第3章干制及浓缩食品加工工艺4学时

食品科学与工程食品工艺学概论食品工艺学概论主讲：王加华电话：2968813E-mail:[e-mail]食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering第三章干制及浓缩食品加工工艺•脱水就是在人工控制条件下促使食品中水分蒸发的工艺过程。制得的食品称为脱水食品。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering•目的–减少水分，增加耐藏性–改善食品加工的质量–赋予产品特殊的风味•控制参数–脱水速率、脱水食品的最终含水率及产品的品质。根据脱水的目的选择不同的方法和介质。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering第一节食品干制的基本原理•将食品的水分活度降低到一定程度，并维持其低水分状态长期贮藏的食品。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering干燥食品的最终水分要求脱水食品水分活度含水量干燥粮谷类干乳制品脱水蔬菜类脱水水果类烘炒制品0.6～0.800.2左右0.10～0.350.65～0.600.6以下10～14％2～3％5～10％14～24％4％以下食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering复习•水分活度与微生物–AW↓→水溶液浓度↑→渗透压↑→细胞质壁分离；•水分活度与酶的活性–AW↓→底物难以移动到酶的活动中心→酶活性↓•水分活度与其他变质因素–AW↓→游离水↓→化学反应速度↓食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering概述•食品干制保藏：–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的保藏方法。•干藏特点：–设备简单、生产费用低，因陋就简；食品可以增香、变脆；食品的色泽和复水性有一定差异。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering干燥的目的•延长贮藏期------经干燥的食品，其水分活性较低，有利于在室温条件下长期保藏，以延长食品的市场供给，平衡产销高峰;•用于某些食品加工过程以改善加工品质------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，提高制品品质；促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟;•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;•干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering食品干燥过程控制•达到一定的水分要求•保持或改善食品品质•控制条件和方法以获得最低能耗食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering一、干制的基本特性•物料类型：片状或细小液滴状食品•水分减少机制：扩散、对流•操作方式：批量，固体食品商业化规模的非稳态操作，液体食品连续操作下干燥成粉末•产品特性：水分含量10%，固体或粉末食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering食品干燥机理（1）外扩散作用•食品在干燥初期，首先是原料表面的水分吸热变为蒸汽而大量蒸发，称为水分的外扩散。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（2）内扩散作用借助湿度梯度的动力，促使食品内部的水蒸汽向食品的表面移动，同时促使食品内部的水分也向食品的表面移动，这种作用称为水分的内扩散。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering温度梯度水分梯度热量水分食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering二、干制原理将食品中的水分活度（Aw）降到一定程度，使食品能在一定的保质期内不受微生物作用而腐败，同时能维持一定的质构不变化，即控制生化反应及其它反应。Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物利用的有效性。各种微生物的生长发育有其最适的Aw值。水分活度（Aw）：食品在密闭容器内测得的蒸汽压(p)与同温下测得的纯水蒸汽压(p0)之比。Aw值的范围在0～1之间。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering1.干燥机制温度梯度表面水分扩散到空气中ΔT蒸汽压差FoodH2O内部水分转移到表面ΔM水分梯度z干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先由液态转化为气态，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。z同时，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。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering2.食品干制过程特性（1）干燥曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线干燥时，食品水分在短暂的平衡后，出现快速下降，几乎是直线下降，当达到较低水分含量时（第一临界水分），干燥速率减慢，随后达到平衡水分。A-B热力平衡B〃-C〃恒率干燥阶段：水分从食品内部迁移到表面的速率大于或等于水分从表面跑向干燥空气的速率，可以维持表面水分含量恒定。C〃-D〃降率干燥阶段：水分从表面跑向干燥空气中的速率快于水分补充到表面的速率。D-E水分平衡（2）干燥速率曲线随着热量的传递，干燥速率很快达到最高值，然后稳定不变，此时为恒率干燥阶段，此时水分从内部转移到表面足够快，从而可以维持表面水分含量恒定，也就是说水分从内部转移到表面的速率大于或等于水分从表面扩散到空气中的速率（3）食品温度曲线初期食品温度上升，直到最高值，整个恒率干燥阶段温度不变，即加热转化为水分蒸发所吸收的潜热（热量全部用于水分蒸发）在降率干燥阶段，温度上升，说明水分的转移来不及供水分蒸发，则食品温度逐渐上升。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering三、影响干制的因素z干制过程就是水分的转移和热量的传递，即温湿传递，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。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering1.干制条件的影响（干燥介质为空气）VA.温度对于用空气作为干燥介质时，提高空气温度，干燥加快。•由于温度提高，传热介质和食品间的温差越大，热量向食品传递的速率越大，水分外逸速率因而加速。•对于一定湿度的空气，随着温度的提高，空气相对饱和湿度下降，这会使水分从食品表面扩散的驱动力更大。(露水)•另外，温度高，水分扩散速率也加快，使内部干燥也加速•注意：若以空气作为加热介质，温度并非主要因素，因为食品内水分以水蒸汽状态从它表面外逸时，将在其表面形成饱和水蒸汽层，若不及时排除掉，将阻碍食品内水分进一步外逸，从而降低了水分的蒸发速度，故温度的影响也将因此而下降。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineeringVB空气相对湿度•空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快。近于饱和的湿空气进一步吸收水分的能力远比干燥空气差。饱和的湿空气不能再进一步吸收来自食品的蒸发水分。•脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由空气湿度所决定。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态。•干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从各种食品的吸湿等温线上寻找。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineeringVC空气流速•空气流速加快，食品干燥速率也加速。•热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸收较多的水分；•及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气带走，以免阻止食品内水分进一步蒸发；•和食品表面接触的空气量增加，而显著加速食品中水分的蒸发。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineeringVD大气压力和真空度气压下降，水的沸点也相应下降，所以气压愈低，沸点也愈低，温度不变，气压降低则沸腾愈加速；对于热敏性食品物料的脱水干燥，低温加热与缩短干燥时间对制品品质极为重要。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering操作条件对于干燥的影响干燥条件干燥恒速阶段干燥降速阶段空气温度上升干燥速率增加干燥速率增加空气流速上升干燥速率增加无变化相对湿度下降干燥速率增加无变化真空度上升干燥速率增加无变化食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering2.食品性质的影响•A.物料组成及结构组成分子定向：水分在食品内的转移在不通方向上差别很大，这取决于食品组分的定向。细胞结构：细胞结构间的水分比细胞内的水分更容易除去。溶质的类型和浓度：溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转移速率，干燥慢。•B.食品表面积传热介质与食品的换热量及食品水分的蒸发量均与食品的表面积成正比。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering干燥过程影响参数•食品的表面积•干燥介质的温度•空气流速•空气相对湿度•真空度•食品组成与结构表面积↑，传递速率↑流速↑，传递速率↑相对湿度↓，传递速率↑真空度↑，传递速率↑由比热、导热系数、导温系数反映。温度↑，传递速率↑食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering四、干制工艺条件的合理选择•最适宜的干制工艺条件为：使干制时间最短、热能和电能的消耗量最低、干制品的质量最高。—它随食品种类而不同。„降率干燥阶段，应设法降低食品表面水分蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度受热，导致引起不良后果。„干燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用。使食品表面的蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分扩散速率。„恒率干燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。„合理选用干燥工艺的原则：食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering五、干制对食品品质的影响¾物理变化：干缩、表面硬化、多孔性、热塑性¾化学变化：–营养成分•蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素–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•褐变–风味•引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去处•热会带来一些异味、煮熟味–防止风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥、加包埋物质，使风味固定食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering干制品的复原性：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。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。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering•干制时间最短、费用最低、品质最