海大加工保藏62

第六章 食品的干制保藏技术[教学目标]本章使学生了解食品常用的干燥方法及各自的特点，掌握食品干制的一般过 程，掌握干制食品的包装及贮藏。

第一节 食品干燥过程中的湿热传递一、湿物料的热物理特性l湿物料的比热。

湿物料的比热通常以物料中干物质的比热 C 干与所含水分的比热 C 水的平 均值来表示l湿物料的导热系数。

由于湿物料中既存在固形物，又存在水分，此外还存在气体，因此 湿物料的传热与单一形态物体的传热有较大的区别。

热量在湿物料中的传递既可以通过 内含空气和液体的孔隙以对流方式进行，也可通过湿物料的固体间架以导热方式进行， 还可通过孔隙壁与壁之间的辐射等方式来进行。

湿物料的导热系数在干燥过程中是可变 的，主要取决于湿物料的含水量和温度。

随着湿物料含水量的降低，其导热系数也不断 减小。

这是因为随着干燥的进行，空气代替了水分进入湿物料中，从而使其导热性变差 l湿物料的导温系数。

导温系数α是表示湿物料加热或冷却快慢的重要热物理参数。

温 度和含水量仍是影响导温系数的主要因素，尤以含水量的影响更为显著二、湿物料在干燥过程中的湿热传递(一)影响湿热传递的因素l湿物料的表面积。

湿热传递的速度随湿物料的表面积增大而加快。

这是因为湿物料表面 积增大，使之与传热介质的接触面增大，同时也使水分蒸发逸出的面积增大，所以湿物 料的传热和传质速度将同时加快。

另外，如果单位容积的湿物料表面积增大，则意味着 热量由表面传向内部的距离缩短，而水分由湿物料内部向外迁移和逃逸的距离也缩短， 显然这将导致湿热传递速度的加快l干燥介质的温度。

当湿物料的初温一定时，干燥介质温度越高，表明传热温差越大，湿 物料与干燥介质之间的热交换越快。

但是，如果换热介质是空气(通常如此，)则温度所 起的作用较为有限。

这是因为水分是以水蒸气的形式从湿物料中逸出的，这些水蒸气须 不断地从湿物料周围排除掉，否则就会在湿物料周围形成饱和状态，从而大大地降低水 分从湿物料中逸出的速度l空气流速 。

以空气作为传热介质时，空气流速将成为影面响湿热传递的首要因素。

一 方面，空气流速越快，对流换热系数越大；另一方面，空气流速越快，与湿物料接触的 空气量相对增加，因而能吸收更多的水分，防止在湿物料的表面形成饱和空气层l空气的相对湿度。

空气的相对湿度越低，则湿物料表面与干燥空气之间的水蒸气压差越 大，加之干燥空气能吸纳更多的水分，因而能加快湿热传递的速度。

空气的相对湿度不仅会影响湿热传递的速度，而且决定了湿物料的干燥程度。

这是因为湿物料干燥后的最 低水分含量将与所用干燥空气的平衡相对湿度相对应l 真空度。

如果水周围空气的压力低于大气压，则水的沸点将随之下降，且压力愈低或者真空度愈高，水的沸点下降也越多。

因此，我们可以在保持温度恒定的同时降低气压， 加快水的沸腾。

或者说可以采用加热真空容器的方法使水分在较低的温度下蒸发。

而较 低的蒸发温度和较短的干燥时间对热敏性食品是非常重要的(二)湿物料在干燥过程中的湿热传递l 给湿过程。

湿物料在受热后其表面水分将通过界面层向加热介质蒸发转移， 从而在湿物料的内部与表面之间建立起水分梯度。

在该水分梯度的作用下，湿物料内部的水分将向 表层扩散，并通过表层不断向加热介质蒸发。

我们把湿物料中的水分从其表面层向加热 介质扩散的过程称做给湿过程l 导湿过程。

由于给湿过程的进行，湿物料内部建立起水分梯度，因而水分将由内层向表层扩散。

这种在水分梯度作用下水分由内层向表层的扩散过程就是导湿过程(三)食品干燥过程的特性l 干燥曲线。

干燥曲线是表示食品干燥过程中绝对水分(Ⅳ绝)和干燥时间(τ)之间的关系曲线。

该曲线的形状取决于食品种类及干燥条件等因素。

该曲线显示，在干燥开始后的 一小段时间内，食品的绝对水分仅有很少的降低。

随后，食品的绝对水分将随干燥的进 行而呈直线下降。

到达临界点 C 后，绝对水分的减少将趋于缓慢，最后达到该干燥条件 下的平衡水分，食品的干燥过程也随之停止l 干燥速度曲线。

干燥速度曲线是表示干燥过程中某个时间的干燥速度( td dW 绝 )与该时间的食品绝对水分(W 绝)之关系的曲线。

从该曲线不难看出，在开始干燥的最初一小段 时间内， 干燥速度将由0 增加到最大。

在随后的一段干燥时间内， 干燥速度将保持恒定， 因此也把这个阶段称为恒率干燥期。

在干燥过程的后期，干燥速度将逐渐下降至干燥结 束，这个阶段也称为降率干燥期l 食品温度曲线。

食品温度曲线是表示干燥过程中食品温度和干燥时间之关系的曲线。

它最初是由雷科夫提出来的。

该曲线表明在干制开始后的很短时间内，食品表面温度迅速 升高，并达到空气的湿球温度。

在恒率干燥阶段内，由于加热介质传递给食品的热量全 部消耗于水分的蒸发，因而食品不被加热，温度保持不变。

在降率干燥阶段内，水分蒸 发速度不断降低，使干燥介质传递给食品的热量超过水分蒸发所需热量，因此，食品温 度将逐渐升高。

当食品含水量达到平衡水分时，食品的温度也上升到与空气的干球温度 相等三、干燥时间的计算l 干燥时间是指将食品从初始含水量干燥到预定含水量所需时间。

由于一般的干燥过程中包含了恒率干燥阶段和降率干燥阶段，这两个阶段具有不同的特性，因此需采用不同的方法来计算各个阶段所需时间l 恒率干燥期的干燥时间。

假设食品的初始水分为 W 1，恒率干燥期结束时的水分为 W c ，恒率干燥期的干燥速度为 N，如果不考虑干燥初期的升温过程，则恒率干燥期的干燥时间 τ1 可用下式计算： ) (min 1 1 h NW W c 或 - = t l 降率干燥期的干燥时间。

片状食品： ) ln( 0848 . 0 2ee c m W W W W - - - = Õ a d t ；圆柱状食品 ) ln( 637 . 0 2e e c m W W W W - - - = Õ a g t ；球状食品 ) ln( 0506 . 0 2 ee c m W W W W R - - - = Õ a t 第二节 食品干燥方法与设备一、对流干燥l 隧道式干燥。

这种干燥设备大体分成两个部分：沿隧道长度方向设有隔板，隔板以上区域为加热区，其下则为干燥区。

食品经预处理后放在小车上，推入干燥区。

干燥区可容 纳 5～15 辆小车不等。

干燥区的截面大小应与小车相匹配，既能容纳小车，又要使小车 与壁面及隔板之间的间隙尽量小，以避免热空气的无功流动。

小车一般高为(1.5～2)m， 车上分格，其上放料盘。

料盘用木料或轻金属制作，盘底有孔缝。

料盘放在小车上，应 使盘间留出畅通的空气流道。

在于燥操作时，靠近出料口的料车首先完成干燥，然后被 推出干燥器， 再由入口送入另一辆料车，隧道中每一辆料车的位置都向出料口前移一个 料车的距离，构成了半连续的操作方式。

该干燥器的效率比较高，一台 12 车的隧道式 干燥器，如果料盘尺寸为 1×2m，叠放层数为 25层，每平方米料盘装食品10kg，那么， 一次即可容纳 5000kg 以上的新鲜食品l 带式干燥。

带式干燥是将待干食品放在输送带上进行干燥。

输送带可以是单根，也可以布置成上下多层。

输送带最好由钢丝制成以便干燥介质穿流而过。

湿物料由撒料器散布 在缓慢移动的输送带上，料层厚薄应均匀，厚度为(75～180)mm。

第一段输送带工作面 长(9～18)m，宽(1.8～3.0)m。

经过第一段输送带的干燥后，物料散布在第二段输送带 上形成(250～300)mm 的厚层，进行后期干燥。

为了改善第一段输送带上湿物料干燥的 均匀性，可将此段分成几个区域，干燥介质在各个区域中穿流的方向可交叉进行。

但最 后一个区域的穿流应自上而下， 以免气流将干燥的物料吹走。

带式干燥设备是一种特别 适合干燥单品种、整季节生产的块片状食品的完全连续化设备l 泡沫层干燥。

泡沫层干燥法始创于 1960 年前后，主要用于液体食品如果汁的脱水。

这种干燥方法简单地说， 就是先将液态或浆质状的物料制成稳定的泡沫状物料，然后将它 们铺开在某种支持物上成一薄层，采用常压热风干燥的方法予以干燥。

泡沫层干燥的特 点，泡沫层干燥除了具有热风干燥法的一般优点外，还具有干燥速度快，干制品质量好等优点。

比如(2～3)mm 厚的泡沫层，料温为 56℃时，(10～20)min 即可干燥完毕，仅 相当于普通干燥法干燥时间的1/3。

不过，泡沫层干燥也存在缺点。

泡沫层干燥效果在 很大程度上取决于泡沫的结构。

只有在泡沫结构均匀一致且在干燥过程中得以保持时， 方能获得很好的干燥效果。

而这一点实际上是很难做到的l气流干燥。

气流干燥是将粉末状或颗粒状食品悬浮在热空气流中进行干燥的方法。

气流 干燥设备只适用于在潮湿状态下仍能在气体中自由流动的颗粒食品或粉末食品如面粉、 淀粉、葡萄糖、鱼粉等。

在用气流干燥法干燥时，一般需用其他干燥方法先将湿物料的 水分干燥到 35％～40%以下。

颗粒状或粉末状的湿物料通过给料器由干燥器的下端进入 干燥管，被由下方进入的热空气向上吹起。

在热空气与湿物料一起向上运动的过程中， 互相之间充分接触，进行强烈的湿热交换，达到迅速干燥的目的。

干燥好的产品由旋风 分离器分离出来，废气由排气管排入大气中。

气流干燥的工艺条件是：热风温度 121～ 190℃，空气流速(450～780)m/min。

干制时间一般为(2～3)s。

气流干燥的特点是：① 呈悬浮状态的物料与干燥介质的接触面积大，每个颗粒都被热空气包围，因而干燥速度 极快；②物料应具有适宜的粒度范围，粒度最大不超过 10mm。

原料水分也应控制在 35% 以下，且不具有粘结性；③可与其他设备联合使用，以提高生产效率。

气流干燥用于干 燥非结合水时，速度极快，效率也较高，可达 60%。

而用于干燥结合水时，热效率很低， 仅为 20％。

因此后期干燥可由其他干燥方式来完成；④设备结构简单，制造、维修均 较容易。

气流干燥的缺点是气流速度高， 系统阻力大， 动力消耗多，易产生颗粒的磨损。

另外直立式干燥管由于太长(10m 或更长)而显得体积较大。

为此，可将干燥管改成脉冲 式、套管式、旋风式和环式等型式，以减小设备体积l流化床干燥。

流化床干燥所依据的原理和设备与流化床冻结基本相同，区别在于流化床 干燥的介质是高温低湿的空气。

有关情况可参阅本书第四章中流化床冻结器的部分。

l喷雾干燥。

喷雾干燥法就是将液态或浆质态食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气流中进行 干燥的方法。

当喷芯和喷嘴套连接后，芯与喷嘴之间将留下一个空隙，称做旋流室，从 高压泵送来的高压液体，流过喷芯上的导流构槽，进入旋流室作旋转运动。

由于旋流室 的锥形空间愈来愈小，因而液体旋流速度愈来愈大，压力则愈来愈低。

当旋流到达喷孔 时，压力已降到接近甚至低于大气压，外界的空气便可从喷孔中心处进入，形成了空气 心，而液体旋流则变成围绕空气心的环状薄膜从喷孔喷出，环状薄膜的厚度为(0.5～4) μm 左右。