第四章食品干燥保藏 (1)
主要内容
1. 干燥保藏原理
非结合水与结合水，水分表示方法，水分活度与平衡水分，吸附、解吸等温线，食品在干燥中的主要变化，食品干燥贮藏中所需的最低水分以及干制品的品质评价指标，复水与产品品质
2. 干燥方法及设备
食品干燥的基本要求，食品干燥工艺条件的确定原则，干燥方式及干燥设备
基本要求：
食品干燥保藏基本原理，掌握相关基本概念
重点：
掌握食品干燥的基本要求，以及干燥方法和装备的选定原则
序言
1) 什么是食品干燥保藏?
食品干燥保藏就是将食品物料的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分状态进行长期贮藏的过程。
2) 干燥保藏主要操作过程可分三个阶段
(1) 干燥前的预处理或加工过程。如果贮藏对象是新鲜的农产品，则对物料进行清洗、整理、切分和杀青处理，破坏酶的活性，防止非酶反应，提高干燥速率；如果是深加工产品，干燥则是最后的工序（如方便面、干燥米饭
的加工）。
(2) 干燥过程。在自然条件或者人工控制条件下使食品中水分蒸发的工艺过程，包括自然干燥如晒干、风干等；人工干燥如烘房烘干、热空气干燥、真空干燥等。
(3) 包装贮藏过程。将干燥后的产品，适当包装后，在特定的环境中贮藏。
3) 干燥保藏主要应用于以下几个方面
(1) 初级原料的加工与保藏：各类谷物、蔬菜、果品等农产品收后处理。
(2) 各种中间产物的加工与保藏：食品配料的制备、废弃物的回收等。（例如：啤酒生产中的麦芽、啤酒花等；黄酒生产中的麦曲、大米、酒糟等）。
(3) 食品成品的加工与保藏：各类方便食品（方便面、干燥米饭）、粉末食品（奶粉）、抽提产品（咖啡）等的加工与保藏。
4) 干燥保藏的特点
(1) 能在室温条件下长期保藏食品，或提供特色食品品种。
(2) 食品干燥后，质量减轻，体积缩小。
体积缩小和质量减轻可以显著地节省包装、贮藏和运输费用，并且还便于携带，供应方便。
表5.1 各种新鲜食品和保藏食品的体积/m3·t-1
5.1 食品干燥保藏原理
5.1.1 湿物料的状态及水分
1) 湿物料的状态
不同外观：块状（土豆）、条状（刀豆）、片状（叶类蔬菜）、颗粒状（谷物）、晶体（糖）、粉末状（面粉）等。
不同物理化学性质：液态食品（粘性、粘弹性、流动性等）、湿固态食品（塑性、弹性、粘弹性等）。
不同生物学性质：新鲜果蔬的生理活动及酶活性、微生物繁殖生长。2) 水分与物料的结合方式（补充）
水分与物料的结合方式有两种：非结合水分、结合水分
(1) 非结合水分
非结合水分是指存在于组织内部、细胞内部、细胞间隙中、物料表面的水。非结合水分也称为自由水分或游离水分。从现象上看，物料表面上的湿润水分就是非结合水。
非结合水分的特点：
》在-40℃以上可以结冰；
》在食品内可以作为溶剂；
》可以以液体形式移动，在气候干燥时也可以以蒸汽形式逸出，使食品的含水量降低；
》在潮湿的环境中食品容易吸收一定量的水分，含水量增加；
》微生物可以利用非结合水繁殖，各种化学反应也可以在其中进行；
》由于与物料的结合强度小，故容易通过干燥去除。
(2) 结合水分
结合水分指物料中与非水成分（如盐、糖、蛋白、淀粉、纤维素、果胶分子）通过氢键结合的水，它存在于溶质或其它非水组分附近。
结合水分包括单分子层结合水分和多分子层结合水分（单分子层以外的
几层水）。从现象上看，物料中只有结合水分时，物料表面不存在有湿润水分。
结合水的特点：
》-40℃以上不能结冰；
》结合水不能作为溶剂，不能被微生物所利用；
》结合水分与物料的结合强度大，而且大多数存在于物料内部，故不容易通过干燥去除蒸发的水分来自食品内部。
结合水分又可细分为化学结合水、物理化学结合水和机械结合水。
(a) 化学结合水主要包括结晶水，结合强度大，故难以去除。除去结晶水的过程不属于干燥过程（需要高温灼烧、或化学方法脱水）。
(b) 物理化学结合水包括吸附、渗透和结构的水分。
吸附水：水分既可被物料的外表面吸附，也可吸附于物料的内部表面，在吸附水分形成时有热量放出，脱去时则需吸收热量。吸附水与物料的结合力较强。
渗透水：水分与物料的结合是由物料组织壁内外的渗透压（原因：溶解物浓度差）造成。渗透水分存在于物料组织内部，结合强度相对弱小，蒸发、外压或组织的破坏时解离。
结构水：在胶体形成时结合在组织内部的水。蒸发、外压或组织的破坏时，此类水分可离解；
(c) 机械结合水分包括有毛细管水分等。毛细管水分存在于纤维或微小颗粒成团的湿物料中，它与物料的结合强度较弱。
注意：(1) 含有非结合水分的物料称为吸水物料，如：木材、粮食、皮革、纤维及其织物、纸张、合成树脂颗粒等。仅含结合水分的物料，称为
非吸水性物料，如铸造用型砂、各种结晶颗粒等。就干燥的难易来
说，非吸水性物料要比吸水性物料难干燥。
(2) 不同形式的水分的结合能大约为100～3000J/mol。物料和水分的不同
结合形式，使排除水分耗费的能量不同，即干燥所需要的热能不同。
3) 湿物料中水分的表示方法
a. 湿基水分W (-), moisture content in wet basis
式(5-1)
b. 干基水分W d (-), moisture content in dry basis
式(5-2)
两种水分的换算式：
式(5-3) 订正，推导？
注意：(1) 水分也称为水分含量、含水率、水分质量分数；
(2) 水分的单位也可用%表示。%,w.b. %,d.b.
5.1.2 湿物料的水分活度与平衡水分
1）水分活度
物料含有水分时（湿物料），有一部分水分由于受溶质的束缚，不能参加各类化学反应，也不能被微生物利用，这部分水分为无效水分。只有和溶质结合力小或处于游离状态的水分才能参加各类化学反应，而且能被微生物利用，这些水分称为有效水分。
水分活度表示有效水分的多少，可以用蒸汽压的关系（即，相对蒸汽压）来表示：
