食品工艺 (32)

食 品 工 艺 学 第一章 绪论 第一节 食品的加工概念 一、食物与食品 1 食物——供人类食用的物质称为食物。 是人体生长发育、更新细胞、修补组织、调节机能必不可少的营养物质，也是产生热量保持体温、进行体力活动的能量来源。 除少数物质如盐类外，几乎全部来自动植物和微生物。 2 食品——经过加工制作的食物统称为食品。 食品的种类 对食品不同的人关心的侧面不同；不同地区也有不同的情况 食品分类的方法： 按加工工艺分；按原料种类分；按产品特点分；按使用对象分：老年、儿童、婴儿、妇女、运动员、航空、军用。 二. 食品的功能 食品对人类所发挥的作用； 人类吃食品的目的； 人类对食品的要求； 1．营养功能（第一功能） 蛋白质、碳水化合物（糖）、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维。 提供营养和能量，为了生存——营养功能（吃饱）。 2．感观功能（第二功能） 为了满足视觉、触觉、味觉、听觉的需要，使多吃吃好。 外观：大小、形状、色泽、光泽、稠度； 质构：硬度、粘性、韧性、弹性、酥脆； 风味：气味、香臭。 味道 酸、甜、苦、辣、咸、鲜、麻。 3．保健功能（第三功能 新发展的功能） 调节人体生理功能，起到增进健康、恢复疾病、延缓衰老、美容等作用。 三、 食品的特性 1．安全性 无毒 无害 卫生； 2．方便性 食用 使用 运输； 3．保藏性 有一定的货架寿命。 四、加工工艺 1． 1． 食品加工概念 将食物（原料）经过劳动力、机器、能量及科学知识，把它们转变成半成品或可食用的产品（食品）的过程。 原料——产品 加工 加工 预处理： 清洗 分离 粉碎； 单元操作： 加热 冷却 干燥； 关键工序： 杀菌 消毒； 食品添加剂： 调味 保存； 包装： 维持由于加工操作带来的产品的特征。 2．食品加工的目的 满足消费者要求；延长食品的保存期；增加多样性；提高附加值。 食品加工过程或多或少都含有这些目的，但要加工一个特定产品其目的性可能各不相同。比如冷冻食品的目的主要是保藏或延长货架寿命；糖果工业的主要目的是提供多样性。 但是要达到各个产品的目的却并不简单，并不是买来设备就可以生产，或达到生产出食品并赢利的目的 3．食品工艺 根据技术上先进、经济上合理的原则，研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学。 第二节 食品加工原料的特性和要求 一、食品原料主要组成 蛋白质、碳水化合物、脂肪、有机酸、维生素、色素、矿物质等 二、影响原料加工的因素 1．原料采收运输基本原则： 原料应该在其品质最佳的时候进行采收、屠宰或用其他方法进行采集； 原料在搬运中要避免损伤； 将原料保藏在尽量减少变质的条件下； 蔬菜、水果、粮食、坚果等植物性原料在采收或离开植物母体之后仍然是活的； 家畜、家禽和鱼类在屠宰后，组织即死亡，但污染这些产品的微生物是活的，同时，细胞中的生化反应在继续。 原料品质决不会随贮藏时间的延长而变好，产品一经采收或屠宰后即进入变质过程。加工过程本身不能改善原料的品质，也许使有的制品变得可口一些，但不能改善最初的品质。 2．影响原料品质的因素 （1）微生物的影响； （2）酶在活组织、垂死组织和死组织中的作用； （3）呼吸； （4）蒸腾和失水； （5）成熟与后熟； 成熟的定义是水果或蔬菜的器官连接在植株上时所发生的变化现象。一般随着成熟过程的进行有利于提高产品的品质。（注意适度，否则会迅速后熟，迅速出现严重品质降低）。 后熟定义是水果脱离果树或植株后于消费或加工前所发生的变化。最后的后熟程度是在采收后形成的最佳食品品质。 要理解适当的后熟虽然可以改善水果的口味，但不能改善它的基本品质。水果的基本品质是由于水果在果树上达到最佳成熟度的时间来决定的。 大多数蔬菜不发生后熟过程。 （6）动植物组织的龄期与其组织品质的关系 组织的龄期指两个不同的阶段，第一是植物器官或动物在其采收或屠宰时的生理龄期；第二是采收或屠宰后原料存放的时间。 与采收前的品质有关的植物组织龄期往往是决定性的。例芦笋、青豆荚。 3．原料的贮藏和保鲜 温度；气调贮藏；包装。

②物理化学结合水。 ③机械结合水。 二、水分活度 游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度（water activity） Aw。 f —— 食品中水的逸度 Aw = —— f0 —— 纯水的逸度 我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水分活度。 水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在低压或室温时，f/f0 和P/P0之差非常小（<1%），故用P/P0来定义Aw是合理的。 （1）定义 Aw = P/P0 其中 P：食品中水的蒸汽分压； P0：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水的饱和蒸汽压）。 （2）水分活度大小的影响因素 ①取决于水存在的量； ②温度； ③水中溶质的浓度； ④食品成分； ⑤水与非水部分结合的强度。 表2-1 常见食品中水分含量与水分活度的关系。 （3）测量 ①利用平衡相对湿度的概念； ②数值上 Aw=相对湿度/100 ，但两者的含义不同； ③水分活度仪。 对单一溶质，可测定溶液的冰点来计算溶质的mol数； 具体方法参考 Food engineering properties M.M.A.Mao。 三、水分活度对食品的影响 大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶解、化学反应等）与水分活度是紧密相关的。 （1）水分活度与微生物生长的关系； 食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。 干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而降低食品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活力以及化学反应的进行，达到长期保藏的目的。 （2）干制对微生物的影响； 干制后食品和微生物同时脱水，微生物所处环境水分活度不适于微生物生长，微生物就长期处于休眠状态，环境条件一旦适宜，，又会重新吸湿恢复活动。 干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。 由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。 （3）干制对酶的影响； 水分减少时，酶的活性也就下降，然而酶和底物同时增浓。在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。 酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达到酶失去活性为度。 （4）对食品干制的基本要求。 干制的食品原料应微生物污染少，品质高。 应在清洁卫生的环境中加工处理，并防止灰尘以及虫、鼠等侵袭。 干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降低微生物污染量。有时需巴氏杀菌以杀死病原菌或寄生虫。 四、食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系 食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线称为该食品的吸附等温线； 水分吸附等温线的认识； 温度对水分吸附等温线的影响； 水分吸附等温线的应用。 思考题 1. 水分活度对微生物、酶及其它反应有什么影响？简述干藏原理。 2. 在北方生产的紫菜片，运到南方，出现霉变，是什么原因，如何控制？ 第二节 食品干制的基本原理 一、干燥机制 干燥过程是湿热传递过程：表面水分扩散到空气中，内部水分转移到表面；而热则从表面传递到食品内部。 ①水分梯度：干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分梯度。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不断向表面方向移动。这种水分迁移现象称为导湿性。 ②温度梯度：食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度差，即温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为导湿温性。 （一）导湿性 （1） 水分梯度 若用M 表示等湿面湿含量或水分含量（kg/kg干物质），则沿法线方向相距Δn的另一等湿面上的湿含量为M+Δ M ，那么物体内的水分梯度grad M则为： )//(limlim00mkgkgnMnMnMMMgradMnn



M—— 物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量（千克）；

Δn—— 物料内等湿面间的垂直距离（米）。 导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得：

（千克/米2·小时） 其中： i水—— 物料内水分转移量，单位时间内单位面积 上的水分转移量（kg干物质/ 米2·小时）。 K—— 导湿系数（米·小时）。 γ0 —— 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3 ）。 M—— 物料水分（kg/kg干物质） 水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。 需要注意的一点是： 导湿系数在干燥过程中并非稳定不变的，它随着物料温度和水分而异。 （2）物料水分与导湿系数间的关系 ①K值的变化比较复杂。 当物料处于恒率干燥阶段时，排除的水分基本上为渗透水分，以液体状态转移，导时系数稳定不变（DE段）；再进一步排除毛细管水分时，水分以蒸汽状态或以液体状态转移，导湿系数下降（CD段）；再进一步为吸附水分，基本上以蒸汽状态扩散转移，先为多分子层水分，后为单分子层水分。 ②导湿系数与温度的关系 若将导湿性小的物料在干制前加以预热，就能显著地加速干制过程。 因此可以将物料在饱和湿空气中加热，以免水分蒸发，同时可以增大导湿系数，以加速水分转移。 （二）导湿温性 在对流干燥中，物料表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度梯度。温度梯度将促使水分（不论液态或气态）从高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。 导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象。 高温将促使液体粘度和它的表面张力下降，但将促使蒸汽压上升，而且毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响。结果是毛细管内水分将顺着热流方向转移。 （1）温度梯度 导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比，它的流量可通过下式计算求得： 其中： i温—— 物料内水分转移量，单位时间内单位面积 上的水分转移量（kg干物质/ 米2·小时）。 K—— 导湿系数（米·小时） γ0 —— 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3 ）。 δ—— 湿物料的导湿温系数（1/℃，或kg/kg干物质×℃） （2）导湿温系数 就是温度梯度为1℃/米时物料内部能建立的水分梯度，即