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人工干燥

出处:按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《肉类工业手册》第280页(3117字)

人工干燥就是在常压或减压环境中以传导、对流和辐射传热方式或在高频电场内加热的人工控制工艺条件下脱水干燥食品的方法,如热空气对流干燥、烘炒、冷冻干燥、真空干燥等都属于人工干燥。它们需要专用的干燥设备,并可人工或自动控制温度、湿度、空气流速等条件,产品质量好,但成本较高,常用于大规模生产肉类干制品。

人工干燥分类的方法有多种,可按操作压力分为常压干燥和真空干燥;按操作方式分为连续式和间歇式干燥;按供热方式分为接触干燥、对流干燥、辐射干燥、冷冻干燥、喷雾干燥等。

(一)接触干燥

此法是间接靠间壁的导热将热量传给与壁面接触的食品,食品经间接加热而脱去水分,热源可以是燃料、水蒸气、热水和热空气等。由于食品与加热的介质(载热体)不是直接接触,故亦称热传导式干燥,或称为间接加热干燥。肉食品加工中的烘炒干燥也属于这一类。它可以在常压下干燥,也可以在真空下进行。在常压下操作时,食品与气体间虽有热交换,但气体不是热源,气体起着载湿体的作用,即空气带走干燥所生成的水汽,气体的流动起着加速排除汽化水分的作用。如在真空下进行,水汽则靠抽真空和冷凝的办法加以除去。此法有两方面的优点。首先,在于热能利用的经济性。这种干燥设备毋需加热大量空气,故热能单位消耗量远较其它干燥设备为少;其次,此法可在无氧的情况下进行,特别适用于对氧化敏感的食品的干燥。

常用的接触干燥设备有滚筒干燥机、真空干燥橱、带式真空干燥机和烘炒锅(炉)等。

(二)空气对流干燥

空气对流干燥是最常用的食品干燥方法。这类干燥在常压下进行,食品可分批或连续干制,而空气则自然地或强制地对流循环。

此法直接利用高温的热空气为热源,通过空气对流将热量传给食品,使食品受热而脱水干燥,故又称直接加热干燥或热风干燥。热空气既是载热体,又是载湿体。空气可利用自然或强制循环。这类干燥多在常压下进行。干燥过程中,食品中心温度不高,但热空气离开干燥室时常带有相当大的热能,因此它的热能利用率较低。在真空干燥的场合下,由于气相处于低压,其热容量很少,不可能直接以空气为热源,而必须采用其它的热源。

空气对流干燥设备有厢(柜)式、隧道式、带式、气流式、流化床和喷雾式等多种。我国传统生产肉干、肉松、肉脯的大多数加工厂家多采用此法。

(三)辐射干燥

此法是利用红外线、远红外线、微波或介电等能源,将热量传给食品。与接触式干燥一样,辐射干燥也可在常压或真空下进行。辐射干燥也是食品工业上的一种重要干燥方法,现已被广泛采用。

辐射干燥设备有带式或灯泡式红外线干燥器和远红外线干燥器、高频干燥器、微波干燥器等。

(四)冷冻干燥

1.冷冻干燥的方法

冷冻干燥是将肉品先冻结至冰点以下,使水分几乎全部结成冰,然后在较高的真空度或低温干燥条件下,将冰直接转化为水蒸气而除去,肉品即被干燥,故冷冻干燥又称真空冷冻干燥、冷冻升华干燥、分子干燥等。

冷冻干燥早期用于生物的脱水,二次世界大战以后才用于食品工业。冷冻干燥食品,如加工得当,大多数长期保藏,且保持了原有的物理、化学、生物学以及感官性能不变。需要时,加水复原后,可恢复到原有的形状和结构。

冷冻干燥在工业上未获广泛应用,其原因主要是由于过程强度低,费用大。目前主要用于生物制药工业和食品工业。在食品工业中,常用于肉类(排、丁等)、水产类、蛋类、蔬菜类、香料等的干燥。在国外,已用于不少名贵食品的生产。

食品冷冻干燥时,首先要将原料进行冻结。现在常用的有自冻法和预冻法两种。自冻法就是利用食品表面水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热,促使食品温度下降,直至它达到冻结点时食品水分自行冻结的方法。如能将真空干燥室迅速抽成高真空状态,即压力迅速下降,食品水分就会因水分瞬间大量蒸发而迅速降温冻结。但此法对外观和形态要求高的食品并不适宜,一般只适用于预煮碎肉、鸡蛋一类粉末状态的冷冻干燥制品。

预冻法就是干燥前用一般的干燥方法如高速冷空气循环法、低温盐水浸渍法、低温金属板接触法、液态或氟里昂喷淋法或制冷剂浸渍法等将食品预先冻结,为进一步冷冻干燥做好准备的方法。

冷冻干燥中冻结速度对干制品的多孔性将产生影响,孔隙的大小、形状和曲折性将影响蒸汽的外逸。冻结速度愈快,食品内形成的冰晶体愈微小,它的孔隙愈小,冷冻干燥速度愈慢。显然冷冻速度会对干制速度产生影响。冷冻速度还会影响原材料的弹性和持水性。缓慢冻结时形成颗粒大的冰晶体就会破坏干制品的质地并引起细胞膜和蛋白质变性。缓慢冻结对肉冷冻干燥制品的品质影响更大,这是因为胶质的蛋白质和冻结后浓度有所增加的溶液长期接触时,极易出现变性现象。冻结前原料会因酶的活动发生变质变性,这种现象在缓慢冻结的原料内更为严重一些,因此缓慢冻结对干制品的复原性会产生不利的影响。

2.冷冻干燥法的特点

(1)冷冻干燥是在低于水的三相点压力(609.28Pa)下进行的干燥,其对应的相平衡温度低,因而食品干燥时的温度低,且处于缺氧的状态下。所以,此法特别适用于热敏食品以及易氧化食品的干燥,以保留新鲜食品的色、香、味及维生素C等营养物质。

(2)由于食品中水分存在的空间在水分升华以后基本维持不变,故干燥后制品不失原有的固体结构,还会保持原有的形状。

(3)由于食品中水分在预冻结后以冰晶形态存在,原来溶于水中的无机盐被均匀地分配在食品中,而升华时,溶于水中的无机盐就地析出,这样就避免了一般干燥方法因食品内部水分向表面扩散所携带的无机盐而造成的表面硬化现象。因此,冷冻干燥食品复水后易于恢复原有的性质和形状。

(4)因食品处于冷冻的状态,升华所需之热可采用常温或温度稍高的液体或气体为加热剂,所以热量利用经济。干燥设备往往毋需绝热,甚至希望以导热性较好的材料制成,以利用外界的热量。

冷冻干燥法的缺点主要是成本高。由于操作是在高真空和低温下进行,需要有一整套高真空获得设备和制冷设备,故投资费用和操作费用都很大。但由于冷冻干燥食品有便于贮藏、携带和运输,便于及时复水食用以及上述的许多优点,故在特需的条件下,仍有很好的发展前景。例如军需食品、登山食品、宇航食品、旅游食品以及婴儿食品等。

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