果品蔬菜干制就是指利用一定的手段,减少果蔬中的水分,将其可溶性固形物的浓度提高到微生物不能利用的程度,同时果蔬本身所含酶的活性也受到抑制,使产品得以长期保存。果品干制后得到的产品叫作果干,蔬菜干制后得到的产品叫作脱水菜或干菜。
水是微生物生命活动的必需物质。微生物无论是菌体从外界摄取营养物质,还是向外界排泄代谢产物,都需要水来作为溶剂和媒介。不同微生物在其活动中所需的水分含量不同,绝大部分微生物需要在水分含量较高的环境中生长繁殖,它们的孢子或芽孢的萌发需要的水分更多。当我们采取一定的手段降低果蔬的水分含量时,就会有效地抑制微生物的活动。但水分存在的状态与水分活度值(Aw)的大小同微生物的活动有关,并且也同酶的活性和化学反应有关。
(一)果蔬中的水分状态
水和干物质是构成果蔬组织的基本物质,新鲜果品蔬菜含水量很高,水果含水量为70%~90%,蔬菜为85%~95%。果蔬中的水分按其存在状态可分为三类:
游离水占总水量的60%~80%,它具有水的全部性质,这部分水在果蔬中既可以以液体形式移动,也可以以蒸汽形式移动,在果蔬干燥时很容易释放。
2.胶体结合水(也称束缚水,结合水,物理化学结合水)
它是被吸附在产品组织内亲水胶体表面的水分。在干燥过程中游离水没有大量蒸发之前它不会被蒸发,在游离水基本蒸发完后,一部分胶体结合水被蒸发。
3.化合水(也称化学结合水)
与物质分子呈化合状态,性质极稳定,不会因干燥作用被排除。
(二)水分活度(Water activity, Aw)
1.水分活度的定义
水分活度是指溶液中水的速度与同温度下纯水速度之比,也就是指溶液中能够自由运动的水分子与纯水中的自由水分子之比。它可以近似地用溶液中水的蒸汽分压(p)与纯水的蒸汽压(p0)(或溶液的蒸汽压与溶剂的蒸汽压)之比来表示:
2.水分活度与微生物
Aw=p/p0
通过干制,食品的水分活度下降,微生物受到抑制。微生物的活动离不开水分,它们的生长发育需要适宜的水分活度值。不同种类的微生物对水分活度值下限的要求不同。减小水分活度时,首先是抑制腐败性细菌,其次是酵母菌,然后才是霉菌。表3-4-4是一般微生物生长繁殖的最低Aw值。
表3-4-4 一般微生物生长繁殖的最低Aw值
3.水分活度与酶的活性
酶的活性与水分也有着密切的关系,当水分活度下降时,酶的活性也受到抑制。
值得注意的是,干制所用的温度并不能将微生物全部杀死,也不能将酶全部灭活,当干制品遇到潮湿环境而吸湿后,很容易引起腐败变质。
(三)干燥过程的一般规律
干燥过程是复杂的热、质转移过程,涉及热的传递和水分的外移。干燥过程中既能承载和传递热量,又能容纳从物料中脱除的水分的物质称为干燥介质,一般为湿空气、烟道气、过热蒸汽等。水分从物料的内部散失到周围介质中有两个过程:一个是从物料表面以气态形式蒸发或升华,称外扩散;另一个是由物料内部向表面的移动,称内扩散。两种扩散保持较高的协调和一致性,是干制工艺的关键所在。人工干制时若起始升温太快,会造成表层温度很高,外扩散一时过激,而内部温度低,水分来不及向外移动,因此使物料表面干结形成硬壳,即出现所谓“结壳”现象。结壳不仅阻碍水分的继续蒸发,同时由于内部水分含量高、蒸汽压大,会导致表面胀裂,可溶性物外溢,严重影响品质。
果实干制所脱除的水分是全部游离水和部分结合水。游离水的脱除远比结合水容易,因此,在干燥的初始阶段水分蒸发较快,含水量与干燥时间呈直线关系,称等速干燥段,此阶段干燥速度主要取决于外扩散。随着大部分游离水的排除,开始蒸发结合水时,含水量与干燥时间的直线关系消失,干燥速度呈下降趋势,越到最后速度越慢,这一阶段称减速干燥段,干燥速度主要取决于内扩散。对比较难干的原料,在大量蒸发水分之前设置预热段,以高温高湿介质先将其热透再开始干燥,更有利于内外扩散的协调及加快水分脱除,提高制品质量。(www.xing528.com)
干燥过程可用三条曲线组合在一起完整地表示出来,即干燥曲线、干燥速率曲线和干燥温度曲线(图3-4-5)。
(1)干燥曲线 干制过程中果蔬绝对水分(W绝)和干制时间的关系曲线。(W绝=果蔬中的水分/果蔬的干物质);
(2)干燥速率曲线 干制过程中单位时间内物料绝对水分变化率。即干燥速度与干燥时间的关系曲线;
(3)干燥温度曲线 干燥过程中果蔬的温度和干燥时间的关系曲线。
图3-4-5 食品干燥过程曲线
1—干燥速率 2—原料含水量 3—原料温度
由图3-4-5可将干燥过程分为四个阶段。
(1)初期加热阶段 其温度迅速上升至热空气的湿球温度,物料水分则沿曲线逐渐下降,而干燥速率则由零增至最高值(OB段);
(2)恒速干燥阶段 在此阶段的干燥速度稳定不变,故称恒速干燥阶段,水分按直线规律下降,向物料提供的热量全部消耗于水分蒸发,此时物料温度不再升高(BC段);
(3)降速干燥阶段 当物料干燥到一定程度后,干燥速率逐渐减少,物料温度上升,直至达到平衡水分,干燥速度为零,物料温度则上升到与热空气干球温度相等(CD段);
(4)干燥末期 在此阶段要注意与平衡水分相关的温湿度条件。
(四)影响干燥速度的因素
1.干燥介质的温度和相对湿度
干燥的快慢主要取决于空气的湿度饱和差。在空气绝对湿度不变的条件下,温度越高,湿度饱和差越大,蒸发越快。若温度不变,空气相对湿度越低则饱和差越大,蒸发越快,相反,若相对湿度高,水分蒸发则慢。因此,干燥中须及时排湿。
过高的干燥温度将引起糖的焦化,不仅使颜色加深,还可使制品发苦。果实干制温度一般以不超过70℃为宜。
2.干燥介质的流动速度
干燥介质流动速度越大,湿气排除就越快,水分蒸发也就越快。
3.原料的种类、品种及状态
不同种类、品种的原料,所含化学成分和组织结构不同,干燥速度就有差异。一般可溶性固形物含量高、组织致密的干燥慢,反之则快。
原料经去皮、切分、脱蜡、热烫、熏硫或浸硫等预处理,均可提高干燥速度。
4.原料的装载量
干制时单位面积装载原料越多,厚度越大,就越不利于介质流通,干燥速度越慢。但装载量太少又不经济。因此原料的装载量以不妨碍介质流通为宜。
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