食品干制保藏

d: AW=(C1+m)/(C2+m)
e: m=C1AW+C2
四、干燥对微生物和酶类的影响
㈠ 干燥使食品与微生物同时脱水
㈡ 微生物的干燥能力与种类及生活阶段有关。
可以认为30-40%是细菌发育的含水量限度（Aw约0.75左右）。但霉菌类在水分含量较少时仍能繁殖，所以一般要将制品干燥在含水量低于15%（Aw低于0.60）时，才能较长期保藏。
（2）渗透压保持水分 封闭在细胞内的水，它既是复合胶囊通过渗透吸收的水，也是固定的结构水，它是在形成凝胶时（胶凝作用）占有的水分。由于细胞内外的浓度差，水经细胞壁靠渗透方式向细胞内渗透。它与物质的结合能极小，属游离水，干制过程中易除去。
在食品内部，渗透压保持水分远多于吸附结合水分。
3、机械结合水分（或游离水分）
Pa/P0——空气的平衡相对湿度（ERH）
当干制品放在密闭容器中与一定温度和湿度的空气相接触时，干制品中水分和空气湿度之间必将发生上述三种情况。
2、平衡水分和平衡湿度
平衡水分：系统达到平衡状态时物料的含水量。
平衡湿度：系统达到平衡状态时空气的相对湿度。
3、影响物料的平衡水分和平衡湿度的因素。
⑴ 系统平衡时的温度
2.用于密封袋装干制品之间水分迁移的估算。
（1）混装物之间水分迁移。
（2）混装食品系统平衡湿度的计算
R混=(RA×SA×WA+RB×SB×WB+…+RN×SN×WN)/（SA×WA+SB×WB+…+SN×WN)
R混——混装食品共同的平衡相对湿度
RA,RB,…RN——分别为A,B,…N种食品的平衡湿度
a.对于用热风干燥设备干燥物料，可用以下理论式进行干燥过程中水分蒸发量的计算：
W=W1+(W0-W1)e-atW——水分蒸发量(kg/hr)
W0——干燥前物料的重量（kg）
W1——干燥后物料的重量(kg)
t——干燥时间（hr）
a——根据干燥条件而决定的常数
b.在生产上也常以下式表示物料的平均干燥速度（近似式）
如：Aw=0.7时，苹果的含水量为0.34，香蕉的含水量为0.25，大豆的含水量为0.10，鱼肉的含水量为0.21，鸡肉的含水量为0.18。
㈡ 水分活度与食品保藏性的关系
1.Aw与微生物的关系
⑴ 影响微生物的发育
⑵ 环境因素可能影响微生物生长的最低Aw。
⑶ 微生物可能适应某些低水分活度的环境
⑷ 水分活度被溶质压制时，溶质本身将对Aw和微生物生长的关系产生影响。
SA,SB,…RN——分别为A,B,…N种食品在此温度下等温吸湿曲线上，对应于平衡湿度的斜率。
WA,WB…WN——分别为A,B,…N种食品的干物重量。
常用的等温吸湿曲线的几种模拟方程式：
a: 1-AW=e-cmn
b: m=(C×AW)/[ C×(1-AW)+AW]
c: m=C×[AW/(1-AW)]n
b.很多化学反应属离子反应。
c.很多化学反应和生化反应都须有水分子参加才能进行。
d.许多以酶为催化剂的酶促反应，水除了起一种反应物的作用外，还能作为底物向酶扩散的输送介质，且通过水化促使酶和底物活化。
图
(1) 低含水量可抑制食品中的酶促反应。
（2）中等湿度可加快非酶褐变的速度。当Aw=0.6-0.7时，达到最大速度。 当温度低于150℃时，非酶褐变主要是美拉德反应；当温度高于150℃时，主要是焦糖化作用引起的非酶褐变。
当P＜Pa 物料吸湿，重量增加
当P=Pa 系统处于平衡状态
当P＞Pa 物料表面水分蒸发，重量减少
即：当P/P0＜Pa/P0物料吸湿，重量增加（发生在干燥后物料的贮藏中）
当P/P0=Pa/P0系统处于平衡状态
当P/P0＞Pa/P0物料表面水分蒸发，重量减少（发生在加工过程中）
P/P0——物料的水分活度
若方向一致，二者引起的水分活动一致，水流量为两者之和。（微波；热物料冷却时：干燥时，物料热时千万不要立即包装，而应冷却至室温才包装）。
若方向相反，二者引起的水分活动相反 1.若导湿性>导湿温性（阻碍因素）水分按物料水分减少的方向进行，水流量为两者之差。2.若导湿性<导湿温性（阻碍因素）水分按物料水分增加的方向进行。
A段相当于毛细管水（游离水）。易除去，大部分菌类都能利用而导致食品迅速腐败变质。
㈡ 等温吸湿曲线的应用
1.在食品加工保藏中的应用
（1）确定食品加工保藏的条件，根据Aw去确定干基水分含量。
（2）从一种食品的水分含量而得知Aw或平衡相对湿度。
（3）确定制品发生吸湿现象时的空气湿度范围，以便采取预防措施。
2.干燥方式 ①人工干燥 利用专门的干燥设备，在人工控制的工艺条件下进行干燥
1天然干燥 利用天然条件进行干制的方法（包括风干、日干等）
3.干燥加工的目的
1脱水保藏
2体积变小，重量变轻，易于贮运
3改变风味，食用方便
缺点：①复水性差
2香味、口感不如鲜品及罐头
2受气候影响大
3制品易吸湿变质或受虫害，产生油蚝味。
食品干制过程中蒸发的主要是机械结合水分和部分渗透压保持水分。
（二）食品物料的平衡水分和平衡湿度
1、物料的吸湿、蒸发和湿度平衡
物料水分与空气湿度的平衡与否是由物料表面的水蒸气分压（P）及空气中的水蒸气分压(Pa)决定的。
P——某系统温度下的物料表面水蒸气分压
Pa——某系统温度下的空气中水蒸气分压
P0——该系统温度下的纯水的饱和蒸气压
（1）大毛细管水 这部分水处于平均半径大于10-5cm的毛细管（孔）中。
（2）微毛细管水 这部分水充满在平均半径小于10-5cm的狭小孔隙中。
毛细管水属游离水，它在物体中既以液体形式移动（从物料中心→表面），又以蒸气形式移动（从物料表面蒸发）。
（3）湿润水分 物料外表面上在表面张力作用下附着的水分。
（二）干燥速度及其影响因素
1.干燥速度：单位时间、单位面积上被干燥物料所能气化的水分的重量。kg/hr·m2
（1）用微分式表示 V=dw/(F·dτ) W——被干燥物料去除的水分重量(kg)
F——被干燥物料的面积(m2)
τ——干燥所需的时间(hr)
（2）食品物料在干燥开始阶段的干燥速度取决于表面物料蒸发程度。
食品水分的蒸发是需要吸收蒸发潜热的。食品干制时所需的热量可由热交换的各种形式提供，如日光、红外线、微波、热风、蒸气、热水等。总之，食品干制过程，实质上是热和质的传递过程，即食品从外界获取热量，使本身所含的水分向外扩散和蒸发。（传热、传质）。
2.温度梯度与温度扩散（导湿温性、热湿传导、热扩散）。
（1）湿度差形成了湿度梯度
湿物料内有温度差存在时，水分是由高温区 低温区转移，（水分移动方向与热流方向一致）——雷科夫效应。且水分流量与温度梯度成正比。这样由于湿度梯度引的水分扩散若和温度梯度造成的水分移动两者方向相反时，后者将成为干燥的阻碍因素，（这种阻碍因素在大多干燥过程相对来说并非主要的）。
（3）干制过程中，导湿性和导湿温性同时存在（即湿度梯度、温度梯度同时存在）。
e——空气中的水蒸气分压（mmHg）（干燥环境中空气的蒸气压）
B——气压计上所示的压力（大气压，mmHg）
物料表面的水分的蒸发速度应比上述自由水面的为低，因为食品物料组织液中溶有各种盐类和其他物质，根据拉乌尔定律，其蒸气压是下降的。
（3）热风干燥时常用的计算式 除W=F*K（E-e）*（760/B）外
㈢干燥使酶类活动受抑制。
干燥至10-15%的含水量酶才开始失活，但酶对湿热环境非常敏感，而干热环境难以钝化。
五、食品物料的干燥过程。
㈠ 食品物料的水分内部扩散、表面蒸发、湿度梯度和温度梯度。
1.干燥过程中水分的迁移
把含有水分的食品放在空气中，若食品表面的水蒸气分压大于周围空气的水蒸气分压，则食品表面水分就会由液态转化为气态，而后水蒸气从食品表面向空气中扩散（即表面蒸发），使食品表面水分含量逐渐减少，表层与内层水分分布不均，食品表面水分含量低于食品内部水分含量，物料中形成湿度梯度（内、外含水量之差），水分逐渐由高湿区向低湿区移动（即内部水分向表面移动——内部扩散）。扩散到表面的水分又向周围空间蒸发。如此进行下去，食品中的水分就不断减少。这两种作用使干燥得以持续进行直到平衡为止。
⑸ 水分活度的大小可改变微生物对热，光照及药物的敏感性。
⑹ 产生毒素的最低Aw必须高于微生物生长所需的最低Aw。
2.Aw与含水量对食品中化学性质变化的影响。
降低水分活度，把食品的水分活度控制在一定范围内，除了可抑制微生物的生长繁殖，还能在不同程度上抑制食品其它方面的品质变化。
机理：
a.大多数化学反应都须在水溶液中才能进行。
1.干燥科学（包括三个学科）
a.干燥理论 是研究这一（干燥）过程的一般分析和试验规律，揭示这个过程进行的机理。
b.干燥技术 包括在各种干燥设备中进行干燥过程的一般方法，以及这些设备的计算与设计方法。
c.干燥工艺学 它是研究干燥对象----物料的特性，然后有科学根据地选择合理的干燥方法和不同物料与产品进行干燥时的最适条件。
第一节 干制加工的基本理论
一、食品物料中的水分
（一）食品物料中水分的存在形式
1、化学结合水分 按定量比牢固地和物料相结合，包含在蛋白质或盐类的结构中，非常稳定，只有在化学作用时或在特别强的热处理下（煅烧）才能脱除。一般干燥过程不能脱除。
2、物理化学结合水分 不按定量比地和物料相结合
（1）吸附结合水分 这种水是“胶囊”（即胶体微粒）外表和内表上的力场所束缚的液体。靠水分子的吸附作用，与物体结合得较强，第一层水分子吸附最牢固，随着分子层的增加，吸附力逐渐减弱。一般加热干燥难以除去，需消耗大量热量才行。要脱掉吸附结合水分，在消耗一定能量后，水会变成蒸气，然后向物料的外表面移动。