食品干藏

(5)真空度 大气的压力越低，水的沸点也越低。如果加热强度不变，气压降 低，水的沸腾、汽化会加剧。（真空干燥）
3.3.2 物料的湿热传递
（1）物料的给湿过程 当物料的水分含量高于吸湿水分时，物料表面的水分受热向周围介质中扩散， 而物料表面又被其内部向外扩散的水分所湿润，此时水分从物料表面向外扩散的过
1.干燥曲线 食品干制过程曲线 2.干燥速度曲线 3.食品温度曲线
（1）干燥初期（AB段） 干燥初期实质上是被干燥食品的一个预热阶段。在干燥初期食品 温度迅速上升至与空气温度、湿度相对应的湿球温度，食品所含 水分量沿曲线逐渐下降，干燥速度从零至最高值。这一阶段持续 的时间长短取决于物料的厚度。 （2）在恒速干燥阶段（BC段） 在这个阶段，干燥速度恒定不变，食品含水量随干燥时间的延长 而直线下降。因食品接受的热量全部消耗于水分蒸发，食品温度 （t食）不随时间的变化而变化，维持在空气状态对应的湿球温度。 因此，即使在高温下容易变质、破坏的物料，亦可采用较高的空 气温度来加速水分的蒸发。
微生物的种类不同，其最低aw不同；同时，微生物对水分的要求还 受环境条件的影响。
影响水分活度的因素
3 物质自身特性
根据拉乌尔定律，当溶液为理想溶液时：
n w —— 溶剂克分子数 nz
—— 溶质克分子数
pw
0 pw
nw 0 pw xw nw n z
对于理想溶液： 对于非理想溶液：
aw xw
第五章 食品干藏
L/O/G/O
主要内容
概述 干藏原理 食品干制的基本原理 食品的干制方法 干制对食品品质的影响
合理选择干制工艺和方法
干制食品的包装和储藏
干制品水分、干燥比和复水性
1. 概述
干制保藏的概念：食品的干制保藏是指将食品的水分降低至足以 使食品能在常温下长期保存而不发生腐败变质的水平，并保持这 一低水平的食品保藏过程。
0.75～0.65 0.65～0.60 0.60以下 嗜旱霉菌、二孢酵母 耐渗酵母和旱生霉菌 微生物不能繁殖
部分霉菌和酵母
2.2 干制对微生物的影响
微生物的耐热性与其所处环境的水分活度有一定关系。在大多数 情况下，降低水分活度会使微生物的耐热性增大。 干制并不能将微生物全部杀死。干制过程中，食品及其污染的微生 物均同时脱水，使微生物处于休眠状态。若干制品污染有致病菌、寄
生物内部溶液浓度，微生物细胞内的水分通过细胞膜向外渗透，最
终导致细胞内水分量减少，微生物生命活动减弱，微生物不仅不能
繁殖，甚至会死亡的现象。
2.3 干制对酶的影响
食品中含有其固有的酶，酶同样需要有水分才具有活性。 随着食品中水分含量的降低，酶的活性亦随之下降；然而随着水分的 减少，酶与基质的浓度同时增加，酶促反应随它们的增浓而加速。
在低水分干制品中，酶仍会缓慢活动，时间一长，仍有使食品品质恶
化或变质的可能。 有当干制品的水分含量在1%以下时，酶才会完全失活。但对绝大多数 食品来说，如将水分降至1%以下，会影响其风味和复水性。因此，在 干制食品前常常设法使酶钝化、失活。
2.3 干制对酶的影响
酶的钝化方法有湿热法、干热法和化学法。 酶的热稳定性与水分活度之间存在着一定的关系，水分含量越高， 酶的起始失活温度越低。即酶在较高的水分活度环境中更容易发生 热失活。 为了控制干制品中酶的活动，通常采用湿热或化学钝化法处理，使酶 失去活性。
反应和化学反应所利用的水分，即水分活度（aw），为食品
表面测定的蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。 此定义仅适合于热力学平衡下的理想溶液。
影响水分活度的因素
1 温度
同一食品处于不同温度时，其水分活度是不同的。 1 2 环境
当食品周围空气的相对湿度Φ<aw×100%时，物质失去水分被干 燥。 当食品周围空气的相对湿度Φ> aw×100%时，食品吸湿。
生虫时，因其能忍受不良环境，有对人体健康构成威胁的可能，应在
干制前先行杀灭。 虽然微生物能忍受干制品中的不良环境，但在干藏过程中微生物的总
数会了“生理干燥现象”。干制品复水后，只有残存的微生物能复苏
再次生长。 微生物的耐旱能力随菌种及生长期的不同而异。
生理干燥现象:
即微生物长期处于干燥环境，造成周围环境的溶液浓度高于微
• 一般把水分活度 0.70 ～0.75作为微生物生长的下限。 0.91～0.87 假氏酵母、球拟酵母、汉逊酵母、小球菌
• 一般而言，环境条件越差 (如营养物质缺乏，pH、02、压力及温 0.87～0.80 大多数霉菌（产毒素的青霉）、大多数酵母、金黄色葡萄球菌 度等不适宜 0.80～0.75 )，微生物能够生长的水分活度下限越高。 大多数嗜盐细菌、产毒素的曲霉
恒速阶段持续的长短与食品含非结合水分的多少及食品内部水分扩 散情况有关。
许多食品和农产品根本没有恒速干燥阶段，因为内部的湿热传递速 率决定了物料外表面的蒸发速度。 （3）降速干燥阶段 食品干制到某一水分，即第一临界水分时，干燥速率减慢，进入降 速干燥阶段（CDE段）。在此干燥阶段，物料表面逐渐变干，汽化表 面向内移动，食品温度（t食）会不断上升，升至加热空气的干球温 度为止（对食品品质的不良影响）；食品含水量（W食）的下降逐渐 减慢，并按渐近线向平衡水分靠拢；食品干燥速度（ dW 食/dτ ）会 迅速下降，当W食＝W平衡时，食品干燥速度（dW食/dτ ）等于零。 临界水分含量与物料本身的结构、分散程度有关，也受干燥介质条 件（空气的流速、温度、湿度）的影响。
3. 3 食品干制过程的湿热传递及影响因素
3.3.1 影响湿热传递的因素
干制过程实质上是湿热传递的过程，即食品从外界吸收热量使其水分不 断向环境中转移，从而导致其含水量不断降低的过程。 （1）物料的颗粒大小 食品被分割成小块或薄片后，与加热介质的接触表面积增大，水分向 外蒸发扩散的面积也增大了，食品的传热和传质速度同时加快。同时，也 缩短了热量向食品中心传递和水分从食品中心外移的距离。 （2）干燥介质的温度 根据传热速率方程式：
3. 食品干制的基本原理
3.1 食品中的水分
通常食品中的水分分为结合水分与非结合水分两大类。 结合水与非结合水的根本区别是其表现的蒸汽压不同。非结合水 的性质与纯水相同，其蒸汽压即为同温度下纯水的饱和蒸汽压。 结合水分因化学和物理化学力的存在，所表现出的蒸汽压低于同 温度下的纯水的饱和蒸汽压。 食品脱水干制时，最先除去的即是非结合水分。当水分减少，非 结合水不存在时，被除去的首先是结合较弱的水分，其次是结合 较强的水分，因而其表面的蒸汽压也逐渐下降。
物理化学结合水
吸附结合水分 在物料胶体微粒内外表面力场范围内，因分子间吸引力 而被吸附的水分。这种吸附力随着水分子层的增加而减弱。
结构结合水分
即胶体溶液形成凝胶体时，保留在胶体内部的那部分水分，
受到胶体结构的束缚，表现出来的蒸汽压很低。如山楂糕、果冻内的水分。
渗透结合水分
指溶液或胶体溶液中借着渗透压所保持的水分。溶液的浓度
干制的目的：延长保藏期；贮藏、运输和使用方便；产生新的食品
产品。 不属于干制产品：油炸、炒制花生、烤肉、烤制面包、蒸发与浓缩。
2. 干藏原理
2.1 水分与微生物的关系
水的作用及水分活度
水是微生物生长活动的必需物质，微生物只能在有水溶液存 在的介质中才能生长。 引起干制品腐败变质的微生物是霉菌。 影响食品保质期是水分中的有效水分，即能为微生物、生化
越高，产生的渗透压越大，溶质对水的束缚越强，干燥时水分越难除去。
所有能被指定状态的空气带走的水分称为自由水分。不能为指定状态的 空气带走的水分则称为平衡水分。
水分结合与否与固体物质本身的性质有关，与空气的状态无关；而平衡水
分与自由水分除了与物质本身的性质有关外，还与接触的空气状态有关， 即通过改变空气的状态，平衡水分与自由水分可以相互转换。
导湿过程中的水分迁移量可以按下列公式计算：
S水=-Kγ 0gradu
S水——物料内单位时间单位面积上的水分迁移量 K ——导湿系数 γ 0——单位潮湿物料容积内绝干物质重量 gradu——水分梯度 水分梯度和水分流向的关系 物料水分和导湿系数间的关系
在对流干燥过程中，物料表面的温度常常高于物料中心的温度， 由导湿温性所引起的水分转移量 在物料内部建立起wenku.baidu.com定的温度差。雷科夫已经证明：温度梯度会 可以用下式计算： 促使水分从高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。 S温 = -Kγ 0 δ gradθ
程称为给湿过程。
给湿过程水分蒸发强度可以用下列公式进行计算：
760 W C ( p pw ) B
0 w
给湿过程的水分蒸发强度主要取决于空气的温度、相对湿度、流速以及食品表面 向外扩散蒸汽的条件（如蒸发面积和形状等）。
3.3.2 物料的湿热传递
（2）物料内部水分的扩散过程 食品表面水分的蒸发导致了待干食品内部与表面之间形成水分梯度，在它的作 用下，内部水分将以液体或蒸汽形式向表面迁移，这就是所谓的导湿过程。
aw w xw
最低水分活度
各种微生物的最低水分活度
最低水分活度 微生物
0.98
在肉上产生黏液的微生物
• 大多数细菌在水分活度 0.91以下停止生长，大多数霉菌在水分活 0.97 假单孢菌、杆状菌、仙人掌孢子 度 0.8 以下停止生长。 0.95 ～ 0.91 沙门氏杆菌属、肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、乳酸杆菌属、足球菌、
引起干燥速度下降的原因：
①实际汽化表面减小。由于多孔性物质外表面水分的不均匀分布 →“干区” 的出现→全部表面都成为“干区”后，水分的汽化面逐渐由物料外表向物 料中心移动，汽化表面继续减少。
②传热、传质途径增长。随着汽化表面的内移，传热、传质途径加长，阻力 增大，造成干燥速度下降。
③平衡蒸汽压下降。当物料中非结合水已被除尽，所汽化的是各种结合水分 时，食品表面的平衡蒸汽压下降，使水分向空气中扩散的推动力下降，干 燥速率也随之降低。 ④物料内部的水分扩散速率低于水分的汽化速率。对于非多孔性物料，蒸发 面不可能内移，当表面水分除去后，干燥速率取决于固体内部的水分扩散。 内扩散是一个很慢的过程，且扩散速率随含水量的减少而下降。
Q KAt
可知，传热介质与食品之间的温度差越大，热量向食品传递的速率越 快，水分蒸发的速度因而加快。
（3）空气流速 当以空气为加热介质和干燥介质时，加速空气的流速可以加快干燥的速度。 （4）空气相对湿度 以空气作干燥介质，食品干燥的条件是空气的水分分压应低于食品表面的水分 蒸汽压。 空气的相对湿度越低，则食品表面与干燥空气之间的水蒸汽压差越大，传质 速度也就越快。 空气的相对湿度除了能够影响湿热传递的速度外，还决定了食品的干燥程度。
食品与周围环境最终会达到平衡状态，即Φ＝aw×100%。 此时，食品既不被干燥，也不吸湿，食品水分含量恒定不变。 由此可知，食品的水分活度与它所处的环境有关。
最低水分活度
任何一种微生物都有其适宜生长的水分活度范围，这个范围的下限 称为最低水分活度，即当水分活度低于这个极限值时，该种微生物 就不能生长、代谢和繁殖，最终可能导致死亡。 在食品储藏过程中，如果能有效地控制水分活度，就能抑制或控制 食品中微生物的生长。 大多数重要的腐败菌的在水分活度0.90以下停止生长，而细菌芽孢 的形成要比营养细胞发育需要更高的水分。产毒菌的毒素产生量一 般亦随水分活度的降低而减少。
非结合水
呈游离状态或只是机械地附着于固体表面或颗粒堆积层的大空隙中 （不存在毛细管力） 结合水分 化学结合水分 物理化学结合水分 机械结合水
在毛细管力作用下充满在毛细管中的水分及物料外表 面上在表面张力作用下所附着的水分。这部分水分与 食品物料的结合力最弱，在干燥时既能以液体形式移 动又能以蒸汽的形式移动。 按照一定的比例，牢固地与物质结合在一起的水分， 只有化学反应才能将其与物质之间分开。一般情况 下，食品干燥不能除去这部分水分。
3.2 食品干制过程的特点
食品干制通常是以空气为干燥介质的。在稳定空气流中食品干制 过程的特性可由干燥曲线、干燥速度曲线及食品温度曲线来描述 （潮湿固态食品干制过程曲线如左图所示）。 食品不同，曲线的形状因水分和物料结合形式、水分扩散历程、 物料结构及形状大小不同而异，但这些曲线的主要特征是一致的。 归纳起来食品的干制过程可分为干燥初期、恒速干燥阶段和降速 干燥三个阶段。