工艺技术_食品工艺学教材

食品工艺学食品科学学院张娟2015年8月 主要参考书 1 食品工艺学导论 马长伟 曾名勇主编 中国农业大学出版社 20022 食品工艺学 上 无锡轻工业学院 天津轻工业学院合编 中国轻工业出版社 19843 食品加工原理 夏文水等译 2001 中国轻工业出版社 PrinciplesofFoodProcessingDennisR HeldmanandRichardW Hartel19974 乳制品生产技术 张国农等译 2002 中国轻工业出版社 TheTechnologyofDairyProducts UK RalphEarly5 肉制品加工原理与技术 夏文水主编 2003 化学工业出版社 第一章绪论第一节食品的概念一 食物与食品食物 可供人类食用或具有可食性物质称为食物 食物的来源 全部来自于动物 植物和微生物 即从农田种植 畜牧饲养 渔业捕捞和养殖 林业的采摘和栽培中获得 即来源于农 林 牧 副 渔或大农业的产品 食品 将食物经过不同的配制和各种加工处理 从而形成了形态 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 食品 指各种供人食用或者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 但是不包括以治疗为目的的物品 食品的分类 图片 1 按加工工艺分 干制食品 罐头食品 冷冻食品 发酵食品 焙烤食品 腌渍烟熏食品 软饮料等 2 按原料种类分 粮油食品 畜禽肉类食品 果蔬食品 水产品 乳与乳制品 蛋制品 糖果和巧克力制品 3 按保藏方式分 罐头类 干藏类 冷冻类 腌制品 熏制品 发酵肉制品 发酵乳制品 辐射制品 4 按产品特点分 方便食品 功能食品 休闲食品 快餐食品 疗效食品 工程食品 婴儿食品等 5 按食用对象分 老年 儿童 婴儿 妇女 运动员 航空 军用 按加工工艺分 焙烤制品 饮料 糖果巧克力 罐头制品 挤压制品 速冻制品 绿芦笋 干制品 发酵制品 按原料种类分 果蔬制品 乳制品 谷物制品 水产制品 其他制品 畜肉制品 按保藏方法分类 dehydratedgarlicflake干藏类 冷冻类 CannedMushroom罐头类 酱黄瓜腌渍制品 辐射制品 发酵肉制品 烟熏制品 发酵乳制品 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 二 食品的功能营养功能感观功能保健功能 外观 大小 形状 色泽等质构 硬度 黏性 韧性 弹性 酥脆度 稠度风味 气味有香气 臭味 水果味 腥味等 味道有酸 甜 苦 辣 咸 麻 鲜等 功能因子 功能性食品 三 食品的特性 食品 安全性保藏性方便性营养和易消化性感观功能的易接受性外包装的可靠性加工技术的先进性 四 食品管理普通食品 有营养与感观两者功能的食品特殊膳食用食品 为满足某些特殊人群的生理需要 或某些疾病患者的营养需要 按特殊配方而专门加工的食品 保健食品 具有特定保健功能的食品 即适宜于特定人群食用 具有调节机体功能 不以治疗疾病为目的的食品 营养强化食品 针对某一功能添加营养强化剂 第二节食品加工工艺一 食品加工 一 加工的概念将食物或原料经过劳动力 机器 能量及科学知识 将其转化为半成品或可食用的产品 食品 的过程 加工有增加热能或提高温度 减少热能或降低温度 脱水或降低水分含量 利用包装来维持通过加工操作建立起来的理想的产品特性 提高食品的食用方便性 为人类提供营养丰富 品种多样的食品 二 食品加工的目的 食品加工目的 使农产品增值 提高食品的保藏性 提高食品的卫生和安全性 1 食品加工可使农产品增值 食品工业是农业的延伸与发展 食品工业属于农产品的精加工 可以提高农副产品的价值 2 食品加工可以提高食品的保藏性 食品在加工过程中通过不同的方法来杀灭 破坏和抑制可能导致食品腐败变质的微生物 酶和化学因素等 从而使食品具有一定的贮藏期 3 提高食品的卫生和安全性 食品加工中通过一定的处理过程和卫生要求 可以减少由原辅料 环境等带来的安全危害 4 食品加工可以为人类提供营养丰富 品种多样的食品 食品加工可以最大限度的保留食品原料中含有的各种营养物质 并通过减少有害物质和无功能成分的含量相对提高食品中营养成分的含量 5 提高食品的食用方便性 为了满足现代社会人类快节奏的工作和生活要求 加工食品大多具有食用 携带 贮藏方便的特点 采用现代食品加工技术 通过改变食品的原辅料的性能 性状和包装等来实现的 二 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 蛋糕生产工艺流程鸡蛋 蛋液搅拌 拌面粉 面糊调制白糖 去杂 入模成型 焙烤 冷却 成品 食品加工和食品工业 食品加工 改变食品原料或半成品的形状 大小 性质 纯度 使之符合食品标准的各种操作 利用这些操作将食品原料或半成品加工制成可供人类食用或饮用的物质的全部过程 食品制造 食品工业是指以农业 渔业 畜牧业 林业或化学工业的产品或半成品为原料 制造提取 加工成食品或半成品 具有连续而有组织的经济活动的工业体系 第三节食品工业及发展趋势 第四节食品工艺学的研究内容和范围一 食品工艺学 是应用化学 物理学 生物学 微生物学 食品工程原理和营养学等各方面的基础知识 研究食品的加工保藏 研究加工 包装 运输等因素对食品质量 营养价值 货架寿命 安全性等方面的影响 开发新型食品 探讨食品资源利用 实现食品工业生产合理化 科学化和现代化的一门应用学科 二 研究内容和范围 一 根据食物原料特性 研究食品的加工和保藏1 食品原料特性 食物化学成分多 体系复杂 除营养成分外还有其他几十种到上百千种的化合物 胶体 固体 液体 大多数食物原料都是活体 蔬菜 水果 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 细胞中的生化反应仍在继续 原料一经采收或屠宰后即进入变质过程 品质决不会随贮藏时间的延长而变好 影响 原料 品质的因素 原料品质 活组织 垂死组织 物理化学因素热 冷 水 氧 光等 按照变质的可能性将原料分为 极易腐败原料 1天 2周 果品 蔬菜 肉类 中等腐败性原料 2周 2个月柑桔 苹果 大多数块根类菜 原料 稳定原料 2 8个月 粮食谷物 种子 糖 淀粉 盐 2 引起食品腐败变质的因素 食品 内部因素 微生物 害虫 啮齿动物 酶 温度 水分 光 其它因素 A 微生物 细菌 细菌引起的变质一般表现为食品的腐败 由于细菌活动分解了食物中的蛋白质和氨基酸 从而产生恶臭及异味 在无氧的状态下 还会产生有毒物质 引起食物中毒 酵母菌 在含碳水化合物较多的食品中容易生长发育 而在含蛋白质比较丰富的食品中一般不生长 在pH5 0的微酸性环境中生长发育良好 容易受酵母菌作用而变质的食品有蜂蜜 果酱 酱油等 霉菌 易在有氧 水分少的干燥环境生长 在富含淀粉和糖的食品中也易滋生 由于霉菌的好气性 无氧的环境可抑制其侵害 在水分含量15 以下 可抑制其生长发育 B 害虫 啮齿动物 害虫 它不仅是某些食品贮藏损耗加大的直接原因 而且由于害虫的繁殖 迁移及其排泄物 皮壳 尸体等严重污染食品 使食品丧失商品价值 对食品危害性较大的害虫主要有甲虫类 蛾类 蟑螂类 螨类等 啮齿动物 鼠类 C 酶酶是生物体的一种特殊蛋白质 具有高度的催化活性 能降低反应的活化能 食品在加工贮藏过程中由于酶的作用 特别是氧化酶类 水解酶类的催化会发生多种多样的酶促反应 造成食品的色 香 味和质地的变化 酶的催化活性受温度 pH值 水分活度等的影响 经过加热杀菌的加工食品 酶的活性被钝化 由酶引起的变质几乎不可能 但一般加工原料中有酶的存在 在原料处理阶段就会发生酶引起的变化 D 温度温度主要表现在影响食品中发生的化学变化和酶催化的生物化学反应及微生物的生长发育程度等 温度对化学反应速度的影响 温度升高食品内部的化学反应速度增加 根据范特霍夫规则 温度每升高10 化学反应的速度增加2 4倍 Q10为温度系数 Q10 V t 10 Vt 式中V t 10 和Vt分别表示反应在 t 10 和t 时的反应速度 温度对酶促反应速度的影响 温度升高 酶促反应的速度加快 当温度升高到使酶的活性被钝化时 酶促反应就会受到抑制或停止 温度对微生物生长发育的影响 在一定温度范围内 温度与微生物的生长速度的关系也可用温度系数Q10表示 多数微生物的Q10在1 5 2 5之间 E 水分 水分活度 Aw 对微生物和化学反应所能利用的有效水分的估量 降低水分活度可以减少酶促反应 非酶反应 氧化反应等引起的劣变 从而稳定食品的质量 原来水分含量和水分活度符合储藏要求的食品在储藏过程中 如果发生水分转移 有的水分含量下降了 有的水分含量上升了 水分活度也发生了变化 不仅使食品的口感 滋味 香气 色泽和形态结构发生了变化 而且对于超过安全水分含量的食品 会导致微生物的大量繁殖和其它方面质量的劣变 F 光 食品中脂肪的氧化 色素的减退 蛋白质的凝固等都会因光的存在而加速 G 其它因素 机械损伤 不仅使外观受到影响 而且会加速水分损失 刺激较高的呼吸和乙烯产生率 促成腐烂的发生 乙烯 成熟采收 物理伤害 病害入侵 温度升高到30 水分胁迫等 会使乙烯的产生率增加 它是促进成熟和衰老的植物激素 外源污染物 环境污染 农药残留 滥用添加剂 包装材料等 3 食品保藏的途径食品保藏是为了防止食品腐败变质而采取的技术手段 因而是与食品加工相对应而存在的 但保藏与加工是相互包容的 这是因为食品加工的重要目的之一是保藏食品 而为了达到保藏食品的目的 必须采用合理的 科学的加工艺和加工方法 如冷藏 气调法 维持食品最低生命活动的保藏方法 主要用于新鲜水果 蔬菜等食品原料的保藏 能通过控制果蔬的储藏环境 温度 湿度 空气等 可以使果蔬的新陈代谢维持在最低的水平上 在较长时间内保持它的天然免疫力 抵御微生物的入侵 延缓腐败变质 抑制食品生命活动的保藏方法 食品中的微生物和酶类等主要变质因素在某些物理和化学因素 低温 高渗透压 防腐剂等 的作用下 会受到不同程度的抑制 从而使食品的品质在一段时间内得以保持 如采用冷冻保藏 干制保藏 腌制 糖渍 熏制 化学保藏等 应用发酵原理的食品保藏方法 通过培养有益微生物进行发酵 建立能抑制腐败菌生长活动的新条件 其原理是利用乳酸菌发酵 醋酸发酵的产要产物 有机酸和乙醇等来抑制微生物的生长和繁殖 从而保持食品的品质 如腌制 利用无菌原理的保藏方法 采用加热 微波 辐射 过滤等将食品中的腐败微生物数量减少到无害的程度或全部杀灭 并长期维持这种状态 从而长期保存食品 如罐藏 辐射保藏 无菌包装等 虽然食品的种类不同 腐败变质的情况也各异 但对酶和微生物的活动进行控制以保证成品的质量是食品行业在储藏 加工 流通 销售过程中必然会遇到的问题 食品保藏学研究食品腐败变质的原因及食品保藏方法的原理和基本工艺 解释各种食品腐败变质现象的机理 并提出合理的 科学的防止措施 从而为食品的储藏加工提供理论基础和技术基础的学科 4 微生物的控制加热杀菌控制水分活度控制水分状态控制pH值控制渗透压烟熏改变气体成分使用添加剂辐射微生物发酵 1 加热杀菌 利用的是无生机原理 如罐头和各种饮料 商业无菌 是指杀灭食品中所污染的病源菌 产毒菌以及正常储存和销售条件下能生长繁殖 并导致食品变质的腐败菌 从而保证食品正常的货架寿命 杀菌的原则 杀菌方法的选择 一般以pH值4 5为界限 杀菌时一般以该食品中耐热性最强的细菌为对象菌 杀菌时应充分考虑到食品的热敏感性 热杀菌 干热杀菌 利用热风 红外线 微波等加热杀菌 湿热杀菌 利用热水和蒸汽直接加热包装食品 2 控制水分活度水分活度 Aw 对介质内能够参与化学反应的水分的估量 表示食品中的水分可以被微生物利用的程度 Aw P Po 是指某种食品体系中 内部水蒸气压与同温度下纯水蒸气压之比 Aw 0 90导致食品腐败的微生物是细菌 Aw0 80 0 85霉菌就成为常见的腐败菌 Aw 0 75食品的腐败才减缓 3 控制水分状态水的变相潜热 水的冰点是0 而0 的水要结成0 的冰时 要排除334 72KJ kg热量 相反0 的冰解冻融化成0 的水 同样要吸收334 72KJ kg的热量 4 控制pH值pH在6 6 7 5的环境中 绝大多数微生物生长繁殖速度最快 pH 4 0以下时 能抑制绝大多数微生物的生长繁殖 极端的pH影响了微生物酶系统的功能和细胞营养物质的吸收 并可引起微生物蛋白质和核酸水解 从而破坏微生物的酶系统和细胞结构 5 控制渗透压渗透作用 水分子通过半透性的膜从水势较高的部位向水势较低的部位运转的作用 溶剂从低浓度溶液经过半透膜向高浓度溶液扩散的过程 提高食品的渗透压 使附着的微生物无法从食品中吸取水分 因而不能生长繁殖 甚至在渗透压大时 还能使微生物内部的水分反渗透出来 造成微生物的生理干燥 使其处于假死状态或休眠状态 从而使食品得以长期保藏 6 烟熏 7 改变气体成分 组成 降低氧分压 不但可以限制需氧微生物的生长 还可以减少营养成分的氧化损失 8 使用添加剂化学药剂的杀菌作用 阻碍微生物发育 抑菌 杀灭微生物 杀菌 抑菌剂 抑真菌剂 抑芽孢剂 杀菌剂 杀霉菌剂 杀孢子剂 9 辐照辐射线通常是指 用于食品辐照保藏的主要主 和 射线 根据辐射剂量及目的不同 食品辐照有以下三种类型 辐照阿氏杀菌 radappertization 所使用剂量可以将食品中所有的细菌和病毒杀死 密封保存的食品经辐照阿氏杀菌后 可在常温下储藏 剂量范围为10kGy以上 辐照巴氏杀菌 radicidation 所使用的辐射剂量可以杀死无芽孢的致病菌 可以减少引起食品腐败变质的微生物数量 用此法杀菌的食品应保存在3 以下 剂量范围为1 10kGy 辐照耐贮杀菌 radurization 可以防止土豆和洋葱等蔬菜的发芽 推迟水果的成熟 杀死寄生虫和昆虫虫卵 所用剂量通常在1kGy以下 吸收剂量 剂量 在辐照源的辐照场内单位质量被辐照物质吸收的辐照能量 吸收剂量的单位为J kg 专用名为戈瑞 Gy 戈瑞 Gray Gy 1kg被辐照物质吸收1J辐照能