食品干藏

利用自然条件或在人工控制的条件下将食品干燥到不易腐败变质的程度来加以保藏的食品保藏方法。其历史悠久,应用最广。

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食品干藏 - 正文

 干燥包括自然干燥和人工干燥。前者是借助阳光或流动空气将食品晒干或晾干,例如稻禾、油料、坚果、水果等在收获以后进行晾晒;后者又称脱水,是应用机械化生产线在较短时间内完成干燥过程,例如蔬菜、水果的脱水,麦乳精、果汁的真空干燥。至于食品的焙烤、油炸,除水分蒸发以外,还发生了一系列化学变化,都不属于食品干燥范围。 
  原理  新鲜食品的腐败变质是酶和微生物引起的许多化学变化造成的。是食品本身的组成部分,需要适当的水分,才能发挥其作用,如将食品的水分降到1%以下,酶的活性就会消失。干燥虽不能杀死微生物,但在食品干燥的同时,微生物也失去水分,其后处于休眠状态,逐渐死去(见食品微生物)。食品经过干燥,由于酶和微生物都失去活性,因而能长期保藏。如果干燥后的食品一旦受潮,在适宜的温度下,酶的活性会部分恢复,残存的微生物也能再次繁殖起来,食品仍会腐烂变质。
  新鲜食品中的水分可分为3类:①可用简单方法或热力作用除去的毛细管水或表面张力作用下所附着的水,称为游离水或自由水;②和蛋白质等胶体结合、一般不易蒸发的水,称物理结合水;③按定量和其他物质牢固结合,不能用简单方法分离的水,叫化学结合水。这3种水中,只有游离水才能被酶和微生物所利用。游离水的多少以水分活度Aw表示:

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式中P为食品的蒸汽压,P0为纯水在同一温度下的饱和蒸汽压。任何食品都含有水溶性物质,会降低食品的蒸汽压,因此P总是低于P0,即Aw总是小于1。例如水分含量高的鱼、肉、水果、蔬菜,其Aw为0.98~0.99;水分低的大米、大豆,Aw为0.60~0.64。各种微生物的生长对Aw的要求不同:细菌为0.91~0.99,酵母菌为0.88~0.91,霉菌为0.80~0.88。Aw在0.75以下,绝大多数的微生物都不能生长。所以将食品干燥到Aw小于0.75,即可长期保藏,但嗜高盐细菌、嗜高渗酵母、嗜旱性霉菌例外。
  食品的干燥速度决定于物料的性状,如化学组成、形态、表面面积、堆层厚度等和干燥条件中的干燥机的类型、干燥温度、湿度、空气流速、大气压等。不同干燥过程所需时间相差很大,如自然晾晒的葡萄干、哈密瓜干一般需数星期,而用喷雾干燥法制造乳粉、蛋粉,只要几秒钟。干燥过程的时间无论长短,其水分变化可用图1 中的3条典型曲线来说明。这3条曲线是同一干燥过程中同时发生的3种现象。曲线1代表干燥曲线,即食品中绝对水分的变化,曲线2表示干燥速率的变化,曲线3说明食品温度的变化。从图1可以看出,干燥过程大致可以分为4个阶段。①干燥初期:食品因受到干燥机的加热,温度由原来的A′上升到B′(等于干燥机内的湿球温度),同时干燥速率由原来的零值A″迅速上升到B″,食品中的绝对水分由A下降到B。②恒率干燥阶段:干燥机向食品提供的热能全部消耗于游离水分的蒸发,而且食品内部水分向外输送的速度等于表面水分蒸发的速度。因此曲线2中 BC″段呈水平状直线,表示速度恒定;曲线1的BC段为一直线,表示水分降低和时间成正比;曲线3中BC′段也呈水平状,表示物料的温度也保持不变。③降率干燥阶段:C是由恒率干燥转向降率的临界点,其后食品内层水分向外扩散的速度落后于表面蒸发速度;曲线2干燥速度下降,CD″向下倾斜;曲线1中CD渐趋平坦,说明水分的降低速度逐渐缓慢,同时食品的温度CD′因水分蒸发量的减少而急剧上升。④干燥终结:曲线1不再下降,曲线2所表示的干燥速率为零,食品的温度上升到E′,即干燥机的干球温度。这时应将食品从干燥机中卸出,以减少热敏性物质的变化。上述干燥曲线对食品干藏十分重要,在设计干燥机或制订生产操作规程时,都要针对具体产品研究其干燥曲线以及其理化性质在干燥过程中的变化。
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  干燥方法  食品的种类繁多,成分各异,又有固体、液体、糊状之分,有些还含有热敏性物质,不宜加热过度。因此,必须根据具体产品的特性,选用适当的干燥方法和工艺设备。常用的方法有晾晒、对流干燥、传导干燥、微波干燥等。
  晾晒  利用太阳能和露天的干燥空气对食品进行干燥。晾晒方法简便,不需燃料和电力,成本低廉,用途最广,特别适合产量最大的粮食、油料作物以及因糖度高水分蒸发缓慢的果干瓜干。但易受尘土和昆虫的污染,而且干燥周期长,又受天气制约,如遇连续阴雨会造成损失。
  对流干燥  热空气和食品直接接触,既用来对物料进行加热,又借废空气带走水分。用于固态食品的对流干燥设备,主要有箱式、隧道式、运输带式、流化床式等。这几种干燥机(也称干燥器)适用范围广,凡是固体物料,无论是粮食制品或是果蔬制品,只要选定适合的工艺条件,都能干燥。这几种干燥机又各有多种设计形式,例如隧道式干燥机有顺流、逆流和综合两者之优点的顺流-逆流合并形式(图2)。对液态食品,如牛乳、蛋液,则采用喷雾干燥机。液体先由高压喷嘴(或高速旋转的离心盘)雾化成微滴,然后和热空气相遇,微滴中的水分受热汽化,随废气排出机外,而微滴中的固体物质,被干燥成为粉末,通过旋风分离器进行收集。对流干燥因在常压下进行,设备投资低而生产能力高,又便于连续化生产和自动控制,但温度比真空干燥高,又有氧气存在,容易引起维生素和油脂的氧化。
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  传导干燥  通过金属面的间接加热,将金属面另一侧的热能传导给食品,进行干燥。热源是蒸汽、热水或电。干燥过程在常压或减压下进行。常用的传导干燥设备有滚筒干燥机、真空干燥机、升华干燥机等。①滚筒干燥机有单滚式、双滚式,又分常压和真空。常压双滚式见图3。滚筒是空心的,供通入蒸气进行加热。两滚相对或相背旋转。将干燥的食品在进料处被均匀地涂布在滚筒表面,形成薄膜,在滚筒旋转过程中迅速干燥,待转到刮刀处,干膜被刮刀铲下,经粗碎为粉末,即为干燥成品。滚筒干燥过去多用于乳粉制造,现扩大到谷物食品、水果泥、蜂蜜、番茄浆、马铃薯泥、糊化淀粉等。其优点为设备简单,干燥时间约2秒钟,缺点为温度高、产量低。②真空干燥机:有箱式、运输带式等,是在密闭的设备中进行干燥。利用减压条件,降低水的蒸发温度,以提高产品质量。加热方式都是通过金属面间接传导,使食品干燥。应用特定工艺还可使麦乳精等产品膨化为多孔状,便于溶解。③升华干燥机:为高真空设备,使食品中冻结状态的水分,不经过溶化为液相,直接升华为蒸汽。其特点是能最大程度地保持食品原有的形态、色香味和营养素,加水后能迅速复原。缺点为设备投资和生产成本都高,仅适用于价格昂贵的食品。
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  微波干燥  将待干燥的食品放置在微波(例如915或2405MHz)电磁场内,使食品本身的分子相互摩擦而产生热量,造成水分蒸发。其特点是不依靠热的传导,食品的各部分同时发热,干燥时间缩短。以通心面生产为例,和对流干燥相比,干燥时间可由8小时减少为1.5小时,因而干燥隧道可由36米缩短为8米,杂菌数减少93%,节约能源20~25%。但设备投资高,且仅适用于低原始水分的制品。
  食品在干燥过程中的变化  新鲜食品一般含水分40~95%,经过干燥常引起一系列变化,变化的程度取决于食品本身的性质和干燥工艺、设备。这些变化主要包括:①因水分蒸发,蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质的含量相应提高。②维生素却往往因损失而降低,其中:水溶性维生素在原料预处理中的清洗、热烫、预煮各工序中,一部分溶解于水而流失;胡萝卜素、维生素A、B2如遇日光爆晒就会大部分被破坏;维生素B1受热容易破坏;维生素B2都易和二氧化硫(常用作果蔬干制前的护色剂)起化学反应而消失;维生素C更难保存,遇水溶解,遇热破坏,又非常容易被氧化(见食品营养)。③鱼、肉、乳、蛋高蛋白质、高脂肪的食品,如受热过度,则蛋白质变性,影响复水或降低溶解度。高温度长时间加热,还会引起脂肪氧化,产生哈败现象。④食品中原有的天然色素经过干燥往往发生变化,如叶绿素失去镁离子由深绿变成草黄,花青素、类胡萝卜素退色,也有因干燥温度过高或时间太长,引起美拉德反应或糖的焦化,使成品变为褐色。⑤干燥后的食品失去大部分挥发性风味物质,或产生煮熟味。⑥食品的组织状态有显著变化,细胞干瘪,体积缩小,当超过极限时,加水也不能复原。
  干制食品的包装  干制后的食品具有较强的吸湿性,如暴露在大气里,将吸收环境中的蒸汽,增加水分。当到达一定限度,即逐渐变质。为使干制食品经久耐藏,必须妥善包装。对包装材料的要求是:①不透水汽,不透氧气,不透光线;②有一定强度,便于贮藏、运输和销售;③不与内容物起化学作用;④价格合理(见食品包装容器)。延长干制食品贮藏期的方法有:①容器内放置干燥剂,以进一步降低食品中残留水分;②真空包装,即抽去容器中的空气,以减少氧化机会;③充气包装,即在抽去容器中空以后,补充氮气、二氧化碳气或两者的混合物(见食品包装技术)。充气包装常用于脂肪含量高的食品,如全脂乳粉、油炸马铃薯片等。干制食品的贮藏条件以低温度、低湿度为宜。
  发展趋势  食品干藏具有缩小体积、减轻重量的优点,因此能节省包装材料和减少仓储、运输费用,应用范围仍不断扩大。干藏技术将趋向于:①采用新工艺以保持食品原有的质量;②回收余热,降低能耗;③增加花色品种,例如早餐谷物、儿童食品、速溶咖啡等,以方便日常饮食生活;④近年来,对太阳能的利用更加重视,采用聚光和强制空气对流的干燥机,可将蔬菜干燥缩短为7小时。⑤升华干燥有较大的发展,当前趋势是节约能源和缩小食品体积;⑥对于喷雾干燥,要求适用于果蔬加工,例如采用低湿度和50℃低温度空气,可制出番茄粉;⑦开发渗透干燥法,即先将食品浸在浓糖水或盐水中,利用渗透压力,除去大部水分,然后用空气或微波进一步干燥。

 

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