肉制品加工设计咨询中肉制品干制的基本原理和方法

一、干制的基本原理

    干肉制品又称肉脱水干制品，是肉经过预加工后利用自然或人工的方法脱出肉中一定量的水分，将其水分活度降低到微生物难以利用的程度而制成的一类熟肉制品。肉类等易腐食品的脱水干制，既是一种贮藏手段，也是一种加工方法，对于不同类别的干肉制品来说，脱水干制可能是其主要的加工过程，也可能只是整个加工工艺过程中的一个环节。肉品中含水量一般高达70%，经脱水干制后，不仅极大地缩小了产品的体积，而且可以使肉品中水分含量降低到6%～20%。由此可见，肉品干制的基本原理就是通过脱去肉品中的一部分水，使肉中微生物的活动和酶的活力得到抑制，从而达到加工出新颖产品或延长贮藏时间的目的。

    水分是各种微生物生长发育过程中所必需的一类营养物质，但并非所有的水分都能被微生物所利用，如添加一定数量的糖、盐的水溶液，其大部分水分就不能被微生物利用。因此，把能被微生物、酶化学反应所利用的水分称为有效水分，并采用水分活度（Aw）来衡量有效水分的多少。每一种微生物生长，都有所需的最低水分活度值，当肉品中水分活度值低于最低值时，微生物繁殖受到抑制，当肉品中水分活度值高于最低值时，微生物则极易繁殖。通常鲜肉、煮制后鲜制品的水分活度在0.99左右，而霉菌、酵母菌需要的水分活度分别在0.80、0.88之上，细菌生长所需的水分活度在0.91～0.99之间。由此可见，仅仅将肉类进行煮制并不能达到长时间贮藏的目的，只有将煮制后的肉品再进行干制，降低水分活度才能抑制肉制品中大多数微生物的生长，进而达到延长贮藏时间的目的。但是必须指出，一般干燥条件下，并不能使肉制品中的微生物完全致死，只是抑制其活动，若以后环境适宜，微生物仍会继续生长繁殖。因此，肉类在干制时一方面要进行适当的处理，减少制品中的各类微生物数量；另一方面干制后要采用合适的包装材料和包装方法，防潮、防污染。

    干肉制品的保藏性除与微生物有关外，还与酶的活力、脂肪的氧化等因素有关。随着水分活度的降低，干肉制品的稳定性增加，但脂肪的氧化与其他因素不同，在水分活度为0.2～0.4时反应速度最慢，接近无水状态时反应速度又增加。实验证明脱脂干肉制品的含水量为15%时，其水分活度值低于0.7，因此，干肉制品的含水量低于20%时较为适宜。

    二、影响肉制品干制的因素

    肉制品在干制中最基本的现象是脱水作用。肉制品的脱水是两个扩散作用交替进行的结果；当肉制品原料暴露在干燥介质（加热空气）中时，由于与热空气接触，肉制品表面的水分受热变成水蒸气而大量蒸发，称为水分外扩散；当表面水分低于内部水分时，造成肉制品内部与表面水分之间的水蒸气分压差，此时水分就会由内部向表面转移，称为水分内扩散。一般来说，在干制过程中水分的内、外扩散是同时进行的，但速度不会相等，因肉制品的品种、形态及干燥工艺条件的不同而有差别。在干制过程中应通过工艺条件的控制和调节，尽可能使水分外扩散和内扩散的速度协调和平衡，如果外扩散速度远大于内扩散，即造成内部水分来不及转移到表面，原料表面会因过度干燥而形成硬壳（称“结壳”现象），阻碍水分继续蒸发，甚至出现表面焦化和干裂，降低产品质量。

    干燥过程中，干燥速度的快慢对干制品的品质优劣起着决定性的作用。当其他条件相同时，干燥速度愈快，产品愈不容易发生不良变化，干制品质量就愈好。影响肉制品干制的因素主要取决于原料肉制品表面积、温度、湿度、空气循环流动速度、大气压力和真空度以及干燥时的装载量等。

    （一）肉制品表面积

    干肉制品加工过程中，为了加速其湿热交换，通常把经过预煮后的物料切分成小的片状、条状、粒状，再进行脱水干制。物料切成薄片或小颗粒后，缩短了热量向肉块中心传递和水分从肉块中心外移的距离，增加了肉制品和加热介质相互接触的表面积，缩短了肉制品内部水分外逸的距离，从而加速了水分蒸发和肉制品脱水干制。因此，肉制品加工设计咨询认为肉制品的表面积越大，其干燥速度越快。

    （二）温度

    干制过程中，肉制品加工设计咨询建议干燥介质和肉制品间温差愈大，热量向肉制品传递的速度也愈快，水分外逸速度亦加快。在有一定水蒸气含量的空气中，温度越高，达到饱和所需的水蒸气越多，肉制品干燥速度也越快；相反，温度降低，达到饱和所需要的水蒸气减少，干燥速度降低。但温度不能过高，否则会使肉制品焦化，降低商品价值。

    （三）湿度

    湿度对肉制品干制速度的影响在于温度不变，干燥介质湿度越低，空气湿度饱和差越大，肉品脱水速度越快。提高温度，通风排湿，降低空气湿度，可加快脱水速度，使干燥后肉制品含水量降到国标规定的范围。

    （四）空气循环流动速度

    加速空气循环流动速度，不仅因热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸收较多的蒸发水分，还能及时将聚积在肉制品表面附近的饱和湿空气带走，以免阻止肉制品中所含水分的进一步蒸发，同时还因和肉制品表面接触的空气量增加，从而显著加速了肉制品中水分的蒸发。肉制品加工设计咨询认为空气的循环流动速度不能过大，防止热能利用不充分，增加燃料的消耗。

    （五）大气压力和真空度

    水的沸点会随着大气压力下降而降低，气压愈低，沸点愈低，因此肉品在干制过程中所处环境的大气压力越低、真空度越高时，干制过程就可以在较低的温度下进行，干燥速度愈快。

    （六）装载量

    在一定的单位面积内，所装原料量的不同，干燥速度也不同。原料的装载量通常与其厚度密切相关，装载量愈多，厚度愈大，愈不利于空气的流通，从而影响水分蒸发，因此干制过程中必须根据干燥设备的规格确定最佳的原料装载量。

    三、干制方法

    随着科学技术的不断发展，干制方法得到不断的改进和提高，干制设备也不断更新。归纳起来，肉制品干制加工方法主要有两种，即自然干制和人工干制。

    （一）自然干制

    自然干制是一种古老的干燥方法，它是利用自然条件中的太阳辐射和干燥空气使肉制品达到干燥的一种方法。自然干制可分为晒干和风干两种类型。晒干是指将原料直接置于阳光下暴晒脱水使其干燥，其干燥速度主要受太阳辐射强度的影响，太阳辐射强度因地区和季节的不同而产生差异，低纬度地区比高纬度地区强，夏、秋季比冬、春季强。风干是指将原料放在通风良好的室内或棚下，使其自然风干，其干燥速度主要取决于环境的温度、湿度和风速。由此可见，自然干制要求设备简单，费用低，但受自然条件的限制，温度条件很难控制，大规模的生产很少采用，只是在某些产品加工中作为辅助工序采用，如风干香肠的干制等。

   （二）人工干制

    人工干制是指人工控制各种干燥工艺条件的干制方法。人工干制所需的设备投资和耗能费用较大，成本较高，操作也比较复杂，但相对于自然干制来说，肉制品加工设计咨询认为人工干制引入了各种先进的干燥设备，大大缩短了干制时间，干制条件易于控制，干制产品品质较高，是肉品干制的主要方向。目前普遍采用的人工干制方法有烘炒干制、烘房干制、隧道干制、带式干制，而远红外干制、微波干制、真空干制、冷冻干制等高新技术，也越来越广泛应用。

    1.烘炒干制

    烘炒干制法亦称传导干制。它是从最简单的人工干制设备——烘灶改良过来的，它依靠锅壁等的导热将热量传给与壁接触的湿物料，使其脱水干制，由于湿物料与加热的介质不是直接接触，所以这种方法又称为间接加热干燥。间接干燥的热源可以是水蒸气、热力、热空气等。这种干制方法既可以在常温下进行，也可以在真空下进行。如肉松加工过程中的炒松就是采用这种方法在常温下进行的。

    2.烘房干制

    烘房是采用烟道气加热的热空气对流式干燥设备，具有干燥容量大、干燥速度快、生产能力高等特点，是目前我国中、小型乡镇企业最常用的干燥设备。烘房干燥法就是在烘房中直接以高温的热空气为热源，借助空气对流将热量传给湿物料。由于这种干制方法中湿物料与加热的介质发生直接接触，故又称为直接加热干燥。烘房中的热空气既是热载体又是湿载体，这种干制方法多在常压下进行。因为在真空干燥情况下，由于气相处于低压，热容量很小，不能直接以空气为热源，必须采用其他热源。烘房中的气温调节比较方便，不会使物料过热，但热空气离开烘房时，仍带有相当大的热量，因此烘房干燥对热量的利用率较低。

    3.隧道干制

    隧道干制是将湿物料盛装在载车内，载车沿轨道连续通过隧道使物料脱水干燥。采用隧道干制时，空气的温度、湿度和流速容易控制，干燥时间短，品质好，生产效率高。

    这种干制方式是在一种连续式的热空气对流式干燥设备——隧道式干制机中完成的。隧道式干制机为金属板制成的长方体，由加热间和干燥间组成，加热间装设加热器和鼓风机，将热空气送入干燥间，干燥间为狭长的隧道形，一般长为12～18m，宽约1.8m，高1.8～2.0m，底部设置轨道，需干燥的原料盛放在载车内，沿轨道滑动脱水干燥。隧道干制按物料与热空气的运行方向，分为逆流式、顺流式和混合式三种。

    （1）逆流式干制 物料载车的运行方向与热空气的流动方向相反，即物料由低温高湿的一端进入，由高温低湿的一端出来。原料干燥的起始温度较低（40～50℃），往前温度逐渐升高，终了温度达到最高（65～85℃）。

    （2）顺流式干制 与前者相反，载车运行方向与热空气流动方向相同。物料从高温（80～85℃）低湿的一端进入，水分蒸发很快，往前温度逐渐降低，湿度渐高，水分蒸发减慢，终了时温度较低（55～60℃）。这种干制方法适合于肉干这种干制过程中需要变温的物料的脱水干制。

    （3）混合式干制 混合式干制又称对流式干制。这种干制设备中安装了两个加热器和两个鼓风机，分别设在隧道的两端，热风由两端吹向中间，通过原料后将湿热空气从隧道中部集中排出一部分，另一部分回流利用。装有物料的载车干燥时，物料首先进入顺流隧道，与高温、快速的热风相遇，水分大量蒸发，载车向前行进，温度渐低，湿度较高，水分蒸发速度渐缓，不致使物料表面结成硬壳，待物料大部分的水分被排除后，进入逆流隧道，以后愈往前行进，温度渐高，湿度渐低，制品干燥愈彻底。当物料进入逆流隧道后，仍须控制好空气温度，以免干制品焦化变色。

    4.带式干制

    带式干制是将湿物料放在运动的钢丝网带上，热空气垂直穿流而过带走水分，使物料脱水干制的一种方法。干制过程中湿物料放置在最上层钢丝网带上，随着网带的移动，物料依次落入下一条网带，热空气从下方引入，由下而上进到网带上方，湿热空气由上部排气口排出，最后干物料从下部卸出。在这种干制方法中物料自上层向下层落下时即自动翻动一次，因而干燥较均匀。

    5.远红外干制

    远红外干制是指利用安装在干燥室内的辐射元件发出远红外线，被物料吸收转变为热能从而达到脱水干制的方法。红外线是介于可见光与微波间的电磁波，波长0.75～1000μm，其中40～1000μm波段称为远红外线，远红外线和可见光一样，照射到物料表面时可被吸收、折射和反射，被吸收的部分则转化为热能，使物料温度升高。它还有很强的穿透力，可使物料内、外部均受热。因此远红外干制具有干燥速度快、效率高、品质好、节能等特点。

    6.微波干制

    用上述干制方法干制肉品时，热能都是从物料表面传至内部，物料表面温度比内部高，而水分是从内部扩散至表面，在干燥过程中物料表面先变成干燥固体的绝热层，使传热和内部水分的汽化及扩散增加阻力的，故干燥的时间较长，且易造成外焦内湿现象。利用新型微波干制方法则可有效地解决以上问题。微波电子管可发出频率为300～300000MHz、波长为0.001～1.0m、介于无线电波与光波之间的超高频电磁波，这种超高频电磁波形成带有正负极的呈现波浪性变化的电场。物料中有大量的带正负电荷的分子（水、盐、糖）在微波形成的电场作用下，带负电荷的分子向电场的正极运动，带正电荷的分子向电场负极运动。分子间的运动产生大量的热量，使物料得以干燥，虽然微波频率从300MHz到300000MHz，但实际上并不能在这个范围内任取频率，因为此频带内包括了广播、通讯雷达用的频率，所以国际上规定工业用的频率只有915MHz和2450MHz两个频带。微波的穿透能力极强，并能在物料内外同时产生，且无须热传导、辐射、对流，在短时内即可达到干燥的目的。物料内外受热均匀，表面不易焦煳。但微波干燥设备投资费用较高，干肉制品的特征性风味和色泽不明显。

    7.真空干制

    真空干制又称减压干制，水的沸点随压力降低而降低，在真空条件下，采用较低的温度就能将物料的水分脱除，达到干制的目的。真空干燥时，真空泵将干燥室抽成真空，利用蒸汽通入加热板对物料进行加热，在真空状态下，物料水分的内部扩散与外部蒸发共同进行干燥。因此，与常压干制方法相比，真空干制具有干燥时间短、表面硬化小等优点；但干燥过程中因蒸发而导致物料芳香成分的逸失及轻微的热变性也不可避免。

    8.冷冻干制

    冷冻干制又称冷冻升华干燥，它是将物料快速冻结到冰点以下，使水分变成固态的冰，然后在较高的真空状态下，使冰不经液态直接升华成水蒸气而进行脱水干燥。这种干燥方法对色、味、香、形几乎无任何不良影响，是现代最先进的干燥方法。目前，我国冷冻干燥法在干肉制品加工中的应用才起步，相信会得到迅速发展。其操作方法是：将肉块急速冷冻至－40～－30℃，并将其置于真空度为13～133Pa的干燥室中，在这种状态下肉块的冰直接升华成水蒸气而进行干燥。采用冷冻干燥的肉块体积不变，内部组织呈疏松多孔状态，具有很好的复水性，是方便面等速食品的理想辅料。因此，采用冷冻干燥的肉块在贮藏过程中也非常容易吸水，且其疏松多孔状态与空气接触面积增大，在贮藏期间易被氧化变质，特别是脂肪含量高的物料。

    此外，人工干制方法还有喷雾干制、辐射干制、介电加热干制等，由于这些干制方法在肉类干制品加工中很少使用，肉制品加工设计咨询在这不作介绍。