第二章食品干制

2. 干燥的目的
• 减小食品体积和重量；一般重量变为原来的 1/8~1/2左右，节省包装、贮藏和运输费用，带来 了方便性；
• 降低食品中水分含量，使食品易于贮藏，延长保 藏期。
3. 食品干燥保藏
• 是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 持低水分可进行长期贮藏的方法。
• 人工干制技术仍在发展，高效节能。
• 在现代食品工业中干燥（或干制）不仅是一种食品 加工方法，并已发展成为食品加工中的一种重要保 藏方法。
• 在果蔬、肉类、水产、乳品、粮食、淀粉、固体饮 料、食品添加剂等各类食品中被大量广泛应用。
第一节 食品干藏原理
• 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（M）具有一定的关 系。
• I总=I湿+I温
两者方向相反时：
• 当I湿﹥ I温， I总=I湿- I温
以导湿性为主，物料水分将按照水分减少方向转 移；导湿温性为次要因素；
• 当I湿﹤ I温， I总= I温- I湿
水分随热流方向转移（并向物料水分增加方向发 展），水分向外扩散则受阻。
二、 干制过程的特性
食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少， 干燥速率变大后又逐渐变低，食品温度也在不断 上升。
K —— 导湿系数（m2 / h）
γ0 —— 单位潮湿物料容积内绝对干 物质重量（kg/m3 ）
δ—— 湿物料的导湿温（1/℃）
“—”负号表示水分转移的方向与水分 梯度的方向相反；
θ θ +Δθ I
内 Δn 表面
图 温度梯度下水分的流向
3. 干制水分总量
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 性和导湿温性共同作用的结果。
• 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。
花生油 M 0.6％时 易变质 淀粉 M 20％ 不易变质
• 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。
• 水是否被利用与水在食品中的存在状态有关。
食品中水分存在的形式
• 游离水（或自由水）Free water
是指组织细胞中易流动、容易结冰，也能溶解 溶质的这部分水。
金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属 水果糖浆、面粉、米、含有 15~17%水分的豆类食物、
（拜耳酵母）SPP、德巴利氏酵母菌 水果蛋糕、家庭自制火腿、微晶糖膏、重油蛋糕
嗜旱霉菌（谢瓦曲霉、白曲霉、 果酱、加柑橘皮丝的果冻、杏仁酥糖、糖渍水果、一
Wallemia Sebi）、二孢酵母
些棉花糖
耐渗透压酵母（鲁酵母）、少数霉菌 含有约 10%水分的燕麦片、颗粒牛扎糖、砂性软糖、
第二章 食品干制
概述 第一节 食品干藏原理 第二节 食品干燥机制 第三节 干制对食品品质的影响 第四节 食品的干制方法 第五节 干制品的包装和贮藏
概述
1. 食品的脱水加工（ dehydration）
1.1 脱水加工就是从食品中去除水分
日常生活中如日晒稻谷，风干鱼肉，油炸油条， 烤烧饼、面包等，这些加工都会使食品失去水分。
• 结合水（或被束缚水） Immobilized water
是指不易流动、有结合力固定、不易结冰（－ 40℃），不能作为溶剂；
• 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 之比称为水分活度 AW（water activity)
1. 水分活度
f
—— 食品中水的逸度
（刺孢曲霉、二孢红曲霉）
棉花糖、果冻、糖蜜、粗蔗糖、一些果干、坚果
微生物不增值
含约 15~20%水分的果干、一些太妃糖与焦糖；蜂蜜
微生物不增值
含约 12%水分的酱、含约 10%水分的调味料
微生物不增值
含约 5%水分的全蛋粉
微生物不增值
含约 3~5%水分的曲奇饼、脆饼干、面包硬皮等
微生物不增值
含约 2~3%水分的全脂奶粉、含约 5%水分的脱水蔬菜、
食品中水分活度与微生物生长关系
范围 aw
1.0~0.95
0.95~0.91
0.91~0.87 0.87~0.80
0.80~0.75 0.75~0.65 0.65~0.60
0.5 0.4 0.3 0.2
在此范围内的最低水分活度一般所
在此水分活度范围的食品
能抑制的微生物
假单胞菌、大肠杆菌变形杆菌、志 极易腐败变质（新鲜）食品、罐头水果、蔬菜、肉、
另外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率。
当水分超过0.4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，从而加速了氧化。
水分活度对褐变反应的影响
0.2
0.4
0.6
0.8
Aw
第二节 食品干燥机制
一、干燥机制 二、干制过程的特性 三、影响干制的因素
（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。
贺氏菌属、克霍伯氏菌属、芽孢杆 鱼以及牛乳；熟香肠和面包；含有约 40%（w/w）蔗
菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些
糖或 7%氯化钠的食品
酵母
沙门氏杆菌属、溶副血红蛋白弧菌、 一些干酪（英国切达、瑞士、法国明斯达、意大利菠
肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、 萝伏洛）、腌制肉（火腿）、一些水果汁浓缩物；含有
• Aw =1的水就是自由水(或纯水），可以被利用的 水；
• Aw <1的水就是指水被结合力固定，数值的大小 反映了结合力的多少；
• Aw越小则指水被结合的力就越大，水被利用的程 度就越难； 水分活度小的水是难以或不可利用的 水；
（2） 水分活度大小的影响因素
影响水分活度的因素主要有食品种类、水分含量、 食品中溶质种类和浓度及温度：
内部水分转 移到表面
Food H2O
表面水分扩散 到空气中
T T- ΔT
M M- ΔM
（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。
1. 导湿性
• 这种方法是从自然界各种现象中认识和从实践中 得到的，如稻谷、 麦子、玉米、豆类、水果、蔬 菜等。
4.食品干藏的特点
• 自然干制，简单易行、因陋就简、生产费用低；但 时间长、受气候条件影响；
• 人工干制，不受气候条件限制，操作易于控制，干 制时间显著缩短，产品质量显著提高；但需要专用 设备，能耗大，干制费用大；
1.干燥曲线 （1） 水分含量曲线 （2） 干燥速率曲线 （3） 食品温度曲线
（2）干燥速率曲线
食品被加热，水分被蒸发加 快，干燥速率上升，随着热 量的传递，干燥速率很快达 到最高值；是食品初期加热 阶段；
然后稳定不变，为恒率干燥 阶段，此时水分从内部转移 到表面足够快，从而可以维 持表面水分含量恒定，也就 是说水分从内部转移到表面 的速率大于或等于水分从表 面扩散到空气中的速率，是 第一干燥阶段；
• 取决于水存在的量； • 温度； • 水中溶质的种类和浓度； • 食品成分或物化特性；
水与非水部分结合的强度
2. 水分活度对食品保藏性的影响
（1）水分活度和微生物生长活动的关系 （2）水分活度对酶活力的影响 （3）水分活度对化学反应的影响
（1）水分活度和微生物生长活动的关系
大多数新鲜食品的水分活度在0.98以上，适合各种微生物生 长（易腐食品）。 大多数细菌生长繁殖所需的最低aw都在0.94-0.99，肉毒杆 菌在低于0.95就不能生长。大多数霉菌生长繁殖所需的最低 aw都在0.8-0.94。 只有当水分活度降到0.75以下，食品的腐败变质才显著减慢； 若将水分降到0.6，能生长的微生物极少。一般认为，水分活 度降到0.7以下物料才能在室温下进行较长时间的贮存。
0.2
0.4
0.6
0.8
Aw
呈倒S型，开始随水分活度增大上升后，随水分活度的 增大而迅速提高。Aw<0.15才能抑制酶活性。
（3）水分活度对氧化反应的影响
Aw在0.4左右时，氧化反应较低，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。
（kg/m3 ） “—”负号表示水分转移的方向与水分梯度的方向相反；
导湿系数K在干燥过程中并非稳定不变，它随着 物料水分含量和温度而异。
2. 导湿温性
• 干燥时，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度。温度梯度将促使水分（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。
•依据脱水原理的不同，食品脱水加工的类型有：
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去除水分至固体或半固体； 如浓缩，干燥
依据食品分子大小不同，用膜来分离水分; 如超滤、反渗透等，主要是用于浓缩
• 食品干制：是指在尽可能不改变食品风味 的前提下，利用各种方法脱除食品中的水 分，使其降低到一定水平，并保持低水分 状态，以延长食品的贮藏期或改善食品加 工品质的过程。
• 导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象。
• 高温将促使液体粘度和它的表面张力下降，但将促使水 蒸汽压上升，高温区水蒸汽压 大于低温区；此外，高温 区毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响，结果使 毛细管内水分顺着热流方向转移。
I温= -Kγ0δ（∂ θ/ ∂n）