Practical Action/Drying of foods/zh

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干燥用于去除食品中的水分有两个原因：防止（或抑制）微生物，从而保存食品；减少食品的重量和体积，以便更便宜的运输和储存。

食品干燥

如果执行正确，再水化食品的营养品质、颜色、风味和质地略低于新鲜食品，但对于大多数人来说，这仅具有较小的营养意义，因为干食品是饮食中的一种成分。

然而，如果干燥处理不当，营养和食用品质会遭受更大损失，更严重的是，存在微生物腐败甚至食物中毒的风险。

因此，本技术简介描述了正确干燥的一些要求，并总结了有关各种可用干燥设备的资讯。

可以使用热空气或不太常见的热金属锅进行干燥。制作加里的最后阶段是使用铁水干燥的范例，但在本技术简介中，我们将专注于使用热空气干燥。

为了有效干燥，空气应该是热的、干燥的和流动的。这些因素是相互关联的，重要的是每个因素都正确（例如，冷的流动空气或热、湿的流动空气不令人满意）。空气的干燥度称为“湿度”－湿度越低，空气越干燥。有两种表示湿度（或 RH）的方法，最有用的是空气中的水蒸气与完全被水饱和的空气的比率。因此，0% RH 是完全干燥的空气，100% RH 是水蒸气完全饱和的空气。

低相对湿度（或干燥）空气必须吹过食品，以便其能够吸收食品中的水蒸气并将其去除。如果使用高相对湿度（或湿）空气，它很快就会饱和，无法从食物中吸收更多的水蒸气。

空气温度影响湿度（较高的温度会降低湿度并允许空气携带更多的水蒸气）。温度和相对湿度之间的关系可以方便地显示在湿度图上，如图 1 所示。

请注意，气温有两种类型：

透过温度计测量的空气温度称为干球温度。如果温度计球被湿布包围，则布上的水蒸发会带走热量，温度下降（至“湿球”温度）。两个温度之间的差异用于寻找湿度图的空气相对湿度。

露点是空气中水分饱和的温度（100% RH），从该点进一步冷却会导致空气中的水凝结。这是在夜间空气冷却并且水蒸气在地面上形成露珠时看到的。绝热冷却线是图表上倾斜的平行直线，显示绝对湿度如何随着空气温度的升高而降低。

湿度图对于发现干燥过程中空气的变化以及干燥机的效率很有用。以下范例展示如何使用它。

使用图 1，发现：

1. 相对湿度 50%、干球温度 60°C 的空气绝对湿度
2. 这些条件下的湿球温度
3. 湿球温度为 45°C、干球温度为 75°C 的空气的相对湿度
4. 从干球温度 55°C 和 30% RH 绝热冷却的空气的露点
5. 湿球温度为 39°C 的空气从干球温度 50°C 加热到干球温度 86°C 时的相对湿度变化
6. 湿球温度为 35°C 的空气从干球温度 70°C 绝热冷却至 40°C 时的相对湿度变化。

答案：

1. 每公斤干燥空气0.068公斤（找到60°C和50%RH线的交点，然后按照图表水平向右读出绝对湿度）
2. 246.5°C（从 60°C 和 50% RH 线的交点开始，向左平行于湿球线移动，读取湿球温度）
3. 20%（找出 45°C 和 75°C 线的交点，并沿着相对湿度倾斜线向上读出 % RH）
4. 36°C（找到 55°C 和 30% RH 线的交点，沿着湿球线向左移动，直到 RH 达到 100%）
5. 50-10%（找到 39°C 湿球温度和 50°C 干球温度的交点，并沿着水平线到达与 86°C 干球温度的交点；读取 RH 斜线每个交叉点（这代表空气在吹过食物之前被加热时发生的变化））
6. 10-70%（找到 35°C 湿球温度和 70°C 干球温度的交点，并沿着湿球线向左移动，直到与 40°C 干球线交点；读取倾斜的 RH 线在每个交叉点（这代表空气用于干燥食物时发生的变化；空气从食物中吸收水分时被冷却并变得更加潮湿）。如果要使用新型干燥机，或者如果不同类型的食物要干燥，有必要做一些实验来确定干燥速度。然后可以使用这些资讯来确定食物在水分含量低到足以达到干燥状态之前应在干燥机中停留的时间。防止微生物腐败。干燥速度对干燥食品的品质和（在人工干燥机中）燃料消耗也有重要影响。要确定干燥速度，您需要一个时钟/手表和一组对食物进行称重，放入烘干机中并放置 5 至 10 分钟。

然后将其取出、重新称重并更换。一直持续到食物的重量不再改变为止。当重量变化开始变小时，称重间隔可以增加。您还应该记下干燥机内部空气和外部空气的干湿球温度。结果绘制在图表上，如图 2 所示，显示了两个不同的干燥阶段 - “恒定”速率阶段和“下降”速率阶段。在恒定的速度下，食物的表面保持湿润，因此可能会被霉菌和细菌损坏。在下降速度下，表面干燥，腐败的风险要小得多。因此，应尽快将食品干燥至与恒速期结束时相对应的重量（但请参阅下方的“表面硬化”）。

透过计算每 10 分钟的干燥速率，可以更有效地显示实验讯息，如图 3 所示：

干燥速率=（初始重量-最终重量）/时间间隔（如10分钟）

新鲜食品和最终干燥食品的水分含量可以透过称重食品、在烘箱中在100°C下加热24小时并重新称重来确定。含水量测定如下：

水分含量（%）=（初始重量-最终重量×100）/初始重量

透过将这两个结果与干燥实验期间记录的食品重量相关并将类似的因素应用于中间重量，可以找到干燥期间水分含量的其他值。图 3 提供了两个重要资讯：

1. 恒速期间的实际干燥速率，显示干燥机的效率。
2. 干燥食品的最终水分含量，显示其在储存过程中是否稳定。

通常，根据设计和气候，太阳能干燥器的干燥速率预计为 0.25 公斤/小时，人工干燥器的干燥速率为 10-15 公斤/小时。为确保安全储存，食品的最终水分含量，水果和肉类应低于20%，蔬菜应低于10%，谷物应低于10-15%。

如果干燥速率低于此值，则表示空气温度或速度太低和/或相对湿度太高。这可以透过实验期间进行的温度测量和使用湿度图来检查。通常，太阳能干燥机中的空气温度应高于室温 10-15℃，而人工干燥机内的空气温度应高于室温 60-70℃。进入干燥机的空气相对湿度会根据当地条件而变化，但理想情况下应低于约 60% 相对湿度。

干燥食品在储存过程中的稳定性取决于其水分含量以及食品从空气中吸收水分的难易程度。显然，在高湿度地区，吸湿的风险更大。然而，不同的食物吸收水分的程度不同（例如，比较高湿度对盐或糖的影响与对胡椒粉的影响——盐和糖吸收水分，胡椒则不会）。

对于容易吸潮的食品，有必要用防潮材料包装。

低水分含量仅表示食品稳定性，而不是保证。更重要的是微生物生长所需的水分，术语“水分活性”(AW) 用来描述这一点。水活性的范围为 0-1.00，数值越低，微生物在食物上生长越困难。

所选食品的水分含量和 AW 值及其包装要求示例如表 1 所示。

表 1：食品类型特征和包装要求

表面硬化和干燥的其他影响

表面硬化是指在水果、鱼和其他一些食品的表面形成硬皮，这会减慢干燥速度并可能导致霉菌生长。这是由于初始（恒定速率）期间干燥太快造成的，可以透过使用较冷的干燥空气来预防。

食品的其他变化包括颜色丧失、风味丧失和硬化。可以透过空气温度和速度实验来选择每种食物的最佳条件。许多水果的颜色可以透过浸泡在 0.2-0.5% 焦亚硫酸钠溶液中或在硫化柜中暴露于二氧化硫来保持，图 4。

削皮/切片等过程中维生素的流失通常比干燥过程中更大。阴干可以减少脂溶性维生素的流失，使用锋利的刀小心切片可以减少水溶性维生素的流失。蔬菜在干燥前必须经过汆烫水，水溶性维生素在此阶段也会流失。需要注意的是，干燥不会破坏微生物，只会抑制其生长。

因此，严重污染的新鲜食品将变成严重污染的干食品和再水化食品。热烫是降低初始污染水平的一种方法。新鲜食品在干燥前应定期彻底清洗。

太阳能干燥机

太阳能干燥很受机构和研究站的欢迎。然而，目前还没有经济运作的小型太阳能干燥机。有许多的原因：

• 传统干燥中损失的食物量常常被高估（人们报告最坏情况和平均量）。
• 品质的下降并不一定反映在较低的价格上。人们愿意为变色或损坏的食品支付几乎相同的费用，因此，当回报不高时，生产商就没有动力在干燥机上冒更高的风险。
• 各机构和农村人口采用不同的品质标准。农村地区销售不一定要达到出口品质。
• 只有当天气不适合传统方法时，村庄才需要烘干机。如果这些情况不是很常见，则不需要干燥器。即使是短时间的日照也足以防止严重的农作物损失。一些生产商等待阳光，而不是冒着使用干燥机的费用。食物要么变质，要么干燥机不够大，无法处理所涉及的数量。
• 如果收获期间下雨，还有其他方法可以保存食物，例如可以推迟收获，可以以防止弄湿的方式堆放食物，或者可以在厨房火上干燥少量食物，或者与干燥作物。
• 适当干燥的一些好处（例如，不发霉，以及更好的谷物研磨特性）是看不到的，因此食品的价值不会增加。

太阳能干燥机和机械干燥机的其他缺点包括比传统方法（例如装载、卸载托盘）需要更大的空间和劳动力。机构对这些成本的评价低于村民。

太阳能干燥机的工作原理是将空气温度提高到高于室温 10-30°C。这使得空气流经干燥机并降低其湿度。

太阳能干燥有以下优点

较高的温度、空气的流动和较低的湿度会加快干燥速度。食物被封闭在干燥机中，因此可以免受灰尘、昆虫、鸟类和动物的影响。较高的温度可以阻止昆虫，更快的干燥速度可以降低微生物腐败的风险。较高的干燥速率还可以提高食品的吞吐量，从而减少干燥面积。烘干机是防水的，因此下雨时不需要移动食物。干燥机可以用当地可用的材料建造，成本相对较低。

设计多种多样，从非常简单的直接干燥器（例如用塑料覆盖的盒子来捕获太阳的热量）到更复杂的间接设计（具有独立的收集器和干燥室）。最常见的集热器类型是裸露的镀锌铁板，涂成雾面黑色。这些会使温度升高 10°C，并将空气速度增加到约 5m/s。其他类型包括烧焦的稻壳或木炭。

收集器上覆盖透明材料，以确保气流均匀。玻璃盖是最好的，但它们容易破碎、重且昂贵。塑胶通常对阳光和天气的稳定性较差，但重量约为玻璃的 10%，并且不会破裂。如果有的话，最好的塑胶类型是聚酯和聚碳酸酯。聚乙烯较便宜，使用范围也更广泛，但强度不那么高，并且对光线和天气造成的损坏的抵抗力较差。

食物可以暴露在阳光下（在直接系统中），也可以在间接系统中将加热的空气传递到阴影食物上。直接系统用于葡萄干、谷物和咖啡等食品，这些食品由太阳引起的颜色变化是可以接受的，但大多数食品需要间接系统来保护食品中的颜色。其他类型的干燥机使用风扇将空气吹过食物，但这增加了资金和运营成本，并且消除了干燥机在没有电力就无法运行的农村地区的优势。

干燥机分为三种基本类型，每种类型都有许多变化。1、帐篷干燥器（直接）、2、柜式干燥器（直接或间接）和 3、烟囱干燥器（间接）。这些类型中的每一种都使用自然空气循环，尽管可以安装电动或风力风扇来增加空气的速度。

帐篷烘干机

这种类型由山脊帐篷框架组成，两端和面向太阳的一侧覆盖有透明塑料，底部和阴影一侧覆盖有黑色塑料。晾衣架沿着帐篷全长放置。透明塑胶的底部边缘围绕着一根杆子滚动，该杆子可以升高或降低以控制进入干燥机的空气流量。潮湿的空气透过帐篷顶角的孔排出。

这种类型的干燥机的优点是建造成本低且操作简单。然而，与其他类型的太阳能干燥机一样，对干燥机中空气的相对湿度控制相对较差，因此对干燥速率的控制也较差。它也很轻，在移动或有风的条件下相当脆弱。

柜式烘干机

基本设计是一个绝缘的矩形盒子，上面覆盖着透明玻璃或塑胶。盒子的底部和上部有孔，可以让新鲜空气进入，让潮湿空气排出。柜子内部漆成黑色，并充当太阳能集热器。在间接类型中，平板被漆成黑色并悬挂在绝缘框架中。空气在进入干燥箱之前在板的两侧加热。食物被放置在橱柜内的穿孔托盘上，来自收集器的热空气通过食物上升并从顶部离开。柜子的长度约为宽度的三倍，以防止侧壁遮挡。

侧面可以用木板或涂有泥的篮子制成。较大的模型可以用泥、砖或水泥制成。隔热材料可以是木屑、锯屑、椰子纤维、干草或树叶，但厚度至少应为 5 厘米，以保持内部高温。如果有昆虫问题，应用蚊帐覆盖气孔。干燥盘应由篮子或塑胶网制成。不应使用金属，因为它会与水果和某些蔬菜中的酸发生反应，并导致食物变味。这些类型的干燥机用于鱼类、水果、蔬菜、块根作物和油籽。它们的容量高达 1 吨。

烟囱干燥机

这是一种改良的柜式干燥机，其中由黑色塑胶或烧焦的外壳制成的太阳能收集器在木质框架上覆盖着透明塑胶。黑色塑胶烟囱加热干燥机出口上方的空气，从而增加通过干燥机的气流。

人工（机械）干燥器

它们使用燃料来提高空气温度，并降低相对湿度和风扇来提高空气速度。他们密切控制干燥条件，从而生产出高品质的产品。它们的运作不受天气影响，劳动成本低。然而，它们的购买和操作成本比其他类型的干燥机更高。在某些需要稳定的产品品质的应用中，有必要使用机械干燥器。

灯泡干燥器

它由木盒内的电灯泡组成。如果有电，这是一种简单、低成本的干燥机，可能适合家庭保存。容量很小，不太可能用于创收。盒子的底部涂成黑色，或用烟灰或黑布覆盖。侧面覆盖有闪亮的材料（例如铝漆），以将热量反射到黑色表面上。空气透过自然对流循环，其方式与太阳能柜式烘干机类似，但在这种情况下，烘干机可以整夜和全天运行。

柜式烘干机

该设计类似于太阳能类型，但在这种情况下，热量是透过燃烧燃料或电力提供的。如果有电，可以使用风扇来增加空气在食物上流动的速度，从而提高干燥速度。为了经济起见，这种类型的干燥机可能应该相对较大（1-5吨）。它们成功地用于干燥香草、茶叶和蔬菜。

Practical Action 开发了一系列干燥系统，包括小型、低成本工业型，可在预期使用国家制造。其体积小，适合在农作物种植区分散使用。价格约为 3,000 美元，远低于标准市售设备的价格。

此小型装置为半连续干燥柜，由间接加热器鼓风机装置提供热空气。半连续盘式干燥机专为全天候运作而设计，旨在实现最大的燃油效率。第一个（底部）托盘大约需要四个小时才能干燥：之后，可以将其取出，将剩余的托盘放下，在顶部留出一个空间来放置新鲜材料的托盘。然后每二十分钟就可以取出托盘。

筒仓干燥机

这些干燥机由托盘或罐子组成，其中的食物层比柜式干燥机更深。

它们具有较大的容量，通常用于谷物干燥，其中要除去的水量比水果和蔬菜等要少，但涉及的数量更大。

将太阳能加热的低成本与机械干燥器的更好控制相结合的小型干燥器的使用范围相当大。

也可以看看

• 分类：太阳能脱水
• Chris 的 ENGR305 太阳能食品脱水机

参考文献和进一步阅读

• Anagi 盘式干燥机（实务行动简述）
• 杏子干燥（实践行动简报）
• 辣椒干燥（实践行动简介）
• 干燥技术，实际行动技术简介
• 太阳能干燥
• 盘式干燥机，实际操作技术简介
• 干燥食品以获取利润：小型企业指南，Barrie Axtell，ITDG Publishing，2002 年
• 食品干燥：技术、工艺、设备， Jean-Franςois Rozis，Backhuys 出版社，1997 年
• 为微型和小型农村企业发展生产太阳能干果和蔬菜：一系列实用指南，自然资源研究所，1996 年