第五章 食品的脱水加工

概述 浓缩(concentration)——产品是液态，其中水分含量较高。 干燥(drying)——产品是固体，最终水分含量低。 食品的脱水加工（dehydration）：从食品中去除水分 浓缩(concentration)——产品是液态，其中水分含量较高。 干燥(drying)——产品是固体，最终水分含量低。

概述 食品脱水加工的方法 加热使水分蒸发 油炸、烤、炒、烘 膜处理去除水分 反渗透、超滤

概述 食品脱水加工的目的 延长贮存时间 更加美味 便于运输和贮存 便于进一步加工

第一节 食品干藏原理 食品中的水分含量与储藏稳定性密切相关 花生油 M 0.6％ 变质 淀粉 M 20％ 不易变质

食品中水分存在的形式 自由水（游离水） 结合水（被束缚水 ） 容易结冰，也能溶解溶质 不易结冰（－40℃），不能作为溶剂

水分活度（water activity) AW 食品中水的逸度与纯水的逸度之比 f —— 食品中水的逸度 Aw = —— f0 —— 纯水的逸度 P：食品中水的蒸汽分压； P0：纯水的蒸汽压

水分活度大小的影响因素 取决于水存在的量； 温度； 水中溶质的浓度； 食品成分；

食品中水分含量与水分活度之间的关系 水分吸附等温线

不同温度吸附等温曲线 不同食品吸附等温曲线

？ WHC 解吸：（desorption）干燥过程 吸附：（sorption） 复水过程

三 水分活度与食品保藏性的关系 （1）水分活度对微生物生长的影响 微生物类别 最低Aw值 大多数的球菌、杆菌和某些霉菌 大多数酵母 大多数霉菌、金黄色葡萄球菌 耐高渗透压酵母 耐干霉菌 所有的微生物 0.95-0.91 0.91-0.87 0.87-0.80 0.65-0.61 0.75-0.65 ＜0.60

三 水分活度与食品保藏性的关系 （1）水分活度对微生物生长的影响

三 水分活度与食品保藏性的关系 （1）水分活度对微生物生长的影响 水分活度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。

（3）水分活度对化学变化的影响 对脂肪氧化的影响

（3）水分活度对化学变化的影响 对褐变的影响 0.2 0.4 0.6 0.8 Aw

一、食品的干燥机制 Food H2O 热量传递 水分传递

食品的干燥机制 1. 导湿性 水分梯度使水分转移 M+ΔM M 推动力:水分梯度 I 方向: 高 低 grad M Δn

1. 导湿性 M—— 物料水分（kg/kg干物质） 食品的干燥机制 i水= -Kγ0（M/n）= -K γ0 Δ M（千克/米2·小时） γ0 —— 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量 （kg干物质/米3 ） M—— 物料水分（kg/kg干物质）

导湿系数的影响因素 物料水分的影响 食品的干燥机制 Ⅰ Ⅱ Ⅲ D E A C Ⅰ— 吸附水分 Ⅱ—渗透水分 Ⅲ—毛细管水分 导湿系数K（m2/h） A C 物料水分M（kg/kg绝干物质） Ⅰ— 吸附水分 Ⅱ—渗透水分 Ⅲ—毛细管水分

食品的干燥机制 导湿系数的影响因素 温度的影响 K×102=(T/290)14 导湿系数（K×102） 温度（℃）

食品的干燥机制 2. 导湿温性 温度梯度促使水分（不论液态或气态）从高温处向低温处转移。 推动力:温度梯度 方向: 高 低

i温—— 物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（kg干物质/ 米2·小时） 食品的干燥机制 T T+ΔT i温= -Kγ0δ（ T / n） i温—— 物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（kg干物质/ 米2·小时） K—— 导湿系数（米·小时） γ0 —— 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3 ） δ—— 湿物料的导湿温系数（1/℃，或kg/kg干物质×℃） i T/ n 内 Δn 表面 图 温度梯度下水分的流向

食品的干燥机制 导湿温系数的影响因素 物料水分的影响 B Ⅱ 导湿温系数δ（1/℃） Ⅰ O 物料水分M（%） A

二、干制过程的特性 干燥曲线

干制过程的特性 干燥阶段 干燥恒定阶段（恒速期） 干燥降速阶段（降速期）

干制过程的特性 干燥阶段 （1）恒速期 V1 > V2 干燥推动力:ΔP 热量进入汽化的水分中， 温度恒定；

干制过程的特性 干燥阶段 （2）降速期 V1 < V2 内部质量传递机制影响干燥速度

影响干制的因素 1.干制条件的影响 温度 提高空气温度,干燥加快 空气流速 空气相对湿度 大气压力和真空度 空气流速加快，食品在恒速期的干燥速率也加速 空气相对湿度 大气压力和真空度

影响干制的因素 食品性质的影响 表面积 组分定向 细胞结构 溶质的类型和浓度

第三节 干制对食品品质的影响 物理变化 干缩、干裂 表面硬化 多孔性 热塑性 溶质的迁移

第三节 干制对食品品质的影响 化学变化 蛋白质 碳水化合物 脂肪 维生素 受热易变性，会分解或降解 受高温易焦化、褐变 高温脱水时脂肪氧化 水溶性易被破坏和损失

第三节 干制对食品品质的影响 色素 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

第三节 干制对食品品质的影响 风味 受热会引起化学变化，带来一些异味、煮熟味、硫味

干制品的复原性和复水性 评价干制品品质的指标 复水比：R复=G复/G干 复重系数：K复= G复/ G原 干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度

干制品的贮藏水分含量 干制品的耐贮藏性主要取决于干燥后的水分活度； 由于食品成分和性质不同，达到贮藏要求的水分活度时的相应水分含量各不相同；

合理选用干制工艺条件 主要工艺参数 空气温度、相对湿度、流速、气压 最适宜的干制工艺条件 干制时间最短 热能和电能的消耗量最低 干制品的质量最高

食品的干制方法 自然干制： 人工干制： 在自然环境条件下干制食品 晒干、阴干 人工控制的工艺条件进行干制食品 对流干燥设备、滚筒干燥设备、真空干燥设备

人工干制： 空气对流干燥 最常见的食品干燥方法 常压下进行

柜（厢）式干燥设备

隧道式干燥设备 基本名称 对于热空气 对于物料 对于设备 高温低湿空气进入的一端——热端 低温高湿空气离开的一端——冷端 湿物料进入的一端——湿端 干制品离开的一端——干端 对于物料 热空气气流与物料移动方向相反——逆流 热空气气流与物料移动方向一致——顺流 对于设备

物料与气流的方向相反，湿端即冷端，干端即热端； 逆流隧道式干燥设备 物料与气流的方向相反，湿端即冷端，干端即热端；

顺流隧道式干燥设备 湿端即热端， 冷端即干端

气流干燥设备

流化床干燥器 使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或缓慢沸腾状态（与液态相似）。

喷雾干燥设备 将液态或浆状食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中进行脱水干燥过程

100μm

喷雾干燥设备 喷雾系统 压力喷雾： 离心喷雾 气流喷雾： 液体在高压下（700-1000kPa）下 高速旋转的盘中（5000-20000rpm） 气流喷雾： 压力为150-500kPa的压缩空气

接触干燥 被干燥物与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自承载物料的表面以传导方式进行干燥，又称传导干燥

滚筒干燥设备 热传递和质量传递很快 热能经济，干燥费用低； 食品带有煮熟或焦糊

真空干燥 气压愈低,水沸点愈低,易蒸发 适合于不耐高温的食品

冷冻干燥 冰会直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水，是一种冷冻温度下的真空干燥，称冷冻升华干燥。

三相点：压力610Pa，温度0℃

冷冻干燥设备组成示意图

3、冷冻干燥过程 食品冷冻干燥曲线 食品温度变化曲线（表面、中心）； 食品水分含量变化曲线； 加热板温度变化曲线； 真空度变化曲线；

载量150g/cm2；物料大小0.64cm；干燥室平均压力200Pa；初始水分90%，最后水分3%，湿物料重量760kg；最初水分684kg。 1．加热板温度；2.物料表面温度；3.干燥曲线

牛肉冻干曲线 牡蛎冻干曲线

生牛肉接触加热冻干曲线

（1）初级干燥（Primary drying stage），升华干燥（sublimation） 食品中水在冰晶体形成后，通过控制冷冻室中的真空度，则冰晶升华，该阶段水分含量快速下降，主要是除去自由水或体相水分； 因冰的蒸汽压随着温度的降低而下降，故为了使水分子从冰中升华需要真空度高，最低在5Pa以下；但冻结物料温度的最低极限不能小于冰晶体的饱和蒸汽压相应的温度；

需要加热 升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升华热。如果不提供热量则物料随着升华进行温度迅速下降，当温度降到与真空度下相应水蒸汽压相等时，则水蒸汽挥发停止。 所提供的热量应等于冰晶体升华热，同时应注意使物料上升温度不能超过被冻结物料的温度或略低于冰晶体熔化温度，以便能进行升华。

升华界面 在冷冻干燥的初级阶段，随着干燥的进行，食品中的冰逐渐减少，有冰的部分为冻结层，没有冰的部分成为干燥层；在食品中的冻结层和干燥层之间的 界面被称为升华界面（ sublimation front），确切地说是在食品的冻结层和干燥层之间存在一个扩散过渡区

升华界面

过渡层

在干燥层中由于冰升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小的孔隙，形成了海绵状多孔性结构，这种结构有利于产品的复水性； 但这种结构使传热速度减慢，即妨碍传热，使干燥速度下降。因此，若采用一些穿透力强的热能如辐射热、红外线、微波等使之直接穿透到（冰层面）升华面上，就能有效地加快干燥速率。

(2) 二级干燥（secondry drying stage） 当食品中的冰全部升华完毕，升华界面消失时，此时食品的水分含量还有15-20%时，水分含量下降变慢，干燥就进入另一个阶段称为二级干燥。 这些剩余的水分即是被束缚、不能被冻结的水分子，是多分子和单分子吸附层的水，但这些水并非为液态水，而是为玻璃态水，可使已被干燥的产品结构维持刚性多孔状；使玻璃态水转变为液态水的温度称为玻璃态转化温度（glass transition temperature），见图。

要继续除去这部分水，必须补加热量使之加快运动来克服束缚才能外逸出来。但需要注意热量补加不能太快； 在二级干燥阶段当温度升高到使干燥层原先形成的固态状框架结构失去刚性、发生熔化或产生发粘、发泡现象，即使食品的固态框架结构发生瘪塌（collapse），此时的温度称为瘪塌温度。在瘪塌中，食品冰晶体升华后的空穴消失，阻塞了水分子升华外逸，妨碍升华继续进行，致使冻干失败。同时食品密度减少，复水性差。食品的瘪塌温度实际上就是玻璃态转化温度。

4、冷冻干燥设备基本结构 基本组成与真空干燥设备相同； 但要多一个制冷系统或冻结系统,主要 是将物料冻结成冰块状。 见示意图 (1) 冷冻干燥设备组成 基本组成与真空干燥设备相同； 但要多一个制冷系统或冻结系统,主要 是将物料冻结成冰块状。 见示意图

冷冻干燥设备组成示意图

(2)设备类型 间歇式冷冻干燥设备 隧道式连续式冷冻干燥设备

间歇式冷冻干燥设备

隧道式连续式冷冻干燥设备

5. 冷冻干燥食品的特点 在低温高真空下，特别适合于热敏性高和极易氧化的食品干燥，可以保留新鲜食品的色香味及营养成分； 不失原有的固体骨架结构，可保持物料原有的形态； 具有多孔结构，速溶性和复水性好； 设备昂贵，冻干制品的价格是热风干燥的3-5倍；

6. 冻干食品的种类 蔬菜类：葱、蒜、蘑菇、香菜等 水果类：苹果、香蕉、草莓等 肉禽类：牛、羊、猪等 水产类：海参、鱿鱼、干贝等 中药材； 生物类：

第五节 干制品的包装和贮藏 食品经干燥脱水处理后，其本身的一些物 理特性发生了很大改变，如密度、体积、吸湿 第五节 干制品的包装和贮藏 食品经干燥脱水处理后，其本身的一些物 理特性发生了很大改变，如密度、体积、吸湿 性等。为了保持干制品的特性以及便于储藏运 输，通常对于干制品的处理包括三部分： 干制品的预处理； 干制品的包装； 干制品的贮藏。

一、包装前干制品的预处理 1、筛选分级 选出块片和颗粒大小不合标准产品； 剔除其他碎屑杂质等物； 磁铁吸除金属杂质； 在输送带上进行机械筛选或人工挑选。

2、均湿处理 有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会造成制品中水分含量不均匀一致（内部亦不均匀），这时需要将它们放在密闭室内或容器内短暂贮藏，使水分在干制品内部重新扩散和分布，从而达到均匀一致的要求，这称为均湿处理。特别是水果干制品。均湿处理还常称为回软和发汗； 仓贮法就是一种可大量均湿处理的方法，即在仓库中将干暖空气通过堆积在假底上的水分不均匀干制品使其外逸，可达到均湿效果；一般需2-3周，菜干1-8天；

干制品尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜的条件下会生长造成损失。 3、灭虫处理： 干制品尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜的条件下会生长造成损失。 烟熏是控制干制品中昆虫和虫卵常用方法；常用烟熏剂有甲基溴，一般用量16-24g/m3，可使害虫中毒死亡。因溴会残留，一般允许残溴量<150mg/Kg，有些水果干制品甚至在100 mg/Kg以下，如李干为20mg/Kg 。 此外,二氧化硫也常用于果干的熏蒸；大包装葡萄干常用甲酸甲酯防虫害；

4、速化复水处理（instantization process） 即为了加快干制品的复水速度，常采用 ① 压片法 即将颗粒状果干经过相距为一定距离（0.025mm-1.5mm）间隙转辊，进行轧制压扁，薄果片复水比颗粒状迅速得多 ② 刺孔法 将半干制品水分含量16-30%的干苹果片进行刺孔，然后再干制到5%水分，不仅可加快干燥速度，还可使干制品复水加快。 ③ 刺孔压片法： 在转辊上装有刺孔用针，同时压片和刺孔，复水速度可达最快。

5. 压块（片） 将干制品在水压机中用块模压缩成密度较高的块状如木耳块；或用轧片机轧成片状，如紫菜片，这样可减小体积，还可有利于防止氧化变质。 对脱水蔬菜水分含量低、质脆易碎的产品，通常先直接用蒸汽加热20-30S，促使软化以便压块（片）并减少破碎率；

二．干制品的包装 艺、装潢、结构设计等手段将食品包裹和 装饰，以便在加工、运输、贮存、销售过 程中保持食品质量或增加商品价值 食品包装是指用合适的材料、容器、工 艺、装潢、结构设计等手段将食品包裹和 装饰，以便在加工、运输、贮存、销售过 程中保持食品质量或增加商品价值

1．干制品包装的要求 （1）能防止干制品吸湿回潮，要求包装材料长期在90%相对湿度中，每年水分增加量应不超过2%； （2 ）能防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物以及气味等入侵； （3）能不透外界光线，避光；

（4）贮藏、搬运和销售过程中具有耐久牢固的特点，能维护容器原有特性，包装容器在30-100厘米高处落下120-200次而不会破损，在高温、高湿或浸水和雨淋的情况也不会破烂； （5）包装的大小、形状和外观应有利于商品的销售， （6）和食品相接触的包装材料应符合食品卫生要求，安全无毒，并且不会导致食品变性、变质； （7）开启方便； （8）包装费用应做到低廉或合理。

2.干制品的包装容器 ① 纸箱和盒 纸箱和纸盒是干制品常用的包装容器。大多数干制品用纸箱或纸盒包装时还衬有防潮包装材料如涂蜡纸、羊皮纸以及具有热封性的高密度聚乙烯塑料袋，以后者较为理想。纸盒还常用能紧密贴盒的彩印纸、蜡纸、纤维膜或铝箔作为外包装。

②塑料袋 多年来，供零售用的干制品常用玻璃纸包装，现在开始用涂料玻璃纸袋以及塑料薄膜袋和复合薄膜袋包装。简单的塑料袋如聚乙烯袋和聚丙烯袋包装使用最为普遍。也常采用玻璃纸一聚乙烯一铝箔一聚乙烯组合的复合薄膜，也可采用纸一聚乙烯一铝箔一聚乙烯组合的复合薄膜材料。 用薄膜材料作包装所占的体积要比铁罐小，它可供真空或充隋性气体包装之用。

③ 金属罐 金属罐是包装干制品较为理想的容器。它具有密封、防潮和防虫以及牢固耐久的特点，并能避免在真空状态下发生破裂。 金属罐外壁可彩印； 可大规模机械化自动化生产，电阻焊生产线生产三片罐；

④ 玻璃瓶 玻璃罐也是防虫和防湿的容器。有的可真空包装。 光亮、透明，可见到内容物； 形状多样灵活； 价格便宜，可回收利用； 易破碎；

3. 干制食品包装 ①防湿包装： 高阻湿性包装材料，要密封； 加干燥剂，氯化钙、硅胶； ②防氧包装 抽真空，减压包装 充气：氮气，二氧化碳，防氧化； 加脱氧剂：铁粉、连二亚硫酸钠， 见充气包装对食品的影响表

干制品包装实例 按食品本身的吸湿性可将干制品分为高吸湿性食品、易吸湿性食品和低吸湿性食品，它们对包装的要求也不同。

（1）高吸湿性食品的包装 典型食品 速溶咖啡、奶粉，水分1％一3％ ，通常平衡相对湿度低于20％，有一些产品低10％。 包装要求 包装环境有较低的相对湿度（RH），包装材料隔绝水、汽、气、光性能高，包装密封性好。 包装形式 金属罐、玻璃瓶、复合铝塑纸罐、铝箔袋及铝塑复合袋 ；真空或充气； 软包装：组合包装（大套小），外袋内加干燥剂、吸氧剂

（2）易吸湿性食品的包装 典型食品 茶叶、脱水汤料、烘烤早餐谷物、饼干等。水分2％-8％，平衡相对湿度10％－30％ 。 包装要求 隔绝水、气、汽、光 。 包装形式 茶：铁罐、瓷罐、复合铝箔袋，袋泡茶用纸、外加收缩膜。 调味汤料：隔绝性好的玻璃瓶或塑料瓶等 饼干：金属罐、防湿玻璃纸、铝箔复合薄膜、镀铝聚酯膜等

（3）低吸湿性食品的包装 典型食品 坚果、豆类、淀粉、肉干等食品，含水量6％-20％，平衡湿度 60％－90％。 包装要求 坚果、豆类、淀粉、肉干等食品，含水量6％-20％，平衡湿度 60％－90％。 包装要求 吸湿较慢，可采用一般性包装；合适的隔汽性包装可延长保质期；

三．干制品的贮藏 良好的贮藏环境是保证干制品耐藏性的重要因素。环境相对湿度是水分的主要决定因素。 干制品贮藏的条件 干燥地方，相对湿度<65%；； 避免有较大的温差，低温更好； 避光; 防虫防鼠。

思考题 解释名称：瘪塌温度、初级干燥、二级干燥； 列出干燥设备的基本组成结构； 冷冻干燥设备的组成及特点; 冷冻干燥条件和冷冻干燥曲线； 人工干制中有哪几大类干燥方法？各有何特点？

思考题 1.干制品包装前有哪些预处理 2.干制品包装的要求； 3.常见的包装容器； 4.干制品贮藏的注意事项。