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1、第三章脱水技术原理与食品干制第三章脱水技术原理与食品干制 第一节第一节第一节第一节 水分活度与食品质量控制水分活度与食品质量控制水分活度与食品质量控制水分活度与食品质量控制一、一、水分活度与微生物控制水分活度与微生物控制水分活度与微生物控制水分活度与微生物控制（一）水分活度与微生物的关系（一）水分活度与微生物的关系（一）水分活度与微生物的关系（一）水分活度与微生物的关系1 1、水分活度（、水分活度（AwAw）是指某种食品体系中，内部水蒸气压与是指某种食品体系中，内部水蒸气压与同温度下纯水蒸气压之比，即同温度下纯水蒸气压之比，即 Aw=P/PAw=P/P0 0 Aw值在01之间。水分活度反映了食
2、品中的游离水分或有效水分的多少，两种食品的绝对水分可以相同，水分与食品结合的程度或游离的程度并不一定相同，水分活度也就不同。虽然水分活度并不是食品的绝对水分，却常用于衡量微生物忍受干燥程度的能力。各种微生物都有它自己生长最旺盛的适宜水分活度和各种微生物都有它自己生长最旺盛的适宜水分活度和最低水分活度。最低水分活度。微生物适宜水分活度和最低水分活度取决于微生物的微生物适宜水分活度和最低水分活度取决于微生物的种类、食品种类、温度、种类、食品种类、温度、pH pH 值、氧气等等。值、氧气等等。水分活度下降，它们的生长速率也下降，当水分活度水分活度下降，它们的生长速率也下降，当水分活度下降到微生物保持
3、生长所需的最低下降到微生物保持生长所需的最低AwAw后，微生物就停止生后，微生物就停止生长。各种微生物保持生长所需的最低长。各种微生物保持生长所需的最低AwAw各不相同。各不相同。大大多多数数最最重重要要的的食食品品腐腐败败细细菌菌所所需需的的最最低低AwAw值值都都在在0.900.90以上。以上。大大多多数数新新鲜鲜食食品品Aw0.99Aw0.99，各种微生物的生长都适宜；各种微生物的生长都适宜；Aw Aw=0.8-0.85=0.8-0.85大大多多数数腐腐败败细细菌菌不不能能生生长长,常常见见腐腐败败菌菌是是霉霉菌，酵母菌，酵母 Aw Aw=0.75=0.75食食品品腐腐败败显显著著减减慢
4、，霉菌慢，霉菌 Aw Aw=0.65=0.65可可使使食食品品贮贮藏藏期期1.5-21.5-2年年 所所以以，一一般般以以为为，如如在在室室温温下下贮贮藏藏食食品品，水水分分活活度度应应降降低低到到0.700.70，在在此此水水分分活活度度，霉霉菌菌等等仍仍会会缓缓慢慢的的生生长长，故故干干制制品极易长霉。品极易长霉。（二）（二）（二）（二）水分活度与微生物耐热性的关系水分活度与微生物耐热性的关系水分活度与微生物耐热性的关系水分活度与微生物耐热性的关系 微生物的耐热性与其所处环境的水分活度有一定的关微生物的耐热性与其所处环境的水分活度有一定的关系。如将嗜热脂肪芽孢杆菌的冻结干燥芽孢放在不同的相
5、系。如将嗜热脂肪芽孢杆菌的冻结干燥芽孢放在不同的相对湿度下的空气中加热，可以观察到：对湿度下的空气中加热，可以观察到：-芽孢的耐热性以水分活度在芽孢的耐热性以水分活度在0.2-0.40.2-0.4之间为最高，之间为最高，-在在0.8-0.40.8-0.4范围内，随着水分活度降低，其耐热性将范围内，随着水分活度降低，其耐热性将逐渐增强。逐渐增强。-但在水分活度为但在水分活度为1.0-0.81.0-0.8范围内，其耐热性随水分活范围内，其耐热性随水分活度减小而降低，其原因尚不清楚。度减小而降低，其原因尚不清楚。霉菌孢子的耐热性随水分活度的降低而呈增强趋势。霉菌孢子的耐热性随水分活度的降低而呈增强趋
6、势。这一事实说明食品的加热干制过程中，食品及其所污染的这一事实说明食品的加热干制过程中，食品及其所污染的微生物均同时脱水，干制后，微生物就长期处于休眠状态，微生物均同时脱水，干制后，微生物就长期处于休眠状态，干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制它们的活动。因干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制它们的活动。因此，干制品并非无菌，环境条件一旦适宜，微生物又会重此，干制品并非无菌，环境条件一旦适宜，微生物又会重新吸湿引起食品的腐败变质。新吸湿引起食品的腐败变质。（三）水分活度与病原菌和产毒菌控制（三）水分活度与病原菌和产毒菌控制（三）水分活度与病原菌和产毒菌控制（三）水分活度与病原菌和产毒菌控制 若
7、干制品污染有病原菌时，因它们能忍受干旱，如葡若干制品污染有病原菌时，因它们能忍受干旱，如葡萄球菌、肠道杆菌、结核杆菌在干燥状态下能保存活力几萄球菌、肠道杆菌、结核杆菌在干燥状态下能保存活力几周到几个月，它们就有对人体健康构成威胁的可能。周到几个月，它们就有对人体健康构成威胁的可能。为此，食品干制脱水过程应特别注意病原菌的控制。为此，食品干制脱水过程应特别注意病原菌的控制。产毒菌的毒素产生量一般随水分活度的降低而减少，甚至产毒菌的毒素产生量一般随水分活度的降低而减少，甚至不产生毒素。不产生毒素。以金黄色葡萄球菌以金黄色葡萄球菌C-243C-243株产生肠毒素株产生肠毒素B B与培养基的水与培养基
8、的水分活度之间的关系为例，当水分活度下降到分活度之间的关系为例，当水分活度下降到0.93-0.960.93-0.96时，时，金黄葡萄球菌事实上已不产生肠毒素金黄葡萄球菌事实上已不产生肠毒素B B。因此，如果食品原料所污染的食物中毒菌在干制前没因此，如果食品原料所污染的食物中毒菌在干制前没有产生毒素，那么干制后也不会产生毒素。但是，如果在有产生毒素，那么干制后也不会产生毒素。但是，如果在干制前毒素已经产生，那么干制将难以破坏这些毒素，食干制前毒素已经产生，那么干制将难以破坏这些毒素，食用这种脱水食品后很可能会导致食物中毒。用这种脱水食品后很可能会导致食物中毒。二、水分活度与酶活性控制水分活度与酶
9、活性控制（一）（一）（一）（一）水分活度与酶活性的关系水分活度与酶活性的关系水分活度与酶活性的关系水分活度与酶活性的关系 当水分活度降低到单分子吸当水分活度降低到单分子吸附水所对应的值以下时，酶基附水所对应的值以下时，酶基本无活性。当水分活度高于该本无活性。当水分活度高于该值之后，则酶活性随水分活度值之后，则酶活性随水分活度的增加而缓慢增大。但当水分的增加而缓慢增大。但当水分活度超过多层水所对应的值后，活度超过多层水所对应的值后，酶的活性显著增大。这就说明酶的活性显著增大。这就说明当食品所含水分不足以形成单当食品所含水分不足以形成单分子吸附层时，酶因没有可利分子吸附层时，酶因没有可利用的水而受
10、到完全的抑制。当用的水而受到完全的抑制。当食品中含有较多的体相水时，食品中含有较多的体相水时，酶可借助溶剂水与底物充分接酶可借助溶剂水与底物充分接触，从而表现出较高的活性。触，从而表现出较高的活性。实验表明，酶要起作用，必须高于某个水分活度才行。也实验表明，酶要起作用，必须高于某个水分活度才行。也即每种酶都存在一个最小水分活度，比如多酚氧化酶要引即每种酶都存在一个最小水分活度，比如多酚氧化酶要引起儿茶酚的褐变，反应体系的最小水分活度为起儿茶酚的褐变，反应体系的最小水分活度为0.250.25，如果，如果水分活度低于水分活度低于0.250.25，褐变反应就不会发生。，褐变反应就不会发生。食品中的酶
11、促反应除了与整个食品体系的水分活度有关食品中的酶促反应除了与整个食品体系的水分活度有关外，还与局部的水分子存在状态有关。比如，在面团糊与外，还与局部的水分子存在状态有关。比如，在面团糊与淀粉酶的混合体系中，尽管在水分活度小于淀粉酶的混合体系中，尽管在水分活度小于0.700.70时淀粉不时淀粉不分解，但是，当把富含毛细管的物质加入该混合体系时，分解，但是，当把富含毛细管的物质加入该混合体系时，水分活度只要达到水分活度只要达到0.460.46时，面团就会发生酶解反应。这种时，面团就会发生酶解反应。这种现象也称作局部效应。现象也称作局部效应。酶起作用的最低水分活度还与酶的种类有关。比如同是酶起作用的
12、最低水分活度还与酶的种类有关。比如同是大麦磷脂分解酶，磷脂酶大麦磷脂分解酶，磷脂酶D D的最低水分活度为的最低水分活度为0.450.45，而磷，而磷脂酶脂酶B B为为0.550.55。（二）（二）酶的热稳定性与水分活度的关系酶的热稳定性与水分活度的关系 酶的热稳定性与水分活度酶的热稳定性与水分活度之间存在一定的关系之间存在一定的关系 。从图中可看出，将黑麦从图中可看出，将黑麦放在不同的温度下加热时，放在不同的温度下加热时，其所含脂酶的起始失活温其所含脂酶的起始失活温度随水分含量而异，水分度随水分含量而异，水分含量越高，酶的起始失活含量越高，酶的起始失活温度越低。也就是说，酶温度越低。也就是说，
13、酶在较高的水分活度环境中在较高的水分活度环境中更容易发生热失活。为此，更容易发生热失活。为此，酶在酶在湿热湿热条件下处理易钝条件下处理易钝化，但在化，但在干热干热条件下难以条件下难以钝化。钝化。三、三、三、三、水分活度与氧化作用的关系水分活度与氧化作用的关系水分活度与氧化作用的关系水分活度与氧化作用的关系 氧化作用与水分活度之氧化作用与水分活度之间的关系如图，从图得知，间的关系如图，从图得知，以单分子吸附水所对应的以单分子吸附水所对应的水分活度为分界点，当食水分活度为分界点，当食品的水分活度小于该值时，品的水分活度小于该值时，氧化速度随水分活度的降氧化速度随水分活度的降低而增大，当食品的水分低
14、而增大，当食品的水分活度大于该值时，氧化速活度大于该值时，氧化速度随水分活度的降低而减度随水分活度的降低而减小；当食品的水分活度等小；当食品的水分活度等于该值时，则氧化速度最于该值时，则氧化速度最慢。慢。油炸马铃薯片中脂肪氧化与水分活度的关系油炸马铃薯片中脂肪氧化与水分活度的关系 脂质的氧化的特点：脂质的氧化的特点：在水分活度小于单分子吸附水的区域内，脂质的氧在水分活度小于单分子吸附水的区域内，脂质的氧化表现为过氧化物价的增加化表现为过氧化物价的增加自动氧化作用；自动氧化作用；在水分活度大于单分子吸附水的区域内，脂质的氧在水分活度大于单分子吸附水的区域内，脂质的氧化表现为酸价的增加，也即为脂质
15、的水解。化表现为酸价的增加，也即为脂质的水解。出现上述现象的原因出现上述现象的原因:主要是当食品所含水分低于单分子吸附水时，部分主要是当食品所含水分低于单分子吸附水时，部分极性基团由于失去了水的保护作用而与氧直接接触，迅速极性基团由于失去了水的保护作用而与氧直接接触，迅速发生氧化反应。发生氧化反应。当食品含水量达到单分子吸附水时，由于极性基团当食品含水量达到单分子吸附水时，由于极性基团均以等摩尔比与水分子结合而受到强烈保护，且由于水与均以等摩尔比与水分子结合而受到强烈保护，且由于水与金属离子发生水化作用而显著降低了金属催化剂的催化活金属离子发生水化作用而显著降低了金属催化剂的催化活性，同时水还
16、可与氢过氧化合物结合使游离基消失，从而性，同时水还可与氢过氧化合物结合使游离基消失，从而抑制了脂质的氧化反应。抑制了脂质的氧化反应。当食品含水量继续升高时，由于大分子发生肿胀而当食品含水量继续升高时，由于大分子发生肿胀而暴露出更多的催化部位，酶及金属催化剂的流动性提高，暴露出更多的催化部位，酶及金属催化剂的流动性提高，氧的溶解度增加，使脂质的氧化速度逐渐加快。氧的溶解度增加，使脂质的氧化速度逐渐加快。四、水分活度与非酶褐变之间的关系四、水分活度与非酶褐变之间的关系 从图中可以看出，非酶褐变有一适宜从图中可以看出，非酶褐变有一适宜的水分活度范围，该范围与干制品的种的水分活度范围，该范围与干制品的
17、种类、温度、类、温度、pHpH值及值及Cu+Cu+、Fe2+Fe2+等因素等因素有关。有关。Labuxa(1970)Labuxa(1970)曾经指出，美拉德褐变曾经指出，美拉德褐变的最大速度出现在水分活的最大速度出现在水分活度为度为0.60.90.60.9之间。在水分活度小于之间。在水分活度小于0.60.6或大于或大于0.90.9时，时，非酶褐变速度将减小。非酶褐变速度将减小。原因：由于水分活度的增大使参与褐原因：由于水分活度的增大使参与褐变反应的有关成分在水溶液中的浓度增变反应的有关成分在水溶液中的浓度增加，且在食品内部的流动性逐渐改善，加，且在食品内部的流动性逐渐改善，从而使它们相互之间的
18、反应几率增大，从而使它们相互之间的反应几率增大，褐变速度因而逐渐加快。但是，当水分褐变速度因而逐渐加快。但是，当水分活度超过活度超过0.90.9后，由于与褐变有关的物后，由于与褐变有关的物质被稀释，且水分为褐变产物之一，水质被稀释，且水分为褐变产物之一，水分增加使褐变反应受到抑制。分增加使褐变反应受到抑制。美拉德反应与水分活度之间的关系美拉德反应与水分活度之间的关系 褐变度Lys loss脂肪氧化脂肪氧化非酶褐变非酶褐变水解反应水解反应酶活力酶活力霉菌生长霉菌生长酵母生长酵母生长细菌生长细菌生长相对反应速率水分活度水分活度0.1 0.2 0.30.40.50.6 0.7 0.8第二节第二节 食
19、品的脱水方法食品的脱水方法盐腌法盐腌法糖糖渍渍法法热风干制热风干制日晒日晒冷冻升华干制法冷冻升华干制法微波干燥微波干燥红外干燥红外干燥离心法离心法膜过滤渗透法膜过滤渗透法蒸发浓缩蒸发浓缩油炸法油炸法冷冻法冷冻法干燥法干燥法食品脱水食品脱水挤压法挤压法腌渍法腌渍法第三节第三节第三节第三节 食品干制工艺食品干制工艺食品干制工艺食品干制工艺一、食品干燥和脱水一、食品干燥和脱水一、食品干燥和脱水一、食品干燥和脱水1.11.11.11.1食食食食品品品品干干干干燥燥燥燥（DryingDryingDryingDrying）食食品品干干燥燥，就就是是在在自自然然条条件件或或人人工工控控制制条条件件下下促促使
20、使食食品品中中水水分分蒸蒸发发的的工工艺艺过过程程。一一般般来来说说，干干燥燥包包括括自自然然干干燥燥，如如晒晒干干、风风干干等等和和人人工工干干燥燥，如如烘烘房房烘烘干干、热热空空气气干干燥燥、真真空空干干燥燥、红红外外干干燥燥、冷冷冻冻干干燥燥、微微波波干干燥燥等等。但但为为了了与与脱脱水水有有所所区区别别，习习惯惯上上常常将将干干燥燥单单纯纯的的理理解解为为自自然然干燥。干燥。1.21.21.21.2脱脱脱脱水水水水（dehydrationdehydrationdehydrationdehydration）脱脱水水就就是是为为保保证证食食品品品品质质变变化化最最小小，在在人人工工控控制制
21、条条件件下下促促使使食食品品水水分分蒸蒸发发的的工工艺艺过过程程。因因此此，脱脱水水就就是是指指人人工工干干燥燥。脱脱水水食食品品不不仅仅应应达达到到耐耐久久贮贮藏藏的的要要求求，而且要求加水复原（复水）后基本上能恢复原状。而且要求加水复原（复水）后基本上能恢复原状。即即食食品品脱脱水水是是指指在在受受控控制制的的条条件件下下完完成成除除去去食食品品中中的的水水分分，而而对对食食品品性性质质方方面面影影响响极极小小或或是是理理想想地地不不引引起起其其他他变变化化。脱脱水水食食品品质质量量的的一一条条衡衡量量标标准准是是加加水水复复原原的的脱脱水水食食品品必必须须非非常接近制备时所用的食品原料。
22、常接近制备时所用的食品原料。1.3 1.3 1.3 1.3 食品干藏食品干藏食品干藏食品干藏 就是脱水干制品在它的水分降低到足以防止腐就是脱水干制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。适宜于干藏的干制品的水分含量是随着的过程。适宜于干藏的干制品的水分含量是随着食品种类而异，一般食品种类而异，一般为为2-25%2-25%，如果干，如果干15-25%15-25%、菜、菜干干4%4%、肉类干制品、肉类干制品5-10%5-10%、奶粉、速溶咖啡、奶粉、速溶咖啡1-5%1-5%。一般再次水分含量范围室温下可贮藏一年或一年一
23、般再次水分含量范围室温下可贮藏一年或一年以上。以上。1.41.4 干制的目的干制的目的干制的目的干制的目的（1 1）Reduces product weight and volumeReduces product weight and volume（减轻重量，减轻重量，缩小容积）缩小容积）;（2 2）Improves transportation and storage.Improves transportation and storage.（为了能在为了能在室温条件下长期保藏食品，以便延长食品的供应室温条件下长期保藏食品，以便延长食品的供应季节，平衡产销高峰，交流各地特产，贮备供救季节，平衡
24、产销高峰，交流各地特产，贮备供救急、救灾和战备用的物质）急、救灾和战备用的物质）（3 3）Makes product may be more convenient in use by Makes product may be more convenient in use by consumer(dried coffee,dry milk,dry soups,dried consumer(dried coffee,dry milk,dry soups,dried beverages etc)beverages etc)为了生产方便食品为了生产方便食品1.5 1.5 1.5 1.5 对食品干制的基
25、本要求对食品干制的基本要求对食品干制的基本要求对食品干制的基本要求 选用微生物污染量少而质量高的食品原料选用微生物污染量少而质量高的食品原料选用微生物污染量少而质量高的食品原料选用微生物污染量少而质量高的食品原料 在清洁卫生环境中加工处理和干制在清洁卫生环境中加工处理和干制在清洁卫生环境中加工处理和干制在清洁卫生环境中加工处理和干制 在防尘、防昆虫、啮齿动物和其他动物侵袭措施下贮藏在防尘、防昆虫、啮齿动物和其他动物侵袭措施下贮藏在防尘、防昆虫、啮齿动物和其他动物侵袭措施下贮藏在防尘、防昆虫、啮齿动物和其他动物侵袭措施下贮藏同时，在干制前热处理和化学处理杀酶降低微生物污染量同时，在干制前热处理和
26、化学处理杀酶降低微生物污染量同时，在干制前热处理和化学处理杀酶降低微生物污染量同时，在干制前热处理和化学处理杀酶降低微生物污染量巴氏杀菌杀死病原菌或寄生虫巴氏杀菌杀死病原菌或寄生虫巴氏杀菌杀死病原菌或寄生虫巴氏杀菌杀死病原菌或寄生虫 在在在在干干干干制制制制过过过过程程程程中中中中必必必必须须须须避避避避免免免免各各各各种种种种原原原原料料料料组组组组织织织织结结结结构构构构和和和和化化化化学学学学成成成成分分分分不不不不良良良良变变变变化化化化，合合合合理理理理控控控控制制制制各各各各种种种种干干干干制制制制技技技技术术术术对对对对干干干干制制制制食食食食品品品品品品品品质质质质所所所所产产
27、产产生生生生的的的的各各各各种影响。种影响。种影响。种影响。食食食食品品品品干干干干藏藏藏藏也也也也常常常常和和和和其其其其他他他他保保保保藏藏藏藏方方方方法法法法结结结结合合合合在在在在一一一一起起起起以以以以便便便便改改改改善善善善干干干干制制制制食食食食品得耐藏性，提高其质量。品得耐藏性，提高其质量。品得耐藏性，提高其质量。品得耐藏性，提高其质量。干制品最好采用抽空、充氮密封包装、低温保藏。干制品最好采用抽空、充氮密封包装、低温保藏。干制品最好采用抽空、充氮密封包装、低温保藏。干制品最好采用抽空、充氮密封包装、低温保藏。二、二、食品干制的基本原理食品干制的基本原理2.1 2.1 食品中的
28、水分状态食品中的水分状态2.2 2.2 食品中的水分表示法食品中的水分表示法食品中的水分表示法食品中的水分表示法2.3 2.3 等温吸湿曲线等温吸湿曲线2.4 2.4 根据脱水过程对食品中水分分类（吸附等温线法）根据脱水过程对食品中水分分类（吸附等温线法）2.5 2.5 食品干制过程的特性食品干制过程的特性2.6 2.6 干燥机理干燥机理2.1 食品中水分状态（1 1）化化学学结结合合水水相相当当牢牢固固的的同同物物料料相相结结合合，只只有有在在化化学学作作用用或特别强的热处理下才能脱除。或特别强的热处理下才能脱除。（2 2）物理化学结合水特点：无严密关系的各种理化结合）物理化学结合水特点：无
29、严密关系的各种理化结合 A A 吸吸附附结结合合水水这这种种水水是是“胶胶囊囊”外外表表或或内内表表上上的的力力场场所所束束缚缚的液体。的液体。B B 渗渗透透压压保保持持水水（膨膨胀胀水水和和结结构构水水）封封闭闭在在细细胞胞内内的的水水属属于于这这种种类类型型，它它既既是是复复合合胶胶束束通通过过渗渗透透吸吸收收的的水水，也也是是固固定定的的结构水支撑机体。结构水支撑机体。C C 物理机械结合水特点：保持不定量的水物理机械结合水特点：保持不定量的水 大毛细管水大毛细管水 微毛细管水微毛细管水 湿润水分湿润水分2.2 2.2 2.2 2.2 食品中的水分表示法食品中的水分表示法食品中的水分表
30、示法食品中的水分表示法2.2.1 2.2.1 水分含量的表示方法水分含量的表示方法（1 1）湿物料的总量：）湿物料的总量：g(Kg)=gg(Kg)=g水水+g g干物干物（2 2）物料的含水量以干物质质量比表示：）物料的含水量以干物质质量比表示：W W吸吸=g g水水/g g干物干物*100100（3 3）物料含水量以总质量比表示：）物料含水量以总质量比表示：W=gW=g水水/g*100 g*100 （4 4）换算关系：换算关系：W=W=（W W吸吸/100+/100+W W吸吸）*100 *100 W W吸吸=（W W吸吸/100-/100-W W吸吸）*100*100（5 5）物料的含水量
31、以干物质质量比表示（）物料的含水量以干物质质量比表示（kg/kgkg/kg干物质）：干物质）：湿含量（湿含量（U U）又称水分率又称水分率 U=gU=g水水/g g干物干物U=WU=W吸吸/100/1002.3 2.3 等温吸湿曲线等温吸湿曲线3.2湿物料同周围空气的相互作用湿物料同周围空气的相互作用可沿两个方向进行：可沿两个方向进行：如果物料表面的蒸汽分压大如果物料表面的蒸汽分压大于空气中的蒸汽分压，那么将于空气中的蒸汽分压，那么将产生蒸发过程产生蒸发过程解吸作用解吸作用如果物料表面的蒸汽分压小如果物料表面的蒸汽分压小于空气中的蒸汽分压，那么将于空气中的蒸汽分压，那么将由于从周围空气中吸收蒸
32、汽而由于从周围空气中吸收蒸汽而吸湿吸湿吸附作用吸附作用 吸附等温曲线随温度、食品吸附等温曲线随温度、食品种类不同种类不同Two foods with the same water content can have Two foods with the same water content can have very different avery different aw w values depending upon the degree values depending upon the degree to which water is free or otherwise bound to
33、 food to which water is free or otherwise bound to food constituentsconstituents Fig.5.2.1 is a representative water absorption Fig.5.2.1 is a representative water absorption isotherm for a given food at a given temperature.isotherm for a given food at a given temperature.It shows the final moisture
34、 content the food will It shows the final moisture content the food will have when it reaches moisture equilibrium with have when it reaches moisture equilibrium with atmospheres of different relative atmospheres of different relative humiditieshumidities.Figure Water sorption isotherm 根据食品中的含水量和水分活
35、度分为三个区段：根据食品中的含水量和水分活度分为三个区段：第一区段第一区段 单层水分子区（单层水分子区（bounded water1)Aw bounded water1)Aw 00.2500.25 第二区段第二区段 多层水分子区多层水分子区 （bounded water2bounded water2）Aw Aw 0.250.800.250.80 第三区段第三区段 毛细管凝结水区毛细管凝结水区 (bounded water3)bounded water3)Bound and Unbounded waterBound and Unbounded waterWater:between 0-100%W
36、ater:between 0-100%relative humidity;relative humidity;Equilibrium moisture content Equilibrium moisture content:bounded water:bounded waterAbove 100%:unbounded Above 100%:unbounded waterwater2.4 2.4 根根据据脱脱水水过过程程对对食食品品中中水水分分分分类类（吸吸附附等等温温线线法）法）吸吸湿湿水水分分:空空气气湿湿度度达达到到饱饱和和状状态态时时，食食品品能能从从空空气气中中吸吸取取的的水水分分将
37、将达达到到最最高高值值，此此时时食食品品的的平平衡水分衡水分.湿湿润润水水分分:超超过过吸吸湿湿水水分分的的食食品品水水分分称称为为湿湿润润水水分分 根据脱水过程对物料中水分分类（吸附等温线法）根据脱水过程对物料中水分分类（吸附等温线法）00.20.40.60.81.0最终平衡水分蒸发水分脱水干制区去湿区吸湿区吸湿水分食品水分物料吸湿状态物料潮湿状态湿润水分2.5 2.5 食品干制过程的特性（食品干制过程的特性（Drying curveDrying curve）:Drying rate curve Food temperature curveDrying curveW绝=f()呈指数关系 dW
38、绝/d=f(W绝)因W=f()则dW绝/d=f()T食=f()Constant Rate PeriodFalling Rate PeriodDrying curve consists of Constant Rate Period Constant Rate Period-As long the amount of -As long the amount of water reaching the surface is equal to the amount water reaching the surface is equal to the amount of water evaporati
39、ng from the surface-the of water evaporating from the surface-the evaporation is quite rapid and this cools the food evaporation is quite rapid and this cools the food surface surface Falling Rate Period Falling Rate Period-When the amount of water-When the amount of water reaching surface decreases
40、-evaporation reaching surface decreases-evaporation decreases and surface temperature increasesdecreases and surface temperature increasesThe falling rate of drying may be explained as follows:Outside drier layer of food forms insulation Outside drier layer of food forms insulation barrier against r
41、apid heat transfer(evaporated barrier against rapid heat transfer(evaporated water leaves voids filled up with air).water leaves voids filled up with air).As the water evaporates the concentration of As the water evaporates the concentration of solute in water increases.This elevates the solute in w
42、ater increases.This elevates the boiling point.boiling point.The increase in the distance the water has to The increase in the distance the water has to travel to reach surface.travel to reach surface.曲线特征的变化主要是曲线特征的变化主要是内部水分扩散内部水分扩散与与表面水分表面水分蒸发或外部水分扩散蒸发或外部水分扩散所决定。所决定。食品干制过程特性总结：食品干制过程特性总结：干制过程中食品内部
43、水分扩散大于食品表面干制过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分蒸发或外部水分扩散，则恒率阶段可以延长，水分蒸发或外部水分扩散，则恒率阶段可以延长，若内部水分扩散速率低于表面水分扩散，就若内部水分扩散速率低于表面水分扩散，就不存在恒率干燥阶段。不存在恒率干燥阶段。外部很容易理解，取决于温度、空气、湿度、流外部很容易理解，取决于温度、空气、湿度、流速以及表面蒸发面积、形状等速以及表面蒸发面积、形状等 表面水分蒸发强度的计算：表面水分蒸发强度的计算：W=CW=C（P P物物 P P 空空）760/760/B B W W 食品表面水分蒸发强度食品表面水分蒸发强度 （kg/mkg/m2 2.h.h）P
44、P物物 与与潮潮湿湿物物料料表表面面湿湿球球温温度度相相应应的的饱饱和和水水蒸蒸汽汽压压（mmHgmmHg）P P 空空热空气中的水蒸汽压（热空气中的水蒸汽压（mmHgmmHg）B B 大气压（大气压（mmHgmmHg）C C 潮湿物料表面的给湿系数潮湿物料表面的给湿系数（kg/mkg/m2 2.h.mmHg.h.mmHg）C=0.029+0.0174V C=0.029+0.0174V（V V 空气流速空气流速m/s m/s 水平，垂直水平，垂直2 2C C）那么内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢？那么内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢？2.6 干燥机制温度梯度温度梯度 表
45、面水分扩散到空气中表面水分扩散到空气中T T-TT T-T 内部水分转移到表面内部水分转移到表面M-MM-M M M水分梯度水分梯度 Food HFood H2 2OOFood dehydration involves:Food dehydration involves:Getting heat into the product Getting moisture out of the product Therefore,drying may be classified as heat-mass transfer process2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 食品干制过程中潮湿物
46、料的湿热传递食品干制过程中潮湿物料的湿热传递食品干制过程中潮湿物料的湿热传递食品干制过程中潮湿物料的湿热传递物料给湿和导湿物料给湿和导湿物料给湿和导湿物料给湿和导湿两过程就是物料湿热传递的具体表现。两过程就是物料湿热传递的具体表现。（1 1）物料给湿过程：）物料给湿过程：物物料料水水分分大大于于吸吸湿湿水水分分时时，物物料料表表面面受受热热蒸蒸发发水水分分，但但表表面面分分界界层层向向周周围围介介质质扩扩散散，而而原原料料表表面面又又被被它它内内部部向向外外扩扩散散的的水水分分所所湿湿润润，此此时时水水分分从从物物料料表表面面向外的扩散过程称为向外的扩散过程称为给湿过程给湿过程给湿过程给湿过程
47、。特特点点：实实质质上上它它为为恒恒速速干干燥燥阶阶段段的的水水分分外外扩扩散散和和自自由液面蒸发水分相类似。由液面蒸发水分相类似。如如果果表表面面粗粗糙糙，它它的的蒸蒸发发表表面面积积大大于于几几何何面面积积，干干燥强度就大于自由液面的水分蒸发强度。燥强度就大于自由液面的水分蒸发强度。如如果果毛毛细细管管多多孔孔性性物物料料内内部部也也有有水水分分蒸蒸发发，则则干干燥燥速度也会大于自由液面的蒸发速率。速度也会大于自由液面的蒸发速率。（2 2）物料导湿过程）物料导湿过程 导湿性：干制过程中潮湿食品食品表面水分受热后导湿性：干制过程中潮湿食品食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而
48、后，水蒸气首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散，此时表面湿含量比物料从食品表面向周围介质扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分水分水分水分梯度梯度梯度梯度。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不断向表面方向移动。这种水分迁移现亦即是从内部不断向表面方向移动。这种水分迁移现象称为象称为导湿性导湿性导湿性导湿性。导湿温性：同时，食品在热空气中，食品表面受热导湿温性：同时，食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因而在物料内部会
49、建立一定的温度差，高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度差，即即温度梯度温度梯度温度梯度温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液态还是。温度梯度将促使水分（无论是液态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为气态）从高温向低温处转移。这种现象称为导湿温性。导湿温性。导湿温性。导湿温性。（3）导湿性水分梯度水分梯度水分梯度水分梯度若用若用若用若用W W W W绝绝绝绝 表示等湿面湿含量或水分含量表示等湿面湿含量或水分含量表示等湿面湿含量或水分含量表示等湿面湿含量或水分含量（kg/kgkg/kgkg/kgkg/kg干物质），则沿法线方向相距干物质），则沿法线方向相距干物质），则沿法线方向相距干
50、物质），则沿法线方向相距nnnn的另一等湿面上的湿含量为的另一等湿面上的湿含量为的另一等湿面上的湿含量为的另一等湿面上的湿含量为W W W W绝绝绝绝+W W W W绝绝绝绝 ，那么物体内的水分梯度，那么物体内的水分梯度，那么物体内的水分梯度，那么物体内的水分梯度grad Wgrad Wgrad Wgrad W绝绝绝绝 则则则则为：为：为：为：W W W W绝绝绝绝 物体内的湿含量，即每千克干物质物体内的湿含量，即每千克干物质物体内的湿含量，即每千克干物质物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量（千克）内的水分含量（千克）内的水分含量（千克）内的水分含量（千克）n n n n 物料内等湿面间