食品加工与保藏原理ppt课件.ppt

内容提要内容提要l 食品干燥的基本原理食品干燥的基本原理l 食品在干燥过程中发生的变化食品在干燥过程中发生的变化l 食品的干燥方法与技术食品的干燥方法与技术l 干燥产品的包装与贮藏干燥产品的包装与贮藏干燥的目的干燥的目的l 延长贮藏期延长贮藏期 - 经干燥的食品，其水分活性较低，有利于在经干燥的食品，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;l 用于某些食品加工过程以改善加工品质用于某些食品加工过程以改善加工品质 - 如大豆、花生米如大豆、花生米经过适当干燥脱水，有利于脱壳经过适当干燥脱水，有利于脱壳(去外衣去外衣)，便于后加工，提高制，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品品质；促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟;l 便于商品流通便于商品流通 - 干制食品重量减轻、容积缩小，可以显著干制食品重量减轻、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地节省包装、储藏和运输费用，并且便于携带和储运;l 干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要物质。食品干燥过程控制食品干燥过程控制l 达到一定的水分要求达到一定的水分要求l 保持或改善食品品质保持或改善食品品质l 控制条件和方法以获得最低能耗控制条件和方法以获得最低能耗第一节第一节 食品干燥的基本原理食品干燥的基本原理 一、食品湿物料与含湿气体一、食品湿物料与含湿气体 湿物料的状态与物理性质湿物料的状态与物理性质 含湿气体含湿气体 二、物料与空气之间的湿热平衡二、物料与空气之间的湿热平衡 吸附与解吸等温线吸附与解吸等温线 平衡湿度与吸附湿度平衡湿度与吸附湿度 干燥过程物料水分的变化干燥过程物料水分的变化 三、干燥过程的湿热传递三、干燥过程的湿热传递 食品干燥过程的特性食品干燥过程的特性 干燥过程湿物料的湿热传递干燥过程湿物料的湿热传递 影响湿热传递的主要因素影响湿热传递的主要因素食品干燥的基本原理食品干燥的基本原理l湿物料的状态湿物料的状态 按湿物料的外观状态和物理化学性质则可分为两大类：按湿物料的外观状态和物理化学性质则可分为两大类： a. 湿固态食品物料湿固态食品物料 块状物料，如马铃薯、切块胡萝卜等；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；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；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；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；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、豆乳粉等粉末状物料，如淀粉、面粉、乳粉、豆乳粉等 b. 液态食品物料液态食品物料 膏糊状物料，如麦乳精浆料、冰淇淋混料等膏糊状物料，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、乳浊液和胶体溶液液体物料，如各种抽提液、悬浮液、乳浊液和胶体溶液等等食品干燥的基本原理食品干燥的基本原理l食品的干燥过程食品的干燥过程 将能量传递给食品将能量传递给食品(传热过程传热过程) 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的外部环境中，完成脱水干制的基本过程(传质过传质过 程程) 湿热的转移是食品干燥原理的核心问题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三、干燥过程的湿热传递 (一一)食品干燥过程的特性食品干燥过程的特性 (二二)干燥过程湿物料的湿热传递干燥过程湿物料的湿热传递 1、物料给湿过程、物料给湿过程 2、物料导湿过程或内部水分的扩散过程、物料导湿过程或内部水分的扩散过程详细见网站详细见网站影响湿热传递的主要因素影响湿热传递的主要因素 (一一)食品物料的组成与结构食品物料的组成与结构 (1)食品成分在物料中的位置食品成分在物料中的位置 (2)溶质浓度溶质浓度 (3)结合水的状态结合水的状态 (4)细胞结构细胞结构 (二二)物料的表面积物料的表面积 (三三)空气的湿度空气的湿度 (四四)空气温度空气温度 (五五)空气流速空气流速 (六六)大气压力或真空度大气压力或真空度 (七七)物料干燥温度物料干燥温度第二节第二节 食品在干燥过程发生的变化食品在干燥过程发生的变化一、食品发生的物理变化有（一、食品发生的物理变化有（见网页见网页）: : 1 1、干缩和干裂、干缩和干裂 2 2、表面硬化、表面硬化 3 3、多孔性形成、多孔性形成二、食品发生的化学变化：二、食品发生的化学变化： 1 1、营养成分的变化、营养成分的变化 2 2、食品颜色的变化、食品颜色的变化 3 3、食品风味的变化、食品风味的变化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。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干燥过程会造成维生素损失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。如见光的能力发生变化，从而改变了食品的色泽。如 （1 1）湿热条件下叶绿素将失去一部分镁原子而转化成脱）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。镁叶绿素，呈橄榄绿，不再呈草绿色。 （2 2）类胡萝卜素、花青素也会因干燥处理有所破坏。）类胡萝卜素、花青素也会因干燥处理有所破坏。 （3 3）硫处理会促使花青素褪色，应加以重视。）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前需进行酶钝化处理以防止变色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：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。第三第三 节节 食品食品 的的 干干 燥燥 方方 法法1. 了解食品干燥常用方法的基本原理与特点。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？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不同干燥方法应用于食品干燥的工艺条件控制。制。4. 如何选择食品干燥方法与设备？如何选择食品干燥方法与设备？本节学习要求本节学习要求干燥器类型干燥器类型 用于干燥的食物用于干燥的食物 空气对流干燥空气对流干燥 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、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、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、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、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23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。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。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，是常见的自然干燥晒干过程常包含风干的作用，是常见的自然干燥干燥方法干燥方法 晒干、风干晒干、风干 方法可用于固态食品物料（如果、蔬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、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。环境条件最适宜于晒干。一、晒干及风干一、晒干及风干晒干及风干要求晒干及风干要求 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。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、空气对流干燥二、空气对流干燥 箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥方法方法 箱式干燥设备单机生产能力不大，工艺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：条件易控制。按气体与物料流动方式分为： A, 平行流箱式干燥平行流箱式干燥 B, 穿流箱式干燥穿流箱式干燥 C, 真空箱式干燥真空箱式干燥 ( (一一) )箱式干燥箱式干燥 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，其长度可达的扩大加长，其长度可达1015m，可容纳，可容纳515辆装辆装满料盘的小车。满料盘的小车。 B, 可连续或半连续操作。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。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，气流速度一般间加热或废气循环，气流速度一般23 ms1。 E, 根据物料与气流接触的形式常有逆流式、顺流根据物料与气流接触的形式常有逆流式、顺流式和混流式式和混流式(二二) 隧道式干燥隧道式干燥 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（三）输送带式干燥 喷雾干燥是采用雾化器将料液（喷雾干燥是采用雾化器将料液（可以是溶液、乳浊液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏糊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏糊液）分散为雾滴，并用）分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程。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。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。喷雾干燥系统有不同的组成与性能。（四）（四） 喷雾干燥喷雾干燥(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喷雾干燥特点料液雾化的方法料液雾化的方法（1）气流式喷雾）气流式喷雾 它是采用压缩空气（或蒸汽）以很高的速度（300 ms1）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）压力喷雾 采用高压泵（0.170.34 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）离心喷雾 料液在高速转盘500020000 r min1或圆周速度为90150 ms1中受离心力作用从盘的边缘甩出而雾化喷雾干燥系统喷雾干燥系统l 一级喷雾干燥系统：一级喷雾干燥系统： 主要有开放式闭式循环、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；半闭式循环和自惰式循环四种型式； l 二级喷雾干燥系统，又称直通速溶系统；二级喷雾干燥系统，又称直通速溶系统；l 流化床喷雾造粒系统流化床喷雾造粒系统A, 间歇式真空干燥间歇式真空干燥 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 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（0.52 s）。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0.10.15kg，干燥器的热效率可达6075D, 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）气流干燥五）气流干燥 流化床干燥也称沸腾床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。结块的物料。 流化床干燥的特点：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6080。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（六）流化床干燥 喷动床又称喷泉床，是一种比较新的技术。喷动床又称喷泉床，是一种比较新的技术。 喷动床技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。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18mm的大颗粒物料，如小麦、豆类、玉米等农产品，此类大颗粒物料若应用流化床，则需很高流化速度而不经济。喷动流化床又可用于干燥4080目或更细一些的粉体物料 常用的喷动床干燥器有单级及多级型式。按其内部结构有分布板式及无分布板式喷动床干燥器。 （七）喷动床干燥（七）喷动床干燥 * 传导干燥是指湿物料贴在加热表面上（炉底、铁板传导干燥是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、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。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传导干燥和传导对流联合干燥常结合在一起使用 * 这种干燥特点是干燥强度大，相应能量利用率较高这种干燥特点是干燥强度大，相应能量利用率较高 * 为了加速热的传递及湿气的迁移，传导干燥过程都为了加速热的传递及湿气的迁移，传导干燥过程都尽量使物料处于运动（翻动）状态，因此有各种不同的干尽量使物料处于运动（翻动）状态，因此有各种不同的干燥设备。如转筒干燥，滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥等燥设备。如转筒干燥，滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥等三、传导干燥三、传导干燥 回转干燥又称转筒干燥，是由稍作倾斜而转动的长筒所构成回转干燥又称转筒干燥，是由稍作倾斜而转动的长筒所构成 A, 回转干燥处理量大，运转的安全性高，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方式（类似对流干燥），也可以是由蒸汽等热源来加热圆筒壁。 C, 它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干燥。 D, 回转干燥设备占地大，结构复杂，耗材多，投资也大，目前不少逐渐由沸腾床（流化床）等所取代。 (一一) 回转干燥回转干燥 滚筒干燥是将物料在缓慢转动和不断加热（用蒸汽加热）的滚滚筒干燥是将物料在缓慢转动和不断加热（用蒸汽加热）的滚筒表面上形成薄膜，滚筒转动（一周）过程便完成干燥过程。筒表面上形成薄膜，滚筒转动（一周）过程便完成干燥过程。 A, 滚筒干燥可用于液态、浆状或泥浆状食品物料的干燥；但不适于热塑性食品物料（如果汁类）干燥。 B, 滚筒干燥常用蒸汽作为加热源，对于一般的物料，每m2物料接触面上的平均干燥速度为1020 kghr1。 C, 经过滚筒转动一周的干燥物料，其干物质可从330增加到9098，干燥时间仅需2秒到几分钟 D, 根据进料的方式，滚筒干燥设备有浸泡进料、滚筒进料和顶部进料；根据干燥压力有真空及常压滚筒干燥；也有单滚筒、双滚筒式或装滚筒等干燥设备。 （二）滚筒干燥（二）滚筒干燥 真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥。真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥。 A, 真空干燥常在较低温度下进行，因此有利于减少热对热敏性成分的破坏和热物理化学反应的发生，制品有优良品质，但真空干燥成本常较高。 B, 采用真空干燥设备一般可制成不同膨化度的干制品。 C, 真空干燥过程食品物料的温度和干燥速度取决于真空度，物料状态及受热程度。 D, 干燥过程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。 （三）真空干燥（三）真空干燥 冷冻干燥又称升华干燥，是指干燥时物料的水冷冻干燥又称升华干燥，是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。分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程。 冷冻干燥是目前食品干燥方法中干燥过程物料冷冻干燥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、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低脂肉类及制品、香料及有生物活性的食品物料干燥。燥。 冷冻干燥时，被干燥的物料首先要进行预冻冷冻干燥时，被干燥的物料首先要进行预冻（冻结），然后在高真空状态下进行升华干燥（冻结），然后在高真空状态下进行升华干燥. （四）（四） 冷冻干燥冷冻干燥 A, 冷冻干燥在真空度较高，物料温度低的状冷冻干燥在真空度较高，物料温度低的状态下干燥，可避免物料中成分的热破坏和氧化作态下干燥，可避免物料中成分的热破坏和氧化作用，较高保留食品的色、香、味及维生素用，较高保留食品的色、香、味及维生素C； B, 干燥过程对物料物理结构和分子结构破坏干燥过程对物料物理结构和分子结构破坏极小，能较好保持原有体积及形态，制品容易复极小，能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；水恢复原有性质与状态； C, 冷冻干燥的设备投资及操作费用较高，生冷冻干燥的设备投资及操作费用较高，生产成本较高，为常规干燥方法的产成本较高，为常规干燥方法的25倍。倍。冷冻干燥的特点冷冻干燥的特点 物料的冻结有两种方法，即自冻法和预冻法。 自冻法自冻法 : 是利用物料表面水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热，使物料温度下降，直至它达到冻结点时物料水分自行冻结的方法。 该法水分蒸发降温过程容易出现物料变形或发泡等现象，因此要合理控制真空室的真空度，对外观形态要求较高的食品物料，干燥会受到限制。 此法的优点是可以降低脱水干燥所需的总能耗。 预冻法预冻法: 是干燥前用常规的冻结方法，如高速冷空气循环法、低温盐水浸渍法、低温金属板接触法、液氮、液态二氧化碳等载冷剂喷淋或浸渍法将物料预先冻结。此法适于蔬菜类等物料冻结。 物料的冻结方法物料的冻结方法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。冻结速度愈快，物料内形成的冰晶体愈微小，其孔隙愈小，干燥速度愈慢。 B, 冷冻速度还会影响物料的弹性和持水性。30经15 min 冻结的芦笋和在15温度中冻结的相比，前者具有较好的弹性和持水性。 C, 缓慢冻结时形成颗粒较大的冰晶体，会破坏干制品的质地并引起细胞膜和蛋白质（如鱼肉）变性。 冷冻干燥的干燥过程包括两个不同的步骤：升华和解吸，冷冻干燥的干燥过程包括两个不同的步骤：升华和解吸，它可以在同一干燥室中进行，也可在不同干燥室进行它可以在同一干燥室中进行，也可在不同干燥室进行。 升华升华 升华也称初步干燥，是冷冻干燥的主体部分。升华温度与压力有密切联系，冻结物料中的水分在真空条件下要达到纯粹的、强烈的升华, 要注意三个主要条件：即干燥室绝对压力，热量供给和物料温度 解吸解吸 当冰晶体全部升华后，第一干燥阶段即完成。但此时的物料仍有5以上没有冻结而被物料牢牢吸附着的水，必须用比初期干燥较高的温度和较低的绝对压力，才能促使这些水分转移，使产品的含水量降至能在室温下长期储藏的水平，这就需二次干燥。影响二次干燥的速度及时间的因素与升华过程相同，即温度和绝对压力。冷冻干燥的干燥过程冷冻干燥的干燥过程 在真空室内的绝对压力（总压力）应保持低于物料内冰晶体的饱和水蒸气压，保证物料内的水蒸气向外扩散。 冻结物料温度的最低极限不能低于冰晶体的饱和水蒸气（等于真空室内的压力）相平衡的温度。 如真空室内绝对压力为0.04 kpa (0.3 mmHg)，物料内冰晶体的饱和水蒸气压和它平衡时相应的温度为30，因此冻结物料的温度必然高于30。 根据经验，在预先确定物料温度的条件下，最适宜绝对压力可以定在冰上饱和蒸汽压力的三分之一。如含糖量高的水果需0.033 kpa (0.25 mmHg) 的绝对压力，而洋葱却需0.170.20 kpa 。绝对压力影响绝对压力影响 热量的提供可来自不同的系统，应用较多的是热量的提供可来自不同的系统，应用较多的是 接触式冷冻干燥设备。加热板一般用蒸汽或其它热介接触式冷冻干燥设备。加热板一般用蒸汽或其它热介质通入板内加热，加热板的温度应以物料所能忍受的质通入板内加热，加热板的温度应以物料所能忍受的温度为限，一般为温度为限，一般为3866 升华干燥时物料形态固定不变，水分子外逸后留升华干燥时物料形态固定不变，水分子外逸后留下的是孔隙，形成海绵状多孔性结构。它具有良好的下的是孔隙，形成海绵状多孔性结构。它具有良好的绝热性，不利于热量的传递。此时，若能利用辐射热绝热性，不利于热量的传递。此时，若能利用辐射热、红外线、微波等能直接穿透干燥层到后移的冰层界、红外线、微波等能直接穿透干燥层到后移的冰层界面上，就能加速热量传递，有效增加总的干燥速率。面上，就能加速热量传递，有效增加总的干燥速率。 增大加热板和物料间距离并提高加热板温度，热增大加热板和物料间距离并提高加热板温度，热量就能以辐射方式传给物料。量就能以辐射方式传给物料。热量供给控制热量供给控制A, 过度加热会引起物料温度升高，当料温超过冰晶开始融化温度时，溶液自由沸腾： 使溶液中挥发性的芳香物质损失增加； 容易引起泡沫或充气膨胀； 液相沸腾的蒸汽气流带走一些颗粒而造成损失。 B, 但有些食品物料能承受有限度的夹层融化，温度升高对增加干燥速度是有利的，通常可以在开始融化温度t im和允许融化温度t am两个限度之间画出一条工作带。 C, 食品物料的t im值在2151之间（对于果汁甚至可达7080），而允许融化的温度t am在1032之间温度控制温度控制 能量场作用下的干燥指电磁场和声波场中的干燥作能量场作用下的干燥指电磁场和声波场中的干燥作用。用。 湿物料中的水分对不同能量场中的能量有特殊的吸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。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，但也有其特殊的形式和要求。四、能量场作用下的干燥四、能量场作用下的干燥 电磁场中的干燥主要是利用电磁辐射能作为干燥电磁场中的干燥主要是利用电磁辐射能作为干燥能源的干燥。能源的干燥。 电磁辐射具有粒子波的双层性质，以电磁波形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性。级和对食品材料的吸收穿性。 常用于食品干燥的电磁波有红外线、远红外线和常用于食品干燥的电磁波有红外线、远红外线和微波微波（一）电磁场中的干燥（一）电磁场中的干燥 声波场干燥也称超声波（指频率20106 KHz的电磁波）干燥 声波场作用于湿物料，可使物料温度有所提高，并可强化传质过程，使物料干燥速率提高。 不同介质对超声波的吸收不同，各种介质的最大吸收声波频率也有差异，超声波在辐射介质中的吸收，会放出一定热量，使介质温度相应提高。 用声波来干燥食品常结合其它干燥方法，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，其干燥速率比常规喷雾干燥、转鼓干燥和真空干燥的速率高310倍，节约燃料50。 适于热敏性和易吸湿性或含脂肪量高的食品物料的干燥。（二）声波场中的干燥（二）声波场中的干燥 （1）结合各种干燥方法的组合干燥装置）结合各种干燥方法的组合干燥装置 即利用两种不同的干燥设备组合起来，先利用第一干燥器使物料的含水量降至一定值后，再经第二干燥器，使物料水分及其它指标达到产品要求，以提高设备生产效率，改善产品质量，如喷雾干燥方法中速溶奶粉生产的二段法生产工艺。 （2）结合各种热过程的联合干燥装置）结合各种热过程的联合干燥装置 就是把干燥、脱水、冷却等过程组合起来，实现一机多用的目的外，还可以合理地利用能源，实现生产的连续化。 （3）结合其它过程的联合干燥装置）结合其它过程的联合干燥装置 干燥器附带搅拌机和粉碎机的联合装置，可大大改善干燥物料流的流体力学状态，有利于破碎结块和消除粘壁现象，提高干燥速率。组合干燥组合干燥 红外（红外线是指波长红外（红外线是指波长0.721000 m的电磁波）及远红外干的电磁波）及远红外干燥也称热辐射干燥。是由红外线（包括远红外线）发生器提供的辐燥也称热辐射干燥。是由红外线（包括远红外线）发生器提供的辐射能进行的干燥。远红外线干燥的特点射能进行的干燥。远红外线干燥的特点： A, 热源材料选用热辐射率接近黑体的物质，故热辐射效率高。 B, 远红外线辐射热在空气中传播，不存在传热界面，故传播热损失小，传热效率高，被辐射物料表面热强度大于对流干燥强度3070倍以上。 C, 多数食品湿物料等有机物，在远红外区具有更多的吸收带，因此远红外线比一般红外线有更好的干燥速率。 D, 远红外线的光子能量级比紫外线、可见光线都要小，因此一般只会产生热效果，而不会引起物质的变化，可减少热对食品材料的破坏作用，而广泛用于食品干燥。远红外线干燥的特点远红外线干燥的特点 微波也是一种电磁波，其加热是利用电介质加热原理。 由于微波在食品材料中的穿透性、吸收性，使食品电介质吸收微波能在内部转化为热能，因此微波加热速度快，微波干燥有较高的干燥速率。 对比较复杂形状的物料有均匀的加热性，且容易控制。 不同含水分食品物料在微波场中，对微波吸收性不同，含水分高的物料有较高的吸收性，因此微波干燥有利于保持制品水分含量一致，还具有干燥食品水分的调平作用。 微波不仅用于常规干燥，也用于真空干燥、冷冻干燥、对流干燥等场所作为热源使用。 工业微波干燥设备采用的频率有915 MHz和2450MHz。微波干燥微波干燥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，如物料的状态以及它的分散性、粘附性能、湿态与干态的热敏性（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、物料与水分的结合状态等以及其在干燥过程的主要变化。 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等）。 综合上述条件，选择最佳的干燥工艺条件，及在耗热、耗能量最少情况下获得最好的产品质量，即达到经济性与优良食品品质。第四节第四节 干燥产品的原理干燥产品的原理一、水分活性与食品品质和稳定性的关系一、水分活性与食品品质和稳定性的关系（一）aw与微生物活动 (二）aw与食品中发生的化学变性作用的关系（三）aw与食品质构二、中湿食品二、中湿食品三、干燥品的包装与储运要求三、干燥品的包装与储运要求（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水分活性可以影响微生物的芽孢发芽时间(或滞后或滞后期期)、生长速率、产毒素、细胞大小及死亡率。、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aw与微生物活动与微生物活动 1、各种微生物生长水分活性范围及其相对应的有关食、各种微生物生长水分活性范围及其相对应的有关食品品l 多数细菌在多数细菌在aw值低于值低于0.91时不能生长，而嗜盐菌则在时不能生长，而嗜盐菌则在aw低于低于0.75才被抑制生长；才被抑制生长；l 霉菌耐旱性优于细菌，多数霉菌在霉菌耐旱性优于细菌，多数霉菌在aw值低于值低于0.8时停止时停止生长，但也曾报道过一些耐旱霉菌，在生长，但也曾报道过一些耐旱霉菌，在aw 值值0.65下还下还会生长。一般认为会生长。一般认为0.700.75是其最低是其最低aw限值；限值；l 除耐渗酵母外，多数酵母在除耐渗酵母外，多数酵母在aw低于低于0.65时生长被限制。时生长被限制。aw与微生物活动与微生物活动2、微生物生长与产毒素的最低、微生物生长与产毒素的最低awl 通过控制致病性微生物的生长aw，即可控制其毒毒素的生成。l 致病性微生物，通常产毒素aw高于生长aw。l 只有水分活性下降到0.75，任何致病菌都无法生长及产霉素，食品的腐败变质才得以显著减慢，甚至能在较长时间内不发生变质。若将水分活性降低到0.65，能生长的微生物已为数极少，因而食品贮藏期可长达1.52年。3、环境因素会影响微生物生长所需的、环境因素会影响微生物生长所需的aw值值 如营养成分、PH、氧气分压、二氧化碳浓度、温度和抑制物等愈不利于生长，微生物生长的最低aw值愈高，反之也然。aw与微生物活动与微生物活动食品干藏过程微生物的活动取决于：食品干藏过程微生物的活动取决于：l食品中微生物的品种和数量食品中微生物的品种和数量；l仅靠干燥过程并不能将微生物全部杀死，干燥完毕后，微生物就处于完全(半)抑制状态(常也称为休眠状态)。干燥制品并非无菌，遇到温暖潮湿气候，也会腐败变质。l食品干燥前微生物数量的控制。l某些食品物料若污染有病原菌，或导致人体疾病的寄生虫如猪肉旋毛虫存在时，则应在干燥前设法将其杀死。l食品的水分活性；食品的水分活性；l食品的包装；食品的包装；l食品的干藏条件食品的干藏条件(如温度、湿度如温度、湿度)。(二）aw 与食品化学变性作用的关系与食品化学变性作用的关系1、aw对酶反应的影响对酶反应的影响2、aw对非酶褐变的影响对非酶褐变的影响3、脂肪氧化等变质反应、脂肪氧化等变质反应4、aw对维生素营养成分的影响对维生素营养成分的影响aw与食品中发生的化学变性作用的关系（1) aw对酶反应的影响对酶反应的影响l 酶反应速率随水分活性增加而增加酶反应速率随水分活性增加而增加 面粉水分从面粉水分从8.8%增加到增加到15.1%时，脂肪酶活力提高到时，脂肪酶活力提高到5倍。对倍。对脂肪酶活力的抑制，水分活性应控制在脂肪酶活力的抑制，水分活性应控制在0.170.20。l 影响食品中酶稳定性的因素有水分、温度、影响食品中酶稳定性的因素有水分、温度、pH、离子、离子强度、食品构成成分、贮藏时间及酶抑制剂或激活剂等。强度、食品构成成分、贮藏时间及酶抑制剂或激活剂等。水分活性水分活性(或水分含量或水分含量)只是影响其稳定性条件之一。只是影响其稳定性条件之一。l 控制干制品中酶的活动，有效的办法是干燥前对物料进控制干制品中酶的活动，有效的办法是干燥前对物料进行湿热或化学钝化处理，使物料中的酶失去活性。行湿热或化学钝化处理，使物料中的酶失去活性。aw与食品中发生的化学变性作用的关系（2）aw对非酶褐变的影响对非酶褐变的影响l 还原糖和氨基酸还原糖和氨基酸(蛋白质蛋白质)在合适的条件下发生反应在合适的