食品保鲜课件 第五章1物理保鲜技术

1第五章物理保鲜技术李博生北京林业大学生物科学与技术学院2一、物理技术保鲜原理主要从这三大方面进行调控：1、控制其衰老进程，一般通过呼吸作用的控制来实现；2、控制微生物，主要通过腐败菌的控制来实现；3、控制内部水分蒸发，主要通过环境相对湿度的控制和细胞间水分的结构化来实现。3二、物理保鲜技术：1.气调保藏2.低温保藏3.临界低温保藏4.干藏技术；5.辐射保藏技术；6.高压保藏技术；4第一节食品干藏一、概述二、食品干藏原理三、食品干制的基本原理四、食品的干制方法5一、概述

食品干制是指在自然条件或人工控制条件下使食品中水分蒸发的过程。干制包括自然干制，如晒干、风干等和人工干制，如热空气干制、真空干制、冷冻干制等。

61.食品干制加工的历史2.干制加工的特点和好处（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）可产生食品的新产品；（4）储藏、运输方便性；（5）对设备要求不高。7表1各种新鲜食品和保藏食品的容积（m3/t鲜原料）食品种类新鲜食品脱水干制罐藏或冻藏水果1.42-1.560.085-0.201.416-1.699蔬菜1.42-2.410.142-0.7081.416-2.407肉1.42-2.410.425-0.5661.416-1.699蛋2.41-2.550.283-0.4250.991-1.133鱼1.42-2.120.566-1.1330.850-2.1248二、食品干藏原理

干藏就是脱水干制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。适宜于干藏的食品水分含量不同，最低可达到1-5%，如乳粉、速溶咖啡等，可在室温下保存一年以上。为什么干制了便于保藏呢？9干制能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，同时控制食品中的生化反应及其它反应的进行，维持食品一定的质构不变。

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aw=Pw/P0w

其中Pw：食品表面的蒸汽分压

P0w：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1.水分活度11

aw与环境的关系：空气相对湿度Φ＝Pv/P0W×100％当食品水分和环境达到平衡时：Pv=

PwΦ＝Pw/P0w×100％

=aw×100％当失去平衡,Φ＜（

aw×100％）时，即Pv＜Pw，

食品被干燥；当Φ＞（

aw×100％）时，即Pv＞Pw，

食品吸湿。12当食品水分和环境达到平衡时：Φ＝aw×100％食品水分含量恒定不变。aw测定方法?aw

为溶液和物质中水分状态，而相对湿度则为溶液或物质周围空气的状态。两者处于平衡状态时它们的数值可以互换。13将食品放置在恒定的各种温度和相对湿度的空气中直至它们的水分相互间扩散达到平衡一致，而物料本身的水分稳定不变时，就能确定各种温度下各种食品相应的水分活度。14常见食品的含水量和水分活度食品水分含量%水分活度冰1001.00鲜肉700.985面包400.96面粉14.50.72通心粉100.45饼干5.00.20奶粉3.50.11土豆片1.50.0815在一定温度下，反映食品物料中水分活性与水分含量关系的平衡曲线称为吸附等温线。右图是典型食品物料吸附等温线。等温线上的区域A、B、C代表食品物料中不同结合状态水分。16最低水分活度：任何一种微生物都有其适宜生长的水分活度范围，这个范围的下限称为最低水分活度。大多数细菌在aw降至0.91以下停止生长；大多数霉菌降至0.8以下才停止生长；干藏为什么能保藏食品？172.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。2.1水分活度与微生物生长的关系2.2水分活度对酶反应的影响2.3水分活度对食品中其它化学反应的影响18水为微生物生长所必需。微生物经细胞壁从外界摄取营养物质并向外界排泄代谢废物时都需要水分作为溶剂或媒介质。各种微生物所需要的水分并不相同。细菌和酵母只在水分含量较高（30%）的食品中生长，芽孢发芽也需要大量的水分；霉菌则可在水分含量12%以下的食品中生长，甚至5%以下。因此，通常引起干制品腐败变质的微生物是霉菌。2.1.1水分活度与微生物的发育1930℃金黄色葡萄球菌纽波特沙门氏菌30℃梅氏弧菌图1.微生物增殖与水分活度的关系2021最低aw细菌酵母菌霉菌0.96假单胞菌0.95沙门氏菌埃希氏菌等0.94乳杆菌片球菌分枝杆菌0.93根霉菌0.92小球菌红酵母毕赤酵母芽枝霉菌0.88假丝酵母圆酵母0.87得巴利氏酵母0.86葡萄球菌0.85青霉菌0.75嗜盐菌0.65曲霉菌0.62接合酵母0.60耐干霉菌微生物生长必需的最低水分活度222.1.2水分活度与微生物耐热性微生物的耐热性与其所处环境的水分活度有一定关系：一般情况下，细菌及其孢子的耐热性随水分活度的降低而升高；232.1.3水分活度与细菌芽孢与毒素的产生芽孢的发育需要较高的水分活度

--突破芽孢梭菌发育的最低aW0.96；其芽孢发育最低aW为0.98；毒素产生量一般随aW降低而减少

--金黄色葡萄球菌C-243在0.93-0.96时，已不产毒素。24

干制过程中食品和污染的微生物同时脱水。干制后微生物就长期处于休眠状态，环境条件一旦适应，则重新开始生长。故干制不能杀死微生物，只能抑制其生长。尤其是那些干制温度较低的干制方法如自然、冷冻、真空干燥等。干藏过程中，微生物数量会逐渐减少，干制品复水后，只有残留下来的微生物可复苏并开始生长。25

图2酶活性与水分活度的关系

1.水分吸附等温线

2.酶活性

2.2.1水分活度与酶活性26图3.黑麦中脂酶不同温度下加热失活速度与水含量关系2.2.2水分活度与酶热稳定性1、水分23％2、水分17％3、水分10％27酶为食品所固有，也需要水分才具有活性。水分减少，酶的活性也下降，但基质和酶的浓度却增加，反应速度增加。故在低水分干制品中，特别是吸潮后，酶仍会缓慢活动，引起食品品质劣变。干制品水分降到1%后，酶的活性才有可能完全消失。干制前湿热钝化方法处理28图5非酶褐变速度与水分活度的关系（54℃）

2.3.1水分活度对非酶褐变的影响29三、食品干制的基本原理303.1对湿热传递有影响的重要因素干制方法设计时，必须同时考虑湿传递和热传递：3.1.1食品的表面积传热速率方程：Q=K传热AΔt3.1.2干制介质的温度3.1.3空气流速3.1.4空气的相对湿度3.1.5真空度3.1.6作用时间和温度的关系

31四、食品的干制方法

干制方法可分为两大类:1.自然干制：晒干、风干、阴干2.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。空气对流干燥设备、真空干燥设备、滚筒干燥设备等。32334.1常压空气对流干燥是最常见的食品干燥方法，以热空气为干燥介质，通过对流方式与食品进行热交换和水分交换，使食品得到干燥。食品可分批或连续地干制，而空气则自然或强制地对流循环。一.对流干燥341.逆流式隧道干燥设备前期湿物料接触低温高湿空气，物料水分蒸发较慢，物料能全面均匀收缩，不易发生干裂——适合于干制水果干端处食品物料已接近干燥，水分蒸发已缓慢，但遇到的是高温低湿空气，若时间过长，容易焦化，为了避免焦化，干端处的空气温度不易过高，一般不宜超过66-77℃。由于在干端处空气条件高温低湿，干制品的平衡水分将相应降低，最终水分可低于5%35逆流干燥注意问题:逆流干燥，湿物料载量不宜过多，因为低温高湿的空气中，湿物料水分蒸发相对慢，若物料易腐败或细菌污染程度过大，有腐败的可能。362.泡沫干燥工作原理：将液态或浆质态物料首先制成稳定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可选用顺流干燥，干燥后期可选用逆流干燥适用对象：水果粉，易发泡的食品。37在墨西哥对用菠萝汁浓缩液(白利糖度为25、30和40)生产菠萝汁粉进行了试验：一种表面活性剂混合剂加麦芽糊精作为辅助剂加入菠萝浓缩液中，并搅拌。通过下法可获得充分的泡沫:(1)25白利糖度的浓缩液用表面活性剂(Sorba60一Polisorba80);(2)表面活性剂占总固形物重百分率为0.285%;(3)亲脂基与亲水基之比为6;(4)搅拌7分钟。浓缩泡沫在烤炉中脱水，然后用60、70、80℃的水平热气流循环晒床干燥，晒床厚3、5、10毫米，以60℃热空气流，5毫米厚的晒床效果最好。产品颗粒为40一80筛目，含水量为3%，然后用多层塑料膜装袋，并在通常条件下贮存:贮存期间未发现褐变或霉变，又由其制成菠萝汁和一种清凉饮料，感官评价表明，这种产品可为95%多的人接受。383.气流干燥用气流来输送物料使粉状或颗粒食品在热空气中干燥适用对象：水分低于35%-40%的物料例糯米粉、马铃薯颗粒39气流干燥的特点特点：接触面积大，物料应具有适宜的粒度范围、可与其他设备联用、设备结构简单.适用对象颗粒食品和粉末食品如面粉.淀粉.葡萄糖.鱼粉等.404.流化床干燥使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或缓慢沸腾状态（与液态相似）。适用对象：粉态食品（固体饮料，造粒后二段干燥）415.喷雾干燥喷雾干燥就是将液态或浆质态的食品喷成雾状液滴，悬浮在热空气气流中进行脱水干燥过程设备主要由雾化系统、空气加热系统、干燥室、空气粉末分离系统、鼓风机等主要部分组成。42喷雾干燥系统的组成和工艺流程43二.接触式干燥—滚筒式特点：可实现快速干燥，采用高压蒸汽，可使物料固形物从3-30%增加到90-98%，表面温度可达100-145℃，接触时间2秒-几分钟，干燥费用低，带有煮熟风味适用对象：浆状、泥状、液态，一些受热影响不大的食品，如麦片、米粉44三.冷冻干燥法在一定的温度和压力条件下，水的三种相态之间可以相互转化。当水的温度和压力与其三相点温度和压力相等时，水就可以同时表现出三种不同相态。而在压力低于三相点压力时，或在温度低于三相点温度时，改变温度或压力，就可以使冰直接升华成水蒸气，这实际上就是升华干燥的原理。45升华干燥包含两个过程，即冻结和升华过程。冻结的目的是使食品具有合适的形状与结构，以利于升华过程的进行。升华过程是食品吸热升华成水蒸气，通过冷凝系统而除去的过程。

46冷冻干燥特点:(1)最好地保存食品原有的色香味和营养成分;(2)最好地保持食品原有形态;(3)冻干食品脱水彻底,保存期长;(4)不会导致表面硬化.47四.辐射干燥法辐射干燥法是利用电磁波作为热源使食品脱水的方法。根据使用的电磁波的频率，辐射干燥法可分为红外线干燥和微波干燥两种方法。48491.红外线法是利用红外线作为热源，直接照射到食品上，使其温度升高，引起水分蒸发而获得干燥的方法。红外线因波长不同而有近红外线与远红外线之分，但它们加热干燥的本质完全相同，都是因为它们被食品吸收后，引起食品分子、原子的振动和转动，使电能转变成热能，水分便吸热而蒸发。502.微波干燥微波是一种频率在300-3000MHz之间的电磁波，微波在食品物料中具有很好的穿透性、吸收性，使食品电介质吸收微波能，在内部转化成热能。食品中的蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分等都属于电