第二篇 食品技术原理
第一章 食品的干制
? 干制的基本特性
? 干制原理
? 干制方法
? 影响干制的因素
? 干制工艺条件的合理选择
? 干制对食品品质的影响
一、干制的基本特性
? 物料类型：片状或细小液滴状食品
? 水分减少机制：扩散、对流
? 操作方式：批量，固体食品商业化规模的非
稳态操作，液体食品连续操作下干燥成粉末
? 产品特性：水分含量 10%，固体或粉末
二、干制原理
将食品中的 水分活度（ Aw） 降到一定
程度，使食品能在一定的保质期内不受微
生物作用而腐败，同时能维持一定的质构
不变化，即控制 生化反应 及 其它反应 。
Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物
利用的有效性。 各种微生物的生长发育有其最
适的 Aw值，一般而言细菌生长的 Aw下限为 0.94，
酵母菌为 0.88，霉菌为 0.8。 Aw值降至 0.7以
下，除嗜盐菌 ﹑ 耐干燥霉菌等特殊菌群外，大
多数微生物不能生长发育。
水分活度（ Aw）,食品在密闭容器内测得的蒸
汽压 (p)与同温下测得的纯水蒸汽压 (p0)之比。
Aw值的范围在 0～ 1之间。
温度梯度 表面水分扩散到空气中
ΔT
蒸汽压差
Food H2O
内部水分转移到表面
ΔM
水分梯度
A-B 热力平衡
D-E 水分平衡
C〃 -D〃 降率干燥阶段：水分从
表面跑向干燥空气中的速率快
于水分补充到表面的速率。
B〃 -C〃 恒率干燥阶段：水分从食品
内部迁移到表面的速率大于或等于
水分从表面跑向干燥空气的速率，
可以维持表面水分含量恒定。
三、干制方法
? 自然干制：在自然环境条件下干制食品
的方法，如晒干、风干、阴干等。
? 人工干制：在常压或减压环境中用人工
控制的工艺条件干制食品，如流化床干
燥、喷雾干燥等，需专用的 干燥设备 。
根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：
①直接接触干燥机,热空气提供干燥作用 ；
②间接接触干燥机,热传递通过次生机制 ；
③红外或高频干燥机,由辐射能量提供热量 ；
④冷冻干燥,水分通过低压固－气过渡态（升
华）而除去 。
旋转式干燥机
盘式干燥机
多层输送带式干燥机
流化床干燥
喷雾干燥
通过压力或离心力将 液态 或 浆质态
的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气
流中进行脱水干燥的过程。
雾化系统
干燥室
喷雾干燥机
泡沫干燥
? 工作原理：将 液态 或 浆质态 物料首先制成稳
定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。
造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。
? 特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可
选用温度较低的干燥工艺条件。
? 适用对象：水果，易发泡的食品。
滚筒干燥
将 液体食品 在滚筒表面涂成一层薄膜，
干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周
围的空气，由于通过金属滚筒的 热量传递
和水从薄膜中出来的 质量传递 通常都非常
快，产品在滚筒上滞留的时间在 30～ 60s，
干燥发生迅速 。
? 干燥产品通常与高温 (超过 100℃) 接触，
易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降
解。
? 适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响
不大的食品，如麦片、米粉等。
? 远红外干燥
红外线是一种电磁波，当它通过放射方
式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递
给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子
发生不规则运动，引起物体的升温作用，称
为远红外线的一次效应，也称为 增温效应。
? 微波干燥
微波辐射引起食品内部快速加热，可增
加干燥速率。 --由辐射能量提供热量
真空冷冻干燥
在一定的真空条件下，将冻结了的制
品中的 游离水 不经过冰的融化，直接从
固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工
艺称为冷冻干燥（ Freeze-drying）,简
称冻干。
1-冷冻干燥室； 2-低温冷凝器； 3-真空泵； 4-制冷压缩机；
5-水冷却器； 6-热交换器； 7,8,12,13,14-阀门；
9-板温指示； 10-冷凝器内温度指示； 11-真空计； 15-膨胀阀
四,影响干制的因素
1.干制条件的影响（干燥介质为空气）
干燥条件 干燥恒率阶段 干燥降率阶段
空气温度上升 干燥速率增加 干燥速率增加
空气流速上升 干燥速率增加 无变化
相对湿度下降 干燥速率增加 无变化
真空度上升 干燥速率增加 无变化
2.食品性质的影响
? 表面积
? 组成分子定向
? 细胞结构
? 溶质的类型和浓度
五,干制工艺条件的合理选择
? 恒率干燥阶段,为加速水分蒸发，在保
证食品表面水分蒸发速率不超过食品内
部水分扩散速率的原则下，允许尽可能
提高空气温度。
? 降率干燥阶段,应设法降低食品表面水分
蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部
水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度
受热，导致引起不良后果。
? 干燥末期,干燥介质的相对湿度应根据预
期干制品水分加以选用。
六、干制对食品品质的影响
? 物理变化：干缩、表面硬化、多孔性
? 化学变化：营养成分、色泽、风味
干制品的复原性,干制品重新吸收水分后在
重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结
构、成分以及可见因素（感官评定）等各个
方面恢复原来新鲜状态的程度，一般用干制
品吸水增重的程度来表示。
思考题
? 干燥的机制是什么？如果要缩短干燥时间，
该如何从机制上控制干燥过程？
? 干制条件主要有哪些？他们如何影响湿热
传递过程的？（如果要加快干燥速率，该
如何调控干制条件？）
? 影响干燥速率的食品性质有哪些？ 他们如
何影响干燥速率？
第二章 食品的浓缩
? 浓缩的基本特性
? 浓缩方式及原理
一、浓缩的基本特性
? 物料类型：液体食品
? 水分减少机制：流体内部以分子、漩涡状传
递水分，流体表面到外部周围以对流传质
? 操作方式：商业上使用连续、稳定态操作
? 产品特性：水分含量 >20～ 30%，产品仍具有
流动性
二、浓缩方式及原理
? 蒸发
? 膜浓缩
? 冷冻浓缩
1.蒸发
技术 分离动力 分离原理 产 物
蒸发 热 挥发度的不同 液体和蒸汽
蒸馏 热 挥发度的不同 液体和蒸汽
闪蒸 压力减小 挥发度的不同 液体和蒸汽
短管蒸发器 长管垂直升膜式蒸发器
长管垂直降膜式蒸发器 强制循环蒸发器
刮板薄膜蒸发器
板式蒸发器
单效蒸发器 多（双）效蒸发器
一效蒸汽
进料
二次蒸汽
一效冷凝水
中间浓缩物
二效进料
二效冷凝水
产品
2.膜浓缩
技术 分离动力 分 离 原 理 产 物
反渗透 压力梯度
选择性渗透膜
物质在膜中溶解度差
和扩散速率差
两种
液态产品
超滤 压力梯度
选择性渗透膜
对膜不同的透过性 两种
液态产品
透析 溶媒
选择性渗透膜
物质透过膜的扩散速
率不同
两种
液态产品
电渗析
离子膜、电场 离子膜对特殊离子的
选择性
两种
液态产品
利用反渗透膜选择性的只能透过溶
剂 (通常是水 )的性质，对溶液施加压力
以克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗
透膜而从溶液中分离出来的过程。
反渗透
? 反渗透通常采用醋酸纤维、聚丙烯晴、
聚酰胺、聚亚酰胺等具有 高度稳定性 和
高强度 并具有要求 通透性 的材料。
? 在处理稀溶液时反渗透可能是最经济的
浓缩方式。在食品工业中最大的商业化
应用是 乳清浓缩,其他还包括果汁蒸发
前的浓缩、纯化水等。
超 滤
应用孔径为 1.0～ 20.0nm(或更大）
的超滤膜来过滤含有大分子或微细粒子
的溶液，使大分子或微细粒子从溶液中
分离的过程。
? 超滤通常采用聚砜、聚酰胺、聚氧乙烯、
聚碳酸酯、聚酯、刚性醋酸酯等材料。
? 超滤的最大应用也是 乳制品 行业，如选择
性脱乳糖或脱盐，分离功能性成分。其它
应用包括：酶、其它蛋白质或多糖的分离、
浓缩；果汁澄清以及反渗透之前的预处理
等。
电渗析
在外加直流电场的作用下，利用阴
离子交换膜（只允许阴离子透过而阻挡
阳离子）和阳离子交换膜（只允许阳离
子透过而阻挡阴离子）的选择透过性，
使 溶液中的阴、阳离子与其溶剂分离。
料液
阳膜 阴膜
3.冷冻浓缩
? 分离动力：制冷剂
? 分离原理,纯水的选择性结晶
? 分离步骤：首先是部分水分从水溶液中结
晶析出，而后将冰晶与浓缩液加以分离。
? 分离产物,液态浓缩物和纯冰
? 特别适合于热敏性食品的浓缩，避免芳香
物质因加热所造成的挥发损失。 冷冻浓缩基本单元组成示意图
思考题
? 干燥和浓缩的区别是什么？浓缩的类型
有哪些？试举一例讨论浓缩的原理、操
作过程及其应用特性。
? 膜浓缩的种类主要有哪些？各自的分离
范围和原理是什么？
? 由冷冻浓缩的原理, 讨论其浓缩单元的
具体操作 。
第一章 食品的干制
? 干制的基本特性
? 干制原理
? 干制方法
? 影响干制的因素
? 干制工艺条件的合理选择
? 干制对食品品质的影响
一、干制的基本特性
? 物料类型：片状或细小液滴状食品
? 水分减少机制：扩散、对流
? 操作方式：批量，固体食品商业化规模的非
稳态操作，液体食品连续操作下干燥成粉末
? 产品特性：水分含量 10%，固体或粉末
二、干制原理
将食品中的 水分活度（ Aw） 降到一定
程度，使食品能在一定的保质期内不受微
生物作用而腐败，同时能维持一定的质构
不变化，即控制 生化反应 及 其它反应 。
Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物
利用的有效性。 各种微生物的生长发育有其最
适的 Aw值，一般而言细菌生长的 Aw下限为 0.94，
酵母菌为 0.88，霉菌为 0.8。 Aw值降至 0.7以
下，除嗜盐菌 ﹑ 耐干燥霉菌等特殊菌群外，大
多数微生物不能生长发育。
水分活度（ Aw）,食品在密闭容器内测得的蒸
汽压 (p)与同温下测得的纯水蒸汽压 (p0)之比。
Aw值的范围在 0～ 1之间。
温度梯度 表面水分扩散到空气中
ΔT
蒸汽压差
Food H2O
内部水分转移到表面
ΔM
水分梯度
A-B 热力平衡
D-E 水分平衡
C〃 -D〃 降率干燥阶段：水分从
表面跑向干燥空气中的速率快
于水分补充到表面的速率。
B〃 -C〃 恒率干燥阶段：水分从食品
内部迁移到表面的速率大于或等于
水分从表面跑向干燥空气的速率，
可以维持表面水分含量恒定。
三、干制方法
? 自然干制：在自然环境条件下干制食品
的方法，如晒干、风干、阴干等。
? 人工干制：在常压或减压环境中用人工
控制的工艺条件干制食品，如流化床干
燥、喷雾干燥等，需专用的 干燥设备 。
根据为干燥提供能量的加热介质的类型分为：
①直接接触干燥机,热空气提供干燥作用 ；
②间接接触干燥机,热传递通过次生机制 ；
③红外或高频干燥机,由辐射能量提供热量 ；
④冷冻干燥,水分通过低压固－气过渡态（升
华）而除去 。
旋转式干燥机
盘式干燥机
多层输送带式干燥机
流化床干燥
喷雾干燥
通过压力或离心力将 液态 或 浆质态
的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气
流中进行脱水干燥的过程。
雾化系统
干燥室
喷雾干燥机
泡沫干燥
? 工作原理：将 液态 或 浆质态 物料首先制成稳
定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。
造泡的方法有机械搅拌，加发泡剂等。
? 特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可
选用温度较低的干燥工艺条件。
? 适用对象：水果，易发泡的食品。
滚筒干燥
将 液体食品 在滚筒表面涂成一层薄膜，
干燥时，热量从滚筒的内部传向干燥机周
围的空气，由于通过金属滚筒的 热量传递
和水从薄膜中出来的 质量传递 通常都非常
快，产品在滚筒上滞留的时间在 30～ 60s，
干燥发生迅速 。
? 干燥产品通常与高温 (超过 100℃) 接触，
易发生褐变、焦糖化反应以及蛋白质的降
解。
? 适用对象：浆状、泥状、液态，受热影响
不大的食品，如麦片、米粉等。
? 远红外干燥
红外线是一种电磁波，当它通过放射方
式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递
给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子
发生不规则运动，引起物体的升温作用，称
为远红外线的一次效应，也称为 增温效应。
? 微波干燥
微波辐射引起食品内部快速加热，可增
加干燥速率。 --由辐射能量提供热量
真空冷冻干燥
在一定的真空条件下，将冻结了的制
品中的 游离水 不经过冰的融化，直接从
固态冰升华为水蒸汽而使物料干燥的工
艺称为冷冻干燥（ Freeze-drying）,简
称冻干。
1-冷冻干燥室； 2-低温冷凝器； 3-真空泵； 4-制冷压缩机；
5-水冷却器； 6-热交换器； 7,8,12,13,14-阀门；
9-板温指示； 10-冷凝器内温度指示； 11-真空计； 15-膨胀阀
四,影响干制的因素
1.干制条件的影响（干燥介质为空气）
干燥条件 干燥恒率阶段 干燥降率阶段
空气温度上升 干燥速率增加 干燥速率增加
空气流速上升 干燥速率增加 无变化
相对湿度下降 干燥速率增加 无变化
真空度上升 干燥速率增加 无变化
2.食品性质的影响
? 表面积
? 组成分子定向
? 细胞结构
? 溶质的类型和浓度
五,干制工艺条件的合理选择
? 恒率干燥阶段,为加速水分蒸发，在保
证食品表面水分蒸发速率不超过食品内
部水分扩散速率的原则下，允许尽可能
提高空气温度。
? 降率干燥阶段,应设法降低食品表面水分
蒸发速率，使它能和逐步降低了的食品内部
水分扩散速率保持一致，以免食品表面过度
受热，导致引起不良后果。
? 干燥末期,干燥介质的相对湿度应根据预
期干制品水分加以选用。
六、干制对食品品质的影响
? 物理变化：干缩、表面硬化、多孔性
? 化学变化：营养成分、色泽、风味
干制品的复原性,干制品重新吸收水分后在
重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结
构、成分以及可见因素（感官评定）等各个
方面恢复原来新鲜状态的程度，一般用干制
品吸水增重的程度来表示。
思考题
? 干燥的机制是什么？如果要缩短干燥时间，
该如何从机制上控制干燥过程？
? 干制条件主要有哪些？他们如何影响湿热
传递过程的？（如果要加快干燥速率，该
如何调控干制条件？）
? 影响干燥速率的食品性质有哪些？ 他们如
何影响干燥速率？
第二章 食品的浓缩
? 浓缩的基本特性
? 浓缩方式及原理
一、浓缩的基本特性
? 物料类型：液体食品
? 水分减少机制：流体内部以分子、漩涡状传
递水分，流体表面到外部周围以对流传质
? 操作方式：商业上使用连续、稳定态操作
? 产品特性：水分含量 >20～ 30%，产品仍具有
流动性
二、浓缩方式及原理
? 蒸发
? 膜浓缩
? 冷冻浓缩
1.蒸发
技术 分离动力 分离原理 产 物
蒸发 热 挥发度的不同 液体和蒸汽
蒸馏 热 挥发度的不同 液体和蒸汽
闪蒸 压力减小 挥发度的不同 液体和蒸汽
短管蒸发器 长管垂直升膜式蒸发器
长管垂直降膜式蒸发器 强制循环蒸发器
刮板薄膜蒸发器
板式蒸发器
单效蒸发器 多（双）效蒸发器
一效蒸汽
进料
二次蒸汽
一效冷凝水
中间浓缩物
二效进料
二效冷凝水
产品
2.膜浓缩
技术 分离动力 分 离 原 理 产 物
反渗透 压力梯度
选择性渗透膜
物质在膜中溶解度差
和扩散速率差
两种
液态产品
超滤 压力梯度
选择性渗透膜
对膜不同的透过性 两种
液态产品
透析 溶媒
选择性渗透膜
物质透过膜的扩散速
率不同
两种
液态产品
电渗析
离子膜、电场 离子膜对特殊离子的
选择性
两种
液态产品
利用反渗透膜选择性的只能透过溶
剂 (通常是水 )的性质，对溶液施加压力
以克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗
透膜而从溶液中分离出来的过程。
反渗透
? 反渗透通常采用醋酸纤维、聚丙烯晴、
聚酰胺、聚亚酰胺等具有 高度稳定性 和
高强度 并具有要求 通透性 的材料。
? 在处理稀溶液时反渗透可能是最经济的
浓缩方式。在食品工业中最大的商业化
应用是 乳清浓缩,其他还包括果汁蒸发
前的浓缩、纯化水等。
超 滤
应用孔径为 1.0～ 20.0nm(或更大）
的超滤膜来过滤含有大分子或微细粒子
的溶液，使大分子或微细粒子从溶液中
分离的过程。
? 超滤通常采用聚砜、聚酰胺、聚氧乙烯、
聚碳酸酯、聚酯、刚性醋酸酯等材料。
? 超滤的最大应用也是 乳制品 行业，如选择
性脱乳糖或脱盐，分离功能性成分。其它
应用包括：酶、其它蛋白质或多糖的分离、
浓缩；果汁澄清以及反渗透之前的预处理
等。
电渗析
在外加直流电场的作用下，利用阴
离子交换膜（只允许阴离子透过而阻挡
阳离子）和阳离子交换膜（只允许阳离
子透过而阻挡阴离子）的选择透过性，
使 溶液中的阴、阳离子与其溶剂分离。
料液
阳膜 阴膜
3.冷冻浓缩
? 分离动力：制冷剂
? 分离原理,纯水的选择性结晶
? 分离步骤：首先是部分水分从水溶液中结
晶析出，而后将冰晶与浓缩液加以分离。
? 分离产物,液态浓缩物和纯冰
? 特别适合于热敏性食品的浓缩，避免芳香
物质因加热所造成的挥发损失。 冷冻浓缩基本单元组成示意图
思考题
? 干燥和浓缩的区别是什么？浓缩的类型
有哪些？试举一例讨论浓缩的原理、操
作过程及其应用特性。
? 膜浓缩的种类主要有哪些？各自的分离
范围和原理是什么？
? 由冷冻浓缩的原理, 讨论其浓缩单元的
具体操作 。
