第八章干燥

1、第八章第八章 干燥干燥干制食品圖片干燥的目的干燥的目的l 延長貯藏期 - 經(jīng)干燥的食品，其水分活性較低，有利于在室溫條件下長期保藏，以延長食品的市場供給，平衡產(chǎn)銷高峰;l 用于某些食品加工過程以改善加工品質(zhì) - 如大豆、花生米經(jīng)過適當(dāng)干燥脫水，有利于脫殼(去外衣)，便于后加工，提高制品品質(zhì)；促使尚未完全成熟的原料在干燥過程進(jìn)一步成熟;l 便于商品流通 - 干制食品重量減輕、容積縮小，可以顯著地節(jié)省包裝、儲藏和運輸費用，并且便于攜帶和儲運;l 干制食品常常是救急、救災(zāi)和戰(zhàn)備用的重要物質(zhì)。食品中水的狀態(tài)過去分類：過去分類：w自由水自由水-水分活度為水分活度為1，容易從食品中去除。，容易從食品中去除

2、。w結(jié)合水結(jié)合水-水分活度小于水分活度小于1，從食品中去除要花費較多的能量。，從食品中去除要花費較多的能量。 機械結(jié)合水機械結(jié)合水-如毛細(xì)管水分、孔隙中水分和表面濕潤水分如毛細(xì)管水分、孔隙中水分和表面濕潤水分 化學(xué)結(jié)合水化學(xué)結(jié)合水-如晶體中的結(jié)合水，這種水分不能用干燥方如晶體中的結(jié)合水，這種水分不能用干燥方 法去除?；瘜W(xué)結(jié)合水的解離不視為干燥過程。法去除?；瘜W(xué)結(jié)合水的解離不視為干燥過程。 物化結(jié)合水物化結(jié)合水-如吸附水分、滲透水分和結(jié)合水分。如吸附水分、滲透水分和結(jié)合水分。 如果水分活度很低時如果水分活度很低時w水分遷移率水分遷移率-水分在食品內(nèi)移動的能力。水分在食品內(nèi)移動的能力。w用狀態(tài)圖來

3、預(yù)測食品中的水分用狀態(tài)圖來預(yù)測食品中的水分干燥對食品質(zhì)量的影響干燥目的：減少復(fù)水產(chǎn)品中一些降低質(zhì)量的分解變化，同時使加工效率最佳和生產(chǎn)成本最低。w風(fēng)味減少或改變-在干燥過程中，風(fēng)味化合物因比水容易揮發(fā)而在干燥加工中被除去；在干燥過程中使水分子從食品中除去的物理力也能使揮發(fā)性化合物（乙醇、乙醛、酮類等）被除去；高溫時增加了化學(xué)反應(yīng)速率，許多這樣的反應(yīng)產(chǎn)生不理想的風(fēng)味化合物。w物理品質(zhì)的變化-褐變、蛋白質(zhì)變性、維生素和蛋白質(zhì)的熱降解等會影響干制品的營養(yǎng)狀況。*干燥過程中這些變化的大小很大程度上取決于干制品過程中的性質(zhì)。經(jīng)典例子：噴霧干燥和冷凍速溶咖啡之間的差別。水分的吸收和解收w水分 含量和水分活

4、度之間的關(guān)系可通過實驗找到。實驗測量的方向影響水分含量和水分活度之間的關(guān)系。在一定水分活度時，水分吸收（吸水）曲線上水分含量比水分解吸（干燥）曲線要稍低。w這種現(xiàn)象是由于多孔食品中毛細(xì)管力引起的，即表面張力在干燥過程中起到在孔中持水的作用，產(chǎn)生稍高的水分含量。另一種假設(shè)是在獲得水或失去水時，體積膨脹或收縮引起吸收曲線中這種可見的滯后現(xiàn)象。 w GAB模型：Xm在干溶質(zhì)分子上覆蓋的水分子在干溶質(zhì)分子上覆蓋的水分子“單層單層”X水分含量，水分含量，kg水水/kg干物質(zhì)干物質(zhì)Aw水分活度水分活度干燥速率w在干燥中，水分子是先從食品中跑到與干燥空氣接觸的表面（內(nèi)部阻礙干燥）。w一旦水分子到達(dá)表面，根據(jù)

5、空氣和表面之間的蒸汽壓差，水分子就立即轉(zhuǎn)移到空氣中（外部阻礙干燥）。w干燥速率取決于干燥的條件。事實上，大多數(shù)食品隨著產(chǎn)品的干燥，是從初始階段的外部干燥過程向內(nèi)部干燥過程轉(zhuǎn)變。干燥曲線w對于許多食品來說，干燥曲線的形狀是相似的。在干燥初始有一個短暫的平衡期（指熱力平衡），之后，水分含量隨時間急速下降，幾乎呈線性。這種干燥初期之后，隨著產(chǎn)品中水分含量的減少，干燥速率慢得多。w干燥速率是水分含量隨時間變化的斜率，以kg水/kg干物質(zhì)min來表示。恒速期w在大部分食品中，干燥初速度就是水分子從表面跑向干燥空氣的速度，在這種情況下，食品表面水分含量被認(rèn)為是恒定的。 干燥速率是由水分子從產(chǎn)品表面向干燥空

6、氣進(jìn)行對流質(zhì)量傳遞的推動力所決定的。干燥推力是食品表面水分蒸汽壓和干燥空氣的水分蒸汽壓兩者之差。影響干燥速率的其他因素有空氣流速、溫度、相對濕度、初始水分含量和食品與干燥空氣接觸的面積。continue對于只存在對流熱量傳遞時： 在恒速期，傳遞到食品的所有熱量都進(jìn)入水的汽化中。因此，溫度保持在某一恒定值，該值取決于熱量傳遞機制。w如果干燥僅以對流方式，可以看到食品表面的溫度穩(wěn)定為干燥空氣的濕球溫度，也就是說，表面溫度穩(wěn)定在空氣完全被水分所飽和的這一點上。w如果其他熱量傳遞機制（輻射、微波、傳導(dǎo)）提供一部分熱量給食品，那么表面溫度不再是濕球溫度，而是溫度要稍微高些（但仍然為恒定值），有時稱為假濕

7、球溫度。continuew只要水分從食品內(nèi)部遷移到表面的速率足夠快，以致于表面水分含量為恒定值時，恒速干燥期就會持續(xù)。當(dāng)水分從內(nèi)部遷移比表面蒸發(fā)慢時，恒速期就會停止。 降速期 在干燥后期，一旦達(dá)到臨界水分含量xc, 水分向表面遷移的速率就會限制干燥。也就是說，水分從表面跑向干燥空氣中的速率快于水分補充到表面的速率。在降速期，食品中水分含量分布圖取決于干燥條件，在塊狀中央水分含量最高，在表面為最低。w（1）液體擴散-一旦表面的水分含量減少到低于食品中剩余水分的含量時，水分遷移到表面的推動力是擴散，擴散的速率取決于食品的性質(zhì)、溫度和表面與體相之間的濃度差推動力。w（2）蒸汽擴散-有時在產(chǎn)品表面之下

8、存在汽化作用（特別在長時間干燥時），此時水分子以蒸汽形式擴散通過食品到干燥空氣中。蒸汽擴散是因為蒸汽壓差，干燥空氣的蒸汽壓決定擴散速率。continuew（3）毛細(xì)管流動-表面張力也能影響食品結(jié)構(gòu)中水分遷移，特別是有多孔狀的食品。根據(jù)多孔食品基質(zhì)的性質(zhì)和定向，毛細(xì)管流動可通過其他機制增加或阻止水分遷移。w（4）壓力流動-干燥空氣和食品內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的壓力差會引起水分遷移。w（5）熱力流動-食品表面和食品內(nèi)部之間溫度差會引起水分遷移到表面，這方面在干燥后期尤其重要。 有效描述降速期的干燥用有效擴散率Deff預(yù)測降速期的干燥時間十分困難：1、食品內(nèi)Deff會隨著質(zhì)量傳遞機制的變化而改變2、食品的溫度

9、逐漸增加，會改變擴散速率3、失去水分時發(fā)生收縮，會影響質(zhì)量傳遞機制4、溫度升高，食品在干燥中易發(fā)生物理和化學(xué)變化continuecontinue存在兩個降速期：w在第一個將速期中，隨著越來越多的水分跑到干燥空氣中，濕表面區(qū)逐漸減少，內(nèi)部水分遷移跟不上表面干燥，在這個時期內(nèi)，表面溫度緩慢增加，因為仍發(fā)生一些蒸發(fā)冷卻。w當(dāng)表面一干，二級降速期就開始。這里，食品內(nèi)發(fā)生汽化的蒸發(fā)面或區(qū)域緩慢移向食品的內(nèi)部。在這樣的條件下，因蒸發(fā)冷卻發(fā)生很少而表面溫度增加很快。影響食品 干燥的因素有許多因素影響干燥速率，這些因素與下列兩個因素中的任意一個相關(guān)：（1）在干燥過程中的加工條件，由干燥機類型和操作條件決定；（

10、2）置于干燥機中的食品的性質(zhì)。continue加工條件：參數(shù)CRPFRP溫度干燥速率增加推動力增加干燥速率增加擴散率增加空氣流干燥速率增加對流增加無變化相對濕度干燥速率下降推動力減少無變化氣壓干燥速率下降推動力減少無變化continuew（1）表面積w（2）組成分子定向w（3）細(xì)胞結(jié)構(gòu)w（4）溶質(zhì)類型和濃度-食品的組分決定了水分子在干燥過程中的遷移率，特別是在低水分含量時。食品中的溶質(zhì)如糖、淀粉、鹽和蛋白質(zhì)與水分子相互作用,會抑制水分子遷移,尤其在高濃度(低水分含量)時,溶質(zhì)也影響水分活度和食品黏度。這些增加黏度和降低水分活度的溶質(zhì)如糖、淀粉、蛋白質(zhì)和膠,通常會降低水分轉(zhuǎn)移速率和減慢干燥。干燥方法w干燥機可以多種方式來分類，但比較干燥機的一個方法是根據(jù)被給干燥提供能量的加