吉林大学《食品保藏》(第1~3章)1.ppt

1 食品保藏 食品与包装工程系周亚军教授 硕士生导师 2 教材与主要参考书 选用教材 食品工艺学 上册 天津轻工学院 无锡轻工大学合编 中国轻工业出版社 1997年7月第1版 夏文水主编 食品工艺学 普通高等教育 十一五 国家级规划教材 北京 中国轻工业出版社 2007年1月第1版主要参考书 曾庆孝主编 食品加工和保藏原理 华南理工大学 2001版 3 课程的性质 目的和任务 对象为食品科学 食品质量专业本科生 是专业必修课 目的与任务是使学生通过学习 了解和掌握食品加工和保藏的科学原理与方法 本课程是食品专业理论性较强 最基本的基础理论和加工 保藏方法 通过学习 使学生系统地掌握食品保藏的基本原理与方法 为今后从事食品科学和食品加工方面研究和开发奠定基础 4 教学基本要求 在课程学习结束后 通过课程的考试 了解和掌握食品保藏的基本原理与方法 能为毕业设计和今后工作中 遇到食品保藏问题时 知道如何解决 5 主要内容及学时分配 第一章绪论 2学时 第二章食品的干藏 10学时 第三章食品的低温保藏 4学时 第四章食品的热加工与罐藏 6学时 第五章食品辐射保藏 2学时 第六章食品腌渍和烟熏保藏 2学时 第七章食品的化学保藏 2学时 6 食品科学与工程 食品加工 食品科学 食品分析 食品工程 食品微生物 7 绪论 一 食品保藏的概念食物 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 食品 由动物和植物加工为人所食用的制品经过加工制作的食物统称为食品 8 食品的定义 国家卫生法对食品的定义 食品是指各种供人食用或饮用的成品和原料 以及按照传统既是食品又是药品的物品 但不包括以治疗为目的的物品 该定义包括了食品和食物的所有内容 第一部分是指加工后的食物 即供人食用或饮用的成品 第二部分是指通过种植 饲养 捕捞 狩猎获得的食物 即食品原料 第三部分是指食药两用物品 即食品和药品的动植物原料 但不包括药品 食品是有益于人体健康并能满足食欲的物品 9 食品的定义 将食物经过不同的配制和各种加工处理 形成了形态 风味 营养价值各不相同 花色品种各异的加工产品 这些经过加工制作的食物统称为食品 广义上食品的概念包括了可直接食用的制品以及食品原料 食品配料 食品添加剂等一切可食用的物质 10 食品和药品的区别 1 原料不同食品用原料是经过人们长期食用检验并证明对人体无毒无害的大宗物料 药品用原料往往对人体有一定的毒副作用 有的药物是经化学合成 提炼 微生物发酵等技术获得的小宗量物质 2 功能不同食品具充饥饱腹 满足人们的食欲营养保健 联络感情 享受审美 社会安定这六大功能 药品和保健品功能是防病治病 在某些方面与食品截然不同 如不能充饥饱腹 满足人们的食欲 不具文化性 艺术性等审美功能 11 人与食品的关系 人从食品中获取营养人从食品中获取能量人从食品中获取负熵人由食品维持机体平衡 12 食品的质量因素质量的定义 食品好的程度包括口感 外观 营养价值等 或者将质量看成是构成食品特征及可接受性的要素 食品质量 13 二 食品的功能 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 咸 鲜 辣 麻 14 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 15 食品与功能的关系 食品的最高价值体现在营养 感官和功能的三位一体每一功能对应于一类食品 如营养食品 特殊膳食用食品 烟酒类感官食品和保健食品 是单一功能食品 每两个功能相互交叉 形成了双功能食品 三个功能齐全 就是价值最大的保健食品或功能性食品 是食品发展的方向 食品都可在图中找到相对应的位置 都属于食品范畴 该图也反映了各类食品之间的相互关系 16 食品与功能的关系图 17 四 保藏中食品的变质1 变质的原因微生物引起的变质 微生物腐败 酶引起的变质 自身腐败 自身生命活动引起的变质 生命活动变质 呼吸作用 发芽 生理成熟氧化反应引起的变质食品本身成分相互化学反应的变质褐变 聚合 分解光引起的变质 18 由食品成分的逸散引起的变质水分蒸发 芳香挥发由食品成分的物理化学变化而变质蛋白质变形 淀粉的老化 乳化及破乳由外部成分的渗入引起的变质水分的吸收 吸附气味 包装材料成分的侵入 2 变质原因实质微生物酶光氧气重金属离子 pH值温度水分活度包装时间 19 五 食品保藏方法的分类食品的分类对食品 不同的人关心的侧面不同不同地区也有不同的情况分类 食品分类的方法很多 可以按保藏方法分 按原料种类分 按原料和加工方法分 按产品特点分 20 食品的分类 1 按加工工艺 罐藏食品 冷冻食品 干制食品 腌渍食品 烟熏食品 辐射食品 发酵食品 焙烤食品和挤压膨化食品 多用于食品工厂分类 2 按原料来源 肉制品 乳制品 水产制品 谷物制品 果蔬制品 大豆制品 糖果 巧克力等 农产品加工行业或食品工业采用 3 按产品特点 健康食品 营养食品 功能食品 保健食品 方便食品 工程食品 模拟食品 旅游食品 休闲食品 快餐食品 微波食品 饮料饮品等 通常在商业上或超市中多见 21 食品的分类 4 按食用对象 老年食品 儿童食品 婴幼儿食品 妇女食品 运动员食品 航空食品 军用食品等 名称反映了食品消费人群 常在营销中多见 5 其他食品 利用食品的特点和迎合消费者需求出现新的食品名称 如绿色食品 有机食品 无公害食品 转基因食品 海洋食品 航天食品等 22 按保藏方法分类 dehydratedgarlicflake干藏类 芋籽冷冻类 CannedMushroom罐头类 黄瓜腌渍类 辐射制品 发酵制品 烟熏制品 23 按原料种类分 果蔬制品 肉禽制品 乳制品 谷物制品 水产制品 24 按加工方法分 焙烤制品 饮料 糖果 罐头制品 挤压制品 速冻制品 绿芦笋 干制品 发酵制品 25 按产品特点分 方便食品 疗效食品 婴儿食品 工程食品 模拟食品 快餐食品 休闲食品 功能食品 保健食品 26 六 食品保藏方法1 维持食品最低生命活动的保藏方法用于保藏新鲜果蔬原料原理 依靠食品自身的免疫能力防止腐败特点 1 有生命的生物体都具有天然的免疫性以抵御微生物入侵 2 采收后的新鲜果蔬仍进行着生命活动 3 因已脱离植株 不再有营养供应 因此化学反应是只分解不合成 4 生命活动越旺盛 物质分解越迅速 27 方法 低温冷藏 0 5 能抑制果蔬呼吸作用和酶的活力 延缓贮存物质的分解保持恒湿 能减少水分蒸发适当流通空气 及时排除呼吸产物 乙烯 可降低成熟速度关键 靠保持自身免疫性抵御微生物的入侵延缓腐败变质 延长保质期降低成熟速度 28 2 抑制生命活动的保藏方法特点 1 在某些物理和化学因素的影响下 食品中的酶和微生物活动受到抑制 延缓腐败变质2 条件一旦消失 酶和微生物的活动迅速恢复3 暂时性保藏方法方法 冷冻保藏 高渗透压保藏 干制 腌制 糖渍 关键 抑制酶和微生物的活力 29 3 利用生物技术 发酵原理 的保藏方法特点 用有益菌抑制腐败菌培养有益微生物 建立能抑制腐败菌生长新条件方法 乳酸发酵 醋酸和酒精发酵抑制腐败菌生长发酵的主要产物 酸和酒精是抑制腐败菌生长的有效物质腌制果蔬时常用3 7 盐液浓度配合 目的是抑制腐败菌生长 进行乳酸发酵乳酸浓度达0 6 0 8 时 就足以抑制腐败菌和酶的活动关键 设置条件培养有益菌抑制腐败菌 30 4 利用无菌原理的保藏的方法特点 将食品中腐败菌数减少到能长期贮藏所允许的最低程度 并保持 以免贮藏期内变质方法 利用热处理 微波 照射 过滤等方法杀菌灭酶关键 无菌 密封和防止再污染是保证食品长期贮藏的技术关键 31 复习思考题 1 食品和食物的概念 2 食品保藏中变质的原因 3 食品保藏方法的分类 32 第二章食品干藏 抑制食品的生命活动的保藏方法 概述1 食品干藏的概念一种说法 指在自然或控制条件下 使食品中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后 并始终保持低水分而长期保藏食品的方法 另一种说法 从食品中较完全地去除水分 该条件不导致或几乎不导致食品性质的其它变化 除水分外 33 食品的脱水加工 dehydration 食品的脱水加工是在不导致或几乎不引起食品性质的其它变化 除水分外 的条件下 从食品中除去水分食品原料和半成品大多都含大量的水分 为加工需要应尽量降低其水分含量去除水分方法 浓缩和干燥浓缩产品是液态 水分含量高 超15 干燥产品是固体 具有固体特性 最终水分含量低 34 2 食品干藏的历史1875年出现适宜大批量生产的干制方法 3 食品干藏的特点和好处 1 延长保藏期 2 某些食品干制后 重量减轻 体积缩小 可节省包装和运输费用 3 带来了方便性 4 设备可好可差 35 4 脱水技术的进展热空气干制法红外线干制法远红外线干制法微波干制法冷冻真空干制法 36 第一节食品干藏原理 一 水分和微生物的关系1 微生物生长活动微生物通过细胞壁从外界摄取营养并向外排泄 需水作溶剂 水是必需品2 水在食品中的状态结合水 自由水 自由水能被微生物 酶和化学反应所触及 是有效水3 微生物生长条件水存在于液态或固态介质中微生物才能生长纯水不长微生物 37 4 水分活度 拉乌尔定律拉乌尔定律在水中溶有溶质时 分子间的平均内聚力就会增加 溶液的蒸汽压将随之下降溶有少量溶质时 溶液的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压和溶剂与溶液的克分子数之比的乘积n1 溶剂克分子数P P0n1 n2 溶液的克分子数pn1p 溶液蒸汽压 P0n1 n2P0 纯溶剂的蒸汽压 38 水分活度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 39 1 水分活度定义 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 水分活度大小取决于 水存在的量 温度 水中溶质的浓度 食品成分 水与非水部分结合的强度水分活度大小与平衡相对湿度数值相等水分活度是水溶液基本特征之一 40 表2 1常见食品中水分含量与水分活度的关系 41 2 测量 利用定义利用平衡相对湿度的概念aW 100 相对湿度具体方法参考FoodengineeringpropertiesM M A Mao 42 水分活度随溶质状态而异非电解质 与理想溶液相差极微电解质 有差距25 时1升理想水溶液中溶1克分子蔗糖水分活度是0 980625 时1升理想水溶液中溶1克分子食盐水分活度是0 9665 水分活度与微生物的关系水分活度低 微生物生长率低各种微生物所需最低水分活度各不相同肉毒杆菌低于0 95就不能生长金黄色葡萄球菌0 86以下产生肠毒素的能力受限 若缺氧时 0 92时生长就受限 43 水分活度0 9时 霉菌与酵母仍能旺盛生长aw 0 8 0 85 所有食品还会在1 2周内迅速腐败此时霉菌为常见菌aw 0 65时能生长的微生物极少 可贮1 5 2年aw低于0 6时微生物不能生长 44 45 没有水微生物不能生存水分活度低 微生物生长率低 aw低于0 6时微生物不能生长酶为食品所固有 需要水分才能有活性 水分减少 酶的活性降低 水分降到1 以下 aw 0 3 酶的活性才完全消失将食品中的水分活度降到一定程度 使食品能在一定的保质期内不受微生物利用而腐败 同时能维持一定的质构不变及控制生化反应及其他反应 46 思考题 水分活度概念水分活度对微生物的影响水分活度对酶及其它反应的影响 47 二 干制对微生物的影响干制过程中微生物的行为食品与微生物同时脱水干制后微生物处于长期休眠状态干制不能将微生物全部杀死 只能抑制活力 条件适宜又会重新吸湿恢复活动干藏过程中微生物的总数会稳步下降 48 微生物的抗旱力随菌种及其不同生长期而异葡萄球菌 肠道杆菌 结核杆菌能存活几周到几个月乳酸菌保存活力几个月或一年以上干酵母2年以上细菌芽孢 厚膜孢子 分生孢子可存活一年以上黑曲霉菌孢子存活6 10年 49 三 干制对酶活性的影响酶为食品所固有 需要水分才能具有活性1 活性水分减少 酶活性降低酶和基质同时增浓 反应率虽两者增浓而加速水分降到1 以下 aw 0 3 酶的活性才完全消失2 钝化湿热是容易钝化 干热难于钝化湿热100 瞬时既能破坏活性干热204 热处理 钝化效果极其微小干制前应对食品进行湿热或化学钝化处理 50 3 对食品干制的基本要求原料质量 选用微生物污染量低质量高的操作环境 在清洁卫生环境中加工处理原料预处理 热处理或化学处理破坏酶的活性 降低微生物含量干制后食品的水分 含水量越低越好 可避免各种原料组织结构和化学成分的不良变化耐藏性 与其他保藏方法结合 可提高干制品的耐藏性如包装等易变质腐败的食品 干制过程中需盐腌配合 51 4 干藏原理将食品中的水分活度降到一定程度 使食品能在一定的保质期内不受微生物作用而腐败 同时能维持一定的质构不变即控制生化反应及其它反应 如果干制食品发生腐败变质其原因1 微生物污染 霉变 是否水分活度不足以控制微生物2 脂肪蛤败3 虫害 52 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 53 第二节食品干制的基本原理 干燥过程的核心问题将热量传递给食品 并促使食品组织中的水分向外转移有热传递有质 水分 的外移 54 一 对湿热转移有影响的重要因素 1 食品表面积缩短热量向食品中心传递的距离缩短水分从食品中心外移的距离增加食品和加热介质相互接触的表面积食品表面积越大 干燥效果越好方法 分割成薄片或小片 55 2 温度 传热介质和食品间温差越大 热量向食品传递的速度越大 水分外逸速度越大 空气温度高 饱和前容纳蒸汽量多 相对饱和湿度下降 水分从食品表面扩散驱动力更大 另外 温度高 水分扩散速率加快 使内部干燥也加速注意 以空气为加热介质 温度并非主要因素 因为食品内水分以水蒸汽状态从它表面外逸时 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 降低水分的蒸发速度 温度的影响将因此而下降 56 3 空气流速以高温空气取代低温空气及时将食品表面的饱和湿气带走食品表面接触空气量增多 加速水分蒸发 4 空气的干燥程度或空气湿度空气越干食品的干燥速度越快空气的干燥程度与他能吸收蒸发水分的能力有关 空气越湿 吸湿越少空气湿度决定食品的干燥程度空气与食品间达到湿度平衡 57 几个概念平衡相对湿度在一定温度情况下食品不从空气中吸收水分也不向空气蒸发水分时的空气湿度平衡水分与平衡相对湿度对应食品水分称平衡水分等温吸湿曲线在恒温室内 将干燥食品放入不同相对湿度的密封容器 保持在恒温室内数小时称一次 至重量稳定不变 再测量其水分含量 据测定数据绘制的曲线为等温吸湿曲线 58 59 60 5 大气压力和真空度水的沸点与气压有关 气压越低沸点越低 在真空室内加热干燥时将加速食品内水分蒸发 还能使产品具疏松结构热敏食品脱水是采用低温加热 缩短干制时间对保证品质极为重要 6 蒸发和温度水分从食品表面蒸发时 其表面冷却 温度下降空气越干燥 蒸汽压越低 水分蒸发量越大 湿球温度下降越大 61 干湿球温度计湿度计湿球温度下降的程度与湿空气相对湿度有关空气相对湿度可据干球和湿球温度差来测定食品干制时的重要现象1 干燥空气或加热板温度不论多高 只要有水分迅速蒸发 物料温度不会高于湿球温度喷雾干燥 热空气温度204 外逸空气温度121 颗粒食品干燥中温度一般超71 62 2 颗粒食品水分下降而蒸发速度减慢时 食品温度随之上升3 食品受高温易损伤4 脱水食品并非无菌大部分微生物被杀死 不少细菌芽孢还存在酶活力还会保留下来 63 7 时间和温度食品易受热损害 高温短时干燥工艺对食品品质的损害小于低温长时干燥二 食品的结合水分食品内存在结合水分 化学结合水物理化学结合水吸附结合水 渗透和结构结合水机械结合水或游离水食品脱水是蒸发掉的水分主要是机械结合水分和部分渗透结合水 64 三 干制中食品水分状态的变化在恒温空气中食品平衡水分 w 和相对湿度 的关系 等温吸湿和干制曲线 得出吸湿水分 空气湿度达到饱和状态时食品吸湿达最大值 此时的平衡水分称吸湿水分随空气温度而异湿润水分 直接与水接触 食品表面有水附着形成自由水层超过吸湿水分的食品水分这时的食品称为潮湿食品 65 蒸发水分 从湿润水分降到和空气中水蒸气压相应的平衡水分时所失去的水分凡低于吸湿水分的食品水分称结合水超过吸湿水分的食品水分称非结合水自由水分 指食品或原料组织细胞中易流动 容易结冰也能溶解溶质的这部分水 又称为体相水 可把这部分水与食品非水组分的结合力视为零 66 四食品干制过程特性 食品干制过程特性由食品干燥曲线来反映干燥曲线由干燥过程中水分含量 干燥速率和食品温度的变化综合表达水分含量曲线是干制中食品水分含量变化和干制时间的关系曲线干燥速率曲线反映食品干制中任何时间水分减少快慢或速度大小 dM dt f M 曲线食品温度曲线反映干制中食品本身温度的高低 对了解食品质量有参考价值 67 四食品干制过程特性 1 干燥曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线干燥时 食品水分在短暂的平衡后 出现快速下降 几乎是直线下降 当达到较低水分含量时 第一临界水分 干燥速率减慢 随后达到平衡水分 68 2 干燥速率曲线随热量传递 干燥速率很快达到最高值 然后稳定不变 此时为恒率干燥阶段 此时水分从内部转移到表面足够快 维持表面水分含量恒定 就是说水分从内部转移到表面的速率大于或等于水分从表面扩散到空气中的速率 3 食品温度曲线初期食品温度上升 直到最高值 湿球温度 整个恒率干燥阶段温度不变 即加热转化为水分蒸发所吸收潜热 热量全用于水分蒸发 降率干燥阶段 温度上升直到干球温度 水分转移来不及供水分蒸发 食品温度逐渐上升 69 曲线特征的变化主要是内部水分扩散与表面水分蒸发或外部水分扩散所决定食品干制过程特性总结 干燥过程分3个阶段初始加热阶段恒率干制阶段降率干制阶段干制过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分蒸发或外部水分扩散 则恒率阶段可以延长若内部水分扩散速率低于表面水分扩散 就不存在恒率干燥阶段 70 思考 外部水分扩散速率的影响因素很容易理解 取决于温度 空气 湿度 流速以及表面蒸发面积 形状等那么内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢 71 五 干燥机制 温度梯度表面水分扩散到空气中TT T内部水分转移到表面M MM水分梯度FoodH2O 干燥过程湿热传递模型 水分 热量传递 72 干制过程中潮湿食品表面水分受热后先由液态转为气态 即水分蒸发 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 水分扩散从高水分处向低水分处扩散 即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 73 处热空气中的食品表面受热高于其中心 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 液态和气态 从高温向低温处转移的现象称导湿温性 74 1 导湿性 水分梯度若用W绝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W绝 W绝 那么物体内的水分梯度gradW绝则为 gradW绝 lim W绝 n W绝 n n0W绝 物体内的湿含量 即每千克干物质内的水分含量 千克 n 物料内等湿面间的垂直距离 米 n gradW绝 I 图湿度梯度影响下水分的流向I 水分减少 或转移 的方向 W绝 W绝 W绝 75 导湿性引起的水分转移量公式 i水 K 0 W绝 n K 0gradW绝 kg m2 h 其中 i水 物料内水分转移量 单位时间单位面积水分转移量 kg kg干物质 m2 h K 导湿系数 m2 h 0 单位容积潮湿物料绝干物质量 kg干物质 m2 W绝 物料水分 kg kg干物质 式中负号 水分转移方向与水分梯度方向相反 注意点 导湿系数在干燥中并非稳定不变 随物料温度和水分而异 76 物料水分与导湿系数的关系 K值变化较复杂 物料恒率干燥阶段 排除水分为渗透水分 以液体状态转移 导湿系数稳定不变 DE段 再进一步排除毛细管水分时 水分以蒸汽或液体状态转移 导湿系数下降 CD段 再进一步为吸附水分 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 导湿系数K m2 h 物料水分W绝 kg kg绝干物质 A C D E 物料水分和导湿系数的关系图 吸附水分 毛细管水分 渗透水分 77 导湿系数与温度的关系 左图得出 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 将物料在饱和湿空气中加热 以免水分蒸发 并可增大导湿系数 加速水分转移 导湿系数 K 102 K 102 T 290 14 温度 图硅酸盐类物质温度和导湿系数的关系 78 2 导湿温性 在对流干燥中 物料表面受热高于其中心 因而在物料内部会建立一定的温度梯度 温度梯度促使水分 液态或气态 从高温向低温处转移的现象称导湿温性 79 导湿温性是多因素影响产生的复杂现象 高温将促使液体粘度和其表面张力下降 但促使蒸汽压上升 且毛细管内水分还受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 T T T T n i 内 表面 图温度梯度下水分的流向 n 80 导湿温性引起水分转移的流量和温度梯度成正比 水分转移流量计算公式 i温 K 0 T n 其中 i温 单位时间单位面积上物料水分转移量 kg kg干物质 m2 h K 导湿系数 m2 h 0 单位容积潮湿物料绝干物质量 kg干物质 m2 湿物料的导湿温系数 1 或kg kg干物质 81 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 WT nn导湿温性和导湿性一样 因物料水分的差异 即物料和水分结合状态 而异 导湿温性 1 O A B 物料水分W 82 干制过程中 湿物料内部同时会有水分梯度和温度梯度存在 因此 水分流动的方向将由导湿性和导湿温性共同作用的结果 83 以上内容都是以热空气为加热介质的 若是采用其它加热方式 则干燥速率曲线将会变化 84 思考题 1 食品干燥曲线变化规律分析2 干燥机制3 预测微波干燥的干制过程特性4 若想缩短干燥时间 该如何从机制上控制干燥过程 5 导湿性和导湿温性的概念 85 3 影响干制的因素 干制过程是水分的转移和热量的传递 即温湿传递 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 86 操作条件对干燥的影响 87 六 干制工艺条件的合理选用 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 如以热空气为干燥介质 其温度 相对湿度和食品的温度是其主要工艺条件 最适干制工艺条件 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 其因食品种类而不同 88 如何选用合理的工艺条件 使食品表面的蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率 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 为加速蒸发 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 降率干燥阶段 应设法降低表面蒸发速率 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 干燥末期干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用 89 第三节干制中食品的主要变化 1 物理变化干缩和干裂 物料失去弹性时出现的一种变化表面硬化 食品物料表面收缩和封闭的一种特殊现象多孔性 快速干燥是物料表面硬化及其内部蒸汽压的迅速建立会使物料成为多孔性制品膨化马铃薯 加发泡剂干制后也能成为多孔性制品热塑性 加热会软化的物料 冷却会硬化成结晶体或玻璃状而脆化 90 2 化学变化 营养成分蛋白质 碳水化合物 糖分损耗 焦化 脂肪 氧化 抗氧化剂 维生素 损耗 氧化 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 天然色素 类胡萝卜素 花青素 叶绿素温度越高 处理时间越长 色素变化越大褐变 酶和非酶褐变反应是褐变的原因酶钝化 或硫处理破坏酶的活性 91 糖分焦化和梅拉德反应 Maillardreaction 糖焦化 分解成各种羰基中间物 再聚合成褐色聚合物梅拉德反应 氨基酸和还原糖的相互反应 常出现在水果脱水中梅拉德反应在水分下降到20 15 时最迅速风味引起水分除去的物理力 也会引起挥发物质的去除牛乳的风味 低级脂肪酸 特别是硫化甲基 占亿分之一热会带来一些异味 煮熟味防止风味损失方法 芳香物质回收 低温干燥 加包埋物质 使风味固定 92 第四节食品干制的方法 食品的干制方法的选择干制时间最短 费用最低 品质最高选择方法要考虑因素 物料物理状态 液态 浆状 固体 颗粒性质 热敏感性 受热损害程度 湿热传递的感受性最终干制品的用途消费者的要求 93 干制方法 自然干制 在自然环境条件下干制食品的方法 晒干 风干 阴干人工干制 在常压或减压环境 使用人工控制的工艺条件进行干制食品 有专用的干燥设备人工干制 空气对流干燥设备 真空干燥设备 滚筒干燥设备 P50 94 第五节干制品的包装和贮藏 包装前的处理筛选分级均湿处理防虫烟熏 甲基溴 极为有效的烟熏剂对昆虫极毒 对人有毒用量16 24g m3速化复水处理压片法 水分低于5 的水果干经相距0 025mm转辊扎制 薄片只受挤压 细胞结构未遭破坏 复水能迅速复原形状与大小 95 破坏细胞的速化复水方法12 30 果块经速度不同转向相反的转辊扎制后 再将此半制品进一步干制到2 10 块片中部分未破坏的细胞复水后将恢复原状已被破坏的细胞则有变成软糊趋势刺孔法 复水速度最快水分为16 30 半干的苹果片先刺孔再干制到水分5 加速复水速度 还可加速干制的速度反方向转动的双转辊间进行 其一辊装有刺孔针 另一辊对应配有孔 96 常用包装材料与容器纸盒应衬有防潮包装材料贮藏搬运易受害虫侵扰 不防潮金属罐较理想的容器密封 防潮 防虫 牢固 耐久能避免真空状态下发生破裂玻璃罐防虫 防潮 也可真空包装能看到内容物 能再次密封重量大 易碎 97 充气包装 真空包装 改善耐藏性附装干燥剂 石灰 硅胶有利保存干制品中的维生素延缓so2消失确保干制水果流动性 常加抗结块剂硬脂酸钙 用量0 25 0 50 硅胶 水化铝酸硅钠 98 第六节干制品压块 优点可有效节省装运和贮藏容积 包装材料和搬运费用包装越紧密 含氧量越低 有利于防止氧化变质方法在水压机上用块模压块 蛋粉用螺旋压榨机装填 流动性好的可用制药的轧片机轧片蔬菜干制品水分低 质脆易碎 需直接用蒸汽加热20 30秒 软化后压块 减少破碎率 99 干制品的复原性和复水性干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度是衡量干制品品质的重要指标 干制品的复原性是干制品重新吸收水分后在重量 大小和性状 质地 颜色 风味 结构 成分及可见因素 感官评定 等各个方面恢复原来新鲜状态的程度干制品的复水性 新鲜食品干制后能重新吸回水分的程度 用干制品吸水增重的程度来表示 100 复水比 P109 R复复水后沥干重 G复 和干制品试样重 G干 的比值R复 G复 G干复重系数K复复水后制品沥干重 G复 和同样干制品试样在干制前相应原料重 G原 之比 也是干制品复水比和干燥比的比值K复 G复 G原 100 R复 R干 G复 G干 G原 G干 100 101 食品干制的干燥比 R干 是干制前原料重量和干制品重量的比值 即生产1kg干制品需要的新鲜原料重量G原 G干 G干W干 1 W原 R干 G原 G干 100 W干 100 W原 W干 干制后的含水量W原 干制前原料的含水量 102 第八节半干半潮食品 将食品水分降低到足以抑制微生物生长活动的程度就可能有效地保藏食品半干半潮状态的食品在适宜条件下能有较好的保藏期 但易长霉菌半干半潮状态的食品是部分脱水而可溶性固形物的浓度高 足以束缚住残余水分的食品 能抑制细菌 霉菌和酵母的生长 不至于在短期内腐败变质水分按重量计为20 50 水分活度在0 7 0 85还需添加防霉剂 山梨酸钾0 06 0 3 丙二醇2 10 103 第三章食品的低温保藏 104 冷冻食品按保藏原理分两大类 一类是冷藏制品 主要指将食品原料和配料经过前处理例如清洗 分割 包装或加工处理后 在 1 以上8 以下储藏的制品 另一类是冻藏制品 主要是指将食品原料经过前处理加工 在 30 以下快速冻结 经包装后 在 18 以下低温储藏和流通的食品 冷冻食品具营养 方便 卫生和经济等特点是50 60年代发展起来的新型加工食品 70年代后迅速发展80年代世界普及 成为发展最迅速的食品产业到90年代 冷冻方便食品的产量和销量在有的发达国家如美国已占全部食品的50 以上 逐步取代罐头食品的首要地位 跃居加工食品榜首 105 目前世界冷冻食品总产量已超过5000万吨 人均消费约10公斤 发达国家的冷冻食品已形成规模化的工业生产 在市场上普及 成为消费者生活中不可缺少的食品 发展较快的国家有美国 欧共体13国 日本和澳大利亚等国 具体各国家和地区的冷冻食品消费量见表3 1 冷冻食品种类分布见表3 2 106 表3 1冷冻食品消费量 万吨 107 表3 2冷冻食品消费种类分布 万吨 108 我国冷冻食品的发展较晚 70年代初开始在上海生产速冻蔬菜和点心80年代国内冷冻小包装分割肉 禽 水产和速冻点心等产品出口与内销陆续增加 随着我国经济发展 城镇化趋势加速 消费者对方便食品需求日益增加 食品工业开始重视方便食品开发上海 天津 宁波 青岛 大连 广州相继成立冷冻食品专业公司 从事冷冻方便食品的生产和内外销 产量大增 109 品种也从传统的分割肉 禽 水产及传统中式点心 速冻水饺 包子 汤圆 烧卖等扩展到冷冻方便主食 各种菜肴 预制主副食及各类小吃等等 特别是90年代以来 应超市发展的需要 冷冻食品迅速发展 企业数和生产规模成倍增加 目前 全国有冷冻食品企业1000余家 产量约300万吨 品种发展到100余种 110 第一节食品低温保藏的基本原理 微生物 细菌 酵母和霉菌 的生长繁殖和食品内固有酶的活动是导致食品腐败变质的主要原因自溶就是酶活动下出现的组织或细胞解体的一种现象食品低温保藏就是利用低温以控制微生物生长繁殖和酶活动的一种方法 111 一 低温对反应速度的影响 温度是物质分子或原子运动能量的度量 当物质中热量被去除后 物质的动能便减少 其组成物质的分子运动变缓 由于物质生化和化学反应速度主要取决于反应物质分子的碰撞速度 因此 反应速度取决于温度 酶的活性与温度有密切的关系大多数酶适宜的活动温度为30 40 超过适宜活动温度时 酶的活性开始增加当温度达到80 90 几乎所有的酶的活性都遭到破坏 112 反应速率随温度的变化可用温度商数Q10 温度系数 表示 Kt 10Kt 10是温度为 t 10 时的反应速度Q10 KtKt是温度t时的反应速度因此 温度商数Q10表示温度每升高10 时反应速度所增加的倍数 换言之 温度商数也表示温度每下降10 反应速度所减缓的倍数 低温保藏的目的是抑制反应速度 所以温度商越高 低温保藏的效果就越显著 113 许多化学和生物反应中 根据Van thoff定律 Q10值在2和3之间 举例来说 假设其值为2 5 则当温度从30 降到10 时 食品中的化学和生物反应速度可减6 25倍 即允许保藏期约延长6倍 但应当注意 在广泛的温度范围内 Q10值是有变化的 最常见的是当冷却或冻结食品的温度接近冻结点时 Q10值大大增加 所以 对冷却和冻结食品 应考虑Q10值有更大幅度 即2 16之间 甚至更大些 这取决于产品的性质 温度范围和质量变化的类型 114 在一种食品中 经常不只是一种反应过程 而是伴随着或相继地发生几种反应和过程 由于有些反应过程可能起相反作用 所以 产品的稳定性并不随温度的降低而增加 比如面包 其新鲜度在8 以上随温度的下降迅速下降 这主要是由于淀粉老化的结果 115 二 低温对酶的影响 温度对酶的活性有很大影响大多数酶的适应活动温度为30 40 超过适宜活动温度时 酶的活性开始遭到破坏高温可使酶蛋白变性 酶钝化 当温度达到80 90 几乎所有的酶的活性都遭到破坏低温可抑制酶的活性 但不使其钝化 大多数酶活性化学反应的Q10值为2 3 也就是说温度每下降10 酶活性就削弱1 2 1 3 116 虽然有些酶类 例如脱氢酶 在冻结中受到强烈抑制 但大量的酶类即使在冻结的基质中仍然继续活动例如转化酶 脂酶 脂肪氧化酶 甚至在极低温状态下还能保持轻微活性 只是催化速度比较慢 比如 某些脂酶甚至在 29 时还能起催化作用产生游离脂肪酸 117 温度越低和贮藏期越长的规律并不是对所有原料都适用 有些原料会产生生理性伤害 如马铃薯 香蕉 黄瓜等 由于冷冻或冷藏不能破坏酶的活性 冻制品解冻后酶将重新活跃 使食品变质 有些速冻制品为了将冷冻 冻藏和解冻过程中食品内不良变化降低到最低限度 会采用先预煮 破坏酶活性 然后再冻制 118 三 低温对微生物的影响 低温与微生物的关系 1 任何微生物都有一定的正常生长和繁殖的温度范围 温度越低 它们的活动能力也越弱 故降温就能减缓微生物生长和繁殖的速度 温度降低到最低生长点时 它们就停止生长并出现死亡 长期处于低温中的微生物能产生新的适应性根据微生物的适宜生长温度范围可将微生物分为三大类嗜热菌 嗜温菌 嗜冷菌在低温贮藏的实际应用中 嗜温菌 嗜冷菌是最主要的 119 120 121 蜡状芽孢杆菌肉毒杆菌产气黄膜杆菌大肠杆菌李斯特菌沙门氏菌 122 大多数食物的致毒性微生物类和粪便污染性菌都属于嗜温菌类 粪便污染菌类可用作微生物 卫生检验 指示剂当它们的含量超出一定范围时即可指示出食物受致毒菌污染 通常食物致毒性菌在温度低于5 的环境中即不易生长 而且不产生毒素 毒素一旦产生后 是不能用降低温度来使之失去活性的 123 微生物菌落能在冷藏期间繁殖大多数属于嗜冷性菌类在0 以下环境中的活动有蛋白水解酶 脂解酶和醇类发酵酶等的催化反应由于大多数动物性食品 肉 禽 鱼 的嗜冷菌主要是好氧性的如果加以包装或在厌氧条件下冷却贮存 装满包装袋 空隙部分抽真空或充二氧化碳 氮气等惰性气体 可显著地延长贮藏期 大多数蔬菜上的嗜冷菌为细菌和霉菌 而水果上主要是霉菌和酵母 124 2 长期处于低温中的微生物能产生新的适应性 这是长期低温培育中自然选育后形成了多少能适应低温的菌种所得的结果 这种微生物对低温的适应性可以从微生物生长时出现的滞后期缩短的情况加以判断 125 126 2 低温导致微生物活力减弱和死亡的原因 微生物的生长繁殖是酶活动下物质代谢的结果 因此温度下降 酶活性随之下降 物质代谢减缓 微生物的生长繁殖就随之减慢 在正常情况下 微生物细胞内各种生化变化是相互协调一致的 但降温时 由于各种生化反应的温度系数不同 破坏了各种反应原来的协调一致性 影响了微生物的生活机能 温度下降时 微生物细胞内原生质粘度增加 胶体吸水性下降 蛋白质分散度改变 并且最后还可能导致了不可逆性蛋白质变性 从而破坏正常代谢 冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水 使溶质浓度增加促使蛋白质变性 同时冰晶体的形成还会使细胞遭受机械性破坏 127 128 3 影响微生物低温致死的因素 1 温度的高低冰点以上 微生物仍然具有一定的生长繁殖能力 虽然只有部分能适应低温的微生物和嗜冷的菌逐渐增长 但最后也会导致食品变质 稍低于生长温度或冻结温度对微生物的威胁性最大 8 12 尤其 2 5 冻结温度 此时微生物的活动就会受到抑制或几乎全部死亡 20 25 微生物的死亡比 8 12 时缓慢 当温度急剧下降到 20 30 时 所有生化变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态 以致细胞能在较长时间内保持其生命力 129 130 2 降温速度冻结前 降温越快 微生物的死亡率越大冻结时 缓冻将导致大量微生物死亡 而速冻则相反 3 结合水分和过冷状态急剧冷却时 如果水分能迅速转化成过冷状态 避免结晶形成固态玻璃体 就有可能避免因介质内水分结冰所遭受的破坏作用 微生物细胞内原生质含有大量结合水分时 介质极易进入过冷状态 不再形成冰晶体 有利于保持细胞内胶体稳定性 比如芽孢 低温下稳定性比生长细胞高 131 4 介质高水分和低pH值的介质会加速微生物的死亡 而糖 盐 蛋白质 胶体 脂肪对微生物则有保护作用 5 贮期低温贮藏时微生物一般总是随着贮存期的增加而有所减少 但贮藏温度越低 减少的量越少 有时甚至没有减少 贮藏初期微生物减少的量最大 其后死亡率下降 6 交替冻结和解冻理论上讲会加速微生物的死亡 但实际效果并不显著 132 133 4 冻制食品中病原菌控制问题 冻制食品并非无菌 因而就有可能含病原菌 如肉毒杆菌 金黄色葡萄球菌 肠球菌 溶血性链球菌 沙门氏菌等 因此病原菌的控制是一个重要问题 肉毒杆菌对低温有很强的抵抗力 16 能保持生命一年毒素 79 温度下可保持2个月 16 可保持14个月杆菌一般能在20 下生长并产生毒素 10 以下不能产毒冻制食品安全可靠 解冻后立即食用 中毒的可能性极小能产生肠毒素的葡萄球菌也常会在冻制蔬菜中出现 但若将解冻温度降低至4 4 10 则无毒素出现 134 思考题 冻藏和冷藏的概念冷冻保藏的基本原理低温对酶的影响影响微生物低温致死的因素低温导致微生物活力减弱和死亡的原因 135 第二节对低温保藏食品的工艺要求 低温保藏能有效地减缓酶和微生物的活动 是一种保存食品原有新鲜度的有效方法保持生命力的食品新鲜果蔬一般常采用冷藏保鲜 目的是减缓酶的活动 延长分解时间 能在最长时间内保持他的生命力 以保持它的新鲜度无生命的食品易受微生物的侵袭 并导致微生物性腐败变质要防止所有能导致食品腐败变质的微生物和酶的有害活动冷藏不是对所有食品都适用瓜类和番茄在4 的温度下就会死亡 136 第三节食品的冷藏 冷藏是将食品的品温降低到接近冰点 而不冻结的一种食品保藏方法 冷藏温度一般为 2 15 而4 8 则为常用的冷藏温度 此冷藏温度的冷库通常称为高温库 过去它曾作为果蔬 肉制品短期贮藏的一种方法 在商业上也只是在适当延长易腐食品及其原料的供应时间及缓和季节性产品的加工高峰时起一定作用 近年来 随着其它保藏技术的发展 比如气调保藏 发酵 化学保藏 辐射保藏及包装等技术的推广 冷藏技术与这些单元操作结合 使很多制品如冷却肉 清洁菜 冷藏的四季鲜果 鲜牛奶等等 以其新鲜 方便的形象 逐渐在食品消费中占一席之地 137 若冷藏适当 在一定的贮藏期内 对食品的风味 质地 营养价值等不良影响很小 比其他保藏加工手段如热处理 干藏等带来的不良影响小 对大多数食品来说 冷藏实际上是一种效果比较弱的保藏技术 易腐食品如成熟番茄的贮藏期为7 10天 耐藏食品的可长达6 8个月 见表p162 有些热带和亚热带水果及部分蔬菜如果在它们的冰点以上3 10 内储藏 会发生冷害 138 冷藏制品是否能成功地推向消费者除了本身质量以外 最重要的是冷藏链是否完善 冷藏链涉及到冷冻设备 高温库 冷冻运输及冷柜零售 特别是一些低酸性食品如新鲜或低温预煮的肉制品 如西式火腿 比萨饼 未包装的面团等 它们极易被致病菌污染 因此必须在严格控制的条件下制造 储藏和运输 销售 139 140 一 食品的冷却 是热交换过程是冷藏或冻藏的必经阶段易腐食品在刚采收或屠宰后就开始冷藏最为理想 不仅是为了阻止微生物性腐败 而且也是保持食品原有品质的需要冷却速度和其最终温度是抑制食品本身生化变化和微生物繁殖活动的决定性因素 一 冷却方法食品冷却的方法常用的有 冷风冷却 冷水冷却 接触冰冷却 真空冷却等人们根据食品的种类及冷却要求的不同 选择其适用的冷却方法 141 1 接触冰冷却 这种冷却效果是靠冰的融解潜热 约334720kJ kg 用冰直接接触 从产品中取走热量 除了有高冷却速度外 融冰可一直使产品表面保持湿润 这种方法经常用于冷却鱼 叶类蔬菜和一些水果 也用于一些食品如午餐肉的加工 142 食品冷却的速度取决于 食品的种类和大小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食品冷却时的用冰量可以根据食品放热量进行推算 食品的原始温度 气候状况 运输距离 冷却方法以及对食品质量的要求等在确定用冰量时都是必须考虑的因素 143 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其热量 促使其降温的方法称为空气冷却法 在应用空气冷却时 主要的空气参数是 温度 空气流速和相对湿度 对某些食品适用的冷却工艺条件见表p138 139 以及下表 144 145 温度视食品的具体要求而定相对湿度因种类 是否有包装而异在食品无包装的情况下 因为存在干耗问题 空气的相对湿度应当尽可能高 风速一般1 5 5 0m s 空气冷却法中的热交换速率是随着风速的提高而增加的但动力消耗也与风速成正比 所以高风速所需要的动力明显增加 虽然产品表面传热系数只与风速成正比但厚的产品因为有较高的占控制地位的内部热阻 所以冷却时单纯强调提高风速未见得能奏效 故一般风速不大于2 3米 秒 146 空气冷却一般适合于冷却 果蔬肉及其制品蛋品脂肪乳制品冷饮半制品及糖果等 为了抑制霉菌 必要时冷却前或冷却时可在设施中进行果蔬烟熏 冷空气降温方法机械制冷冰冷 147 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温度的方法 冷水冷却比空气冷却有一些重要的优点避免干耗冷却速度快得多需要的空间减少对于某些产品 成品质量较好 但是大多数产品不允许用冷水冷却 因为外观会受到损害 同时冷却以后难以储藏 冷水冷却通常用于禽类 鱼类 某些水果和蔬菜 冷却水中的微生物可以通过加杀菌剂如含氧化合物的方法进行控制 148 盐水常作为冷却介质来冷却鱼类苏联通过实验发现用低温海水冷却沙丁鱼要比单用碎冰或冰霜迅速用海水冷却鱼类 不仅冷却速度快 鱼体冷却均匀 可延长保质期 而且还能降低用冰量用盐水作为冷却介质时 不宜和一般食品直接接触 会带来咸味和苦味 149 4 真空冷却 真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化潜热 约2520kJ kg 并以水蒸汽状态 按质量传递方式转移此热量的 所蒸发的水可以是食品本身的水分 或者是事先加进去的 汽化要求使水沸腾 因为在常压下水的沸点是100 低的沸腾温度只有用抽真空的办法才能取得 这种方法主要用于叶类蔬菜和蘑菇 消毒牛奶和烹调后的土豆丁的瞬间冷却也要靠真空冷却 这种方法是目前所有冷却方法中最迅速的 150 二 食品冷藏工艺1 影响冷藏食品冷藏效果的因素 1 影响新鲜制品冷藏效果的因素有以下方面 食品原料的种类 生长环境制品收获后的状况 比如是否受到机械损伤或微生物污染 成熟度如何等 运输 储藏及零售时的温度 湿度状况 冷却方法 151 以新鲜鱼为例 鲜鱼冷藏时间的长短取决于鱼类死后发生的僵硬