第十章 食品乾燥工程
1. 食品乾燥目的：去水.耐藏.成品多樣化.減積
水活性(aw)之定義:密閉系統中食品系統之平衡水蒸汽壓(P)與同溫度下純水之飽和水蒸汽壓(P0)之比值。或以平衡相對溼度(equilibrium
relative humidity, ERH)表示。因此，純水之水活性為 1。Aw0.8到0.85範圍內，細菌受到仰制；酵母於Aw0.75到0.80範圍內不發育；Aw在0.70到0.75時黴菌停止發育；Aw0.7以下可完全仰制微生物發育。但乃能進行酵素反應.褐變反應.脂肪氧化反應。※在高溫下水活性較在低溫下高
2. 食品組織成份中，除水分外可分為水溶性成分、半水溶性、非水溶性成份三大類。水溶性→糖分、酸味成分及可溶性礦物質及鹽分
伴水溶性→高分子性之糖類、蛋白質類
非水溶性→油脂類、非水溶性礦物成分類
3.半乾性食品：含水量約30到50%，食取方便感官佳
4.食品水分特性：
a.種類→自由水、毛細管水、強結合水(一般乾燥不易去除)
b.擴散作用、毛細作用 c.乾燥引起：收縮及表面硬化
5.乾燥原理：
a.基本術語：含水率表示法分；濕重基準法及乾重基準法(使用較多)
b.平衡含水量：食品之水分含量達平衡而穩定不變
c.自由水含量：食品達到平衡含水量時所損失的重量，稱為該食品在該狀態下之自由水含量
6.乾燥三階段：
a.預備乾燥期：食品表面狀態與熱空氣間，相互平衡之時期
b.恆率乾燥期：表面水分充裕、蒸發作用穩定快速 c.減率乾燥期：表面水分含量不足，而呈乾燥狀態食品表面溫度與熱空氣溫度接近。
初期：毛細管現象為主 後期：液體擴散為主(表面已呈乾燥狀)
7.支配恆率乾燥期長短之因子：乾燥面積、熱空氣與乾燥物之溫差、濕度差、熱傳係數、質量傳送係數。
支配減率乾燥期長短之因子：物體體積和形狀、水分擴散係數、含水率
10.乾燥學說：
a.由毛細管力量所致使之水分移動論(毛細孔現象→孔隙度大者)
b.由內外濃度差所造成的液體擴散論
c.由內外蒸氣分壓差所造成的蒸氣擴散論
d.由食品內部吸附之水層所致之擴散論
11.乾燥方法及裝置：
a.熱風乾燥法；使用熱風乾燥裝置，乃採用熱空氣之高溫能提高食品之水蒸氣壓及本身之低濕度之特性，來達到將食品水分排除。
種類：(1)熱風乾燥機
(2)分批式熱風乾燥機：包括組件→鼓風系統、加熱系統、食品置放架
保溫箱；優點：可有效控制溫度與流速
(3)隧道式乾燥機
(4)迴轉式乾燥機：可適用於熱定性較大的材料。如：砂糖、咖啡豆
b.流動床乾燥法：使用流動床乾燥機，原理與流動床冷凍乾燥機相同
目地：利用高壓空氣，將食品吹成流動狀，加速熱風與食品間熱傳率
適用：可被吹的動之食品。如：榖類、肉丁、豆類、咖啡粉
優點：速度快易控制。
缺點：在攪拌時，部分未充分乾燥之製品亦被流入製品之中。
c.氣流乾燥法：使用氣流乾燥機，為一種將粒狀或粉狀潮濕食品，以熱空氣 吹散並行乾燥之方法。是由乾燥氣管、粉品分離機、空氣加熱機、鼓風機組成。
優點：粉粒狀食品，表面積大溫度未達熱空氣之濕球溫度前表面水分已蒸
蒸發，故乾燥速率快。 適用：榖類、澱粉、馬鈴薯粉、肉丁等。
d.泡沫乾燥法：使用泡沫乾燥機，為產果汁、咖啡、牛奶等而設計的，復水
性佳又無焦味之特點。
e.鼓形乾燥法：使用鼓形乾燥機，主體為橫臥圓筒體，以熱水或其他熱媒通
過，設法將泥狀材料塗抹在筒體外，食品遇熱水分及蒸發製滾筒另 一邊時，食品已乾燥，經刮刀下即為產品。
鼓形乾燥機可分為3種：單鼓式、双鼓式、對鼓式
※影響乾燥速度及含水率因子：鼓體轉速、鼓面溫度、食品膜層厚度
優點：乾燥速率快、熱能利用率高； 缺點：僅限於液體或泥狀之食品
適用：飼料用之奶粉、湯粉、麥片粉、酵母粉等。
f.真空乾燥法：使用真空乾燥機，使食品與大氣水蒸氣壓差趨近0，則食品
在最低熱傷害之溫度下行脫水乾燥。
適用：果汁、蕃茄漿、咖啡精製造
g.凍結乾燥法：使用凍結乾燥機，將食品在凍結點以下之溫度凍結後，於真
空條件下，將食品中水分已昇華之狀態排除之乾燥法。
優點：維持固有形狀、不發生變色、風味不變、不失原有營養分、復水性
特佳、耐藏性高、運輸成本低。
缺點：產品易回朔、產品易被氧化及變質、一脆裂、易發生物理變性、包
裝成本貴。
相關理論：(1)冰之蒸發及水之擴散 (2)加熱與乾燥速度之理論
(3)因為本乾燥模式為低壓下，冰點下無法以一般乾燥曲線說
明。
依氣體運動：Vmax=P(1/2πnRT) 1/2
若以毛細管現象表示流動速度： Vm＝a/L △P(Pm+b)
凍結乾燥法之應用：因具復水性佳，耐藏性及品質安定性，故為製造速食
之優良法。如：咖啡粉、茶粉、肉、魚蝦、高貴蔬菜等…
h.噴霧乾燥法：使用噴霧乾燥機，將液體食品作成直徑10到100μ之務滴狀
而曝露於高溫度下，在極短時間內即可充分乾燥。
原理：霧滴化食品之單位體積所持有之表面積比值很大，以霧滴曝露於
高溫空氣下，由於及大溫度差，則具有強大的乾燥推動力，使乾燥
時間加快以秒為單位的程度。
噴霧乾燥機組之組成：霧化系統、乾燥室、製品回收系統、熱空氣供應
系統(熱能來源：燃料油、過熱蒸氣、電熱及天然氣4種)
影響因子：(1)乾燥物直徑
(2)霧滴與熱空氣是否充分混合以發揮熱傳效率
(3)乾燥式：a順流式 b對流式 c混合式
食品工業上之應用：音產品受熱破壞較少，復水性佳特佳、可用在製造
奶粉(全脂及低脂)、乳清粉、冰淇淋粉、奶油粉、乾酪粉、嬰兒乳
品、蛋粉(全蛋及蛋白)等…
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