食品乾燥（實踐行動簡介）

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乾燥用於去除食品中的水分有兩個原因：防止（或抑制）微生物，從而保存食品；減少食品的重量和體積，以便更便宜的運輸和儲存。

食品乾燥

如果執行正確，再水化食品的營養品質、顏色、風味和質地略低於新鮮食品，但對於大多數人來說，這僅具有較小的營養意義，因為乾食品是飲食中的一種成分。

然而，如果乾燥處理不當，營養和食用品質會遭受更大損失，更嚴重的是，存在微生物腐敗甚至食物中毒的風險。

因此，本技術簡介描述了正確乾燥的一些要求，並總結了有關各種可用乾燥設備的資訊。

可以使用熱空氣或不太常見的熱金屬鍋進行乾燥。製作加里的最後階段是使用鐵水乾燥的範例，但在本技術簡介中，我們將專注於使用熱空氣乾燥。

為了有效乾燥，空氣應該是熱的、乾燥的和流動的。這些因素是相互關聯的，重要的是每個因素都正確（例如，冷的流動空氣或熱、濕的流動空氣不令人滿意）。空氣的乾燥度稱為「濕度」－濕度越低，空氣越乾燥。有兩種表示濕度（或 RH）的方法，最有用的是空氣中的水蒸氣與完全被水飽和的空氣的比率。因此，0% RH 是完全乾燥的空氣，100% RH 是水蒸氣完全飽和的空氣。

低相對濕度（或乾燥）空氣必須吹過食品，以便其能夠吸收食品中的水蒸氣並將其去除。如果使用高相對濕度（或濕）空氣，它很快就會飽和，無法從食物中吸收更多的水蒸氣。

空氣溫度影響濕度（較高的溫度會降低濕度並允許空氣攜帶更多的水蒸氣）。溫度和相對濕度之間的關係可以方便地顯示在濕度圖上，如圖 1 所示。

請注意，氣溫有兩種類型：

透過溫度計測量的空氣溫度稱為乾球溫度。如果溫度計球被濕布包圍，則布上的水蒸發會帶走熱量，溫度下降（至「濕球」溫度）。兩個溫度之間的差異用於尋找濕度圖的空氣相對濕度。

露點是空氣中水分飽和的溫度（100% RH），從該點進一步冷卻會導致空氣中的水凝結。這是在夜間空氣冷卻並且水蒸氣在地面上形成露珠時看到的。絕熱冷卻線是圖表上傾斜的平行直線，顯示絕對濕度如何隨著空氣溫度的升高而降低。

濕度圖對於發現乾燥過程中空氣的變化以及乾燥機的效率很有用。以下範例展示如何使用它。

使用圖 1，發現：

1. 相對濕度 50%、乾球溫度 60°C 的空氣絕對濕度
2. 這些條件下的濕球溫度
3. 濕球溫度為 45°C、乾球溫度為 75°C 的空氣的相對濕度
4. 從乾球溫度 55°C 和 30% RH 絕熱冷卻的空氣的露點
5. 濕球溫度為 39°C 的空氣從乾球溫度 50°C 加熱到乾球溫度 86°C 時的相對濕度變化
6. 濕球溫度為 35°C 的空氣從乾球溫度 70°C 絕熱冷卻至 40°C 時的相對濕度變化。

答案：

1. 每公斤乾燥空氣0.068公斤（找到60°C和50%RH線的交點，然後按照圖表水平向右讀出絕對濕度）
2. 246.5°C（從 60°C 和 50% RH 線的交點開始，向左平行於濕球線移動，讀取濕球溫度）
3. 20%（找出 45°C 和 75°C 線的交點，並沿著相對濕度傾斜線向上讀出 % RH）
4. 36°C（找到 55°C 和 30% RH 線的交點，沿著濕球線向左移動，直到 RH 達到 100%）
5. 50-10%（找到 39°C 濕球溫度和 50°C 乾球溫度的交點，並沿著水平線到達與 86°C 乾球溫度的交點；讀取 RH 斜線每個交叉點（這代表空氣在吹過食物之前被加熱時發生的變化））
6. 10-70%（找到 35°C 濕球溫度和 70°C 乾球溫度的交點，並沿著濕球線向左移動，直到與 40°C 乾球線交點；讀取傾斜的 RH 線在每個交叉點（這代表空氣用於乾燥食物時發生的變化；空氣從食物中吸收水分時被冷卻並變得更加潮濕）。如果要使用新型乾燥機，或者如果不同類型的食物要乾燥，有必要做一些實驗來確定乾燥速度。然後可以使用這些資訊來確定食物在水分含量低到足以達到乾燥狀態之前應在乾燥機中停留的時間。防止微生物腐敗。乾燥速度對乾燥食品的品質和（在人工乾燥機中）燃料消耗也有重要影響。要確定乾燥速度，您需要一個時鐘/手錶和一組對食物進行稱重，放入烘乾機中並放置 5 至 10 分鐘。

然後將其取出、重新稱重並更換。一直持續到食物的重量不再改變為止。當重量變化開始變小時，稱重間隔可以增加。您還應該記下乾燥機內部空氣和外部空氣的乾濕球溫度。結果繪製在圖表上，如圖 2 所示，顯示了兩個不同的乾燥階段 - “恆定”速率階段和“下降”速率階段。在恆定的速度下，食物的表面保持濕潤，因此可能會被黴菌和細菌損壞。在下降速度下，表面乾燥，腐敗的風險要小得多。因此，應盡快將食品乾燥至與恆速期結束時相對應的重量（但請參閱下方的「表面硬化」）。

透過計算每 10 分鐘的乾燥速率，可以更有效地顯示實驗訊息，如圖 3 所示：

乾燥速率=（初始重量-最終重量）/時間間隔（如10分鐘）

新鮮食品和最終乾燥食品的水分含量可以透過稱重食品、在烘箱中在100°C下加熱24小時並重新稱重來確定。含水量測定如下：

水分含量（%）=（初始重量-最終重量×100）/初始重量

透過將這兩個結果與乾燥實驗期間記錄的食品重量相關並將類似的因素應用於中間重量，可以找到乾燥期間水分含量的其他值。圖 3 提供了兩個重要資訊：

1. 恆速期間的實際乾燥速率，顯示乾燥機的效率。
2. 乾燥食品的最終水分含量，顯示其在儲存過程中是否穩定。

通常，根據設計和氣候，太陽能乾燥器的乾燥速率預計為 0.25 公斤/小時，人工乾燥器的乾燥速率為 10-15 公斤/小時。為確保安全儲存，食品的最終水分含量，水果和肉類應低於20%，蔬菜應低於10%，穀物應低於10-15%。

如果乾燥速率低於此值，則表示空氣溫度或速度太低和/或相對濕度太高。這可以透過實驗期間進行的溫度測量和使用濕度圖來檢查。通常，太陽能乾燥機中的空氣溫度應高於室溫 10-15℃，而人工乾燥機內的空氣溫度應高於室溫 60-70℃。進入乾燥機的空氣相對濕度會根據當地條件而變化，但理想情況下應低於約 60% 相對濕度。

乾燥食品在儲存過程中的穩定性取決於其水分含量以及食品從空氣中吸收水分的難易程度。顯然，在高濕度地區，吸濕的風險更大。然而，不同的食物吸收水分的程度不同（例如，比較高濕度對鹽或糖的影響與對胡椒粉的影響——鹽和糖吸收水分，胡椒則不會）。

對於容易吸潮的食品，有必要用防潮材料包裝。

低水分含量僅表示食品穩定性，而不是保證。更重要的是微生物生長所需的水分，術語「水分活性」(AW) 用來描述這一點。水活性的範圍為 0-1.00，數值越低，微生物在食物上生長越困難。

所選食品的水分含量和 AW 值及其包裝要求示例如表 1 所示。

表 1：食品類型特徵和包裝要求

表面硬化和乾燥的其他影響

表面硬化是指在水果、魚和其他一些食品的表面形成硬皮，這會減慢乾燥速度並可能導致黴菌生長。這是由於初始（恆定速率）期間乾燥太快造成的，可以透過使用較冷的乾燥空氣來預防。

食品的其他變化包括顏色喪失、風味喪失和硬化。可以透過空氣溫度和速度實驗來選擇每種食物的最佳條件。許多水果的顏色可以透過浸泡在 0.2-0.5% 焦亞硫酸鈉溶液中或在硫化櫃中暴露於二氧化硫來保持，圖 4。

削皮/切片等過程中維生素的流失通常比乾燥過程中更大。陰乾可以減少脂溶性維生素的流失，使用鋒利的刀小心切片可以減少水溶性維生素的流失。蔬菜在乾燥前必須經過汆燙水，水溶性維生素在此階段也會流失。需要注意的是，乾燥不會破壞微生物，只會抑制其生長。

因此，嚴重污染的新鮮食品將變成嚴重污染的乾食品和再水化食品。熱燙是降低初始污染水平的一種方法。新鮮食品在乾燥前應定期徹底清洗。

太陽能乾燥機

太陽能乾燥很受機構和研究站的歡迎。然而，目前還沒有經濟運作的小型太陽能乾燥機。有許多的原因：

• 傳統乾燥中損失的食物量常常被高估（人們報告最壞情況和平均量）。
• 品質的下降並不一定反映在較低的價格上。人們願意為變色或損壞的食品支付幾乎相同的費用，因此，當回報不高時，生產商就沒有動力在乾燥機上冒更高的風險。
• 各機構和農村人口採用不同的品質標準。農村地區銷售不一定要達到出口品質。
• 只有當天氣不適合傳統方法時，村莊才需要烘乾機。如果這些情況不是很常見，則不需要乾燥器。即使是短時間的日照也足以防止嚴重的農作物損失。一些生產商等待陽光，而不是冒著使用乾燥機的費用。食物要么變質，要么乾燥機不夠大，無法處理所涉及的數量。
• 如果收穫期間下雨，還有其他方法可以保存食物，例如可以推遲收穫，可以以防止弄濕的方式堆放食物，或者可以在廚房火上乾燥少量食物，或者與乾燥作物。
• 適當乾燥的一些好處（例如，不發黴，以及更好的穀物研磨特性）是看不到的，因此食品的價值不會增加。

太陽能乾燥機和機械乾燥機的其他缺點包括比傳統方法（例如裝載、卸載托盤）需要更大的空間和勞動力。機構對這些成本的評價低於村民。

太陽能乾燥機的工作原理是將空氣溫度提高到高於室溫 10-30°C。這使得空氣流經乾燥機並降低其濕度。

太陽能乾燥有以下優點

較高的溫度、空氣的流動和較低的濕度會加快乾燥速度。食物被封閉在乾燥機中，因此可以免受灰塵、昆蟲、鳥類和動物的影響。較高的溫度可以阻止昆蟲，更快的乾燥速度可以降低微生物腐敗的風險。較高的乾燥速率還可以提高食品的吞吐量，從而減少乾燥面積。烘乾機是防水的，因此下雨時不需要移動食物。乾燥機可以用當地可用的材料建造，成本相對較低。

設計多種多樣，從非常簡單的直接乾燥器（例如用塑料覆蓋的盒子來捕獲太陽的熱量）到更複雜的間接設計（具有獨立的收集器和乾燥室）。最常見的集熱器類型是裸露的鍍鋅鐵板，塗成霧面黑色。這些會使溫度升高 10°C，並將空氣速度增加到約 5m/s。其他類型包括燒焦的稻殼或木炭。

收集器上覆蓋透明材料，以確保氣流均勻。玻璃蓋是最好的，但它們容易破碎、重且昂貴。塑膠通常對陽光和天氣的穩定性較差，但重量約為玻璃的 10%，並且不會破裂。如果有的話，最好的塑膠類型是聚酯和聚碳酸酯。聚乙烯較便宜，使用範圍也更廣泛，但強度不那麼高，並且對光線和天氣造成的損壞的抵抗力較差。

食物可以暴露在陽光下（在直接系統中），也可以在間接系統中將加熱的空氣傳遞到陰影食物上。直接系統用於葡萄乾、穀物和咖啡等食品，這些食品由太陽引起的顏色變化是可以接受的，但大多數食品需要間接系統來保護食品中的顏色。其他類型的乾燥機使用風扇將空氣吹過食物，但這增加了資金和運營成本，並且消除了乾燥機在沒有電力就無法運行的農村地區的優勢。

乾燥機分為三種基本類型，每種類型都有許多變化。1、帳篷乾燥器（直接）、2、櫃式乾燥器（直接或間接）和 3、煙囪乾燥器（間接）。這些類型中的每一種都使用自然空氣循環，儘管可以安裝電動或風力風扇來增加空氣的速度。

帳篷烘乾機

這種類型由山脊帳篷框架組成，兩端和麵向太陽的一側覆蓋有透明塑料，底部和陰影一側覆蓋有黑色塑料。晾衣架沿著帳篷全長放置。透明塑膠的底部邊緣圍繞著一根桿子滾動，該桿子可以升高或降低以控制進入乾燥機的空氣流量。潮濕的空氣透過帳篷頂角的孔排出。

這種類型的乾燥機的優點是建造成本低且操作簡單。然而，與其他類型的太陽能乾燥機一樣，對乾燥機中空氣的相對濕度控制相對較差，因此對乾燥速率的控制也較差。它也很輕，在移動或有風的條件下相當脆弱。

櫃式烘乾機

基本設計是一個絕緣的矩形盒子，上面覆蓋著透明玻璃或塑膠。盒子的底部和上部有孔，可以讓新鮮空氣進入，讓潮濕空氣排出。櫃子內部漆成黑色，並充當太陽能集熱器。在間接類型中，平板被漆成黑色並懸掛在絕緣框架中。空氣在進入乾燥箱之前在板的兩側加熱。食物被放置在櫥櫃內的穿孔托盤上，來自收集器的熱空氣通過食物上升並從頂部離開。櫃子的長度約為寬度的三倍，以防止側壁遮擋。

側面可以用木板或塗有泥的籃子製成。較大的模型可以用泥、磚或水泥製成。隔熱材料可以是木屑、鋸屑、椰子纖維、乾草或樹葉，但厚度至少應為 5 厘米，以保持內部高溫。如果有昆蟲問題，應用蚊帳覆蓋氣孔。乾燥盤應由籃子或塑膠網製成。不應使用金屬，因為它會與水果和某些蔬菜中的酸發生反應，並導致食物變味。這些類型的乾燥機用於魚類、水果、蔬菜、塊根作物和油籽。它們的容量高達 1 噸。

煙囪乾燥機

這是一種改良的櫃式乾燥機，其中由黑色塑膠或燒焦的外殼製成的太陽能收集器在木質框架上覆蓋著透明塑膠。黑色塑膠煙囪加熱乾燥機出口上方的空氣，從而增加通過乾燥機的氣流。

人工（機械）乾燥器

它們使用燃料來提高空氣溫度，並降低相對濕度和風扇來提高空氣速度。他們密切控制乾燥條件，從而生產出高品質的產品。它們的運作不受天氣影響，勞動成本低。然而，它們的購買和操作成本比其他類型的乾燥機更高。在某些需要穩定的產品品質的應用中，有必要使用機械乾燥器。

燈泡乾燥器

它由木盒內的電燈泡組成。如果有電，這是一種簡單、低成本的乾燥機，可能適合家庭保存。容量很小，不太可能用於創收。盒子的底部塗成黑色，或用煙灰或黑布覆蓋。側面覆蓋有閃亮的材料（例如鋁漆），以將熱量反射到黑色表面上。空氣透過自然對流循環，其方式與太陽能櫃式烘乾機類似，但在這種情況下，烘乾機可以整夜和全天運行。

櫃式烘乾機

該設計類似於太陽能類型，但在這種情況下，熱量是透過燃燒燃料或電力提供的。如果有電，可以使用風扇來增加空氣在食物上流動的速度，從而提高乾燥速度。為了經濟起見，這種類型的乾燥機可能應該相對較大（1-5噸）。它們成功地用於乾燥香草、茶葉和蔬菜。

Practical Action 開發了一系列乾燥系統，包括小型、低成本工業型，可在預期使用國家製造。其體積小，適合在農作物種植區分散使用。價格約為 3,000 美元，遠低於標準市售設備的價格。

此小型裝置為半連續乾燥櫃，由間接加熱器鼓風機裝置提供熱空氣。半連續盤式乾燥機專為全天候運作而設計，旨在實現最大的燃油效率。第一個（底部）托盤大約需要四個小時才能乾燥：之後，可以將其取出，將剩餘的托盤放下，在頂部留出一個空間來放置新鮮材料的托盤。然後每二十分鐘就可以取出托盤。

筒倉乾燥機

這些乾燥機由托盤或罐子組成，其中的食物層比櫃式乾燥機更深。

它們具有較大的容量，通常用於穀物乾燥，其中要除去的水量比水果和蔬菜等要少，但涉及的數量更大。

將太陽能加熱的低成本與機械乾燥器的更好控制相結合的小型乾燥器的使用範圍相當大。

也可以看看

• 分類：太陽能脫水
• Chris 的 ENGR305 太陽能食品脫水機

參考文獻和進一步閱讀

• Anagi 盤式乾燥機（實務行動簡述）
• 杏子乾燥（實踐行動簡報）
• 辣椒乾燥（實踐行動簡介）
• 乾燥技術，實際行動技術簡介
• 太陽能乾燥
• 盤式乾燥機，實際操作技術簡介
• 乾燥食品以獲取利潤：小型企業指南，Barrie Axtell，ITDG Publishing，2002 年
• 食品乾燥：技術、工藝、設備， Jean-Franςois Rozis，Backhuys 出版社，1997 年
• 為微型和小型農村企業發展生產太陽能乾果和蔬菜：一系列實用指南，自然資源研究所，1996 年