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食品干燥用实验室喷雾干燥机

来源:实验室喷雾干燥机 作者::继谱电子 人气:发表时间:2019-09-06 14:57

食品干藏是指利用自然条件或人工控制的方法出去食品中一定数量的水分,以抑制食品种微生物的生长繁殖、酶的活性和食品理化成分的变化,增长食品储藏性能的保藏方法。干藏主要包括自然干藏(如晒干、风干等)和人工干藏(如热风干燥、真空干燥、渗透压脱水、冷冻干燥等)。干藏食品具有水分活度低,保质期长,食品质量减轻,体积缩小,节省包装和运输费用,便于携带,有利于商品流通等特点。
食品干藏具有悠久的历史,人类很早就利用自然阳光来风干谷类、果蔬及肉制品,以延长起储藏期,如水稻、玉米、葡萄干、风干肉等。自然干燥耗费能源低、所需设备少、加工成本较低,但缺点就是生产效率低,需要大面积的晒场,且容易受灰尘、昆虫、鼠类的危害,产品质量、卫生安全较难保证。
欧洲工业革命以来,随着机械工业的发展,人工干藏技术很快发展起来,最早采用的人工控制加热干燥方法是烘、焙、炒,以后发展了热风隧道式干燥器以及气流式、流化床式和喷雾式干燥。人工控制干燥具有快速、卫生、质量好、工业化生产等有点,但是其能耗大、成本较高。
一、食品水分与食品储藏性能
1、食品水分的存在形式
食品中水分的存在形式主要包括自由(游离)水分子和结合水分子。
(1)结合水分子
食品中亲水基团、带电离子和水分子结合发生水合作用,使水分子受到一定的束缚,这部分被束缚的水分称为结合水。水分子是极性分子,其中的氢原子带有正电荷,如果遇到电负性大的、带有孤对电子的原子,氢就会被该原子的电子云所吸引,使水分子与该原子形成氢键,结合水具有不能作为溶剂,难以通过干燥排除,无法被微生物、酶和化学反应所利用等特点。
(2)自由水分子
食品中的水分,除了结合水外,统称为自由水。自由水主要包括细胞内可自由流动的水分,细胞组织结构中的毛细管水分,生物细胞器、膜所阻流的滞化水。自由水的特点是可以作为溶剂,已蒸发排除,可被干燥,能被微生物、酶和化学反应所利用。
微波干燥效果更佳,更快,更容易控制温度、速度、时间,上海继谱在这方面尤其擅长。
2、食品水分的表示方法
根据水分在食品中的结构、性质和对食品储藏性能的影响,一般分为水分含量和水分活度两种表示方法。
(1)食品的水分含量(平衡水分)根据热力学原理,食品内部的水蒸气总是要与外界中的水蒸气压保持平衡状态,如果不平衡,食品就会通过水分子的蒸发或吸收达到平衡状态。当食品内部的水蒸气压与外界空气的水蒸气压在一定温、湿条件下达成平衡时,食品的含水量保持一定的数值,这一数值即为食品的含水量或视频的平衡水分,一般用百分数来表示。食品的含水量通常用干基和湿基两种方法表示:干基就是水分占食品物干物质质量的百分比,湿基就是指水分占含水食品质量的百分比。
(2)水分活度
食品的水分有结合水分和游离水分,但只有游离水分才能被微生物、酶和化学反应所利用,可称之为有效水分。食品中的水分,无论是结合水还是自由水,
都受到不同程度的束缚,被束缚的程度越大,则从溶液中逃逸出来形成水蒸气的趋势就越小。为了定量说明水分子在视频中被束缚的程度,通常用水分活度表示。
食品中水的逃逸速度和纯水的逃逸速度之比即为水分活度,它反映了视频中的水分被束缚的程度。
水分活度的大小取决于:水存在的量、温度、水中溶质的浓度、食品成分、水与非水部分结合的强度。其值一般在0~1之间,纯水的值为1,食品中有一部分水分是以结合水的形式存在,而结合水的蒸汽压远远低于纯水的蒸汽压,因此,食品的水分活度一般都小于1,食品中结合水含量越高,水分活度越低。
水分活度一定的情况下,使用小型实验室喷雾干燥机的效果更加。
3、水分与食品储藏性能
微生物是造成食品烂掉、降低食品储藏性能的主要因素。而微生物的生命活动离不开水,微生物细胞通过细胞膜和细胞壁从环境中摄取营养物质、向外排泄代谢物都需要水作为溶剂或者媒介质。
食品在储藏中的质量比那话与食品水分的关系十分密切,一般情况下,水分含量高的食品有利于微生物的圣战反之和发挥食品固有酶的活性,使食品储藏稳定性降低,但食品的稳定性与水分的百分含量却并不完全有必然的联系,具有相同含水量的不同食品,在储藏中的稳定性却不一样。另外,有些食品,其含水量不同,但储藏稳定性却很接近。这些现象说明单纯用水分含量高低来表示食品储藏稳定性是不确切的,食品加工储藏过程中决定食品品质和性状的主要是水的性质、状态和可被利用的程度。
衡量食品储藏稳定性时,水在食品中的“状态”可能比其在食品中的含量更重要。直到20世纪50年代末,水分活度概念的出现,更能反映食品中存在的水分的性质,水分活度被证明是决定食品品质和稳定性的重要因素之一。不同的食品,其水分含量不同,水分活度相近,如从含水量在70%左右的肉、鱼、蛋到含水量高于90%的新鲜水果、蔬菜,其水分活度大多都在0.97左右。通常食品水分含量与水分活度呈正相关关系,也有一些食品,其水分活度相近,水分含量却在比较大的范围内变动。
水分活度与微生物、酶等生物、理化反应的关系的研究越来越多,水分活度广泛应用于食品加工领域。普遍认为,水分活度的大小最能确切地反映干燥食品的储藏性能。
水分活度也一定程度的反映了干燥的效率和效果,水分程度越高,微波干燥的效果就越凸显,水分含量在百分之五以上的食品,使用微波的成本性价比最合适,上海继谱在这块拥有十多年的行业经验,积累了大量的经验,欢迎各行朋友过来参观考察和实验。
二、干燥对微生物和酶活性的影响
1、低水分活度对微生物的抑制作用
水是一切生物体生命活动不可缺少的物质,微生物需要一定的水分才能维持一系列正常代谢活动。食品经干制后,其水分含量、水分活度降低。抑制了微生物的生命运动。各种微生物生长所需的最低水分活度不同,下表即表2列举了抑制微生物生长繁殖的最低水分活度,一般情况下,细菌生长波霉菌生长需要更高的水分活度,革兰阴性菌对水分活度的要求比革兰阳性细菌高。绝大多数烂掉细菌在水分活度低于0.91时就无法生长,而霉菌在水分活度低至0.8时均能生长。
一般把水分活度0.70~0.75作为微生物生长的下限值,但微生物对低水分活度的耐受性和其他因素有关。一般而言,环境条件越差(如营养物质,pH值,氧气分压,二氧化碳浓度及温度等),微生物能够生长繁殖的最低水分活度值就越高,反之亦然。如金黄色葡萄球菌在正常条件下,水分活度值低于0.86就难以生长,若在缺氧状态下,水分活度值则需大于0.90才能生长繁殖。
食品干制过程中,使食品原料以及加工过程污染的微生物脱水,微生物的生命运动受到影响,干制并不能将微生物全部杀死,大多数微生物处于休眠状态,如葡萄球菌、肠道杆菌、结核杆菌,在小型实验室喷雾干燥机从干燥状态下能保持活力几周乃至几个月,乳酸菌能保持活力几个月或一年以上。一旦环境条件改善(温暖潮湿气候),食品物料吸湿,微生物也会重新恢复活动,使食品烂掉变质,产生毒素。所以食品干制过程中,需要加强卫生管理,减少微生物污染,以增强食品的储藏性能,特别是被污染的致病菌、寄生虫等,要注意杀灭。食品干藏过程中微生物的活动,取决于干藏条件(如食品的温度、湿度和包装)、水分活度和微生物种类等。
2、低水分活度对酶活性的抑制作用
酶是由生物的活细胞产生的、具有催化活性和高度特异性的蛋白质。酶对食品成分具有催化作用,使其发生降解反应,导致食品质量稳定性下降。酶的活性与分子构象关系密切,只有在适宜的水分活度时,酶的分子构象才能得到充分的发挥,表现他的催化活性。另外,降低水分可使酶促反应的底物难以移开,影响了底物物质与酶的接触机会。由此可见,控制水分活度就能有效的减缓或抑制酶促反应,提高食品的稳定性。
而使用微波降低水分活度,效果更佳,一则是速度快,二则是易控制,三则是效果好,还有微波达到80℃后就有很好很明显的杀菌效果,在小型实验室喷雾干燥机行业中,上海继谱是不可多得的新秀,在食品行业中尤其受欢迎。
三、干制对食品质量的稳定作用
1、低水分活度抑制食品质量变化的原因
小型实验室喷雾干燥机干制过程降低了食品的水分活度,除了可以抑制微生物的生长活动外,还能在不同程度上抑制食品其他方面的品质变化,增强食品的储藏性能。
(1)、水分与食品化学变化
大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行,降低食品的水分活度,食品中水的存在状态发生了变化,结合水的比例增加了,自由睡的比例下降了。而结合水是不能作为反应物的溶剂的,所以降低水分活度,使食品中许多可能发生的反应受到抑制,从而提高视频的稳定性。很多化学反应和生物化学反应都必须有水分子参加才能进行,如水解反应,降低水分活度就减少了参加反应的自由水含量。由于反应物中水的比例下降,化学反应的速度就变慢,抑制了食品质量的变化速度,许多化学反应是属于离子反应,反应发生的条件是反应物需要进行离子化或水化作用,而发生离子化或水化作用的前提就是有足够的自由水。降低食品的水分活度,自由水含量比例下降,影响了反应物的离子化或水化作用,因而反应受到抑制,食品的稳定性也得到了加强。
(2)、水分与食品酶促反应
以酶为催化剂的酶促反应,水除了做反映物外,还作为底物向酶输送介质,并且通过水合作用促使酶和底物活化。水还具有稳定酶的结构和构象、保持酶活性的作用。当水分活度低于0.8时,大多数酶的活性受到抑制,若水分活度值为0.25~0.30时,食品中的淀粉酶、酚氧化酶和过氧化酶就会受到强烈的抑制或丧失活性。可见,小型实验室喷雾干燥机降低食品的水分活度,就阻碍了酶促反应,提高了食品的稳定性。
2、低水分活度对食品营养成分变化的抑制作用
(1)、对碳水化合物的变化影响
淀粉是食品中主要的碳水化合物,低水分活度就会减慢淀粉老化现象的发生。淀粉老化的实质就是糊化淀粉分子友自动排成序,形成致密、高度警惕花的不溶性的淀粉分子微束。淀粉发生老化后,会使制品失去弹性、口感变差,因此食品加工中要注意控制淀粉的老化。影响淀粉老化的主要因素有温度、水分活度等。淀粉制品在高水分活度下(Aw=0.96),淀粉容易发生老化。如果小型实验室喷雾干燥机降低淀粉的水分活度,淀粉老化就会减慢。热水分活度降低到0.45时,水分基本上以结合水状态存在,淀粉就不会发生老化。
(2)小型实验室喷雾干燥机对脂肪氧化酸败的影响
附含脂肪的食品在加工储藏过程中,在温度、氧气、金属离子等催化作用下,会发生自动氧化,产生小分子的醛、酮、酸类物质,使食品产生“哈喇味”。低温、除氧包装和降低水分活度是防止脂肪氧化酸败的重要措施。降低食品的水分活度会减缓脂肪氧化酸败的速度,当水分活度降低只单分子曾吸附时,食品中的水分处于结合水状态,食品稳定性很好。当然,如果食品的水分含量太低,食品表面的一些活性基团没有全部被水分子覆盖,就会暴露在空气中与氧气发生反应,反而加快脂肪氧化酸败速度。
(3)、对蛋白质构象稳定性和蛋白质变性的影响对蛋白质分子中的极性键可以与水形成氢键,小型实验室喷雾干燥机使蛋白质分子的表面覆盖一层水膜,这是蛋白质形成稳定的亲水胶体的重要原因之一。氨基酸残基的非极性侧链间的疏水作用有利于蛋白质分子折叠,水的存在有利于促进疏水基团的相互作用,使蛋白质形成稳定的三级结构。
蛋白质变性改变了蛋白质分子多肽链的排列规律,使维持蛋白质多肽链高级结构的副键遭到破坏,使蛋白质的许多性质发生改变,食品蛋白质变性而变得坚硬、口感差。食品蛋白质变性与水分活度降低有一定的关系,因为小型实验室喷雾干燥机的水能使多空蛋白质膨润,暴露出长链中可能氧化的集团,很容易与氧发生反应而被氧化。所以多高的水分活度会加快蛋白质的氧化作用,破坏保持蛋白质立体结构的副键,导致蛋白质变性。
(4)、小型实验室喷雾干燥机对水溶性维生素的影响
食品中水溶性维生素的稳定性和温度、水分活度等因素有着密切的联系,在起条件不变的情况下,降低水分活度,可以减少水溶性维生素的损失,例如,玉米-豆乳粉混合物中维生素C的半衰期随着水分活度的降低而明显增长,26℃条件下,水分活度值0.7时,半衰期为231d,水分活度值0.6时,半衰期为537d,水分活度值0.55时,半衰期为2423d。
食品用实验室喷雾干燥机
3、小型实验室喷雾干燥机降低水分活度对食品色泽、芳香成分变化的影响
(1)、对酶促褐变的影响
酶促褐变是由氧化酶类引起食品中的酚类和单宁等成分氧化而产生的褐色变化,主要发生在蔬菜、水果等新鲜的植物性食品中,如苹果、梨、桃、马铃薯、茄子、芹菜等在加工过程中切片、破碎后,由于组织细胞破坏,很容易被氧化,使产品褐变、发黑、产生异味、失去弹性等。酶促反应的催化剂是酶,因此通过改变酶作用的条件,降低酶的活性,就可以抑制酶促反应的反生,而控制水分活度是有效的方法。如水分活度在0.45的干燥苹果、橄榄、马铃薯等,在常温下2~3个月,就会由于酶促反应而褐变、发黑,而将其水分活度降低至0.25~0.3时,由于小型实验室喷雾干燥机有效地抑制了酶的活性,从而阻止了食品的酶促褐变。
(2)、对非酶促变的影响
非酶褐变是食品成分之间发生反应,主要有美拉德反应和抗坏血酸氧化反应。美拉德反应是食品在加热或储藏后反生的食品蛋白质的氨基与还原糖的翔基发生反应,使食品褐变,并产生异味,导致产品的感官质量和营养价值受到一定的影响。梅拉德发硬与食品的水分活度有密切的关系,在一定范围内,美拉德反应随着水分活度的增加而加速,水分活度在0.6~0.7之间,食品褐变最为严重,随着水分活度的降低,梅拉德反应就会收到抑制而减弱,当水分活度降低到0.2以下,褐变就难以发生。
(3)、小型实验室喷雾干燥机对水溶性色素的影响
水果、蔬菜的色素物质,如水溶性花青素,在水中很不稳定,1~2周后其特有的色泽就因分解而褪色,但果蔬干制品的花青素却相对比较稳定。如果储藏环境的相对湿度增加,导致制品的水分活度增加,则花青素分解速度就加快,例如冻结干燥的草莓,如储藏在相对湿度大于10%的环境中,花青素就开始发生分解,并随着水分活度的增加而加速,叶绿素在无水的状态中也很稳定,若水分含量达6%以上,则会逐渐转变为脱镁叶绿素,进而分解为无色物质。
(4)、对芳香成分变化的影响
具有芳香气味的水果和蔬菜,冻结干燥后,芳香成分的消失随着水分活度的增加而加快,例如,草莓经冻结干燥后(含水量约为3%),在不同的相对湿度下使之吸湿,达到平衡后草莓就具有不同的水分活度值,然后测定草莓挥发性还原物质的含量,结果随着草莓稀释率的增加,其挥发性还原物致逐渐减少,说明水分活度较低的草莓,挥发性物质的含量就较高,芳香成分的损失就较少,同理,冻结干燥的香菇,水分含量在6%以上,一年特有的芳香成分就会完全消失,而水分含量在2%以下,虽经2~3年的储藏,其特有的芳香成分也不会消失。
总体来说,小型实验室喷雾干燥机对食品的储藏与制作都是必不可少的,而要达到较为理想的效果,小型实验室喷雾干燥机是比较理想的设备,上海继谱在这一方面有着多年的实战经验,涉及的农产品、食品及其领域尤为广泛,在喷雾干燥方面尤其擅长。

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