第二章 食品脱水22.ppt

牛肉冻干曲线 牡蛎冻干曲线 生牛肉接触加热冻干曲线 （1）初级干燥（Primary drying stage），升华干燥（sublimation） 食品中水在冰晶体形成后，通过控制冷冻室中的真空度，则冰晶升华，该阶段水分含量快速下降，主要是除去自由水或体相水分； 因冰的蒸汽压随着温度的降低而下降，故为了使水分子从冰中升华需要真空度高，最低在5Pa以下；但冻结物料温度的最低极限不能小于冰晶体的饱和蒸汽压相应的温度； 需要加热 升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升华热。如果不提供热量则物料随着升华进行温度迅速下降，当温度降到与真空度下相应水蒸汽压相等时，则水蒸汽挥发停止。 所提供的热量应等于冰晶体升华热，同时应注意使物料上升温度不能超过被冻结物料的温度或略低于冰晶体熔化温度，以便能进行升华。 升华界面 在冷冻干燥的初级阶段，随着干燥的进行，食品中的冰逐渐减少，有冰的部分为冻结层，没有冰的部分成为干燥层；在食品中的冻结层和干燥层之间的 界面被称为升华界面（ sublimation front），确切地说是在食品的冻结层和干燥层之间存在一个扩散过渡区 升华界面 过渡层 在干燥层中由于冰升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小的孔隙，形成了海绵状多孔性结构，这种结构有利于产品的复水性； 但这种结构使传热速度减慢，即妨碍传热，使干燥速度下降。因此，若采用一些穿透力强的热能如辐射热、红外线、微波等使之直接穿透到（冰层面）升华面上，就能有效地加快干燥速率。 (2) 二级干燥（secondry drying stage） 当食品中的冰全部升华完毕，升华界面消失时，此时食品的水分含量还有15-20%时，水分含量下降变慢，干燥就进入另一个阶段称为二级干燥。 这些剩余的水分即是被束缚、不能被冻结的水分子，是多分子和单分子吸附层的水，但这些水并非为液态水，而是为玻璃态水，可使已被干燥的产品结构维持刚性多孔状；使玻璃态水转变为液态水的温度称为玻璃态转化温度（glass transition temperature），见图。 要继续除去这部分水，必须补加热量使之加快运动来克服束缚才能外逸出来。但需要注意热量补加不能太快； 在二级干燥阶段当温度升高到使干燥层原先形成的固态状框架结构失去刚性、发生熔化或产生发粘、发泡现象，即使食品的固态框架结构发生瘪塌（collapse），此时的温度称为瘪塌温度。在瘪塌中，食品冰晶体升华后的空穴消失，阻塞了水分子升华外逸，妨碍升华继续进行，致使冻干失败。同时食品密度减少，复水性差。食品的瘪塌温度实际上就是玻璃态转化温度。 （2） 空气加热系统 蒸汽加热 电加热 温度150~300℃ 食品体系一般在200 ℃左右 （3） 干燥室 液滴和热空气接触的地方，可水平也可垂直，为立式或卧式， 室长几米到几十米，液滴在雾化器出口处速度达50m/s, 滞留时间5~100秒， 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 空气约200℃， 产品湿球温度一般在80℃以下； （4） 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到干燥室底部，细粉末靠旋风分离器来完成； 难以分离的细粉要用布过滤器； （5）喷雾干燥的特点 蒸发面积大 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 耗能大、热效低 （6）喷雾干燥的典型产品 奶粉 速溶咖啡和茶粉 蛋粉 豆奶粉 酶制剂 酵母提取物 干酪粉 （7）喷雾干燥的发展 与流化床干燥结合的两阶段干燥法 再湿法和直通法 二、接触干燥 被干燥物与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自承载物料的表面以传导方式进行干燥，又称传导干燥 间壁传热，而不是加热空气来传热，干燥介质可为蒸汽、热油 这类设备的常见例子是滚筒干燥机 滚筒干燥设备 1. 基本结构 金属圆筒在浆料中滚动，物料为薄膜状，受热蒸发， 热由里向外 2. 设备类型 (1)单滚筒, 示意图 (2)双滚筒，示意图 双滚筒干燥设备系统示意图 见P65 3. 特点 热传递和质量传递很快，接触时间2秒-几分钟，可实现快速干燥；采用高压蒸汽加热，可使物料固形物从3-30%增加到90-98%，表面温度可达100-145℃，热能经济，干燥费用低； 因与高温接触，食品带有煮熟或焦糊味 4. 适用对象 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 三、 真空干燥 食品在低气压条件下,热量通常由传导 或辐射向食品传递,进行物料干燥。气压愈 低,水沸