食品加工工艺第五章食品的干制保藏技术

食品的干制保藏技术第五章5.食品的干制保藏技术本章重要的知识点干制过程的湿热传递常用的干燥方法干燥对食品品质的影响干燥食品的复水性5.食品的干制保藏技术概述食品干制保藏的概念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方法。5.食品的干制保藏技术典型的干制食品速溶粉水果蔬菜乳制品茶叶面条粮谷类糕点休闲食品肉类5.食品的干制保藏技术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。概述根据脱水的目的选择不同的方法和介质。5.食品的干制保藏技术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5.食品的干制保藏技术复习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↓5.食品的干制保藏技术干制保藏的基本原理干制的基本过程热量传递给食品→组织内水分向外转移。同时存在热量传递和质量传递过程。5.食品的干制保藏技术§1.食品干制过程中的湿热传递食品中水溶液形成的水蒸气与空气中的水蒸气都具有一定的化学势，其差值：TS、TH分别是食品与环境空气的温度；pS、pH分别表示食品与环境空气的水蒸气压；R是气体常数。)lnln（HHSSpTpTR＝5.食品的干制保藏技术§1.食品干制过程中的湿热传递当Δμ＞0时食品中的水蒸气向外界转移是自动过程；当Δμ＜0时空气中的水蒸气向食品中转移是自动过程；当Δμ＝0时食品中的水蒸气与空气中的水蒸气处于平衡状态。脱水过程吸水过程5.食品的干制保藏技术§1.食品干制过程中的湿热传递问题一：食品干制过程热量与质量的传递情况。问题二：哪些是影响食品湿热传递的因素？问题三：如何选择食品干制的工艺条件？5.食品的干制保藏技术§1.1.食品的热物理性质食品的比热c食／kJ·kg-1·K-1100/)(100/])100([WccccWcWcc干水干食水干食辐对混固水当＋cac干干物质的比热(一般取1.046kJ·kg-1·K-1)；c水水的比热(4.19kJ·kg-1·K-1)；W食品的含水率/%；ρ食品的密度/kg·m-3。含水量↓→λ↓；温度↑→λ↑食品的导热系数λ当／kJ·m-1·h-1·℃-1食品的导温系数a／m2·h-1含水量↓→c↓5.食品的干制保藏技术§1.2.湿物料在脱水过程中的湿热传递§1.2.1影响湿热传递的因素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↑5.食品的干制保藏技术§1.2.2.湿物料的湿热传递过程内部水分转移到表面热量由表面向内部传递湿度梯度温度梯度在蒸汽压差的作用下表面水分扩散到空气中脱水的过程实质上是热量和水分的传递过程。5.食品的干制保藏技术§1.2.2.湿物料的湿热传递过程给湿过程导湿过程湿热传递过程食品表面食品内部5.食品的干制保藏技术§1.2.2.1.给湿过程湿物料中的水分从表面向加热介质扩散的过程称作给湿过程。pppqmm760(）空蒸饱qm—给湿强度（㎏·m·-2·h-1)αm—给湿系数（㎏·m·-2·h-1·kPa-1)p饱—湿球温度对应的饱和蒸汽压p空蒸—热空气的水蒸汽压(kPa)p—大气压(kPa)（道尔顿公式）给湿过程中的水分蒸发强度介质流速:0174.00229.0vvm5.食品的干制保藏技术§1.2.2.2.导湿过程在水分梯度作用下，水分由内层向表层扩散的过程属于导湿过程。uqmdmdgrad0qmd—水分的流通密度（㎏·m·-2·h-1)αmd—导湿系数（m·2·h-1)ρ0—单位体积待干食品中绝对干物质的重量(kg·m-3)gradu—水分梯度（㎏·㎏-1·m-1)导湿过程中的水分迁移量导湿系数αmd反映食品中水分扩散的能力，与温度和含水量有关。5.食品的干制保藏技术§1.2.2.2.导湿过程1—液态毛细管水2—渗透吸附水3—蒸汽态毛细管水水分扩散系数与含水量之间的关系导湿系数与含水量的关系A5.食品的干制保藏技术§1.2.2.2.导湿过程导湿系数与温度的关系：导湿系数与食品绝对温度的10～14次方成正比。nmdmdtT)273(00n为自然数，n=10~14为t0温度下的导湿系数。0md5.食品的干制保藏技术§1.2.2.2.导湿过程雷科夫效应水分子的热扩散：温度↑→蒸汽压↑→蒸汽分子流向低温处毛细管传导：温度↑→毛细管势能↑→水分流向低温处水分在毛细管内夹持空气的作用下发生迁移：温度↑→夹持空气体积↑→压力↑→水分挤向低温处grad0mdmqqmθ:水分湿热传导的流量密度（㎏·m-2·h-1)δ：热湿传导系数（kg·kg-1·℃-1)gradθ：温度梯度(℃·m-1)水分迁移量5.食品的干制保藏技术§1.2.2.2.导湿过程热湿传导系数与含水量的关系Ⅰ－毛细管夹持空气作用Ⅱ－毛细管势能作用AB－水蒸汽分子热扩散作用B点是毛细管水和吸附水的分界点。5.食品的干制保藏技术§1.2.2.2.导湿过程综上所述干燥过程中，在食品内部可能同时存在导湿现象和热湿传导现象。食品中水分扩散总量等于两者水分扩散量总和：)gradgrad(0uqqqmdmmdm当qmdqmθ，以导湿性为主，导湿温性成为阻碍因素。当qmdqmθ，水分随热流方向转移，导湿性成为阻碍因素。5.食品的干制保藏技术小结食品干制过程的湿热传递情况给湿过程在蒸汽压差的推动下，水分从物料表面向周围空气的蒸发转移。导湿过程导湿性：在水分梯度的推动下，水分以液体或蒸汽的形式向表面的扩散转移。导湿温性：在温度梯度的推动下，水分从高温处向低温处移动。脱水过程中，食品中水分扩散总量等于两者水分扩散量总和。uqmdmdgrad0pppqmm760(）空蒸饱grad0mdmqmmdmqqq5.食品的干制保藏技术§1.2.3食品干燥过程特性食品在常压下脱水经历三个阶段预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段描述干燥特性的曲线水分变化曲线干燥速率曲线品温变化曲线5.食品的干制保藏技术§1.2.3食品干燥过程特性含水率变化曲线干基含水量随时间的延长而逐渐下降。预热阶段•含水量缓慢减少恒速干燥阶段•含水量呈直线下降降速干燥阶段•含水量下降趋于缓慢，直至物料平衡水分。5.食品的干制保藏技术ABCD§1.2.3食品干燥过程特性干燥速率变化曲线单位时间内干基含水量随时间变化的规律预热阶段•干燥速率由零迅速增至最大值恒速干燥阶段•干燥速率基本保持恒定不变降速干燥阶段•干燥速率迅速下降5.食品的干制保藏技术干燥时间（h)温度（℃)ABCD§1.2.3食品干燥过程特性温度变化曲线脱水过程中物料温度随时间变化的规律。预热阶段•物料温度迅速上升至湿球温度（液体蒸发温度）恒速干燥阶段•食品表面温度基本保持恒定不变，介质提供的能量主要用于水分蒸发。降速干燥阶段•品温缓慢上升，到达C点后温度迅速上升直至与介质干球温度相等。5.食品的干制保藏技术§1.3.干制时间的计算NWWcc10)/(100RqNm其中：uc恒速干燥期末的含湿量；ψ形状系数；αm导湿系数；qm给湿强度；R食品厚度的一半；ρ0单位容积绝对干物质的质量。0/100100mmcCRquW恒速干燥时间计算:•其中W1：食品的初始含水率；Wc：恒速干燥结束时的含水率；N：干燥速率.5.食品的干制保藏技术§1.3.干制时间的计算片状食品干燥时间)ln()/0848.0(2eecmf圆柱状食品干燥时间)ln()/637.0(2eecmf球状食品干燥时间)ln()/0506.0(2eecmfcWWffNdWAG其中：G：待干食品的重量A：待干食品的蒸发面积Nf：降速干燥速度δ：片状食品的厚度r：圆柱状食品的半径R：球状食品的半径Wc：临界含水量We：平衡含水量W：干燥结束时的含水量降速干燥时间计算:5.食品的干制保藏技术1.4.干制工艺条件的选择原则干制的工艺要求将物料中的水分降低到满足贮藏要求的水平；最大限度地保持食品的营养素；使干制品具有良好的复水性；尽可能地杀灭细菌及其芽孢，钝化酶的活力；对工艺和设备要求节能，经济实用。5.食品的干制保藏技术1.4.干制工艺条件的选择原则控制介质条件，使食品内部水分扩散速度≥食品表面水分蒸发速度；在恒速干燥阶段适当升高介质的温度，可提高干燥速率；力求避免在食品内部形成与湿度梯度方向相反的温度梯度；降速干燥阶段应适当控制介质条件，降低表面干燥速率；脱水末期干燥介质的湿度应根据预期的最终含水量加以选用。5.食品的干制保藏技术常压对流干燥法接触式干燥法辐射干燥法减压干燥法§2.食品常用的干制方法5.食品的干制保藏技术§3.1.常压对流干燥法概念通过空气的自然对流或强制循环，使物料中的水分经内部扩散和表面蒸发而脱除。种类固定接触式•箱式、隧道式、输送带式、泡沫干燥；悬浮接触式•气流干燥、流化床干燥、喷雾干燥、膨化干燥特点•通过介质传递热量和水分；•温度梯度和水分梯度方向相反；•适用范围广，设备简单易操作，能耗高。5.食品的干制保藏技术多层输送带式5.食品的干制保藏技术多层输送带式5.食品的干制保藏技术双阶段连续输送带式干燥设备5.食品的干制保藏技术喷雾干燥旋转式雾化器并流双流体雾化器喷泉式双流体雾化器5.食品的干制保藏技术喷雾干燥原理示意图1.空气过滤器2.加热器3.热风分配器4.干燥室5.过滤器6.泵7.离心喷头8.旋风分离器9.风机10.料液槽废气5.食品的干制保藏技术气流干燥1.鼓风机2.加热器3.空气分配器4.搅拌机5.螺旋加料器6.干燥器7.分级器8.旋风分离器9.星型卸料器10除尘器11.引风机5.食品的干制保藏技术流化床干燥器示意图1-加料斗；2-风机；3-输料器；4-热风进口；5-干燥室；6-排气口；7-旋风分离器；8-旋转阀；9-热风分布板；10-热风分配室；11-多孔挡板流化床干燥5.食品的干制保藏技术乳粉流化床干燥乳粉流化床干燥装置5.食品的干制保藏技术泡沫层干燥工艺要求须先行浓缩需加入发泡稳定剂控制参数：空气温度、相对湿度、空气流速（两段式干燥法）特点形成多孔性结构，含水量极低，干燥速率快，产品品质好；存在添加剂残留，对泡沫的均匀性和持续性要求高。冷却器搅打机干燥器粉碎机粉末干制品热风湿空气发泡剂气体热浓缩液5.食品的干制保藏技术§3.2.接触式干燥法滚筒干燥把附在转动的加热滚筒表面的液体物料以热传导方式进行水分蒸发的连续化干燥过程。特点物料与热表面无介质热量传递与水分传递方向一致干燥不均匀、不易控制、制品品质不高带式真空干燥5.食品的干制保藏技术a.喷溅加料；b.浸没加料；c.中央注流加料；d.单鼓注流加料滚筒干燥滚筒干燥器示意图5.食品的干制保藏技术滚筒干燥5.食品的干制保藏技术§3.3.辐射干燥法红外线干燥红外线直接照射到食品上，使其温度升高，水分蒸发而干燥的方法。微波干燥以微波为辐射能，使食品的温度升高，水分蒸发的干燥方法。5.食品的干制保藏技术§3.3.1.红外干燥a.机理：以红外线照射物料，当红外线的发射频率与物料内部基本质子的固有频率相匹配时，就会产生类似共振的现象，引起摩擦发热，从而使物料内部水分蒸发。b.特点：干燥速