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04 第四章 食品的干燥.ppt

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本课件从干燥的目的与湿热传递原理讲起,分析干燥过程中营养成分、色泽与风味的变化,随后逐一介绍晒干风干、箱式隧道式、输送带式、喷雾、气流、流化床、喷动床、滚筒、真空与冷冻干燥等设备特点与工艺控制,最后落到水分活度与包装储运。

第四章食品的干燥封面,列出干燥基本原理、干燥过程变化、干燥方法与包装贮藏四个板块
干燥目的说明页,归纳延长贮藏期、改善加工品质、便于流通与救灾战备四项作用
干燥过程控制要点,提出达到水分要求、保持改善品质与降低能耗三项控制目标
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第1页:第四章食品的干燥封面

第四章 食品的干燥

  • 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

第2页:食品干燥的目的

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,可显著节省包装、储藏和运输费用,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

第3页:食品干燥过程的控制目标

食品干燥过程控制,干燥操作需同时兼顾三方面:

  • 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4页:第一节食品干燥的基本原理

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、湿物料的湿热传递、影响湿热传递的主要因素

第5页:湿物料的状态与分类

湿物料的状态,按外观状态和物理化学性质分为两大类:

  • a. 湿固态食品物料:块状物料(马铃薯、切块胡萝卜等);条状物料(刀豆、马铃薯条、香肠等);片状物料(叶菜、肉片、葱蒜头片、饼干等);晶体物料(葡萄糖、味精、柠檬酸、砂糖等);散粒状物料(谷物、油料种籽等);粉末状物料(淀粉、面粉、乳粉、豆乳粉等)
  • b. 液态食品物料:膏糊状物料(麦乳精浆料、冰淇淋混料等);液体物料(各种抽提液、悬浮液、乳浊液和胶体溶液等)

第6页:食品干燥过程的传热与传质

食品干燥过程同时包含两个过程:

  • 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。

第7页:干燥过程的湿热传递

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

第8页:影响湿热传递的主要因素

影响湿热传递的主要因素

  • (一)食品物料的组成与结构:食品成分在物料中的位置、溶质浓度、结合水的状态、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9页:食品在干燥过程中发生的变化

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: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

第10页:脱水干燥对食品营养成分的影响

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

第11页:表4-4 新鲜和脱水干燥食品营养成分比较

表4-4 新鲜和脱水干燥食品营养成分比较(单位:%)

新鲜和脱水干燥食品营养成分比较(牛肉与青豆)
营养成分牛肉新鲜牛肉干制青豆新鲜青豆干制
水分6810745
蛋白质2055725
脂肪103013
碳水化合物111165
灰分1412

第12页:表4-5 干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响

表4-5 干燥工艺条件对葡萄糖损耗的影响——不同脱水干制时间下的糖分损失率(%)

不同热空气温度与时间下的葡萄糖损耗率
热空气温度(℃)8小时16小时32小时
600.60.81.0
858.712.214.9

第13页:脱水干燥对食品颜色的影响

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。

  • 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
  • 类胡萝卜素、花青素也会因干燥处理有所破坏
  • 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,干燥前需进行酶钝化处理以防止变色

第14页:干燥时食品风味的变化

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,虽然其含量仅亿分之一,但制品却已失去鲜乳风味。处理牛乳时温度即使不高,蛋白质仍会分解并有挥发硫放出。

解决的有效办法:

  • 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,以尽可能保存其原有风味
  • 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15页:表4-6 鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量

表4-6 鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量(毫克/每公斤乳固形物)

鲜乳与乳粉的复原乳在不同加热温度与时间下的挥发硫放出量
乳类加热处理时间(小时)60℃70℃
鲜乳0.50.010.08
鲜乳10.030.18
鲜乳20.050.48
鲜乳30.070.76
乳粉的复原乳0.50.020.35
乳粉的复原乳10.320.56
乳粉的复原乳20.510.89
乳粉的复原乳30.651.22

第16页:第三节食品的干燥方法

第三节 食品的干燥方法,本节介绍常用干燥方法的基本原理、设备特点与工艺控制。

第17页:干燥方法的分类目录

目录

  • 一、晒干及风干
  • 二、空气对流干燥:箱式干燥、隧道式干燥、输送带式干燥、喷雾干燥、气流干燥、流化床干燥、喷动床干燥
  • 三、传导干燥:回转干燥、滚筒干燥、真空干燥、冷冻干燥
  • 四、能量场作用下的干燥:电磁场中的干燥、声波场中的干燥

第18页:干燥方法与设备的学习要求

本节学习要求

  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

第19页:干燥设备的分类

干燥设备的分类

  • 1. 按干燥设备的特征:自然干燥方法(晒干与风干等);人工干燥方法(箱式、窑房式、隧道式、输送式、输送带式、滚筒、流化床、喷雾、冷冻干燥等)
  • 2. 按干燥的连续性:间歇(批次)干燥;连续干燥
  • 3. 以干燥时空气的压力:常压干燥;真空干燥
  • 4. 以向物料供能热的方法:对流干燥;传导干燥;能量场作用下的干燥及组合干燥法

第20页:表4-7 常用于液状和固状食物的干燥型式

表4-7 常用于液状和固状食物的干燥型式

干燥器类型、型式与适用干燥的食物
干燥器类型型式用于干燥的食物
空气对流干燥窑式(烘房式)块片状
空气对流干燥箱式、托盘或片盘式块片状、浆料、液态
空气对流干燥隧道式块片状
空气对流干燥连续运输带式浆料、液状
空气对流干燥槽型输送带式块片状
空气对流干燥空气提升式小块片状、颗粒状
空气对流干燥流化床式小块片状、颗粒状
空气对流干燥喷雾式液态、浆状
转筒干燥气压式(常压式)浆状、液态
转筒干燥真空浆状、液态
真空干燥真空架式块片状、浆状、液态
真空干燥真空带式浆状、液态
冷冻干燥器—块片状

说明:源文件该表文字粘连,此处按“干燥器类型—型式—适用食物”三列归并还原,与原课件图片可能存在个别条目顺序差异。

第21页:晒干及风干

一、晒干及风干

晒干
利用太阳光的辐射能进行干燥的过程。
风干
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,是常见的自然干燥方法。可用于固态食品物料(果、蔬、鱼、肉等)干燥,尤其适于以湿润水分为主的物料(如粮谷类),炎热干燥和通风良好的气候最适宜。

第22页:空气对流干燥

二、空气对流干燥——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,空气量、流速靠风扇、鼓风机和折流板控制;加热分直接加热(与火焰或燃烧气体接触)与间接加热(与热表面接触)
  • B. 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

第23页:箱式干燥

(一)箱式干燥——一种比较简单的间歇式干燥方法,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

第24页:隧道式干燥

(二)隧道式干燥

  • A. 设备是箱式干燥的扩大加长,长度可达10~15 m,可容纳5~15辆装满料盘的小车
  • B. 可连续或半连续操作
  • C. 容积较大,小车停留时间长,适于处理量大、干燥时间长的物料
  • D. 干燥介质多采用热空气,可中间加热或废气循环,气流速度一般2~3 m·s⁻¹
  • E. 按物料与气流接触形式常有逆流式、顺流式和混流式

第25页:输送带式干燥

(三)输送带式干燥

  • A. 载料系统由输送带取代装有料盘的小车,其余基本上与隧道式相同
  • 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移动通风干燥(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. 采用复合式或多层带式可使物料松动或翻转,增加接触面,加速干燥速率
  • E. 减轻装卸劳动强度,便于连续化、自动化,适于产量大的单一产品
  • F. 按输送带层数分为单层带型、复合型、多层带型;按空气通过方向分为向下通风型、向上通风型和复合通风型

第26页:喷雾干燥

(四)喷雾干燥

喷雾干燥
采用雾化器将料液(溶液、乳浊液、悬浮液,或熔融液、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。

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。

第27页:气流干燥

(五)气流干燥——将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法,属流态化干燥技术之一。

  • A. 颗粒在气流中高度分散,传热传质表面积大大增加,干燥时间短(0.5~2 s)
  • B. 气固相并流操作,可使用高温干燥介质(湿淀粉干燥可用400℃热空气),物料温度不高
  • C. 设备体积小,1 kg绝干空气可除湿0.1~0.15 kg,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,散粒状物料最大粒径可达10 mm

第28页:流化床干燥

(六)流化床干燥——也称沸腾床干燥,与气流干燥最大不同的是物料由多孔板承托。用于干态颗粒食品物料干燥,不适于易粘结或结块的物料。

  • (1)颗粒与热空气在湍流喷射状态下充分混合分散,传热传质系数大,热效率可达60~80%
  • (2)物料床温度均匀、易控制,颗粒大小均匀
  • (3)床层内停留时间可任意调节,适于难干燥或要求含水量低的过程
  • (4)设备设计简单,造价较低,维修方便

第29页:喷动床干燥

(七)喷动床干燥——喷动床又称喷泉床,可用于干燥、造粒、冷却、混合、粉碎以及反应等过程。

  • 可用于干燥1~8 mm的大颗粒物料,如小麦、豆类、玉米等农产品;此类物料若用流化床需很高流化速度而不经济
  • 喷动流化床可用于干燥40~80目或更细的粉体物料
  • 常用型式有单级及多级;按内部结构有分布板式及无分布板式

第30页:传导干燥

三、传导干燥

  • 指湿物料贴在加热表面上(炉底、铁板、滚筒及圆柱体等)进行的干燥,热的传递取决于温度梯度的存在
  • 传导干燥和传导-对流联合干燥常结合在一起使用
  • 特点是干燥强度大,能量利用率较高
  • 为加速传热与湿气迁移,尽量使物料处于运动(翻动)状态,如转筒干燥、滚筒干燥、真空干燥、冷冻干燥等

第31页:回转干燥

(一)回转干燥——又称转筒干燥,由稍作倾斜而转动的长筒构成。

  • A. 处理量大,运转安全性高,多用于含水分比较少的颗粒状物料干燥
  • B. 加热介质可以是热气流与物料直接接触,也可由蒸汽等热源加热圆筒壁
  • C. 适于粘附性低的粉粒状物料、小片物料等堆积密度较小的物料
  • D. 设备占地大,结构复杂,耗材多,投资大,不少已逐渐由沸腾床(流化床)取代

第32页:滚筒干燥

(二)滚筒干燥——将物料在缓慢转动和不断加热(蒸汽加热)的滚筒表面上形成薄膜,滚筒转动一周便完成干燥。

  • A. 可用于液态、浆状或泥浆状食品物料;不适于热塑性食品物料(如果汁类)
  • B. 常用蒸汽作热源,每m²物料接触面上平均干燥速度为10~20 kg·hr⁻¹
  • C. 干物质可从3~30%增加到90~98%,干燥时间仅需2秒到几分钟
  • D. 按进料方式有浸泡进料、滚筒进料和顶部进料;按压力有真空及常压;有单滚筒、双滚筒等类型

第33页:真空干燥

(三)真空干燥——在低气压条件下进行的干燥。

  • A. 常在较低温度下进行,有利于减少热对热敏性成分的破坏和热物理化学反应,制品品质优良,但成本较高
  • B. 可制成不同膨化度的干制品
  • C. 物料温度和干燥速度取决于真空度、物料状态及受热程度
  • D. 热量常靠传导或辐射向食品传递,也有用热气体或微波作为热源

第34页:冷冻干燥

(四)冷冻干燥

冷冻干燥
又称升华干燥,指干燥时物料的水分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程。

是目前食品干燥方法中干燥过程物料温度最低的干燥,用于果蔬、蛋类、速溶咖啡和茶、低脂肉类及制品、香料及有生物活性的食品物料。干燥时物料首先预冻(冻结),然后在高真空状态下进行升华干燥。

第35页:能量场作用下的干燥

四、能量场作用下的干燥——指电磁场和声波场中的干燥作用。湿物料中的水分对不同能量场中的能量有特殊的吸收作用,可促进物料中水分汽化,提高干燥速率。在能量场中能量的传输依然有对流与传导、辐射,但也有其特殊的形式和要求。

第36页:电磁场中的干燥

(一)电磁场中的干燥——主要利用电磁辐射能作为干燥能源。电磁辐射具有粒子-波的双层性质,以电磁波形式传播,不同波长(频率)的电磁波都具有一定的能级和对食品材料的吸收穿透性。常用于食品干燥的电磁波有:

  • 红外线
  • 远红外线
  • 微波

第37页:声波场中的干燥

(二)声波场中的干燥——也称超声波(频率20~10⁶ KHz)干燥。声波场作用于湿物料可提高物料温度并强化传质,使干燥速率提高。

  • 利用热空气和强大的低频声波在干燥室内与湿物料接触,几秒内即可达到干燥要求
  • 干燥速率比常规喷雾干燥、转鼓干燥和真空干燥高3~10倍,节约燃料50%
  • 适于热敏性、易吸湿性或含脂肪量高的食品物料干燥

第38页:组合干燥

组合干燥,常见三种组合形式:

  • (1)结合各种干燥方法的组合干燥装置:先用第一干燥器使含水量降至一定值,再经第二干燥器达到产品要求,如速溶奶粉二段法生产工艺
  • (2)结合各种热过程的联合干燥装置:把干燥、脱水、冷却等过程组合起来,一机多用并合理利用能源
  • (3)结合其它过程的联合干燥装置:附带搅拌机和粉碎机,改善物料流流体力学状态,破碎结块、消除粘壁

第39页:自然干燥的特点

自然干燥的特点

  • A. 投资少、管理粗放、生产费用低,能在产地就地进行干燥
  • B. 能促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟
  • C. 干燥缓慢、时间长,一般2~3天,长则10多天甚至更久
  • D. 最终水分受气候条件限制,阴雨季节难以制成优良产品,甚至造成腐败变质
  • E. 需大面积晒场和大量劳动力,效率低,易受灰尘、昆虫、鸟类和啮齿动物侵袭,卫生安全难保证
  • F. 可科学利用太阳能,充分利用天然能源

第40页:晒干及风干的操作要求

晒干及风干要求

  • A. 采用悬挂架式或竹、木片制成的晒盘、晒席盛装干燥,物料不宜直接铺在场地上,以保证食品卫生
  • B. 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,便于排水,防止灰尘及其它废物污染
  • C. 控制物料层厚度,不宜过厚,并注意定期翻动物料,以保证均匀干燥

第41页:料液雾化的方法

料液雾化的方法

  • (1)气流式喷雾:采用压缩空气(或蒸汽)以很高速度(300 m·s⁻¹)从喷嘴喷出,利用气液两相速度差产生的摩擦力将料液分裂为雾滴,也称双流体喷雾
  • (2)压力喷雾:采用高压泵(0.17~0.34 MPa)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5000~20000 r·min⁻¹(圆周速度90~150 m·s⁻¹)中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化

第42页:喷雾干燥的特点

喷雾干燥特点

  • (1)雾滴与热空气接触表面积极大,干燥时间短(几秒至30秒)
  • (2)干燥温度较低,适于热敏性物料
  • (3)可生产粉末状、空心球状或疏松团粒状速溶性产品
  • (4)易通过改变操作条件调节粒度分布、最终湿含量等质量指标
  • (5)流程简化,密闭操作,有利于食品卫生、减少污染
  • (6)设备庞大,空气消耗量大、热利用率低,动力消耗大,投资费用较高

第43页:喷雾干燥系统的型式

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

第44页:真空干燥设备的分类

真空干燥设备的分类

  • A. 间歇式真空干燥:搁板式真空干燥设备最常用,也称箱式真空干燥设备,用于各种果蔬制品(液体、浆状、粉末、散粒、块片等)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:真空条件下的带式干燥

第45页:冷冻干燥的特点

冷冻干燥的特点

  • A. 在真空度较高、物料温度低的状态下干燥,可避免成分的热破坏和氧化作用,较高保留食品的色、香、味及维生素C
  • B. 对物料物理结构和分子结构破坏极小,较好保持原有体积及形态,制品容易复水恢复原有性质与状态
  • C. 设备投资及操作费用较高,生产成本为常规干燥方法的2~5倍

第46页:冷冻干燥物料的冻结方法

物料的冻结方法,分自冻法与预冻法两种。

自冻法
利用物料表面水分蒸发时从本身吸收汽化潜热使温度下降,直至达到冻结点时水分自行冻结。易出现变形或发泡,需合理控制真空室真空度;优点是可降低总能耗。
预冻法
干燥前用常规冻结方法(高速冷空气循环、低温盐水浸渍、低温金属板接触、液氮或液态二氧化碳喷淋浸渍等)预先冻结,适于蔬菜类等物料。冷冻速度会影响干燥速度。

第47页:冷冻速度对干燥速度的影响

冷冻速度对干燥速度的影响

  • A. 冻结速度影响干制品的多孔性:冻结愈快,冰晶体愈微小,孔隙愈小,干燥速度愈慢
  • B. 冷冻速度还影响弹性和持水性:-30℃经15 min冻结的芦笋比-15℃冻结者具有较好的弹性和持水性
  • C. 缓慢冻结形成大颗粒冰晶体,会破坏干制品质地并引起细胞膜和蛋白质(如鱼肉)变性

第48页:冷冻干燥的升华与解吸

冷冻干燥的干燥过程包括升华和解吸两个步骤,可在同一或不同干燥室进行。

升华
也称初步干燥,是冷冻干燥的主体部分。升华温度与压力密切联系,需注意干燥室绝对压力、热量供给和物料温度三个条件。
解吸
冰晶体全部升华后第一阶段完成,但物料仍有5%以上未冻结的吸附水,必须用较高的温度和较低的绝对压力促其转移,使含水量降至室温长期储藏水平,即二次干燥。

第49页:冷冻干燥的绝对压力控制

绝对压力影响

  • 真空室内绝对压力应保持低于物料内冰晶体的饱和水蒸气压,保证水蒸气向外扩散
  • 冻结物料温度的最低极限不能低于与真空室压力相平衡的温度,如绝对压力0.04 kPa(0.3 mmHg)时对应-30℃,料温必然高于-30℃
  • 最适宜绝对压力可定在冰上饱和蒸汽压力的三分之一:含糖量高的水果需0.033 kPa(0.25 mmHg),洋葱需0.17~0.20 kPa

第50页:冷冻干燥的热量供给控制

热量供给控制

  • 应用较多的是接触式冷冻干燥设备,加热板用蒸汽或其它热介质通入板内加热,板温以物料能忍受为限,一般为38~66℃
  • 升华干燥时物料形态固定,水分子外逸后留下孔隙,形成海绵状多孔性结构,绝热性良好不利于传热
  • 利用辐射热、红外线、微波等直接穿透干燥层到后移的冰层界面,可加速传热
  • 增大加热板和物料间距离并提高板温,热量即能以辐射方式传给物料

第51页:冷冻干燥的温度控制

温度控制

  • A. 过度加热使料温超过冰晶融化温度时溶液自由沸腾,芳香物质损失增加,易起泡膨胀并带走颗粒
  • B. 有些物料能承受有限度的夹层融化,可在开始融化温度tim和允许融化温度tam之间画出工作带
  • C. 食品物料的tim在-21℃~-51℃之间(果汁可达-70~-80℃),允许融化温度tam在-10℃~32℃之间

第52页:远红外线干燥的特点

远红外线干燥的特点(红外线指波长0.72~1000 μm的电磁波)

  • A. 热源材料选用热辐射率接近黑体的物质,热辐射效率高
  • B. 辐射热在空气中传播不存在传热界面,热损失小,被辐射物料表面热强度大于对流干燥30~70倍以上
  • C. 多数食品湿物料在远红外区有更多吸收带,干燥速率更好
  • D. 远红外线光子能量级小于紫外线、可见光,一般只产生热效果而不引起物质变化

第53页:微波干燥

微波干燥——微波加热利用电介质加热原理,食品电介质吸收微波能在内部转化为热能,加热速度快、干燥速率高。

  • 对复杂形状物料加热均匀且易控制
  • 含水分高的物料吸收性强,有利于保持制品水分一致,具有水分调平作用
  • 微波不仅用于常规干燥,也用于真空干燥、冷冻干燥、对流干燥作热源
  • 工业微波干燥设备采用的频率有915 MHz和2450 MHz

第54页:干燥方法的选择原则

干燥方法的选择原则

  1. 根据被干燥食品物料的性质:状态、分散性、粘附性能、热敏性(软化点、熔点、分解温度、升华温度、着火点等)、粘性、表面张力、含湿量、物料与水分结合状态及干燥过程主要变化
  2. 干燥制品的品质要求:热敏感成分的保护要求,风味物质的挥发程度等
  3. 干燥成本:设备投资,能耗及干燥过程的物耗与劳力消耗

综合上述条件选择最佳干燥工艺条件,在耗热、耗能量最少情况下获得最好的产品质量。

第55页:第四节干燥产品的包装与储运

第四节 干燥产品的包装与储运

  • 一、水分活性与食品品质和稳定性的关系:aw与微生物活动、aw与化学变性作用、aw与食品质构
  • 二、中湿食品
  • 三、干燥品的包装与储运要求

第56页:水分活度与微生物活动

(一)aw与微生物活动:水分活性可以影响微生物的芽孢发芽时间(或滞后期)、生长速率、产毒素、细胞大小及死亡率。

  • 1. aw与微生物生长
  • 2. 微生物生长与产毒素的最低aw
  • 3. 食品干藏过程微生物的活动控制

第57页:各类微生物生长的aw范围

1、各种微生物生长水分活性范围及其相对应的有关食品

  • 多数细菌在aw值低于0.91时不能生长,嗜盐菌则在aw低于0.75才被抑制生长
  • 霉菌耐旱性优于细菌,多数霉菌在aw低于0.8时停止生长,个别耐旱霉菌在aw 0.65下仍会生长,一般认为0.70~0.75是其最低aw限值
  • 除耐渗酵母外,多数酵母在aw低于0.65时生长被限制

第58页:微生物生长与产毒素的最低aw

2、微生物生长与产毒素的最低aw

  • 通过控制致病性微生物的生长aw即可控制其毒素的生成
  • 致病性微生物通常产毒素aw高于生长aw
  • aw下降到0.75时任何致病菌都无法生长及产毒素,食品腐败变质显著减慢;降到0.65时能生长的微生物极少,贮藏期可长达1.5~2年
  • 3. 营养成分、pH、氧气分压、二氧化碳浓度、温度和抑制物等环境因素会影响微生物生长所需的aw值

第59页:干藏过程微生物的活动控制

3、食品干藏过程微生物的活动控制,取决于以下因素:

  • 食品中微生物的品种和数量
  • 仅靠干燥过程并不能将微生物全部杀死,干燥完毕后微生物处于完全(半)抑制状态(常称休眠状态),制品并非无菌,遇温暖潮湿气候仍会腐败变质
  • 食品干燥前微生物数量的控制
  • 污染有病原菌或寄生虫(如猪肉旋毛虫)时,应在干燥前设法将其杀死
  • 食品的水分活性
  • 食品的包装
  • 食品的干藏条件(温度、湿度)

第60页:aw与食品化学变性作用的关系

(二)aw与食品化学变性作用的关系

  • 1. aw对酶反应的影响
  • 2. aw对非酶褐变的影响
  • 3. 脂肪氧化等变质反应
  • 4. aw对维生素营养成分的影响

第61页:aw对酶反应的影响

(1)aw对酶反应的影响

  • 酶反应速率随水分活性增加而增加,面粉水分从8.8%增加到15.1%时,脂肪酶活力提高到5倍;抑制脂肪酶活力需将aw控制在0.17~0.20
  • 影响酶稳定性的因素有水分、温度、pH、离子强度、食品构成成分、贮藏时间及酶抑制剂或激活剂等,aw只是条件之一
  • 控制干制品中酶活动的有效办法是干燥前进行湿热或化学钝化处理,使酶失去活性

第62页:aw对非酶褐变的影响

(2)aw对非酶褐变的影响

  • 还原糖和氨基酸(蛋白质)在合适条件下发生梅拉德反应,模拟研究发现氨基酸氮的最大损失发生在平衡aw 0.65~0.70,高于或低于此值损失都较小
  • 肉与鱼产品的褐变除变色外,还会产生苦味和烧焦味
  • 氨基酸与蛋白质参与反应会造成营养成分的损失

第63页:脂肪氧化等变质反应

(3)脂肪氧化等变质反应

  • 水分对食品氧化酸败的影响与微生物活动、非酶褐变、酶反应和组织变化明显不同
  • 脂类的氧化产生臭味,造成脂肪酸降解和某些维生素破坏
  • 脂肪氧化问题常靠添加抗氧化剂来减缓

第64页:aw对维生素营养成分的影响

(4)aw对维生素营养成分的影响

  • 在低aw下抗坏血酸比较稳定,随着食品中水分增加,抗坏血酸降解迅速增快
  • 维生素的降解反应属一级化学反应,温度对反应速率常数影响很大
  • 将维生素C包埋或先添加到油相中防止与水接触,是防止其降解的有效方法
  • 脂溶性维生素的稳定性与脂肪氧化有关

第65页:中湿食品及其保藏依据

(二)中湿食品(IMF,Intermediate moisture foods):水分一般为15~50%,多数aw在0.60~0.90,霉菌常是影响货架期的主要因素。常温保藏主要依靠:

  • 用脱水干燥方式去除水分,提高可溶性固形物浓度以束缚残留水分,降低水分活性
  • 靠热处理或化学作用抑制杀灭微生物及酶,如添加山梨酸钾(用量0.06~0.3%)一类防霉剂
  • 添加可溶性固形物(多糖类、盐、多元醇等)以降低食品水分活性
  • 添加抗氧化剂、螯合剂、乳化剂或稳定剂等增加储藏稳定性

第66页:中湿食品的加工工艺

中湿食品加工主要有三种工艺

混合法(blending)
将各种食品成分分别预处理(杀菌、干燥等),然后再混合(可经挤压)达到所要求的平衡水分活性。
浸渍法(Moist-infusion)
也称湿态浸入法。将固状食品块放在水分活性低的平衡溶液中浸泡或煮制,直到达到所需aw,这是我国蜜饯类食品的传统生产方法。
泡制法(dry-infusion)
也称干灌入法。将脱水固态食品块浸在含一定渗透剂的溶液中达到所需aw,通常为真空或冷冻干燥后的干态食品在低aw浸液中浸渍至沥干。

还可强化某些营养物质以提高制品的营养功能。

第67页:干燥食品的最终水分要求

(一)干燥食品的最终水分要求

  • 1. 粮谷类和豆类:种子类在aw 0.6~0.80范围内水分变化曲线斜率很平,1%水分变化可引起0.04~0.08 aw的变化
  • 2. 鱼、肉类:仅靠降低aw常难以长期常温保藏,常结合盐腌、烟熏、热处理、浸糖、降低pH、添加亚硝酸盐等工艺
  • 3. 乳制品:全脂、脱脂乳粉通常干燥至aw 0.2左右;国标要求全脂乳粉水分小于2.5~2.75%,脱脂乳粉小于4.0~4.5%,调制乳粉小于2.50~3.0%,脱盐乳清粉(特级品)小于2.5%
  • 4. 蔬菜:脱水蔬菜最终残留水分5~10%,相当于aw 0.10~0.35
  • 5. 水果:多数脱水干燥水果aw在0.65~0.60

第68页:包装前干制品的处理

(二)包装前干制品的处理

  1. 均湿处理:不同批次产品水分并不完全一致且内部分布不均,常需经均湿处理,也称回软
  2. 分级除杂:按产品要求分级,如采用振动筛等分级设备筛选分级,以提高产品质量档次
  3. 除虫处理
  4. 干制品的压块
  5. 干燥品的复原性和复水性处理:复水后恢复原来新鲜状态的程度是衡量干制品品质的重要指标
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