§6.2 食品干制方法及设备 §6.3 干制品的贮藏 —对流干燥 —接触干燥 —冷冻干燥 —辐射干燥 —干燥方法的选择.

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1 §6.2 食品干制方法及设备 §6.3 干制品的贮藏 —对流干燥 —接触干燥 —冷冻干燥 —辐射干燥 —干燥方法的选择

2 一、对流干燥 1、自然对流干燥 2、强制对流干燥 —厢式干燥 —隧道式干燥 —带式干燥 —流化床干燥 —气流干燥 —喷雾干燥

3 1. 自然对流 2.厢式干燥设备 在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、风干、阴干 方法简单，价格低廉，不受场地影响
—特点：间歇型，小批量、设备容量小、操作费用高 —操作条件：空气温度<94℃，空气流速2-2.7m/s —适用对象 作为实验或中试设备，摸索物料干制特性，为确定大规模工业化生产条件提供依据

4 3. 隧道式干燥设备 一些定义： 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 热空气气流与物料移动方向一致——顺流 热空气气流与物料移动方向相反——逆流 逆流隧道式干燥设备示意图

5 顺流隧道式干燥 —湿端即热端， 冷端即干端 —湿物料与干热空气相遇，水分蒸发快，湿球温度下降比较大，可允许使用更高一些的空气温度如80-90℃，进一步加速水分蒸干而不至于焦化 —干端处则与低温高湿空气相遇，水分蒸发缓慢，干制品平衡水分相应增加，干制品水分难以降到10%以下，因此吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方式

6 逆流式隧道干燥 湿端即冷端，干端即热端 湿物料遇到的是低温高湿空气，虽然物料含有高水分，尚能大量蒸发，但蒸发速率较慢，这样不易出现表面硬化或收缩现象，而中心有能保持湿润状态，因此物料能全面均匀收缩，不易发生干裂——适合于干制水果 干端处食品物料已接近干燥，水分蒸发已缓慢，虽然遇到的是高温低湿空气，但干燥仍然比较缓慢，因此物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。干端处的空气温度不易过高，一般不宜超过66-77℃ 由于在干端处空气条件高温低湿，干制品的平衡水分将相应降低，最终水分可低于5%

7 逆流＋顺流（双阶段干燥） —顺流干燥：湿端水分蒸发率高 —逆流干燥：后期干燥能力强，平衡水分低 —双阶段干燥：取长补短
特点：干燥比较均匀，生产能力高，品质较好 用途：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马铃薯等）

8 4. 带式干燥 湿物料从最上层加入，随着带子的移动，依次落入下一条带子，最后干物料从下一层排出 各带子的运动速度可以相等也可以不等。干燥介质从设备的下方引入，自下而上从带子的侧方进入带子上方，并穿流而上，然后排出。为了使干燥介质同时分配到各带，必须有适当的挡风板

9 带式干燥的特点 —适用于单一品种的规模化生产
—有较大的物料表面暴露于干燥介质中，物料内部水分移出的路径较短，并且物料与空气有紧密的接触，所以干燥速率很高 —湿物料必须是彼此分离的状态，以便减小阻力，使空气能顺利穿过带子上的物料层

10 5. 流化床干燥 是液态化原理在干燥中的应用。在分布板上加入待干燥的物料，热空气由分布板的底部进入并使其均匀分布，后与物料接触，当气流流速增高时，颗粒即悬浮于上升的气流中作随机运动。颗粒与流体之间的摩擦力恰与其净重力相平衡，此时形成的干燥状态即为流化床干燥

11 流化床干燥的特点 —适用于粉状或颗粒状物料的干燥 —物料在热气流中上下翻动，彼此碰撞和充分混合，大大强化了汽固两相间的传热和传质
—流化床干燥器结构简单，活动部件少，维修方便 —与气流干燥相比，气速低，阻力小，汽固较易分离，物料及设备磨损轻。与厢式干燥相比，具有物料停留时间短，干燥速率快的特点 —操作要求高

12 食品工业中常用的流化床 —单层流化床 —多层流化床 —振动式流化床
物料从上部加入第一层，经溢流管到第二层，热气流由底部送入，经第一层和第二层与物料接触后从顶部排出。物料每层之间可自由混合，层与层之间无混合。热气流分布比较均匀，热量利用率高，所得制品含水量低 适用于干燥颗粒太大或太小，易粘结，不宜流化的物料。干燥器由分配段、流化段和筛选段三部分组成，在分配段和流化段下面有热空气进入。筛选段进行产品分离

13 6. 气流干燥 是一种连续高效的固体流态化干燥方法。它是把物料送入热气流中，物料一边呈悬浮状态与气流并行输送，一边进行干燥

14 气流干燥的特点 —适用于粉状、颗粒状、片状或块状物料的干燥，如葡萄糖、味精、鱼粉、肉丁等
—干燥强度大。干燥时物料在热风中呈悬浮状态，每个颗粒都被热空气包围，因而能最大限度地与热空气接触 —干燥时间短，大多数只需0.5—2s，最长不超过5s，不会被热伤害或分解 —散热面积小，热损失小（ < 5 % ） —气流速度高，一般可达20—40m/s ，对物料有一定的损害，故对形状有较高要求的产品不适宜 —气流速度大，全系统的阻力大，因而动力消耗大

15 几种新型气流干燥器

16 7. 喷雾干燥 —物料由泵送至干燥塔顶，并同时导入热风。物料经雾化装置喷成液滴，与高温热风在干燥室内迅速进行热量交换和水分传递。干制品在塔底卸料，热风降温增湿后成为废气排出。废气中夹杂的细微颗粒用分离装置回收 —设备主要由雾化系统、空气加热系统、干燥室、空气粉末分离系统、鼓风机等主要部分组成

17 —压力喷雾：液体在高压下（700-1000kPa）下送入喷雾头内以旋转运动方式经喷嘴孔向外喷成雾状，一般这种液滴颗粒大小约100-300μm，其生产能力和液滴大小通过食品流体的压力来控制

18 —离心喷雾：液体被泵入高速旋转的盘中（5000-20000rpm），在离心力的作用下经圆盘周围的孔眼外逸并被分散成雾状液滴，大小10-500μm。

19 气流式喷雾：压缩空气形成的射流与料液接触，由于存在巨大的相对速度，空气流将料液撕裂成细丝
内混式、外混式、三流式

20 雾状料液的干燥方式有三种：顺流式、逆流式、混流式

21 喷雾干燥的特点 —适用于含水量40%~60%的溶液
—蒸发面积大。料液雾化后，液体的表面积非常大，1升的料液可雾化成直径为50μm的液滴146亿个，总表面积可达5400平方米 —干燥时间短。蒸发95—98%的水分只需5~40s —干燥过程液滴的温度较低（50~60℃），非常适合热敏性物料的干燥，能操持食品的营养、色泽和香味 —过程简单，操作方便，可实行连续化生产 —单位产品耗热量大，设备的热效率低，通常为30%~40%

22 接 触 干 燥 —湿物料与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自导热方式
—不象对流干燥那样必须加热大量空气，故热能利用率比较经济，但是湿物料的导热性较差 —适用对象：浆状、泥状、膏状、糊状和液态食品的干燥。一些受热影响不大的食品，如麦片、米粉也适用 —典型的接触干燥器是滚筒干燥器，包括常压滚筒和真空滚筒干燥器

23 常压滚筒干燥器 一般由一个或两个中空的圆筒组成。圆筒水平轴转动，其内部由蒸汽或热水或其他载热体加热。当滚筒部分浸没在料浆中或将料浆喷洒到滚筒表面时，因滚筒缓慢旋转使物料呈薄膜状附着在滚筒的外表面。滚筒在连续转动过程中，其传热传质作用始终由里向外向同一方向进行。物料干燥到预期程度，用刮刀将其刮下

24 双滚筒干燥器

25 常压滚筒干燥的特点 —结构简单，干燥速度快 —热量利用率高，但可能引起制品色泽和风味的劣化
—适用范围窄。常用于干燥马铃薯泥、苹果沙司、番茄酱等

26 真空滚筒干燥 —为了处理热敏性较高的物料，可将滚筒密闭在真空室内，使干燥过程处在真空条件下，即构成真空滚筒干燥器
—真空滚筒干燥器也有单滚筒和双滚筒之分。真空滚筒干燥器的进料、卸料和刮料等操作都必须在干燥室外控制，因此干燥成本比较高

27 真空滚筒干燥的特点 —适用于热敏性高、易氧化食品的干燥 —制品具有一定的速溶性，品质优良 —适用于干燥果汁、番茄汁、牛奶和速溶咖啡等
—设备结构复杂，成本较高

28 辐射干燥法 1、红外线干燥法 食品吸收红外线后，引起分子、原子的振动和转动，将电能转变成热能；

29 冷 冻 干 燥 —冷冻干燥是一种特殊形式的真空干燥。水分从固态即从冰晶体直接升华成水蒸气
冷 冻 干 燥 —冷冻干燥是一种特殊形式的真空干燥。水分从固态即从冰晶体直接升华成水蒸气 —冷冻干燥保留了真空干燥在低温和缺氧状态下干燥的优点，与对流干燥和接触干燥相比，可以不同程度地避免物料干燥时受到的热损害和氧化损害，以及水分在液态下汽化使物料发生收缩和变形

30 冷冻干燥原理 —水的相平衡关系 —食品的冻结 —冷冻干燥过程的传热和传质

31 水的相平衡图

32 食品的冻结：方法及效果 —冻结率：冻结率低，冻干品的含水量就高
—冻结速度：冻结速度愈慢时，食品中形成大冰晶，将对细胞组织产生严重的损害，引起细胞膜和蛋白质的变性，从而影响干制品的弹性和复水性 —但是，食品中形成大冰晶时，升华产生的水蒸气容易逸出，且传热速度也快，因此，干燥速度快，制品多孔性好。由此可见，必定存在一个最适冻结速度，既可使食品受损程度降低，又能使食品尽可能快地干燥。

33 升华过程 —已冻结的食品物料，升华总是从表面开始的，在升华表面以外，绝大部分水分已经升华，物料被干燥，称为已干层
—在升华面以内，升华尚未进行，水分含量仍较高，称冻结层 —从已干层到冻结层，还有一个过渡区。过渡区内不再有冰晶存在，但它的水分含量仍明显高于已干层

34 冷冻干燥物料中的水分分布 水分 热 量

35 —冷冻干燥时，若传给升华表面的热量等于升华表面冰晶升华成水蒸气所需的热量，则升华正常进行
—若供给的热量不足，冰的升华夺去了物料自身的热量而使升华表面的温度降低，相应的平衡压力也降低，干燥速率变慢。若升华表面温度降到低于冰晶体的饱和水蒸气压相对应的温度，干燥则不能进行。 —若提供足够的热量，可以加速干燥，但传给升华面的热量超过冰晶升华所需热量时，则导致压力和温度升高，最终导致制品融化，还可能引起挥发性芳香物质损失和制品充气膨胀

36 —冷冻干燥是在低温下进行的升华过程，它的快慢主要取决于传热和传质过程的快慢
—从传热角度分析，传热过程所面临的阻力包括对流换热阻力和内部导热阻力，特别是多孔已干层，由于充满导热系数小的低压空气，热阻相当大，是决定传热快慢的主要因素 —从传质角度分析，水蒸气从升华前沿向冷凝表面迁移时也会遇到内部阻力和外部阻力。内部传质阻力主要是已干层，外部阻力与水蒸气到已干层表面的通路的几何条件和除去水蒸气的方法有关

37 加快冷冻干燥的方法 —提高已干层的导热性 —减小已干层厚度 —改变干燥室内的压力和温度，提高物料升华温度 —改进低温冷凝方法

38 冷冻干燥的特点 —适于热敏性和易氧化食品的干燥，最大限度地保留新鲜食品的色、香、味及 Vc
—由于物料在升华脱水之前，先经冻结处理形成了稳定的固体骨架，水分升华后，不会出现收缩和变形 —干制品形成的多孔结构具有理想的速溶性和快速复水性 —物料中的水分预冻后以冰晶体的形式存在，无机盐分布较均匀，避免了其它干燥方法因水分向表面扩散时携带无机盐而造成的表面硬化现象 —干制品平衡含水量低，贮藏性好 —热能利用率高 —费用高，成本高

39 适合冷冻干燥的食品 蔬菜类：香葱、胡萝卜、大蒜、洋葱、生姜、辣椒、山药、菠菜、菜花、青豆、食用菌等
水果类：苹果、桃、梨、杏、红枣、草莓、香蕉、菠萝、哈密瓜等 肉类：牛肉、羊肉、猪肉、鸡肉、蛇肉、甲鱼等 水产类：鱼片、虾仁、蟹肉、墨鱼丝、银鱼等 方便食品类：方便面辅料、肉丸、汤料、宠物饲料等 速溶饮料类：咖啡、牛奶、豆浆、果汁、蜂王浆等 调味品类：各种烹调用调味品 医药类：鹿茸、鹿血、蚯蚓、蝎子、土鳖、人参、党参、当归、大黄、各种保健食品等

40 冻干设备

41 五、干制工艺条件和干燥方法的选择 （一）工艺条件的选择
食品干制工艺条件主要由干制过程中控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。 比如，以热空气为干燥介质时，其温度、相对湿度和食品的温度是它的主要工艺条件。 最适宜的干制工艺条件为：使干制时间最短、热能和电能的消耗量最低、干制品的质量最高 —它随食品种类而不同

42 五、干制工艺条件和干燥方法的选择 使食品表面的蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分扩散速率 恒率干燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度 降率干燥阶段时，应设法降低表面蒸发速率，使它与逐步降低了的内部水分扩散率尽量接近； 干燥末期干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用

43 五、干制工艺条件和干燥方法的选择 （二）干燥方法的选择 最高原则：干制时间最短、费用最低、品质最高
不同的物料物理状态不同：液态、浆状、固体、颗粒 性质不同：对热敏感性、受热损害程度、湿热传递的特性 最终干制品的用途 消费者的要求不同

44 §6.3 干制品的包装与贮藏 一、包装前干制品的处理 1、筛选分级 2、回软（均湿或水分平衡）
3、防虫：烟熏：甲基溴16～24g/m３(环氧化合物、甲酸甲酯、乙酸甲酯等)；低温；适当热处理 4、速化复水处理：压片法；刺孔法 5、压块：缩小体积，节省包装材料和储运费用

45 §6.3 干制品的包装与贮藏 二、干制品的包装 1、包装环境：低温、清洁、干燥、通风，30% 2、对包装的要求：
防止外界水蒸气进入：在相对湿度90%的空气中，每年水分增加量<2% 防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物及气味的入侵 具有一定的机械强度 不透光 包装大小、外观、形状有利于销售 符合食品卫生要求 价廉易得

46 §6.3 干制品的包装与贮藏 3、包装材料或容器 （金属、玻璃、塑料）罐、木箱、纸及纸箱、薄膜袋等 4、包装方法 普通包装 密封包装
真空包装 充气包装

47 §6.3 干制品的包装与贮藏 三、干制品的贮藏 前提：合适的水分活度；良好的包装 贮藏环境：干燥、低温、避光
干燥：空气越干燥越好，RH<65% 温度：越低越好，以0～2℃最适宜，最高不宜超过10～14℃ 避光：光线会促进色泽、风味的变化，因此要储藏在阴暗处；如有避光包装，则无此要求

48 四、 干制品的复原性和复水性 干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度是衡量干制品品质的重要指标。
干制品的复原性：干制品重新吸收水分后在外观及性状等各个方面恢复原来新鲜状态的程度，用复重系数K复表示 干制品的复水性：食品干制后能重新吸回水分的程度，一般用干制品复水比R复来表示 干燥比: R干=G原/G干 复水比：R复=G复/G干 复重系数：K复=R复/R干

49 Question 某种食品在干燥时，如何才能保证和延长其恒率干燥期？ 某企业要生产一批虾干，请问怎样才能得到质量又好、成本又低的产品？
所有的食品干燥过程都包含了恒率干燥和降率干燥两个过程吗？为什么？ 现有的各种干燥方法各有何优缺点？您认为哪些干燥技术更有发展前景？ 请评述导湿温性对食品干燥的影响？