工藝原理部分食品工藝學

1、工藝原理部分食品工藝學工藝原理部分食品工藝學生存人類攝取食物需要水分人類保存食物必須去除水分很多生活資料必須徹底去除水分-Mr.Yarlish第十章 食品的脫水加工工藝原理部分食品工藝學目 錄食品干制方法 干制前的預處理干制過程中的主要變化 干制的基本原理 干燥保藏的基本原理 干制品的貯藏與復水工藝原理部分食品工藝學概 述脫水技術的進展脫水加工的特點和好處食品脫水加工的歷史食品干藏的概念脫水技術的進展脫水加工的特點和好處脫水加工的歷史干藏的概念工藝原理部分食品工藝學第一節(jié) 干燥保藏的基本原理 AW及其計算非酶褐變 酶活力微生物生長脂肪氧化 工藝原理部分食品工藝學圖4.1 微生物對物理滅菌的敏感

2、性與水分活度的關系圖4.2 AW與食品中各種反應速度間的關系脂肪氧化作用；非酶褐變；水解反應；酶活力；霉菌生長；酵母生長；細菌生長工藝原理部分食品工藝學各種新鮮食品和脫水干制食品的容積/m3t-1食品種類新鮮食品脫水干制食品食品種類新鮮食品脫水干制食品水果1.421.560.0850.20蛋類2.412.550.2830.425蔬菜1.422.410.1420.708魚類1.422.120.5661.133肉類1.422.410.4250.566工藝原理部分食品工藝學思考題Q1Q2Q3Q4AW概念AW與微生物AW與酶反應AW與其它反應北方生產(chǎn)的紫菜片，運到南方，出現(xiàn)霉變，為什么？如何控制？工藝

3、原理部分食品工藝學第二節(jié) 干制的基本原理 干制過程干制過程的濕熱傳遞 濕物料與含濕氣體 物料與空氣的濕熱平衡 影響濕熱傳遞的因素 工藝原理部分食品工藝學濕物料與含濕氣體（一）濕物料的狀態(tài)與物理性質(zhì) 1. 濕物料的狀態(tài)與水分含量 2.濕物料的水分活性與吸附等溫線 3.濕物料的熱物理性質(zhì)(比熱容、導熱系數(shù)、溫度傳導系數(shù)）（二）含濕氣體 按物料的物理化學性質(zhì)分：液態(tài)和濕固態(tài)食品物料。按濕物料的外觀狀態(tài)分：塊狀、條狀、片狀、晶體、散粒狀、粉末狀、膏糊狀、液體物料等。工藝原理部分食品工藝學濕物料的水分活性與吸附等溫線食品水分含量（M）與AW的關系（水分吸附等溫線；溫度與水分吸附等溫線；水分吸附等溫線的應

4、用）典型食品物料吸附等溫線馬鈴薯的等溫吸附線1-20 2-40 3-60 4-80 5-100 工藝原理部分食品工藝學常見食品中水分含量與水分活度的關系Food Moisture(%)Water activity Ice1001.00Ice1000.91Ice1000.82Ice1000.62Fresh meat700.985Bread400.96Marm alade350.86Wheat flour14.50.72Raisin270.60Macaroni100.45Boiled sweets3.00.30Biscuits5.00.20Dried milk3.50.11Potato crisp

5、s1.50.08工藝原理部分食品工藝學物料與空氣間的濕熱平衡（一）吸附與解吸等溫線p物p蒸 吸附作用 p物p蒸 解吸作用 p物p蒸 動力學平衡 （二）平衡濕度與吸附濕度 雞肉不同溫度下的吸附與解吸等溫線吸附等溫線 解吸等溫線工藝原理部分食品工藝學影響濕熱傳遞的重要因素1.食品物料的組成與結構 （1）食品成分在物料中的位置 （2）溶質(zhì)濃度 （3）結合水的狀態(tài) （4）細胞結構 2.物料的表面積3.空氣濕度 4.空氣溫度 5.空氣流速 6.大氣壓力或真空度 7.物料干燥溫度 工藝原理部分食品工藝學食品干制過程的濕熱傳遞 （一）干燥過程物料水分的變化 （二）干制過程特性 （1）干燥曲線 第一臨界水分、

6、平衡水分 （2）干燥速率曲線 恒率干燥、降率干燥 （3）食品溫度曲線 濕球溫度、干球溫度 干制過程中，濕物料內(nèi)部同時有水分梯度和溫度梯度存在，水分流動的方向由導濕性和導濕溫性共同作用。（三）干燥機制工藝原理部分食品工藝學干燥機制溫度梯度 表面水分擴散到空氣中T T-T 內(nèi)部水分轉移到表面M-M Food H2O M水分梯度導濕性：水分擴散一般總是從高水分處向低水分處擴散，即從內(nèi)部不斷向表面的水分遷移現(xiàn)象。導濕溫性：溫度梯度將促使水分從高溫向低溫處轉移。工藝原理部分食品工藝學1. 導濕性-1水分梯度若用W絕 表示等濕面濕含量或水分含量（kg/kg干物質(zhì)），則沿法線方向相距n的另一等濕面上的濕含量

7、為W絕+ W絕 ，那么物體內(nèi)的水分梯度grad W絕 則為：grad W絕= lim （ W絕 /n）= W絕/ n n 0W絕 物體內(nèi)的濕含量，即每千克干物質(zhì)內(nèi)的水分含量（千克） n 物料內(nèi)等濕面間的垂直距離（米）ngrad W絕I圖 濕度梯度影響下水分的流向W絕+ W絕W絕 工藝原理部分食品工藝學1. 導濕性-2導濕性引起的水分轉移量可按照下述公式求得： i水= -K0（ W絕/ n）= -K0 W絕千克/米2小時 其中： i水 物料內(nèi)水分轉移量，單位時間內(nèi)單位面積 上的水分轉移量（kg/kg干物質(zhì)米2小時） K 導濕系數(shù)（米2小時） 0 單位潮濕物料容積內(nèi)絕對干物質(zhì)重量 （kg干物質(zhì)/米

8、2 ） W絕 物料水分（kg/kg干物質(zhì)） 水分轉移的方向與水分梯度的方向相反，所以式中帶負號。 注意：導濕系數(shù)在干燥過程中并非穩(wěn)定不變的，它隨著物料溫度和水分而異。工藝原理部分食品工藝學物料水分與導濕系數(shù)間的關系 恒率干燥階段，排除的水分基本上為滲透水分，以液體狀態(tài)轉移，導濕系數(shù)穩(wěn)定不變（DE段）；再進一步排除毛細管水分時，水分以蒸汽狀態(tài)或以液體狀態(tài)轉移，導濕系數(shù)下降（CD段）；進一步為吸附水分，基本上以蒸汽狀態(tài)擴散轉移，先為多分子層水分，后為單分子層水分。導濕系數(shù)K（m2/h）物料水分W絕（kg/kg絕干物質(zhì)）ACDE圖物料水分和導濕系數(shù)間的關系 吸附水分 毛細管水分 滲透水分工藝原理部分

9、食品工藝學導濕系數(shù)與溫度的關系 啟示： 若將導濕性小的物料在干制前加以預熱，就能顯著地加速干制過程。 因此可以將物料在飽和濕空氣中加熱，以免水分蒸發(fā)，同時可以增大導濕系數(shù)，以加速水分轉移。導濕系數(shù)（K102）K102=(T/290)14溫度（）圖 硅酸鹽類物質(zhì)溫度和導濕系數(shù)的關系工藝原理部分食品工藝學2. 導濕溫性 導濕溫性是在許多因素影響下產(chǎn)生的復雜現(xiàn)象。 高溫將促使液體粘度和它的表面張力下降，但將促使蒸汽壓上升，而且毛細管內(nèi)水分還將受到擠壓空氣擴張的影響。結果是毛細管內(nèi)水分將順著熱流方向轉移。TT+T T/ ni內(nèi)表面圖 溫度梯度下水分的流向n工藝原理部分食品工藝學導濕溫性引起水分轉移的流

10、量將和溫度梯度成正比。它的流量可通過下式計算求得：i溫= -K0（ T/ n）其中： i溫 物料內(nèi)水分轉移量，單位時間內(nèi)單位面積 上的水分轉移量（kg/kg干物質(zhì)米2小時） K 導濕系數(shù)（米2小時） 0 單位潮濕物料容積內(nèi)絕對干物質(zhì)重量 （kg干物質(zhì)/米2 ） 濕物料的導濕溫系數(shù)（1/，或kg/kg干物質(zhì)）工藝原理部分食品工藝學導濕溫系數(shù)就是溫度梯度為1/米時物料內(nèi)部能建立的水分梯度，即 W T= - n n導濕溫性和導濕性一樣，會因物料水分的差異（即物料和水分結合狀態(tài)）而異。導濕溫性（1/）OAB物料水分W（%）以上我們講的都是熱空氣為加熱介質(zhì)。若是采用其它加熱方式，則干燥速率曲線將會變化。

11、工藝原理部分食品工藝學思考題Q1Q2Q3干燥機制微波干燥的干制過程特性如何從機制上控制縮短干燥時間的干燥過程工藝原理部分食品工藝學第三節(jié) 食品在干制過程中的主要變化 一、物理變化 溶質(zhì)遷移干縮表面硬化多孔性熱塑性脫水干燥過程中胡蘿卜丁形態(tài)的變化工藝原理部分食品工藝學二、化學變化 營養(yǎng)成分的損害 蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素色素隨物料本身的物化性質(zhì)改變天然色素：類胡蘿卜素、花青素、葉綠素褐變風味熱帶來一些異味、煮熟味防止風味損失方法：芳香物質(zhì)回收、低溫干燥、加包埋物工藝原理部分食品工藝學第五節(jié) 食品干制方法 自然干制 在自然環(huán)境條件下干制食品的方法，如曬干、風干、陰干 人工干制 在常壓或減壓

12、環(huán)境中，用人工控制的工藝條件進行干制食品的方法，有專用的干燥設備（空氣對流干燥、真空干燥、滾筒干燥等）工藝原理部分食品工藝學食品人工干燥方法箱式干燥帶式干燥滾筒干燥流化床干燥冷凍干燥噴霧干燥微波干燥真空干燥工藝原理部分食品工藝學一、空氣對流干燥1最常見的食品干燥方法，常壓進行，食品分批或連續(xù)干制，空氣自然或強制對流循環(huán)。2流動的熱空氣不斷和食品密切接觸并提供蒸發(fā)水分所需的熱量，有時還為載料盤或輸送帶增添補充加熱裝置3許多食品干制時都會出現(xiàn)恒率干燥階段和降率干燥階段，干制過程重控制好空氣的干球溫度可以改善品質(zhì)。工藝原理部分食品工藝學1. 柜式干燥設備特點：間歇型，小批量、設備容量小、操作費用高操

13、作條件：空氣溫度94，空氣流速2-4m/s適用對象：果蔬或價格較高的食品；作為中試設備，摸索干制特性，確定大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)數(shù)據(jù) 一種柜式干燥機工藝原理部分食品工藝學2. 隧道式干燥設備定義隧道式干燥熱端濕端逆流冷端干端順流高溫低濕空氣進入的一端濕物料進入的一端熱空氣氣流與物料移動方向相反低溫高濕空氣離開的一端干制品離開的一端熱空氣氣流與物料移動方向一致工藝原理部分食品工藝學（1）逆流式隧道干燥（2）順流隧道式干燥 （3）雙階段干燥工藝原理部分食品工藝學注 意逆流干燥濕物料載量不宜過多，因為低溫高濕的空氣中，濕物料水分蒸發(fā)慢，物料易腐敗或菌污染程度過大，有腐敗可能。順流干燥國外報道只用于干制葡萄

14、。雙階段干燥：取長補短。干燥比較均勻，生產(chǎn)能力高，品質(zhì)較好；用于蘋果片、蔬菜（胡蘿卜、洋蔥、馬鈴薯等）；還有多段式干燥設備（3，4，5段等）工藝原理部分食品工藝學3. 輸送帶式干燥 操作連續(xù)化 自動化 生產(chǎn)能力大工藝原理部分食品工藝學4. 氣流干燥用氣流來輸送物料使粉狀或顆粒食品在熱空氣中干燥適于水分低于35%40%的物料，例糯米粉、馬鈴薯顆粒工藝原理部分食品工藝學5. 流化床干燥使顆粒食品在干燥床上呈流化狀態(tài)或緩慢沸騰狀態(tài)（與液態(tài)相似）。適用對象：粉態(tài)食品（固體飲料，造粒后二段干燥）工藝原理部分食品工藝學6. 倉貯干燥適于干制已經(jīng)用其他干燥方法去除大部分水分而尚有部分殘余水分需要繼續(xù)清除的未

15、干透的制品，如將蔬菜半干品水分從10-15%降到3-6%優(yōu)點：經(jīng)濟，無熱損害。工藝原理部分食品工藝學7.泡沫干燥工作原理：將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)物料首先制成穩(wěn)定的泡沫料，然后在常壓下用熱空氣干燥。造泡的方法：機械攪拌，加泡沫穩(wěn)定劑，加發(fā)泡劑特點：接觸面大，干燥初期水分蒸發(fā)快，可選用溫度較低的干燥工藝條件適用對象：水果粉，易發(fā)泡的食品。工藝原理部分食品工藝學8. 噴霧干燥過程：將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)的食品噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進行脫水干燥目前國內(nèi)外廣泛用于食品工業(yè)中奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶等。工藝原理部分食品工藝學 噴霧干燥器的裝置組成： 料液料液供送噴霧系統(tǒng)液滴 新鮮空氣

16、空氣加熱輸送系統(tǒng)熱空氣氣液接觸干燥系統(tǒng)制品分離氣體凈化系統(tǒng)廢氣 干制品 設備主要由霧化系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、干燥室、空氣粉末分離系統(tǒng)、鼓風機等主要部分組成。 決定噴霧干燥裝置特征的主要是料液噴霧系統(tǒng)中的噴霧器和氣液接觸系統(tǒng)的干燥室工藝原理部分食品工藝學噴霧干燥物料與空氣流動方式工藝原理部分食品工藝學常用的噴霧系統(tǒng)壓力噴霧：液體在高壓下（700-1000kPa）下送入噴霧頭內(nèi)以旋轉運動方式經(jīng)噴嘴孔向外噴成霧狀，一般這種液滴顆粒大小約100-300m，生產(chǎn)能力和液滴大小通過食品流體的壓力控制。離心噴霧：液體被泵入高速旋轉盤中（5000-20000rpm），在離心力作用下經(jīng)圓盤周圍的孔眼外逸并被分散成

17、10-500m霧狀液滴。工藝原理部分食品工藝學壓力噴霧干燥器工藝原理部分食品工藝學D系列壓力噴霧干燥器工藝原理部分食品工藝學離心噴霧干燥工藝原理部分食品工藝學各種離心盤工藝原理部分食品工藝學兩種離心盤工藝原理部分食品工藝學GPL系列高速離心式噴霧干燥機工藝原理部分食品工藝學LPG-200離心式工藝原理部分食品工藝學二流體噴霧干燥造粒塔工藝原理部分食品工藝學離心盤霧化法工藝原理部分食品工藝學離心噴霧與壓力噴霧結構不同，離心噴霧不用高壓也可獲得很大的速度，溶液進入旋轉盤獲得旋轉運動，因離心力作用成薄膜狀，速度不斷增長，向盤邊緣移動而噴出微細的霧滴。優(yōu)良的離心盤要求潤濕周邊長，使溶液達到高轉速，噴霧

18、均勻。離心盤本身結構堅固、質(zhì)輕、結構簡單、無死角、易拆洗、有較大的生產(chǎn)率。目前在工業(yè)生產(chǎn)上，采用離心盤的式樣很多。對于光滑盤（碟碗式、帽式），有較大的潤濕周邊，使溶液形成扁平薄膜，利于霧化，結構較簡單。缺點是表面平滑，溶液在轉盤內(nèi)產(chǎn)生較大的滑動，不能得到較高噴霧速度。工藝原理部分食品工藝學二、滾筒干燥工藝原理部分食品工藝學三、真空干燥基本結構：干燥箱、真空系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷凝水收集特點：物料疏松多孔狀，能速溶。有時可使物料膨化。適用于：水果片、顆粒、粉末，如麥乳精工藝原理部分食品工藝學四、冷凍干燥冷凍干燥的概念冷凍干燥特點冷凍干燥的歷史凍干過程：預凍、主凍干、后凍干凍干機的組成 基本凍干方法工

19、藝原理部分食品工藝學冷凍干燥的概念 把含有大量水分的物質(zhì)預先進行降溫凍結成固體，然后在真空條件下使水蒸汽直接升華，物質(zhì)本身剩留在凍結時的冰架中，干燥后體積不變，疏松多孔。工藝原理部分食品工藝學凍干后的產(chǎn)品結構工藝原理部分食品工藝學冷凍干燥的歷史 它是一門古老的現(xiàn)代技術：誕生早。1811年誕生，用于生物體的脫水。 1813年：真空低溫條件下，水容易汽化。 1909年：用于保存菌種、病毒和血清。 1911年：凍干比其他方法干燥活菌數(shù)高。1935年：首次在真空凍干過程中采用主動加熱方法強化升華干燥，時間短。 1940年：凍干人血漿開始進入市場。 1942年：用于醫(yī)藥工業(yè)（血液制品和抗生素）。 194

20、3年：最原始的真空凍干燥食品設備出現(xiàn)在丹麥。 工藝原理部分食品工藝學凍干過程冷凍干燥過程包含三個步驟： 預凍：為升華過程準備樣品，將產(chǎn)品凍到凝固點以下10-20；主凍干，冰升華而不融化；后凍干，鍵和于固體物質(zhì)的殘留水分被除去，從而留下干燥樣品。工藝原理部分食品工藝學凍干機的組成 按系統(tǒng)分致冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)四個主要部分；按結構分凍干腔體、冷凝器或稱冷阱、壓縮機、真空泵和閥門、電氣控制元件等。如圖是凍干機組成示意圖。 工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-1 方法A :在冷阱中的有溫度控制的擱板上進行凍干（單腔） 工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-2 方法B ：在冷阱外的有溫度控制的擱板上分別進行凍干（雙腔） 工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-3方法C ：在多岐管中進行凍干（雙腔）工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-4工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-5工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-6工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-7工藝原理部分食品工藝學基本凍干方法-8工藝原理部分食品工藝學五、微波干燥工藝原理部分食品工藝學微波常用材