1、第三章第三章 干制与浓缩食品加工技术干制与浓缩食品加工技术第一节第一节 干制的基本原理干制的基本原理 干制的基本特性干制的基本特性 干制原理干制原理 干制方法干制方法 影响干制的因素影响干制的因素 干制工艺条件的合理选择干制工艺条件的合理选择 干制对食品品质的影响干制对食品品质的影响一、一、干制的基本特性干制的基本特性 作为干制品，主要是用物理的方法来抑制微生物及酶的活性，降低水分来提高原料中可溶性固形的物的浓度，使微生物处于反渗透的环境中，处于生理干燥的状态，从而使食品得到保存。一、干制的基本特性一、干制的基本特性 物料类型：片状或细小液滴状食品物料类型：片状或细小液滴状食品 水分减少机制：
2、扩散、对流水分减少机制：扩散、对流 操作方式：批量，固体食品商业化规模的操作方式：批量，固体食品商业化规模的非稳态操作，液体食品连续操作下干燥成非稳态操作，液体食品连续操作下干燥成粉末粉末 产品特性：水分含量产品特性：水分含量10%10%，固体或粉末，固体或粉末二、二、干制原理干制原理（一）食品的水分（一）食品的水分 食品中水分的状态对控制水分蒸发极为重要。新鲜水果中含水量为70-90%，蔬菜中为75-95%，这些水是以游离水，胶体结合水和化合水三种不同的状态存在。1.游离水 游离水是果蔬中主要的水分状态，约占含有水量的70%。游离水是由毛细管力系着的水，又称自由水。其中溶有糖，酸等多种物质，
3、在果蔬组织中呈游离状态，流动性大，不仅易从表面蒸发，而且借毛细管作用从内部向外移动，因此，在干燥时容易排除。二、干制原理二、干制原理 2.胶体结合水 胶体结合水与胶体有比较牢固的结合力。由于胶体的水合和溶胀作用的结果，围绕着胶粒形成一层水膜，这部分结合水对游离水中易溶解的物质不表现溶剂的作用，在低温下不易结冰。在干燥时，当游离水被蒸发掉后，这部分水才被排除一部分。3.化合水 是存在于果蔬所含化学物质中的水分，极稳定，不能因干燥作用而被排除。水分活度水分活度(Aw）将食品中的将食品中的水分活度（水分活度（AwAw）降到一定降到一定程度，使食品能在一定的保质期内不受微程度，使食品能在一定的保质期内
4、不受微生物作用而腐败，同时能维持一定的质构生物作用而腐败，同时能维持一定的质构不变化，即控制不变化，即控制生化反应生化反应及及其它反应其它反应。水分活度（水分活度（AwAw）：食品在密闭容器内测得的蒸食品在密闭容器内测得的蒸汽压汽压(p)p)与同温下测得的纯水蒸汽压与同温下测得的纯水蒸汽压(p p0 0)之比。之比。AwAw值的范围在值的范围在0 01 1之间。之间。AwAw值反映了水分与食品结合的强弱及被微值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物利用的有效性生物利用的有效性。各种微生物的生长发各种微生物的生长发育有其最适的育有其最适的AwAw值，一般而言细菌生长的值，一般而言细菌生长的AwAw
5、下限为下限为0.940.94，酵母菌为，酵母菌为0.880.88，霉菌为，霉菌为0.80.8。AwAw值降至值降至0.70.7以下，除嗜盐菌耐干燥霉菌以下，除嗜盐菌耐干燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能生长发等特殊菌群外，大多数微生物不能生长发育。育。二、二、干制原理干制原理1.外扩散作用外扩散作用 食品在干燥初期，首先是原料表面的水分吸热变为蒸汽而大量蒸发，称为水分的外扩散外扩散。由于干燥介质的影响，首先是温度上升的作用，食品表面开始升温并蒸发水分，于是表面水分逐渐降低，当低于内部水分时，内部才开始向表面移动。因此，把食品的厚度分成若干层时，内部的一层含水率最高，外面一层含水率最低，这种水
6、分逐层降低的状态，叫做温度梯度或称为含水率梯度。温度梯度温度梯度 表面水分扩散到空气中表面水分扩散到空气中 T 蒸汽压差蒸汽压差 Food H2O内部水分转移到表面内部水分转移到表面 M 水分梯度水分梯度二、干制原理二、干制原理 2内扩散作用内扩散作用 借助湿度梯度的动力，促使食品内部的水蒸汽向食品的表面移动，同时促使食品内部的水分也向食品的表面移动，这种作用称为水分的内扩散内扩散。湿度梯度大，水分移动就快；湿度梯度小，水分移动就慢，所以湿度梯度是食品干燥的一个动力。二、干制原理二、干制原理 此外，在干制过程中，有时采用升温、降温，再升温，再降温的方法，形成温度的上、下波动，即将温度升高到一定
7、的程度，使食品内部受热，而后再降低食品表面的温度，这样食品内部温度就高于表面温度，这种内外层温度的差别称为温度梯度。水分借助温度梯度沿热流方向向外移动而蒸发，因此，温度梯度也是食品干燥的一个动力。二、干制原理二、干制原理 在水分蒸发的过程中，空气起热传导作用，也起输送的作用，将蒸发出的水分输送出去（以蒸汽的形式）。如果外扩散作用内扩散作用，产生流汁，内部水分到达表面不能蒸发，在表面凝结；如果外扩散作用内扩散作用（如温度过高，风速过大）易使物料表面产生结壳的现象，将物料表面水分蒸发的通道阻塞，这种现象叫做外干内湿，或叫糖心。这两种现象都是由于水分梯度的混乱而造成的。A-B 热力平衡热力平衡D-E
8、 水分平衡水分平衡C-D降率干燥阶段：水分从降率干燥阶段：水分从表面跑向干燥空气中的速率快表面跑向干燥空气中的速率快于水分补充到表面的速率。于水分补充到表面的速率。B-C恒率干燥阶段：水分从食品恒率干燥阶段：水分从食品内部迁移到表面的速率大于或等于内部迁移到表面的速率大于或等于水分从表面跑向干燥空气的速率，水分从表面跑向干燥空气的速率，可以维持表面水分含量恒定。可以维持表面水分含量恒定。干制工艺条件的合理选择干制工艺条件的合理选择 恒率干燥阶段恒率干燥阶段，为加速水分蒸发，在保，为加速水分蒸发，在保证食品表面水分蒸发速率不超过食品内证食品表面水分蒸发速率不超过食品内部水分扩散速率的原则下，允许
9、尽可能部水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。提高空气温度。n 降率干燥阶段降率干燥阶段，应设法降低食品表面水分，应设法降低食品表面水分蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度受热，导致引起不良后果。受热，导致引起不良后果。n 干燥末期干燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用。期干制品水分加以选用。三、三、影响干燥的因素影响干燥的因素 干燥速度的快慢对于成品的品质起决定性的作用，当其它条件相同时，干燥越快越不容易发生不良变化，干制品的
10、品质就越好。干制的速度在很大程度在很大程度上决定于以下因素：（一）内在因素：即原料的种类及状态。表面积表面积 组成分子定向组成分子定向 细胞结构细胞结构 溶质的类型和浓度溶质的类型和浓度三、三、影响干燥的因素影响干燥的因素（二）外在因素1.干燥介质的温度 通常，干燥介质是热空气，它有两个作用，一是向原料传热，原料吸热后使所含的水分汽化；二是把原料的水气扩散到室外。三、三、影响干燥的因素影响干燥的因素 2.干燥介质的湿度 干燥介质的相对湿度减小，则空气的饱和差越大，原料干燥的速度越快最终含水率也越低。3.气流速度 增加空气的流速，可加速干燥作用的进行。4.原料的装载量 装载原料的数量与厚薄，对原
11、料的干燥速度有影响。5.大气压力 压力越大，越不易干，压力越小，干燥越快。干制时将温度、湿度和空气流速称为干燥的三要素干制时将温度、湿度和空气流速称为干燥的三要素。三、三、影响干制的因素影响干制的因素干制条件的影响（干燥介质为空气）干制条件的影响（干燥介质为空气）干燥条件干燥条件 干燥恒率阶段干燥恒率阶段 干燥降率阶段干燥降率阶段空气温度上升空气温度上升干燥速率增加干燥速率增加 干燥速率增加干燥速率增加空气流速上升空气流速上升干燥速率增加干燥速率增加无变化无变化相对湿度下降相对湿度下降干燥速率增加干燥速率增加无变化无变化真空度上升真空度上升干燥速率增加干燥速率增加无变化无变化四、食品干制工艺条
12、件的选择原则1、所选择的工艺条件应尽可能使食品表面水分蒸发速度与其内部水分扩散速度相等，同时避免在食品内部形成较大的温度梯度，以免降低干燥速度和出现表面硬化现象；2、在衡速干燥阶段，由于食品所吸收的热量全部用于水分蒸发，表面水分蒸发速度与内部水分扩散速度相当，因此，可采用高一些的空气温度加快干燥过程；四、食品干制工艺条件的选择原则3、在干燥后期应根据干制品预期的含水量对空气的相对湿度加以调整；4、在降速干燥阶段，由于食品表面水分蒸发速度大于内部水分扩散速度，因此表面温度逐渐升高并达到空气的干球温度。因此，应降低空气温度和流速，以控制食品表面水分蒸发的速度和避免食品表面过热。五、干制的工艺五、干
13、制的工艺 工艺流程：原料选择 整理分级 洗涤 去皮去核 切分 护色（热烫或化学处理）干燥（自然或人工干燥）成品 均温回软 包装。五、干制的工艺五、干制的工艺 原料的选择及处理原料的选择及处理 1.原料的选择 2.原料的处理 （1）洗涤，去皮，去核，切分 （2）热烫（即为热处理）（3）硫处理五、干制的工艺五、干制的工艺 热烫的作用：破坏酶活性，防止因酶氧化而产生的褐变以及Vc的进一步氧化。热烫可使细胞内原生质发生凝固，失水和细胞壁分离，增加了膜的透性，促使细胞组织内水分蒸发，加快干燥速度，干制品复水时也容易重新吸水，并可使组织柔韧，不易破碎。经过热烫空气被排除，含叶绿素的原料，色泽更加鲜艳，不含
14、叶绿素的原料成为半透明状，使成品更加美观。热烫还可以除去原料表面的粘性物质，使成品洁净，除去一些原料的苦涩味，杀灭附在原料表面的虫卵，微生物，清除表面的残留农药。五、干制的工艺五、干制的工艺 升温烘烤升温烘烤 不同种类的食品分别采用不同的升温方式。通风排湿通风排湿 一般当烘房内相对湿度达到70%以上，就要进行通风排湿工作。倒换烘盘倒换烘盘 使烘房上下部，前后部，左右部的被烘烤原料受热均匀，干燥程度一致。六、干制方法六、干制方法 自然干制：在自然环境条件下干制食品自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法，如晒干、风干、阴干等。的方法，如晒干、风干、阴干等。人工干制：在常压或减压环境中用人工人工干
15、制：在常压或减压环境中用人工控制的工艺条件干制食品，如流化床干控制的工艺条件干制食品，如流化床干燥、喷雾干燥等，需专用的燥、喷雾干燥等，需专用的干燥设备干燥设备。根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：直接接触干燥机，直接接触干燥机，热空气提供干燥作用热空气提供干燥作用；间接接触干燥机，间接接触干燥机，热传递通过次生机制热传递通过次生机制；红外或高频干燥机，红外或高频干燥机，由辐射能量提供热量由辐射能量提供热量；冷冻干燥，冷冻干燥，水分通过低压固气过渡态（升水分通过低压固气过渡态（升华）而除去华）而除去。旋转式干燥机旋转式干燥机盘式干燥机盘式干燥机 多层
16、输送带式干燥机多层输送带式干燥机流化床干燥流化床干燥喷雾干燥喷雾干燥 通过压力或离心力将通过压力或离心力将液态液态或或浆质态浆质态的的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中进行脱水干燥的过程。中进行脱水干燥的过程。泡沫干燥泡沫干燥 工作原理：将工作原理：将液态液态或或浆质态浆质态物料首先制成稳物料首先制成稳定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可选用温度较低的干燥工艺条件。选用温度较低
17、的干燥工艺条件。适用对象：水果，易发泡的食品。适用对象：水果，易发泡的食品。滚筒干燥滚筒干燥 将将液体食品液体食品在滚筒表面涂成一层薄膜，在滚筒表面涂成一层薄膜，干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周围的空气，由于围的空气，由于通过金属滚筒的通过金属滚筒的热量传递热量传递和水从薄膜中出来的和水从薄膜中出来的质量传递质量传递通常都非常通常都非常快，产品在滚筒上滞留的时间在快，产品在滚筒上滞留的时间在30306060s s，干燥发生迅速干燥发生迅速。n 干燥产品通常与高温干燥产品通常与高温(超过超过100)100)接触，接触，易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降易
18、发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降解。解。n 适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响不大的食品，如麦片、米粉等。不大的食品，如麦片、米粉等。远红外干燥远红外干燥 红外线是一种电磁波，当它通过放射方红外线是一种电磁波，当它通过放射方式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子发生不规则运动，引起物体的升温作用，称发生不规则运动，引起物体的升温作用，称为远红外线的一次效应，也称为为远红外线的一次效应，也称为增温效应。增温效应。微波干燥微波干燥 微波辐射引起食
19、品内部快速加热，可增微波辐射引起食品内部快速加热，可增加干燥速率。加干燥速率。-由辐射能量提供热量由辐射能量提供热量真空冷冻干燥真空冷冻干燥 在一定的真空条件下，将冻结了的制在一定的真空条件下，将冻结了的制品中的品中的游离水游离水不经过冰的融化，直接从不经过冰的融化，直接从固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工艺称为冷冻干燥（艺称为冷冻干燥（Freeze-dryingFreeze-drying），），简简称冻干。称冻干。1-1-冷冻干燥室；冷冻干燥室；2-2-低温冷凝器；低温冷凝器；3-3-真空泵；真空泵；4-4-制冷压缩机；制冷压缩机；5-5-水冷却器；水冷却器
20、；6-6-热交换器；热交换器；7 7、8 8、1212、1313、14-14-阀门；阀门；9-9-板温指示；板温指示；10-10-冷凝器内温度指示；冷凝器内温度指示；11-11-真空计；真空计；15-15-膨胀阀膨胀阀七、干制对食品品质的影响七、干制对食品品质的影响 物理变化：干缩、表面硬化、多孔性物理变化：干缩、表面硬化、多孔性 化学变化：营养成分、色泽、风味化学变化：营养成分、色泽、风味 组织学变化：口感、复水性、多汁性组织学变化：口感、复水性、多汁性干制品的复原性干制品的复原性：干制品重新吸收水分后在：干制品重新吸收水分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结重量、大小和性状、质地、颜
21、色、风味、结构、成分以及可见因素（感官评定）等各个构、成分以及可见因素（感官评定）等各个方面恢复原来新鲜状态的程度，一般用干制方面恢复原来新鲜状态的程度，一般用干制品吸水增重的程度来表示。品吸水增重的程度来表示。八、干制食品的八、干制食品的贮藏贮藏与运输与运输一、干制食品包装储运前的处理干制食品包装储运前的处理1.均湿处理2.分级除杂3.除虫处理4.压块八、干制食品的八、干制食品的贮藏贮藏与运输与运输 二、干制食品的干制食品的贮藏条件贮藏条件 相对湿度35%以下，最好510%；温度条件20，最好10；O2条件：采用抽O2充N2的形式进行包装；包装中加入抗氧化剂效果更佳。包装容器：多用复合薄膜的
22、软包装，金属罐，纸箱和纸盒及玻璃罐。第二节 中间水分食品 一、中间水分食品的概念 通常食品的水分含量越高，其水分活度也越高，但是即使是相同含水量的食品，也因其组成成分不同而使水分活度不同，所以，使用水分活度Aw能进行食品分类。一般把Aw在0.85以上的定为高水分食品(HMF)，Aw在0.20以下的定为低水分食品(皿)，Aw在0.600.85之间的定为中间水分食品(Intermediate Moisture Foods，IMF)，其含水量一般在20一40之间。中间水分食品也叫中等水分食品，是指水分含量处于中等水平，大约占食品总质量的20一50，比新鲜水果、蔬菜和肉类的含水量低，但比传统干燥食品的
23、水分含量高的一类食品。第二节 中间水分食品 中间水分食品中含有很多溶解状态的溶质，使食品中的水分活度低于微生物生长所需的水分活度，因此，无须采用冷藏方法也能达到防止食品腐败的目的。中间水分食品包括多种；自然产品(如蜂蜜)，人造甜食(高糖糖果、果冻、果酱)，焙烤食品(如水果蛋糕)，部分干燥食品(如无花果、海枣、牛肉干、干肉粉、香料、香肠)等。含糖量占总水分量63的浓缩甜牛奶也可以认为是中间水分食品。所有这些产品的保藏都依赖于高浓度溶质所产生的高渗透压，有些食品还依赖于处于溶解状态的盐、酸或其他特殊溶质等产生的保藏效果。第二节 中间水分食品二、中间水分食品的技术原理 对于中间水分食品而言，最重要的
24、是Aw对微生物生长的影响。对于某一特定微生物生长所需的最低Aw并不是一个绝对的数值。抑制微生物的Aw受pH、温度、微生物所需要的营养情况以及水相中特定溶质的性质等因家的影响。第二节 中间水分食品 绝大多数的Aw是与抑制微生物的活性有关的。实际上，Aw还影响到食品中许多其他的性质，包括化学反应及其平衡、酶反应、风味、质地、色泽以及营养素的稳定性等。第二节 中间水分食品三、中间水分食品的特征和加工技术 中间水分食品有如下特征：对于微生物特别是对于细菌的繁殖有干燥食品那样的抵抗力，在理想的状态下可以完全制止由微生物引起的食品品质降低。在食用时具有良好的口感而且没有必要补加水。采用普通食品常用的加热处
25、理和冷冻保藏方法有可能长期保存。营养成分容易调整，食品包装材料经济等。第二节 中间水分食品 近代的中间水分食品的加工技术常采用如下的方法：添加丙二醇、山梨酸等保存剂防止微生物的增殖。添加多元醇、砂糖、食盐等湿润剂使食品的水分活度降低。采用物理方法或化学方法改进食品的质地和风味。采用能阻水的包装来控制产品吸潮和水分散失引起的食品质量的变化。总之，中间水分食品的加工是采用物理的、化学的方法使食品中的自由水含量降低，以此来抑制微生物的生长繁殖和食品中各成分的变化，并且保持良好的口感和风味。思考题思考题 干燥的机制是什么？如果要缩短干燥时间，干燥的机制是什么？如果要缩短干燥时间，该如何从机制上控制干燥过程？该如何从机制上控制干燥过程？干制条件主要有哪些？他们如何影响湿热干制条件主要有哪些？他们如何影响湿热传递过程的？（如果要加快干燥速率，该传递过程的？（如果要加快干燥速率，该如何调控干制条件？）如何调控干制条件？）影响干燥速率的食品性质有哪些？他们如影响干燥速率的食品性质有哪些？他们如何影响干燥速率？何影响干燥速率？
