1、食品的脱水食品的脱水PPT课件课件概述1 食品的脱水加工（食品的脱水加工（dehydration）从食品中去除水分，在该条件不导致或几乎从食品中去除水分，在该条件不导致或几乎不导致食品性质的其它变化（除水分外），是一不导致食品性质的其它变化（除水分外），是一种用于长期保藏食品的极其重要的食品加工操作。种用于长期保藏食品的极其重要的食品加工操作。浓缩浓缩(concentration)产品是液态，其中水产品是液态，其中水分含量较高。分含量较高。干燥干燥(drying)产品是固体，最终水分含量产品是固体，最终水分含量低。低。2 食品脱水加工的方法食品脱水加工的方法u在常温下或真空下加热让水分蒸发，依
2、据食品在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食品组分的蒸汽压不同而分离；组分的蒸汽压不同而分离；u依据分子大小不同，用膜来分离水分，如渗透、依据分子大小不同，用膜来分离水分，如渗透、反渗透、超滤；反渗透、超滤；本章中讨论的是通过热脱水的方法。本章中讨论的是通过热脱水的方法。3 食品干燥保藏食品干燥保藏u指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后并始终保持分降低到足以防止腐败变质的水平后并始终保持低水分进行长期贮藏的方法。低水分进行长期贮藏的方法。u干燥食品可延长保藏期，是一种最古老的食品保干燥食品可延长保藏期，是一种最古老
3、的食品保藏方法。藏方法。u食品脱水干制后，延长了保藏期，从而延长了食食品脱水干制后，延长了保藏期，从而延长了食品的供应季节，平衡产销高峰，交流各地特产，品的供应季节，平衡产销高峰，交流各地特产，贮备供救急、救灾和战备的物资。贮备供救急、救灾和战备的物资。u是从自然界各种现象中认识和从实践中得到的，是从自然界各种现象中认识和从实践中得到的，如稻谷、如稻谷、麦子、玉米、水果蔬菜等。麦子、玉米、水果蔬菜等。4 食品干藏的历史食品干藏的历史v我国北魏在齐民要术一书中记载用阴干加工肉我国北魏在齐民要术一书中记载用阴干加工肉脯的方法。脯的方法。v在本草纲目中，用晒干制桃干的方法。在本草纲目中，用晒干制桃干
4、的方法。v 大批量生产的干制方法是在大批量生产的干制方法是在1875年，将片状蔬年，将片状蔬菜堆放在室内，通入菜堆放在室内，通入40热空气进行干燥，这就是热空气进行干燥，这就是早期的干燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术早期的干燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术同时出现。同时出现。v许多著名的土特产如红枣、柿饼、葡萄干、金花菜、许多著名的土特产如红枣、柿饼、葡萄干、金花菜、香菇、笋干等。香菇、笋干等。5 食品干藏的特点食品干藏的特点v 设备简单、设备简单、生产费用低、因陋就简；生产费用低、因陋就简；v 重量减轻、体积变小，重量减轻、体积变小，节省节省包装、贮藏和运输费用，带来了包装、贮藏和运
5、输费用，带来了方便性；方便性；如：果汁（如：果汁（12左右）左右）浓缩果汁（浓缩果汁（70以上）；以上）；牛奶牛奶奶粉（重量变为原来的奶粉（重量变为原来的1/8左右）。左右）。v 食品可增香、变脆；食品可增香、变脆；如：炒芝麻、烤肉、烤面包。如：炒芝麻、烤肉、烤面包。v 食品的色泽、复水性有一定的差异。如：干制蔬菜。食品的色泽、复水性有一定的差异。如：干制蔬菜。6 脱水加工技术的进展脱水加工技术的进展v除热空气干燥还在应用外，目前还发展了红外线、除热空气干燥还在应用外，目前还发展了红外线、微波及真空升华干燥、微波及真空升华干燥、真空油炸等新技术。真空油炸等新技术。提高干燥速度；提高干燥速度；提
6、高干制品的质量（品质）。提高干制品的质量（品质）。v发展成为食品加工中的一种重要保藏方法发展成为食品加工中的一种重要保藏方法 如速溶咖啡、豆奶粉、如速溶咖啡、豆奶粉、油炸方便面、油炸方便面、果蔬脆片果蔬脆片第一节第一节 食品干藏原理食品干藏原理v长期以来人们已经知道食品的腐败变质与食品长期以来人们已经知道食品的腐败变质与食品中水分含量（中水分含量（M）具有一定的关系。）具有一定的关系。M 表示以干基计表示以干基计，也有用湿基计也有用湿基计mv但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以预言但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以预言食品的稳定性。食品的稳定性。如：花生油如：花生油 M 0.6时时 变质变质
7、 淀粉淀粉 M 20 不易变质不易变质 v还有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的还有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的情况是明显不同的，如鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜情况是明显不同的，如鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜水分含量相差不多，但保藏状况却不同，这就存水分含量相差不多，但保藏状况却不同，这就存在一个水能否被微生物、酶或化学反应所利用的在一个水能否被微生物、酶或化学反应所利用的问题；问题；v这是与水在食品中的存在状态有关。这是与水在食品中的存在状态有关。食品中水分存在的形式食品中水分存在的形式v自由水（或游离水）自由水（或游离水）是指组织细胞中容易结冰，也能溶解溶质的这部是指组织细胞中容易结冰，
8、也能溶解溶质的这部分水。大致分为滞化水（分水。大致分为滞化水（Immobilized water）、）、毛细管水（毛细管水（Capillary water）和自由流动水）和自由流动水（Fluidal water）三种类型。）三种类型。v结合水（或被束缚水结合水（或被束缚水）不易结冰（不易结冰（40），不能作为溶剂），不能作为溶剂）v 化学结合水：按严格的数量比例，牢固地同固化学结合水：按严格的数量比例，牢固地同固体间架结合的水；体间架结合的水；v 物理化学结合水：包括吸附结合水、结构结合水物理化学结合水：包括吸附结合水、结构结合水及渗透压结合水及渗透压结合水v机械结合水：毛细管机械结合水：毛细
9、管.v游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度（比称为水分活度（water activity)AW 1.水分活度水分活度 f 食品中水的逸度食品中水的逸度 Aw=f0 纯水的逸度纯水的逸度u我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水分活度。分活度。u水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在低压或室温时，表示，在低压或室温时，f/f0 和和P/P0之差非常小之差非
10、常小（1%），故用），故用P/P0来定义来定义AW是合理的。是合理的。(1)定义定义Aw=P/P0其中其中 P：食品中水的蒸汽分压；：食品中水的蒸汽分压；P0：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水的饱：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水的饱和蒸汽压）。和蒸汽压）。(2)水分活度大小的影响因素水分活度大小的影响因素v取决于水存在的量；取决于水存在的量；v温度；温度；v水中溶质的浓度；水中溶质的浓度；v食品成分；食品成分；v水与非水部分结合的强度；水与非水部分结合的强度；不同食品中水分含量和水分活度是不同的。不同食品中水分含量和水分活度是不同的。表表2-1 常见食品中水分含量与水分活度的关系常见食品中水分含量与
11、水分活度的关系Food Moisture content(%)Water activity Ice 100 1.00 Ice 100 0.91 Ice 100 0.82 Ice 100 0.62 Fresh meat 70 0.985 Bread 40 0.96 Marmalade 35 0.86 Wheat flour 14.5 0.72 Raisin 27 0.60 Macaroni 10 0.45 Boiled sweets 3.0 0.30 Biscuuits 5.0 0.20 Dried milk 3.5 0.11 Potato crisps 1.5 0.08 0-10-20-50(
12、3）测量）测量v利用平衡相对湿度的概念利用平衡相对湿度的概念 v数值上数值上 aW=相对湿度相对湿度/100，但两者的含义不同，但两者的含义不同v水分活度仪水分活度仪v对单一溶质，可测定溶液的冰点来计算溶质的对单一溶质，可测定溶液的冰点来计算溶质的mol数数 v具体方法参考具体方法参考 Food engineering properties M.M.A.Mao (4)食品中水分含量（食品中水分含量（M）与）与 水分活度之间的关系水分活度之间的关系 食品中水分含量（食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线）与水分活度之间的关系曲线称为该食品的吸附等温线称为该食品的吸附等温线v水分吸附等温线，
13、水分吸附等温线，BET吸附等温线吸附等温线 单层水分、多层水分、自由水或体相水单层水分、多层水分、自由水或体相水v温度对水分吸附等温线的影响温度对水分吸附等温线的影响v食品水分的吸附和解吸等温线食品水分的吸附和解吸等温线 滞后圈，复水结合力减弱滞后圈，复水结合力减弱（）多层水，主要通过水-水和水-溶质氢键同相邻分子缔合，可溶性组分的溶液，大部分多层水在-40不结冰（）自由水或体相水，是食品中结合的最弱，流动性最大的水，主要是在细胞体系或凝胶中被毛细管液面表面张力或被物理性截留的水，这种水很易通过干燥除去或易结冰，可作为溶剂，容易被酶和微生物利用，食品容易腐败（）单分子层水，不能被冰冻，不能干燥
14、除去。水被牢固地吸附着，它通过水-离子或水-偶极相互作用被吸附到食品可接近的极性部位如多糖的羟基、羰基、NH2，氢键，当所有的部位都被吸附水所占有时，此时的水分含量被称为单层水分含量滞后现象的几种解释（1）这种现象是由于多孔食品中毛细管力所引起的，即表面张力在干燥过程中起到在孔中持水的作用，产生稍高的水分含量。（2）另一种假设是在获得水或失去水时，体积膨胀或收缩引起吸收曲线中这种可见的滞后现象。？解吸：（解吸：（desorption）干燥过程干燥过程吸附：（吸附：（sorption）复水过程复水过程WHC 2.水分活度对食品的影响水分活度对食品的影响 大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶解、化
15、学大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶解、化学反应等）与水分活度是紧密相关的。反应等）与水分活度是紧密相关的。（1）水分活度与微生物生长、酶以及化学反应的关）水分活度与微生物生长、酶以及化学反应的关系系u食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数反应造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。u干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而降低食干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而降低食u品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活品的水分活度，从而限制微
16、生物活动、酶的活力以及化学反应的进行，达到长期保藏的目的力以及化学反应的进行，达到长期保藏的目的（干藏的原理）。（干藏的原理）。u大多数新鲜食品的水分大多数新鲜食品的水分活度在活度在0.99以上，适合以上，适合各种微生物生长。大多各种微生物生长。大多数重要的食品腐败细菌数重要的食品腐败细菌所需的最低所需的最低aw都在都在0.9以以上，肉毒杆菌在低于上，肉毒杆菌在低于0.95就不能生长。只有就不能生长。只有当水分活度降到当水分活度降到0.75以以下，食品的腐败变质才下，食品的腐败变质才显著减慢；若将水分降显著减慢；若将水分降到到0.65，能生长的微生，能生长的微生物极少。一般认为，水物极少。一般
17、认为，水分活度降到分活度降到0.6以下物料以下物料才能在室温下进行较长才能在室温下进行较长时间的贮存。时间的贮存。水分活度和微生物生长活动的关系水分活度和微生物生长活动的关系食品中水分活度与微生物生长食品中水分活度与微生物生长低水分活度微生物生长受抑制。水分活度低水分活度微生物生长受抑制。水分活度较高的情况下微生物繁殖迅速，较高的情况下微生物繁殖迅速，水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响0.20.40.60.81.0Aw在水分活度在水分活度0.9左右霉菌生长最旺盛。左右霉菌生长最旺盛。水分活度对霉菌生长的影响水分活度对霉菌生长的影响0.20.40.60.8A
18、w呈倒呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到型，开始随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后变得比较平缓，当水分活度上升到左右后变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度的增大而迅速提高。以后，随水分活度的增大而迅速提高。水分活度对酶活力的影响水分活度对酶活力的影响0.20.40.6Aw0.8在极低水分活度下，水的加入明显干扰了氧化反应的进行，这部分水被认在极低水分活度下，水的加入明显干扰了氧化反应的进行，这部分水被认为能结合氢过氧化物，干扰了它们的分解，于是阻碍了氧化的进行。另外为能结合氢过氧化物，干扰了它们的分解，于是阻碍了氧化的进行。另外这部分水能同催化氧化的金属离子发生水化作
19、用，从而显著地降低了金属这部分水能同催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显著地降低了金属离子的催化效力。当水分超过离子的催化效力。当水分超过与与的边界时，氧化速度增加。认为加入的边界时，氧化速度增加。认为加入的水增加了氧的溶解度和使大分子溶胀，暴露更多的催化部位，从而加速的水增加了氧的溶解度和使大分子溶胀，暴露更多的催化部位，从而加速了氧化。了氧化。水分活度对氧化反应的影响水分活度对氧化反应的影响0.20.40.60.8Aw水分活度对褐变反应的影响水分活度对褐变反应的影响（2）干制对微生物的影响）干制对微生物的影响u干制后食品和微生物同时脱水，微生物所处环境干制后食品和微生物同时脱水，微生物所
20、处环境水分活度不适于微生物生长，微生物就长期处于水分活度不适于微生物生长，微生物就长期处于休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿恢休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿恢复活动。复活动。u干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。但保藏过程中微生物总数会稳步下降。u由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。其杀灭。（3）干制对酶的影响）干制对酶的影响v水分减少时，酶的活性也就下降，然而酶和底物水分减少时，酶的活性也就下降，然而酶和底物同时增浓。在低水分干制品中酶
21、仍会缓慢活动，同时增浓。在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全以下时，酶的活性才会完全消失。消失。v酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达到酶失去活性为度。钝化处理，以达到酶失去活性为度。（4）对食品干制的基本要求）对食品干制的基本要求v干制的食品原料应微生物污染少，品质高。干制的食品原料应微生物污染少，品质高。v应在清洁卫生的环境中加工处理，并防止灰尘以应在清洁卫生的环境中加工处理，并防止灰尘以及
22、虫、鼠等侵袭。及虫、鼠等侵袭。v干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降低微生物污染量。有时需巴氏杀菌以杀死病原降低微生物污染量。有时需巴氏杀菌以杀死病原菌或寄生虫。菌或寄生虫。第二节第二节 食品的干燥机制食品的干燥机制 v干制机制（湿热的转移）干制机制（湿热的转移）v干制过程的特性干制过程的特性v影响干制的因素影响干制的因素v合理选用干制工艺条件合理选用干制工艺条件一、干制机制一、干制机制 Food H2O（2）温度梯度）温度梯度T食品在热空气中，食品表面受食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因而在物料热高于它的中心，因而在物料内部会建立一
23、定的温度差，即内部会建立一定的温度差，即温度梯度。温度梯度将促使水温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液态还是气态）从分（无论是液态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象高温向低温处转移。这种现象称为导湿温性。称为导湿温性。表面水分扩散到空气中内部水分转移到表面（1）水分梯度）水分梯度M干制过程中潮湿食品表面水分受热后干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先由液态转化为气态，即水分蒸发，首先由液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散，此时表面湿含量比物料中心的扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即湿含量低，出现水分含
24、量的差异，即存在水分梯度。水分扩散一般总是从存在水分梯度。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不断向表面方向移动。这种水分内部不断向表面方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。迁移现象称为导湿性。MM-MTT-T1.导湿性导湿性 （1）水分梯度水分梯度若用若用M 表示等湿面湿含量或水分含量表示等湿面湿含量或水分含量（kg/kg干物质），则沿法线方向干物质），则沿法线方向相距相距n的另一等湿面上的湿含量为的另一等湿面上的湿含量为M+M，那么物体内的水分梯度，那么物体内的水分梯度grad M 则为：则为：gradM=lim（M/n）=M/n n0M
25、物体内的湿含量，即每千克干物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量（千克）物质内的水分含量（千克）n 物料内等湿面间的垂直距离物料内等湿面间的垂直距离（米）（米）ngrad MI图 湿度梯度影响下水分的流向M+M M 导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得：导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得：i水水=-K0（M/n）=-K 0 M（千克（千克/米米2小时）小时）其中：其中：i水水 物料内水分转移量，单位时间内物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（单位面积上的水分转移量（kg干物质干物质/米米2小小时）时）K 导湿系数（米导湿系数（米小时）小时）0 单位潮湿物料容积内绝对
26、干物质重量单位潮湿物料容积内绝对干物质重量 （kg干物质干物质/米米3）M 物料水分（物料水分（kg/kg干物质）干物质）需要注意的一点是：v导湿系数在干燥过程中并非稳定不变的，它随导湿系数在干燥过程中并非稳定不变的，它随着物料温度和水分而异。着物料温度和水分而异。水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。带负号。（2）物料水分与导湿系数间的关系）物料水分与导湿系数间的关系A.K值的变化比较复杂。当物料处于值的变化比较复杂。当物料处于恒率干燥阶段时，排除的水分基本恒率干燥阶段时，排除的水分基本上为渗透水分，以液体状态转移，上为渗透水分，以液
27、体状态转移，导湿系数稳定不变（导湿系数稳定不变（ED段）；再段）；再进一步排除毛细管水分时，水分以进一步排除毛细管水分时，水分以液体状态和以蒸汽状态转移，导湿液体状态和以蒸汽状态转移，导湿系数下降（系数下降（DC段）；再进一步排段）；再进一步排除的水分则为吸附水分，基本上以除的水分则为吸附水分，基本上以蒸汽状态扩散转移，先为多分子层蒸汽状态扩散转移，先为多分子层水分，后为单分子层水分。因结合水分，后为单分子层水分。因结合力强，故力强，故K先上升后下降（先上升后下降（CA段）段）导湿系数K（m2/h）物料水分M（kg/kg绝干物质）ACDE图物料水分和导湿系数间的关系 吸附水分 毛细管水分 渗透
28、水分B.导湿系数与温度的关系导湿系数与温度的关系图的启示：v 若将导湿性小的物料在干若将导湿性小的物料在干制前加以预热，就能显著制前加以预热，就能显著地加速干制过程。地加速干制过程。v 为此可以将物料在饱和湿为此可以将物料在饱和湿空气中加热，以免物料表空气中加热，以免物料表面水分蒸发，同时可以增面水分蒸发，同时可以增大导湿系数，以加速水分大导湿系数，以加速水分转移。转移。导湿系数（K102）K102=(T/290)14温度（）图 硅酸盐类物质温度和导湿系数的关系2.导湿温性导湿温性v在对流干燥中，物料表面受热高于它的中心，在对流干燥中，物料表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度梯
29、度。温度因而在物料内部会建立一定的温度梯度。温度梯度将促使水分（不论液态或气态）从高温处梯度将促使水分（不论液态或气态）从高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。向低温处转移。这种现象称为导湿温性。v导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象v高温将促使液体粘度和它高温将促使液体粘度和它的表面张力下降，但将促的表面张力下降，但将促使蒸汽压上升；使蒸汽压上升；v此外，毛细管内水分还将此外，毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响，受到挤压空气扩张的影响，结果使毛细管内水分顺着结果使毛细管内水分顺着热流方向转移。热流方向转移。TT+T T/ni内内表面表面图图
30、 温度梯度下水分的流向温度梯度下水分的流向n（1）温度梯度）温度梯度v 导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比，导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比，它的流量可通过下式计算求得：它的流量可通过下式计算求得：i温温=-K0（T/n）其中：其中：i温温 物料内水分转移量，单位时间内单位面物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（积上的水分转移量（kg干物质干物质/米米2小时）小时）K 导湿系数（米导湿系数（米小时）小时）0 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质干物质/米米3）湿物料的导湿温系数（湿物料的导湿温系数（1/，或，或kg/k
31、g干物干物质质）（2）导湿温系数）导湿温系数 就是温度梯度为就是温度梯度为1/米时物料内部能建立米时物料内部能建立 的水分梯度，即的水分梯度，即 M Tv=-n nv 导湿温系数和导湿系数一导湿温系数和导湿系数一样，会因物料水分样，会因物料水分的差异（即物料和水分结合状的差异（即物料和水分结合状态）而变化。态）而变化。v 导湿温系数和物料水分的导湿温系数和物料水分的关系见图关系见图导湿温系数（1/）OAB物料水分M（%）v在水分含量较低时，在水分含量较低时，是随着是随着M的增加而增加；的增加而增加；达到最高点时，开始下降；达到最高点时，开始下降；（I）逐渐减小，物料是以气态扩散，主要是吸逐渐减
32、小，物料是以气态扩散，主要是吸附水分附水分 （2）最高值是吸附水和自由水分的分界点最高值是吸附水和自由水分的分界点v在水分含量高的时候，在水分含量高的时候，自由水是以液体状态流自由水是以液体状态流动，因而导湿温性不以物料水分含量而发生变动，因而导湿温性不以物料水分含量而发生变化（曲线化（曲线），但因受物料内挤压空气的影响，但因受物料内挤压空气的影响导致湿温性下降（曲线导致湿温性下降（曲线）3.干制过程中，湿物料内部同时会有水分梯度和干制过程中，湿物料内部同时会有水分梯度和温度梯度存在，因此，水分的总流量是由导湿性温度梯度存在，因此，水分的总流量是由导湿性和导湿温性共同作用的结果。和导湿温性共同
33、作用的结果。vi总总=i湿湿+i温温v两者方向相反时：两者方向相反时：i总总=i湿湿 i温温 当当i湿湿 i温温 水分将按照物料水分减少方向转移，以导湿性水分将按照物料水分减少方向转移，以导湿性为主，而导湿温性成为阻碍因素，水分扩散则为主，而导湿温性成为阻碍因素，水分扩散则受阻。受阻。当当i湿湿 i温温 水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向发展，而导湿性成为阻碍因素。发展，而导湿性成为阻碍因素。如：烤面包如：烤面包 的初期的初期二二 干制过程的特性干制过程的特性 1 食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥
34、速率逐渐变低，食品温度也在不断上升。干燥速率逐渐变低，食品温度也在不断上升。v水分含量的变化（干燥曲线）水分含量的变化（干燥曲线）v干燥速率曲线干燥速率曲线v食品温度曲线食品温度曲线（1）干燥曲线）干燥曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂的平干燥初始时，食品被预热，食品水分在短暂的平衡后（衡后（AB段），出现快速下降，几乎时直线下降段），出现快速下降，几乎时直线下降（BC），当达到较低水分含量（），当达到较低水分含量（C点）时（第一点）时（第一临界水分），干燥速率减慢，随后趋于平衡，达临界水分），干燥速率
35、减慢，随后趋于平衡，达到平衡水分（到平衡水分（DE）。）。平衡水分取决于干燥时的空气状态平衡水分取决于干燥时的空气状态（3）食品温）食品温度曲线度曲线初期食品温度上初期食品温度上升，直到最高升，直到最高值值湿球温度，湿球温度，整个恒率干燥阶整个恒率干燥阶段温度不变，即段温度不变，即加热转化为水分加热转化为水分蒸发所吸收的潜蒸发所吸收的潜热（热量全部用热（热量全部用于水分蒸发）于水分蒸发）在降率干燥阶段，在降率干燥阶段，温度上升直到干温度上升直到干球温度，说明水球温度，说明水分的转移来不及分的转移来不及供水分蒸发，则供水分蒸发，则食品温度逐渐上食品温度逐渐上升。升。（2）干燥速率曲线）干燥速率曲
36、线食品被加热，水分被蒸发加食品被加热，水分被蒸发加快，干燥速率上升，随着热快，干燥速率上升，随着热量的传递，干燥速率很快达量的传递，干燥速率很快达到最高值；是食品初期加热到最高值；是食品初期加热阶段；阶段；然后稳定不变，为恒率干燥然后稳定不变，为恒率干燥阶段，此时水分从内部转移阶段，此时水分从内部转移到表面足够快，从而可以维到表面足够快，从而可以维持表面水分含量恒定，也就持表面水分含量恒定，也就是说水分从内部转移到表面是说水分从内部转移到表面的速率大于或等于水分从表的速率大于或等于水分从表面扩散到空气中的速率，是面扩散到空气中的速率，是第一干燥阶段；第一干燥阶段；到第一临界水分时，干燥速到第一
37、临界水分时，干燥速率减慢，降率干燥阶段，说率减慢，降率干燥阶段，说明食品内部水分转移速率小明食品内部水分转移速率小于食品表面水分蒸发速率；于食品表面水分蒸发速率；干燥速率下降是由食品内干燥速率下降是由食品内部水分转移速率决定的部水分转移速率决定的 当达到平衡水分时，干燥当达到平衡水分时，干燥就停止。就停止。由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征线特征v 食品干制过程特性总结食品干制过程特性总结u1.食品水分含量、干燥速率、食品温度的变化食品水分含量、干燥速率、食品温度的变化v曲线特征的变化主要是内部水分扩散与表面水分曲线特征的变化主要是内部水分扩散与表面水分蒸发
38、或外部水分扩散所决定蒸发或外部水分扩散所决定v干制过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分干制过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分蒸发或外部水分扩散，则恒率阶段可以延长，若蒸发或外部水分扩散，则恒率阶段可以延长，若内部水分扩散速率低于表面水分扩散，就不存在内部水分扩散速率低于表面水分扩散，就不存在恒率干燥阶段。恒率干燥阶段。v那么食品表面水分蒸发和内部水分扩散速率的影那么食品表面水分蒸发和内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢？响因素或决定因素是什么呢？v以上我们讲的都是以空气为介质通过加热来干燥。以上我们讲的都是以空气为介质通过加热来干燥。v若是采用其它加热方式，则干燥速率曲线将会变若
39、是采用其它加热方式，则干燥速率曲线将会变化。化。三、影响干制的因素三、影响干制的因素v干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热传递，对这一过程的影响因素主要取决于干制条传递，对这一过程的影响因素主要取决于干制条件（由干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥件（由干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥物料的性质。物料的性质。1.干制条件的影响干制条件的影响 （1）温度温度 对于空气作为干燥介质对于空气作为干燥介质,提高空气温度提高空气温度,干燥加快干燥加快.v由于温度提高由于温度提高,传热介质与食品间温差越大传热介质与食品间温差越大,热量向热量向食品传递的速
40、率越大食品传递的速率越大,水分外逸速率因而加速水分外逸速率因而加速.v对于一定相对湿度的空气对于一定相对湿度的空气,随着温度提高随着温度提高,空气相对空气相对饱和湿度下降饱和湿度下降,这会使水分从食品表面扩散的动力这会使水分从食品表面扩散的动力更大更大.v温度高温度高,内部水分扩散速率也加快内部水分扩散速率也加快,使内部干燥加速使内部干燥加速.v注意注意:若以空气作为干燥介质若以空气作为干燥介质,温度并非主要因素温度并非主要因素,因为食品内水分以水蒸汽的形式外逸时因为食品内水分以水蒸汽的形式外逸时,将在其表将在其表面形成面形成 饱和水蒸汽层饱和水蒸汽层,若不及时排除掉若不及时排除掉,将阻碍食将
41、阻碍食品内水分进一步外逸品内水分进一步外逸.从而降低了水分的蒸发速度从而降低了水分的蒸发速度.故温度的影响也将因此而下降故温度的影响也将因此而下降.（2）空气流速空气流速 空气流速加快，食品干燥速率也加速。空气流速加快，食品干燥速率也加速。v因为热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而因为热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸收较多的水分；吸收较多的水分；v热空气及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气热空气及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气带走，以促进食品内水分进一步蒸发；带走，以促进食品内水分进一步蒸发；v和食品表面接触的空气量增加，而显著加速食品和食品表面接触的空气量增加，而显著加速食品中
42、水分的蒸发。中水分的蒸发。（3）空气相对湿度空气相对湿度v脱水干制时，如果用空气作为干燥介质，空气脱水干制时，如果用空气作为干燥介质，空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快。近于饱相对湿度越低，食品干燥速率也越快。近于饱和的湿空气进一步吸收水分的能力远比干燥空和的湿空气进一步吸收水分的能力远比干燥空气差。饱和的湿空气不能在进一步吸收来自食气差。饱和的湿空气不能在进一步吸收来自食品的蒸发水分。品的蒸发水分。v脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由空气湿度所决定。食品的水分始终要和周围空空气湿度所决定。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态。气的湿度处
43、于平衡状态。（4）大气压力和真空度大气压力和真空度v 干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从各种食品的吸干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从各种食品的吸湿等温线上寻找。湿等温线上寻找。v 气压影响水的平衡，因而能够影响干燥，当真空下干燥时，气压影响水的平衡，因而能够影响干燥，当真空下干燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。v 气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低；温气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低；温度不变，气压降低，则沸腾愈加速。度不变，气压降低，则沸腾愈加速。适合热敏物料的干燥适合热敏物料的干燥v 但是，若干制由内部水分
44、转移限制但是，若干制由内部水分转移限制，则真空干燥对干燥速，则真空干燥对干燥速率影响不大。率影响不大。操作条件对于干燥速率的影响操作条件对于干燥速率的影响 条件条件 恒率阶段恒率阶段 降率阶段降率阶段 温度上升温度上升 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 2 食品性质的影响食品性质的影响（1）表面积表面积 水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干燥水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干
45、燥的快慢。的快慢。小颗粒，薄片小颗粒，薄片 易干燥，快易干燥，快（2）组分定向组分定向水分在食品内的转移在不同方向上差别很大，这水分在食品内的转移在不同方向上差别很大，这取决于食品组分的定向。取决于食品组分的定向。例如：芹菜的细胞结构，沿着长度方向比横穿细例如：芹菜的细胞结构，沿着长度方向比横穿细胞结构的方向干燥要快得多。在肉类蛋白质纤胞结构的方向干燥要快得多。在肉类蛋白质纤维结构中，也存在类似行为。维结构中，也存在类似行为。（3）细胞结构细胞结构 细胞结构间的水分比细胞内的水更容易除去细胞结构间的水分比细胞内的水更容易除去（4）溶质的类型和浓度溶质的类型和浓度 溶质与水相互作用，抑制水分子迁
46、移，降低水分转溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转 移速率，干燥慢移速率，干燥慢四、合理选用干制工艺条件四、合理选用干制工艺条件 食品干制工艺条件主要由干制过程中控制食品干制工艺条件主要由干制过程中控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。要参变数组成。比如以热空气为干燥介质时，其温度、相对比如以热空气为干燥介质时，其温度、相对湿度和流速等参数和食品温度是它的主要工湿度和流速等参数和食品温度是它的主要工艺条件。艺条件。食品温度是干燥过程中控制食品品质的重要食品温度是干燥过程中控制食品品质的重要因素，却决定于空气温度、相对湿度和流速
47、因素，却决定于空气温度、相对湿度和流速等主要参数等主要参数1 最适宜的干制工艺条件最适宜的干制工艺条件v使干制时间最短；使干制时间最短；v热能和电能的消耗量最低；热能和电能的消耗量最低；v干制品的质量最高；干制品的质量最高；干燥工艺随食品种类而不同干燥工艺随食品种类而不同 在具体干燥设备中难以达到理想的干燥工艺条件，在具体干燥设备中难以达到理想的干燥工艺条件，为此作必要修改后的适宜干制工艺条件称为合理为此作必要修改后的适宜干制工艺条件称为合理干制工艺条件干制工艺条件2 合理选用干制工艺条件：合理选用干制工艺条件：（1）原则：使食品表面的水分蒸发速率尽可能等于）原则：使食品表面的水分蒸发速率尽可
48、能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分扩散速率。免降低食品内部的水分扩散速率。在导热性较小的食品中在导热性较小的食品中:办法办法:需降低空气温度和流速，提高空气相对湿需降低空气温度和流速，提高空气相对湿度。度。（2）恒率干燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品表）恒率干燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。原则下，允许尽可能提高空气温度
49、。此时，所提供的热量主要用于水分的蒸发，物此时，所提供的热量主要用于水分的蒸发，物料表面温度是湿球温度料表面温度是湿球温度（3）在开始降速干燥阶段时，应设法降低表面蒸发）在开始降速干燥阶段时，应设法降低表面蒸发速率，使它能和逐步降低了的内部水分扩散速率一速率，使它能和逐步降低了的内部水分扩散速率一致，以免食品表面过度受热，导致不良后果。致，以免食品表面过度受热，导致不良后果。要降低干燥介质的温度，以免使食品温度上升到要降低干燥介质的温度，以免使食品温度上升到干球温度时不致超出导致品质变化（如糖分焦化）干球温度时不致超出导致品质变化（如糖分焦化）的极限温度（一般为的极限温度（一般为90）（4）干
50、燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预期干）干燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分含量加以选用。一般达到与当时介质温度制品水分含量加以选用。一般达到与当时介质温度和相对湿度条件相适应的平衡水分。和相对湿度条件相适应的平衡水分。第三节第三节 干制对食品品质的影响干制对食品品质的影响一一.干制过程中食品的主要变化干制过程中食品的主要变化1 物理变化物理变化 干缩、干裂干缩、干裂:细胞失去弹性的一种变化，细胞失细胞失去弹性的一种变化，细胞失水，自然体积缩小。高温、快速干燥时，外面变水，自然体积缩小。高温、快速干燥时，外面变得干硬，中心干燥和收缩，脱离干硬的膜形成内得干硬，中心干燥和收缩，脱离干
