第一章-食品的干制与浓缩课件.ppt

1、第二篇第二篇 食品技术原理食品技术原理第一章第一章 食品的干制食品的干制n干制的基本特性干制的基本特性n干制原理干制原理n干制方法干制方法n影响干制的因素影响干制的因素n干制工艺条件的合理选择干制工艺条件的合理选择n干制对食品品质的影响干制对食品品质的影响一、干制的基本特性一、干制的基本特性n物料类型：片状或细小液滴状食品物料类型：片状或细小液滴状食品n水分减少机制：扩散、对流水分减少机制：扩散、对流n操作方式：批量，固体食品商业化规模的非操作方式：批量，固体食品商业化规模的非稳态操作，液体食品连续操作下干燥成粉末稳态操作，液体食品连续操作下干燥成粉末n产品特性：水分含量产品特性：水分含量10

2、%10%，固体或粉末，固体或粉末二、干制原理二、干制原理 将食品中的将食品中的水分活度（水分活度（AwAw）降到一定降到一定程度，使食品能在一定的保质期内不受微程度，使食品能在一定的保质期内不受微生物作用而腐败，同时能维持一定的质构生物作用而腐败，同时能维持一定的质构不变化，即控制不变化，即控制生化反应生化反应及及其它反应其它反应。AwAw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物利用的有效性。利用的有效性。各种微生物的生长发育有其最各种微生物的生长发育有其最适的适的AwAw值，一般而言细菌生长的值，一般而言细菌生长的AwAw下限为下限为0.940.94，酵母

3、菌为酵母菌为0.880.88，霉菌为，霉菌为0.80.8。AwAw值降至值降至0.70.7以以下，除嗜盐菌耐干燥霉菌等特殊菌群外，大下，除嗜盐菌耐干燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能生长发育。多数微生物不能生长发育。水分活度（水分活度（AwAw）：食品在密闭容器内测得的蒸：食品在密闭容器内测得的蒸汽压汽压(p)p)与同温下测得的纯水蒸汽压与同温下测得的纯水蒸汽压(p p0 0)之比。之比。AwAw值的范围在值的范围在0 01 1之间。之间。温度梯度温度梯度 表面水分扩散到空气中表面水分扩散到空气中 T 蒸汽压差蒸汽压差 Food H2O内部水分转移到表面内部水分转移到表面 M 水分梯度水分梯

4、度A-B 热力平衡热力平衡D-E 水分平衡水分平衡C-D降率干燥阶段：降率干燥阶段：水分从水分从表面跑向干燥空气中的速率快表面跑向干燥空气中的速率快于水分补充到表面的速率。于水分补充到表面的速率。B-C恒率干燥阶段：恒率干燥阶段：水分从食品水分从食品内部迁移到表面的速率大于或等于内部迁移到表面的速率大于或等于水分从表面跑向干燥空气的速率，水分从表面跑向干燥空气的速率，可以维持表面水分含量恒定。可以维持表面水分含量恒定。三、干制方法三、干制方法n自然干制：在自然环境条件下干制食品自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法，如晒干、风干、阴干等。的方法，如晒干、风干、阴干等。n人工干制：在常压或减压

5、环境中用人工人工干制：在常压或减压环境中用人工控制的工艺条件干制食品，如流化床干控制的工艺条件干制食品，如流化床干燥、喷雾干燥等，需专用的燥、喷雾干燥等，需专用的干燥设备干燥设备。根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：直接接触干燥机，直接接触干燥机，热空气提供干燥作用热空气提供干燥作用；间接接触干燥机，间接接触干燥机，热传递通过次生机制热传递通过次生机制；红外或高频干燥机，红外或高频干燥机，由辐射能量提供热量由辐射能量提供热量；冷冻干燥，冷冻干燥，水分通过低压固气过渡态（升水分通过低压固气过渡态（升华）而除去华）而除去。旋转式干燥机旋转式干燥机盘式干燥

6、机盘式干燥机 多层输送带式干燥机多层输送带式干燥机流化床干燥流化床干燥喷雾干燥喷雾干燥 通过压力或离心力将通过压力或离心力将液态液态或或浆质态浆质态的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中进行脱水干燥的过程。流中进行脱水干燥的过程。雾化系统雾化系统干燥室干燥室喷雾干燥机喷雾干燥机泡沫干燥泡沫干燥n工作原理：将工作原理：将液态液态或或浆质态浆质态物料首先制成稳物料首先制成稳定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。n特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可特点：接触

7、面大，干燥初期水分蒸发快，可选用温度较低的干燥工艺条件。选用温度较低的干燥工艺条件。n适用对象：水果，易发泡的食品。适用对象：水果，易发泡的食品。滚筒干燥滚筒干燥 将将液体食品液体食品在滚筒表面涂成一层薄膜，在滚筒表面涂成一层薄膜，干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周围的空气，由于围的空气，由于通过金属滚筒的通过金属滚筒的热量传递热量传递和水从薄膜中出来的和水从薄膜中出来的质量传递质量传递通常都非常通常都非常快，产品在滚筒上滞留的时间在快，产品在滚筒上滞留的时间在30306060s s，干燥发生迅速干燥发生迅速。n 干燥产品通常与高温干燥产品通常与高温(超过

8、超过100)100)接触，接触，易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降解。解。n 适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响不大的食品，如麦片、米粉等。不大的食品，如麦片、米粉等。n远红外干燥远红外干燥 红外线是一种电磁波，当它通过放射方红外线是一种电磁波，当它通过放射方式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子发生不规则运动，引起物体的升温作用，称发生不规则运动，引起物体的升温作用，称为远红外线的一次效应，也称为为远红外

9、线的一次效应，也称为增温效应。增温效应。n微波干燥微波干燥 微波辐射引起食品内部快速加热，可增微波辐射引起食品内部快速加热，可增加干燥速率。加干燥速率。-由辐射能量提供热量由辐射能量提供热量真空冷冻干燥真空冷冻干燥 在一定的真空条件下，将冻结了的制在一定的真空条件下，将冻结了的制品品中的中的游离水游离水不经过冰的融化，直接从不经过冰的融化，直接从固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工艺艺称为冷冻干燥（称为冷冻干燥（Freeze-dryingFreeze-drying），），简简称冻干。称冻干。1-1-冷冻干燥室；冷冻干燥室；2-2-低温冷凝器；低温冷凝器；3-3-

10、真空泵；真空泵；4-4-制冷压缩机；制冷压缩机；5-5-水冷却器；水冷却器；6-6-热交换器；热交换器；7 7、8 8、1212、1313、14-14-阀门；阀门；9-9-板温指示；板温指示；10-10-冷凝器内温度指示；冷凝器内温度指示；11-11-真空计；真空计；15-15-膨胀阀膨胀阀四、四、影响干制的因素影响干制的因素1.1.干制条件的影响（干燥介质为空气）干制条件的影响（干燥介质为空气）干燥条件干燥条件 干燥恒率阶段干燥恒率阶段 干燥降率阶段干燥降率阶段空气温度上升空气温度上升干燥速率增加干燥速率增加 干燥速率增加干燥速率增加空气流速上升空气流速上升干燥速率增加干燥速率增加无无变化变

11、化相对湿度下降相对湿度下降干燥速率增加干燥速率增加无变化无变化真空度上升真空度上升干燥速率增加干燥速率增加无变化无变化2.2.食品性质的影响食品性质的影响n 表面积表面积n 组成分子定向组成分子定向n 细胞结构细胞结构n 溶质的类型和浓度溶质的类型和浓度五、五、干制工艺条件的合理选择干制工艺条件的合理选择n恒率干燥阶段恒率干燥阶段，为加速水分蒸发，在保，为加速水分蒸发，在保证食品表面水分蒸发速率不超过食品内证食品表面水分蒸发速率不超过食品内部水分扩散速率的原则下，允许尽可能部水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。提高空气温度。n 降率干燥阶段降率干燥阶段，应设法降低食品表面水分，应设法

12、降低食品表面水分蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度受热，导致引起不良后果。受热，导致引起不良后果。n 干燥末期干燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预，干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用。期干制品水分加以选用。六、干制对食品品质的影响六、干制对食品品质的影响n物理变化：干缩、表面硬化、多孔性物理变化：干缩、表面硬化、多孔性n化学变化：营养成分、色泽、风味化学变化：营养成分、色泽、风味干制品的复原性干制品的复原性：干制品重新吸收水分后在：干制品重新吸收水分后在重量、大小和

13、性状、质地、颜色、风味、结重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结构、成分以及可见因素（感官评定）等各个构、成分以及可见因素（感官评定）等各个方面恢复原来新鲜状态的程度，一般用干制方面恢复原来新鲜状态的程度，一般用干制品吸水增重的程度来表示。品吸水增重的程度来表示。思考题思考题n干燥的机制是什么？如果要缩短干燥时间，干燥的机制是什么？如果要缩短干燥时间，该如何从机制上控制干燥过程？该如何从机制上控制干燥过程？n干制条件主要有哪些？他们如何影响湿热干制条件主要有哪些？他们如何影响湿热传递过程的？（如果要加快干燥速率，该传递过程的？（如果要加快干燥速率，该如何调控干制条件？）如何调控干制条件？）n影

14、响干燥速率的食品性质有哪些？他们如影响干燥速率的食品性质有哪些？他们如何影响干燥速率？何影响干燥速率？第二章第二章 食品的浓缩食品的浓缩n浓缩的基本特性浓缩的基本特性n浓缩方式及原理浓缩方式及原理一、浓缩的基本特性一、浓缩的基本特性n物料类型：液体食品物料类型：液体食品n水分减少机制：流体内部以分子、漩涡状传水分减少机制：流体内部以分子、漩涡状传递水分，流体表面到外部周围以对流传质递水分，流体表面到外部周围以对流传质n操作方式：商业上使用连续、稳定态操作操作方式：商业上使用连续、稳定态操作n产品特性：水分含量产品特性：水分含量202030%30%，产品仍具有，产品仍具有流动性流动性二、浓缩方式

15、及原理二、浓缩方式及原理n蒸发蒸发n膜浓缩膜浓缩n冷冻浓缩冷冻浓缩1.1.蒸发蒸发技术技术分离动力分离动力分离原理分离原理产产 物物蒸发蒸发热热挥发度的不同挥发度的不同液体和蒸汽液体和蒸汽蒸馏蒸馏热热挥发度的不同挥发度的不同液体和蒸汽液体和蒸汽闪蒸闪蒸压力减小压力减小挥发度的不同挥发度的不同液体和蒸汽液体和蒸汽短管蒸发器短管蒸发器 长管垂直升膜式蒸发器长管垂直升膜式蒸发器 长管垂直降膜式蒸发器长管垂直降膜式蒸发器 强制循环蒸发器强制循环蒸发器 刮板薄膜蒸发器刮板薄膜蒸发器 板式蒸发器板式蒸发器 单效蒸发器单效蒸发器 多（双）效蒸发器多（双）效蒸发器 一效蒸汽一效蒸汽进料进料二次蒸汽二次蒸汽一效

16、冷凝水一效冷凝水中间浓缩物中间浓缩物二效进料二效进料二效冷凝水二效冷凝水产品产品2.2.膜浓缩膜浓缩技术技术分离动力分离动力分分 离离 原原 理理产产 物物反渗透反渗透压力梯度压力梯度选择性渗透膜选择性渗透膜物质在膜中溶解度差物质在膜中溶解度差和扩散速率差和扩散速率差两种两种液态产品液态产品超滤超滤压力梯度压力梯度选择性渗透膜选择性渗透膜对膜不同的透过性对膜不同的透过性两种两种液态产品液态产品透析透析溶媒溶媒选择性渗透膜选择性渗透膜物质透过膜的扩散速物质透过膜的扩散速率不同率不同两种两种液态产品液态产品电渗析电渗析 离子膜、电场离子膜、电场 离子膜对特殊离子的离子膜对特殊离子的选择性选择性两种

17、两种液态产品液态产品 利用反渗透膜选择性的只能透过溶利用反渗透膜选择性的只能透过溶剂剂(通常是水通常是水)的性质，对溶液施加压力的性质，对溶液施加压力以克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗以克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。透膜而从溶液中分离出来的过程。反渗透反渗透n反渗透通常采用醋酸纤维、聚丙烯晴、反渗透通常采用醋酸纤维、聚丙烯晴、聚酰胺、聚亚酰胺等具有聚酰胺、聚亚酰胺等具有高度稳定性高度稳定性和和高强度高强度并具有要求并具有要求通透性通透性的材料。的材料。n在处理稀溶液时反渗透可能是最经济的在处理稀溶液时反渗透可能是最经济的浓缩方式。在食品工业中最大的商业化浓缩方式

18、。在食品工业中最大的商业化应用是应用是乳清浓缩乳清浓缩，其他还包括果汁蒸发，其他还包括果汁蒸发前的浓缩、纯化水等。前的浓缩、纯化水等。超超 滤滤 应用孔径为应用孔径为1.01.020.020.0nm(nm(或更大）或更大）的超滤膜来过滤含有大分子或微细粒子的超滤膜来过滤含有大分子或微细粒子的溶液，使大分子或微细粒子从溶液中的溶液，使大分子或微细粒子从溶液中分离的过程。分离的过程。n超滤通常采用聚砜、聚酰胺、聚氧乙烯、超滤通常采用聚砜、聚酰胺、聚氧乙烯、聚碳酸酯、聚酯、刚性醋酸酯等材料。聚碳酸酯、聚酯、刚性醋酸酯等材料。n超滤的最大应用也是超滤的最大应用也是乳制品乳制品行业，如选择行业，如选择性

19、脱乳糖或脱盐，分离功能性成分。其它性脱乳糖或脱盐，分离功能性成分。其它应用包括：酶、其它蛋白质或多糖的分离、应用包括：酶、其它蛋白质或多糖的分离、浓缩；果汁澄清以及反渗透之前的预处理浓缩；果汁澄清以及反渗透之前的预处理等。等。电渗析电渗析 在外加直流电场的作用下，利用阴在外加直流电场的作用下，利用阴离子交换膜（只允许阴离子透过而阻挡离子交换膜（只允许阴离子透过而阻挡阳离子）和阳离子交换膜（只允许阳离阳离子）和阳离子交换膜（只允许阳离子透过而阻挡阴离子）的选择透过性，子透过而阻挡阴离子）的选择透过性，使使溶液中的阴、阳离子与其溶剂分离。溶液中的阴、阳离子与其溶剂分离。料液料液阳膜阳膜阴膜阴膜3.

20、3.冷冻浓缩冷冻浓缩n分离动力：制冷剂分离动力：制冷剂n分离原理：分离原理：纯水的选择性结晶纯水的选择性结晶n分离步骤：首先是部分水分从水溶液中结分离步骤：首先是部分水分从水溶液中结晶析出，而后将冰晶与浓缩液加以分离。晶析出，而后将冰晶与浓缩液加以分离。n分离产物：分离产物：液态浓缩物和纯冰液态浓缩物和纯冰n特别适合于热敏性食品的浓缩，避免芳香特别适合于热敏性食品的浓缩，避免芳香物质因加热所造成的挥发损失。物质因加热所造成的挥发损失。冷冻浓缩基本单元组成示意图冷冻浓缩基本单元组成示意图思考题思考题n干燥和浓缩的区别是什么？浓缩的类型干燥和浓缩的区别是什么？浓缩的类型有哪些？试举一例讨论浓缩的原理、操有哪些？试举一例讨论浓缩的原理、操作过程及其应用特性。作过程及其应用特性。n膜浓缩的种类主要有哪些？各自的分离膜浓缩的种类主要有哪些？各自的分离范围和原理是什么？范围和原理是什么？n由冷冻浓缩的原理，讨论其浓缩单元的由冷冻浓缩的原理，讨论其浓缩单元的具体操作。具体操作。