第五节常见的食品保藏和加工技术.pptx

第五节常见食品保藏与加工技术 保藏的重要性全世界每年因各种原因所造成腐烂变质的食品占食品年总产量的 国际制冷学会 45 减少食品的浪费 提高食品质量 保障人民的健康 一 食品的保藏方法 食品干藏 食品冷冻保藏 食品罐藏 食品辐射保藏 食品烟熏和腌渍保藏 食品化学保藏 食品气调保藏等 核心就是利用高温 冷冻 干燥 提高食品酸度 盐渍和糖渍 烟熏改变气体成分 添加化学添加剂 辐射等手段控制微生物 利用加热控制酶的活性 一 化学保藏技术 1 腌渍将食盐或食糖渗入新鲜食物的组织内 提高其渗透压 降低其水分 选择性地抑制某些微生物的繁殖 从而防止腐败的食品保藏方法 腌渍保藏的传统概念是 加食盐的叫腌制 如腌菜 腌肉 盐的用量较少 使发酵产酸的叫酸渍 如酸渍菜 加食糖的叫糖渍 糖渍以后 又进行干燥 除去一部分水分的叫蜜饯 如蜜饯水果 原理食品的腌渍保藏 不论是用盐或是用糖 干腌或是湿腌 其基本原理都是溶液的渗透作用和扩散作用 1 盐腌渍干法腌制 用干的食盐直接进行腌制 干腌以后 新鲜原料中的游离水通过细胞膜向外渗透 将食盐溶化 形成溶液 溶液中的食盐又通过扩散作用 进入腌制品的组织 干法腌制时营养素的流失少 但各部分的用盐量不易均匀 湿法腌制 预先配制好食盐溶液 然后将原料浸没在盐液中 经过渗透与扩散 制品中水分减少而盐分增加 起到腌制作用 混合腌制 先用干法腌制 2 3天后再进行湿法腌制的方法 常用于鱼类 其特点是成品质量一致 成品的表面不严重脱水 保持湿润 2 糖渍用高浓度糖浆保藏果蔬的方法 其特点是能基本保持果蔬原有的形态 颜色和风味 工艺方法各地不同 主要有4种 一次煮制法 分次煮制法 冷浸热煮法 真空煮制法 2 烟熏保藏 原理 熏制过程中 熏烟中各种脂肪族和芳香族化合物如醇 醛 酮 酚 酸类等凝结沉积在制品表面和渗入近表面的内层 从而使熏制品形成特有的色泽 香味和具有一定保藏性 熏烟中的酚类和醛类是熏制品特有香味的主要成分 渗入皮下脂肪的酚类可以防止脂肪氧化 酚类 醛类和酸类还对微生物的生长具有抑制作用 冷熏 以保藏为主要目的 采用低温长时间的熏制工艺 熏烟温度大致在20 35 之间 烟熏时间往往长达2 3周 制品水分含量约在45 55 左右 温熏 此法以增加风味为主 延长保藏期是次要目的 熏制的温度较高 一般控制在50 70 之间 也有的高达93 烟熏时间较短 从2 3小时至1 2天不等 温熏制品含水分约60 70 热熏 熏烟温度提高到120 140 的 热熏是为增加风味 也采取高温短时间熏制工艺 热熏时间约2 4小时 使制品蛋白质凝固 部分或全部鱼体呈熏焦状 但水分含量较多 不耐保藏 二 物理保藏 1 冷却与冷藏 指降低食品的温度 使其达到高于冻结温度的预定温度的热交换过程 冷却是冷藏和冻藏前必经阶段 冷却 指在低于常温 不低于食品冰点温度的条件下贮藏食品的过程 冷藏温度一般为 2 15 其中4 8 则是最常用的冷藏温度 冷藏室的湿度需根据各种食品的实际需要进行调整 冷藏 1 冷却与冷藏方法 1 接触式冰块冷却法 利用溶冰吸收热量来冷却食品 2 空气冷却法 利用降温后的冷空气与食品交换热量来冷却食品 室内空气冷却法 隧道冷却法 3 水冷却法 利用大容量水泵将机械制冷或冰块降温后的水喷淋在食品上进行冷却 4 真空冷却法 真空条件下降到食品温度相当的蒸汽压时 食品中的水分会迅速蒸发 表2 3不同温度下某些动植物的平均货架寿命 资料来源 食品科学 第五版 美 normann potter等著 王璋等译 2001 2 冷冻与冻藏 2鼓风冻结法 3接触式冻结法 1空气冻结法 4盐水冻结法 5液氮冻结法 冻藏是采用缓冻或速冻方法将食品冻结 而后再在能保持食品冻结状态的温度下贮藏的保藏方法 常用的贮藏温度为 12 23 最适用温度为 18 冻藏适用于长期贮藏 食品的冻结点随水分冻结量增加 温度不断下降 少量未冻结的高浓度的溶液只有温度降低到低共熔点 55 65 时 才会全部凝结成固体 1 速冻 鼓风冻结 平板冻结或接触冻结 喷淋或浸渍冷冻组织内冰层推进速度大于水分移动速度 冰晶分布接近天然食品中液态水的分布 且冰晶的针状结晶体数量多 2 缓冻食品放在绝热的低温室中 18 40 常用 23 29 并在静态的空气中进行冻结的方法 冻结时 冰晶首先在细胞外产生 而此时细胞内的水分还以液相残存 同温度下水的蒸汽压总高于冰 在蒸汽压作用下细胞内的水向冰晶移动 形成较大的冰晶体且分布不均匀 小知识速冻食品的质量总是高于缓冻食品 速冻形成的冰晶体颗粒小 对细胞的破坏性也比较小 速冻时 浓缩的溶质和食品组织 胶体以及各种成分相互接触的时间也显著缩短 3 食品的回热与解冻 附加 快速解冻优于慢速解冻 由于快速解冻微生物的增长率较低 而且降低了浓缩效应等 指温度升高时 冻结食品中的小冰晶会解冻融化成水 再遇到未融化的低温冰晶时会以低温的冰晶为晶核 形成体积较大的冰晶体的现象 食品的回热与解冻方法 空气解冻法 水和盐水解冻法 冰块解冻法 微波解冻法 高压静电场解冻 高频解冻 冷藏解冻法 食品解冻的方法 加热金属面解冻法 红外辐射解冻法 高压解冻 2 食品的热保藏技术 附加 1 热加工的方式 1 灭菌 在微生物学中 灭菌是指将微生物 包括繁殖体 病原体 非病原体 部分芽孢 全部杀死的过程 即达到绝对无菌程度的加热过程 2 商业无菌 3 巴氏杀菌 4 热烫 在食品工业中通常所提到的 商业无菌 又称杀菌 是指适度热杀菌后 杀灭所有的致病菌 产生毒素的微生物和能引起食品腐败的腐败菌的加工过程 采用较低温度 一般60 82 在规定的时间内 对食品进行加热处理 达到杀死微生物营养体的目的 热烫是通常用于果蔬加工的一种杀菌方法 主要为了使天然食品中的酶钝化 2 热传递问题 1 传热方式 对流 辐射 热能从高能量分子向邻近低能量分子依次传递 借助液体或气体流动传递热量 2 食品中的冷点 传导 食品内部最后到达目标温度的点 3 食品的辐射保藏 1 意义及特点食品的辐射保藏是是利用射线照射食品 灭菌 杀虫 抑制鲜活食品的生命活动 从而达到防霉 防腐 延长食品货架期目的的一种食品保藏方法 2 核辐射a射线b射线g射线 3 辐射源 辐射源是食品辐射加工的核心部分 它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类 1 放射性同位素60co辐射源 137cs辐射源 2 电子加速器电子射线 x射线 4 食品辐射的化学效应辐射的化学效应是指被辐射物质中的分子所发生的化学变化 食品的辐射处理 发生化学变化的物质 除了食品本身及包装材料之外 还有附着在食品表面及内部的微生物 昆虫和寄生虫等生物体 食品及其他生物有机体的主要化学组成是水 蛋白质 糖类 脂类及维生素等 这些化合物分子在射线的辐射下会发生一系列的化学变化 水大多数食品均含有丰富的水分 水也是构成微生物 昆虫等生物体的重要成分 食品经辐射引起的水分变化十分复杂 水辐射的化学效应可概括为 h2o 2 7oh 0 55h 2 7e 水化 0 45h2 0 71h2o2 2 7h3o 蛋白质和酶蛋白质结构破坏辐射交联辐射降解蛋白质辐照时交联与降解同时发生 而往往是交联大于降解 所以降解常被掩盖而不易觉察 酶酶的主要组成部分是蛋白质 所以辐射对酶所引起的作用与蛋白质类似 酶中所含的巯基 sh 由于容易氧化会增大酶对辐射的敏感性 但在复杂的食品体系中 由于其他物质的伴生存在而使酶得以保护 欲使酶钝化需要相当大的辐射剂量 糖类糖类在辐射过程中发生的变化主要是降解作用和辐解产物的形成 若干固态糖类的辐解产物 表7 1辐射不同固态糖类的主要辐解产物 脂类脂肪和脂肪酸被射线照射时 饱和脂肪比较稳定 而不饱和脂肪容易氧化 出现脱羧 氢化 脱氨等作用 有氧存在时 由于会发生自动氧化作用 饱和脂肪也会被氧化 辐射促进自动氧化过程可能是由于促进自由基的形成和氢过氧化物的分解 并使抗氧化剂遭到破坏 食品中的脂类组分受辐射而产生的化合物 除了有辐射诱导的自动氧化产物外 也有非氧化的分解产物 维生素食品中维生素在辐射中的稳定性和食品的性质及成分有密切的关系 其损失率随着辐射剂量的增大而增大 4 食品高压保藏 1 高压保藏技术的概念是指将软包装或散装的食品放入密封的 高强度的施加压力容器中 施加高静压 100 1000mpa 改变食品的品质和改变食品的某些物理化学反应速度的一种加工方法 2 高压保藏技术的原理物质结构发生变化 其结果是食品中的蛋白质呈凝固状变性 淀粉呈胶凝状糊化 酶失活 微生物死亡 或使之产生一些新物料改性和改变物料某些理化反应速度 故可长期保存而不变质 3 高压杀菌的原理a 改变细胞形态b 影细胞生物化学反应c 影响细胞内酶活力d 对细胞膜的影响e 对细胞壁的影响 4 高压技术处理食品的特点 1 营养成分受影响小高压处理的范围只对生物高分子物质立体结构中非共价键结合产生影响 因此对食品中维生素等营养成分和风味物质没有任何影响 最大限度地保持了其原有的营养成分 并容易被人体消化吸收 2 产生新的组织结构 不会产生异味高压处理可改变食品物质性质 改善食品高分子物质的构象 获得新型物性的食品高压会消除传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的变色 发黄及加热过程出现的不愉快异味 如热臭等弊端 3 利用高压处理技术 原料的利用率高高压处理过程是一个纯物理过程 瞬间压缩 作用均匀 操作安全卫生 无工业 三废 耗能低 有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进 高压甜点食品 4 高压食品加工技术适用范围广 具有很好的开发推广前景应用于 各种食品的杀菌植物蛋白的组织化淀粉的糊化肉类品质的改善动物蛋白的变性处理乳产品的加工处理食品高压速冻酒类的催陈 5 高压对食品成分与品质的影响 1 高压对蛋白质的影响压力导致 盐键及至少部分疏水键的破坏 氢键在某种程度上得到加强 共价键的可压缩性较小 对压力的变化不敏感 对四级结构的影响 适当的压力 150mpa 能促进低聚蛋白质结构的解离 接着可能就是亚单位的聚合或沉淀 150 200mpa 对三级结构的影响 在200mpa以上的压力作用下发生显著的变化 对二级结构的影响 在很高压力下 700mpa 发生变化 导致非可逆变性 小知识 蛋白质是具有特定构象的大分子 为研究方便 将蛋白质结构分为四个结构水平 包括一级结构 二级结构 三级结构和四级结构 一般将二级结构 三级结构和四级结构称为三维构象或高级结构 一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序 二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构 三级结构是整个多肽链的三维构象 它是在二级结构的基础上 多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构 四级结构指数条具有独立的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构 高压 700mpa 对蛋白质一级结构无影响 有利于二级结构的稳定 但会破坏其三级结构和四级结构高压迫使蛋白质的原始结构伸展 分子从有序而紧密的构造转变为无序而松散的构造 或发生变形 活性中心受到破坏 失去生物活性 高压破坏蛋白质胶体溶液 使蛋白质凝集 形成凝胶 蛋白质经过高压处理 不论在色泽 光泽 风味 透明度上都取得了良好特性 同时在硬度 弹性上也具有很好的特性 高压可用于蛋白质的化学修饰以产生新的功能 2 高压对食品中酶的影响酶受到高压作用后 维持其空间结构的盐键 氢键 疏水键等遭到破坏 从而使肽键分子伸展成不规则的线形多肽 使其活性部位不复存在 导致了酶的失活 在100 200mpa的压力下酶的失活是可逆的 压力达到350mpa以上时 会使酶产生永久性的不可逆失活 3 高压对淀粉的影响在常温下把淀粉加压到400 600mpa 并保持一定的作用时间后 淀粉颗粒将会 溶胀分裂 晶体结构遭到某种程度的破坏 内部有序态分子间的氢键断裂 分散成无序的状态 即淀粉糊化为 淀粉 高压处理可提高淀粉对淀粉酶的敏感性 从而提高淀粉的消化率 4 高压对脂类的影响高压对脂类的影响是可逆的室温下 呈液态的脂肪在高压下 100 200mpa 基本可固化 发生相变结晶 促使更稠 更稳定的脂类晶体形成 不过解压后仍会复原 只是对油脂的氧化有一定的影响 5 高压对维生素的影响一般情况下 还原型维生素c含量经高压处理后出现了下降和上升两种情况fe3 对于维生素c的降解起着重要作用 在高压下会更加明显cu2 的存在 在高压下会激活铜酶 铜酶是维生素c降解的重要酶类之一 在高压作用下 氧化型维生素c可能会转变成还原型维生素c总体来看 无论上升还是下降 其幅度都很小 可以认为高压处理对维生素c的影响很小 6 高压对风味物质 色素等的影响食品中的风味物质 维生素 色素及各种小分子物质结合状态为共价键的形式 故而高压处理过程对其几乎没有任何影响 食品的黏度 均匀性及结构等特性对高压较为敏感 但这些变化往往是有益的 二 食品的保鲜技术 一 化学保鲜技术分为防腐剂和抗氧化剂 1 食品的防腐剂1 概念食品防腐剂是用于防止食品因微生物引起的变质 提高食品保存性能 延长食品保质期而使用的食品添加剂 2 分类有机化学防腐剂 主要有苯甲酸 苯甲酸钠 山梨酸 山梨酸钾 对羟基苯甲酸脂类 脱氢醋酸 双乙酸钠 葡萄糖酸 内酯及各种有机酸如醋酸 柠檬酸和乳酸等 无机化学防腐剂 主要包括亚硫酸 亚硫酸钠 二氧化硫 硝酸盐及亚硝酸盐类 游离氯及次氯酸盐 磷酸盐等 3 防腐剂的防腐原理大致有如下3种 1 干扰微生物的酶系 破坏其正常的新陈代谢 抑制酶的活性 2 使微生物的蛋白质疑固和变性 干扰其生存和繁殖 3 改变细胞浆膜的渗透性 使其体内的酶类和代谢产物逸出导致其失活 2 食品抗氧化剂1 概念食品抗氧化剂是添加于食品后阻止或延迟食品氧化 提高食品质量的稳定性和延长储存的一物质 2 分类脂溶性 溶于脂 防止油脂氧化酸败和油烧现象 有丁基羟基茴香醚 bha 二丁基羟基甲苯 bht 特丁基对苯二酚 tbhq 没食子酸丙脂 pc 等 水溶性 溶于水 主要用于防止食品氧化变色 有抗坏血酸及茶多酚等 按来源可分为天然和人工合成的两类 天然的有脑磷脂 茶多脂等 人工合成的有二丁基羟基甲苯等 2 涂膜保鲜技术 只要将保鲜液浸 喷或涂于果蔬表面即可形成一层透明质半透气性保鲜薄膜 抑制了果蔬的气体交换 降低了呼吸速度 减少了水分的蒸发 阻止了曝于空气时的氧化作用 防止了微生物的大量生长繁殖 酷似给蔬果施了 麻醉药 使其处于休眠状态 更好地保持了果蔬的营养成分和色 香 味 三 食品的脱水 干燥 逆流式冷冻干燥机 真空干燥箱 多功能单效浓缩器 1 食品的干藏 食品干藏就是指采用自然干燥 晒干 风干 或人工干燥 常压加热干燥 真空加热干燥 红外线干燥 微波干燥 冷冻升华干燥 对食品或食品原料进行脱水处理 使其水分降低到不致使食品腐败变质的程度 而达到长期贮藏的过程 2 食品干燥技术 1 普通干燥 对流 辐射 接触干燥 2 冷冻干燥 3 喷雾干燥 奶粉的制作 四 食品浓缩技术 液体浓缩技术概述1 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操作 是溶质和溶剂均匀混合液的部分分离过程 2 浓缩和干燥的区别浓缩过程中 水分在物料内部是借对流扩散作用从液相内部达到液相表面而后除去 最低水分含量约30 质量 一般为稳定状态的过程 干燥过程中 水分在物料内部借分子扩散作用从固相中几乎完全除去 且一般为不稳定状态的过程 一 蒸发的基本概念1 定义 蒸发浓缩是利用溶剂和溶质挥发度的差异 从而获得一个有利的汽液平衡条件 达到分离的目的 即溶液中溶质的挥发性小 溶剂具有明显挥发性时 工业上常用加热方法 使溶剂汽化达到使溶质增浓的目的就是蒸发操作 2 食品物料蒸发浓缩的特点 食品物料的蒸发浓缩具有如下几方面的特点 1 热敏性 温时结合 的概念 力求 低温短时 在保证食品质量的前提下 为提高生产能力 常采用 高温短时 蒸发 2 腐蚀性 一般蒸发器接触液体部分多采用不锈钢结构 3 粘稠性 许多食品含有丰富的蛋白质 糖份 果胶等成分 其粘稠性较高 4 结垢性 蛋白质 糖 果胶等受热过度会产生变性 结块 焦化等现象 5 泡沫性 某些食品物料沸腾时要形成稳定的泡沫 6 易挥发成分 不少液体食品含有芳香成分和风味成分 其挥发性比较大 二 冷冻浓缩 首先是部分水分从溶液中结晶析出 然后将冰晶与浓缩液加以分离 五 食品的微波加工 一 食品微波加热技术1 微波加热烘干 杀菌机理微波对物料直接作用 将微波电磁场能量转化为热能的过程 即为微波加热的过程 物料中的带电小分子 在微波作用下 其带电小取向极高速的变化 致使分子急剧磨擦 碰撞 使物料产生热化与膨化等一系列过程 2 加热杀菌特点 1 加热迅速均匀 能瞬间穿透被加热物料 不会出现 外焦内生 的现象 2 节能高效 微波能直接转化为热能 热效率高 损耗极少 微波加热与远红外加热相比节能在1 3以上 3 低温杀菌 防霉 保鲜 保持物料的色泽 活性和营养成份 常规方法杀菌温度120 130 时间约为一小时 而微波杀菌温度仅要70 105 时间约三分钟 4 工艺先进易控制 可连续化 自动化生产 5 安全无害 6 劳动条件大为改善 二 食品微波干燥技术 微波干燥分4个阶段 内部调整 液体流动 等速干燥和减速干燥阶段 每个阶段都有各自的温度 湿度分布 但总的来讲 物料内部的温度梯度和浓度梯度很小 在温度接近100 时 压强急速升高 物料中心处压强最高 沿径向渐减 形成压力梯度 小知识 另一类由非极性分子组成的物质 基本上不吸收或很少吸收微波能 这类物质有聚四氟乙烯 聚丙烯 聚乙烯等塑料制品和玻璃 陶瓷等 它们能透过微波 可作为食品的包装物 三 微波处理对食品营养成分的影响 1 对蛋白质的影响不大 2 不会破坏脂肪酸的营养价值 3 对碳水化合物可引起美拉德 糖的焦化等反应 4 最大限度保存食品中的维生素 六 食品的膨化技术 1 概念 是将大米 玉米 薯类等原料 送入一种专门设计的可连续作业的机械内 进行高温高压处理后 在常温常压下使其体积膨胀若干倍 内部组织呈疏松多孔的海绵状 其中的 淀粉转化为 淀粉 2 食品膨化的方法主要有两种 挤压式膨化和气流式膨化 3 膨化食品的特点 a 不易产生 回生 现象 便于长期存储 b 成分损失少 有利于人体消化吸收 c 用途广泛 d 生产效率高 成本低 e 口感好 食用方便 f 没有污染和公害 小知识当把粮食置于膨化器以后 随着加温 加压的进行 粮粒中的水分呈过热状态 粮粒本身变得柔软 当到达一定高压而启开膨化器盖时 高压迅速变成常压 这时粮粒内呈过热状态的水分便一下子在瞬间汽化而发生强烈爆炸 水分子可膨胀约2000倍 巨大的膨胀压力不仅破坏了粮粒的外部形态 而且也拉断了粮粒内在的分子结构 将不溶性长链淀粉切短成水溶性短链淀粉 糊精和糖 于是膨化食品中的不溶性物质减少了 水溶性物质增多了 因为用于爆米花的 粮食扩大机 其内壁上的铅锡合金在加热的过程中它们以气化的形态进入爆米花中 造成了食物被铅污染膨化食物它最大的危害是含铅毒 积聚在人体内难以排出 血液里铅含量高时 会影响神经系统 心血管系统 消化系统和造血系统 造成精神呆滞 厌食 贫血 呕吐等症状 故膨化食物还是少吃为妙 七 食品的生物加工技术 食品生物技术包括 发酵工程 酶工程 细胞工程和基因工程 1 食品发酵工程发酵工程是指采用工程技术手段 利用生物 主要是微生物 和有活性的离体酶的某些功能 为人类生产有用的生物产品 或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术 1 食用醋的发酵生产 因原料和制作方法的不同 醋的成品风味迥异 醋是用得较多的酸性调味料 每100ml醋中的醋酸含量 普通醋为3 5g以上 优级醋为5g以上 还有氨基酸 有机酸 糖类和维生素等营养成分和风味成分 只需将糖化 酒化后得到的未经蒸馏的含酒产物 再和麸皮 谷糠 醋酸菌等混合后进行发酵 控制前期温度为40 后期为36 约经四十天之后 醋酸含量达5 以上 并不再上升时 即为成熟 这时 乙醇在醋酸菌的催化氧化下 便变