孔状物质，复水性好。

3）由于操作在高真空和低温下进行，需要高真空设备和制冷设备，投资费用大，且操作费用也高，故产品成本高。

4）一般用在高附加值功能食品成分、生物制品（医药），还有生物制品如酶制剂等。

 

第五节  干制品的包装和贮藏

一、包装前干制品的预处理

1、筛选分级：    剔除块片和颗粒大小不合标准产品或其他碎屑杂质等物，

有时在输送带上进行人工筛选。

2、均湿处理：     有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会造成制品

中水分含量不均匀一致（内部亦不均匀），这时需要将它们放

在密闭室内或容器内短暂贮藏，使水分在干制品内部重新扩散

和分布，从而达到均匀一致的要求，这称为均湿处理。特别是

水果干制品。均湿处理还常称为回软和发汗

3、灭虫处理：干制品，尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜的条件下会生长造成损失。故常用烟熏剂用甲基溴作为有效的烟熏剂，可使害虫中毒死亡。因残留溴会残留，一般允许残溴量应小于150ppm，有些水果干制品甚至在100ppm以下，如李干为20ppm。此外还有氯化乙烯和氯化丙烯

4、速化复水处理（instantization process） 即为了加快干制品的复水速度，常采用

¡        ① 压片法 即将颗粒状果干经过相距为一定距离（0.025mm-1.5mm）间隙转辊，进行轧制压扁，薄果片复水比颗粒状迅速得多

¡        ② 刺孔法 将半干制品水分含量16-30%的干苹果片进行刺孔，然后再干制到5%水分，不仅可加热干燥速度，还可使干制品复水加快。

¡        ③ 刺孔压片法： 在转辊上装有刺孔用针，同时压片和刺孔，复水速度可达最快。

5.压块（片）：将干制品压缩成密度较高的块状或片状，如紫菜。减小体积。但应对有韧性的果蔬产品

三．干制品的贮藏

良好的贮藏环境是保证干制品耐藏性的重要因素。环境相对湿度是水分的主要决定因素。

①避光；②干燥地方，相对湿度<65%；③温度低温，0-2℃，但不易超过10-14℃。