食品加工工艺技术模板Word文档格式.docx

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（1）自由水或游离水

（2）结合水或被束缚水

①化学结合水；

②物理化学结合水。

③机械结合水。

二、水分活度

游离水和结合水可用水分子逃逸趋势（逸度）来反应，我们把食品中水逸度和纯水逸度之比称为水分活度（wateractivity）Aw。

f——食品中水逸度

Aw=——

f0——纯水逸度

我们把食品中水逸度和纯水逸度之比称为水分活度。

水分逃逸趋势通常能够近似地用水蒸汽压来表示，在低压或室温时，f/f0和P/P0之差很小（<

1%），故用P/P0来定义Aw是合理。

（1）定义

Aw=P/P0

其中P：

食品中水蒸汽分压；

P0：

纯水蒸汽压（相同温度下纯水饱和蒸汽压）。

（2）水分活度大小影响原因

①取决于水存在量；

②温度；

③水中溶质浓度；

④食品成份；

⑤水和非水部分结合强度。

表2-1常见食品中水分含量和水分活度关系。

（3）测量

①利用平衡相对湿度概念；

②数值上Aw=相对湿度/100，但二者含义不一样；

③水分活度仪。

对单一溶质，可测定溶液冰点来计算溶质mol数；

具体方法参考FoodengineeringpropertiesM.M.A.Mao。

三、水分活度对食品影响

大多数情况下，食品稳定性（腐败、酶解、化学反应等）和水分活度是紧密相关。

（1）水分活度和微生物生长关系；

食品腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应造成，任何微生物进行生长繁殖和多数生物化学反应全部需要以水作为溶剂或介质。

干藏就是经过对食品中水分脱除，进而降低食品水分活度，从而限制微生物活动、酶活力和化学反应进行，达成长久保藏目标。

（2）干制对微生物影响；

干制后食品和微生物同时脱水，微生物所处环境水分活度不适于微生物生长，微生物就长久处于休眠状态，环境条件一旦适宜，，又会重新吸湿恢复活动。

干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。

因为病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。

（3）干制对酶影响；

水分降低时，酶活性也就下降，然而酶和底物同时增浓。

在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到1%以下时，酶活性才会完全消失。

酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶活动，就有必需在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达成酶失去活性为度。

（4）对食品干制基础要求。

干制食品原料应微生物污染少，品质高。

应在清洁卫生环境中加工处理，并预防灰尘和虫、鼠等侵袭。

干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降低微生物污染量。

有时需巴氏杀菌以杀死病原菌或寄生虫。

四、食品中水分含量（M）和水分活度之间关系

食品中水分含量（M）和水分活度之间关系曲线称为该食品吸附等温线；

水分吸附等温线认识；

温度对水分吸附等温线影响；

水分吸附等温线应用。

思索题

1.水分活度对微生物、酶及其它反应有什么影响？

简述干藏原理。

2.在北方生产紫菜片，运到南方，出现霉变，是什么原因，怎样控制？

第二节食品干制基础原理

一、干燥机制

干燥过程是湿热传输过程：

表面水分扩散到空气中，内部水分转移到表面；

而热则从表面传输到食品内部。

①水分梯度：

干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，以后，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中心湿含量低，出现水分含量差异，即存在水分梯度。

水分扩散通常总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不停向表面方向移动。

这种水分迁移现象称为导湿性。

②温度梯度：

食品在热空气中，食品表面受热高于它中心，所以在物料内部会建立一定温度差，即温度梯度。

温度梯度将促进水分（不管是液态还是气态）从高温向低温处转移。

这种现象称为导湿温性。

（一）导湿性

（1）水分梯度

若用M表示等湿面湿含量或水分含量（kg/kg干物质），则沿法线方向相距Δn另一等湿面上湿含量为M+ΔM，那么物体内水分梯度gradM则为：

M——物体内湿含量，即每千克干物质内水分含量（千克）；

Δn——物料内等湿面间垂直距离（米）。

导湿性引发水分转移量可根据下述公式求得：

（千克/米2·

小时）

其中：

i水——物料内水分转移量，单位时间内单位面积

上水分转移量（kg干物质/米2·

小时）。

K——导湿系数（米·

γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3）。

M——物料水分（kg/kg干物质）

水分转移方向和水分梯度方向相反，所以式中带负号。

需要注意一点是：

导湿系数在干燥过程中并非稳定不变，它伴随物料温度和水分而异。

（2）物料水分和导湿系数间关系

①K值改变比较复杂。

当物料处于恒率干燥阶段时，排除水分基础上为渗透水分，以液体状态转移，导时系数稳定不变（DE段）；

再深入排除毛细管水分时，水分以蒸汽状态或以液体状态转移，导湿系数下降（CD段）；

再深入为吸附水分，基础上以蒸汽状态扩散转移，先为多分子层水分，后为单分子层水分。

②导湿系数和温度关系

若将导湿性小物料在干制前加以预热，就能显著地加速干制过程。

所以能够将物料在饱和湿空气中加热，以免水分蒸发，同时能够增大导湿系数，以加速水分转移。

（二）导湿温性

在对流干燥中，物料表面受热高于它中心，所以在物料内部会建立一定温度梯度。

温度梯度将促进水分（不管液态或气态）从高温处向低温处转移。

导湿温性是在很多原因影响下产生复杂现象。

高温将促进液体粘度和它表面张力下降，但将促进蒸汽压上升，而且毛细管内水分还将受到挤压空气扩张影响。

结果是毛细管内水分将顺着热流方向转移。

（1）温度梯度

导湿温性引发水分转移流量将和温度梯度成正比，它流量可经过下式计算求得：

i温——物料内水分转移量，单位时间内单位面积

δ——湿物料导湿温系数（1/℃，或kg/kg干物质×

℃）

（2）导湿温系数

就是温度梯度为1℃/米时物料内部能建立水分梯度，即

导湿温性和导湿性一样，会因物料水分差异（即物料和水分结合状态）而异。

（三）干制过程中，湿物料内部同时会有水分梯度和温度梯度存在，所以，水分流动方向将由导湿性和导湿温性共同作用结果。

i总=i湿+i温

二者方向相反时：

i总=i湿—i温

当i湿﹥i温

水分将根据物料水分降低方向转移，以导湿性为主，而导湿温性成为阻碍原因，水分扩散则受阻。

当i湿﹤i温

水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向发展，而导湿性成为阻碍原因。

如：

烤面包早期

二、干制过程特征

食品在干制过程中，食品水分含量逐步降低，干燥速率逐步变低，食品温度也在不停上升。

①水分含量改变（干燥曲线）

②干燥速率曲线

③食品温度曲线

（1）干燥曲线

干制过程中食品绝对水分和干制时间关系曲线。

干燥时，食品水分在短暂平衡后，出现快速下降，几乎是直线下降，当达成较低水分含量时（第一临界水分），干燥速率减慢，随即达成平衡水分。

平衡水分取决于干燥时空气状态。

（2）干燥速率曲线

伴随热量传输，干燥速率很快达成最高值，然后稳定不变，此时为恒率干燥阶段，此时水分从内部转移到表面足够快，从而能够维持表面水分含量恒定，也就是说水分从内部转移到表面速率大于或等于水分从表面扩散到空气中速率

（3）食品温度曲线

早期食品温度上升，直到最高值——湿球温度，整个恒率干燥阶段温度不变，即加热转化为水分蒸发所吸收潜热（热量全部用于水分蒸发）。

在降率干燥阶段，温度上升直到干球温度，说明水分转移来不及供水分蒸发，则食品温度逐步上升。

曲线特征改变关键是内部水分扩散和表面水分蒸发或外部水分扩散所决定。

食品干制过程特征总结：

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，则恒率阶段能够延长，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。

外部扩散速率，很轻易了解，取决于温度、空气、湿度、流速和表面蒸发面积、形状等。

那么内部水分扩散速率影响原因或决定原因是什么呢？

由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征。

以上我们讲全部是热空气为加热介质。

若是采取其它加热方法，则干燥速率曲线将会改变。

三、影响干制原因

干制过程就是水分转移和热量传输，即湿热传输，对这一过程影响原因关键取决于干制条件（由干燥设备类型和操作情况决定）和干燥物料性质。

（一）干制条件影响

（1）温度

对于空气作为干燥介质，提升空气温度，干燥加紧。

因为温度提升，传热介质和食品间温差越大，热量向食品传输速率越大，水分外逸速率所以加速。

对于一定相对湿度空气，伴随温度提升，空气相对饱和湿度下降，这会使水分从食品表面扩散动力更大。

另外，温度高水分扩散速率也加紧，使内部干燥加速。

注意：

若以空气作为干燥介质，温度并非关键原因，因为食品内水分以水蒸汽形式外逸时，将在其表面形成饱和水蒸汽层,若不立即排除掉，将阻碍食品内水分深入外逸，从而降低了水分蒸发速度.故温度影响也将所以而下降。

（2）空气流速

空气流速加紧，食品干燥速率也加速。

不仅因为热空气所能容纳水蒸气量将高于冷空气而吸收较多水分；

还能立即将聚集在食品表面周围饱和湿空气带走，以免阻止食品内水分深入蒸发；

同时还因和食品表面接触空气量增加，而显著加速食品中水分蒸发。

（3）空气相对湿度

脱水干制时，假如用空气作为干燥介质，空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快。

近于饱和湿空气深入吸收水分能力远比干燥空气差。

饱和湿空气不能在深入吸收来自食品蒸发水分。

脱水干制时，食品水分能下降程度也是由空气湿度所决定。

食品水分一直要和周围空气湿度处于平衡状态。

干制时最有效空气温度和相对湿度能够从多种食品吸湿等温线上寻求。

（4）大气压力和真空度

气压影响水平衡，所以能够影响干燥，当真空下干燥时，空气蒸汽压降低，在恒速阶段干燥愈加快。

气压下降，水沸点对应下降，气压愈低，沸点也愈低，温度不变，气压降低则沸腾愈加速。

不过，若干制由内部水分转移限制，则真空干燥对干燥速率影响不大。

（5）蒸发和温度

干燥空气温度不管多高，只要由水分快速蒸发，物料温度通常不会高于湿球温度。

若物料水分下降，蒸发速率减慢，食品温度将随之而上升。

脱水食品并非无菌。

（二）食品性质影响

（1）表面积

水分子从食品内部行走距离决定了食品被干燥快慢。

小颗粒，薄片易干燥，快。

（2）组分定向

水分在食品内转移在不一样方向上差