食品工艺学夏文水文稿

食品工艺学第一章绪论

第一节食品的加工概念一、食物与食品1食物——供人类食用的物质称为食物。是人体生长发育、更新细胞、修补组织、调节机能必不可少的营养物质，也是产生热量保持体温、进行体力活动的能量来源。除少数物质如盐类外，几乎所有来自动植物和微生物。2食品——通过加工制作的食物统称为食品。食品的种类对食品不同的人关心的侧面不同；不同地区也有不同的情况食品分类的方法：按加工工艺分；按原料种类分；按产品特点分；按使用对象分：老年、儿童、婴儿、妇女、运动员、航空、军用。二.食品的功能食品对人类所发挥的作用；人类吃食品的目的；人类对食品的规定；1．营养功能（第一功能）蛋白质、碳水化合物（糖）、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维。提供营养和能量，为了生存——营养功能（吃饱）。2．感观功能（第二功能）

为了满足视觉、触觉、味觉、听觉的需要，使多吃吃好。外观：大小、形状、色泽、光泽、稠度；质构：硬度、粘性、韧性、弹性、酥脆；风味：气味、香臭。味道酸、甜、苦、辣、咸、鲜、麻。3．保健功能（第三功能新发展的功能）调节人体生理功能，起到增进健康、恢复疾病、延缓衰老、美容等作用。三、食品的特性1．安全性无毒无害卫生；2．方便性食用使用运送；3．保藏性有一定的货架寿命。四、加工工艺1．

食品加工概念将食物（原料）通过劳动力、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）的过程。原料——产品加工加工预解决：清洗分离粉碎；单元操作：加热冷却干燥；关键工序：杀菌消毒；食品添加剂：调味保存；包装：维持由于加工操作带来的产品的特性。2．食品加工的目的满足消费者规定；延长食品的保存期；增长多样性；提高附加值。食品加工过程或多或少都具有这些目的，但要加工一个特定产品其目的性也许各不相同。比如冷冻食品的目的重要是保藏或延长货架寿命；糖果工业的重要目的是提供多样性。但是要达成各个产品的目的却并不简朴，并不是买来设备就可以生产，或达成生产出食品并赢利的目的3．食品工艺根据技术上先进、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。第二节食品加工原料的特性和规定一、食品原料重要组成蛋白质、碳水化合物、脂肪、有机酸、维生素、色素、矿物质等二、影响原料加工的因素1．原料采收运送基本原则：原料应当在其品质最佳的时候进行采收、屠宰或用其他方法进行采集；原料在搬运中要避免损伤；将原料保藏在尽量减少变质的条件下；蔬菜、水果、粮食、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，细胞中的生化反映在继续。原料品质决不会随贮藏时间的延长而变好，产品一经采收或屠宰后即进入变质过程。加工过程自身不能改善原料的品质，也许使有的制品变得可口一些，但不能改善最初的品质。2．影响原料品质的因素（1）微生物的影响；（2）酶在活组织、垂死组织和死组织中的作用；（3）呼吸；（4）蒸腾和失水；（5）成熟与后熟；成熟的定义是水果或蔬菜的器官连接在植株上时所发生的变化现象。一般随着成熟过程的进行有助于提高产品的品质。（注意适度，否则会迅速后熟，迅速出现严重品质减少）。后熟定义是水果脱离果树或植株后于消费或加工前所发生的变化。最后的后熟限度是在采收后形成的最佳食品品质。要理解适当的后熟虽然可以改善水果的口味，但不能改善它的基本品质。水果的基本品质是由于水果在果树上达成最佳成熟度的时间来决定的。大多数蔬菜不发生后熟过程。（6）动植物组织的龄期与其组织品质的关系组织的龄期指两个不同的阶段，第一是植物器官或动物在其采收或屠宰时的生理龄期；第二是采收或屠宰后原料存放的时间。与采收前的品质有关的植物组织龄期往往是决定性的。例芦笋、青豆荚。3．原料的贮藏和保鲜温度；气调贮藏；包装。

第三节食品的质量因素及其控制一、

食品的质量因素质量的定义：食品好的限度，涉及口感、外观、营养价值等。或者将质量当作是构成食品特性及可接受性的要素。二、变质的影响因素变质的概念：涉及品质下降、营养价值、安全性和审美感觉的下降。影响因素：1.微生物；2.天然食品酶；3.热、冷；4.水分；5.氧气；6.光；7.时间。质量因素：（一）物理因素1．外观因素：（1）大小形状；（2）颜色、色泽；（3）一致性。2．质构因素：涉及新鲜状态、加工过程、加工以后的一些因素。3．风味因素：（1）味觉和香味；（2）色泽与质构对风味也有影响。（二）、营养因素（三）、卫生因素（四）、耐储藏性第四节食品工业的发展及其前景由于食品工业是国民经济的重要支柱产业和关系国计民生及关联农业、工业、流通等领域的大产业，因此，食品工业现代化水平是反映人民生活质量及国家文明限度的重要标志。作为农产品面向市场的重要后续加工产业，食品工业在农产品加工中占有最大比重，对推动农业产业化作用巨大。1999年全世界食品工业的销售额为2.7万亿美元，居各行业之首。我国2023年食品工业总产值、利税分别为8434.1亿元和1458.3亿元，占全国工业总产值、利税的9.8%和15.3%；年出口创汇136.7亿美元。2023年食品工业总产值达成12400亿元。食品工业公司达19316个，就业人数达403.7万，占全国工业公司就业总人数的7.3%。食品工业是整个工业中为国家提供积累和吸纳城乡就业人数最多、与农业关联度最强的产业。食品工业是一个永不衰竭的行业；是一个充满变化、有活力的行业；我国国民经济的基础或支柱产业。我国食品工业发展不久，成绩巨大，但差距也大，有着很大的发展空间。为大家提供了一个发挥聪明才智的舞台。发展我国食品工业还需要大家的不懈努力。

第五节食品工艺学的重要研究内容和范围一、食品工艺学的定义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、运送等因素对食品质量、营养价值、货架寿命、安全性等方面的影响；开发新型食品；探讨食品资源运用；实现食品工业生产合理化、科学化和现代化的一门应用科学。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．原料特性食物化学成分多、体系复杂；除营养成分外尚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，细胞中的生化反映仍在继续。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：微生物的影响；酶在活组织、垂死组织和死组织中的作用；物理化学因素热、冷、水分、氧气、光、时间。2．按照变质也许性将原料分类（1）极易腐败原料（1天~2周）如肉类和大多数水果和部分蔬菜；采收（屠宰、切割）、搬运、包装、贮藏条件也许强烈影响其品质；冷藏温度应当合理（某些果蔬会冻害）。（2）中档腐败性原料（2周~2月）柑橘、苹果和大多数块根类蔬菜；冷害问题。（3）稳定的原料（2~8月）粮食谷物、种子和无生命的原料如糖、淀粉和盐等。3．食品保藏原理（1）维持食物最低生命活动的保藏方法；（2）克制食物生命活动的保藏方法；（3）应用发酵原理的食品保藏方法；（4）运用无菌原理的保藏方法；①控制微生物加热（杀灭微生物巴氏杀菌灭菌）；冷冻保藏（克制微生物）；干藏（克制微生物）；高渗透；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映及生化反映，但不一定能完全覆盖。比如：冷藏可以克制微生物但不能克制酶。加热、辐射、干藏也类似③其他影响因素涉及昆虫、水分、氧、光可以通过包装来解决。（二）研究影响食品质量因素、加工对食品质量的影响，研究良好的生产方法、工艺设备和生产组织1食品的质量因素质量的定义：食品好的限度，涉及口感、外观、营养价值等。或者将质量当作是构成食品特性及可接受性的要素。2加工对质量的影响如：加工因素中热加工对水果制品质量的影响、相应的改善（工艺设备和保藏工艺两方面的改善）；肉制品中的腌制工艺；奶粉的速溶性；废弃物的解决：乳清、黄浆水。（三）发明新型、方便和特需的食品如一大批具有功能性质、保健性质的食品在80年代中后期开始被开发；改变食品的营养成分以适应特定人群需要；添加营养素到特定食品；改善质量提高品质；应用功能改善，涉及包装方便性、食用方便性、成本减少等。（四）研究充足运用现有食品资源和开辟食品资源的途径1．以前未被充足运用的资源；2．副产物的综合运用。（五）研究食品的安全性、良好的生产操作和卫生操作（GMPHACCP）

第六节本课程的地位一、食品工艺学课程的重要性食品工艺学作为食品科学与工程专业的一门主干课程，可认为本科学生此后进一步学习和研究食品加工保藏，此后从事本专业的研究、管理、营销工作打下基础。二、关于食品科学借用FoodScience（Norman)的定义：食品科学可以定义为应用基础科学及工程知识来研究食品的物理、化学及生化性质及食品加工原理的一门科学。五个基础框架1.食品的基础研究领域（或者称之为狭义食品科学）：涉及食品化学，研究食品的组成、结构、物化生化特点及加工和使用过程中的变化的一门科学。2.食品微生物领域：环境对食品腐败的作用以及微生物对食品自身及食品制造过程的影响、微生物的检查、公共健康等问题的一门科学。3.食品加工领域：即研究食品原材料特点、食品保藏原理、影响食品质量、包装及污染的加工因素、良好生产操作及卫生操作的一门科学——这也是本课程的重要研究内容。4.食品工程领域：即研究食品加工过程中的工程原理及单元操作的科学，工程原理涉及物料与能量平衡、热力学、流体；流体流动、传热与传质等等。5.食品分析领域：分析食品产品及组分的质量特点、化学的原理。第二章食品的脱水加工概述食品的脱水加工（dehydration）从食品中去除水分，在该条件下不导致或几乎不导致食品性质的其它变化（除水分外），是一种用于长期保藏食品的极其重要的食品加工操作。浓缩(concentration)——留下液体，其中水分含量高。干燥(drying)——产品是固体，最终水分含量低。二、食品脱水加工的特点（1）食品经脱水加工后，重量减轻、体积缩小，可节省包装、储藏和运送费用；带来了方便性；（2）干燥食品可延长保藏期；三、食品脱水加工的方法在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食品组分的蒸汽压不同而分离；依据分子大小不同，用膜来分离水分，如渗透、反渗透、超滤；本章中讨论的是通过热脱水的方法。四、食品干燥保藏指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水分减少到足以防止腐败变质的水平后并始终保持低水分的保藏方法。是一种最古老的食品保藏方法。五、食品干藏的历史我国北魏在齐民要术书中记载用阴干加工肉脯；在本草纲目中，晒干制桃干；大批量生产的干制方法是在1875年，将片状蔬菜堆放在室内，通入40度热空气进行干燥，这就是初期的干燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术同时出现。六、食品干藏的特点设备简朴生产费用低，因陋就简；食品可增香、变脆；食品的色泽、复水性有一定的差异。七、脱水加工技术的进展除热空气干燥目前还在应用外，还发展了红外线、微波及真空升华干燥、真空油炸等新技术。提高干燥速度；提高干制品的质量；发展成食品加工中的一种重要保藏方法。第一节食品干藏原理长期以来人们已经知道食品的腐败变质与食品中水分含量（M）具有一定的关系M表达以干基计，也有用湿基计m，但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以预言食品的稳定性。有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的情况是明显不同的，如鲜肉与咸肉，水分含量相差不多，但保藏却不同，这就存在一个水能否被微生物酶或化学反映所运用的问题；这与水在食品中的存在状态有关。一、食品中水分存在的形式（1）自由水或游离水（2）结合水或被束缚水①化学结合水；②物理化学结合水。③机械结合水。二、水分活度游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度（wateractivity）Aw。f——食品中水的逸度Aw=——f0——纯水的逸度我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水分活度。水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表达，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。（1）定义Aw=P/P0其中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）。（2）水分活度大小的影响因素①取决于水存在的量；②温度；③水中溶质的浓度；④食品成分；⑤水与非水部分结合的强度。表2-1常见食品中水分含量与水分活度的关系。（3）测量①运用平衡相对湿度的概念；②数值上Aw=相对湿度/100，但两者的含义不同；③水分活度仪。对单一溶质，可测定溶液的冰点来计算溶质的mol数；具体方法参考FoodengineeringpropertiesM.M.A.Mao。三、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、化学反映等）与水分活度是紧密相关的。（1）水分活度与微生物生长的关系；食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反映导致的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反映都需要以水作为溶剂或介质。干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而减少食品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活力以及化学反映的进行，达成长期保藏的目的。（2）干制对微生物的影响；干制后食品和微生物同时脱水，微生物所处环境水分活度不适于微生物生长，微生物就长期处在休眠状态，环境条件一旦适宜，，又会重新吸湿恢复活动。干制并不能将微生物所有杀死，只能克制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。（3）干制对酶的影响；水分减少时，酶的活性也就下降，然而酶和底物同时增浓。在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分减少到1%以下时，酶的活性才会完全消失。酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化解决，以达成酶失去活性为度。（4）对食品干制的基本规定。干制的食品原料应微生物污染少，品质高。应在清洁卫生的环境中加工解决，并防止灰尘以及虫、鼠等侵袭。干制前通常需热解决灭酶或化学解决破坏酶活并减少微生物污染量。有时需巴氏杀菌以杀死病原菌或寄生虫。四、食品中水分含量（M）与水分活度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称为该食品的吸附等温线；水分吸附等温线的结识；温度对水分吸附等温线的影响；水分吸附等温线的应用。思考题1.水分活度对微生物、酶及其它反映有什么影响？简述干藏原理。2.在北方生产的紫菜片，运到南方，出现霉变，是什么因素，如何控制？第二节食品干制的基本原理一、干燥机制干燥过程是湿热传递过程：表面水分扩散到空气中，内部水分转移到表面；而热则从表面传递到食品内部。①水分梯度：干制过程中潮湿食品表面水分受热后一方面有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周边介质扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分梯度。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。这种水分迁移现象称为导湿性。②温度梯度：食品在热空气中，食品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差，即温度梯度。温度梯度将促使水分（无论是液态还是气态）从高温向低温处转移。这种现象称为导湿温性。（一）导湿性（1）水分梯度若用M表达等湿面湿含量或水分含量（kg/kg干物质），则沿法线方向相距Δn的另一等湿面上的湿含量为M+ΔM，那么物体内的水分梯度gradM则为：M——物体内的湿含量，即每公斤干物质内的水分含量（公斤）；Δn——物料内等湿面间的垂直距离（米）。导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得：（公斤/米2·小时）其中：i水——物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（kg干物质/米2·小时）。K——导湿系数（米·小时）。γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3）。M——物料水分（kg/kg干物质）水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。需要注意的一点是：导湿系数在干燥过程中并非稳定不变的，它随着物料温度和水分而异。（2）物料水分与导湿系数间的关系①K值的变化比较复杂。当物料处在恒率干燥阶段时，排除的水分基本上为渗透水分，以液体状态转移，导时系数稳定不变（DE段）；再进一步排除毛细管水分时，水分以蒸汽状态或以液体状态转移，导湿系数下降（CD段）；再进一步为吸附水分，基本上以蒸汽状态扩散转移，先为多分子层水分，后为单分子层水分。②导湿系数与温度的关系若将导湿性小的物料在干制前加以预热，就能显著地加速干制过程。因此可以将物料在饱和湿空气中加热，以免水分蒸发，同时可以增大导湿系数，以加速水分转移。（二）导湿温性在对流干燥中，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（不管液态或气态）从高温处向低温处转移。这种现象称为导湿温性。导湿温性是在许多因素影响下产生的复杂现象。高温将促使液体粘度和它的表面张力下降，但将促使蒸汽压上升，并且毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响。结果是毛细管内水分将顺着热流方向转移。（1）温度梯度导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比，它的流量可通过下式计算求得：其中：i温——物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（kg干物质/米2·小时）。K——导湿系数（米·小时）γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3）。δ——湿物料的导湿温系数（1/℃，或kg/kg干物质×℃）（2）导湿温系数就是温度梯度为1℃/米时物料内部能建立的水分梯度，即导湿温性和导湿性同样，会因物料水分的差异（即物料和水分结合状态）而异。（三）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，水分流动的方向将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温水分将按照物料水分减少方向转移，以导湿性为主，而导湿温性成为阻碍因素，水分扩散则受阻。当i湿﹤i温水分随热流方向转移，并向物料水分增长方向发展，而导湿性成为阻碍因素。如：烤面包的初期二、干制过程的特性食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率逐渐变低，食品温度也在不断上升。①水分含量的变化（干燥曲线）②干燥速率曲线③食品温度曲线（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。干燥时，食品水分在短暂的平衡后，出现快速下降，几乎是直线下降，当达成较低水分含量时（第一临界水分），干燥速率减慢，随后达成平衡水分。平衡水分取决于干燥时的空气状态。（2）干燥速率曲线随着热量的传递，干燥速率不久达成最高值，然后稳定不变，此时为恒率干燥阶段，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（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取的潜热（热量所有用于水分蒸发）。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。曲线特性的变化重要是内部水分扩散与表面水分蒸发或外部水分扩散所决定。食品干制过程特性总结：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水分扩散，就不存在恒率干燥阶段。外部扩散速率，很容易理解，取决于温度、空气、湿度、流速以及表面蒸发面积、形状等。那么内部水分扩散速率的影响因素或决定因素是什么呢？由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特性。以上我们讲的都是热空气为加热介质。若是采用其它加热方式，则干燥速率曲线将会变化。三、影响干制的因素 干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热传递，对这一过程的影响因素重要取决于干制条件（由干燥设备类型和操作状况决定）以及干燥物料的性质。（一）干制条件的影响（1）温度对于空气作为干燥介质，提高空气温度，干燥加快。由于温度提高，传热介质与食品间温差越大，热量向食品传递的速率越大，水分外逸速率因而加速。对于一定相对湿度的空气，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。此外，温度高水分扩散速率也加快，使内部干燥加速。注意：若以空气作为干燥介质，温度并非重要因素，由于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，从而减少了水分的蒸发速度.故温度的影响也将因此而下降。（2）空气流速空气流速加快，食品干燥速率也加速。不仅由于热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸取较多的水分；还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；同时还因和食品表面接触的空气量增长，而显著加速食品中水分的蒸发。（3）空气相对湿度脱水干制时，假如用空气作为干燥介质，空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快。近于饱和的湿空气进一步吸取水分的能力远比干燥空气差。饱和的湿空气不能在进一步吸取来自食品的蒸发水分。脱水干制时，食品的水分能下降的限度也是由空气湿度所决定。食品的水分始终要和周边空气的湿度处在平衡状态。干制时最有效的空气温度和相对湿度可以从各种食品的吸湿等温线上寻找。（4）大气压力和真空度气压影响水的平衡，因而可以影响干燥，当真空下干燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低，温度不变，气压减少则沸腾更加速。但是，若干制由内部水分转移限制，则真空干燥对干燥速率影响不大。（5）蒸发和温度干燥空气温度不管多高，只要由水分迅速蒸发，物料温度一般不会高于湿球温度。若物料水分下降，蒸发速率减慢，食品的温度将随之而上升。脱水食品并非无菌。（二）食品性质的影响（1）表面积水分子从食品内部行走的距离决定了食品被干燥的快慢。小颗粒，薄片易干燥，快。（2）组分定向水分在食品内的转移在不同方向上差别很大，这取决于食品组分的定向。例如：芹菜的细胞结构，沿着长度方向比横穿细胞结构的方向干燥要快得多。在肉类蛋白质纤维结构中，也存在类似行为。（3）细胞结构：细胞结构间的水分比细胞内的水更容易除去。（4）溶质的类型和浓度：溶质与水互相作用，克制水分子迁移，减少水分转移速率，干燥慢。思考题①简述干燥机制。②简述干制过程特性。③假如想要缩短干燥时间，该如何控制干燥过程？四、合理选用干制工艺条件食品干制工艺条件重要由干制过程中控制干燥速率、物料临界水分和干制食品品质的重要参变数组成。比如：以热空气为干燥介质时，其温度、相对湿度和食品的温度时它的重要工艺条件。最适宜的干制工艺条件为：使干制时间最短、热能和电能的消耗量最低、干制品的质量最高。它随食品种类而不同。如何选用合理的工艺条件：（1）使食品表面的蒸发速率尽也许等于食品内部的水分扩散速率，同时力求避免在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免减少食品内部的水分扩散速率。在导热性较小的食品中，若水分蒸发速率大于食品内部的水分扩散速率，则表面会迅速干燥，表层温度升高到介质温度，建立温度梯度，更不利于内部水分向外扩散，而形成干硬膜。办法需减少空气温度和流速，提高空气相对湿度。（2）恒率干燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品表面的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原则下，允许尽也许提高空气温度。此时，所提供的热量重要用于水分的蒸发，物料表面温度是湿球温度。（3）降率干燥阶段时，应设法减少表面蒸发速率，使它能和逐步减少了的内部水分扩散率一致，以免食品表面过度受热，导致不良后果。要减少干燥介质的温度，务使食品温度上升到干球温度时不致超过导致品质变化（如糖分焦化）的极限温度（一般为90℃）。（4）干燥末期干燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用。一般达成与当时介质温度和相对湿度条件相适应的平衡水分第三节干制对食品品质的影响一、干制过程中食品的重要变化（一）物理变化（1）干缩、干裂；（2）表面硬化；（3）多孔性；（4）热塑性加热时会软化的物料如糖浆或果浆。（二）化学变化（1）营养成分①蛋白质；②碳水化合物；③脂肪；高温脱水时脂肪氧化比低温时严重④维生素；（2）色素；①色泽随物料自身的物化性质改变（反射、散射、吸取传递可见光的能力）；②天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素。③褐变：糖胺反映(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、其他。（3）风味①引起水分除去的物理力，也会引起一些挥发物质的去处；②热会带来一些异味、煮熟味。防止风味损失方法：芳香物质回收、低温干燥、加包埋物质，使风味固定二、干制品的复原性和复水性干制品复水后恢复本来新鲜状态的限度是衡量干制品品质的重要指标。干制品的复原性就是干制品重新吸取水分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结构、成分以及可见因素（感官评估）等各个方面恢复本来新鲜状态的限度。干制品的复水性：新鲜食品干制后能重新吸回水分的限度，一般用干制品吸水增重的限度来表达。复水比：R复=G复/G干。G复：干制品复水后沥干重，G干：干制品试样重。复重系数：K复=G复/G原。G原：干制前相应原料重。干燥比：R干=G原/G干。三、食品的干制方法的选择：①干制时间最短；②费用最低；③品质最高。选择方法时要考虑：①不同的物料物理状态不同：液态、浆状、固体、颗粒；②性质不同：对热敏感性、受热损害限度、对湿热传递的感受性；③最终干制品的用途；④消费者的规定不同。第四节食品的干制方法干制方法可以区分为自然和人工干燥两大类。自然干制：在自然环境条件下干制食品的方法：晒干、风干、阴干。人工干制：在常压或减压环境重用人工控制的工艺条件进行干制食品，有专用的干燥设备。常见设备有空气对流干燥设备、真空干燥设备、滚筒干燥设备。一、空气对流干燥空气对流干燥时最常见的食品干燥方法，这类干燥在常压下进行，食品也分批或连续地干制，而空气则自然或强制地对流循环。流动的热空气不断和食品密切接触并向它提供蒸发水分所需的热量，有时还要为载料盘或输送带增添补充加热装置。采用这种干燥方法时，在许多食品干制时都会出现恒率干燥阶段和降率干燥阶段。因此干制过程中控制好空气的干球温度就可以改善食品品质。（一）柜式干燥设备（1）特点：间歇型，小批量、设备容量小、操作费用高。（2）操作条件：空气温度<94℃，空气流速2-4m/s。（3）合用对象①果蔬或价格较高的食品。②作为中试设备，摸索物料干制特性，为拟定大规模工业化生产提供依据。（二）隧道式干燥设备一些定义：①高温低湿空气进入的一端——热端②低温高湿空气离开的一端——冷端③湿物料进入的一端——湿端④干制品离开的一端——干端⑤热空气气流与物料移动方向一致——顺流⑥热空气气流与物料移动方向相反——逆流（1）逆流式隧道干燥设备湿端即冷端，干端即热端。湿物料碰到的是低温高湿空气，虽然物料具有高水分，尚能大量蒸发，但蒸发速率较慢，这样不易出现表面硬化或收缩现象，而中心有能保持湿润状态，因此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，虽然碰到的是高温低湿空气，但干燥仍然比较缓慢，因此物料温度容易上升到与高温热空气相近的限度。此时，若干物料的停留时间过长，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减少，最终水分可低于5%。注意问题：逆流干燥，湿物料载量不宜过多，由于低温高湿的空气中，湿物料水分蒸发相对慢，若物料易腐败或菌污染限度过大，有腐败的也许。载量过大，低温高湿空气接近饱和，物料增湿的也许。（2）顺流隧道式干燥湿端即热端，冷端即干端。湿物料与干热空气相遇，水分蒸发快，湿球温度下降比较大，可允许使用更高一些的空气温度如80-90℃，进一步加速水分蒸干而不至于焦化。干端处则与低温高湿空气相遇，水分蒸发缓慢，干制品平衡水分相应增长，干制品水分难以降到10%以下，因此吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方式。顺流干燥，国外报道只用于干制葡萄。（3）双阶段干燥顺流干燥：湿端水分蒸发率高；逆流干燥：后期干燥能力强；双阶段干燥：取长补短。①特点：干燥比较均匀，生产能力高，品质较好②用途：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马铃薯等）现在尚有多段式干燥设备，有3，4，5段等，有广泛的适应性。（三）输送带式干燥特点：操作连续化、自动化、生产能力大。（1）多层输送带特点：物料有翻动；物流方向有顺流和逆流；操作连续化、自动化、生产能力大、占地少。（2）双带式干燥（四）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。特点：干燥强度大，悬浮状态，物料最大限度地与热空气接触；干燥时间短，0.5~5秒，并流操作；散热面积小，热效高，小设备大生产；合用范围广，物料(晶体)有磨损,动力消耗大。合用对象：水分低于35%~40%的物料。（五）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）。合用对象：粉态食品（固体饮料，造粒后二段干燥）。单层流化床干燥器；多层流化床干燥器；卧式多室流化床干燥器；喷动流化床干燥器；振动流化床干燥器。（六）仓贮干燥合用于干制那些已经用其他干燥方法去除大部分水分而尚有部分残余水分需要继续清除的未干透的制品。优点：比较经济并且不会对制品导致热损害。（七）泡沫干燥①工作原理：将液态或浆质态物料一方面制成稳定的泡沫料，然后在常压下用热空气干燥。②造泡的方法：机械搅拌，加泡沫稳定剂，加发泡剂。③特点：接触面大，干燥初期水分蒸发快，可选用温度较低的干燥工艺条件。④合用对象：水果粉，易发泡的食品。（八）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。设备重要由雾化系统、空气加热系统、干燥室、空气粉末分离系统、鼓风机等重要部分组成。（1）常用的喷雾系统有两种类型①压力喷雾：液体在高压下（700-1000kPa）下送入喷雾头内以旋转运动方式经喷嘴孔向外喷成雾状，一般这种液滴颗粒大小约100-300μm，其生产能力和液滴大小通过食品流体的压力来控制。②离心喷雾：液体被泵入高速旋转的盘中（5000-20230rpm），在离心力的作用下经圆盘周边的孔眼外逸并被分散成雾状液滴，大小10-500μm。（2）空气加热系统蒸汽加热；电加热。温度150~300℃，食品体系一般在200℃左右。（3）干燥室液滴和热空气接触的地方，可水平也可垂直，为立式或卧式，室长几米到几十米，液滴在雾化器出口处速度达50m/s,滞留时间5~100秒，根据空气和液滴运动方向可分为顺流和逆流。干燥时的温度变化空气200℃，产品湿球温度80℃。（4）旋风分离器将空气和粉末分离，大粒子粉末由于重力而将到干燥室底部，细粉末靠旋风分离器来完毕。（5）喷雾干燥的特点蒸发面积大；干燥过程液滴的温度低；过程简朴、操作方便、适合于连续化生产；耗能大、热效低。（6）喷雾干燥的典型产品奶粉；速溶咖啡和茶粉；蛋粉；酵母提取物；干酪粉；豆奶粉；酶制剂。（7）喷雾干燥的发展与流化床干燥结合的两阶段干燥法；再湿法和直通法。二、接触干燥被干燥物与加热面处在密切接触状态，蒸发水分的能量来自传导方式进行干燥，间壁传热，干燥介质可为蒸汽、热油。①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%增长到90-98%，表面湿度可达100-145℃，接触时间2秒-几分钟，干燥费用低，带有煮熟风味。②合用对象：浆状、泥状、液态，一些受热影响不大的食品，如麦片、米粉（一）滚筒干燥基本结构：金属圆筒在浆料中滚动，物料为薄膜状，受热蒸发，热由里向外。设备类型：(1)单滚筒，示意图；(2)双滚筒，示意图；(3)真空滚筒干燥，示意图。三、真空干燥①基本结构：干燥箱、真空系统、供热系统、冷凝水收集装置。②特点：物料呈疏松多孔状，能速溶。有时可使被干燥物料膨化。③设备类型：间歇式真空干燥和连续式真空干燥（带式输送）。合用于：水果片、颗粒、粉末，如麦乳精。四、冷冻干燥将食品在冷冻状态下，食品中的水变成冰，再在高真空度下，冰直接从固态变成水蒸汽（升华）而脱水，故又称为升华干燥。要使物料中的水变成冰，同时由冰直接升华为水蒸汽，则必须要使物料的水溶液保持在三相点以下。（1）冷冻干燥的条件：1）真空室内的绝对压力至少＜0.5×1000Pa，高真空一般达成0.26-0.01×1000Pa。2）冷冻温度＜-4℃（2）冻结方法：自冻法，预冻法自冻法：就是运用物料表面水分蒸发时从它自身吸取汽化潜热，促使物料温度下降，直至它达成冻结点时物料水分自行冻结，如能将真空干燥室迅速抽成高真空状态即压力迅速下降,物料水分就会因水分瞬间大量蒸发而迅速降温冻结。但这种方法由于有液→气的过程会使食品的形状变形或发泡,沸腾等.适合于一些有一定体形的如芋头\碎肉块\鸡蛋等。预冻法：用一般的冻结方法如高速冷空气循环法、低温盐水浸渍法、液氮或氟利昂等制冷剂使物料预先冻结，一般食品在-4℃以下开始形成冰晶体，此法较为适宜。重要将液态食品干燥。（3）冷冻干燥设备基本结构冷冻干燥设备组成见示意图。和真空干燥设备相同，但要多一个制冷系统,重要是将物料冻结成冰块状。设备类型：间歇式冷冻干燥设备(P202)：隧道式连续式冷冻干燥设备(P203)：间歇式冷冻干燥设备：隧道式连续式冷冻干燥设备。（4）冷冻干燥的过程①初级干燥阶段冰晶体形成后，通过控制冷冻室中的真空度，则冰晶升华，因升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升华热。在冷冻干燥的初级阶段，随着干燥的进行，食品中的冰逐渐减少，在食品中的冻结层和干燥层之间的界面被称为升华界面（sublimationfront），确切地说是在食品的冻结层和干燥层之间存在一个扩散过渡区（见图P91）。在干燥层中由于冰升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小的孔隙，形成了海绵状多孔性结构，这种结构有助于产品的复水性，但这种结构使传热速度和水分外逸的速度减慢，特别是传热的限制。因此，若采用一些穿透力强的热能如辐射热、红外线、微波等使之直接穿透到（冰层面）升华面上，就能有效地加速干燥速率。②二级干燥阶段当食品中的冰所有升华光，升华界面消失时，食品中的水分作为冰被除去后水分含量在15-20%时，干燥就进入另一个阶段称为二级干燥。剩余的水分即是未结冰的水分必须补加热量使之加快运动而克服束缚来外逸出来。但在二级干燥阶段需要注意热量补加不能太快，以避免食品温度上升快而使原先形成的固态状框架结构变为易流动的液态状，而使食品的固态框架结构发生瘪塌（collapse），此时的温度称为瘪塌温度。在瘪塌中冰晶体升华后的空穴随着食品流动而使这些区域消失，食品密度减少，复水性差（疏松多孔结构消失）。食品的瘪塌温度事实上就是玻璃态转化温度（glasstransitiontemperature）。（4）冷冻干燥特点1）保持新鲜食品的色、香、味及营养成分。适合于热敏食品以及易氧化食品的干燥。2）冰晶体升华留下空间，使固体框架结构不变，食品干燥后成为疏松多孔状物质，复水性好。3）由于操作在高真空和低温下进行，需要高真空设备和制冷设备，投资费用大，且操作费用也高，故产品成本高。4）一般用在高附加值功能食品成分、生物制品（医药），尚有生物制品如酶制剂等。五、干燥方法的发展在前述的干燥方法中，如空气对流干燥或热传导的干燥中都存在着一个温度梯度或传热界面，要使物料升高温度，必然使物料表面受到一个过度热量（高温），若物料的损失和传导慢，必然需要提高物料温度（提高热源温度），使物料受到高温影响而妨碍质量。近年来为了消灭这个影响，减少这个缺陷，则发展了红外线干燥技术和微波干燥技术。1、红外干燥把电磁波谱中波长在1-1000μm区域称为红外区。在食品中有很多物料对红外区波长在3-15μm（2.5-25μm）范围的红外线有很强的吸取。(1)原理构成物质的分子、原子、电子，即使处在基态都在不断地运动着振动或转动，这些运动都有自己的固有频率。当这些质点碰到某个频率与它的固有频率相等时，则会发生与振动、转动的共振运动，使运动进一步激化，微观结构质点运动加剧的宏观反映就是物体温度升高，即物质吸取红外线后，便产生自发的热效应，由于这种热效应直接产生于物体内部，所以能快速有效地对物质加热，这就是红外线加热的原理。在食品中很多成分都能对红外线3~15μm波长有强烈的吸取。(2)特点热吸取率高；有一定的穿透能力，物体内部直接加热，食品受热比较均匀，不会局部过热；加热速度快，传热效率高，在保证物料但是热的情况下使物料被加热，因没有传热界面，故速度比传导和对流快得多，热损失也小，物料受热时间短；产品质量好，通过控制红外线辐射，避免过度受热，则食品干燥时可使色、香、味、营养成分受到保存。如红外干燥比传统对流干燥方法象叶绿素、维生素等易分解成分损失小得多。(3)设备类型作为热源同样可在上述的对流干燥设备，真空干燥、冷冻干燥等中被应用。最早使用红外干燥是用红外灯泡对汽车的油漆涂层进行干燥。目前食品工业中在谷物干燥、焙烤制品等得到应用。2．微波干燥微波是指波长在1mm~100cm范围的电磁波。（频率在300~300000MHz）①原理水分子是一个偶极分子，一端带正电，一端带负电，在没有电场下，这些偶极分子在介质中作杂乱无规则的运动。在电场作用下，偶极分子定向排列，有规则的取向排列。若改变电场方向，则偶极分子取向也随之改变。若电场迅速交替改变方向，则偶极分子亦随之作迅速的摆动，由于分子的热运动和相邻分子间的互相作用，产生了类似摩擦作用，使得分子以热的形式表现出来，表现为介质温度升高。工业上采用高频交替变换电场，如915MHz和2450MHz，即意味着在1秒钟内有9.15╳108次或2.45╳109次的电场变化，分子如此频繁的运动，其摩擦产生的热量则相称大，故能瞬间升高温度。②特点加热速度快，仅及常规方法的1/10~1/100时间；均匀性好，内部加热，避免表面硬化。微波穿透深度大体在几十厘米到几厘米的厚度；加热效率高，由于微波加热重要是食品中水分子吸取而使物料自身被加热，避免了环境的高温和热损耗，所以热效率高，可达80%；选择性吸取，某些成分非常容易吸取微波，另一些成分则不易吸取微波，如食品中水分吸取微波能比其他成分多，温度升高得大，有助于水分蒸发，干物质吸取微波能少，温度低，但是热，可以保持色香味等。③应用上述空气对流干燥的各种设备中将热源换成微波，或箱式、隧道式、带式；微波真空干燥，微波冷冻干燥；微波焙烤。第五节干制品的包装和贮藏食品经干燥脱水解决后，其自身的一些物理特性发生了很大改变，如密度、体积、吸湿性等。为了保持干制品的特性以及便于储藏运送，通常对于干制品的而言涉及三部分：干制品的预解决；干制品的包装；干制品的贮藏。一、包装前干制品的预解决1、筛选分级：剔除块片和颗粒大小不合标准产品或其他碎屑杂质等物，有时在输送带上进行人工筛选。2、均湿解决：有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会导致制品中水分含量不均匀一致（内部亦不均匀），这时需要将它们放在密闭室内或容器内短暂贮藏，使水分在干制品内部重新扩散和分布，从而达成均匀一致的规定，这称为均湿解决。特别是水果干制品。均湿解决还常称为回软和发汗3、灭虫解决：干制品，特别是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜的条件下会生长导致损失。故常用烟熏剂用甲基溴作为有效的烟熏剂，可使害虫中毒死亡。因残留溴会残留，一般允许残溴量应小于150ppm，有些水果干制品甚至在100ppm以下，如李干为20ppm。此外尚有氯化乙烯和氯化丙烯。4、速化复水解决（instantizationprocess）即为了加快干制品的复水速度，常采用①压片法即将颗粒状果干通过相距为一定距离（0.025mm-1.5mm）间隙转辊，进行轧制压扁，薄果片复水比颗粒状迅速得多；②刺孔法将半干制品水分含量16-30%的干苹果片进行刺孔，然后再干制到5%水分，不仅可加热干燥速度，还可使干制品复水加快；③刺孔压片法：在转辊上装有刺孔用针，同时压片和刺孔，复水速度可达最快。5、压块（片）：将干制品压缩成密度较高的块状或片状，如紫菜。减小体积。但应对有韧性的果蔬产品。二．干制品的包装1．干制品包装的规定（1）能防止干制品吸湿回潮以免结块和长线包装材料在90%相对湿度中，每年水分增长量不超过2%；（2）能防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物以及气味等入侵；（3）能不透外界光线；（4）贮藏、搬运和销售过程中具有耐久牢固的特点，能维护容器原有特性，包装容器在30～100厘米高处落下120～200次而不会破损，在高温、高湿或浸水和雨淋的情况也不会破烂；（5）包装的大小、形状和外观应有助于商品的销售；（6）和食品相接触的包装材料应符合食品卫生规定，并且不会导致食品变性、变质；（7）包装费用应做到低廉或合理。注意点：①要耐久牢固；②防湿；不吸湿密封，或加干燥剂；③防氧化，充氮气，抽真空。2．干制品的包装容器①纸箱和盒纸箱和纸盒是干制品常用的包装容器。大多数干制品用纸箱或纸盒包装时还衬有防潮包装材料如涂蜡纸、羊皮纸以及具有热封性的高密度聚乙烯塑料袋，以后者较为抱负。纸盒还常用能紧密贴盒的彩印纸、蜡纸、纤维膜或铝箔作为外包装。②塑料袋数年来，供零售用的干制品常用玻璃纸包装，现在开始用涂料玻璃纸袋以及塑料薄膜袋和复合薄膜袋包装。简朴的塑料袋如聚乙烯袋和聚丙烯袋包装使用最为普遍。也常采用玻璃纸一聚乙烯一铝箔一聚乙烯组合的复合薄膜，也可采用纸一聚乙烯一铝箔一聚乙烯组合的复合薄膜材料。用薄膜材料作包装所占的体积要比铁罐小，它可供真空或充隋性气体包装之用。③金属罐金属罐是包装干制品较为抱负的容器。它具有密封、防潮和防虫以及牢固耐久的特点，并能避免在真空状态下发生破裂。④玻璃瓶玻璃罐也是防虫和防湿的容器。有的可真空包装。许多干制品特别是粉末状干制品包装时还常附装干燥剂。干燥剂一般包装在透湿的纸质包装容器内以免污染干制品，同时能吸取密封容器内水蒸气，逐渐减少干制品中的水分。3．干制品包装实例按食品自身的吸湿性可将干制品分为高吸湿性食品、易吸湿性食品、低吸湿性食品和中吸湿性食品，他们对包装的规定也不同。（1）高吸湿性食品的包装典型食品：速溶咖啡、奶粉，水分1％一3％，通常平衡相对湿度低于20％，有一些产品低10％。包装规定：包装环境有较低的相对湿度（RH），包装材料隔绝水、汽、气、光性能高，包装密封性好。包装形式：金属罐、玻璃瓶、复合铝塑纸罐、铝箔袋及铝塑复合袋；真空或充气；软包装：组合包装（大套小），外袋内加干燥剂、吸氧剂。（2）易吸湿性食品的包装典型食品：茶叶、脱水汤料、烘烤早餐谷物、饼干等。水分2％～8％，平衡相对湿度10％－30％。包装规定：隔绝水、气、汽、光。包装形式：茶：铁罐、瓷罐、复合铝箔袋，袋泡茶用纸、外加收缩膜。调味包：隔绝性好的玻璃瓶或塑料瓶饼干：BOPP、玻璃纸、MSAT型赛璐玢（PVDC涂敷赛璐玢）和各种复合材料，如以BOPP（20μm）／Al（7.5～9.0μm）／LDPE（20～25μm）或BOPP（20μm）／LDPE（20～25μm）、镀铝聚酯膜／PE（50μm）／PVDC。（3）低吸湿性食品的包装典型食品：坚果、面包等，含水量6％～30％。包装规定：中档的防潮性能包装形式：软包装材料，如蜡纸、玻璃纸及塑料薄膜常用于面包的包装；目前多采用PEIP以及PEIPP／PE共挤薄膜包装袋，并用热封或涂塑的金属丝扎住袋口。高级面包采用铝箔／纸或铝箔／聚乙烯复合材料。（4）中吸湿性食品的包装典型食品：蜜饯类食品，25％-40％，平衡湿度60％－90％。包装规定：该类食品也易受酵母与细菌等微生物的侵袭，为了延长其保质期，在加工过程中常辅以合适的包装，如个体单包装、多层包装，用热充填（80～85℃）的方法或采用真空充氮包装。因此规定包装材料有一定的耐热性和低水、汽、气透过性。三．干制品的贮藏良好的贮藏环境是保证干制品耐藏性的重要因素。环境相对湿度是水分的重要决定因素。①避光；②干燥地方，相对湿度<65%；③温度低温，0-2℃，但不易超过10-14℃。第三章食品的热加工第一节热解决的目的表2-1：常用的热解决热解决产品工艺参数预期变化不良变化保藏解决热烫蔬菜、水果蒸汽或热水加热到90-100℃钝化酶，除氧，减菌，减少生苦味，改变质构营养损失，流失，色泽变化巴氏杀菌乳、啤酒、果汁、肉、蛋、面包、即食食品加热到75-95℃杀灭致病菌色泽变化，营养变化，感官变化杀菌乳、肉制品、水果、蔬菜加热到＞100℃杀灭微生物及其孢子色泽变化，营养变化，感官变化转化解决蒸煮蔬菜、肉、鱼蒸汽或热水加热到90-100℃钝化酶，改变质构，蛋白质变性，淀粉糊化营养损失、流失，水分损失烘烤肉、鱼干空气或湿空气加热到＞215℃改变色泽，形成外壳，蛋白质变性，杀菌，减少水分营养损失，有诱变性物质面包形成外壳，淀粉糊化，结构和体积变化，水分减少，色泽变化油炸肉、鱼、土豆油中加热到150-180℃形成外壳，色泽变化，蛋白质变性，淀粉糊化营养素损失、流失第二节热解决原理食品的杀菌方法有多种，物理的如热解决、微波、辐射、过滤等，化学的如各种防腐剂和抑菌剂，生物的如各种微生物或能产生抗生素的微生物。虽然杀菌方法有多种多样，并且还在不断地发展，但热解决杀菌是食品工业最有效、最经济、最简便、因而也是使用最广泛的杀菌方法，同时也成为用其它杀菌方法时评价杀菌效果的基本参照。热杀菌的重要目的是杀灭在食品正常的保质期内可导致食品腐败变质的微生物。一般认为，达成杀菌规定的热解决强度足以钝化食品中的酶活性。同时，热解决当然也导致食品的色香味、质构及营养成分等质量因素的不良变化。因此，热杀菌解决的最高境界是既达成杀菌及钝化酶活性的规定，又尽也许使食品的质量因素少发生变化。要制定出既达成杀菌的规定，又可以使食品的质量因素变化最少的合理的杀菌工艺参数（温度和时间），就必须研究微生物的耐热性，以及热量在食品中的传递情况。一、微生物的耐热性（一）影响微生物耐热性的因素1、污染微生物的种类和数量。（1）种类。各种微生物的耐热性各有不同，一般而言，霉菌和酵母的耐热性都比较低，在50-60℃条件下就可以杀灭；而有一部分的细菌却很耐热，特别是有些细菌可以在不适宜生长的条件下形成非常耐热的芽孢。显然，食品在杀菌前，其中也许污染有各种各类的微生物。微生物的种类及数量取决于原料的状况（来源及储运过程）、工厂的环境卫生、车间卫生、机器设备和工器具的卫生、生产操作工艺条件、操作人员个人卫生等因素。（2）污染量。微生物的耐热性，与一定容积中所存在的微生物的数量有关。微生物量越多，所有杀灭所需的时间就越长。2、热解决温度。在微生物生长温度以上的温度，就可以导致微生物的死亡。显然，微生物的种类不同，其最低热致死温度也不同。对于规定种类、规定数量的微生物，选择了某一个温度后，微生物的死亡就取决于在这个温度下维持的时间。3、罐内食品成分。（1）pH值。研究证明，许多高耐热性的微生物，在中性时的耐热性最强，随着pH值偏离中性的限度越大，耐热性越低，也就意味着死亡率越大。（2）脂肪。脂肪含量高则细菌的耐热性会增强。（3）糖。糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物。（4）蛋白质。食品中蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用。（5）盐。低浓度食盐对微生物有保护作用，而高浓度食盐则对微生物的抵抗力有削弱作用。（6）植物杀菌素。有些植物（如葱、姜、蒜、辣椒、萝卜、胡萝卜、番茄、芥末、丁香和胡椒等）的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有克制或杀灭作用，这类物质就被称为植物杀菌素。（二）对热杀菌食品的pH值分类大量实验证明，较高的酸度可以克制乃至杀灭许多种类的嗜热菌或嗜温微生物；而在较酸的环境中还能存活或生长的微生物往往不耐热。这样，就可以对不同pH值的食品物料采用不同强度的热杀菌解决，既可达成热杀菌的规定，又不致因过度加热而影响食品的质量。各种书籍资料中对热解决食品按pH值分类的方法有多种不尽相同的方式，如分为高酸性（≤3.7）、酸性（＞3.7-4.6）、中酸性（＞4.6-5.0）和低酸性（＞5.0）这四类，也有分为高酸性（＜4.0）、酸性（4.0-4.6）和低酸性（＞4.6）这三类的，尚有其它一些划分法。但从食品安全和人类健康的角度，只要提成酸性（≤4.6）和低酸性（＞4.6）两类即可。这是根据肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性来决定的。在包装容器中密封的低酸性食品给肉毒杆菌提供了一个生长和产毒的抱负环境。肉毒杆菌在生长的过程中会产生致命的肉毒素。由于肉毒杆菌对人类的健康危害极大，所以罐头生产者一定要保证杀灭该菌。实验证明，肉毒杆菌在pH≤4.8时就不会生长（也就不会产生毒素），在pH≤4.6时，其芽孢受到强烈的克制，所以，pH4.6被拟定为低酸性食品和酸性食品的分界线。此外，科学研究还证明，肉毒杆菌在干燥的环境中也无法生长。所以，以肉毒杆菌为对象菌的低酸性食品被划定为pH＞4.6、aw＞0.85。因而所有pH值大于4.6的食品都必须接受基于肉毒杆菌耐热性所规定的最低热解决量。在pH≤4.6的酸性条件下，肉毒杆菌不能生长，其它多种产芽孢细菌、酵母及霉菌则也许导致食品的败坏。一般而言，这些微生物的耐热性远低于肉毒杆菌，因次不需要如此高强度的热解决过程。有些低酸性食品物料由于感官品质的需要，不宜进行高强度的加热，这时可以采用加入酸或酸性食品的办法使整罐产品的最终平衡pH值在4.6以下，这类产品称为“酸化食品”。酸化食品就可以按照酸性食品的杀菌规定来进行解决。（三）微生物耐热性参数1、热力致死温度：表达对于特定种类的微生物进行杀菌达成某一个温度时，微生物已所有死亡，该温度即热力致死温度。2、热力致死时间曲线（Thermaldeathtimecurve，简称TDT曲线）：用以表达将在一定环境中一定数量的某种微生物恰好所有杀灭所采用的杀菌温度和时间组合。（图：TDT曲线）热力致死时间曲线方程：TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关。3、F0值：单位为min，即TDT121.1，是采用121.1℃杀菌温度时的热力致死时间。F0值与菌种、菌量及环境条件有关。显然，F0值越大，菌的耐热性越强。运用热力致死时间曲线，可将各种杀菌温度-时间组合换算成121.1℃时的杀菌时间：F0=tlg-1[(T－121.1)/Z]4、Z值：单位为℃，是杀菌时间变化10倍所需要相应改变的温度数。在计算杀菌强度时，对于低酸性食品中的微生物，如肉毒杆菌等，一般取Z=10℃；在酸性食品中的微生物，采用100℃或以下杀菌的，通常取Z=8℃。5、热力致死速率曲线：表达某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其总的数量随杀菌时间的延续所发生的变化。以热解决（恒温）时间为横坐标，以存活微生物数量为纵坐标，可以得到一条对数曲线，即微生物的残存数量按对数规律变化。（图：热力致死速率曲线）热力致死速率曲线方程：t=D(lga－lgb)在热力致死速率曲线上，若杀菌时间t足够大，残存菌数可出现负数（10-1乃至10-n），这是一种概率的表达。6、D值：单位为min，表达在特定的环境中和特定的温度下，杀灭90%特定的微生物所需要的时间。D值越大，表达杀灭同样百分数微生物所需的时间越长，说明这种微生物的耐热性越强。7、F0=nD：将杀菌终点的拟定与实际的原始菌数和规定的成品合格率相联系，用适当的残存率值代替“彻底杀灭”的概念，这使得杀菌终点（或限度）的选择更科学、更方便，同时强调了环境和管理对杀菌操作的重要性。通过F0=nD，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立了D值、Z值和F0值之间的联系。在实际杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数b足够小，达成某种可被社会（涉及消费者和生产者）接受的安全“杀菌限度”，就可以认为达成了杀菌的目的。这种限度的杀菌操作，称为“商业灭菌”；接受过商业灭菌的产品，即处在“商业无菌”状态。商业无菌规定产品中的所有致病菌都已被杀灭，耐热性非致病菌的存活概率达成规定规定，并且在密封完好的条件下在正常的销售期内不生长繁殖。二、食品的传热在实际生产中，必须考虑食品的传热问题。（一）传热方式热的传递方式有三种：传导、对流和辐射。对于罐藏食品的内容物来说，只有传导和对流两种方式。根据罐内容物的特性，其传热型式有如下几种。（1）完全对流型——液体物料假如汁、蔬菜汁，和汁液很多而固形物很少且块形很小的物料如汤类罐头；（2）完全传导型——固体物料如午餐肉、烤鹅等；（3）（先）传导（后）对流型——受热熔化的物料，假如酱等；（4）（先）对流（后）传导型——受热后会吸水膨胀的物料，如甜玉米等，具有丰富的淀粉质；（5）诱发对流型——借助机械力量产生对流，如对于八宝粥等粘稠性产品使用回转式杀菌器，在杀菌过程中产生强制性对流。（二）影响传热的因素1、罐内食品的物理性质。重要指食品的状态、块形大小、浓度、粘度等。2、初温（IT，initialtemperature）。指杀菌操作开始时，罐内食品物料的温度。3、容器。对于杀菌操作中的传热，重要考虑容器的材料、容积和几何尺寸。4、杀菌锅。静置式杀菌锅与回转式杀菌锅的区别。（三）传热测定指对罐头中心温度（或称冷点温度）的测定，冷点指罐头在杀菌冷却过程中，温度变化最缓慢的点。传导型食品罐头的冷点在罐的几何中心；对流型食品罐头的冷点在罐中心轴上离罐底2-4cm处。传热测定的目的，（1）了解不同性质内容物罐头的传热情况，即杀菌过程中温度随时间变化的曲线，为对的制定杀菌工艺条件奠定基础；（2）比较杀菌锅内不同位置的升温情况，为改善、维修设备和改善操作水平提供技术依据；（3）得出罐内食品所接受的杀菌值（Fp），判断罐头食品的杀菌效果。罐头中心温度测定仪重要由热电偶和电位差计组成。（四）传热曲线1、传热曲线的表现形式Tm~t自然数坐标传热曲线：表达罐头食品冷点处的温度Tm值随杀菌时间t的变化；（Ts-Tm）~t半对数坐标传热曲线：因杀菌锅操作温度Ts与罐头冷点温度Tm间差值的对数值与杀菌时间值t呈直线关系，故以杀菌温度与冷点温度的差值Ts-Tm为纵坐标，且纵坐标按对数规律安排。Tm~t半对数坐标传热曲线：将（Ts-Tm）~t半对数坐标传热曲线绕横转动180°，得到以杀菌时间为横坐标，以冷点温度为纵坐标的传热曲线。2、传热曲线的类型对流型和传导型食品物料的传热曲线近似于直线，称为简朴型曲线（Singlelogarithmiccurve）；先对流后传导型食品物料的传热曲线近似于两根相交的直线，称为转折型曲线（Brokenlogarithmiccurve）。这两种类型的传热曲线因其有规律性，故可用于“公式法”或“列图线法”计算杀菌值。三、杀菌强度的计算及拟定程序（一）热杀菌时间的推算比奇洛（Begelow）在192023一方面提出罐藏食品杀菌时间的计算方法（基本法）。随后，鲍尔（Ball）、奥尔森（Olsen）和舒尔茨（Schultz）等人对比奇洛的方法进行了改善（鲍尔改良法）。鲍尔还推出了公式计算法。史蒂文斯（Stevens）在鲍尔公式法的基础上又提出了方便实际应用的列图线法。1、比奇洛基本法。基本法推算实际杀菌时间的基础，是罐头冷点的温度曲线和对象菌的热力致死时间曲线（TDT曲线）。比奇洛将杀菌时罐头冷点的传热曲线分割成若干小段，每小段的时间为（ti）。假定每小段内温度不变，运用TDT曲线，可以获得在某段温度（Ti）下所需的热力致死时间（τi）。热力致死时间τi的倒数1/τi为在温度Ti杀菌1min所取得的效果占所有杀菌效果的比值，称为致死率；而ti/τi即为该小段取得的杀菌效果占所有杀菌效果的比值Ai，称为“部分杀菌值”。将各段的部分杀菌值相加，就得到总杀菌值A（或称累积杀菌值）。A=ΣAi比奇洛法的特点：①方法直观易懂，当杀菌温度间隔取得很小时，计算结果与实际效果很接近；②不管传热情况是否符合一定模型，用此法可以求得任何情况下的对的杀菌时间；③计算量和实验量较大，需要分别经实验拟定杀菌过程各温度下的TDT值，再计算出致死率。2、鲍尔改良法。针对比奇洛基本法需要逐个计算热致死时间、致死率和部分杀菌值的繁琐，鲍尔等人作了一些改善，重要有两点：①建立了“致死率值”的概念；②时间间隔取相等值。改善后的方法称为“鲍尔改良法”。（1）致死率值：L=1/t=lg-1(T-121)/z致死率值L的含义：对F0=1min的微生物，经T温度，1min的杀菌效果与该温度下所有杀灭效果的比值；也可表达为经温度T，1min的杀菌解决，相称于温度121℃时的杀菌时间。实际杀菌过程中，冷点温度随时间不断变化，于是，Li=lg-1(Ti-121)/z微生物Z值拟定后，即可预先计算各温度下的致死率值，列成表格，以方便使用。（2）时间间隔：鲍尔改良法的时间间隔等值化，简化了计算过程。若间隔取得太大，会影响到计算结果的准确性。整个杀菌过程的杀菌强度（总致死值）：Fp=∑(Li△t)=△t.∑LiFp值与F0值的关系：F0值指在标准温度下（121℃）杀灭对象菌所需要的理论时间；Fp值指将实际杀菌过程的杀菌强度换算成标准温度下的时间。判断一个实际杀菌过程的杀菌强度是否达成规定，需要比较F0与Fp的大小，规定：Fp≥F0一般取Fp略大于F0。3、公式法和列图线法。公式法一方面由鲍尔提出，通过美国制罐公司热学研究组简化后，用来计算简朴型和转折性传热曲线上杀菌时间和F值。公式法是根据罐头在杀菌过程中（含加热阶段和冷却阶段）冷点温度的变化在半对数坐标纸上所绘出的传热曲线进行推算，以求得整个杀菌过程的杀菌值FP，通过与对象菌的F0值对比，评判和拟定实际需要的杀菌时间。公式法的优点是可以在杀菌温度变更时算出杀菌时间；其缺陷是计算繁琐、费时，计算中容易发生错误，并且规定传热曲线必须呈有规律的简朴型曲线或转折型曲线才干使用。为了方便公式法的使用，奥尔森和史蒂文斯根据各参数间的数学关系，制作出如计算尺般的一系列计算图线。使用者从杀菌操作温度TP、升温时间t1、罐头冷点初温IT等基础参数出发，在计算图线上查阅和作连线，最终可推算出实际杀菌操作所需的恒温时间。但列图线法只能合用于简朴型传热曲线。（二）拟定热杀菌条件的环节用上述各种方法计算出的热杀菌操作条件，还是属于抱负状态，究竟能否实际使用，还需要通过一系列的评判和测试。拟定对的的杀菌条件的途径如下图所示。第三节热解决技术一、食品罐藏的基本过程食品的罐藏就是把食品置于罐（can，tin）、瓶（bottle）或袋（sac，sachet）中，密封后加热杀菌，借助容器防止外界微生物的入侵，达成在自然温度下长期存放的一种保藏方法。罐藏食品俗称罐头，相应的容器称为空罐、罐头盒。罐藏食品的生产过程由预解决（涉及拣选、清洗、去皮核、修整、预煮、漂洗、分级、切割、调味、抽空等工序）、装罐、排气、密封、杀菌、冷却和后解决（涉及保温、擦罐、贴标、装箱、仓储、运送）等工序组成。预解决的工序组合可根据产品和原料而有不同，但排气、密封和杀菌为罐藏食品必需的和特有的工序，因此也就是罐藏食品生产的基本工序。与干藏和冻藏不同，罐藏方法并不是人们直接受到自然现象的启示而加以运用，而是人们不断地探索和总结在长期的社会实践中的经验而发明发明的。据一些古书的记载，早在千年以前，就有用密封和加热法保存食物的例子，但限于当时的条件，还只是零星的局部经验，并未不久地推广开来和形成规模生产。现代意义上的罐藏食品，出现于18世纪末的法国。糖食业主尼古拉阿培尔（NicolasAppert）为获得拿破仑政府征求军队食品保存方法的赏金，通过十年的努力，发明了用玻璃瓶密封并加热来长期保存食物的方法，西文“（罐头）杀菌”一词即源于此（appertization）。（一）装罐1、容器的准备。重要是对选定容器的清洁解决。2、装罐的工艺规定。（1）装罐迅速，不要积压。（2）保证净重和固形物含量。（3）原料需合理搭配。（4）保存适当顶隙。3、装罐的方法。（1）人工装罐法：合用于①需要合理搭配，②有排列规定，③经不起机械性摩擦和冲击的原料。简便易行，适应性广；但效率低，偏差大，操作面积大，卫生状况控制难。（2）机械装罐法：合用于较均匀的原料（颗粒态、半固态、液态）。效率高，装量准确，连续性好，易于控制卫生条件，占地面积小；但适应性小。4、预封。将罐身与罐盖初步钩合，罐盖能自由转动但不能脱落。预封的目的：①留有排气通道，②防止表面层被蒸汽烫伤，③防止蒸汽冷凝水落入罐内，④保持顶隙处较高的温度，⑤便于使用高速封罐机。预封一般用于需要热力排气的产品，并非所有产品所必需。（二）排气1、排气的目的。（1）减少杀菌时罐内压力，防止变形、裂罐、胀袋等现象。（2）防止好氧性微生物生长繁殖。（3）减轻罐内壁的氧化腐蚀。（4）防止和减轻营养素的破坏及色、香、味成分的不良变化。2、排气方法（1）热灌装法：将加热至一定温度的液态或半液态食品趁热装罐并立即密封，或先装固态食品于罐内，再加入热的汤汁并立即密封。密封前罐内中心温度一般控制在80℃左右。特别适合于流体食品，也适合块状但汤汁含量高的食品。（2）加热排气法：预封后的罐头在排气箱内经一定温度和时间的加热，使罐中心温度达成80℃左右，立刻密封。特别适合组织中气体含量高的食品。（3）蒸汽喷射排气法：在专用的封口机内设立蒸汽喷射装置，临封口时喷向罐顶隙处的蒸汽驱除了空气，密封后蒸汽冷凝形成真空。该法适合于原料组织内空气含量很低的食品。需要有较大的顶隙。热力排气法形成真空的机理：运用饱和蒸汽压随温度的变化，是形成真空的重要因素；内容物体积随温度的变化，也是形成真空的因素之一。（4）真空排气法：运用机械产生局部的真空环境，并在这个环境中完毕封口。该法的合用范围很广，特别合用于固体物料。罐内必须有顶隙。3、影响罐内真空度的因素（1）密封温度（2）顶隙大小（3）杀菌温度（4）食品原料（5）环境温度（6）环境气压（三）密封1、金属罐密封金属罐的密封由二重卷边构成。对卷封的质量规定：①叠接率（身盖钩叠接的限度）规定不低于50%；②紧密度（盖钩上平伏部分占整个盖钩宽度的比例）规定大于50%；③接缝盖钩完整率（接缝处盖钩宽度占正常盖钩宽度的比例，）规定大于50%；还规定二重卷边平伏、光滑，不存在垂唇、牙齿、锐边、快口、跳封、假封等现象。2、玻璃罐密封有卷封与旋封等形式。3、软包装袋密封重要采用热封合，有热冲击式封合，热压式封合等形式。（四）商业杀菌系统1、间歇式或静止式杀菌锅。2、连续式杀菌锅系统。3、无笼杀菌锅。4、连续回转式杀菌锅。5、静水压杀菌器。（五）冷却杀菌时间达成后，罐头应迅速冷却。冷却方法：①水池冷却，②锅内常压冷却，③锅内加压冷却，④空气冷却。冷却终点：罐温38~40℃。①避免嗜热菌的生长繁殖，②防止高温下食品品质的下降，③运用余热使罐表面水分蒸发，防止生锈。冷却用水必须通过消毒解决。规定排水口处的水中游离氯含量在1~3mg/kg，正常条件下的加氯量约为5~8mg/kg。（六）检查1、外观检查：封口正常，两端内凹。2、保温检查：将罐头放置在微生物的最适生长温度以足够的时间，观测罐头有无胀罐和真空度下降等现象。3、敲音检查：用小棒敲击罐头，根据声音的清、浊判断罐头是否发生质变。4、真空度检查：用真空计抽检罐头的真空度。5、开罐检查：重量检查，感官检查，微生物检查，化学检查。二、巴氏杀菌巴氏杀菌是用于液体食品的温和热解决过程，解决目的一是钝化也许导致产品变质的酶类物质，以延长冷藏产品的货架期，二是杀灭食品物料中也许存在的致病菌营养细胞，以保护消费者的健康不受危害。与商业杀菌同样理由，巴氏杀菌解决的强度取决于产品的pH值，高pH值的产品需要较强烈的热解决。（