食品干制保藏技術(shù)

1、食品干制保藏技術(shù)第五章第五章 食品的干制保藏技術(shù)食品的干制保藏技術(shù)v食品干制過程中的濕熱傳遞v食品常用的干制方法v干制品的包裝與貯藏v干制品的干燥比和復(fù)水性v食品在干制保藏中的品質(zhì)變化v補充思考題本章重要的知識點本章重要的知識點v干制過程的濕熱傳遞 v常用的干燥方法 v干燥對食品品質(zhì)的影響 v干燥食品的復(fù)水性 概述概述v食品干制保藏的概念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休閑食品肉類v目的目的 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(fēng)味v控制參數(shù)控制參

2、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0.60.80 0.2左右左右 0.100.35 0.650.600. 6以下以下 1014 23 510 1424 4以下以下復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)v水分活度與微生物水分活度與微生物 AW 水溶液濃度 滲透壓細(xì)胞質(zhì)壁分離；v水分活度與酶的活性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v水分活度與其他變質(zhì)因素水分活度與其他變質(zhì)因素 AW 游離水 化學(xué)反應(yīng)速度干制保藏的基本原理干制保藏的基本原理v干制的

3、基本過程干制的基本過程 熱量傳遞給食品組織內(nèi)水分向外轉(zhuǎn)移。 同時存在熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過程。 1.食品干制過程中的濕熱傳遞食品干制過程中的濕熱傳遞v食品中水溶液形成的水蒸氣與空氣中的水蒸氣都具有一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(xué)勢，其差值定的化學(xué)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)。 )lnln（HHSSpTpTR 1.食品干制過程中的濕熱傳遞食品干制過程中的濕熱傳遞v當(dāng)0時 食品中的水蒸氣向外界轉(zhuǎn)移是自動過程 ；v當(dāng)0 時 空氣中的水蒸氣向食品中轉(zhuǎn)移是自動過程 ；v當(dāng)0時 食品中的水蒸氣與空氣

4、中的水蒸氣處于平衡狀態(tài) 。脫水過程吸水過程 1.食品干制過程中的濕熱傳遞食品干制過程中的濕熱傳遞v問題一：問題一： 食品干制過程熱量與質(zhì)量的傳遞情況。v問題二：問題二： 哪些是影響食品濕熱傳遞的因素？v問題三：問題三： 如何選擇食品干制的工藝條件？1.1.食品的熱物理性質(zhì)食品的熱物理性質(zhì)v食品的比熱食品的比熱 c食食 kJkg-1K-1100/)(100/)100(WccccWcWcc干水干食水干食輻對混固水當(dāng)ca c干 干物質(zhì)的比熱(一般取1.046kJkg-1K-1)；c水 水的比熱(4.19kJkg-1K-1) ；W 食品的含水率/%； 食品的密度/kgm-3。含水量 ； 溫度 v食品的

5、食品的導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng) kJm-1h-1-1v 食品的食品的導(dǎo)溫系數(shù)am2h-1含水量 c1.2.濕物料在脫水過程中的濕熱傳遞濕物料在脫水過程中的濕熱傳遞影響濕熱傳遞的因素影響濕熱傳遞的因素v食品的表面積v干燥介質(zhì)的溫度v空氣流速v空氣相對濕度v真空度v食品組成與結(jié)構(gòu)表面積，傳遞速率流速，傳遞速率相對濕度，傳遞速率真空度，傳遞速率由比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)反映。溫度，傳遞速率1.2.2.濕物料的濕熱傳遞過程濕物料的濕熱傳遞過程內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到表面熱量由表面向內(nèi)部傳遞熱量由表面向內(nèi)部傳遞濕度梯度濕度梯度溫度梯度溫度梯度在蒸汽壓差的作用下表面水分?jǐn)U散到空氣中在蒸汽壓差的作用下表面水分?jǐn)U散

6、到空氣中脫水的過程實質(zhì)上是熱量和水分的傳遞過程。1.2.2.濕物料的濕熱傳遞過程濕物料的濕熱傳遞過程給濕過程導(dǎo)濕過程濕熱傳遞過程濕熱傳遞過程食品表面食品內(nèi)部.給給濕過程濕過程v濕物料中的水分從表面向加熱介質(zhì)擴散的過程稱作給濕過程。pppqmm760(）空蒸飽qm 給濕強度（m-2h-1)m 給濕系數(shù)（m-2h-1kPa-1) p飽 濕球溫度對應(yīng)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）v給濕過程中的水分蒸發(fā)強度介質(zhì)流速:0174.00229.0vvm.導(dǎo)導(dǎo)濕過程濕過程v在水分梯度作用下，水分由內(nèi)層向表層擴散的過程屬于導(dǎo)濕過程。u

7、qmdmdgrad0qmd 水分的流通密度（m-2h-1)md 導(dǎo)濕系數(shù) （m2h-1)0 單位體積待干食品中絕 對干物質(zhì)的重量(kgm-3)grad u 水分梯度（ -1 m-1)v導(dǎo)濕過程中的水分遷移量v導(dǎo)濕系數(shù)md 反映食品中水分?jǐn)U散的能力，與溫度和含水量有關(guān)。.導(dǎo)導(dǎo)濕過程濕過程1液態(tài)毛細(xì)管水 2滲透吸附水 3蒸汽態(tài)毛細(xì)管水水分?jǐn)U散系數(shù)與含水量之間的關(guān)系導(dǎo)濕系數(shù)與含水量的關(guān)系A(chǔ).導(dǎo)導(dǎo)濕過程濕過程v導(dǎo)濕系數(shù)與溫度的關(guān)系：導(dǎo)濕系數(shù)與溫度的關(guān)系： 導(dǎo)濕系數(shù)與食品絕對溫度的1014次方成正比 。nmdmdtT)273(00n 為自然數(shù)，n =1014 為t0溫度下的導(dǎo)

8、濕系數(shù)。0md.導(dǎo)濕過程導(dǎo)濕過程v雷科夫效應(yīng)雷科夫效應(yīng) 水分子的熱擴散：溫度 蒸汽壓蒸汽分子流向低溫處 毛細(xì)管傳導(dǎo)：溫度毛細(xì)管勢能水分流向低溫處 水分在毛細(xì)管內(nèi)夾持空氣的作用下發(fā)生遷移： 溫度夾持空氣體積壓力水分?jǐn)D向低溫處 grad 0mdmqqm: 水分濕熱傳導(dǎo)的流量密度（m-2h-1) ：熱濕傳導(dǎo)系數(shù)（kg kg-1-1)grad：溫度梯度( m-1)溫度梯度將促使水分從高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移。v水分遷移量水分遷移量.導(dǎo)濕過程導(dǎo)濕過程熱濕傳導(dǎo)系數(shù)與含水量的關(guān)系熱濕傳導(dǎo)系數(shù)與含水量的關(guān)系毛細(xì)管夾持空氣作用毛細(xì)管勢能作用AB水蒸汽分子熱擴散作用vB點是毛細(xì)管水和吸附水的

9、分界點。.導(dǎo)濕過程導(dǎo)濕過程v綜上所述綜上所述 干燥過程中，在食品內(nèi)部可能同時存在導(dǎo)濕現(xiàn)象和熱濕傳導(dǎo)現(xiàn)象。 食品中水分?jǐn)U散總量等于兩者水分?jǐn)U散量總和：)gradgrad(0uqqqmdmmdm 當(dāng)qmdqm，以導(dǎo)濕性為主，導(dǎo)濕溫性成為阻礙因素。 當(dāng)qmdqm，水分隨熱流方向轉(zhuǎn)移，導(dǎo)濕性成為阻礙因素。小結(jié)小結(jié)食品干制過程的濕熱傳遞情況v 給濕過程給濕過程 在蒸汽壓差的推動下，水分從物料表面向周圍空氣的蒸發(fā)轉(zhuǎn)移。v 導(dǎo)濕過程導(dǎo)濕過程 導(dǎo)濕性：在水分梯度的推動下，水分以液體或蒸汽的形式向表面的擴散轉(zhuǎn)移。 導(dǎo)濕溫性：在溫度梯度的推動下，水分從高溫處向低溫處移動。 脫水過程中，食品中水分?jǐn)U散

10、總量等于兩者水分?jǐn)U散量總和。uqmdmdgrad0pppqmm760(）空蒸飽 grad 0mdmqmmdmqqq食品干燥過程特性食品干燥過程特性 v食品在常壓下脫水經(jīng)歷三個階段食品在常壓下脫水經(jīng)歷三個階段 預(yù)熱階段 恒速干燥階段 降速干燥階段v描述干燥特性的曲線描述干燥特性的曲線 水分變化曲線 干燥速率曲線 品溫變化曲線食品干燥過程特性食品干燥過程特性 v含水率變化曲線含水率變化曲線 干基含水量隨時間的延長而逐漸下降。 預(yù)熱階段 含水量緩慢減少 恒速干燥階段 含水量呈直線下降 降速干燥階段 含水量下降趨于緩慢， 直至物料平衡水分。A AB BC C食品干燥過程特性食品干燥過程特性 v干燥速率

11、變化曲線干燥速率變化曲線 單位時間內(nèi)干基含水量隨時間變化的規(guī)律 預(yù)熱階段 干燥速率由零迅速增至最大值 恒速干燥階段 干燥速率基本保持恒定不變 降速干燥階段 干燥速率迅速下降干燥時間（干燥時間（h)h)溫度（溫度（)A AB BC C食品干燥過程特性食品干燥過程特性 v溫度變化曲線溫度變化曲線 脫水過程中物料溫度隨時間變化的規(guī)律。 預(yù)熱階段 物料溫度迅速上升至濕球溫度（液體蒸發(fā)溫度） 恒速干燥階段 食品表面溫度基本保持恒定不變，介質(zhì)提供的能量 主要用于水分蒸發(fā)。 降速干燥階段 品溫緩慢上升， 到達(dá)C點后溫度迅速上升直至 與介質(zhì)干球溫度相等。 1.3. 干制時間的計算干制時間的計算NWWcc10)

12、/(100RqNm其中：uc 恒速干燥期末的含濕量； 形狀系數(shù)；m 導(dǎo)濕系數(shù)；qm 給濕強度；R 食品厚度的一半；0單位容積絕對干物質(zhì)的質(zhì)量。0/100100mmcCRquWv恒速干燥時間計算恒速干燥時間計算: :其中W1：食品的初始含水率； Wc：恒速干燥結(jié)束時的含水率；N：干燥速率. 1.3. 干制時間的計算干制時間的計算 片狀食品干燥時間)ln()/0848.0(2eecmfWWWWn圓柱狀食品干燥時間)ln()/637.0(2eecmfWWWWrn球狀食品干燥時間)ln()/0506.0(2eecmfWWWWRcWWffNdWAG其中：其中：G ：待干食品的重量：待干食品的重量A：待干

13、食品的蒸發(fā)面積：待干食品的蒸發(fā)面積Nf：降速干燥速度：降速干燥速度：片狀食品的厚度：片狀食品的厚度r：圓柱狀食品的半徑：圓柱狀食品的半徑R：球狀食品的半徑：球狀食品的半徑Wc：臨界含水量：臨界含水量We：平衡含水量：平衡含水量W：干燥結(jié)束時的含水量：干燥結(jié)束時的含水量v降速干燥時間計算降速干燥時間計算: :1.4.干制工藝條件的選擇原則干制工藝條件的選擇原則v干制的工藝要求干制的工藝要求 將物料中的水分降低到滿足貯藏要求的水平； 最大限度地保持食品的營養(yǎng)素； 使干制品具有良好的復(fù)水性； 盡可能地殺滅細(xì)菌及其芽孢，鈍化酶的活力； 對工藝和設(shè)備要求節(jié)能，經(jīng)濟實用。1.4.干制工藝條件的選擇原則干制

14、工藝條件的選擇原則v控制介質(zhì)條件，使食品內(nèi)部水分?jǐn)U散速度食品表面水分蒸發(fā)速度；v在恒速干燥階段適當(dāng)升高介質(zhì)的溫度，可提高干燥速率；v力求避免在食品內(nèi)部形成與濕度梯度方向相反的溫度梯度； v降速干燥階段應(yīng)適當(dāng)控制介質(zhì)條件，降低表面干燥速率；v脫水末期干燥介質(zhì)的濕度應(yīng)根據(jù)預(yù)期的最終含水量加以選用。常壓對流干燥法接觸式干燥法輻射干燥法減壓干燥法 2.食品常用的干制方法食品常用的干制方法 3.1. 常壓對流干燥法常壓對流干燥法v概念概念 通過空氣的自然對流或強制循環(huán)，使物料中的水分經(jīng)內(nèi)部擴散和表面蒸發(fā)而脫除。v種類種類 固定接觸式 箱式、隧道式、輸送帶式、泡沫干燥； 懸浮接觸式 氣流干燥、流化床干燥、

15、噴霧干燥、膨化干燥v特點特點 通過介質(zhì)傳遞熱量和水分； 溫度梯度和水分梯度方向相反； 適用范圍廣，設(shè)備簡單易操作，能耗高。多層輸送帶式多層輸送帶式雙階段連續(xù)輸送帶式干燥設(shè)備噴霧干燥噴霧干燥旋轉(zhuǎn)式霧化器并流雙流體霧化器噴泉式雙流體霧化器噴霧干燥原理示意圖噴霧干燥原理示意圖1.空氣過濾器 2.加熱器 3.熱風(fēng)分配器4.干燥室 5.過濾器 6.泵 7.離心噴頭8.旋風(fēng)分離器 9.風(fēng)機 10.料液槽廢氣氣流干燥氣流干燥1.鼓風(fēng)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(fēng)分離器9.星型卸料器10除塵器11.引風(fēng)機v 流化床干燥器示意圖流化床干燥器示意圖1-加料斗；2-風(fēng)

16、機；3-輸料器；4-熱風(fēng)進口；5-干燥室；6-排氣口；7-旋風(fēng)分離器；8-旋轉(zhuǎn)閥；9-熱風(fēng)分布板；10-熱風(fēng)分配室；11-多孔擋板流化床干燥流化床干燥乳粉流化床干燥乳粉流化床干燥乳粉流化床干燥裝置乳粉流化床干燥裝置泡沫層干燥泡沫層干燥v工藝要求工藝要求 須先行濃縮 需加入發(fā)泡穩(wěn)定劑 控制參數(shù)：空氣溫度、相對濕度、空氣流速（兩段式干燥法）v特點特點 形成多孔性結(jié)構(gòu)，含水量極低，干燥速率快，產(chǎn)品品質(zhì)好； 存在添加劑殘留，對泡沫的均勻性和持續(xù)性要求高。冷卻器攪打機干燥器粉碎機粉末干制品熱風(fēng)濕空氣發(fā)泡劑氣體熱濃縮液 3.2.接觸式干燥法接觸式干燥法滾筒干燥滾筒干燥 把附在轉(zhuǎn)動的加熱滾筒表面的液體物料以

17、熱傳導(dǎo)方式進行水分蒸發(fā)的連續(xù)化干燥過程。v特點特點 物料與熱表面無介質(zhì) 熱量傳遞與水分傳遞方向一致 干燥不均勻、不易控制、制品品質(zhì)不高v帶式真空干燥帶式真空干燥a.噴濺加料；b.浸沒加料；c.中央注流加料；d.單鼓注流加料滾筒干燥滾筒干燥滾筒干燥器示意圖滾筒干燥器示意圖滾筒干燥滾筒干燥 3.3.輻射干燥法輻射干燥法v紅外線干燥紅外線干燥 紅外線直接照射到食品上，使其溫度升高，水分蒸發(fā)而干燥的方法。v微波干燥微波干燥 以微波為輻射能，使食品的溫度升高，水分蒸發(fā)的干燥方法。3.3.1.紅外干燥紅外干燥 a.機理：機理： 以紅外線照射物料，當(dāng)紅外線的發(fā)射頻率與物料內(nèi)部基本質(zhì)子的固有頻率相匹配時，就會

18、產(chǎn)生類似共振的現(xiàn)象，引起摩擦發(fā)熱，從而使物料內(nèi)部水分蒸發(fā)。 b.特點：特點：n干燥速度快，效率高；n吸收均一，產(chǎn)品質(zhì)量好；n設(shè)備操作簡單，但能耗較高。A紅外干燥紅外干燥遠(yuǎn)紅外干燥器示意圖A-貯箱；B-紅外加熱元件；C-輸送帶；D-振動器；E-暫貯箱微波干燥法微波干燥法a.機理機理 物料內(nèi)部的極性分子在微波場中產(chǎn)生極化作用，引起高頻振蕩，由摩擦發(fā)熱而使物料中水分蒸發(fā)。 b.特點n干燥速度快；n加熱均勻，制品質(zhì)量好；n選擇性強；n容易調(diào)節(jié)和控制；n可減少細(xì)菌污染；n設(shè)備成本及生產(chǎn)費用高。交變電場引起偶極子轉(zhuǎn)向3.3.2.微波干燥法微波干燥法v微波加熱器的選擇微波加熱器的選擇微波頻率食品工業(yè)：915

19、Hz、2450Hz穿透深度加熱器型式箱式、隧道式 、波導(dǎo)型、輻射型。微波干燥器示意圖微波干燥器示意圖3.3.2.微波干燥微波干燥 3.4.減壓干燥減壓干燥v 冷凍干燥冷凍干燥 將食品凍結(jié)后，在真空條件下，以冰晶升華的方式除去水分的干燥方法。v原理原理 在低于水的三相點的低溫低壓下，物料中的水由冰晶直接升華為水蒸氣。v條件條件 必須維持足夠低的壓力和溫度 干燥前必須先經(jīng)凍結(jié) 升華干燥需要提供升華熱 應(yīng)及時除去蒸發(fā)的水分 冷冷凍凍干干燥燥器器冷凍干燥冷凍干燥冷凍干燥冷凍干燥v特點：特點： 產(chǎn)品的色香味和營養(yǎng)成分損失?。?能保持食品的原有形態(tài)； 產(chǎn)品含水量低，貯存期長； 不會導(dǎo)致表面硬化； 能耗大、

20、成本高、干燥速率低、包裝要求高。v適用范圍適用范圍 詳見P159 3.干制品的包裝、貯藏和復(fù)水干制品的包裝、貯藏和復(fù)水 3.1.包裝包裝 包裝前干制品的處理包裝前干制品的處理 回軟處理 防蟲處理 速化復(fù)水處理（壓片法、刺孔法） 壓塊處理對對包裝材料的要求包裝材料的要求 詳見P1614.1.3 常見的包裝材料常見的包裝材料 金屬罐、聚乙烯袋、復(fù)合薄膜袋、防潮紙等。 3.2.貯藏貯藏v影響干藏效果的主要因素影響干藏效果的主要因素 含水量 盡量降低干制品的含水量； 空氣相對濕度 65以下； 溫度 02較好，一般不宜超過1014 ； 光照、氧氣等。 3.3.復(fù)水復(fù)水復(fù)原性：復(fù)水性：復(fù)水比R復(fù)：干燥比R

21、干：復(fù)重系數(shù)K復(fù)：指干制品重新吸回水分的程度。干制品重新吸收水分后，其組織結(jié)構(gòu)、外觀品質(zhì)和內(nèi)在質(zhì)量恢復(fù)到原來新鮮狀態(tài)的程度。干制品復(fù)水后的瀝干重G復(fù)與干制品復(fù)水前的重量G干之比。）（干復(fù)復(fù)100/GGR干制品的干前重量與干后重量之比。）（干原干100/GGR干制品復(fù)水后的瀝干重G復(fù)與干制品原料的鮮重G原之比。）（原復(fù)復(fù)100/GGK）（干復(fù)復(fù)100/RRK4.食品在干制保藏中的品質(zhì)變化食品在干制保藏中的品質(zhì)變化v 4.1.物理變化物理變化 干縮與干裂；溶質(zhì)遷移；表面硬化、 多孔性組織的形成；熱塑性的出現(xiàn)。 4.2.化學(xué)變化化學(xué)變化 營養(yǎng)成分的損失營養(yǎng)成分的損失v碳水化合物碳水化合物 美拉德反應(yīng)