食品工艺学 第四章 食品的干制保藏

原因：烘烤温度较高； 表明硬化，无法形成汽化表面。
当温度梯度与湿度（水分）梯度的方向一致时，
水分转移总量：
qm ＝ qmd＋ qmθ 使温度梯度与湿度（水分）梯度方向一致的情况：
前期采用较高的温度，随干燥的进行，食品也逐渐被升 温；而在干燥后期，为避免食品表面温度过高，降低干燥的 温度，使得表面的温度低于食品内部的温度，此时温度梯度 方向由表指向内，即与水分梯度方向一致。
预热阶段 温度上升
导湿温性则相反，但由于内外温差
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、 胶体溶液等
2、湿物料的水分状态
食品中的水分可分为：游离水（自由水）、结合水
（Ⅲ）化合水 水被牢固地吸附，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。此部分水不能被 冰冻，不能干燥除去。
在该干制品的水分含量水平下，一定期间内微生 物和酶活动以及害虫等引起的质量下降可以忽略。
食品干制的要求：
● 制品达到一定的水分要求 • 能较好保持或改善食品品质 • 采用的干制方法能耗最低
第二节 食品干制的基本原理
一、干制前食品物料的状态 1、 按湿物料的外观状态和物理化学性质可分为两大类
a. 湿固态食品物料 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； 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； 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
导湿过程的水分迁移量可由下式进行计算：
qmd=-amdρ0gradu ( ) kg · m- 2 · h-1
amd : 食品导湿系数（ m 2 · h-1） ρ0：干制物料单位体积内的绝对干物质重量（kg · m-3）
( ) gradu: 水分梯度 kg · kg -1 ·m- 1
温度对导湿系数有 明显的影响。
给湿系数(am)：表示食品表面水分蒸发能力的物理量， 一般与干燥介质的流速呈正比。 am = 0.172 + 0.1308V
给湿强度(qm) 的大小主要取决于： 空气流速、相对湿度、温度
在干制过程的恒率阶段，物料表面始终保持湿润水 分进行蒸发，即给湿过程实为恒率干燥阶段的干制过程。
(2) 食品内部的水分转移（导湿过程）
流通； ◆形成特殊风味、方便食用； ◆设备简单、费用低，易于生产；
为了生存，人类摄取食物需要水分； 为了生存，人类保存食物必须去除水分； 为了更好地生存，人类很多生活资料必 Βιβλιοθήκη Baidu彻底地去除水分。
---Mr.Yarlish
干制的基本概念
干燥（Drying）或脱水(Dehydration)：
从食品中除去一定数量的水分的过程
（1％）； 干制品贮藏过程中发生的褐变通常为非酶褐变； 干制前需进行酶的钝化处理。
二、食品的干制过程
1、食品的干制过程 食品的干制过程实质上是热和质的传递过程。
传热过程－－将能量传递给食品；
传质过程－－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。
食品的干制是水分的表面蒸发与内部扩散的 结果；
• 食品内部水分在干燥过程中向表面转移、扩散现 象通常称为导湿现象（导湿性）。
A、水分梯度与水分转移 • 干制过程中，由于表面水分的不断蒸发，食品的
水分含量由表至里逐渐减少，因此，食品内部存 在一个由表面指向中心的水分梯度（湿度梯度）。 水分梯度的存在引起使内部水分向表层迁移，该 过程称之为导湿过程。
3、干制过程的特性
食品的干制过程一般 用干燥曲线、干燥速度曲 线、干燥温度曲线组合而 完整表达。
（1）干燥曲线
干燥过程中食品绝对 水分与干燥时间的关系曲 线 W绝＝f(t)
（2）干燥速率曲线
干燥过程中任何时 间的干燥速率与该时间 的食品绝对水分的关系 曲线
dW绝/dt＝f(W绝)
（3）食品温度曲线
（Ⅱ）恒率阶段（BC） 食品水分含量在此阶段
呈直线下降，外界供给的热 量基本用于水分的蒸发，食 品的温度维持不变。
• 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 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。
（Ⅲ）减率阶段（C）
当食品的含水量下降 到某一数值，如图中的C 点时的含水量称为第一临 界水分，食品的干燥进入 减速干燥阶段。
5、干制对微生物和酶活性的影响
• 食品干制时微生物同时脱水，所处环境不利于 微生物生长而处于休眠状态；但当环境湿度增 大，微生物随食品的吸湿恢复活动；
• 干制只能抑制微生物，不能将其全部杀死； • 病原菌可以忍受低水分环境，应在干制前将其
杀死。
干制对酶活性的影响：
干制过程中随着水分活度的减少，酶活性降低； 干制过程如果时间较长，物品容易发生酶促褐变； 通常的干制不能达到完全抑制酶活性的低水分含量
在干燥末期，食品 的水分含量按渐进线向 平衡水分靠拢。
当食品水分达到平衡水分时，食品含水量保持恒定，干燥 速度为零，即干燥终止。此时食品的温度与热空气的温度相等。
减率阶段又称为物料内部水分迁移控制阶段。 产生减率的原因： a 实际汽化表面减少
随着干燥的进行，物料水分趋于不均匀分布， 表面因非结合水分的失去而成为“干区”。 b 汽化表面的内移
在干制过程中，湿物料内部同时存在着温度梯度 和水分梯度。
温度梯度促使物料内部的水分逆温度梯度的方向 转移，这种现象称为导湿温性。
由导湿温现象引起的水分转移量:
qmd=-amdρ0 δgradθ (kg · m- 2 · h-1 ) amd : 水分扩散系数（ m 2 · h-1）
ρ0：干制物料单位体积内的绝对干物质重量（kg · m-3）
第四章 食品的干制保藏
食品干制的基本原理 食品在干制过程中发生的变化 食品的干制方法与技术 干制产品的包装与贮藏
第一节 前言
食品干藏是一种最古老的食品保藏方法； 食品干制是一种具有悠久历史的食品加工方法； 食品干制在现代食品工业中占有重要的地位。
食品干制的作用与特点： ◆提高食品的保藏性能； ◆干制后食品重量轻、体积小，有利于食品的包装和
此时干燥速率与空气流速无关。
水分的扩散速率与物料厚度的平方成反比，降低 物料厚度有助于提高干燥速率。
4、影响干燥速度的因素 （1）干制条件 A、干燥介质的温度 B、空气流速 C、干燥介质的湿度 D、原料的装载量
由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征
干燥阶段 特性变化
导湿性和导湿温性作用情况
干燥速率上升 导湿性引起的水分移动由内向外；
内部水分转移 到表面
Food H2O
M M- ΔM
表面水分扩散到 空气中
T T- ΔT
（2）温度梯度ΔT 食品在热空气中，食品表面受 热高于它的中心，因而在物料 内部会建立一定的温度差，即 温度梯度。温度梯度将促使水 分（无论是液态还是气态）从 高温向低温处转移。这种现象 称为导湿温性。
干制过程食品的水分迁移量为导湿现象和导湿温现象所 引起的水分迁移量之和。
在较低温度段，导 湿系数随温度的升高 而缓慢增大。
当温度大于70 ℃以 上时，温度变化即使 较小，也会引起导湿 系数迅速增大。
B、 温度梯度与水分转移
在许多干制方法中，物料表里受热不均匀，导致 表面温度高于里层温度，物料本身将热量以传导形式 自表面向温度较低的中心转移，由此形成了一个由中 心指向表面的温度梯度。
根据水分与固体物料间的结合形式，结合水可分为 物理化学结合水和化学结合水。
物理化学结合水包括吸附结合水、结构结合水、渗 透压结合水，干制可除去部分物理化学结合水。
化学结合水在物料中的含量为5％～10％，一般的 干燥不能也不需要除去这部分水分，故化学结合水 含量通常是干制品含水量的极限标准。
3、食品干制与水分活度
给湿过程存在的条件：环境空气处于不饱和状态
给湿过程中被干制食品的水分蒸发强度可用下式表示： qm=am(p饱－p空蒸）760/p
qm ：给湿强度（kg · m- 2 · h-1） am : 食品给湿系数 p饱： 与食品表面湿球温度相对应的饱和水蒸气压(kpa) p空蒸: 热空气的水蒸气压(kpa)
p ：环境的大气压(kpa)
∮不同物料由于固相组成的差异，即使具有 相同的水分含量，在同一温度条件下，物 料表面的水分蒸汽压也不相同。
∮Aw越接近1.0，说明该食品的易蒸发水分 越多；
∮随着水分的蒸发减少，食品的水分活度逐 渐降低。
新鲜果蔬中的水分大部分为游离水。 微生物生长繁殖只能利用游离水。 干制能除去的水分基本上是游离水。
（Ⅱ）多层水 部分为物理或胶体结合 水，主要通过水-水和水溶质氢键同相邻分子缔 合。
（Ⅰ）自由水或游离水 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，是食品中结合的最弱， 流动性最大的水。可通过干燥除 去或易结冰，可作为溶剂，容易 被酶和微生物利用。
图 食品在低水分含量范围内的吸附等温线的一般形式（20℃）
qm= qmd＋ qmθ ＝ amdρ0 （gradu ＋δgradθ）
在大多数干制方法中，物料的传热方向是由表及里，水分 的转移方向则由里及表，因温度梯度与湿度梯度两者的方向恰 好相反，故引起的水分转移方向由表及里。
∴ qm= qmd－ qmθ 即温度梯度起阻碍水分由物料内部向表面扩散的作用。
当食品表面温度较高，表面水分含量较少时， 往往出现热湿传导占主导地位的现象，使水分向食 品内部迁移，如焙烤食品容易出现这种现象。
食品水分蒸发需要吸收蒸发潜热；干制所需 热量由热交换的各种形式提供；
干制的核心问题：湿热转移
食品的风干过程：
食品中的水分向空气转移的过程。 食品表面所具有的蒸气压与空气湿度的 蒸气压差为水分转移的动力。
● 食品表面蒸气压＞空气蒸气压时， 食品表面水分向空气中转移－干燥
● 食品表面蒸气压＜ 空气蒸气压时： 空气中水分向食品表面转移－吸湿
干燥 一般是指自然干燥。（利用自然界能量）
脱水 一般是指人为控制除去食品的水分。（利用 热风、蒸汽、真空、冻结等方法）
干制 食品的干燥或脱水统称为食品的干制，
干制食品 所得产品成称为干制食品。
食品干藏 指在自然条件或人工条件下，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低水 分进行长期贮藏的方法。
gradθ : 温度梯度(℃ ·m- 1) ( ) δ ：导湿温系数 kg · kg -1 ·m- 1
导湿温系数δ：表示单位温度梯度时物料内部所形成 的水分梯度。
水分转移量与温度梯度和水分梯度成呈正比。
（1）水分梯度ΔM
干制过程中潮湿食品表面水分受热后 首先有液态转化为气态，即水分蒸发， 而后，水蒸气从食品表面向周围介质 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 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 内部不断向表面方向移动。这种水分 迁移现象称为导湿性。
干区的形成使汽化表面逐渐向物料内部移 动，热质传递途径加长，造成干燥速率下降。
c 平衡蒸气压下降 物料中非结合水分已被除尽，开始汽化各种形
式的结合水，平衡蒸汽压将逐渐下降，使传质动力 减小，干燥速率随之下降。
d 物料内部水分扩散受阻 某些食品（如面包）在加热过程中，由于表面硬
化而失去汽化表面。水分在物料内部的扩散极慢，且 含水量的减少而不断下降。
干燥过程中食品的温度与干 燥时间的关系曲线
T ＝f(t)
食品水分含量、 干燥速率、食品温度 的变化曲线的特征变 化主要是由内部水分 扩散与表面水分蒸发 或外部水分扩散所决 定
根据三条特性曲线， 可将干燥过程分为三 个阶段。
（Ⅰ）预热阶段（AB）
食品干制初期，品温 迅速上升，水分开始下降， 干燥速率由零增至最大值。
2、干制过程的湿热传递
湿热传 递过程
水分从食品 表面向外界 蒸发转移
内部水分向 表面扩散和 向外界转移
给湿过程 导湿过程
食品干制过程中的水分转移：
蒸汽压差
食
表面水分向环境移动
给湿过程
品
水
加热 形成水分梯度
分
内部水分向表面移动
导湿过程
转
移
水分向内部移动
导湿温性
导湿性
形成温度梯度
加热
（1）食品表面的水分转移（给湿过程）