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1、第五章 食品的干燥,目录,食品干燥的目的和原理食品在干燥过程发生的变化食品的干燥方法 干燥食品的保藏原理干燥食品的贮藏与运输,一、干燥的目的,1.延长贮藏期-干燥后其水分活性较低 2.改善加工品质 如大豆、花生米经过适当干燥脱水，有利于脱壳(去外衣)，便于后加工 3.便于商品流通 干制食品重量减轻、容积缩小，可以显著地节省包装、储藏和运输费用，并且便于携带和储运;4.救急、救灾和战备用的重要物质,第一节 食品干燥的目的和原理,二、食品干燥的基本原理,（一）食品湿物料与湿空气 湿物料的状态与物理性质 湿空气湿物料水分含量表示法：,湿水分含量,干基水分含量,（二）物料与空气之间的湿热平衡（P183
2、）吸附与解吸等温线 P物P蒸，物料脱水，解吸作用。P物P蒸，物料吸湿，吸附作用。P物=P蒸，平衡态,许多食品吸附与解吸等温线并不重复，出现吸附滞后现象。,（三）干燥过程的湿热传递 食品干燥过程的特性,BC段为干燥控制关键阶段,食品干燥的基本原理,湿物料的状态 按湿物料的外观状态和物理化学性质则可分为两大类：a.湿固态食品物料 块状物料，如马铃薯、切块胡萝卜等；条状物料，如刀豆、马铃薯条、香肠等；片状物料，如叶菜、肉片、葱蒜头片、饼干等；晶体物料，如葡萄糖、味精、柠檬酸、砂糖等；,散粒状物料，如谷物、油料种籽等；粉末状物料，如淀粉、面粉、乳粉、豆乳粉等 b.液态食品物料 膏糊状物料，如麦乳精浆料
3、、冰淇淋混料等 液体物料，如各种抽提液、悬浮液、乳浊液和胶体溶液等,食品干燥的基本原理,食品的干燥过程 将能量传递给食品(传热过程)促使食品物料中水分向表面转移并排放到物料周围的外部环境中，完成脱水干制的基本过程(传质过程)湿热的转移是食品干燥原理的核心问题,干燥过程的湿热传递,1.食品干燥过程的特性2.干燥过程湿物料的湿热传递（1）物料给湿过程（2）物料导湿过程或内部水分的扩散过程,影响湿热传递及干燥的主要因素,(一)食品物料的组成与结构,1.食品成分在物料中的位置,2.溶质浓度,3.结合水的状态,4.细胞结构,（二）物料表面积,（三）空气湿度,（七）物料干燥温度,（六）大气压力或真空度,（
4、五）空气流速,（四）空气温度,第二节 食品在干燥过程发生的变化,一、食品发生的物理变化 1、干缩和干裂 原因：干燥是食品内部水分难以均匀排除 2、表面硬化 含有高浓度糖分和可溶性物质的食品易出现此现象。原因：食品内水分蒸发，残留溶质附着在食品表面，堵塞表面微孔。,3、多孔性形成 物料在高温高压下处于熔融状态，物料被强行挤出模具口时，压力为常压，水分闪蒸，产品膨胀，同时由于温度降低，物料固化成型。（马铃薯、速溶饮料等）4、热塑性出现 糖分及果肉含量多的食品。,二、食品发生的化学变化1、营养成分的变化2、食品颜色的变化 原因：湿热条件叶绿素失去镁离子（主要）酶或非酶褐变反应是促使干燥品褐变的原因。
5、为此干燥前需进行酶钝化处理以防止变色3、食品风味的变化,脂肪氧化、蛋白质变性,糖类降解、焦化,水溶性维生素被破坏,解决措施：1.从干燥设备中回收或冷凝外逸的蒸汽，再加回到干制食品中；2.从其它来源取得香精或风味制剂再补充到干制品中，或干燥前在某些液态食品中添加树胶和其它包埋物质。,1、按干燥设备的特征来分类：（1）自然干燥方法（晒干与风干等）；（2）人工干燥方法（如箱式干燥、窑房式干燥、隧道式干燥、输送式干燥、输送带式干燥、滚筒干燥、流化床干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等）。2、按干燥的连续性分为（1）间歇（批次）干燥；（2）连续干燥。,干燥设备的分类,第三节 食品的干燥方法,3、以干燥时空气的压力
6、来分类：（1）常压干燥；（2）真空干燥。4、以干燥过程向物料供能热的方法来分类：（1）对流干燥（热气体作为热源干燥）；（2）传导干燥（热量通过器壁，以热传导方式传给湿物料）；（3）能量场作用下的干燥及组合干燥法。,干燥器类型 用于干燥的食物 空气对流干燥 窑式（烘房式）块片状 箱式、托盘或片盘式 块片状、浆料、液态 隧道式 块片状 连续运输带式 浆料、液状 槽型输送带式 块片状 空气提升式 小块片状、颗粒状 流化床式 小块片状、颗粒状 喷雾式 液态、浆状转筒干燥 气压式（常压式）浆状、液态 真空 浆状、液态真空干燥 真空架式 块片状、浆状、液态 真空带式 浆状、液态 冷冻干燥器 块片状、,常用
7、于液状和固状食物的干燥型式,晒干：太阳光的辐射能进行干燥的过程。风干：利用湿物料的平衡水蒸气压与空气中的水蒸气压差进行脱水干燥的过程。晒干过程常包含风干的作用 常用于固态食品物料（如果、蔬、鱼、肉等）的干燥，尤其适于以湿润水分为主的物料（如粮谷类等）干燥，炎热干燥和通风良好的气候环境条件最适宜于晒干。,一、晒干及风干,A 空气有自然或强制对流循环，热空气的流动靠风扇，鼓风机和折流板加以控制。空气的加热可以用直接或间接加热法：直接加热靠空气直接与火焰或燃烧气体接触；间接加热靠空气与热表面接触加热。B 空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和连续式。C 被干燥的 湿物料可以是固体、膏状物料
8、及液体。,二、空气对流干燥（最常见方法）,箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥方法，干燥设备单机生产能力不大，工艺条件易控制。按气体与物料流动方式分为：A 平行流箱式干燥（适合于各种状态的物料干燥）B 穿流箱式干燥（装料盘含有小孔）不适宜粉末状物料干燥 C 真空箱式干燥,(一)箱式干燥,箱式干燥设备的扩大加长，其长度可达1015m，可容纳515辆装满料盘的小车。A、可连续或半连续操作。B、隧道干燥设备容积较大，小车在内部可停留较长时间，适于处理量大，干燥时间长的物料干燥。C、干燥介质多采用热空气，隧道内也可以进行中间加热或废气循环，气流速度一般23 ms1。D、根据物料与气流接触的形式常有逆流式
9、、顺流式和混流式,(二)隧道式干燥,隧道式微波干燥设备,载料系统由输送带取代装有料盘的小车外，其余部分基本上和隧道式干燥设备相同。1.湿物料堆积在钢丝网或多孔板制成的水平循环输送带上进行的移动通风干燥（故也称穿流带式干燥），物料不受振动或冲击，破碎少。适于膏状物料和固体物料干燥。2.在干燥过程，采用复合式或多层带式可使物料松动或翻转，有利于增加空气与物料的接触面，加速干燥速率。3.可减轻装卸物料的劳动强度和费用，便于连续化、自动化，适于生产量大的单一产品干燥，以取代原来采用的隧道式干燥。,（三）输送带式干燥,4.可分为单层带型、复合型、多层带型；按空气通过输送带的方向可分为向下通风型、向上通风
10、型和复合通风型输送带干燥设备。,喷雾干燥是采用雾化器将料液（可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏糊液）分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程。是粉体食品生产最重要的方法。,（四）喷雾干燥,1.颗粒在气流中高度分散，干燥时间短（0.52 s）。2.气固相间的并流操作，可使用高温干燥介质（湿淀粉干燥可使用400热空气），使高温低湿空气与湿含量大的物料接触，整个干燥过程物料温度不高。,(五）气流干燥,气流干燥就是将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法。气流干燥也属流态化干燥技术之一。,优点：,3.设备体积小，热能利用率高。如使用400以上高温气体为介质，1kg绝干空气可干
11、燥除湿0.10.15kg，干燥器的热效率可达60754.设备结构简单，占地面积小，处理量大。5.适应性广。可用于块状、膏糊状及泥状物料。对散粒状物料，最大粒径可达10mm。可和其它方式结合使用。,也称沸腾床干燥,是另一种气流干燥法。与气流干燥设备最大不同的是流化床干燥物料由多孔板承托。,（六）流化床干燥,适用于干态颗粒食品物料干燥，不适于易粘结或结块的物料。,适用范围：,干燥特点：,1.气固相间的传热传质系数及相应的表面积均较大，热效率较高，可达6080。2.物料床温度均匀、易控制，颗粒大小均匀。3.物料在床层内的停留时间可任意调节，故对难干燥或要求干燥产品含水量低的过程比较适用。4.设备设计
12、简单，造价较低，维修方便。,缺点,风速高，热空气易排出，造成热量浪费。,雾化器将料液分散为雾滴，利用热空气干燥雾滴而完成脱水过程。,（七）喷雾干燥,压缩空气（或蒸汽）以很高的速度（300 ms1）从喷嘴喷出，利用气液两相间的速度差所产生的摩擦力，将料液分裂为雾滴,转盘500020000 rmin1或圆周速度为90150 ms1,(1)细小的雾滴与热空气接触，极大的表面积，传热传质快，干燥时间短（几秒至30秒）；(2)干燥温度较低，适于热敏性物料的干燥；(3)可生产粉末状、空心球状或疏松团粒状，且具有较高的速溶性产品；(4)容易通过改变操作条件以调节控制产品的质量指标，如粒度分布、最终湿含量等；
13、(5)干燥流程简化，操作在密闭状态下进行，有利于保持食品卫生、减少污染；(6)所需设备较庞大，空气消耗量大、热利用率低，动力消耗也较大，因此，喷雾干燥总的设备投资费用较高。,喷雾干燥特点,*传导干燥是指湿物料贴在加热表面上（炉底、铁板、滚筒及圆柱体等）进行的干燥，热的传递取决于温度梯度的存在。*干燥特点:干燥强度大，相应能量利用率较高*为了加速热的传递及湿气的迁移，传导干燥过程都尽量使物料处于运动（翻动）状态，如转筒干燥，滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥等,三、传导干燥,回转干燥又称转筒干燥，是由稍作倾斜而转动的长筒所构成 A、处理量大，运转的安全性高，多用于含水分比较少的颗粒状物料干燥。B、加热
14、介质 热气流与物料直接接触，蒸汽等热源来加热圆筒壁。C、适于粘附性低的粉粒状物料，小片物料等堆积密度较小的物料干燥。D、回转干燥设备占地大，结构复杂，耗材多，投资也大，目前不少逐渐由沸腾床（流化床）等所取代。,(一)回转干燥,滚筒干燥是将物料在缓慢转动和不断加热（用蒸汽加热）的滚筒表面上形成薄膜，滚筒转动（一周）过程便完成干燥过程。A、不适于热塑性食品物料干燥。B、常用蒸汽作为加热源。C、经过滚筒转动一周的干燥物料，其干物质可从330增加到9098，干燥时间仅需2秒到几分钟 D、根据进料的方式，滚筒干燥设备有浸泡进料、滚筒进料和顶部进料；根据干燥压力有真空及常压滚筒干燥；也有单滚筒、双滚筒式或
15、装滚筒等干燥设备。,（二）滚筒干燥,真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥。A、常在较低温度下进行，有利于减少热对热敏性成分的破坏和热物理化学反应的发生，制品有优良品质，但真空干燥成本常较高。B、采用真空干燥设备一般可制成不同膨化度的干制品。C、真空干燥过程食品物料的温度和干燥速度取决于真空度，物料状态及受热程度。D、干燥过程热量常靠传导或辐射向食品传递，也有用热气体或微波作为热源。,（三）真空干燥,冷冻干燥又称升华干燥，是指干燥时物料的水分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程。,（四）冷冻干燥（干燥过程物料温度最低）,设备投资及操作费用高，为常规设备2-5倍。,物料温度,热量供给,干燥室绝对温度
16、,冷冻干燥产品,能量场作用下的干燥指电磁场和声波场中的干燥作用。湿物料中的水分对不同能量场中的能量有特殊的吸收作用，可促进物料中水分汽化，提高干燥速率。,四、能量场作用下的干燥,电磁场中的干燥主要是利用电磁辐射能作为干燥能源的干燥。电磁辐射具有粒子波的双层性质，以电磁波形式传播，不同波长（频率）的电磁波都具有一定的能级和对食品材料的吸收穿性。常用于食品干燥的电磁波有红外线、远红外线和微波,（一）电磁场中的干燥,红外及远红外干燥也称热辐射干燥。是由红外线（包括远红外线）发生器提供的辐射能进行的干燥。远红外线干燥的特点：A、热源材料选用热辐射率接近黑体的物质，故热辐射效率高。B、远红外线辐射热在空
17、气中传播，无传热界面，故传播热损失小，传热效率高，被辐射物料表面热强度大于对流干燥强度3070倍以上。C、红外线的光子能量级比紫外线、可见光线都要小，因此一般只会产生热效果，而不会引起物质的变化。,红外线干燥的特点,也称超声波（指频率20106 KHz的电磁波）干燥，作用于湿物料，可使物料温度有所提高，并可强化传质过程，使物料干燥速率提高。用声波来干燥食品常结合其它干燥方法，利用热空气和强大的低频声波在干燥室内与湿物料接触，几秒内即可达到干燥要求，其干燥速率比常规喷雾干燥、转鼓干燥和真空干燥的速率高310倍，节约燃料50。适于热敏性和易吸湿性或含脂肪量高的食品物料的干燥。,（二）声波场中的干燥
18、,（1）结合各种干燥方法的组合干燥装置 干燥设备不同（2）结合各种热过程的联合干燥装置 干燥、脱水、冷却等过程组合，实现一机多用的目的，合理地利用能源，实现生产的连续化。（3）结合其它过程的联合干燥装置 干燥器附带搅拌机和粉碎机的联合装置，可大大改善干燥物料流的流体力学状态，有利于破碎结块和消除粘壁现象，提高干燥速率。,组合干燥,第四节 干燥产品的保藏原理,水分活性与食品品质和稳定性的关系（一）aw与微生物活动(二）aw与食品中发生的化学变性作用的关系（三）aw与食品质构,（一）aw与微生物活动,水分活性可以影响微生物的芽孢发芽时间(或滞后期)、生长速率、产毒素、细胞大小及死亡率。1、aw与微
19、生物生长 2、微生物生长与产毒素的最低aw 3、食品干藏过程微生物的活动控制,aw与微生物活动,1、各种微生物生长水分活性范围及其相对应的有关食品多数细菌在aw值低于0.91时不能生长，而嗜盐菌则在aw低于0.75才被抑制生长；霉菌耐旱性优于细菌，多数霉菌在aw值低于0.8时停止生长，但也曾报道过一些耐旱霉菌，在aw 值0.65下还会生长。一般认为0.700.75是其最低aw限值；除耐渗酵母外，多数酵母在aw低于0.65时生长被限制。,aw与微生物活动,2、微生物生长与产毒素的最低aw通过控制致病性微生物的生长aw，即可控制其毒素的生成。致病性微生物，通常产毒素aw高于生长aw。只有水分活性下
20、降到0.75，任何致病菌都无法生长及产霉素，食品的腐败变质才得以显著减慢，甚至能在较长时间内不发生变质。若将水分活性降低到0.65，能生长的微生物已为数极少，因而食品贮藏期可长达1.52年。3、环境因素会影响微生物生长所需的aw值 如营养成分、PH、氧气分压、二氧化碳浓度、温度和抑制物等愈不利于生长，微生物生长的最低aw值愈高，反之也然。,aw与微生物活动,食品干藏过程微生物的活动取决于：食品中微生物的品种和数量；仅靠干燥过程并不能将微生物全部杀死，干燥完毕后，微生物就处于完全(半)抑制状态(常也称为休眠状态)。干燥制品并非无菌，遇到温暖潮湿气候，也会腐败变质。食品干燥前微生物数量的控制。某些
21、食品物料若污染有病原菌，或导致人体疾病的寄生虫如猪肉旋毛虫存在时，则应在干燥前设法将其杀死。食品的水分活性；食品的包装；食品的干藏条件(如温度、湿度)。,aw与食品中发生的化学变性作用的关系,（1)aw对酶反应的影响酶反应速率随水分活性增加而增加 面粉水分从8.8%增加到15.1%时，脂肪酶活力提高到5倍。对脂肪酶活力的抑制，水分活性应控制在0.170.20。影响食品中酶稳定性的因素有水分、温度、pH、离子强度、食品构成成分、贮藏时间及酶抑制剂或激活剂等。水分活性(或水分含量)只是影响其稳定性条件之一。控制干制品中酶的活动，有效的办法是干燥前对物料进行湿热或化学钝化处理，使物料中的酶失去活性。
22、,aw与食品中发生的化学变性作用的关系,（2）aw对非酶褐变的影响还原糖和氨基酸(蛋白质)在合适的条件下发生反应(梅拉德反应)。模拟研究发现，氨基酸氮的最大损失发生在平衡水分活性0.650.70，高于或低于此值氨基酸损失都较小肉与鱼产品发生的褐变反应除变色外，肉制品的褐变还会产生苦味和烧焦味。氨基酸与蛋白质参与反应的结果会造成营养成分的损失,aw与食品中发生的化学变性作用的关系,（3）脂肪氧化等变质反应水分对食品氧化酸败的影响与其它微生物活动，非酶褐变，酶反应和组织变化明显不同脂类的氧化产生臭味，脂肪酸降解和某些维生素破坏。脂肪氧化问题常靠添加抗氧化剂来减缓。,aw与食品中发生的化学变性作用的
23、关系,（4）aw对维生素营养成分的影响在低aw下，抗坏血酸比较稳定，随着食品中水分增加，抗坏血酸降解迅速增快。维生素的降解反应属一级化学反应。温度对反应速率常数影响很大。将维生素C(如抗坏血酸)包埋或先添加到油相中防止其与水接触也是防止维生素C降解的有效方法。脂溶性维生素的稳定性与脂肪氧化有关。,第五节 干燥食品的贮藏与运输,一、中湿食品二、干燥品的包装与储运要求,(二）aw 与食品化学变性作用的关系,1、aw对酶反应的影响2、aw对非酶褐变的影响3、脂肪氧化等变质反应4、aw对维生素营养成分的影响,一、中湿食品（IMF）（Intermediate moisture foods）,中湿食品的水
24、分一般为1550。多数中湿食品水分活性在0.600.90。霉菌常是影响IMF货架期的主要因素中湿食品可以常温保藏主要依靠：用脱水干燥方式去除水分，提高可溶性固形物的浓度以束缚住残留水分，降低水分活性；靠热处理或化学作用抑制杀灭微生物及酶，如添加山梨酸钾（用量0.060.3）一类防霉剂；添加可溶性固形物（多糖类、盐、多元醇等）以降低食品水分活性；添加抗氧化剂、螯合剂、乳化剂或稳定剂等添加剂增加制品的储藏稳定性,中湿食品,中湿食品加工主要有以下三种工艺：1、混合法（blending）将各种食品成分分别进行预处理（杀菌、干燥等），然后再混合（可经挤压）达到所要求的平衡水分活性。2、浸渍法（Moist
25、infusion）浸渍法也称湿态浸入法。将固状食品块放在水分活性低的平衡溶液中浸泡或煮制，直到食品材料达到所需的水分活性，这是我国蜜饯类食品的传统生产方法。3、泡制法（dryinfusion）泡制法也称干灌入法。将脱水固态食品块浸在含一定渗透剂的溶液中达到所需的水分活性。通常以真空干燥或冷冻干燥后干态食品在水分活性低的浸液中浸渍，直至它沥（吸）干后可含有适宜水分和水分活性。,二、干燥品的包装与储运要求,（一）干燥食品的最终水分要求1粮谷类和豆类 谷物收获和安全储存所要求的水分含量一般种子类在水分活性0.60.80范围内，其水分变化曲线的斜率很平，1水分变化可引起0.040.08 aw 的变化。
26、2鱼、肉类 仅依靠降低水分活性常难以达到鱼、肉类干制品的长期常温保藏。因此这类制品的干制过程，常结合其它保藏工艺，如盐腌、烟熏、热处理、浸糖、降低pH、添加亚硝酸盐等防腐剂，以达到一定保质期而不能保持其优良食用品质。3乳制品 全脂、脱脂乳粉，通常干燥至水分活性0.2左右，我国国家标准要求全脂乳粉水分小于2.52.75，脱脂乳粉水分小于4.04.5，调制乳粉小于2.503.0，脱盐乳清粉（特级品）小于2.5。4蔬菜-脱水蔬菜最终残留水分510，相当于水分活性0.100.35。5水果-多数脱水干燥水果水分活性在0.650.60。,二、干燥品的包装与储运要求,（二）包装前干制品的处理1均湿处理 由于干燥过程不同批次产品所含水分并不完全一致，而且其水分含量在内部并不均匀分布，因此常需经均湿处理，也有称回软。2分级除杂 包装前需按产品要求进行分级处理，如采用振动筛等分级设备进行筛选分级，以提高产品质量档次。3除虫处理4干制品的压块5干燥品的复原性和复水性处理 许多干燥品一般都要经复水（重新吸回水分，恢复原状）后才食用。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。,
