食品工艺学重点

绪论l什么是食品？什么是食物？食品：将食物经过加工得到产品统称为食品，食品是经过加工制作的食物。食物：供人类食用的物质称为食物。l食品的功能：第一功能：营养—提供营养和能量。第二功能：感官—满足视觉、触觉、味觉、听觉的需要。第三功能：保健—需进行功能性检验l食品特性：安全性、保藏性、方便性l食品功能的层次：普通食品，特殊膳食用食品，保健食品l什么是食品加工：将食物（原料）经过劳动力、机器、能量及科学知识，把它们转变成半成品或可食用的产品（食品）的方法或过程。l什么是食品工艺食品工艺就是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，它包括了从原料到成品或将配料转变成最终消费品所需要的加工步骤或全部过程。l食品工艺学的定义：根据技术上先进、经济上合理的原则，研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学。具体地说是应用化学、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；研究加工对食品质量方面的影响以及保证食品在包装、运输和销售中保持质量所需要的加工条件；应用新技术创造满足消费者需求的新型食品；探讨食品资源利用以及资源与环境的关系；实现食品工业生产合理化、科学化和现代化。l食品原料特性：有生命活动(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)、季节性，地区性，复杂性、易腐性（按照变质发生的容易程度可将原料分类：极易腐败原料（1天~2周）、中等腐败性原料（2周~2月）、不易腐败原料（2~8月））l食品变质包括哪些方面食品的外观、质构、风味等感官特征，营养价值、安全性和审美感觉的下降，卫生因素，耐储藏性l引起食品(原料)变质的原因：微生物的作用、酶的作用、物理化学作用l食品保藏通过物理化学和生物等手段，控制和抑制微生物和酶的活性并尽量减少营养成分损失，使食品的储藏期提高。l食品保藏的途径运用无菌原理：杀死微生物：高温，辐射；灭酶：加热可以灭酶抑制微生物活动：抑制微生物：低温（冷冻），干藏，腌制，烟熏，化学防腐剂，生物发酵，辐射；抑制酶：能抑制微生物的方法一般不易抑制酶利用发酵原理：生物化学保藏；利用代谢产物酸和抗生素或抑菌剂等维持食品最低生命活动：降低呼吸作用；低温；气调l食品质量要素主要包括：食品感官指标、营养素含量、卫生指标、保藏期l食品工艺学研究内容和范围根据食品原料的特性，研究食品的加工保藏研究食品质量要素和加工对食品质量的影响创造满足消费者需求的新型食品研究充分利用现有食品资源和开辟食品资源的途径研究加工或制造过程，实现食品工业生产的合理化、科学化和现代化l食品质量标准食品质量高低是通过食品质量标准反映出来，食品质量标准的内容有：感官指标(外观、色泽、风味)理化指标(营养素含量或化学成分)卫生指标(微生物数量、重金属含量，农药残留)保藏期(以天、月、年计保质的时间)l实施食品质量管理体系HACCP危害分析与关键质量控制点体系、GMP良好的生产操作规范体系、TQM全面质量管理体系、ISO9000国际产品质量认证体系食品的脱水l什么是食品的脱水加工（dehydration）在不导致或几乎不引起食品性质的其他变化（除水分外）的条件下，从食品中除去水分。l依据脱水的程度，脱水加工的分类浓缩(concentration)：产品是液态，其中水分含量较高15%（主要方法有：膜浓缩、蒸发、冷冻浓缩）干燥(drying）：产品是固体，最终水分含量低15%l什么是食品干燥保藏：是指在自然条件或人工控制条件下，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可进行长期贮藏的方法。l食品中水分存在的形式游离水(或自由水)Freewater:是指组织细胞中易流动、容易结冰，也能溶解溶质的这部分水。结合水(或被束缚水)Immobilizedwater:是指不易流动、有结合力固定、不易结冰，不能作为溶剂。l水分活度Aw（wateractivity)：把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度Aw===EHR(平衡相对度)f:食品中水的逸度f0:纯水的逸度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）可近似用食品中所含的游离水分的蒸汽压与同温度下纯水的蒸汽压的比来表示。水分活度反映了游离水的多少。l水分活度数值的意义Aw=1的水就是自由水(或纯水）,可以被利用的水；Aw1的水就是指水被结合力固定，数值的大小反映了结合力的多少；Aw越小则指水被结合的力就越大,水被利用的程度就越难（水分活度小的水是难以或不可利用的水）l水分活度大小的影响因素：食品中水分存在的量、温度、水中溶质的浓度、食品成分、水与非水部分结合的强度l吸附等温线MSI:在恒定温度下，以Aw（或相对湿度）对水分含量作图所得到的曲线称为水分吸附等温线。食品的MSI表示食品平衡水分含量与外界空气相对湿度（或食品的Aw）之间的关系。食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线，水分吸附等温线，BET吸附等温线，S形,第一转折点前(水分含量5%),单分子层吸附水(I单层水分)；第一转折点与第二转折点之间,多分子层吸附水(II多层水分)；第二转折点之后,在食品内部的毛细管内或间隙内凝结的游离水(III自由水或体相水)l吸附等温线的加工意义：①I单水分子层区和II多水分子层区是食品被干燥后达到的最终平衡水分（一般在5%以内）；这也是干制食品的吸湿区；②III自由水层区，物料处于潮湿状态，高水分含量，是脱水干制区l温度对水分吸附等温线的影响同一原料随着温度的升高吸附等温曲线向水分活度增加的方向抬升；相同水分含量，水分活度随温度增高而增大；相同水分活度，水分含量随温度降低增大。l不同食品吸附等温曲线形状不同食品的组分或成分不同,会影响水分含量和水分活度之间的关系l吸附滞后现象（hysteresis）解吸：（desorption）干燥过程；吸附：（sorption）复水过程食品在脱水过程中水分含量和水分活度之间的关系就是水分解吸的过程，为解吸的吸附等温线；若将脱水后的食品再将这部分水加到食品中去即复水的过程，这就是吸附；在这两个相反的过程中，吸附和解吸之间的水分吸附等温线两者之间不能重合（有差异），形成了滞后圈。l滞后现象的几种解释①这种现象是由于多孔食品中毛细管力所引起的，即表面张力在干燥过程中起到在孔中持水的作用，产生稍高的水分含量。②另一种假设是在获得水或失去水时，体积膨胀或收缩引起吸收曲线中这种可见的滞后现象。l吸附滞后现象的意义①吸附和解吸有滞后圈，说明干制食品与水的结合力下降或减弱了。②解吸和吸附的过程在食品加工中就是干燥和复水的过程，这也是干制食品的复水性为什么下降的原因。注意:即使在最简单的条件下,也难于根据基本原理来预测食品的吸附和解吸等温线,这说明还没有完全了解所有的相互作用机制.lAw对微生物生长、酶的活性、化学变化的影响P29l食品干燥是指食品在热空气中受热蒸发后进行脱水的过程，在干燥时存在两个过程水分质量转移：食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触的表面（内部转移），当水分子到达表面，根据空气与表面之间的蒸汽压差，水分子就立即转移到空气中（外部转移）热量传递：热空气中的热量从空气传到食品表面，由表面再传到食品内部l干燥机制：干燥过程的变化主要是内部水分扩散与表面水分扩散所决定。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能水分扩散，就不存在恒率干燥阶段。外部水分扩散，取决于温度、空气、流速以及表面蒸发面积、形状等。内部水分扩散速率的影响因素或决定因素主要是导湿性和导湿温性。水分扩散一般总是从高水分处向低水分处扩散，亦即是从内部不断向表面方向移动。温度梯度将促使水分从高温向低温处转移。l导湿性：由于水分梯度使得食品水分从高水分处向低水分处转移或扩散的现象l导湿温性：干燥时，物料表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度梯度。温度梯度将促使水分（不论液态或气态）从高温处向低温处转移的现象。l干制水分总量干制过程中，湿物料内部同时会有水分梯度和温度梯度存在，因此，水分的总流量是由导湿性和导湿温性共同作用的结果。I总=I湿+I温；两者方向相反时：I总=I湿—I温。当I湿﹥I温：以导湿性为主，物料水分将按照水分减少方向转移；导湿温性为次要因素；当I湿﹤I温：水分随热流方向转移（并向物料水分增加方向发展），水分扩散则受阻。l干制过程的曲线以及曲线变化特征P36（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初始时，食品被预热，食品水分在短暂的平衡后（AB段），出现快速下降，几乎是直线下降（BC），当达到较低水分含量（C点，第一临界水分）时，干燥速率减慢并趋于平衡（CD），达到平衡水分（DE）。平衡水分取决于干燥时的空气状态。（2）干燥速率曲线：干制过程中任何时间的干燥速率食品被加热，水分被蒸发加快，干燥速率上升，随着热量的传递，干燥速率很快达到最高值（是食品初期加热阶段）；然后稳定不变，为恒率干燥阶段，此时水分从内部转移到表面足够快，从而可以维持表面水分含量恒定，也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，是第一干燥阶段；到第一临界水分时，干燥速率减慢，降率干燥阶段，说明食品内部水分转移速率小于食品表面水分蒸发速率；干燥速率下降是由食品内部水分转移速率决定的当达到平衡水分时，干燥就停止。（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的潜热（热量全部用于水分蒸发）；在降率干燥阶段，温度上升到干球温度。在降率干燥阶段，温度上升直到干球温度，说明水分的转移来不及供水分蒸发，则食品温度逐渐上升。l干燥阶段：预热阶段、恒速期、降速期预热阶段干燥速率上升，温度上升，水分略有下降导湿性引起水分由内向外；导湿温性相反，但随着内外温差减小，其作用减弱恒速干燥阶段干燥速率不变，温度不变，水分下降导湿性引起水分由内向外；导湿温性由于内外几乎没有温差几乎不起作用降速干燥阶段干燥速率下降，表面温度上升，水分下降导湿性引起水分哟内向外；导湿温性相反，而且随着内外温差的加大，其作用增强。恒速期：水分子从食品内部迁移到表面的速率大于或等于水分子从表面跑向干燥空气的速率；干燥推动力是食品表面的水分蒸汽压和干燥空气的水分蒸汽压两者之差；传递到食品的所有热量都进入汽化的水分中，温度恒定；降速期：一旦到达临界水分含量，水分从表面跑向干燥空气中的速率就会快于水分补充到表面的速率；内部质量传递机制影响了干燥快慢；干燥结束达到平衡水分含量；降速期预测干燥速率是很困难的；干制过程中食品内部水分迁移大于食品表面水分蒸发或扩散，则恒率阶段可以延长；l影响干制的因素干制条件，食品的性质（1）干制条件的影响：干制条件主要有温度、空气流速、相对湿度、真空度①温度：对于空气作为干燥介质,提高空气温度,在恒速期干燥速度加快，在降速期也会增加；原因：温度提高,传热介质与食品间温差越大,热量向食品传递的速率越大；水分受热导致产生更高的汽化速率；对于一定水分含量的空气,随着温度提高,空气相对饱和湿度下降,这会使水分从食品表面扩散的动力更大.水分子在高温下,迁移或扩散速率也加快,使内部干燥加速.但温度过高会引起食品发生不必要的化学和物理反应；②空气流速：干燥空气吹过食品表面的速度影响水分从表面向空气扩散的速度，因为食品内水分以水蒸汽的形式外逸时,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.从而降低水分的蒸发速度.因此空气流速加快，食品在恒速期的干燥速率也加速；原因：空气流速增加，水分扩散加快（对流质量传递速率加快），能及时将聚集在食品表面附近的饱和湿空气带走，以免阻止食品内水分进一步蒸发；食品表面接触的空气量增加，会显著加速食品表面水分的蒸发。空气流速增加对降率期没有影响，因为此时干燥受内部水分迁移或扩散所限制；③空气相对湿度：食品表面和干燥空气之间的水蒸汽压差代表了外部质量传递的推动力，空气的相对湿度增加则