第二章 食品的干制

（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。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。
• 食品中水的逸度与纯水的逸度之比称 为水分活度 AW（water activity)
水分活度
f —— 食品中水的逸度
Aw = ——
f0 —— 纯水的逸度 水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽
压来表示，在常压或室温时，f/f0 和P/P0之 差非常小（<1%），故用P/P0来定义AW是合 理的。
• 干燥时食品水分质量转移和热量传递的模型
2、 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。
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
% %/ ℃
食 品
食 品
温干
度燥
（
速 率
食 品 绝 对 水 分
AB B`
）（
（ ）
A``
B``
分
）
A`
干燥曲线
干燥速 率曲线
C` E`` C`` D``
D` C DE
E`
时间（小时）
食品温度 曲线
干燥的四个阶段：
• 干燥的开始阶段 • 第一干燥阶段----恒速阶段 • 第二干燥阶段----降速阶段 • 干燥最后阶段
（1）恒速期
• 水分子从食品内部迁移到表面的速率大于 或等于水分子从表面跑向干燥空气的速率；
本节主要讨论人工干制的方法
第三节 干制对食品品质的影响
• 食品品质（Food quality） ：食品好的程度， 是构成食品特征及可接受性的要素。
主要有营养价值、感观性质、卫生指标等
一、干制过程中食品的主要变化
1. 物理变化
– 干缩、干裂 如木耳、胡萝卜丁 – 表面硬化 如山芋片 – 多孔性 膨化马铃薯、谷物等 – 热塑性 加热时会软化的物料如糖浆或果
食品的干制
干制食品
第二章 食品的干制
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
食品的脱水加工（dehydration）
日晒稻谷、风干鱼肉、油炸油条、烤烧饼、面包等。
干制的概念
干燥（drying）习惯上，干燥(drying)是
指利用自然界的能量除去食品中的水分， 也称为自然干燥。
脱水（ dehydration ）是在人为的控制除去
食品中的水分，因此，也称为人工干燥。
干制 干燥和脱水统称为干制。
干制的目的
• 降低食品中水分含量； 一般由50-90%减为15% 以下
• 减小食品体积和重量； 一般重量变为原来的1/81/2左右，节省包装、贮藏和运输费用；
• 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。 如：水分含量高低不同时 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；
如鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜水分含量相差不多 （80%左右），但保藏状况却不同。
• 食品中水能否被微生物、酶或化学反应所利 用的问题；
• 干制过程中食品内部水分迁移大于食品表 面水分蒸发或扩散，则恒率阶段可以延长； 如内部水分迁移小于表面扩散，则恒率阶 段就不存在；
如水分含量75~90%的苹果，有恒率和降率阶 段；若水分9%的花生米，干制时，仅经历 降率阶段；
3、影响干制的因素
• 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 取决于干制条件（由干燥设备类型和操作 状况决定）以及干燥物料的性质。
（2）色素
– 色泽随物料本身的物化性质改变（反射、散 射、吸收传递可见光的能力）
– 新鲜食品颜色比较鲜艳，干燥后颜色有差别；
– 天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素等 易变化
– 褐变 糖胺反应(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、 其他。
（3）风味
– 引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物 质的去除
• 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；
• 结合水（或被束缚水） Biblioteka Baidummobilized 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
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；
• 人工干制技术仍在发展，高效节能。
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。
– 受热会引起化学变化，带来一些异味、煮熟味、 硫味
– 防止风味损失方法：芳香物质回收（如浓缩苹 果汁）
低温干燥、加包埋物质，使风味固定
第四节 食品的干制方法
根据干燥方法可分为：自然和人工干制；
• 自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法： 晒干、阴干等；
• 人工干制：在常压或减压环境中用人工控制的工 艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备，如： 空气对流干燥设备、滚筒干燥设备、真空干燥设 备等；
浆，冷却后变硬或脆 – 溶质的迁移 有时表面结晶析出
2 化学变化
（1）营养成分 – 蛋白质 受热易变性，长时间高温，会分 解或降解
– 碳水化合物 大分子稳定，小分子如低聚 糖受高温易焦化、褐变
– 脂肪 高温脱水时脂肪氧化比低温时严重 – 维生素 水溶性易被破坏和损失 ，如VC 、硫
胺素、胡萝卜素；
• 干燥推动力是食品表面的水分蒸汽压和干 燥空气的水分蒸汽压两者之差；
• 传递到食品的所有热量都进入汽化的水分 中，温度恒定；
（2）降速期
• 一旦到达临界水分含量，水分从表面跑向 干燥空气中的速率就会快于水分补充到表 面的速率；
• 内部质量传递机制影响了干燥快慢； • 干燥结束达到平衡水分含量； • 降速期预测干燥速率是很困难的；
常见食品中水分含量与水分活度的关系
Food Ice 0 °C Ice -10 °C Ice -20 °C Ice -50 °C Fresh meat Bread Marmalade Wheat flour Raisin Macaroni Boiled sweets Biscuuits Dried milk Potato crisps
Aw<0.85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，
水分活度对霉菌生长的影响
Aw<0.65霉菌被抑制，在0.9左右霉菌生 长最旺盛。
（2）水分活度对酶活力的影响
呈倒S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0.6以后，随水分活度 的增大而迅速提高。Aw<0.15才能抑制酶活性
水分活度数值的意义
• 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；
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。 • 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
Moisture content（%）Water activity
100
1.0
100
0.91
100
0.82
100
0.62
70
0.985
40
0.96
35
0.86
14.5
0.72
27
0.60
10
0.45
3.0
0.30
5.0
0.20
3.5
0.11
1.5
0.08
水分活度与食品保藏性
（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
干制条件的影响
• 在人工控制条件下或干燥机中干燥； • 食品的干燥希望干燥得快，同时干燥量要
大； • 干燥条件对干燥恒率阶段（或恒速期）和
降率阶段（或降速期）的影响的条件主要 有空气温度、流速、相对湿度和气压。
食品性质的影响
（1） 表面积 水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干燥 的快慢。 小颗粒，薄片，表面大，易干燥、快
食品干藏的历史
是一种最古老的食品保藏方法。 • 我国北魏在《齐民要术》一书中记载用阴干
加工肉脯的方法。 • 在《本草纲目》中，用晒干制桃干的方法。 • 大批量生产的干制方法是在1795年法国，将
片状蔬菜堆放在室内，通入40℃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(1810年）同时出现。
（2） 组分定向 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。
例如：芹菜的纤维结构，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 维结构中，也存在类似行为。
（3） 细胞结构 在大多数食品中，细胞内含有部分水，剩余水在细 胞外，细胞外水分比细胞内的水更容易除去；
水分活度对褐变反应的影响
第二节 食品干制机制
1. 干燥机制 2. 干制过程的特性 3. 影响干制的因素
1、干制机制
干燥过程中的湿热传递
湿热传递是食品干燥基本原 理的核心问题。
It is a heat and mass transfer operation
Water and water vapour
水分活度测定
• Aw = P/P0
其中 P：食品中水的蒸汽分压； P0：同一温度下纯水的饱和蒸汽压。
• P/P0 = RH/100= Aw
（RH, relative humidity 相对湿度 %）
• 测定相对湿度，水分活度测定仪。 • Capacitance hygrometers • Dew point hygrometers
• 食品的贮藏和延长保藏期；这就是干燥保藏； 奶粉、粮食干燥、许多著名的土特产如红枣、
柿饼、葡萄干、金花菜、香菇、笋干等都是干 制品。
食品干燥保藏
• 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。
这样的干制食品在室温下一般可达到一 年或一年以上。
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。
• 在干燥时存在两个过程： 食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触的表面（内 部转移），当水分子到达表面，根据空气与表面之间 的蒸汽压差，水分子就立即转移到空气中（外部转 移）——水分质量转移； 热空气中的热量从空气传到食品表面，由表面再传到食 品内部——热量传递；
当细胞被破碎时，有利于干燥，但需注意，细胞 破裂会引起干制品质量下降；
（4） 溶质的类型和浓度 溶质如蛋白质、碳水化合物、盐、糖等，与水相 互作用，结合力大，水分活度低，抑制水分子迁 移，干燥慢；尤其在低水分含量时还会增加食品 的粘度；浓度越高，则影响越大；
这些物质通常会降低水分迁移速度和减慢干燥速率
（1）水分活度和微生物生长
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）。 大多数重要的食品腐败细菌 所需的最低aw都在0.9以上， 肉毒杆菌在低于0.95就不能 生长。 水分活度降到0.75以下， 食品的腐败变质才显著减慢； 降到0.65，能生长的微生 物极少。
水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响
（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。