青岛农业大学果蔬加工学第2章果蔬干制

第二章果蔬干制23脱水苹果圈脱水苹果丁4葡萄干的生产5干制也称干燥(Drying)、脱水(Dehydration)，是指在自然或人工控制的条件下促使食品中水分蒸发，脱出一定水分，而将可溶性固形物的浓度提高到微生物难以利用的程度的一种加工方法。一般而言，干制包括自然干制和人工干制。自然干制指利用自然条件如太阳、热风等使果品、蔬菜干燥。将原料直接用日光曝晒至干的称为晒干或日光干燥（SunDrying）；用自然风力干燥的称为阴干、风干或晾干（WindDrying）。人工干制指在人工控制的条件下使食品水分蒸发的工艺过程。干制概述6体积小、重量轻、携带方便，较易运输贮藏；延长货架期，便于长期保存；减少冷链成本；可以调节果蔬生产淡旺季，有利于解决果蔬周年供应问题；丰富果蔬产品的花色品种，有利于满足人们的生活快节奏的需求；干制设备可繁可简，生产技术较易掌握；干制果蔬可与粉体技术等结合，产品成为复合食品的很好添加成分；因此，果蔬干制品对于勘测、航海、旅游、军需等方面都具有重要意义。干制优点7果品蔬菜干制，目的在于将果蔬中的水分减少，而将可溶性物质的浓度提高到微生物不能利用的程度，同时，果蔬中所含酶的活性也受到抑制，产品能够长期保存。第一节果蔬干制的机理8一、果蔬中水分存在的状态新鲜果蔬的含水量很高，一般为70％～90％或更高。果蔬组织中除了水分以外的物质称为干物质，干物质中大部分能溶解于水，称为可溶性物质或可溶性固形物，如：糖、多元醇、多缩戊糖、果胶、有机酸、一些含氮物质、丹宁物质、部分色素、部分维生素、酶以及大部分无机物质；还有一部分不溶于水，称为不溶性物质，如：纤维丝、半纤维素、淀粉、脂肪、部分维生素、某些色素以及一些无机或有机酸的盐类。果蔬中的水分以游离水、胶体结合水和化合水三种不同的状态存在。91.游离水:以游离状态存在于果蔬组织中，是充满在毛细管中的水分。所以也称为毛细管水。是主要的水分状态，占果蔬水分含量的70％左右。能溶解糖、酸等多种物质，流动性大，借毛细管和渗透作用可以向外或向内迁移，所以干燥时排除的主要是游离水。102.胶体结合水:是与物料内的胶体物质相结合的水。由于胶体的水和作用和膨胀的结果，围绕着胶粒形成水膜，水分与其结合成为胶体状态。包括（1）吸附结合水；（2）渗透和结构结合水。胶体结合水对那些在游离水中易溶解的物质不表现溶剂作用，干燥时除非在高温下才能排除部分胶体结合水。冰点低，在低温甚至-75℃也不结冰。3.化合水：又称化学结合水，是存在于果品蔬菜化学物质中的水分，一般按定量比牢固地和物质相结合，只有通过化学反应才能将他们分开，不能因干燥作用而排除。11几种果蔬中不同形态的水分含量名称总水量(%)游离水(%)结合水（%）苹果88.7064.6024.10甘兰92.2082.909.30马铃薯81.5064.0017.50胡萝卜88.6066.2022.4012（一）果蔬中的水分，还可根据干燥过程中可被除去与否而分为平衡水分（平行水分）和自由水分。1.平衡水分：在一定温度和湿度的干燥介质中，物料经过一段时间的干燥后，其水分含量将稳定在一定数值，并不会因干燥时间延长而发生变化。这时，果蔬组织所含的水分为该干燥介质条件下的平衡水分或平衡湿度。这一平衡水分就是果蔬在这一干燥介质条件下可以干燥的极限。2.自由水分：在干燥过程中被除去的水分，是果蔬所含的大于平衡水分的部分，这部分水分称为自由水。自由水分主要是果蔬中的游离水，也有一部分胶体结合水。平衡水分和水分活度13㈡水分活度与保藏性水分活度又叫水分活性，是溶液中水的蒸气压与同温度下纯水的蒸气压之比。Aw=P/P0=ERH/100式中Aw--水分活度P--溶液或食品中水蒸气压P0--纯水的蒸气压ERH--平衡相对温度干制果蔬的保藏性和水分的关系，不是取决于果蔬中的水分总含量，而是它的有效水分--水分活度Aw14水分活度与含水量（Ⅰ）单分子层水，含水量0-7%，-40℃不能冻结（Ⅱ）多层水，含水量7-27.5%，主要通过水-水和水-溶质氢键同相邻分子缔合，为可溶性组分的溶液，大部分多层水在-40℃不被冻结，I+II的水占5%以下（Ⅲ）自由水或体相水，含水量27.5%,很易通过干燥除去或易结冰，可作为溶剂，容易被酶和微生物利用，食品容易腐败，通常占95%以上；15微生物发育时必需的水分活度表微生物发育所需要的最低AW微生物发育所需要的最低AW普通细菌0.90嗜盐细菌小于0.75普通酵母0.87耐干燥细菌0.65普通霉菌0.80耐渗透细菌0.61干制食品的水分活度在0.60～0.75之间。一般认为，在0.70的水分活度下，霉菌仍能缓慢生长，因此霉菌为干制食品中常见的腐败菌。16Aw与酶活性水分减少时，酶的活性也就下降，每种酶充分发挥活性所需水分活度不同（淀粉酶、过氧化物酶0.85），在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。脂解酶酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达到酶失去活性为度。热烫171.水分内扩散与水分外扩散果蔬干制时所需除去的水分，是游离水和部分胶体结合水。果品蔬菜在干制过程中，水分的蒸发主要是依赖两种作用，即水分外扩散作用和内扩散作用。干燥开始时由于果蔬中水分大部分为游离水，所以蒸发时，水分从原料表面蒸发得快，称水分外扩散（水分转移是由多的部位向少的部位移动）。由于外扩散的结果，造成原料表面和内部水分之间的水蒸气分压差，导致水分由内部向表面移动，以求原料各部位的水分平衡。此时，水分由原料内部向外表转移，称为水分内部扩散。当水分蒸发至50％～60％后，其干燥速度依原料内部水分转移速度而定。当开始蒸发胶体结合水时，水分扩散速度降低，因此，干制后期蒸发速度就明显变得缓慢。二、干制机理18实际上，干燥过程中水分的两种扩散同时进行，二者速度随果蔬种类、品种、原料状态及干燥介质的不同而有差别。干制时必须使两种扩散方式相互衔接，这是提高干制品质量的关键。19原料干燥过程的动力1.湿度梯度：在水分扩散过程中，如果将原料的横切面分成若干层，内部中心部位的含水量最高，向外依次递减，最外部一层含水量最低，形成湿度梯度。水分的移动速度随湿度梯度的增大而提高，形成干燥过程的动力。2.温度梯度：干制加热时，温度的传递过程也会形成原料内外的温度梯度，水分借助温度梯度沿热流方向移动。干制过程中的升温、降温就是改变热流方向，使水分向外移动扩散。3.总压梯度：干燥初期，加热不仅使水分向外蒸发扩散，同时一部分水分和水蒸气也向内部移动，细胞间隙的气体压力也向组织内部增加，这些都增加了原料内部的气体密度。直到内部的温度上升后，使内部的气压增加，水蒸气才不会继续压入。当内外温度接近时，就会形成由内到外的压力梯度。4.渗透压：不同浓度的溶液之间存在着渗透压，会促使水分由低浓度处向高浓度处移动。干燥过程中，原料外表水分首先散失，使浓度提高，而内部溶液的浓度要低于外部，形成渗透压，水分通过渗透作用而排出。20果蔬干燥过程可分为两个阶段，即恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在两个阶段交界点的水分称为临界水分，这是每一种原料在一定干燥条件下的特性。干燥过程中物料的温度和湿度变化情况可用干燥曲线、干燥速率曲线和物料温度曲线来加以描述。恒速干燥阶段和降速干燥阶段21Ⅰ初期加热阶段：初期加热阶段中，其温度迅速上升至热空气的湿球温度，物料水分则沿曲线逐渐下降，而干燥速率则由零增至最高值；Ⅱ恒速干燥阶段：在此阶段的干燥速度稳定不变，故称恒速干燥阶段，水分按直线规律下降，向物料提供的热量全部消耗于水分蒸发，此时物料温度不再升高；Ⅲ减速干燥阶段：当物料干燥到一定程度后，干燥速率逐渐减少，物料温度上升，直至达到平衡水分，干燥速度为零，物料温度则上升到与热空气干球温度相等。1.干燥含水量2.干燥速率2.食品温度22干燥速度的快慢，对果蔬干制品的好坏起着决定性作用。干燥速度与下列因素有关:干制环境条件与原料本身的性质和状态。（一）干制的环境条件1.干燥介质的温度果蔬的干燥是把预热的空气作为干燥介质。它有两个作用，一是向原料传热，原料吸热后使它所含水分汽化，二是把原料汽化水气带到室外。所以采取升高温度同时降低相对湿度是提高果蔬干制速度的最有效方法。三、影响干燥速度的因素23果蔬干制时，尤其在干制初期，一般不宜采用过高的温度，否则会产生以下不良现象：第一果蔬含水量很高，骤然和干燥的热空气相遇，则组织中汁液迅速膨胀，易使细胞壁破裂，内容物流失。第二原料中的糖分和其它有机物因高温而分解或焦化，有损成品外观和风味。第三高温低湿易造成原料表面结壳，而影响水分的散发。因此，在干燥过程中，要控制干燥介质的温度稍低于致使果蔬变质的温度，尤其对于富含糖分和芳香物质的原料，应特别注意。242.干燥介质的湿度在一定温度下相对湿度越小，空气的饱和差越大，果蔬干燥速度越快。3.气流循环的速度干燥空气的流动速度愈大，果蔬表面的水分蒸发也愈快;反之，则愈慢。据测定，风速在每3m/s以下的范围内，水分蒸发速度与风速大体成正比例地增加。254.大气压力或真空度大气压力为1.013×105Pa(一个大气压)时，水的沸点为100℃。若大气压下降，则水的沸点也下降。气压越低，沸点也越低。若温度不变，气压降低，则水的沸腾加剧。因而，在真空室内加热干制时，就可以在较低的温度下进行。如采取与正常大气压下相同的加热温度，则将加速食品的水分蒸发，还能使干制品具有疏松的结构。云南昆明的多味瓜子质地松脆，就是在隧道式负压下干制机内干制而成。对热敏性食品采用低温真空干燥，可保证其产品具有良好的品质。26(二）原料本身的性质和状态1.果蔬的种类和状态果蔬的种类不同，所含化学成分及其组织结构也有差异，因而干燥速度也不相同。如在烘房干制红枣采用同样的烘干方法，河南灵宝产的泡枣，由于组织比较疏松，经24小时即可达到干燥。而陕西大荔县产的疙瘩枣则需36小时才能达到干燥。2.干制前预处理去皮使原料失去表面保护，切分使比表面积增大，热烫和熏硫增加细胞透性，降低细胞持水力。3.原料的装载量烘房单位面积上装载的原料量，对于果蔬的干燥速度也有很大影响。烘盘上原料装载量多，则厚度大，不利于空气流通，影响水分蒸发。27㈠体积缩小、重量减轻果品蔬菜干制后，体积和重量明显减小。一般体积约为原料的20％～35％，重量约为原料的10％～30％。㈡色泽的变化果蔬在干制过程中（或干制品在贮藏中）色泽的变化包括三种情况：一是果蔬中色素物质的变化；二是褐变（酶褐变和非酶褐变）引起的颜色变化；三是透明度的改变。⒈色素物质的变化四、果蔬在干燥过程中的变化28⒉褐变⑴酶褐变在氧化酶和过氧化物酶的作用下，果蔬中单宁氧化呈现褐色。如制作苹果干、香蕉干等在去皮后的变化。要防止褐变，就应从果蔬中单宁含量、氧化酶、过氧化物酶的活性以及氧气的供应等方面考虑。如果控制其中之一，则由单宁所引起的氧化变色即可受到抑制，获得良好的保色效果。29⑵非酶褐变不属于酶的作用所引起的褐变，均属于非酶褐变。非酶褐变的原因之一是，果蔬中氨基酸游离基和糖的醛基作用生成复杂的络合物。此外，重金属也会促进褐变，色素物质的变色其它变色反应：单宁与碱，糖焦化，有机酸与糖反应变色等。低温贮藏干制品是控制非酶褐变的有效方法。30⒊透明度的改变新鲜果蔬细胞间隙中的空气，在干制时受热被排除，使干制品呈半透明状态。因而干制品的透明度决定于果蔬中气体被排除的程度。气体愈多，制品愈不透明，反之，则愈透明。干制品愈透明，质量愈高，这不只是因为透明度高的干制品外观好，而且由于空气含量少，可减少氧化作用，使制品耐贮藏。干制前的热处理即可达到这个目的。31㈢营养成分的变化果蔬干制中，营养成分的变化虽因干制方式和处理方法的不同而有差异，但总的来说，水分减少较大，糖分和维生素损失较多，矿物质和蛋白质则较稳定。碳水化合物在加热时极易引起分解和焦化，特别是葡萄糖和果糖经高温长时间干燥易发生大量损耗