《食品加工与贮藏学》PPT课件.ppt

食品工艺学,第二节 食品的功能和特性,1、营养功能 营养成分：蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维 Attention：在营养学中，水被列入营养素，在食品加工中不将其视为营养素 2、感官功能 外观：形状、大小、颜色 质构：硬度、黏性、弹性 风味：气味、味道 3、保健功能：功能性食品 食品的特性：安全性、保藏性、方便性 Attention：保藏性和方便性是食品工业或食品科学与工程专业所称为的食品与厨师所制的食品的区别之所在,第三节 食品加工工艺,食品加工：将食物或原料经过劳动力、机械、能量及科学知识，把它们转变成半成品或可食用产品的过程，加工可分为清洗、粉碎、混合、分离、成型、发酵、热处理、冷冻等 食品工艺：将原料加工成半成品或将原料和半成品加工成食品的过程和方法。 食品工业的组成：食品加工业、食品制造业、饮料制造业和烟草加工业 食品工艺学：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。,Review： 食品原料的特性：有生命活动，季节性和地区性，复杂性，易腐性 食品变质的原因：微生物的作用，酶的作用，物理化学作用 食品保藏的途径：运用无菌原理，抑制微生物的活动，利用发酵原理，维持食品最低生命活动,第四节 食品加工与贮藏对食品质量的影响,食品的质量要素：质构，颜色，风味，营养价值，安全性 食品加工的影响（举例说明）： 有利影响：1、肉腌制后肉的风味、色泽、持水性以及保藏性得到提高 2、大豆加工后抗营养因子得到去除，提高了安全性 3、果蔬脱水后提高了保藏性 4、发酵能够增加食品中维生素的含量，提高了营养价值 . 不利影响：热处理食品，食品中的蛋白质易变性，降低了消化率，容易产生有毒有害物质.,食品制造技术：生物技术，膜分离技术，超临界流体技术 食品保藏技术：高压杀菌技术，辐射杀菌技术，超声波技术 食品监控技术：聚合酶链反应（PCR），生物传感器,Add： 食品质量管理体系： 全面管理体系(TQM） 良好的生产操作规范体系（GMP） 危害分析和关键控制点体系（HACCP） 国际产品质量认证体系（ISO9000）,第二章 食品的脱水,概述 脱水的类型 浓缩：浓缩得到的产品是液态，水分含量在15%以上（浓缩果汁） 干燥：干燥得到的产品是固态，水分含量在15%一下（奶粉，果粉） 食品脱水加工类型: 1、在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食品组分的蒸汽压不同而分离去除水分至固体或半固体（干燥或干制） 2、依据食品分子大小不同，用膜来分离水分（如超滤，反渗透），主要是用于浓缩 Attention： 食品脱水加工是指:在控制的条件下,通过加热蒸发脱水的方法，几乎完全地除去食品中的大部分水分,并尽量使食品的其他性质在此过程中极小地发生变化，食品被脱水后水分含量在15%以下,即干燥或干制。,第一节 食品干藏原理,食品中水分的存在形式,水分活度 定义：一定温度下食品水分蒸气压与纯水饱和蒸气压的比值 aw=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) 水分活度数值的意义： 1、Aw =1的水就是自由水(或纯水）,可以被利用的水 2、Aw 1的水就是指水被结合力固定，数值的大小反映了结合力的多少 3、Aw越小则指水被结合的力就越大,水被利用的程度就越难； 水分活度小的水是难以或不可利用的水 测定方法：冰点测定法、相对湿度传感器测定法、康维氏微量扩散器测定法 影响水分活度的因素主要有食品种类、水分含量、食品中溶质种类和浓度及温度（冰点以上，Aw与食品组成和温度有关，冰点以下，Aw只与温度有关）,吸湿等温曲线 定义：在恒定温度下，食品的水含量（以g水/g干物质表示）对其活度形成的曲线称为等温吸湿曲线（MSI）。 大多数食品或食品原料的吸湿等温线为S型，而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物等食品的吸湿等温线为J型。,一般的MSI均可分为三个区，如下图所示：,区：为构成水和邻近水区，即与食品成分中的羧基、氨基等基团通过氢键或静电引力相互结合的那部分水。由于这部分水比较牢固的与非水成分结合，因此aw较低，一般在00.25之间，相当于物料含水量00.07g/g干物质。这种水不能作为溶剂而且在-40不结冰，对固体没有显著的增塑作用，可以简单的看作固体的一部分。要注意的是，一般把区和区交界处的水分含量称为食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水量的近似值。,区：多层水区，即食品中与酰胺基、羧基等基团和结合水、邻近水以水溶质、水水以氢键和缔合作用被相对固定的水，也包括直径小于1m的毛细管的水；这部分水的aw一般在0.250.8之间，相当于物料含水量在0.07g/g干物质至0.140.33g/g干物质。当食品中的水分含量相当于区和区的边界时，水将引起溶解过程，它还起了增塑剂的作用并且促使固体骨架开始溶胀。溶解过程的开始将促使反应物质流动，因此加速了大多数的食品化学反应。 区：自由水区，aw在0.80.99之间，物料最低含水量在0.140.33 g/g干物质，最高为20g/g干物质。这部分水是食品中与非水物质结合最不牢固、最容易流动的水，也称为体相水。其蒸发焓基本上与纯水相同，既可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。在凝胶和细胞体系中，体相水以物理的方式被截留，其宏观流动性受到影响，但它与稀盐溶液中水的性质相似。,滞后现象 所谓滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的吸湿等温线和由样品中取出一些水（解吸作用）后绘制的吸湿等温线并不完全重合，这种不重合性称为滞后现象。,引起食品解吸和回吸出现滞后现象的主要原因有：a.解吸过程中一些水分与非水物质相互作用导致释放速度减缓；b.物料不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需要不同的蒸气压；c.解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水量时处于较高的水分活度。由于滞后现象的存在，有解吸制得的食品必需保持更低的水分活度才能与由回吸制得的食品保持相同的稳定性。,水分活度对食品保藏性的影响 1、水分活度和微生物生长活动的关系 2、水分活度对酶活力的影响 3、水分活度对化学反应的影响 1、水分活度和微生物生长活动的关系,2、水分活度对酶活力的影响,呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度的增大而迅速提高。Aw0.15才能抑制酶活性,3、水分活度对化学反应的影响,淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老化和糊化上。老化是淀粉颗粒结构、淀粉链空间结构发生变化而导致溶解性能、糊化及成面团作用变差的过程。在含水量大3060%时，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化速度变慢；当含水量降至1015%时，淀粉中的水主要为结合水，不会发生老化。,脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为酸败，而酸败过程的化学本质是空气氧的自动氧化。脂类的氧化反应与水分含量之间的关系为：在区，氧化反应的速度随着水分增加而降低；在区，氧化反应速度随着水分的增加而加快；在区，氧化反应速度随着水分增加又呈下降趋势。 蛋白质及酶：据测定，当食品中的水分含量在2%以下时，可以有效的阻止蛋白质的变性；而当达到4%或其以上时，蛋白质变性变得越来越容易。水促使蛋白质变性的原因是，水能使多孔蛋白质润胀，暴露出长链中可能被氧化的基团，导致氧化反应的发生，破坏保持蛋白质高级结构的弱键，从而使蛋白质变性。褐变反应是影响食品质量和外观特性的重要的化学反应，包括酶促褐变和非酶褐变两类。酶促褐变是在酶作用下，食品中的酚类化合物发生特殊的氧化反应使食品颜色变劣的过程。当食品中的水分活度在0.250.30之间时，酶促褐变可被有效防止；但当水分活度在此基础上增加时，酶促反应就会明显发生。,总之，降低食品中的水分活度，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但水分活度太低，反而会加速脂肪的氧化酸败。要使食品具有最高的稳定性，最好将水分活度保持在结合水范围内。这样，既可使化学变化难以发生，同时又不会使食品丧失吸水性和持水性。,第二节 食品的干燥机制,干制是指食品在热空气中受热蒸发后进行脱水的过程 在干燥时存在两个过程： 食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触的表面（内部转移），当水分子到达表面，根据空气与表面之间的蒸汽压差，水分子就立即转移到空气中（外部转移）水分质量转移 热空气中的热量从空气传到食品表面，由表面再传到食品内部热量传递 干燥时食品水分质量转移和热量传递的模型,Food H2O,（2）温度梯度T 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。,表面水分扩散到空气中,内部水分转移到表面,M,M- M,T,T- T,（1）水分梯度M 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。,干燥机制,1. 导湿性,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 n的另一等湿面上的湿含量为M+ M ， 那么物体内的水分梯度grad M 则为： gradM= lim （ M /n）= M / n n0 M 物体内的湿含量， kg/kg干物质 n物料内等湿面间的垂直距离（m） I 水分减少的方向,n,grad M,I,M+ M,M,导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得： I水= -K0（ M/ n）= -K 0 M（Kg/m2h） 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/ m2h） K 导湿系数（m2 / h） 0 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量 （kg/m3 ） M 物料水分（kg/kg干物质） “”负号表示水分转移的方向与水分梯度的方向相反； 导湿系数K在干燥过程中并非稳定不变，它随着物料水分含量和温度而异。,物料水分含量与导湿系数间的关系,导湿系数K（m/h）,物料水分M（kg/kg干物质）,A,C,D,E,物料水分含量和导湿系数间的关系 吸附水分（单、多层水） 渗透水分 毛细管水分,K值的变化比较复杂。当物料在水分含量高（III区）时，排除的水分基本上为自由水，以液体状态转移，导湿系数稳定不变（ED段）；到II区时，排除的水分基本上是渗透水分时，水分以液体状态和以蒸汽状态转移，导湿系数下降（DC段）；在I区再进一步排除的水分则为吸附水分，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。因结合力强，故K先上升后下降（CA段）,物料水分含量与导湿系数间的关系,K与温度指数成正比 启示：若将导湿性小的物料在干制前加以预热，以增大导湿系数，就能显著地加速干制过程。为此，常在饱和湿空气中加热，以免物料表面水分蒸发形成硬膜，而影响水分转移。,2. 导湿温性,干燥时，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，但将促使水蒸汽压上升，高温区水蒸汽压 大于低温区；此外，高温区毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响，结果使毛细管内水分顺着热流方向转移。导湿温性成为阻碍因素,导湿温系数,在水分含量高的时候， 自由水是以液体状态流动，因而导湿温性不以物料水分含量而发生变化（曲线） ，但因受物料内挤压空气的影响导致湿温性下降（曲线） 在水分含量达到B点后， 是随着M的减少而变小。 逐渐减小，物料是以气态扩散，主要是吸附水分 最高值是吸附水和自由水分的分界点,3. 干制水分总量 I总=I湿+I温 两者方向相反时： I总=I湿 I温 当I湿 I温时，以导湿性为主，物料水分将按照水分减少方向转移；导湿温性为次要因素 当I湿 I温水分随热流方向转移（并向物料水分增加方向发展），水分扩散则受阻 如：烤面包的初期湿面团在烤箱180220 ，建立温度梯度，面包水分含量约40%,干制过程的特性,食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率变大后又逐渐变低，食品温度也在不断上升。 1、干燥曲线 （1） 水分含量曲线 （2） 干燥速率曲线 （3） 食品温度曲线 2、干燥阶段 （1） 恒速期 （2） 降速期,在典型的食品干燥过程中，物料先经过预热 后，再经历干燥恒定阶段（恒速期）和干燥 降速阶段（降速期）,（1）恒速期 水分子从食品内部迁移到表面的速率大于或等于水分子从表面跑向干燥空气的速率； 干燥推动力是食品表面的水分蒸汽压和干燥空气的水分蒸汽压两者之差； 传递到食品的所有热量都进入汽化的水分中，温度恒定；,（2）降速期 一旦到达临界水分含量，水分从表面跑向干燥空气中的速率就会快于水分补充到表面的速率； 内部质量传递机制影响了干燥快慢； 干燥结束达到平衡水分含量； 降速期预测干燥速率是很困难的；,干制过程中食品内部水分迁移大于食品表面水分蒸发或扩散，则恒率阶段可以延长；如内部水分迁移小于表面扩散，则恒率阶段就不存在； 如水分含量7590%的苹果，有恒率和降率阶段；若水分9%的花生米，干制时，仅经历降率阶段；,影响干制的因素,干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热传递，对这一过程的影响因素主要取决于干制条件（由干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥物料的性质。,1.干制条件的影响 在人工控制条件下或干燥机中干燥； 食品的干燥希望干燥得快，同时干燥量要大； 干燥条件对干燥恒率阶段（或恒速期）和降率阶段（或降速期）的影响的条件主要有空气温度、流速、相对湿度和气压 （1）温度 对于空气作为干燥介质,提高空气温度,在恒速期干燥速度加快，在降速期也会增加； 原因： 温度提高,传热介质与食品间温差越大,热量向食品传递的速率越大； 水分受热导致产生更高的汽化速率； 对于一定水分含量的空气,随着温度提高,空气相对饱和湿度下降,这会使水分从食品表面扩散的动力更大. 水分子在高温下,迁移或扩散速率也加快,使内部干燥加速. 但温度过高会引起食品发生不必要的化学和物理反应；,（2） 空气流速 干燥空气吹过食品表面的速度影响水分从表面向空气扩散的速度，因为食品内水分以水蒸汽的形式外逸时,将在其表面形成 饱和水蒸汽层,若不及时排除掉,将阻碍食品内水分进一步外逸.从而降低水分的蒸发速度.因此空气流速加快，食品在恒速期的干燥速率也加速。 原因：空气流速增加，水分扩散加快（对流质量传递速率加快），能及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气带走，以免阻止食品内水分进一步蒸发； 食品表面接触的空气量增加，会显著加速食品表面水分的蒸发。 空气流速增加对降率期没有影响，因为此时干燥受内部水分迁移或扩散所限制；,（3） 空气相对湿度 食品表面和干燥空气之间的水蒸汽压差代表了外部质量传递的推动力，空气的相对湿度增加则会减小推动力，饱和的湿空气不能在进一步吸收来自食品的蒸发水分。 空气相对湿度越低，食品恒速期的干燥速率也越快；对降速期没有影响； 空气的相对湿度也决定食品的干燥后的平衡水分，食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态；可通过干制的解吸等温线来预测；当食品和空气达到平衡，干燥就停止。,（4）大气压力和真空度 大气压力影响水的平衡，因而能够影响干燥，当真空下干燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低；温度不变，气压降低，则沸腾愈加速。但是，若干制由内部水分转移限制 ，则真空干燥对降率期的干燥速率影响不大。适合热敏物料的干燥,第三节 干燥对食品品质的影响,干制过程中食品的主要变化 1、物理变化 干缩、干裂 如木耳，胡萝卜丁 表面硬化 如山芋片 多孔性 如香菇、蔬菜 热塑性 加热时会软化的物料如糖浆或果浆，冷却后变硬或脆 溶质的迁移 有时表面结晶析出 2、化学变化 营养成分 蛋白质 ： 受热易变性，一般较稳定，但高温长时间，会分解或降解 碳水化合物 ： 大分子稳定，小分子如低聚糖受高温易焦化、褐变， 脂肪 ： 高温脱水时脂肪氧化比低温时严重 维生素： 水溶性易被破坏和损失 ，如VC 、硫胺素、胡萝卜素、 VD ； B6、烟碱酸较稳定，损失少； （2）色素 色泽随物料本身的物化性质改变（反射、散射、吸收传递可见光的能力） 新鲜食品颜色比较鲜艳，干燥后颜色有差别； 天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素等易变化 褐变 糖胺反应(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、其他。,.食品性质的影响 （1） 表面积 水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干燥的快慢。 小颗粒，薄片，表面大，易干燥、快 （2） 组分定向 水分在食品内的转移在不同方向上差别很大，这取决于食品组分的定向。 例如：芹菜的纤维结构，沿着长度方向比横穿细胞结构的方向干燥要快得多。在肉类蛋白质纤维结构中，也存在类似行为。 （3） 细胞结构 在大多数食品中，细胞内含有部分水，剩余水在细胞外，细胞外水分比细胞内的水更容易除去； 当细胞被破碎时，有利于干燥，但需注意，细胞破裂会引起干制品质量下降； （4） 溶质的类型和浓度 溶质如蛋白质、碳水化合物、盐、糖等，与水相互作用，结合力大，水分活度低，抑制水分子迁移，干燥慢；尤其在低水分含量时还会增加食品的粘度；浓度越高，则影响越大； 这些物质通常会降低水分迁移速度和减慢干燥速率,（3）风味 引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去除 受热会引起化学变化，带来一些异味、煮熟味、硫味 防止风味损失方法：芳香物质回收（如浓缩苹果汁）、低温干燥、加包埋物质，使风味固定 干制品的复水性 新鲜食品干制后能重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度来表示 复水比：R复=G复/G干（G复 干制品复水后沥干重， G干 干制品试样重） 复重系数：K复= G复/ G原（G原 干制前相应原料重） 干燥比：R干=G原/G干 （反映了食品脱水的程度） 复重系数：K复= R复/ R干 干制品的贮藏水分含量 干制品的耐贮藏性主要取决于干燥后的水分活度； 由于食品成分和性质不同，达到贮藏要求的水分活度时的相应水分含量各不相同；,合理选用干制工艺条件 食品干制工艺条件主要由干制过程中控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。 人工干制食品时，空气温度、相对湿度、流速、气压是主要工艺条件； 食品温度是干燥过程中控制食品品质的重要因素，却决定于空气温度、相对湿度和流速等主要参数 最适宜的干制工艺条件：使干制时间最短、热能和电能的消耗量最低、干制品的质量最高。 在具体干燥设备中难以达到理想的干燥工艺条件，为此作必要修改后的适宜干制工艺条件称为合理干制工艺条件 选用合理干制工艺条件的原则： 1、使食品表面的水分蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分扩散速率。 恒率干燥阶段，食品物料表面温度不会高于湿球温度，此时所提供的热量主要用于水分的蒸发，物料表面温度就是湿球温度。 2、为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原则下，允许尽可能提高空气温度。 3、在开始降率干燥阶段时，应设法降低表面水分蒸发速率，使它能和逐步降低了的内部水分扩散率一致，以免食品表面过度受热，导致不良后果。要降低干燥介质的温度，务使食品温度上升到干球温度时不致超出导致品质变化（如糖分焦化）的极限温度（一般为90） 4、干燥末期，干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分含量指标来加以选用。干燥结束时食品中水分含量大小是达到与当时介质温度和相对湿度条件相适应的平衡水分。,第四节 食品的干制方法,干制方法可以区分为自然和人工干燥两大类 自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、阴干 人工干制：在常压或减压环境中用人工控制的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备,如：空气对流干燥设备、滚筒干燥设备、真空干燥设备 等,第五节 干制品的包装和贮藏,食品经干燥脱水处理后，其本身的一些物理特性发生了很大改变，如密度、体积、吸湿 性等。为了保持干制品的特性以及便于储藏运输，通常对于干制品的处理包括三部分： 干制品的预处理 干制品的包装 干制品的贮藏 包装前干制品的预处理： 筛选分级 均湿处理 灭虫处理 压块片 速化复水处理,干制品的包装 要求： （1）能防止干制品吸湿回潮，要求包装材料长期在90%相对湿度中，每年水分增加量应不超过2%； （2 ）能防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物以及气味等入侵； （3）能不透外界光线，避光； （4）贮藏、搬运和销售过程中具有耐久牢固的特点，能维护容器原有特性，包装容器在30100厘米高处落下120200次而不会破损，在高温、高湿或浸水和雨淋的情况也不会破烂； （5）包装的大小、形状和外观应有利于商品的销售， （6）和食品相接触的包装材料应符合食品卫生要求，安全无毒，并且不会导致食品变性、变质； （7）开启方便； （8）包装费用应做到低廉或合理。,干制品的包装容器： 纸盒和箱 塑料袋和盒 金属管 玻璃瓶,干制食品包装 防湿包装： 高阻湿性包装材料，要密封；加干燥剂，氯化钙、硅胶； 防氧包装 抽真空，减压包装，充气：氮气，二氧化碳，防氧化；加脱氧剂：铁粉、连二亚硫酸钠。 干制品包装实例 按食品本身的吸湿性可将干制品分为高吸湿性食品、易吸湿性食品和低吸湿性食品，它们对包装的要求也不同。 （1）高吸湿性食品的包装 典型食品 速溶咖啡、奶粉，水分1一3 ，通常平衡相对湿度低于20，有一些产品低10。 包装要求 包装环境有较低的相对湿度（RH），包装材料隔绝水、汽、气、光性能高，包装密封性好。 包装形式 金属罐、玻璃瓶、复合铝塑纸罐、铝箔袋及铝塑复合袋 ；真空或充气； 软包装：组合包装（大套小），外袋内加干燥剂、吸氧剂 （2）易吸湿性食品的包装,典型食品 茶叶、脱水汤料、烘烤早餐谷物、饼干等。水分28，平衡相对湿度1030 。 包装要求 隔绝水、气、汽、光 。 包装形式 茶：铁罐、瓷罐、复合铝箔袋，袋泡茶用纸、外加收缩膜。 调味汤料：隔绝性好的玻璃瓶或塑料瓶等 饼干：金属罐、防湿玻璃纸、铝箔复合薄膜、镀铝聚酯膜等,（3）低吸湿性食品的包装 典型食品 坚果、豆类、淀粉、肉干等食品，含水量6-20，平衡湿度 6090。 包装要求 吸湿较慢，可采用一般性包装；合适的隔汽性包装可延长保质期；,干制品的贮藏 良好的贮藏环境是保证干制品耐藏性的重要因素。环境相对湿度是水分的主要决定因素。 干制品贮藏的条件 干燥地方，相对湿度65%； 避免有较大的温差，低温更好； 避光; 防虫防鼠。,第三章 食品的热处理和杀菌,Introduction： 热处理 保藏热处理：热烫、巴氏杀菌、杀菌 转化热处理：蒸煮、烘烤、油炸 罐藏：将食品装在容器中密封后，用高温处理，将微生物杀死，在防止外界微生物再次侵入的条件下，可以使食品在室温长期贮藏。 罐头食品：用密封容器包装并经高温杀菌的食品，最初的容器是金属罐和玻璃瓶，后有耐高温的塑形材料，有密封袋密封所得称为软罐头。,第一节 热处理的原理,一、罐头食品的腐败及腐败菌 凡能导致罐头食品腐败变质的各种微生物都称为腐败菌 1、食品pH值与腐败菌的关系 各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，而各种食品的酸度或pH值也各有差异。 根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，罐头食品按照pH不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性 在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界线以pH4.6为界线，任何工业生产的罐头食品中其最后平衡pH值高于4.6即为低酸性食品。 水份活度aw和酸碱值pH对微生物的生长有决定性的影响，实验数据表明，aw 0.85和pH4.6是一个分界点，如果某食品控制在aw 0.85以下及pH4.6以下是属于较安全的食品，只需要低于100温度杀菌便可，如果汁罐头就是属于这种情形。但科学家实验也证明上述两个制约因素中只要有一个达到，便可用100温度杀菌。 美国FDA 判定标准： 酸性食品：指自然pH4.6的产品。 酸化食品：指自然pH4.6，而经配料酸化，成品最终平衡成 pH4.6的产品。 美国FDA将水份活度aw和酸碱值pH的不同将罐头食品分为：低酸食品（Low acid foods）和 酸化食品（Acidified foods）作为对食品分类管理的依据。,罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性 肉毒杆菌有A、B、C、D、E、F六种类型，食品中常见的有A、B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐酸性较E型强。 它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达65%。 肉毒杆菌为抗热厌氧土壤菌，广泛分布于自然界中，主要来自土壤，故存在于原料中的可能性很大。 罐头内的缺氧条件又对它的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破坏它的芽孢为最低的要求。 pH值低于4.6时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它只有在pH大于4.6的食品中才能生长并有害于人体健康，故肉毒杆菌能生长的最低pH值成为两类食品分界的标准线。,2、 常见的罐头食品腐败变质的现象和原因 （1）胀罐 假胀：食品装的太满或真空度太低 氢胀：罐内食品酸度太高，罐内壁严重腐蚀并产生氢气 细菌性胀罐：杀菌不足、罐头裂漏 （2）平盖酸坏 外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味，pH可能可以下降到0.1-0.3，导致平盖酸坏的微生物称为平酸菌，平酸菌常因受到酸的抑制而自然消失，即使采用分离培养也不一定能分离出来。 （3）黑变或硫臭腐败 细菌的活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的H2S气体，与罐内壁铁发生反应生成黑色硫化物，沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味。 原因：致黑梭状芽孢杆菌的作用，只有在杀菌严重不足时才会出现。 （4）发霉 一般不常见，只有在容器裂漏或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长 （5）产毒 如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌等 从耐热性看，只有肉毒杆菌耐热性较强，其余均不耐热。 因此，为了避免中毒，食品杀菌时必须以肉毒杆菌作为杀菌对象加以考虑,罐头腐败变质的原因： （1）罐头裂漏 （2）杀菌不足 原料污染情况 新鲜度 车间清洁卫生状况 生产技术管理 杀菌操作技术要求 杀菌工艺合理性等 （3）杀菌前污染严重,二、微生物的耐热性 1、影响微生物耐热性的因素,（1）菌种与菌株 菌种不同、耐热性不同 同一菌种，菌株不同，耐热性也不同 正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱 各种芽孢中，嗜热菌芽孢耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。 同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异 （2）热处理前细菌芽孢的培育和经历 生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐败菌及其芽孢所处的生长环境对他们的耐热性有一定影响 在含有磷酸或镁的培养基种生长出的芽孢具有较强的耐热性；在含有碳水化合物和氨基酸的环境中培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低温下喂养形成的芽孢的耐热性要强 菌龄与贮藏期也有一定影响 （3）热处理时介质或食品成分的影响 酸度：对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最强，pH低于5时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱受其它因素控制。因此人们在加工一些蔬菜和汤类时常常添加酸，适当提高内容物酸度，以降低杀菌温度和时间，保存食品品质和风味。 糖：高浓度的糖液对受热处理的细菌的芽孢有保护作用 盐：通常食盐的浓度在4%以下时,对芽孢的耐热性有一定的保护作用,而8%以上浓度时,则可削弱其耐热性。这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异,食品中其它成分：淀粉对芽孢没有直接影响 蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性 脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用 食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性,（4）热处理温度 热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越短。 （5）原始活菌数 腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，原始菌数越多，全部死亡所需要 的时间越长。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。 2、 有关细菌耐热性的特性 （1）热力致死速率曲线或活菌残存数曲线 微生物及其芽孢的热处理死亡数是按指数递减或按对数循环下降的。 若以纵坐标为物料单位值内细胞数或芽孢数的对数值，以横坐标为热处理时间，便得到一直线热力致死速率曲线或活菌残存数曲线 （2）D值 D值的定义就是在一定的处理环境中和在一定的热力致死温度条件下某细菌数群中每杀死90%原有残存活菌数时所需要的时间。 D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。因此D值大小和细菌耐热性的强度成正比。 D值随热处理温度、菌种、细菌活芽孢所处的环境和其它因素而异。注意：D值不受原始菌数影响,热力致死速率曲线,D值可以根据图中直线横过一个对数循环所需的热处理时间求得。当然也可以根据直线方程式求得，因为它为直线斜率的倒数，即： t D= log a log b,（3）热力致死时间曲线（TDT曲线） 热力温度保持恒定不变，将处于一定条件下的悬浮液或食品中某一菌种的细胞或芽孢全部杀死所必需的最短热处理时间。,Z值的概念：直线横过一个对数循环所需要改变的温度数（）。 换句话说：Z值为热力致死时间按照1/10，或10倍变化时相应的加热温度变化（ ）。 Z值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。,通常用121（国外用250F或121.1）作为标准温度，该温度下的热力致死时间用符号F来表示，并称为F值。 F值的定义就是在121.1温度条件下杀死一定浓度的细菌所需要的时间F值与原始菌数是相关的。,三、酶的耐热性 罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因酶活动而引起的变质问题。 过氧化物酶、果胶酯酶 酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例牛乳巴氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和废结合菌及其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。 四、热加工对食品品质的影响 1. 植物来源的包装制品 （1）质构:半透膜的破坏、细胞间结构的破坏并导致细胞分离、蛋白质变性和淀粉糊化 （2）颜色：色素的氧化、降解和Maillard反应会导致加工和贮藏过程产品的变色 （3）风味：通常加热不改变基本的风味如甜、酸、苦、咸，风味变化的一个重要来源是脂肪氧化（特别是豆类、谷物），Millard反应也会改变一些风味 （4）营养素 2. 动物来源的包装食品 （1）颜色： Maillard反应、Caramelization反应和腌制会改变颜色 （2）质构：蛋白质凝聚持水性下降导致肌肉收缩和变硬 （3）营养素：氨基酸损失可能达到10-20%，维生素主要是硫胺素损失50-70%，泛酸20-35%，但维生素损失的变动很大，取决于容器中的氧气、预处理方法（是否去皮、切片）或热烫,3、加热的理想效果 食品特性的改善，如和边、组织变化、美化口味 杀死微生物 灭酶 改善营养素的可利用率 破坏不需要的食品成分：如禽类蛋白中的抗生物素蛋白，豆科植物中的胰蛋白酶抑制素 五、带容器的食品热加工时间的推算 罐头食品杀菌时间受到下列因素的影响： 食品中可能存在的微生物或酶的耐热性 食品的污染情况 加热或杀菌的条件 食品的pH 罐头容器的大小 食品的物理状态 食品预期贮存条件 因此，要确定热加工时间必须知道微生物或酶的耐热性以及热传递速率 2. 热传递 传热的方式：传导，对流，辐射，对于罐藏食品来说，只存在传导和对流两种方式 传导：热能在相邻分子之间的传递 对流：依靠分子因受热因密度下降产生的上升运动，将热能在运动过程中传递给相邻的 分子。,影响热穿透食品的一些主要因素： （1）产品的类型 流体或带小颗粒的流体食品对流传热 固体（肉、鱼等）传导 当然即使是流体食品由于粘度、比重、组成成分的不同而有差别。 （2）容器的大小 比如：铁罐头和蒸煮袋 （3）容器是否被搅动 比如：旋转杀菌比常规杀菌有效，特别对一些粘稠或半固体的食品（如茄汁黄豆） （4）杀菌锅和物料的初温 （5）容器的形状：高容器快 （6）容器的类型： 金属罐比玻璃罐、塑料罐传热快,3. 传热速率的测定 传热测定，一般是指对罐头中心温度（或称冷点温度）的测定，冷点指罐头在杀菌冷却过程中，温度变化最缓慢的点，传导型食品罐头的冷点在罐的几何中心，对流型食品罐头的冷点在罐中心轴上离罐底24cm处。 利用罐头中心温度测定仪（主要由热电偶和电位差计组成）测定食品冷点的温度,4、罐头食品的传热曲线 将罐头食品某一点（有实际意义的是冷点）处的温度随时间的变化值用温度-时间曲线来表示。,5. 加热时间的推算 加热时间的推算主要有两种方法，分别由Ball和Olson，以及 Stumbo发展的。,六、罐头食品的一般工艺过程 预处理 装罐 排气 密封 杀菌 冷却和后处理,1、装罐 容器的准备 一次性容器：热水浸泡加沸水或蒸汽热烫 回收性容器：2%3%的NaOH溶液浸泡，再用温水处理，最后以沸水或蒸汽处理 装罐的工艺要求：装罐迅速，不要积压；保证净重和固形物含量；原料需合理搭配 ；保留适当顶隙。 装罐的方法：人工装罐法和机械装罐法 预封 2、排气 目的：阻止需氧菌及霉菌的发育生长，防止或减轻因加热杀菌时空气膨胀而使容器变形或破损，特别是卷边受到压力后，易影响其密封性。 控制或减轻罐藏食品贮藏中出现的罐内壁腐蚀 避免或减轻食品色香味的变化 避免维生素和其他营养素遭到破坏 有助于避免将假胀罐误认为腐败变质性胀罐 方法：热灌装法、加热排气法、喷蒸汽排气法和真空排气法，前三种又合称为“热力排气法” 3、密封 金属罐密封、玻璃瓶罐密封和复合薄膜袋密封,4、杀菌 杀菌公式 杀菌操作过程中罐头食品的杀菌工艺条件主要由温度、时间、反压三个主要因素组成。在工厂中常用杀菌式表示对杀菌操作的工艺要求。 升温时间恒温时间降温时间 t1-t2-t3 反压 （ P） 杀菌温度 T 杀菌方式：常压水杀菌、高压蒸汽杀菌、高压水杀菌和其他杀菌方式 杀菌时影响罐内压力变化的因素：内容物的性质、容器的性质、罐内顶隙、杀菌过程 Attention： 正确的杀菌工艺条件应恰好能将罐内细菌全部杀死和使酶钝化，保证贮藏安全，但同时又能保住食品原有的品质或恰好将食品煮熟而又不至于过度。罐头食品合理的F值可以根据对象菌的耐热性、污染情况以及预期贮藏温度加以确定。同样的F值可以有大量温度-时间组合而成的工艺条件可供选用。原则上，尽可能选择高温短时杀菌工艺，但还要根据酶的残存活性和食品品质的变化作选择。 罐头食品杀菌时随着罐温升高，所装内容物的体积也随之而膨胀，而罐内的顶隙则相应缩小。罐内顶隙的气压也随之升高。为了不使铁罐变形或玻璃罐跳盖，必须利用空气或杀菌锅内水所形成的补充压力以抵消罐内的空气压力，这种压力称为反压力。,5、冷却 冷却方法：水池冷却、锅内常压冷却、锅内加压冷却和空气冷却，注意高压杀菌用反压冷却 冷却终点：罐温3840度 Attention： 反压冷却时，所用的水必须经过消毒处理,第二节 热烫,热烫通常用于在热杀菌、干燥和冷冻之间对一些蔬菜或水果灭酶，同时也能起到软化组织、清洁、减少微生物数量的作用。只有少量的蔬菜（如洋葱、绿胡椒）不需要热烫。不热烫或热烫不足会对品质造成很大损害。 影响热烫时间的因素包括：水果或蔬菜的类型、食品的体积大小、热烫温度、加热方法 热烫方法：采用饱和蒸汽加热，带饱和湿度的冷空气冷却；采用饱和蒸汽加热，冷却水喷雾冷却；采用饱和蒸汽加热，流动水冷却；采用热水加热，带饱和湿度的冷空气冷却；采用热水加热，冷却水喷雾冷却；采用热水加热，流动水冷却,第三节 巴氏杀菌,巴氏杀菌是一种温和的热处理过程，主要用于牛奶等液体食品。进行巴氏杀菌的目的：钝化可能造成产品变质的酶类物质 杀灭食品物料中可能存在的致病菌营养细胞,第四章 食品冷冻,Introduction： 食品冷冻：采用降低温度的方式对食品进行加工与保藏的过程，根据降低温度的温度不同，将温度在08度的加工称为冷却或冷藏，而温度在-1度以下的加工称为冻结或冻藏。 冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品 冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品 冷却食品和冷冻食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。 冷却食品和冷冻食品的特点： 易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏 营养、方便、卫生、经济 市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速,第一节 食品冷冻保藏原理,食品原料有动物性和植物性之分，食品的化学成分复杂且易变。 食品因腐烂变质造成的损失惊人，引起食品腐烂变质的三个主要因素（微生物、酶和其他反应）。食品冷冻就是通过抑制微生物、酶和其他反应的活性来保藏食品的。 一、低温对微生物的影响 微生物对食品的破坏作用。 微生物在食品中生长的主要条件：液态水分、pH值、营养物、温度 微生物按生长温度可分为：嗜冷微生物、嗜温微生物和嗜热微生物 低温对微生物的作用：低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。 影响微生物低温致死的因素： 温度的高低 降温速度：冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高。冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。 结合状态和过冷状态 介质：高水分和低ph的介质会加速微生物的死亡 贮藏期 交替冻结和解冻,二、低温对酶活性的影响 酶作用的效果因原料而异、酶活性随温度的下降而降低、一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性 三、低温对非酶因素的影响 各种非酶促化学反应的速度，都会因温度下降而降低 第二节 食品的冷却与冷藏 食品的冷却：将食品或食品原料从天然常温或者高温状态，经过一定的工艺处理降低到适合后续加工或者贮藏的温度 食品的冷藏：将食品的品温降低到临近冰点，而不冻结的一种食品保藏方法，一般冷藏的温度为-18度。 一、冷却的目的：植物性食品的冷藏保鲜、肉类冻结前的预冷、分割肉的冷藏销售、水产品的冷藏保鲜 二、冷却的方法： 物料冷却的方法：冷风冷却，冷水冷却，接触冰冷却，真空冷却 1、接触冰冷却 冰块融化时将吸收大量的热量，熔冰和食品接触时就直接从食品中吸收热量，因此只有它们在直接接触时冷却效果最好。 这种方法经常用于冷却鱼、叶类蔬菜和一些水果。 食品冷却的速度主要取决于食品的种类，冷却前食品的原始温度、冰块和食品的比例以及冰块的大小。,2、空气冷却法 降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取热量，促使其降温 空气冷却法的工艺效果主要决定于空气的温度，相对湿度和流速。 3、水冷法 冷水冷却是通过低温水将需要冷却的食品冷却到指定的温度的方法。可以利用冷水直接浸渍或喷淋需要冷却的物料，也可以采用热交换器冷却一些流体物料。 液体作为冷却介质具有较高的热容量和放热系数，因此用液体冷却食品需要的时间比用空气冷却要短的多。 盐水也常用于冷却介质来冷却鱼类。 4、真空冷却 真空冷却的依据是水在低压蒸发时要吸取气化潜热，这种方法主要用于有很大表面积的食品如叶类蔬菜、蘑菇和烹调后的土豆丁。 三、冷却过程的冷耗量：食品冷却过程中总的冷耗量，即由制冷装置所带走的总热负荷QT： QT=QF+QV ，QF=QS+QL+QC+QP+QW， QS=GCO（TITF）,四、低温气调贮藏 定义：食品原料在不同于周围大气（21% O2、0.03% CO2）的环境中贮藏。通常与冷藏结合使用。 用途：延长季节性易腐烂食品原料的贮藏期。 原理：通过适当降低环境空气中的氧气的分压和提高二氧化碳的分压，使果蔬产品和微生物的代谢活动受到抑制而延长贮藏时间。 气调贮藏的生理基础： 降低呼吸强度，推迟呼吸高峰； 抑制乙烯的生成，延长贮藏期； 控制真菌的生长繁殖； 若氧气过少，会产生厌氧呼吸；二氧化碳过多，会使原料中毒。 气调贮藏方法： 改良气体贮藏（MAS） 控制气体贮藏（CAS） 真空包装（VP） MAS和CAS主要用的三种气体：二氧化碳，氮气和氧气,五、冷藏中的变化及技术管理 （一）影响冷藏的因素 1、贮藏温度 贮藏温度不仅值得是冷库内的空气温度，更重要指的食品温度，是重要的冷藏参数。 食品的贮藏期是贮藏温度的函数，在保证食品不至于冻结的情况下，冷藏温度越接近冻结温度则贮藏期越长。 2、空气相对湿度 冷藏室内空气中的水分含量对食品的耐藏性有直接的影响。冷藏室内的空气既不宜过干也不宜过于潮湿，低温的食品表面如和高温空气相遇，就会有水分冷凝在其表面上，冷凝水分过多，不仅食品会发霉，而且还容易腐烂。空气湿度过低，食品中的水分就会迅速蒸发并出现萎缩。 3、空气流速 鼓风最好，空气流速越大，食品和空气间的蒸汽压差也随着增大，食品中的水分蒸发率也就越大。干酪和果蔬食品在冷藏前可以涂一层石蜡，以防止水分蒸发。 4、食品原料的种类,（二）食品冷藏时的变化 1、水分蒸发 食品在冷却时及冷藏中，因为温湿度差而发生表面水分蒸发。水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。 减重达到5%时，水果、蔬菜会出现明显的凋萎现象。肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，形成干燥皮膜，肉色也有变化。鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。 2、冷害 在冷藏时，果蔬的品温虽然在冻结点以上，但当贮藏温度低于某一温度界限时，果蔬的正常生理机能受到障碍，称为冷害。 虽然在外观上没有症状，但冷藏后再放至常温中，就丧失了正常的促进成熟作用的能力，这也是冷害的一种。需要在低于界限温度的环境中放置一段时间，才会出现冷害。 鸭梨的黑心病、马铃薯的发甜现象，产地在热带、亚热带的果蔬容易发生冷害，冷害症状出现最早的品种是香蕉。 3、串味 具有强烈气味的食品与其它的食品放在一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气味就会被吸附在其它的食品上。甚至存放过有强烈气味的食品（如洋葱）的库房中再贮藏其它的食品时，仍会有串味现象发生。 4、生化作用 水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。在冷藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在继续进行，机体内所含的成分也不断发生变化。淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，维生素C的减少等。肉类在冷藏中的成熟作用。,5、脂类的变 冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发生水解，脂肪酸氧化、聚合等复杂的变化，使得食品的风味变差，味道恶化，出现变色、酸败、发粘等现