第二章食品的脱水加工-2-食品工艺学精品104页课件.ppt
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1、第四节第四节 食品的干制方法食品的干制方法 干制方法可以区分为干制方法可以区分为自然自然和和人工人工干燥干燥两大类两大类自然干制:在自然环境条件下干制食品的方自然干制:在自然环境条件下干制食品的方法:晒干、阴干、法:晒干、阴干、人工干制:在常压或减压环境中用人工控制人工干制: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,有专用的干燥设的工艺条件进行干制食品,有专用的干燥设备备,如:空气对流干燥设备、滚筒干燥设备、如:空气对流干燥设备、滚筒干燥设备、真空干燥设备真空干燥设备 等等本节主要讨论本节主要讨论人工干制的方法人工干制的方法 一、空气对流干燥一、空气对流干燥空气对流干燥是最常见的食品
2、干燥方法,这类干燥空气对流干燥是最常见的食品干燥方法,这类干燥在常压下进行,食品可在常压下进行,食品可分批分批或或连续连续地干制,而空气地干制,而空气则一般为则一般为强制强制地地对流循环对流循环。流动的热空气不断和食品密切接触并向它流动的热空气不断和食品密切接触并向它提供蒸发提供蒸发水分水分所需的所需的热量热量,有时还要为,有时还要为载料盘或输送带载料盘或输送带增添增添补充加热装置补充加热装置采用这种干燥方法时,在许多食品干制时都会采用这种干燥方法时,在许多食品干制时都会出现出现恒率干燥恒率干燥阶段和阶段和降率干燥降率干燥阶段。因此,干制过程中阶段。因此,干制过程中控制好空气的控制好空气的干球
3、温度干球温度就可以改善食品品质。就可以改善食品品质。1.柜(厢)式干燥设备柜(厢)式干燥设备基本结构基本结构 特点:特点:间歇型,间歇型,小批量小批量、设备容量小、易控制,、设备容量小、易控制,但操作费用高但操作费用高操作条件:操作条件:空气温度空气温度94,空气流速,空气流速2-4m/s,时间,时间较长较长10-20h适用对象适用对象果蔬或价格较高的食品果蔬或价格较高的食品或作为或作为中试中试,摸索物料干制特性,为确定,摸索物料干制特性,为确定大规模工业化生产提供依据大规模工业化生产提供依据2.隧道式干燥设备隧道式干燥设备 为了增加干燥的能力,将干燥室加长,为了增加干燥的能力,将干燥室加长,
4、可达十几米到几十米,物料从一头进到另可达十几米到几十米,物料从一头进到另一头出来,即为隧道式干燥设备一头出来,即为隧道式干燥设备 通常根据热空气流动和物料移动的方通常根据热空气流动和物料移动的方向,将隧道式干燥设备分为向,将隧道式干燥设备分为逆流逆流或或顺流顺流隧隧道式干燥设备道式干燥设备 一些基本名称或概念:一些基本名称或概念:对于热空气对于热空气高温低湿高温低湿空气进入的一端空气进入的一端热端热端低温高湿低温高湿空气离开的一端空气离开的一端冷端冷端对于物料对于物料湿物料湿物料进入的一端进入的一端湿端湿端干制品干制品离开的一端离开的一端干端干端对于设备对于设备热空气气流与物料移动热空气气流与
5、物料移动方向相反方向相反逆流逆流热空气气流与物料移动热空气气流与物料移动方向一致方向一致顺流顺流(1)逆流隧道式干燥设备逆流隧道式干燥设备基本结构基本结构 物料与气流的方向相反,物料与气流的方向相反,湿端即冷端,干端即湿端即冷端,干端即热端热端;系半连续性;系半连续性特点及应用特点及应用 A.湿物料湿物料先在先在冷端冷端遇到的是遇到的是低温高湿低温高湿空气,空气,物料因含有高水分,尚能大量蒸发,但物料因含有高水分,尚能大量蒸发,但蒸发蒸发速率较慢;速率较慢;这样这样不易出现表面硬化或收缩现不易出现表面硬化或收缩现象象,而中心又能保持湿润状态,因此物料能,而中心又能保持湿润状态,因此物料能全面均
6、匀收缩,不易发生干裂;全面均匀收缩,不易发生干裂;适合于初期干燥速率过快容易干裂的水果如适合于初期干燥速率过快容易干裂的水果如李、梅等李、梅等 B.干端干端处食品物料已接近干燥,水分蒸发已处食品物料已接近干燥,水分蒸发已缓慢,但因遇到的是缓慢,但因遇到的是高温低湿高温低湿空气,干燥仍空气,干燥仍可进行但比较缓慢,可进行但比较缓慢,干制品的平衡水分干制品的平衡水分可相可相应降低,应降低,最终水分可低于最终水分可低于5%;C.干端处物料温度容易上升到与高温热空气干端处物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。此时,若干物料的停留时间过相近的程度。此时,若干物料的停留时间过长,容易焦化,为了避免焦化
7、,长,容易焦化,为了避免焦化,干端处干端处的空的空气温度不宜过高,一般气温度不宜过高,一般不宜超过不宜超过77。D.逆流干燥,湿物料水分蒸发相对慢,总的逆流干燥,湿物料水分蒸发相对慢,总的干燥速率低,故湿物料干燥速率低,故湿物料载量不宜过多载量不宜过多,即设,即设备备干燥能力将下降干燥能力将下降;此外,因为在低温高湿的空气中,若物料易此外,因为在低温高湿的空气中,若物料易腐败或菌污染程度过大,会有腐败的可能。腐败或菌污染程度过大,会有腐败的可能。故故易腐败的物料不宜采用易腐败的物料不宜采用逆流干燥。逆流干燥。(2)顺流隧道式干燥设备)顺流隧道式干燥设备基本结构基本结构 湿端即热端,湿端即热端,
8、冷端即干端冷端即干端特点与应用特点与应用 A.湿物料与干热空气相遇,湿物料与干热空气相遇,水分蒸发快水分蒸发快,湿,湿球温度下降比较大,可球温度下降比较大,可允许允许使用更高一些的使用更高一些的空气温度如空气温度如90,进一步加速水分蒸发而不进一步加速水分蒸发而不至于焦化;至于焦化;B.干端处则与干端处则与低温高湿低温高湿空气相遇,水分蒸发空气相遇,水分蒸发缓慢,干制品平衡水分相应增加,缓慢,干制品平衡水分相应增加,干制品水干制品水分难以降到分难以降到10%以下以下;因此因此,吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方式。式。两种干燥设备干燥曲线的比较两种干燥设备干燥
9、曲线的比较(3)双阶段干燥设备)双阶段干燥设备基本结构基本结构 顺顺流干燥:流干燥:湿端水分蒸发率高湿端水分蒸发率高 逆流逆流干燥:干燥:后期干燥能力强,平衡水份低后期干燥能力强,平衡水份低双阶段干燥:双阶段干燥:取长补短取长补短特点:干燥比较均匀,生产能力高,品质特点:干燥比较均匀,生产能力高,品质较好较好用途:苹果片、蔬菜(胡萝卜、洋葱、马用途:苹果片、蔬菜(胡萝卜、洋葱、马铃薯等)铃薯等)现在还有多段式干燥设备,有现在还有多段式干燥设备,有3,4,5段段等,有广泛的适应性。等,有广泛的适应性。3.输送带式干燥设备输送带式干燥设备(1)多层输送带多层输送带特点:特点:物料物料有翻动有翻动
10、物流方向物流方向有有顺流顺流和和逆流逆流 操作操作连续化、连续化、自动化、生自动化、生产能力大;产能力大;减轻装卸物减轻装卸物料强度料强度增加了高度,增加了高度,占地少占地少(2)双带式干燥)双带式干燥 特点特点分成两个阶段:第一阶段,区段分成两个阶段:第一阶段,区段1,因物料高,因物料高湿,热空气自下而上;区段湿,热空气自下而上;区段2和第二阶段,物和第二阶段,物料减轻,热空气自上而下,以免吹跑物料;料减轻,热空气自上而下,以免吹跑物料;蔬菜脱水干制时,第一阶段,区段蔬菜脱水干制时,第一阶段,区段1,空气温,空气温度可度可93127,区段,区段2,71104;第二;第二阶段,阶段,5482;
11、有利于制成品质优良的产;有利于制成品质优良的产品;品;占面积大,但投资成本较低;占面积大,但投资成本较低;4.气流干燥设备气流干燥设备基本结构基本结构 见图见图用气流来用气流来输送输送物料使粉状或物料使粉状或颗粒食品在热颗粒食品在热空气中空气中干燥干燥关键的系统有关键的系统有加料器和旋风加料器和旋风分离器分离器 关键是稳定而均匀加料,加料器结构关键是稳定而均匀加料,加料器结构旋风分旋风分离器离器的工的工作原理作原理将粉末将粉末与空气分与空气分离离 特点特点干燥强度大干燥强度大,悬浮状态悬浮状态,物料最大限度地与热空物料最大限度地与热空气接触(温度气接触(温度121190);干燥时间短干燥时间短
12、,,0.55秒秒,并流操作并流操作;散热面积小散热面积小,热效高热效高,小设备大生产小设备大生产;适用适用范围范围广广,物料物料(晶体晶体)有磨损有磨损,动力消耗大动力消耗大 适用对象适用对象:水分低于水分低于35%40%、不易结块的物料、不易结块的物料 例如糯米粉、马铃薯颗粒例如糯米粉、马铃薯颗粒5.流化床干燥设备流化床干燥设备基本结构基本结构 使使颗粒颗粒食品在干燥床上呈食品在干燥床上呈流化流化状态或缓慢沸状态或缓慢沸腾状态(与液态相似)。腾状态(与液态相似)。适用对象:颗粒或粉粒状食品(固体饮料,适用对象:颗粒或粉粒状食品(固体饮料,造粒后二段干燥)造粒后二段干燥)流化床类型流化床类型单
13、层流化床干燥器单层流化床干燥器 多层流化床干燥器多层流化床干燥器 卧式多室流化床干燥器卧式多室流化床干燥器 喷动流化床干燥器喷动流化床干燥器 振动流化床干燥器振动流化床干燥器 6.喷雾干燥设备喷雾干燥设备喷雾干燥就是将喷雾干燥就是将液态或浆状食品液态或浆状食品喷成雾状液滴,喷成雾状液滴,悬浮在热空气悬浮在热空气气气流中进行脱水干流中进行脱水干燥过程燥过程设备主要由设备主要由雾化雾化系统、空气加热系统、空气加热系统、干燥室、系统、干燥室、空气粉末分离系空气粉末分离系统、鼓风机统、鼓风机等主等主要部分组成。要部分组成。(1)喷雾系统喷雾系统 使液体形成小液滴,产生大量表面积有利于水使液体形成小液滴
14、,产生大量表面积有利于水的蒸发,常用的喷雾系统主要有三类装置:的蒸发,常用的喷雾系统主要有三类装置:压力喷雾压力喷雾:液体在高压下(: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外喷成雾状,一般这种液滴颗粒大小约100-300m,其生产能力和液滴大小通过食品流,其生产能力和液滴大小通过食品流体的压力来控制。体的压力来控制。离心喷雾离心喷雾:液体被泵入高速旋转的盘中:液体被泵入高速旋转的盘中(5000-20000rpm),在离心力的作用下经),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
15、液滴,圆盘周围的孔眼外逸并被分散成雾状液滴,大小大小10-500m。气流喷雾:气流喷雾:在压力为在压力为150500kPa的压缩空的压缩空气经双流体喷头内环孔向外喷射时,将同时气经双流体喷头内环孔向外喷射时,将同时来自喷头中心孔的液态分散成雾状液滴;来自喷头中心孔的液态分散成雾状液滴;三类雾化器的特点三类雾化器的特点(2)空气加热系统空气加热系统蒸汽加热蒸汽加热电加热电加热温度温度150300 食品体系一般在食品体系一般在200 左右左右(3)干燥室干燥室液滴和热空气接触的地方,可水平也可垂直,液滴和热空气接触的地方,可水平也可垂直,为立式或卧式,为立式或卧式,室长几米到几十米,液滴在雾化器出
16、口处速室长几米到几十米,液滴在雾化器出口处速度达度达50m/s,滞留时间滞留时间5100秒,秒,根据空气和液滴运动方向可分为顺流和逆流,根据空气和液滴运动方向可分为顺流和逆流,干燥时的温度变化干燥时的温度变化 空气约空气约200,产品湿球温度一般在产品湿球温度一般在80以以下;下;(4)空气粉末分离系统空气粉末分离系统将空气和粉末分离,大粒子粉末由于重力而将空气和粉末分离,大粒子粉末由于重力而将到干燥室底部,细粉末靠将到干燥室底部,细粉末靠旋风分离器旋风分离器来完来完成;成;难以分离的细粉要用难以分离的细粉要用布过滤器布过滤器;(5)喷雾干燥的特点)喷雾干燥的特点蒸发面积大蒸发面积大干燥过程液
17、滴的温度低干燥过程液滴的温度低过程简单、操作方便、适合于连续化生产过程简单、操作方便、适合于连续化生产耗能大、热效低耗能大、热效低 (6)喷雾干燥的典型产品)喷雾干燥的典型产品奶粉奶粉速溶咖啡和茶粉速溶咖啡和茶粉蛋粉蛋粉豆奶粉豆奶粉酶制剂酶制剂酵母提取物酵母提取物干酪粉干酪粉(7)喷雾干燥的发展)喷雾干燥的发展与流化床干燥结合的两阶段干燥法与流化床干燥结合的两阶段干燥法再湿法和直通法再湿法和直通法 二、接触干燥二、接触干燥被干燥物与被干燥物与加热面加热面处于处于密切接触密切接触状态,蒸发状态,蒸发水分的能量来自承载物料的表面以水分的能量来自承载物料的表面以传导方式传导方式进行干燥,又称传导干燥
18、进行干燥,又称传导干燥间壁传热,而不是加热空气来传热,干燥介间壁传热,而不是加热空气来传热,干燥介质可为蒸汽、热油质可为蒸汽、热油这类设备的常见例子是滚筒干燥机这类设备的常见例子是滚筒干燥机滚筒干燥设备滚筒干燥设备 1.基本结构基本结构金属圆筒在浆料中滚动,物料为薄膜状,受金属圆筒在浆料中滚动,物料为薄膜状,受热蒸发,热蒸发,热由里向外热由里向外 2.设备类型设备类型 (1)单单滚筒滚筒,示意图示意图 (2)双双滚筒,示意图滚筒,示意图 双双滚筒滚筒干燥设干燥设备系统备系统示意图示意图见见P653.特点特点热传递和质量传递很快,接触时间热传递和质量传递很快,接触时间2秒秒-几分几分钟,可实现钟
19、,可实现快速干燥快速干燥;采用高压蒸汽加热,;采用高压蒸汽加热,可使物料固形物从可使物料固形物从3-30%增加到增加到90-98%,表,表面温度可达面温度可达100-145,热能经济,干燥费,热能经济,干燥费用低;用低;因与高温接触,食品带有因与高温接触,食品带有煮熟或焦糊味煮熟或焦糊味4.适用对象适用对象 浆状、泥状、糊状、膏状、液态,一些受热浆状、泥状、糊状、膏状、液态,一些受热影响不大的食品,如麦片、米粉影响不大的食品,如麦片、米粉三、三、真空干燥真空干燥 食品在食品在低气压低气压条件下条件下,热量通常由传导热量通常由传导或辐射向食品传递或辐射向食品传递,进行物料干燥。气压愈进行物料干燥
20、。气压愈低低,水沸点愈低水沸点愈低,易蒸发易蒸发,可降低干燥温度可降低干燥温度,减减少氧化反应等,适合于不耐高温的食品。少氧化反应等,适合于不耐高温的食品。1.基本结构基本结构 干燥箱、干燥箱、真空系统、真空系统、供热系统、冷凝水供热系统、冷凝水收集装置收集装置 2.设备类型设备类型 间歇式真空干燥设备间歇式真空干燥设备 连续式真空干燥(带式输送)设备连续式真空干燥(带式输送)设备间歇式间歇式真空干燥真空干燥设备系统设备系统蒸汽喷射泵抽蒸汽喷射泵抽气系统气系统制冷冷凝器和制冷冷凝器和真空泵组合的真空泵组合的抽气系统抽气系统三级蒸汽喷射三级蒸汽喷射泵泵连续式连续式输送带式真空干燥设备输送带式真空
21、干燥设备为保证干燥室中真空度,有专门设计的密封为保证干燥室中真空度,有专门设计的密封性连续进料和出料装置;性连续进料和出料装置;生产品质优良的橙汁晶粉、速溶茶等;生产品质优良的橙汁晶粉、速溶茶等;真空与其他干燥设备结合则可形成多种形式真空与其他干燥设备结合则可形成多种形式的真空干燥设备,如真空滚筒干燥,的真空干燥设备,如真空滚筒干燥,见书见书P68 真空滚筒干燥真空滚筒干燥3.特点特点 可降低干燥温度;可降低干燥温度;可使水分降低到可使水分降低到2%左右左右 物料呈物料呈疏松多孔状,能速溶疏松多孔状,能速溶。可使被干燥物料轻微膨化。可使被干燥物料轻微膨化。4.适用对象适用对象 水果片、颗粒、粉
22、末如麦乳精、速溶茶水果片、颗粒、粉末如麦乳精、速溶茶等等思考题思考题解释名称:热端、冷端;干端、湿端;顺流、解释名称:热端、冷端;干端、湿端;顺流、逆流;逆流;简述顺流和逆流干燥设备的区别和特点;简述顺流和逆流干燥设备的区别和特点;在空气对流干燥方法中有那些设备?每类设在空气对流干燥方法中有那些设备?每类设备的适用性?备的适用性?真空干燥设备的组成和特点;真空干燥设备的组成和特点;喷雾干燥设备的组成及特点喷雾干燥设备的组成及特点;四、冷冻干燥四、冷冻干燥在高真空度下,如果再将温度降低到食在高真空度下,如果再将温度降低到食品的品的冷冻冷冻温度下,则食品中的水变成冰,温度下,则食品中的水变成冰,在
23、此条件下,冰会直接从固态变成水蒸在此条件下,冰会直接从固态变成水蒸汽(升华)而脱水,是一种冷冻温度下汽(升华)而脱水,是一种冷冻温度下的真空干燥,称冷冻的真空干燥,称冷冻升华升华干燥。干燥。利用冰晶升华原理利用冰晶升华原理1.冷冻干燥条件冷冻干燥条件要使物料中的要使物料中的 水变成冰,同时由冰直接水变成冰,同时由冰直接升华为水蒸汽,则必须要使食品物料的升华为水蒸汽,则必须要使食品物料的水溶液温度水溶液温度保持在三相点以下保持在三相点以下。纯水三相图见下图纯水三相图见下图 O点(固液气)三相点:压力点(固液气)三相点:压力610Pa,温度,温度0,BO:升华曲线,:升华曲线,OA:液化曲线:液化
24、曲线对于食品来说,因食品水分中有溶质,是含对于食品来说,因食品水分中有溶质,是含有多种溶质的混合溶液,溶液冻结时则成为有多种溶质的混合溶液,溶液冻结时则成为低共熔混合物或低共熔混合物或共晶溶液共晶溶液;当共晶溶液开始;当共晶溶液开始冻结的温度称为冻结的温度称为共晶点温度共晶点温度,它是溶液完全,它是溶液完全冻结固化的最高温度;冻结固化点也是熔化冻结固化的最高温度;冻结固化点也是熔化开始点,所以共晶点温度也称为开始点,所以共晶点温度也称为共熔点温度共熔点温度。随着食品水溶液浓度增加,其共晶点或共熔随着食品水溶液浓度增加,其共晶点或共熔点温度和它的水蒸气压都相应下降。点温度和它的水蒸气压都相应下降
25、。故食品水冻结时要低于故食品水冻结时要低于0;一般在;一般在-4 以以下;压力要小于下;压力要小于600Pa冷冻干燥条件冷冻干燥条件(1)食品)食品冷冻温度冷冻温度-4;(2)食品升华一般要)食品升华一般要绝对压力绝对压力500Pa,最高真空一般达到最高真空一般达到155Pa。2.食品的冻结食品的冻结食品中的水被最大量地冻结;食品中的水被最大量地冻结;食品冻结对干燥的影响;食品冻结对干燥的影响;食品冻结方法;食品冻结方法;(1)最大冻结浓度)最大冻结浓度食品在冻结时,先是自由水会结晶析出,食品在冻结时,先是自由水会结晶析出,剩下溶液的溶质浓度增加,冰点下降,剩下溶液的溶质浓度增加,冰点下降,随
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