第3章 干制工艺学

第三章干制工艺学Drying Technology干燥食品的理由：需要长时间保藏食品，以及在难以得到食品的时候有食品供应重量减轻，体积减少，降低运输费用，使食品供应更加经济干燥食品为不能得到的新鲜食物或不能以其他方式保藏的食品提供了一定的便利干制方便食品适合散装运输和贮存，以及用作探险、航海、旅行、军需食品调节生产淡旺季，有利于满足消费者的周年需要干制在广大农村应用比较普遍，已成为开发山区资源，振兴山区经济的有效途径之一1、概念食品干藏：就是脱水干制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。

干燥：就是在自然条件或人工控制条件下促使食品中水分蒸发的工艺过程。

脱水：就是为保证食品品质变化最小，在人工控制条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。

脱水就是指人工干燥。

干燥的基本特性干燥食品的类型：片状食品或甚至整块食品，细小液滴食品 水分减少机制：浓缩食品中分子转移（扩散） 从液体表面到干燥介质的质量对流传递 浓缩产品的特性：水分含量典型为10％，产品是固体或粉末 操作方式: 批量，固体食品商业化规模的非稳态操作 液体食品在连续操作下干燥成粉末 干燥一般分为自然干燥和人工干燥， 自然干制和人工干制的优缺点：自然干制优点：方法和设备简单，管理粗放，生产费用低，能在产地和山区就地进行，还能促使尚未完全成熟的原料进一步成熟。

缺点：干燥缓慢，难于制成品质优良的产品；常会受到气候条件的限制，食品常会因阴雨季节无法晒干而腐败变质；同时还需要有大面积晒场和大量劳动力，劳动生产率低；容易遭受灰尘、杂质、昆虫等污染和鸟类、啮齿动物等的侵袭，既不卫生，又有损耗。

人工干制优点：在室内进行，不再受气候条件的限制，操作易于控制，干燥时间显著缩短，产品质量显著提高，产品得率也有所提高。

缺点：需要专用设备，生产管理上要求精细，否则易发生事故，还要消耗能源，干燥费用也比较大。

2、干藏原理1）水分活度对微生物生长的影响水分活度(Aw)：食品表面测定的真气压（p ）与相同温度下纯水的饱和真气压（Po ）之比。

AW=p/po ＝n1/(n1＋n2) 平衡相对湿度（ERH ）：在某一相对湿度下，空气才会与食品达到水分平衡，食品既不会放出水分，也不会吸收水分。

大多数腐败细菌所需的最低Aw 值都在0.90以上肉毒杆菌在Aw0.95时，便不能生长芽孢的形成和发芽需要的水分活度更高金黄色葡萄球菌，在水分活度为0.86时，虽然仍能生长，但水分活度稍降低时，产生肠毒素的能力就下降；即使水分活度高达0.90，只要缺氧，其生长也受到抑制；在有氧条件下，其Aw 最低可降低到0.80某些嗜盐菌在0.75的水分活度下尚能生长大多数酵母在水分活度低于0.87时仍能生长，耐渗透压酵母在水分活度为0.75时仍能生长霉菌的耐旱性则优于细菌，在水分活度为0.80时仍生长良好；如水分活度低于0.65时，则霉菌的生长完全受到抑制大多数新鲜食品的Aw 在0.99以上，适于各种微生物生长，但这类食品中，最先引起变质的微生物都是细菌。

由于大多数细菌所需最低Aw 值为0.90，因此它们不会导致干制食品腐败变质当Aw0.80－0.90时，霉菌和酵母都生长旺盛当Aw0.80－0.85时，几乎所有食品还会在1－2周迅速腐败变质，此时霉菌成为常见腐败菌若将Aw 降低到0.65以下，能生长的微生物种类极少，食品可贮藏1－2年干制食品的Aw 在0.60－0.75之间，一般认为，在0.70的Aw 以下，霉菌仍能缓慢生长，因此霉菌为干制食品中常见的腐败菌2）干制对微生物的影响干制过程中，微生物脱水，干制后，微生物处于休眠状态干制不能将所有的微生物杀死，只能抑制它们的活动葡萄球菌、肠道杆菌、结核杆菌在干燥状态下能存活几周到几个月乳酸菌能存活几个月到一年以上干酵母可存活2年之久干燥状态的细菌芽孢、菌核、厚膜孢子等可存活1年以上黑曲霉菌孢子可以存活6－10年以上3）干制对酶的影响▪ 干制时水分减少，使酶的活性下降▪ 酶和反应基质却同时增浓，使得它们之间的反应率加速干燥前对食品进行湿热或化学钝化处理干制的基本要求原料：微生物污染少，破坏酶活性卫生条件：清洁水分含量：保证质量前提下，尽量降低水分，一般为3－25％贮藏条件：干燥、清洁、无虫鼠害3 干制的基本原理：将热量传递给物料并促使物料中水分向外转移是脱水干燥的基本过程，湿热的转移是食品干制基本原理中的核心问题。

水分状态：游离水：容易被排除∕胶体结合水：少量被排除∕化合水：不能被排除根据干燥过程中可被除去与否而分为：平衡水分、自由水分、干燥过程三个阶段：初期加热阶段，恒速干燥阶段，降速干燥阶段三条曲线：干燥曲线，干燥速率曲线，食品温度曲线干燥曲线：就是干制过程中食品绝对水分（W 绝）和干燥时间（t ）间的关系曲线，即W 绝＝f （t ）。

干燥速率曲线：就是干制过程中任何时间的干燥速率（）和该时间食品绝对水分（W 绝）的关系曲线，即＝f （W 绝）。

在干燥曲线各点上画出切线后所得的斜率即为该点食品绝对水分时的相应的干燥速率。

又因W 绝＝f （t ），故有时在图中也可按照＝f （t ）的关系画出干燥速率曲线。

食品温度曲线：就是干燥过程中食品温度（T 食）和干燥时间（t ）的关系曲线，即T 食＝f （t ）。

食品初期加热阶段：食品温度迅速上升至热空气的湿球温度，食品水分则沿曲线逐渐下降，而干燥速率则由零增至最高值恒速干燥阶段：水分按直线规律下降，干燥速率稳定不变，向物料所提供的热量全部消耗于水分蒸发，食品温度不再升高降速干燥阶段：干燥速率逐渐减慢，水分逐渐减少，食品温度上升，直至达到平衡水分时干燥速率为零，食品温度则上升到与热空气干球温度相等水分干燥的动力为水分梯度和温度梯度水分的扩散包括水分内扩散作用和水分外扩散作用表面汽化控制内部扩散控制影响干燥的因素：在干燥过程中的加工条件，由干燥机类型和操作条件决定置于干燥机中的食品的性质加工条件：温度：提高空气温度，加快干燥速度空气流速：空气流速增加，对流质量传递速度提高，从而表面蒸发加快相对湿度：温度不变，相对湿度越低，空气的湿度饱和差越大，干燥速度越快大气压和真空度。

食品性质表面积：被处理的食品表面积越大，与加热介质接触的表面就越多，供水分逸出的表面也越多；其次，粒度越小或者厚度越薄，热从食品表面传递到中心的距离就越短，水分从食品内部迁移到表面以逸出的距离也越短。

组成分子定向、细胞结构、溶质类型和浓度⏹ 食品在干燥过程中的变化物理变化：质量减轻、体积缩小（果蔬干制后质量约为原来的10－30％，体积为原料的20－35％）收缩、表面硬化、物料内部多孔性形成、热塑性的出现化学变化：营养成分的变化果蔬中果糖和葡萄糖不稳定而易于分解自然干制时，呼吸作用的进行要消耗一部分糖分和其他有机物质人工干制时，长时间的高温处理引起糖的焦化维生素C 在酸性或浓度较高的糖液中较稳定，在阳光照射和碱性环境中易被破坏。

维生素B1（硫胺素）对热敏感维生素B2（核黄素）对光敏感颜色的变化果品、蔬菜中色素物质的变化、褐变引起的颜色变化、透明度的改变色素物质的变化：叶绿素 →脱镁叶绿素鲜绿色→ 褐色dt dW 绝dt dW 绝青豆干燥前、后营养成分比较（％） 蛋白质 脂肪 碳水化合物 灰分 80 7 1 11 1护色：60－75℃热水烫漂，微碱性水处理花青素：例如茄子的果皮紫色是一种花青甙氧化后呈褐色，与铁、铝等离子结合后，形成青紫色络合物，硫处理会使花青素褪色而漂白。

褐变：酶促褐变的条件：多酚类、多酚氧化酶、氧措施：抑制酶的活性，防止与氧接触加热处理：90-95℃ 7秒化学处理：SO2 熏硫法（硫磺）、浸硫法（亚硫酸盐或亚硫酸） 调节pH 值：酶促褐变最适pH6－7 驱氧法 非酶促褐变：焦糖化作用，美拉德反应 风味的变化：加热，失去一些挥发性风味成分 透明度的改变：透明度越高，干制品品质越好原料的选择和处理干制原料的基本要求：干物质含量高，风味色泽好，不易褐变，可食部分比例大，肉质致密，粗纤维少，成熟度适宜，新鲜完整苹果：大小中等、肉质致密、皮薄心小、单宁含量小、干物质含量高、充分成熟。

适宜干制的品种有：大国光、小国光、金帅、金冠、红星等枣：国形大（优良小枣品种也可）、皮薄、肉质肥厚致密、含糖量高、粒小。

如山东东陵金丝小枣、浙江义乌大枣、河南新郑灰枣、四川糖枣和鸡心枣等甘蓝：结球大、紧密、皱叶、心部小、干物质含量不低于9％、糖分不少于4.5％。

干制后复水率高（5－8倍）。

黄绿色大、小平头种类最好，白色种次之，尖头种不适宜。

丹麦圆球、光荣、皱叶等品种适于干制洋葱：中等或大型鳞茎、结构紧密、颈部细小、皮色为一致的白色、黄色或红色、辛辣味强、干物质不低于14％、无心腐病及机械伤。

适宜干制品种有：黄皮、白球等果蔬原料预处理：分选→洗涤→去皮→切分破碎→热烫→护色选别与分级：剔除霉烂及病虫害的果蔬畸形品种不一、成熟度不一致、破碎或机械损伤的果蔬，分别加工利用按果实大小、质量、色泽进行分级洗涤目的：除去原料表面附着的尘土、泥沙、残留药剂及微生物，保证产品清洁卫生洗涤设备：洗涤水槽、滚筒式洗涤机、喷淋式和气压式洗涤机去皮：手工去皮、机械去皮、热力去皮、化学去皮、酶法去皮、冷冻去皮、表面活性剂去皮、红外线辐射去皮 烫漂作用：①热烫后果蔬组织死亡，原生质凝固，造成细胞质壁分离，果蔬组织透性增大，干制时水分容易排除，加快干燥速度②热烫后的果蔬体积缩小，组织变得柔软且有弹性，细胞内所含的少量空气也被迫逸出，制品透明度增加，叶绿素颜色更加鲜艳，增加美观③热烫可以破坏果蔬组织的氧化酶系统，防止维生素和其它营养物质氧化损失，防止色素氧化和酶褐变反应而使制品变色，以保证产品营养丰富，色泽美观④热烫可以除去某些果蔬的不良风味，如苦、涩、辣味，使制品的品质明显得到改善⑤热烫可以杀死附在果蔬表面的一部分微生物和虫卵方法：热水法蒸汽法4 干制方法 人工干燥晒干和风干炎热干燥和通风是最适宜晒干的气候条件人工干燥根据加热介质的类型，干燥机分为：直接接触干燥机，热空气提供干燥作用间接接触干燥机，热传递通过次生机制红外或高频干燥机，由辐射能量提供热量冷冻干燥，水分通过低压下固－气过渡态（升华）而除去直接接触干燥机让热空气吹过食品为蒸发提供热量，又可分为固定床或活动床类型固定床干燥机：箱式干燥机、窖炉干燥机、托盘（柜式或隧道式）干燥机活动床干燥机：输送带式干燥机、带槽干燥机、流化床干燥机、旋转空气干燥机箱式干燥机，用于贮存过程中除去预干燥中没有除去的残余水分 窑式干燥机，会改变某些食品的风味和香气 盘式或柜式干燥机，最普通类型的干燥机 隧道干燥机，推车速度和干燥速率要相匹配 空气流动： ✧ 顺流，与产品推车相同方向移动 ✧ 逆流，空气与产品移动方向相反 ✧ 混和流动，空气有时与产品移动方向相同，在其他位置，空气流动对产品为逆流输送带式干燥机：产品放在输送带上并可以在干燥机中移动流化床干燥机，通过产品床的空气流足以提升或带动产品，同时进行干燥，干燥速率快，要求食品粒子大小不要太大（不大于10nm ）或太小（不小于10μm ），粒子大小分布窄，形状比较接近于球形，不能形成分开的块状，或在干燥时发黏，食品必须能承受流化作用过程中的搅动和碰撞而不会破碎。