食品加工与保藏原理

内容提要食品干燥的基本原理食品在干燥过程中发生的变化食品的干燥方法与技术干燥产品的包装与贮藏干燥的目的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第一节食品干燥的基本原理一、食品湿物料与含湿气体湿物料的状态与物理性质含湿气体二、物料与空气之间的湿热平衡吸附与解吸等温线平衡湿度与吸附湿度干燥过程物料水分的变化三、干燥过程的湿热传递食品干燥过程的特性干燥过程湿物料的湿热传递影响湿热传递的主要因素食品干燥的基本原理湿物料的状态按湿物料的外观状态和物理化学性质则可分为两大类：a.湿固态食品物料块状物料，如马铃薯、切块胡萝卜等；条状物料，如刀豆、马铃薯条、香肠等；片状物料，如叶菜、肉片、葱蒜头片、饼干等；晶体物料，如葡萄糖、味精、柠檬酸、砂糖等；散粒状物料，如谷物、油料种籽等；粉末状物料，如淀粉、面粉、乳粉、豆乳粉等b.液态食品物料膏糊状物料，如麦乳精浆料、冰淇淋混料等液体物料，如各种抽提液、悬浮液、乳浊液和胶体溶液等食品干燥的基本原理食品的干燥过程将能量传递给食品(传热过程)促使食品物料中水分向表面转移并排放到物料周围的外部环境中，完成脱水干制的基本过程(传质过程)湿热的转移是食品干燥原理的核心问题三、干燥过程的湿热传递(一)食品干燥过程的特性(二)干燥过程湿物料的湿热传递1、物料给湿过程2、物料导湿过程或内部水分的扩散过程详细见网站影响湿热传递的主要因素(一)食品物料的组成与结构(1)食品成分在物料中的位置(2)溶质浓度(3)结合水的状态(4)细胞结构(二)物料的表面积(三)空气的湿度(四)空气温度(五)空气流速(六)大气压力或真空度(七)物料干燥温度第二节食品在干燥过程发生的变化一、食品发生的物理变化有（见网页）:1、干缩和干裂2、表面硬化3、多孔性形成二、食品发生的化学变化：1、营养成分的变化2、食品颜色的变化3、食品风味的变化脱水干燥对食品营养成分的影响每单位重量干制食品中蛋白质、脂肪和碳水化合物的含量大于新鲜食品高温长时间的脱水干燥导致糖分损耗高温加热碳水化合物含量较高的食品极易焦化；缓慢晒干过程中初期的呼吸作用也会导致糖分分解;还原糖还会和氨基酸反应而产生褐变。高温脱水时脂肪氧化就比低温时严重得多。干燥过程会造成维生素损失脱水干燥对食品颜色的影响新鲜食品的色泽一般都比较鲜艳。干燥会改变其物理和化学性质，使食品反射、散射、吸收和传递可见光的能力发生变化，从而改变了食品的色泽。如（1）湿热条件下叶绿素将失去一部分镁原子而转化成脱镁叶绿素，呈橄榄绿，不再呈草绿色。（2）类胡萝卜素、花青素也会因干燥处理有所破坏。（3）硫处理会促使花青素褪色，应加以重视。酶或非酶褐变反应是促使干燥品褐变的原因。为此干燥前需进行酶钝化处理以防止变色干燥时食品风味的变化食品失去挥发性风味成分。如：牛乳失去极微量的低级脂肪酸，特别是硫化甲基，虽然它的含量实际上仅亿分之一，但其制品却已失去鲜乳风味。一般处理牛乳时所用的温度即使不高，蛋白质仍然会分解并有挥发硫放出。解决的有效办法是:从干燥设备中回收或冷凝外逸的蒸汽，再加回到干制食品中，以便尽可能保存它的原有风味。可从其它来源取得香精或风味制剂再补充到干制品中，或干燥前在某些液态食品中添加树胶和其它包埋物质。第三节食品的干燥方法1.了解食品干燥常用方法的基本原理与特点。2.不同干燥方法常用设备及其特点是什么？3.不同干燥方法应用于食品干燥的工艺条件控制。4.如何选择食品干燥方法与设备？本节学习要求干燥器类型用于干燥的食物空气对流干燥窑式（烘房式）块片状箱式、托盘或片盘式块片状、浆料、液态隧道式块片状连续运输带式浆料、液状槽型输送带式块片状空气提升式小块片状、颗粒状流化床式小块片状、颗粒状喷雾式液态、浆状转筒干燥气压式（常压式）浆状、液态真空浆状、液态真空干燥真空架式块片状、浆状、液态真空带式浆状、液态冷冻干燥器块片状、常用于液状和固状食物的干燥型式1、按干燥设备的特征来分类：（1）自然干燥方法（晒干与风干等）；（2）人工干燥方法（如箱式干燥、窑房式干燥、隧道式干燥、输送式干燥、输送带式干燥、滚筒干燥、流化床干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等）。2、按干燥的连续性分为：（1）间歇（批次）干燥；（2）连续干燥。3、以干燥时空气的压力来分类：（1）常压干燥；（2）真空干燥。4、以干燥过程向物料供能热的方法来分类：（1）对流干燥；（2）传导干燥；（3）能量场作用下的干燥及组合干燥法。干燥设备的分类A,它具有投资少、管理粗放、生产费用低，能在产地就地进行干燥B,自然干燥还能促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟。C,自然干燥缓慢，干燥时间长。晒干时间随食品物料种类和气候条件而异，一般2～3天，长则10多天，甚至更长时间。D,干燥最终水分受到限制，常会受到气候条件的影响和限制。如在阴雨季节就无法晒干，而难以制成品质优良的产品，甚至还会造成原料的腐败变质。E,自然干燥还需有大面积的晒场和大量劳动力，生产效率低，又容易遭受灰尘、杂质、昆虫等污染和鸟类、啮齿动物等的侵袭，制品的卫生安全性较难保证。F,科学利用太阳能，充分利用天然能源。自然干燥的特点晒干是指利用太阳光的辐射能进行干燥的过程。风干是指利用湿物料的平衡水蒸气压与空气中的水蒸气压差进行脱水干燥的过程。晒干过程常包含风干的作用，是常见的自然干燥干燥方法晒干、风干方法可用于固态食品物料（如果、蔬、鱼、肉等）的干燥，尤其适于以湿润水分为主的物料（如粮谷类等）干燥，炎热干燥和通风良好的气候环境条件最适宜于晒干。一、晒干及风干晒干及风干要求A,食品晒干有采用悬挂架式，或用竹、木片制成的晒盘、晒席盛装干燥。物料不宜直接铺在场地上晒干，以保证食品卫生要求B,晒干场地宜选在向阳，光照时间长，通风位置并远离家畜厩棚、垃圾堆和养蜂场，场地便于排水，防止灰尘及其它废物的污染。C,为了加速并保证食品均匀干燥，晒干时注意控制物料层厚度。不宜过厚，并注意定期翻动物料。空气对流干燥是最常见的食品干燥方法。A,热空气是热的载体，也是湿气的载体。而空气则有自然或强制对流循环，在不同条件下环绕湿物料进行干燥。热空气的流动靠风扇，鼓风机和折流板加以控制，空气的量和速度会影响干燥速率。空气的加热可以用直接或间接加热法：直接加热空气靠空气直接与火焰或燃烧气体接触；间接加热靠空气与热表面接触加热。B,空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和连续式。C,被干燥的湿物料可以是固体、膏状物料及液体。二、空气对流干燥箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥方法箱式干燥设备单机生产能力不大，工艺条件易控制。按气体与物料流动方式分为：A,平行流箱式干燥B,穿流箱式干燥C,真空箱式干燥(一)箱式干燥A,隧道式干燥使用的设备实际上是箱式干燥设备的扩大加长，其长度可达10～15m，可容纳5～15辆装满料盘的小车。B,可连续或半连续操作。C,隧道干燥设备容积较大，小车在内部可停留较长时间，适于处理量大，干燥时间长的物料干燥。D,干燥介质多采用热空气，隧道内也可以进行中间加热或废气循环，气流速度一般2～3m·s－1。E,根据物料与气流接触的形式常有逆流式、顺流式和混流式(二)隧道式干燥A,输送带式干燥装置中除载料系统由输送带取代装有料盘的小车外，其余部分基本上和隧道式干燥设备相同。B,湿物料堆积在钢丝网或多孔板制成的水平循环输送带上进行的移动通风干燥（故也称穿流带式干燥），物料不受振动或冲击，破碎少。C,适于膏状物料和固体物料干燥。D,在干燥过程，采用复合式或多层带式可使物料松动或翻转，有利于增加空气与物料的接触面，加速干燥速率。E,可减轻装卸物料的劳动强度和费用，便于连续化、自动化，适于生产量大的单一产品干燥，以取代原来采用的隧道式干燥。F,按输送带的层数多少可分为单层带型、复合型、多层带型；按空气通过输送带的方向可分为向下通风型、向上通风型和复合通风型输送带干燥设备。（三）输送带式干燥喷雾干燥是采用雾化器将料液（可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏糊液）分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程。喷雾干燥方法常用于各种乳粉、大豆蛋白粉、蛋粉等粉体食品的生产，是粉体食品生产最重要的方法。喷雾干燥系统有不同的组成与性能。（四）喷雾干燥(1),喷雾干燥是非常细小的雾滴与热空气接触，具有极大的表面积，有利于传热传质过程，因此物料干燥时间短（几秒至30秒）；(2),干燥温度较低，适于热敏性物料的干燥；(3),可生产粉末状、空心球状或疏松团粒状，且具有较高的速溶性产品；(4),容易通过改变操作条件以调节控制产品的质量指标，如粒度分布、最终湿含量等；(5),干燥流程简化，操作在密闭状态下进行，有利于保持食品卫生、减少污染；(6),所需设备较庞大，空气消耗量大、热利用率低，动力消耗也较大，因此，喷雾干燥总的设备投资费用较高喷雾干燥特点料液雾化的方法（1）气流式喷雾它是采用压缩空气（或蒸汽）以很高的速度（300m·s－1）从喷嘴喷出，利用气液两相间的速度差所产生的摩擦力，将料液分裂为雾滴，故也称为双流体喷雾。（2）压力喷雾采用高压泵（0.17～0.34MPa）将料液加压，高压料液通过喷嘴时，压力能转变为动能而高速喷出分散的雾滴。（3）离心喷雾料液在高速转盘5000～20000r·min－1或圆周速度为90～150m·s－1中受离心力作用从盘的边缘甩出而雾化喷雾干燥系统一级喷雾干燥系统：主要有开放式闭式循环、半闭式循环和自惰式循环四种型式；二级喷雾干燥系统，又称直通速溶系统；流化床喷雾造粒系统A,间歇式真空干燥搁板式真空干燥设备是最常用的间歇式真空干燥设备，也称为箱式真空干燥设备。常用于各种果蔬制品（如液体、浆状、粉末、散粒、块片等）的干燥，也用于麦乳精、豆乳精等产品的发泡干燥.B,连续式真空干燥连续式真空干燥是真空条件下的带式干燥。真空干燥设备的分类气流干燥就是将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法。气流干燥也属流态化干燥技术之一，具有如下特点A,颗粒在气流中高度分散，由于热空气与湿物料直接接触，使气固相间的传热传质的表面积大大增加，强化了传热与传质过程，因此干燥时间短（0.5～2s）。B,气固相间的并流操作，可使用高温干燥介质（湿淀粉干燥可使用400℃热空气），使高温低湿空气与湿含量大的物料接触，整个干燥过程物料温度也不高。C,干燥设备体积小，热能利用，如使用400℃以上高温气体为介质，1kg绝干空气可干燥除湿0.1～0.15kg，干燥器的热效率可达60～75％D,设备结构简单，占地面积小，处理量大。E,适应性广，可用于块状、膏糊状及泥状物料。对散粒状物料，最大粒径可达10mm。(五）气流干燥流化床干燥也称沸腾床干燥,是另一种气流干燥法。与气流干燥设备最大不同的是流化床干燥物料由多孔板承托。流化床干燥用于干态颗粒食品物料干燥，不适于易粘结或结块的物料。流化床干燥的特点：A.物料颗粒与热空气在湍流喷射状态下进行充分的混合和分散，气固相间的传热传质系数及相应的表面积均较大，热效率较高，可达60～80％。B.由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速地给热，使物料床温度均匀、易控制，颗粒大小均匀。C.物料在床层内的停留时间可任意调节，故对难干燥或要求干燥产品含水量低的过程比较适用。D.设备设计简单，造价较低，维修方便。（六）流化床干燥喷动床又称喷泉床，是一种比较新的技术。喷动床技术可用于干燥、造粒、冷却、混合、粉碎以及反应等过程。喷动床干燥器可用于干燥1～8mm的大颗粒物料，如小麦、豆类、玉米等农产品，此类大