第二章食品脱水(1).ppt

1、食品保藏原理Principles of Food Preservation,食品的属性,卫生和安全性 营养和易消化性 外观 风味 方便性 耐贮藏性,食品安全的内容,微生物导致的食源性疾病 食物中存在的天然毒素 残留：环境污染物、杀虫剂、兽药 营养物：人造食品 食品添加剂,美国食品供应监控机构,CDC（卫生部疾病控制和预防中心） 职责之一：监管食源性疾病 EPA（国家环保局） 职责之一：规范杀虫剂的使用；制订用水质量标准 FDA（卫生部食品与药物管理局） 职责：保证食品（肉禽蛋除外）安全；检查食品加工厂；检查进口食品；制订食品标准 USDA（农业部） 职责：强制推行肉禽蛋生产体系规范和质量标准；

2、开展营养学研究；对公众进行营养学教育 WHO/FAO（国际机构） 职责之一：研究出台限制杀虫剂使用的标准,食品保藏技术的历史沿革,腌制保藏技术 公元前3000年到前1200年，犹太人、中国人、希腊人 低温保藏和烟熏保藏技术 公元前1000年，古罗马人 干藏技术 2000年前，西方人、中国人 罐藏技术 北山酒经记载,食品保藏技术的现代发展,1809年，法国人Nicolas Appert 发明罐藏食品被认为是现代食品保藏技术的开端 1883年，现代食品冷冻技术 1908年，化学品保藏技术 1918年，气调冷藏技术 1943年，食品辐照保藏技术,食品保藏技术发展的特点,不平衡性 1不同食品保藏技术之

3、间：如罐藏技术低温保藏技术 2同种保藏技术中不同技术手段之间：如罐藏法中不同包装材料之间；干藏法中不同的干燥技术之间；等等 新型食品保藏技术 能适应现代化生产需要，提供高质量食品，具有合理的生产成本,食品保藏原理的性质,是专门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，从而为食品的保藏加工提供理论基础和技术基础的学科。,食品保藏原理,变质的概念 包括品质下降、营养价值、安全性和审美感觉的下降。,食品的腐败变质的特征和程度取决于两类因素： 非微生物因素和微生物因素,食品的腐败变质的因素：,微生物因素 微生物在食品中的活动引起多

4、种变化,非微生物因素 包括：糖的损失、含氮物质的含量与组分的变化、维生素的氧化和损失、脂肪的氧化、水分的变化等。这些变化会导致口感、色泽、风味和产品一致性的不同，导致不能被消费者接受。,食品保藏的目的和类型,维持食品最低生命活动的保藏方法 如：冷藏法、气调法 抑制变质因素的活动达到食品保藏目的的方法 如：冷冻、干藏、腌制、熏制、化学保藏、改性气体包装保藏 运用发酵原理的食品保藏方法 利用无菌原理的保藏方法 如：罐藏、辐照保藏、无菌包装,食品保藏的原则,若短时间保藏，有两个原则 （1）尽可能延长活体生命 （2） 如果必须终止生命，应该马上洗净， 然后把温度降下来,加热 杀灭微生物 巴氏杀菌 灭菌

5、 冷冻保藏 抑制微生物 干藏 抑制微生物 高渗透,（1）控制微生物,长时间保藏 则需控制多种因素,烟熏 气调 化学保藏 辐射 生物方法,（2） 控制酶和其它因素,控制微生物的方法很多也能控制酶反应及生化反应，但不一定能完全覆盖 比如：冷藏可以抑制微生物但不能抑制酶。加热、辐射、干藏也类似,（3）其他影响因素 包括昆虫、水分、氧、光可以通过包装来解决。,食品保藏技术,食品化学保藏 食品辐照保藏 食品低温保藏 食品腌制与烟熏保藏 食品干制保藏 食品罐藏,第二章 食品的脱水,Dehydration,内容提要,食品干燥的基本原理 食品的干燥方法与技术 食品在干燥过程中发生的变化 干燥产品的包装与贮藏,

6、概 述,干燥：几乎完全地除去食品中的水分，使水分含量在15%以下，而且食品的其他性质在此过程中几乎没有或者极小地发生变化的干燥方法。 食品干藏：脱水干制品在其水分被降低到足以防止腐败变质的程度后，并始终保持低水分可进行长期保藏食品的一种方法。,干燥和干藏的概念,干燥的目的 延长贮藏期,经干燥的食品，其水分活性较低，有利于在室温条件下长期保藏，以延长食品的市场供给，平衡产销高峰;,如大豆、花生米经过适当干燥脱水，有利于脱壳(去外衣)，便于后加工，提高制品品质；促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟;,用于某些食品加工过程以改善加工品质,便于商品流通,干制食品常常是救急、救灾和战备用的重要质。

7、,干制食品重量减轻、容积缩小，可显著节省包装、储藏和运输费用，便于携带和储运,食品干燥（制）过程控制,达到一定的水分要求 保持或改善食品品质 控制条件和方法以获得最低能耗,第一节 食品干藏原理,引起食品腐败变质的因素： 微生物 酶 化学反应 他们均需要利用食品中的水。 水的可利用度（availability of water)与水在食品中的存在状态有关系。,一、食品中水分存在的形式,水与溶质的相互作用 根据食品中水与非水物质之间的相互关系，可以把食品中的水分作不同的类型,1 结合水或被束缚水（bound water) 结合水也称束缚水、固定水，是指不易流动、不易结冰（即使在-40下），不能作为

8、外加溶质的溶剂的水，是被化学或物理的结合力所固定的水分。 化学结合水 物理结合水,化学结合水Constitutional water,在-40下不结冰 无溶解溶质的能力 与纯水比较分子平均运动为0 不能被微生物利用 一般情况下干燥时不能也不需要去除 通常是食品干制品含水量的极限标准,按定量比固定地和物质结合的水分， 它们的结合最稳定，脱水干制不易去除。,物理结合水,吸附结合水 结构结合水 渗透压结合水,不按照正确定量比和物质结合的水分。,自由水或游离水 Bulk-phase water /free water,能结冰，但冰点有所下降 溶解溶质的能力强，干燥时易被除去 与纯水分子平均运动接近 很

9、适于微生物生长和大多数化学反应，易引起Food的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。,是指食品或原料组织细胞中易流动、 易结冰、可作为溶剂的水分。,食品脱水干制时蒸发掉的 水分主要是自由水水分 和部分渗透结合水分。,二、水分活度 Water activity (Aw),1、水分活度的定义: 水分活度是指食品中水的逸度与该温度下纯水的逸度的比值,可用下式表示:,Aw：水分活度； f：样品中水的逸度 f0：同温纯水的逸度,水分活度是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值,可用下式表示:,Aw：水分活度； p：样品中水的蒸气分压 p0：同温纯水蒸气压；,水分逃逸的趋势通常可以近似地

10、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。,水活性与环境平衡相对湿度(equilibrium relative humidity,ERH %)和拉乌尔（Raoult）定律的关系如下：,ERH：样品周围环境的平衡相对湿度 N：溶剂（水）的mol分数,n1：稀溶液中水的mol数；n2：稀溶液中溶质的mol数 N：溶剂（水）的mol分数,由于,Aw =P/Po=ERH/100=N=n1/(n1+n2),注意事项,水分活度的物理意义是表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系. 应用aw =ERH/100时必须

11、注意: aw 是样品的内在品质,而ERH是与样品中的水蒸气平衡时的大气性质。 仅当食品与其环境达到平衡时才能应用。,只有当溶质是非电解质且浓度小于1mol/L的稀溶液时,其水分活度才可以按 A w =n1/(n1+n2)计算: 溶质 aw 理想溶液 0.9823 丙三醇 0.9816 蔗糖 0.9806 氯化钠 0.967 氯化钙 0.945 : 1千克水(约55.51mol)溶解1mol溶质 ： aw = 0.9823 = 55.51/(55.51+1),2、影响水分活度大小的因素,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,表2-2 常见食品中

12、水分含量与水分活度的关系 P26,水分活度与温度的关系 (temperature dependence),ClausiusClapeyron 方程精确表示了水分活度与绝对温度（T）之间的关系： dlnAw/d(1/T)=-H/R 式中R为气体常数，H为样品中水分的等量净吸附热。 整理此式可得： lnAw=-kH/R(1/T) 式中：此处的H 可用纯水的汽化潜热表示，是常数，其值为40537.2J/mol；K的直观意义是在达到同样水蒸气压时，食品的温度比纯水温度高出的比值，本质反映了食品中非水成分对水活性的影响。食品中非水成分越多并且与水的结合能力越强，k值越大，相同温度时aw值越小；反之亦然。

13、,在恒定的水分含量条件下，lnAw对-1/T作图是一条直线,图：对于不同水分含量的天然马铃薯淀粉相对水蒸气压和温度的关系,比较高于和低于冻结温度下的Aw时应注意两个重要差别: 在冻结温度以上, Aw是样品组分与温度的函数,且前者是主要因素,在冻结温度以下, Aw与样品组分无关,只取决于温度,不能根据Aw预测受溶质影响的冰点以下发生的过程,如扩散控制过程,催化反应等. 冻结温度以上和以下Aw对食品稳的影响是不同的.,3、水分吸附等温线(MSI) Moisture Sorption Isotherms,概念 吸附 解吸 ERH 平衡水分 MSI 在恒定温度下，食品的水分含量（每单位质量干物质中水的

14、质量）对相对湿度（Aw）作图所得到的曲线。,信息 特点 测定方法,MSI中的分区:,MSI上不同区水分特性,I区 II区 III区 Aw 0-0.2 0.2-0.85 0.85 含水量% 1-6.5 6.5-27.5 27.5 冷冻能力 不能冻结 不能冻结 正常 溶剂能力 无 轻微-适度 正常 水分状态 单分子层水 多分子层水 体相水 微生物利用 不可利用 部分可利用 可利用,滞后现象 Hysteresis,定义:采用吸附(resorption)的方法绘制的MSI和按解吸(desorption)的方法绘制的MSI并不互相重叠的现象称为滞后现象.,高糖、高果胶食品得滞后环,滞后现象产生的原因,解

15、吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分. 不规则形状产生毛细管现象的部位,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内P外, 要填满则需P外 P内). 解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw.,MSI的实际意义,由于水的转移程度与Aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移. 据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响. 从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱.,微生物经细胞壁从外界摄取营养物质并向外界排泄代谢产物时都需要水作为溶剂或媒介质，水为微生物生长活动必需的物质

16、。 细菌、酵母在水分含量较高的食品中生长 芽孢发芽需要大量水分； 霉菌在水分降到12%的食品中仍生长；,三 水分活度与食品保藏性的关系,1水分活度与微生物生命活动的关系 P29 表2-3,Aw值反映了水分与食品结合的强弱及被微生物利用的有效性。各种微生物的生长发育有其最适的Aw值，一般而言细菌生长的Aw下限为0.94，酵母菌为0.88，霉菌为0.8。 Aw值降至0.7以下，除嗜盐菌耐干燥霉菌等特殊菌群外，大多数微生物不能生长发育。,当食品的水分活度降低到一定的限度以下时，就会抑制要求水分活度阈值高于此值的微生物的生长、繁殖或产生毒素，使食品加工和贮藏得以顺利进行。,2水分活度与酶活性的关系,水分减少时，酶的活性也就下降 在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。 酶在湿热条件下易钝化,3 水分活度与食品化学变化的关系,