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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，几乎全部来自动植物和微生物。2食品——经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、运发动、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；人类对食品的要求；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〔第三功能新开展的功能〕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．平安性无毒无害卫生；2．方便性食用使用运输；3．保藏性有一定的货架寿命。四、加工工艺1．1． 食品加工概念将食物〔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〕的过程。原料——产品加工加工预处理：清洗别离粉碎；单元操作：加热冷却枯燥；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征。2．食品加工的目的满足消费者要求；延长食品的保存期；增加多样性；提高附加值。食品加工过程或多或少都含有这些目的，但要加工一个特定产品其目的性可能各不相同。比方冷冻食品的目的主要是保藏或延长货架寿命；糖果工业的主要目的是提供多样性。但是要到达各个产品的目的却并不简单，并不是买来设备就可以生产，或到达生产出食品并赢利的目的
13．食品工艺根据技术上先进、经济上合理的原那么，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要求一、食品原料主要组成蛋白质、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．原料采收运输根本原那么：原料应该在其品质最正确的时候进行采收、屠宰或用其他方法进行采集；原料在搬运中要防止损伤；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，细胞中的生化反响在继续。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。加工过程本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利于提高产品的品质。〔注意适度，否那么会迅速后熟，迅速出现严重品质降低〕。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。最后的后熟程度是在采收后形成的最正确食品品质。要理解适当的后熟虽然可以改善水果的口味，但不能改善它的根本品质。水果的根本品质是由于水果在果树上到达最正确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、一、 食品的质量因素质量的定义：食品好的程度，包括口感、外观、营养价值等。或者将质量看成是构成食品特征及可接受性的要素。二、变质的影响因素变质的概念：包括品质下降、营养价值、平安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.
2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：包括新鲜状态、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开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程度的重要标志。作为农产品面向市场的主要后续加工产业，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万亿美元，居各行业之首。我国2000年食品工业总产值、利税分别为亿元和亿元，占全国工业总产值、利税的9.8%和15.3%；年出口创汇亿美元。2003年食品工业总产值到达12400亿元。食品工业企业达19316个，就业人数达万，占全国工业企业就业总人数的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；我国国民经济的根底或支柱产业。我国食品工业开展很快，成绩巨大，但差距也大，有着很大的开展空间。为大家提供了一个发挥聪明才智的舞台。开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主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根底知识，研究食品的加工保藏；研究加工、包装、运输等因素对食品质量、营养价值、货架寿命、平安性等方面的影响；开发新型食品；探讨食品资源利用；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；除营养成分外还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，细胞中的生化反响仍在继续。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．按照变质可能性将原料分类〔1〕极易腐败原料〔1天~2周〕如肉类和大多数水果和局部蔬菜；采收〔屠宰、切割〕、搬运、包装、贮藏条件可能强烈影响其品质；冷藏温度应该合理〔某些果蔬会冻害〕。〔2〕中等腐败性原料〔2周~2月〕
3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〕抑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〕利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〔抑制微生物〕；干藏〔抑制微生物〕；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响及生化反响，但不一定能完全覆盖。比方：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。〔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：食品好的程度，包括口感、外观、营养价值等。或者将质量看成是构成食品特征及可接受性的要素。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、相应的改进〔工艺设备和保藏工艺两方面的改进〕；肉制品中的腌制工艺；奶粉的速溶性；废弃物的处理：乳清、黄浆水。〔三〕创造新型、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，包括包装方便性、食用方便性、本钱降低等。〔四〕研究充分利用现有食品资源和开辟食品资源的途径1．以前未被充分利用的资源；2．副产物的综合利用。〔五〕研究食品的平安性、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，可以为本科学生今后进一步学习和研究食品加工保藏，今后从事本专业的研究、管理、营销工作打下根底。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根底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。五个根底框架1.食品的根底研究领域〔或者称之为狭义食品科学〕：包括食品化学，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。
42.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本身及食品制造过程的影响、微生物的检验、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——这也是本课程的主要研究内容。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，工程原理包括物料与能量平衡、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一、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。枯燥(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、储藏和运输费用；带来了方便性；〔2〕枯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别离；依据分子大小不同，用膜来别离水分，如渗透、反渗透、超滤；本章中讨论的是通过热脱水的方法。四、食品枯燥保藏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度热空气进行枯燥，这就是早期的枯燥保藏方法，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单生产费用低，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枯燥目前还在应用外，还开展了红外线、微涉及真空升华枯燥、真空油炸等新技术。提高枯燥速度；提高干制品的质量；开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表示以干基计，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响所利用的问题；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；
5②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。〔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水与非水局部结合的强度。表2-1常见食品中水分含量与水分活度的关系。〔3〕测量①利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。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、化学反响等〕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响造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反响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，进而降低食品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活力以及化学反响的进行，到达长期保藏的目的。〔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，微生物就长期处于休眠状态，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全部杀死，只能抑制其活动，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，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处理，以到达酶失去活性为度。〔4〕对食品干制的根本要求。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处理，并防止灰尘以及虫、鼠等侵袭。干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降卑微生物污染量。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
6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；水分吸附等温线的认识；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、酶及其它反响有什么影响？简述干藏原理。2.在北方生产的紫菜片，运到南方，出现霉变，是什么原因，如何控制？第二节食品干制的根本原理一、枯燥机制枯燥过程是湿热传递过程：外表水分扩散到空气中，内部水分转移到外表；而热那么从外表传递到食品内部。①水分梯度：干制过程中潮湿食品外表水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品外表向周围介质扩散，此时外表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外表方向移动。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，食品外表受热高于它的中心，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〕水分梯度假设用M表示等湿面湿含量或水分含量〔kg/kg干物质〕，那么沿法线方向相距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那么为：M——物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量〔千克〕；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：〔千克/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：导湿系数在枯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值的变化比拟复杂。当物料处于恒率枯燥阶段时，排除的水分根本上为渗透水分，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，根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假设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〕导湿温性在对流枯燥中，物料外表受热高于它的中心，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。
7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外表张力下降，但将促使蒸汽压上升，而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一样，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，水分扩散那么受阻。当i湿﹤i温水分随热流方向转移，并向物料水分增加方向开展，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，枯燥速率逐渐变低，食品温度也在不断上升。①水分含量的变化〔枯燥曲线〕②枯燥速率曲线③食品温度曲线〔1〕枯燥曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线。枯燥时，食品水分在短暂的平衡后，出现快速下降，几乎是直线下降，当到达较低水分含量时〔第一临界水分〕，枯燥速率减慢，随后到达平衡水分。平衡水分取决于枯燥时的空气状态。〔2〕枯燥速率曲线随着热量的传递，枯燥速率很快到达最高值，然后稳定不变，此时为恒率枯燥阶段，此时水分从内部转移到外表足够快，从而可以维持外表水分含量恒定，也就是说水分从内部转移到外表的速率大于或等于水分从外表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，整个恒率枯燥阶段温度不变，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〕。在降率枯燥阶段，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，那么食品温度逐渐上升。曲线特征的变化主要是内部水分扩散与外表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外表水分蒸发或外部水分扩散，那么恒率阶段可以延长，假设内部水分扩散速率低于外表水分扩散，就不存在恒率枯燥阶段。外部扩散速率，很容易理解，取决于温度、空气、湿度、流速以及外表蒸发面积、形状等。
8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枯燥过程曲线特征。以上我们讲的都是热空气为加热介质。假设是采用其它加热方式，那么枯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主要取决于干制条件〔由枯燥设备类型和操作状况决定〕以及枯燥物料的性质。〔一〕干制条件的影响〔1〕温度对于空气作为枯燥介质，提高空气温度，枯燥加快。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，这会使水分从食品外表扩散的动力更大。另外，温度高水分扩散速率也加快，使内部枯燥加速。注意：假设以空气作为枯燥介质，温度并非主要因素，因为食品内水分以水蒸汽的形式外逸时，将在其外表形成饱和水蒸汽层,假设不及时排除掉，将阻碍食品内水分进一步外逸，从而降低了水分的蒸发速度.故温度的影响也将因此而下降。〔2〕空气流速空气流速加快，食品枯燥速率也加速。不仅因为热空气所能容纳的水蒸气量将高于冷空气而吸收较多的水分；还能及时将聚集在食品外表附近的饱和湿空气带走，以免阻止食品内水分进一步蒸发；同时还因和食品外表接触的空气量增加，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，如果用空气作为枯燥介质，空气相对湿度越低，食品枯燥速率也越快。近于饱和的湿空气进一步吸收水分的能力远比枯燥空气差。饱和的湿空气不能在进一步吸收来自食品的蒸发水分。脱水干制时，食品的水分能下降的程度也是由空气湿度所决定。食品的水分始终要和周围空气的湿度处于平衡状态。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，因而能够影响枯燥，当真空下枯燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段枯燥更快。气压下降，水沸点相应下降，气压愈低，沸点也愈低，温度不变，气压降低那么沸腾愈加速。但是，假设干制由内部水分转移限制，那么真空枯燥对枯燥速率影响不大。〔5〕蒸发和温度枯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。假设物料水分下降，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〕外表积水分子从食品内部行走的距离决定了食品被枯燥的快慢。小颗粒，薄片易枯燥，快。〔2〕组分定向水分在食品内的转移在不同方向上差异很大，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枯燥要快得多。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：溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转移速率，枯燥慢。
9思考题①简述枯燥机制。②简述干制过程特性。③如果想要缩短枯燥时间，该如何控制枯燥过程？四、合理选用干制工艺条件食品干制工艺条件主要由干制过程中控制枯燥速率、物料临界水分和干制食品品质的主要参变数组成。比方：以热空气为枯燥介质时，其温度、相对湿度和食品的温度时它的主要工艺条件。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〕使食品外表的蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率，同时力求防止在食品内部建立起和湿度梯度方向相反的温度梯度，以免降低食品内部的水分扩散速率。在导热性较小的食品中，假设水分蒸发速率大于食品内部的水分扩散速率，那么外表会迅速枯燥，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。方法需降低空气温度和流速，提高空气相对湿度。〔2〕恒率枯燥阶段，为了加速蒸发，在保证食品外表的蒸发速率不超过食品内部的水分扩散速率的原那么下，允许尽可能提高空气温度。此时，所提供的热量主要用于水分的蒸发，物料外表温度是湿球温度。〔3〕降率枯燥阶段时，应设法降低外表蒸发速率，使它能和逐步降低了的内部水分扩散率一致，以免食品外表过度受热，导致不良后果。要降低枯燥介质的温度，务使食品温度上升到干球温度时不致超出导致品质变化〔如糖分焦化〕的极限温度〔一般为90℃〕。〔4〕枯燥末期枯燥介质的相对湿度应根据预期干制品水分加以选用。一般到达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、干制过程中食品的主要变化〔一〕物理变化〔1〕干缩、干裂；〔2〕外表硬化；〔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色泽随物料本身的物化性质改变〔反射、散射、吸收传递可见光的能力〕；②天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素。③褐变：糖胺反响(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、低温枯燥、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原来新鲜状态的程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收水分后在重量、大小和性状、质地、颜色、风味、结构、成分以及可见因素〔感官评定〕等各个方面恢复原来新鲜状态的程度。
10干制品的复水性：新鲜食品干制后能重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度来表示。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。枯燥比：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、受热损害程度、对湿热传递的感受性；③最终干制品的用途；④消费者的要求不同。第四节食品的干制方法干制方法可以区分为自然和人工枯燥两大类。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，有专用的枯燥设备。常见设备有空气对流枯燥设备、真空枯燥设备、滚筒枯燥设备。一、空气对流枯燥空气对流枯燥时最常见的食品枯燥方法，这类枯燥在常压下进行，食品也分批或连续地干制，而空气那么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。采用这种枯燥方法时，在许多食品干制时都会出现恒率枯燥阶段和降率枯燥阶段。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〕柜式枯燥设备〔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〕适用对象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，为确定大规模工业化生产提供依据。〔二〕隧道式枯燥设备一些定义：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〕逆流式隧道枯燥设备湿端即冷端，干端即热端。湿物料遇到的是低温高湿空气，虽然物料含有高水分，尚能大量蒸发，但蒸发速率较慢，这样不易出现外表硬化或收缩现象，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枯燥，水分蒸发已缓慢，虽然遇到的是高温低湿空气，但枯燥仍然比拟缓慢，因此物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。此时，假设干物料的停留时间过长，容易焦化，为了防止焦化，干端处的空气温度不易过高，一般不宜超过66
11-77℃。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%。注意问题：逆流枯燥，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，假设物料易腐败或菌污染程度过大，有腐败的可能。载量过大，低温高湿空气接近饱和，物料增湿的可能。〔2〕顺流隧道式枯燥湿端即热端，冷端即干端。湿物料与干热空气相遇，水分蒸发快，湿球温度下降比拟大，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。干端处那么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加，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枯燥方式。顺流枯燥，国外报道只用于干制葡萄。〔3〕双阶段枯燥顺流枯燥：湿端水分蒸发率高；逆流枯燥：后期枯燥能力强；双阶段枯燥：取长补短。①特点：枯燥比拟均匀，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〕现在还有多段式枯燥设备，有3，4，5段等，有广泛的适应性。〔三〕输送带式枯燥特点：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〕双带式枯燥〔四〕气流枯燥用气流来输送物料使粉状或颗粒食品在热空气中枯燥。特点：枯燥强度大，悬浮状态，物料最大限度地与热空气接触；枯燥时间短，0.5~5秒，并流操作；散热面积小，热效高，小设备大生产；适用范围广，物料(晶体)有磨损,动力消耗大。适用对象：水分低于35%~40%的物料。〔五〕流化床枯燥使颗粒食品在枯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，造粒后二段枯燥〕。单层流化床枯燥器；多层流化床枯燥器；卧式多室流化床枯燥器；喷动流化床枯燥器；振动流化床枯燥器。〔六〕仓贮枯燥适用于干制那些已经用其他枯燥方法去除大局部水分而尚有局部剩余水分需要继续去除的未干透的制品。优点：比拟经济而且不会对制品造成热损害。〔七〕泡沫枯燥①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枯燥。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，枯燥初期水分蒸发快，可选用温度较低的枯燥工艺条件。④适用对象：水果粉，易发泡的食品。〔八〕喷雾枯燥喷雾枯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枯燥
12过程。设备主要由雾化系统、空气加热系统、枯燥室、空气粉末别离系统、鼓风机等主要局部组成。〔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〔5000-20000rpm〕，在离心力的作用下经圆盘周围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〕枯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。枯燥时的温度变化空气200℃，产品湿球温度80℃。〔4〕旋风别离器将空气和粉末别离，大粒子粉末由于重力而将到枯燥室底部，细粉末靠旋风别离器来完成。〔5〕喷雾枯燥的特点蒸发面积大；枯燥过程液滴的温度低；过程简单、操作方便、适合于连续化生产；耗能大、热效低。〔6〕喷雾枯燥的典型产品奶粉；速溶咖啡和茶粉；蛋粉；酵母提取物；干酪粉；豆奶粉；酶制剂。〔7〕喷雾枯燥的开展与流化床枯燥结合的两阶段枯燥法；再湿法和直通法。二、接触枯燥被枯燥物与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自传导方式进行枯燥，间壁传热，枯燥介质可为蒸汽、热油。①特点：可实现快速枯燥，采用高压蒸汽，可使物料固形物从3-30%增加到90-98%，外表湿度可达100-145℃，接触时间2秒-几分钟，枯燥费用低，带有煮熟风味。②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〔一〕滚筒枯燥根本结构：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)真空滚筒枯燥，示意图。三、真空枯燥①根本结构：枯燥箱、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。有时可使被枯燥物料膨化。③设备类型：间歇式真空枯燥和连续式真空枯燥〔带式输送〕。适用于：水果片、颗粒、粉末，如麦乳精。四、冷冻枯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，故又称为升华枯燥。要使物料中的水变成冰，同时由冰直接升华为水蒸汽，那么必须要使物料的水溶液保持在三相点以下。
13〔1〕冷冻枯燥的条件：1〕真空室内的绝对压力至少＜×1000Pa，高真空一般到达×1000Pa。2〕冷冻温度＜-4℃〔2〕冻结方法：自冻法，预冻法自冻法：就是利用物料外表水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热，促使物料温度下降，直至它到达冻结点时物料水分自行冻结，如能将真空枯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。但这种方法因为有液→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。主要将液态食品枯燥。〔3〕冷冻枯燥设备根本结构冷冻枯燥设备组成见示意图。和真空枯燥设备相同，但要多一个制冷系统,主要是将物料冻结成冰块状。设备类型：间歇式冷冻枯燥设备(P202)：隧道式连续式冷冻枯燥设备(P203)：间歇式冷冻枯燥设备：隧道式连续式冷冻枯燥设备。〔4〕冷冻枯燥的过程①初级枯燥阶段冰晶体形成后，通过控制冷冻室中的真空度，那么冰晶升华，因升华相变是一个吸热过程，需要提供相变潜热或升华热。在冷冻枯燥的初级阶段，随着枯燥的进行，食品中的冰逐渐减少，在食品中的冻结层和枯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枯燥层之间存在一个扩散过渡区〔见图P91〕。在枯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，这种结构有利于产品的复水性，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，假设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，就能有效地加速枯燥速率。②二级枯燥阶段当食品中的冰全部升华光，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，枯燥就进入另一个阶段称为二级枯燥。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。但在二级枯燥阶段需要注意热量补加不能太快，以防止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〕。食品的瘪塌温度实际上就是玻璃态转化温度〔glasstransitiontemperature〕。〔4〕冷冻枯燥特点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枯燥。2〕冰晶体升华留下空间，使固体框架结构不变，食品枯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，故产品本钱高。4〕一般用在高附加值功能食品成分、生物制品〔医药〕，还有生物制品如酶制剂等。五、枯燥方法的开展在前述的枯燥方法中，如空气对流枯燥或热传导的枯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，必然使物料外表受到一个过度热量〔高温〕，假设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阻碍质量。近年来为了消灭这个影响，减少这个缺陷，那么开展了红外线枯燥技术和微波枯燥技术。1、红外枯燥把电磁波谱中波长在1-1000μm区域称为红外区。
14在食品中有很多物料对红外区波长在3-15μm〔μm〕范围的红外线有很强的吸收。(1)原理构成物质的分子、原子、电子，即使处于基态都在不停地运动着振动或转动，这些运动都有自己的固有频率。当这些质点遇到某个频率与它的固有频率相等时，那么会发生与振动、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，即物质吸收红外线后，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波长有强烈的吸收。(2)特点热吸收率高；有一定的穿透能力，物体内部直接加热，食品受热比拟均匀，不会局部过热；加热速度快，传热效率高，在保证物料不过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，防止过度受热，那么食品枯燥时可使色、香、味、营养成分受到保存。如红外枯燥比传统对流枯燥方法象叶绿素、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枯燥设备，真空枯燥、冷冻枯燥等中被应用。最早使用红外枯燥是用红外灯泡对汽车的油漆涂层进行枯燥。目前食品工业中在谷物枯燥、焙烤制品等得到应用。2．微波枯燥微波是指波长在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那么的运动。在电场作用下，偶极分子定向排列，有规那么的取向排列。假设改变电场方向，那么偶极分子取向也随之改变。假设电场迅速交替改变方向，那么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相互作用，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╳108次或╳109次的电场变化，分子如此频繁的运动，其摩擦产生的热量那么相当大，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，防止外表硬化。微波穿透深度大致在几十厘米到几厘米的厚度；加热效率高，由于微波加热主要是食品中水分子吸收而使物料本身被加热，防止了环境的高温和热损耗，所以热效率高，可达80%；选择性吸收，某些成分非常容易吸收微波，另一些成分那么不易吸收微波，如食品中水分吸收微波能比其他成分多，温度升高得大，有利于水分蒸发，干物质吸收微波能少，温度低，不过热，能够保持色香味等。③应用上述空气对流枯燥的各种设备中将热源换成微波，或箱式、隧道式、带式；微波真空枯燥，微波冷冻枯燥；微波焙烤。第五节干制品的包装和贮藏食品经枯燥脱水处理后，其本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输，通常对于干制品的而言包括三局部：干制品的预处理；干制品的包装；干制品的贮藏。一、包装前干制品的预处理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。
152、均湿处理：有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会造成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，从而到达均匀一致的要求，这称为均湿处理。特别是水果干制品。均湿处理还常称为回软和发汗3、灭虫处理：干制品，尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜的条件下会生长造成损失。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。此外还有氯化乙烯和氯化丙烯。4、速化复水处理〔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经过相距为一定距离〔〕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，不仅可加热枯燥速度，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．干制品包装的要求〔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，每年水分增加量不超过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、形状和外观应有利于商品的销售；〔6〕和食品相接触的包装材料应符合食品卫生要求，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，或加枯燥剂；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，以后者较为理想。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塑料袋多年来，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。简单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理想的容器。它具有密封、防潮和防虫以及牢固耐久的特点，并能防止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枯燥剂。枯燥剂一般包装在透湿的纸质包装容器内以免污染干制品，同时能吸收密封容器内水蒸气，逐渐降低干制品中的水分。
163．干制品包装实例按食品本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，他们对包装的要求也不同。〔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％。包装要求：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〕，外袋内加枯燥剂、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％。包装要求：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〔～μm〕／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％。包装要求：中等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％。包装要求：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适宜的包装，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。因此要求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主要决定因素。①避光；②枯燥地方，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处理的目的表2-1：常用的热处理热处理产品工艺参数预期变化不良变化保藏处理热烫蔬菜、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
17色泽变化，营养变化，感官变化转化处理蒸煮蔬菜、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，降低水分营养损失，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、流失第二节热处理原理食品的杀菌方法有多种，物理的如热处理、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，并且还在不断地开展，但热处理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根本参照。热杀菌的主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，到达杀菌要求的热处理强度足以钝化食品中的酶活性。同时，热处理当然也造成食品的色香味、质构及营养成分等质量因素的不良变化。因此，热杀菌处理的最高境界是既到达杀菌及钝化酶活性的要求，又尽可能使食品的质量因素少发生变化。要制定出既到达杀菌的要求，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拟低，在50-60℃条件下就可以杀灭；而有一局部的细菌却很耐热，尤其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，其中可能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，全部杀灭所需的时间就越长。2、热处理温度。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值偏离中性的程度越大，耐热性越低，也就意味着死亡率越大。〔2〕脂肪。脂肪含量高那么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，而高浓度食盐那么
18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抑制或杀灭作用，这类物质就被称为植物杀菌素。〔二〕对热杀菌食品的pH值分类大量试验证明，较高的酸度可以抑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处理，既可到达热杀菌的要求，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处理食品按pH值分类的方法有多种不尽相同的方式，如分为高酸性〔≤〕、酸性〔＞〕、中酸性〔＞〕和低酸性〔＞〕这四类，也有分为高酸性〔＜〕、酸性〔〕和低酸性〔＞〕这三类的，还有其它一些划分法。但从食品平安和人类健康的角度，只要分成酸性〔≤〕和低酸性〔＞〕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理想环境。肉毒杆菌在生长的过程中会产生致命的肉毒素。因为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。试验证明，肉毒杆菌在pH≤时就不会生长〔也就不会产生毒素〕，在pH≤时，其芽孢受到强烈的抑制，所以，被确定为低酸性食品和酸性食品的分界线。另外，科学研究还证明，肉毒杆菌在枯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＞、aw＞。因而所有pH值大于的食品都必须接受基于肉毒杆菌耐热性所要求的最低热处理量。在pH≤的酸性条件下，肉毒杆菌不能生长，其它多种产芽孢细菌、酵母及霉菌那么可能造成食品的败坏。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处理过程。有些低酸性食品物料因为感官品质的需要，不宜进行高强度的加热，这时可以采取参加酸或酸性食品的方法使整罐产品的最终平衡pH值在以下，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要求来进行处理。〔三〕微生物耐热性参数1、热力致死温度：表示对于特定种类的微生物进行杀菌到达某一个温度时，微生物已全部死亡，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〕：用以表示将在一定环境中一定数量的某种微生物恰好全部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TDT，是采用℃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。利用热力致死时间曲线，可将各种杀菌温度-时间组合换算成℃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，采取100℃或以下杀菌的，通常取Z=8℃。5、热力致死速率曲线：表示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。以热处理〔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)
19在热力致死速率曲线上，假设杀菌时间t足够大，残存菌数可出现负数〔10-1乃至10-n〕，这是一种概率的表示。6、D值：单位为min，表示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，表示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：将杀菌终点确实定与实际的原始菌数和要求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〔或程度〕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，假设n足够大，那么残存菌数b足够小，到达某种可被社会〔包括消费者和生产者〕接受的平安“杀菌程度〞，就可以认为到达了杀菌的目标。这种程度的杀菌操作，称为“商业灭菌〞；接受过商业灭菌的产品，即处于“商业无菌〞状态。商业无菌要求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到达规定要求，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——液体物料如果汁、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，如果酱等；〔4〕〔先〕对流〔后〕传导型——受热后会吸水膨胀的物料，如甜玉米等，含有丰富的淀粉质；〔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。主要指食品的状态、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，主要考虑容器的材料、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，为正确制定杀菌工艺条件奠定根底；〔2〕比拟杀菌锅内不同位置的升温情况，为改进、维修设备和改进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主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：表示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
20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，称为简单型曲线〔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、杀菌强度的计算及确定程序〔一〕热杀菌时间的推算比奇洛〔Begelow〕在1920年首先提出罐藏食品杀菌时间的计算方法〔根本法〕。随后，鲍尔〔Ball〕、奥尔森〔Olsen〕和舒尔茨〔Schultz〕等人比照奇洛的方法进行了改进〔鲍尔改进法〕。鲍尔还推出了公式计算法。史蒂文斯〔Stevens〕在鲍尔公式法的根底上又提出了方便实际应用的列图线法。1、比奇洛根本法。根本法推算实际杀菌时间的根底，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假设干小段，每小段的时间为〔ti〕。假定每小段内温度不变，利用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所取得的效果占全部杀菌效果的比值，称为致死率；而ti/τi即为该小段取得的杀菌效果占全部杀菌效果的比值Ai，称为“局部杀菌值〞。将各段的局部杀菌值相加，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正确杀菌时间；③计算量和实验量较大，需要分别经实验确定杀菌过程各温度下的TDT值，再计算出致死率。2、鲍尔改进法。针比照奇洛根本法需要逐一计算热致死时间、致死率和局部杀菌值的繁琐，鲍尔等人作了一些改进，主要有两点：①建立了“致死率值〞的概念；②时间间隔取相等值。改进后的方法称为“鲍尔改进法〞。〔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全部杀灭效果的比值；也可表达为经温度T，1min的杀菌处理，相当于温度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值确定后，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：鲍尔改进法的时间间隔等值化，简化了计算过程。假设间隔取得太大，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到达要求，需要比拟F0与Fp的大小，要求：Fp≥F0
21一般取Fp略大于F0。3、公式法和列图线法。公式法首先由鲍尔提出，经过美国制罐公司热学研究组简化后，用来计算简单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值比照，评判和确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；其缺点是计算繁琐、费时，计算中容易发生错误，并且要求传热曲线必须呈有规律的简单型曲线或转折型曲线才能使用。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等根底参数出发，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。但列图线法只能适用于简单型传热曲线。〔二〕确定热杀菌条件的步骤用上述各种方法计算出的热杀菌操作条件，还是属于理想状态，究竟能否实际使用，还需要经过一系列的评判和测试。确定正确的杀菌条件的途径如下列图所示。第三节热处理技术一、食品罐藏的根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，到达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处理〔包括拣选、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、冷却和后处理〔包括保温、擦罐、贴标、装箱、仓储、运输〕等工序组成。预处理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根本工序。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利用，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创造
22创造的。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，并未很快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，经过十年的努力，创造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。主要是对选定容器的清洁处理。2、装罐的工艺要求。〔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：适用于①需要合理搭配，②有排列要求，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：适用于较均匀的原料〔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防止外表层被蒸汽烫伤，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〕降低杀菌时罐内压力，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，再参加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，使罐中心温度到达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置蒸汽喷射装置，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：利用饱和蒸汽压随温度的变化，是形成真空的主要原因；内容物体积随温度的变化，也是形成真空的原因之一。〔4〕真空排气法：利用机械产生局部的真空环境，并在这个环境中完成封口。该法的适用范围很广，尤其适用于固体物料。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。对卷封的质量要求：①叠接率〔身盖钩叠接的程度〕要求不低于50%；②紧密度〔盖钩上平伏局部占整个盖钩宽度的比例〕要求大于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，〕要求大于50%
23；还要求二重卷边平伏、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、软包装袋密封主要采用热封合，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〕冷却杀菌时间到达后，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防止嗜热菌的生长繁殖，②防止高温下食品品质的下降，③利用余热使罐外表水分蒸发，防止生锈。冷却用水必须经过消毒处理。要求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，观察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：重量检验，感官检验，微生物检验，化学检验。二、巴氏杀菌巴氏杀菌是用于液体食品的温和热处理过程，处理目的一是钝化可能造成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可能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，巴氏杀菌处理的强度取决于产品的pH值，高pH值的产品需要较强烈的热处理。〔一〕巴氏杀菌处理系统1、间歇式巴氏杀菌系统示意图2、连续式HTST巴氏杀菌系统示意图〔二〕巴氏杀菌过程确实定巴氏杀菌的效果由作用于食品的时间/温度关系来确定。确定时间/温度关系有两个要点。一是处理过程到达预设结果所需的时间/温度，二是到达预设处理过程所需的设备。三、热烫热烫也是一种温和强度的热处理，与巴氏杀菌的区别在于热烫应用于固体食品物料如水果和蔬菜。热烫处理的首要目标是钝化食品中的酶，处理的对象酶随产品而异。经过热烫处理，产品获得了贮藏的稳定性，防止了在冷藏食品、冻藏食品或脱水食品中因为酶促反响而造成的品质下降，这也是热烫处理的首要目的。同时，热烫处理可以减少残留在产品外表的微生物营养细胞，可以驱除水果或蔬菜细胞间的空气〔对于罐藏制品，在密封前这一处理非常重要〕，还有利于保持或稳固大局部水果和蔬菜的色泽。〔一〕热烫处理系统1、回转式水热烫器。2、隧道式水热烫系统。3、蒸汽热烫器。
244、三段式蒸汽/热水热烫系统。5、管式热烫器。6、流化床式热烫系统。7、单体快速热烫〔IQB〕。〔二〕热烫处理过程的测定第四节热处理与食品质量一、商业杀菌与食品质量二、巴氏杀菌与产品质量三、热烫与产品质量第四章食品的冷冻保藏概论一、冷却食品和冻结食品冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品。冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品。冷却食品和冻结食品合称冷冻食品，可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。二、冷冻食品的特点易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏；营养、方便、卫生、经济；市场需求量大，在兴旺国家占有重要的地位，在开展中国家开展迅速。三、低温保藏食品的历史公元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。冻结食品的产生起源于19世纪上半叶冷冻机的创造。1877年，CharlesTellier〔法〕将氨-水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运输到法国，这是食品冷冻的首次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。20世纪初，美国建立了冻结食品厂。20世纪30年代，出现带包装的冷冻食品。二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的开展。战后，冷冻技术和配套设备不断改进，冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支柱行业。20世纪60年代，兴旺国家构成完整的冷藏链。冷冻食品进入超市。冷冻食品的品种迅猛增加。我国在20世纪70年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。80年代，家用冰箱和微波炉的普及，销售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻冷藏食品的开展；90年代，冷链初步形成；品种增加，产量大幅度增加。第一节食品低温保藏的根本原理食品原料有动物性和植物性之分。食品的化学成分复杂且易变。食品因腐烂变质造成的损失惊人。引起食品腐烂变质的三个主要因素。一、低温对微生物的影响微生物对食品的破坏作用。微生物在食品中生长的主要条件：液态水分；pH值；营养物；温度；降温速度。低温对微生物的作用：低温可起到抑制微生物生长和促使局部微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。
25降温速度对微生物的影响：冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。二、低温对酶活性的影响酶作用的效果因原料而异。酶活性随温度的下降而降低。一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性。三、低温对非酶因素的影响各种非酶促化学反响的速度，都会因温度下降而降低。第二节食品的冷却一、冷却的目的植物性食品的冷藏保鲜；肉类冻结前的预冷；分割肉的冷藏销售；水产品的冷藏保鲜。二、冷却的方法1、冷风冷却用于果蔬类的高温库房肉类的冷风冷却装置隧道式冷却装置2、冷水冷却浸入式喷雾式淋水式优缺点3、碎冰冷却特点冰的种类操作要点适用4、真空冷却原理构造示意操作特点5、液体食品物料的冷却特点：间接冷却冷却介质冷却器：间歇式、连续式6、其它冷却方法接触冷却辐射冷却低温学接触冷却三、冷却过程的冷耗量食品冷却过程中总的冷耗量，即由制冷装置所带走的总热负荷QT：QT=QF+QVQF：冷却食品的冷耗量；QV：其它各种冷耗量，如外界传入的热量，外界空气进入造成的水蒸气结霜潜热，风机、泵、传送带电机及照明灯产生的热量等。食品的冷耗量：QF=QS+QL+QC+QP+QWQS：显热；QL：脂肪的凝固潜热；QC：生化反响热；QP：包装物冷耗量；QW：水蒸气结霜潜热；食品的显热：QS=GCO〔TI－TF〕G：食品重量；CO：食品的平均比热；TI：冷却食品的初温；TF：冷却食品的终温。
26四、冷却速度与冷却时间自学。理论根底：传热。方式：按照食品的形状和冷却装置的形式，分别研究平板状食品、圆柱状食品和球状食品的传热过程，从而计算食品的冷却速度和冷却时间。五、气调贮藏定义：食品原料在不同于周围大气〔21%O2、0.03%CO2〕的环境中贮藏。通常与冷藏结合使用。用途：延长季节性易腐烂食品原料的贮藏期。机理：采用低温和改变气体成分的技术，延迟生鲜食品原料的自然成熟过程。1、气调贮藏的生理根底：降低呼吸强度，推迟呼吸顶峰；抑制乙烯的生成，延长贮藏期；控制真菌的生长繁殖；假设氧气过少，会产生厌氧呼吸；二氧化碳过多，会使原料中毒。2、气调贮藏方法：(1)自然降氧法〔ModifiedAtmosphereStorage〕果蔬原料贮藏于密封的冷藏库中，果蔬本身的呼吸作用使库内的氧量减少，二氧化碳量增加。用吸入空气来维持一定的氧浓度。用气体洗涤器来除去过多的二氧化碳：碱式，让气体通过4~5%的NaOH；水式，让气体通过低温的流动水；干式，让气体通过消石灰填充柱。〔2〕快速降氧法〔ControlledAtmosphereStorage〕在气体发生器中用燃烧丙烷的方法来制取低氧高二氧化碳的气体；将气体通入冷藏库中；库中常保持负压。待藏原料入库时，即处于最适贮藏气体气氛，特别适用于不耐藏但经济价值高的原料，如草莓。〔3〕混合降氧法先用快速降氧法将冷藏库内的氧气降低到一定程度；原料入库，利用自然降氧法使氧的含量进一步降低。既可控制易腐原料的初期快速腐烂，又降低生产本钱。〔4〕包装贮藏法a〕生理包装：将原料放进聚乙烯套袋，并密封。利用原料的呼吸作用和气体透过袋壁的活动，维持适宜的气体气氛。B〕硅气窗包装：用带有硅橡胶的厚质袋包装原料，并密封。因气体的交换只通过硅窗进行，所以改变硅窗的面积，就可以维持不同的气体气氛。六、冷藏中的变化及技术管理1、冷藏时的变化〔1〕水分蒸发〔2〕冷害〔3〕串味〔4〕生化作用〔5〕脂类的变化〔6〕淀粉老化〔7〕微生物增殖2、冷藏技术管理〔1〕冷藏温度〔2〕冷藏间相对湿度〔3〕冷藏间空气流速第三节食品的冻结
27一、冻结点与冻结率冻结点：冰晶开始出现的温度食品冻结的实质是其中水分的冻结。食品中的水分并非纯水。根据Raoult稀溶液定律，质量摩尔浓度每增加1mol/kg，冻结点就会下降℃。因此食品物料要降到0℃以下才产生冰晶。温度-60℃左右，食品内水分全部冻结。在-18~-30℃时，食品中绝大局部水分已冻结，能够到达冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为-18℃~-25℃。冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量〔%〕K=100〔1－TD/TF〕TD和TF分别为食品的冻结点及其冻结终了温度二、冻结曲线冻结曲线表示了冻结过程中温度随时间的变化。过冷现象，过冷临界温度。冷冻曲线的三个阶段：初始阶段，从初温到冰点；中间阶段，此阶段大局部水分陆续结成冰；终了阶段，从大局部水结成冰到预设的冻结终温。三、冻结时放出的热量冻结终温。热量的三个组成局部：冷却时的热量qc；形成冰时放出的热量qi；自冰点至冻结终温时放出的热量qe。单位质量食品的总热量：q=qc+qi+qe，Gkg食品冻结时的总热量：Q=Gq，或用焓差法表示：Q=G〔i2-i1〕，i1及i2分别为食品初始和终了状态时的焓值。冻结时总热量的大小与食品中含水量密切有关，含水量大的食品其总热量亦大。四、冻结速度1、速冻的定性表达。2、速冻的定量表达：以时间划分和以推进距离划分两种方法。国际制冷学会的冻结速度定义：食品外表与中心点间的最短距离，与食品外表到达0℃后至食品中心温度降到比食品冻结点低10℃所需时间之比。3、各种冻结器的冻结速度：通风的冷库，0.2cm/h；送风冻结器，0.5~3cm/h；流态化冻结器，5~10cm/h；液氮冻结器，10~100cm/h。4、冻结速度与冰晶冻结速度快，食品组织内冰层推进速度大于水移动速度，冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情况，冰晶数量极多，呈针状结晶体。冻结速度慢，细胞外溶液浓度较低，冰晶首先在细胞外产生，而此时细胞内的水分是液相。在蒸汽压差作用下，细胞内的水向细胞外移动，形成较大的冰晶，且分布不均匀。除蒸汽压差外，因蛋白质变性，其持水能力降低，细胞膜的透水性增强而使水分转移作用加强，从而产生更多更大的冰晶大颗粒。速冻形成的冰结晶多且细小均匀，水分从细胞内向细胞外的转移少，不至于对细胞造成机械损伤。冷冻中未被破坏的细胞组织，在适当解冻后水分能保持在原来的位置，并发挥原有的作用，有利于保持食品原有的营养价值和品质。缓冻形成的较大冰结晶会刺伤细胞，破坏组织结构，解冻后汁液流失严重，影响食品的价值，甚至不能食用。最大冰晶生成带：指-1~-5℃的温度范围，大局部食品在此温度范围内约80%的水分形成冰晶。研究说明，应以最快的速度通过最大冰晶生成带。五、冻结时间平板状食品的冻结时间计算式：t=〔qiγ/2ΔT〕(L/α+L2/4λ)式中，L、x---厚度〔m〕，t---冻结时间〔h〕，α---食品外表放热系数〔kJ/m2h℃〕，λ---已冻结食品的导热系数〔kJ/mh℃〕圆柱状及球状食品的冻结时间计算式分别为：
28t=〔qiγ/4ΔT〕(d/α+d2/4λ)t=〔qiγ/6ΔT〕(d/α+d2/4λ)式中d分别为圆柱及球的直径。将上述公式引入适当的系数就能得到适用于三种几何形状的通用计算式〔式3-1〕：t=〔qiγ/ΔT〕(Px/α+Rx2/λ)式中，P和R为被冻物的几何形状参数。国际制冷学会推荐的冷冻时间计算公式〔式3-2〕：焓差值Di可查有关手册。六、冻结方法按生产过程的特性分，冻结系统可分为批量式、半连续式和连续式三类。按从产品中取出热量的方式，冻结方式可分为吹风冻结、外表接触冻结和低温冻结这三种根本类型，以及它们的组合方式。1、吹风冻结吹风式冻结装置用空气作为传热介质。可分为批量式〔冷库，固定的吹风隧道，带推车的吹风隧道〕和连续式〔直线式、螺旋式和流化床式冻结器〕。2、金属外表接触冻结产品与金属外表接触进行热交换，金属外表那么由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。冻结方式与吹风冻结相比有两个优点：传热效果好；不需配置风机。但这种方式不适用于不规那么形状产品的冻结。按照结构形式，金属外表接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，板式和筒式。3、低温冻结低温冻结采用液氮或液态二氧化碳作为制冷剂，常用于：1〕小批量生产，2〕新产品开发，3〕季节性生产，和4〕临时的超负荷状况。相对较低的温度可以使产品快速冻结，对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备那么可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。七、冻结与冻藏中的变化及技术管理冻结时，因为冰晶体的形成，食品的物理性质发生了变化，并进而影响到食品的其它性质。因为冻藏的时间长，其间发生的一系列变化会显著影响到食品的品质。1、冻结与冻藏中的变化〔1〕体积膨胀与内压增加〔2〕比热下降〔3〕导热系数增大〔4〕溶质重新分布〔5〕液体浓缩〔6〕冰晶体成长〔7〕滴落液〔drip〕〔8〕干耗〔9〕脂肪氧化〔10〕变色2、冻藏技术管理冻藏温度〔正确选择、恒定〕冻藏间相对湿度〔95%〕冻藏间空气流速〔自然循环〕堆垛密度〔越紧密越好〕包装或保护层〔涂冰〕减少人员出入和电灯开启用臭氧消除库内异味〔2~6mg/m3〕
29第四节食品的回热与解冻回热：冷藏食品的温度上升至常温的过程，是冷却的逆过程。解冻：冻结食品的温度上升至冻结点以上的过程，是冻结的逆过程。一、回热回热的目的：防止食品在出库后因为外表水分凝结而遭受污染及变质。回热处理时的控制原那么：与食品外表接触的空气的露点应始终低于食品外表温度。回热空气应连续或分阶段进行除湿和加热。回热处理的空气相对湿度不能低，以尽可能减少回热时食品的干耗。小批量且立即要处理的物料可不用回热。二、解冻冻制食品的解冻就是使食品内冰晶体状态的水分转化为液态，同时恢复食品原有状态和特性的工艺过程。解冻时必须尽最大努力保存加工时必要的品质，使品质的变化或数量上的损耗都减少到最小的程度。解冻温度曲线。与冻结过程相类似，-5~-1℃是冰晶最大融解带，也应尽快通过，以免食品品质的过度下降。解冻介质的温度不宜太高，一般不超过10~15℃。1、空气解冻2、水解冻：3、接触式解冻4、内部加热式解冻5、组合式解冻第五章食品腌渍发酵和烟熏保藏第一节食品的腌渍保藏一、腌渍类型〔一〕根据腌渍的材料盐渍〔肉类、蔬菜、水果、乳品〕；糖渍；酸渍；糟渍；混合腌渍。〔二〕根据腌渍的过程1．非发酵性腌渍品没有乳酸发酵，用盐量较高。2．发酵性腌渍品有乳酸发酵，用盐量较低。本节腌渍保藏是指非发酵性腌渍。二、腌渍保藏的理论根底食品腌渍过程中，不管盐或糖或其它酸味剂等原辅料(固体或液体〕，总是发生扩散渗透现象，溶质进入食品组织内，水分渗透出来。因此，扩散和渗透理论成为食品腌渍过程中重要的理论根底。〔一〕扩散溶质从高浓度到低浓度。1．扩散系数D=RT/N6πrη〔m2/s〕R气体常数N阿伏加德罗常数T绝对温度η介质粘度r球形分子的直径2．影响扩散速度的因素dc/dt↑dQ/dt↑A↑dQ/dt↑扩散系数D↑dQ/dt↑
30r↑D↓T↑D↑η↑D↓〔二〕渗透溶剂行为渗透现象实质上与扩散现象颇为相似，严格地说，渗透就是溶剂从低浓度经过半渗透膜向高浓度扩散的过程；半渗透膜就是允许溶剂通过而不允许溶质通过的膜，比方细胞膜。实际上，半透膜对钠、氯、小分子〔电解质〕也能通过，只是对于细胞而言，由于原生质内电阻较高，而阻止了电解质的渗透进入。1．Van’thoff方程溶液的渗透压和理想气体的性质是完全相似的，可用Van’thoff方程式表示：P284PV=nRT=RTG/MP0—渗透压〔N/m2〕Cm—溶液的摩尔浓度mol/L；V—溶液的容积〔L或m3〕T—绝对温度〔K〕；G—溶质质量〔kg〕；R--气体常数×10-3N·m/mol·K；M—溶质分子量。假设溶质有解离时，它对渗透压的奉献就要增加。P0=iCRTi——等渗系数〔物质解离因素〕。当完全解离上时，i=2如NaCl。2.影响渗透压的因素温度上升，渗透压上升；温度每增加1℃，渗透压增加0.30%~0.35%；溶质的摩尔浓度上升，渗透压上升；相同质量下，溶质分子量上升，那么渗透压下降；溶质解离系数大，渗透压大。如，NaCl分子量小，i大，所以，P0很大。1%的NaClP0=61.7N/m2大多数微生物细胞P030.7-61.5。11-15%NaClP0=303-606N/m2，到达相同的P0，蔗糖浓度需要60%以上。三、生物组织的扩散和渗透现象生物组织包括微生物、动物和植物组织，它们在腌制过程中都存在着扩散和渗透作用。〔一〕微生物细胞微生物细胞是有细胞壁保护和原生质膜包围的胶体状原生质浆体。细胞壁上有很多微小的小孔，可允许直径1nm大小的可溶性物质通过，一般为全渗透性，可透过水、无机盐、非离子化有机分子和各种营养素。原生质膜那么为半渗透性，仅使水和小分子透过，但也能使电解质透过，只是活细胞有较高的电阻，因而离子进出细胞就很困难或渗透速度极慢。原生质膜渗透性与微生物种类、菌龄、细胞内成分、温度、pH值、外表张力的性质和大小等相关。当微生物细胞处在浓度不同的溶液中，就会出现三种对微生物活动有影响的情况。1.C外=C内P外=P内—等渗溶液，对微生物最适宜，如:0.9%NaCl2.C外
31（1）〔1〕 大多数腐败菌不能忍受>2.5%以上的盐浓度,暂时受到抑制，10%以上，根本受到抑制，包括肉毒杆菌；（2）〔2〕 乳酸菌能忍受10-18%的盐浓度；〔3〕20-25%盐浓度,差不多所有微生物都停止生长,但也有少数如霉菌、酵母〔圆酵母〕可忍受30%的盐浓度。对于糖液，50-75%才能抑制细菌和霉菌的生长，而酵母能忍受更高的糖液浓度，说明酵母菌膜的渗透性大，溶质易扩散，建立不了高渗透压而引起质壁别离。〔二〕动植物组织无论是动物还是植物组织，如果结构完整，存在着影响溶质扩散的障碍，如膜使溶质难于扩散，那么动植物组织在盐和糖溶液中也会出现和微生物细胞一样的三种情况。如鲜山楂果做蜜饯，当在高浓度糖液中高温熬煮时，就会看到山楂果出现收缩，而山楂果肉内部没有甜味，在高渗透压时，水分向外渗透。如果将山楂破碎，那么糖易向果肉组织中扩散，吃起来有甜味。在腌制萝卜、蔬菜时，都是要将其切小，使组织结构破坏，而使溶质易扩散进行组织中，从而使腌制品有咸味，假设调味料，应有调味料的特点。腌萝卜缩水。糖水染色樱桃：糖渍。所以对于腌渍保藏来讲，两个目的：（1）〔1〕 动植物组织——使腌制剂易扩散进入，产生高渗透压，有味道；（2）〔2〕 微生物——在细胞外建立高渗透压环境，产生质壁别离，使其被抑制。四、腌制对食品品质的影响〔一〕腌制剂1．组成现代腌制剂除了食盐外还加：硝酸盐〔硝酸钠、亚硝酸钠〕——发色；磷酸盐——提高肉的持水性；抗坏血酸〔烟酸、烟酰胺〕——帮助发色；糖、香料——调节风味。2．食盐纯度对腌制的影响〔1〕金属离子CaCl2和MgCl2等杂质含量高，腌制品有苦味，当钙离子和镁离子在水中到达0.15-0.18%，可发觉到有苦味，相当于在NaCl中含有0.6%，此外钙离子和镁离子的存在会影响NaCl向食品内的扩散速度。如精制盐腌制鱼，5天半就可到达平衡。假设用含1%CaCl2的NaCl那么需7天，含4.7%的MgCl2那么需23天。Cu、Fe、Cr离子的存在易引起脂肪氧化酸败。Fe离子与果蔬中的鞣质反响后形成黑变，如黄瓜变黑。K离子含量高，会刺激咽喉，严重时会引起恶心和头痛。〔2〕微生物低质盐和粗制盐都是晒盐，微生物污染严重，如嗜盐菌易引起腌制食品变质。因此腌制品应采用精制盐，精制盐经高温处理再结晶，可使杂质和微生物污染降低。要求腌制盐用二级盐以上。〔二〕腌制方法干腌法；湿腌法；肌肉〔或动脉〕注射腌制法；混合腌制法；〔新型快速腌制法〕。1.干腌法干腌法是利用干盐〔结晶盐〕或混合盐，先在食品外表擦透，即有汁液外渗现象，然后层层堆叠在腌制架或腌制容器中，各层间均匀的撒上食盐，依次压实，在外加压力或不加压力的条件下，依靠外渗汁液形成盐液进行腌制的方法。在食盐的渗透压和吸湿性的作用下，使食品组织渗出水分并溶解其中，形成盐溶液，称为卤水。腌制剂在卤水内通过扩散向食品内部渗透，比拟均匀地分布在食品中，但因盐水形成缓慢，开始时盐分向食品内部渗透较慢，因此是一个缓慢的腌制过程，但腌制品风味较好。
32在腌制过程通常需定期地将上下层食品依次翻转，又称为翻缸。同时要加盐复腌，每次复腌用盐量为开始时的一局部，通常2-4次。腌制肉时食盐用量通常为17-20%；冬天可减少，14-15%；芥菜、雪里蕻等通常7-10%，夏季通常14-15%。干腌的优点：操作简单、制品较干，易保藏；无需特别留神；营养成分流失少。干腌的缺点：腌制不均匀、失重大，味太咸、色泽较差，假设用硝酸盐，色泽可以好转。我国的名产金华火腿、咸肉、烟熏肋肉和鱼类及雪里蕻、萝卜干等常采用干腌。2.湿腌法湿腌法即用盐水对食品进行腌制的方法。盐溶液配制时一般是将腌制剂预先溶解，必要时煮沸杀菌，冷却后使用，然后将食品浸没在腌制液中，通过渗透作用，使食品组织内的盐浓度与腌制液浓度相同。腌制浓度一般为15～20%，有时饱和盐水。腌肉用的盐液除了食盐外，还有亚硝酸盐、硝酸盐，有时也加糖和抗坏血酸，主要起调节风味和助发色作用。湿腌时食品中水分会渗透出来使盐液原有浓度迅速下降，这要求在腌制过程中增添食盐以维持一定浓度。湿腌法的特点：腌肉时肉质柔软，盐度适当；腌制时间和干腌法一样，比拟长；所需劳动量比干腌法大；制品的色泽和风味不及干腌制品；蛋白质流失较大；因水分多不易保藏。主要腌制蛋类、肉类、蔬菜、水果。如扬州酱菜〔黄瓜〕、涪陵榨菜、盐渍藕。3.肌肉〔或动脉〕注射腌制法注射腌制法是进一步改善湿腌法的一种措施。为了加速腌制时扩散过程，缩短腌制时间，最先出现了动脉注射腌制法，其后又开展了肌肉注射腌制法，注射法目前只用于肉类腌制。〔1〕动脉注射动脉注射是用泵通过针头将盐水或腌制液经动脉系统压送入腿内各部位或分割肉内的腌制方法。一般是用针头插入腿股动脉切口内，然后将盐水或腌制液用注射泵压入；但是一般分割胴体的方法并不考虑原来的动脉系统的完整性，因此此法只能用于腌制前后腿。〔2〕肌肉注射法肌肉注射法即直接将注射针头插入肌肉往内注射盐水,适用于肉块的腌制；注射用的针头，有单针头和多针头之分，针头大多多孔，目前一般都是多针头。注射腌制法的特点：腌制剂〔料〕与干腌大致相同有食盐、糖和硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐；注射盐水的浓度一般或17%，注射量占肉重8-12%；为了使注射后盐分快速地扩散，常用机械的方法对肉进行滚揉或按摩，注射后经一定时间冷藏，一般2天左右可腌好。动脉注射的优点是腌制速度快而出货迅速，其次就是得率比拟高。假设用碱性磷酸盐，得率还可以进一步提高。注射腌制的肉制品水分含量高，产品需冷藏。或常与其他方法结合使用，才能到达保藏。4.混合腌制法干腌和湿腌相结合的方法。用注射腌制法腌肉总是和干腌或湿腌结合进行的，这也是混合腌制法。将盐液注射入鲜肉后，再按层擦盐，按层堆放在腌制架上，或装入容器内加食盐或腌制剂进行湿腌。盐水浓度应低于注射用盐水浓度，以使肉类吸收水分，可加或不加糖，硝酸盐或亚硝酸盐同样可以少用。混合腌制法特点：混合腌色泽好、营养成分流失少、咸度适中。干湿腌结合可以防止湿腌液因食品水分外渗而降低浓度，也不像干腌那样使食品外表发生脱水现象。
335.腌制方法的开展〔1〕预按摩法腌制前采用60～100kPa/cm2的压力预按摩，可使肌肉中肌原纤维彼此别离，并增加肌原纤维间的距离使肉变松软，加快腌制材料的吸收和扩散、缩短总滚揉时间。〔2〕无针头盐水注射不用传统的肌肉注射，采用高压液体发生器，将盐液直接注入原料肉中。〔3〕高压处理高压处理由于使分子间距增大和极性区域暴露，提高肉的持水性，改善肉的出品率和嫩度，据Nestle公司研究结果，盐水注射前用2000Bar高压处理，可提高％～％出品率。〔4〕超声波作为滚揉辅助手段，促进盐溶性蛋白萃取。〔三〕发色1．肌红蛋白 肉中主要的色素为肌红蛋白和血红蛋白，宰杀后，肌红蛋白就是主要的色素，肌红蛋白的结构见书本P289。2．肌红蛋白的颜色变化〔1〕Fe的氧化复原状态的影响〔2〕珠蛋白的物理状态〔3〕Fe的第六个电子对由什么物质提供，提供电子对难易情况将对键的性质〔离子或共价键〕和络合物色泽有影响高铁肌红蛋白肌红蛋白氧合肌红蛋白MMbMbMbO2棕红色或深褐色紫红色深红色肌红蛋白颜色变化示意图3、发色机制腌制时，添加亚硝酸盐，目的让色素与NO反响形成粉红色的较稳定的色素，研究认为，腌制肉色泽形成大致分为三个阶段：NO+Mb→NOMMb；NOMMb→NOMb；NOMb+热+烟熏→NO-血色原〔Fe2+〕〔稳定的粉红色〕。如果有硫氢基复原剂存在，肌红蛋白还能形成硫肌红蛋白——呈绿色；假设有其它复原物质如抗坏血酸存在，这将会有胆肌红蛋白形成——呈绿色，胆肌红蛋白还会迅速被氧化，生成珠蛋白、铁和四吡咯。〔四〕关于腌制食品的平安问题食盐高盐与高血压；亚硝酸盐与致癌。思考题：腌制速度的影响因素〔扩散速度的影响因素〕；腌渍保藏原理；腌制对食品品质的影响；有哪些腌制方法？腌制发色机制。第二节食品的发酵保藏一、发酵的概念发酵的概念最早来源于酿酒的过程。“发酵〞原来指的是轻度发泡或沸腾状态。随着人们对发酵认识的不断增加，发酵的概念也逐渐成熟。从生理学和生物化学的角度来看，化学反响并按分子水平研究时，发酵应正确理解为在缺氧状态下糖类的分解。在发酵工业上发酵是利用微生物的代谢活动，通过生物催化剂〔微生物细胞或酶〕将有机物质转化为产品的过程。实际上发酵食品本质上常是糖类、蛋白质和脂肪等同时变化后的复杂混合物，或在各种微生物和酶依照某种顺序作用下形成的复杂混合物。所以发酵制品的发酵过程事实上是包括了发酵、阮解、脂解等多种变化的综合作用。
34二、重要的微生物作用类型〔一〕重要的发酵类型1.乳酸发酵糖+乳酸菌→乳酸2.酒精发酵糖+酵母→酒精+CO23.醋酸发酵酒精+醋酸菌+O2→醋酸+H2O4.丁酸发酵乳酸或糖+酪酸梭状芽孢杆菌→丁酸+副产物5.产气发酵糖+大肠杆菌等→CO2+H2〔二〕蛋白质降解〔1〕蛋白质+变形杆菌等→胺+NH3↑〔腐败〕；〔2〕蛋白质降解有时也是需要被利用的，比方酱和酱油的生产、腐乳的生产等。〔三〕脂解〔1〕脂肪+产碱杆菌→脂肪酸→醛类等〔酸败变质〕；〔2〕脂肪降解也有好的一面，在腐乳、肉制品生产中，局部降解形成香味。〔四〕产毒：肉毒杆菌产生毒素，应防止。三、发酵保藏的原理发酵保藏食品利用能够产酸和酒精的微生物的生长来抑制其它微生物的生长。〔1〕有利菌一旦能大批生长，在它们所产生的酒精和酸的影响下，原来有可能被腐败菌所利用的食物成分将被发酵菌作利用；〔2〕有利菌的产物如酸和酒精等对有害菌有抑制作用，从而使得有害菌得生长不能大量进行，而保持食品不腐败；（1）〔3〕 有利菌一般能耐酸，大局部腐败菌不耐酸。四、控制食品发酵因素1．酸度酸度不管是外加或发酵的均可抑制微生物生长。除了橘子、柠檬那样的高酸食品外，一般需要在发酵前加酸或促进发酵产酸，否那么有害微生物将大量繁殖。含酸食品有一定的防腐能力，但有氧存在时有霉菌生长将酸消耗掉将失去防腐能力。食品中酸度也会因蛋白质分解产生氨类物质而下降。乳酸链球菌的发酵突出并产乳酸，不过该菌的生长也会受到自己产生的酸的抑制。2．酒精与酸一样，同样具有防腐作用，主要取决于其浓度,按容积计12-15%发酵酒精能抑制酵母的生长。一般发酵饮料酒的酒精含量9-13%，缺少防腐能力，还需巴氏杀菌；饮料酒中，如添加酒精使含量到达20%，就不需杀菌处理，有防腐抑菌作用；3．酵种发酵开始时预期菌种迅速繁殖可抑制其它杂菌生长。如馒头、酿酒、酸乳生产。目前开展已改使用预先培养的菌种称为发酵剂或酵种。可以是纯菌种，也可以是混合菌种。如制造红腐乳，一般用单纯的霉菌；制造酸奶、干酪，多为混合菌；菌种反映发酵水平。4．温度发酵所需的温度依微生物的种类而异，温度起伏会影响发酵效果。在混合发酵时可以调节发酵温度使不同类型的微生物的生长速度得以控制，借以到达有目的的发酵效果。5．氧气供给量适当地提供或切断氧气可以促进或抑制〔发酵〕菌的生长，同时可以导致生产向产生预期的代谢产物方向开展。乳酸菌是兼性厌氧菌，只有在缺氧的条件下才能将糖转化成乳酸；霉菌完全是需氧性的菌，故缺氧是控制霉菌生长的重要途径，这就是为什么腌制蔬菜时要进行密风，民间有防止“走风〞的说法。6．盐
35不同浓度的盐溶液对微生物有不同的影响，各种微生物对不同盐液浓度的耐受性并不相同；蔬菜腌制中出现的朊解菌和其他类型腐败菌都不能忍受２.５％以上的盐液浓度；乳酸菌一般能忍受10~18％以上的盐液浓度。五、发酵对食品品质的影响1.改变食品的风味和香气〔1〕蔬菜〔2〕牛乳〔3〕制酒〔4〕肉类①蛋白质水解产生多肽和氨基酸，非蛋白质氮含量增加；②脂肪水解产生香味醛类等，如多脂鱼腌制后的风味胜过少脂鱼；③分解物就成为成熟腌制品风味的来源。2.提高营养价值纤维素被降解为低聚糖类；产生维生素Ｂ12；蛋白质水解为多肽,易吸收和有活性功能。3.改变组织质构(1)蔬菜脆性的变化；(2)发软:豆腐乳、干酪；(3)疏松：面包。4.色泽的变化：肉的发红色；蔬菜变色〔绿色或黄色〕。思考题食品发酵保藏的原理。发酵对食品品质的影响。控制食品发酵的因素。举例说明一些重要的发酵类型。发酵与腌制的区别与联系。蔬菜腌制时为什么要密风。第三节烟熏保藏烟熏的历史象腌制一样有着悠久的历史，可能始于公元前。游牧人发现肉悬挂在树枝燃烧的火焰上能产生诱人的风味。烟熏主要用于制作肉制品、鱼制品和豆制品。如：熏鱼、熏火腿、熏豆腐。一、烟熏的目的1.形成特殊烟熏风味和增添花色品种；2.带有烟熏色并有助于发色；3.防止腐败变质；4.预防氧化。二、烟熏保藏的原理〔一〕熏烟组成熏烟主要是不完全氧化产物包括挥发性成分和微粒固体如碳粒等，以及水蒸气、CO2等组成的混合物。在熏烟中对制品产生风味、发色作用及防腐效果的有关成分就是不完全氧化产物，人们从这种产物中已分出约200多种化合物，一般认为最重要的成分有酚、醇、酸、羧基化合物和烃类等。〔二〕烟熏成分及作用1.酚从熏烟中别离并鉴定的酚类有20多种，都是酚的各种取代物，如愈疮木酚、邻位、间位、对位甲基酚或甲氧基取代物等。酚在鱼肉类烟熏制品中有三种作用：〔1〕 形成特有的烟熏味；〔2〕抑菌防腐作用；〔3〕有抗氧化作用2.醇木材熏烟中醇的种类很多，有甲醇、乙醇及多碳醇。
36醇的作用中，保藏作用不是主要的，它主要起到一种为其它有机物挥发创造条件的作用，也就是挥发性物质的载体。3.有机酸在整个熏烟组成中存在有含1-10个碳的简单有机酸，熏烟蒸汽相内的有机酸含1-4碳，5-10碳的有机酸附在熏烟内的微粒上。有机酸有微弱的防腐能力。有机酸能促进肉烟熏时外表蛋白质凝固，使肠衣易剥除。4.羰基化合物这类化合物有20多种，包括戊酮、戊醛、丁醛、丁酮等等，一些短链的醛酮化合物在气相内，有非常典型的烟熏风味和芳香味。羰基化合物与肉中的蛋白质、氨基酸发生美拉德反响，产生烟熏色泽。5.烃类主要指产生的多苯环烃类，其中至少有两类二苯并蒽和苯并芘，已被证实是致癌物质。与防腐和风味无关。这两种物质一般附着在熏烟的固相上，可以被去除掉。三、烟熏工艺1.冷熏制品周围熏烟和空气混合物气体的温度不超过22℃的烟熏过程称为冷熏。特点冷熏时间长，需要4-7天，熏烟成分在制品中渗透较均匀且较深，冷熏时制品枯燥虽然比拟均匀，但程度较大，失重量大，有干缩现象，同时由于干缩提高了制品内盐含量和熏烟成分的聚集量，制品内脂肪熔化不显著或根本没有，冷熏制品耐藏性比其它烟熏法稳定，特别适用于烟熏生香肠。2.热熏制品周围熏烟和空气混合气体的温度超过22℃的烟熏过程称为热熏，常用的烟熏温度在35-50℃，因温度较高，一般烟熏时间短，约12-48小时。在肉类制品或肠制品中，有时烟熏和加热蒸煮同时进行，因此生产烟熏熟制品时，常用60-110℃温度。热熏时因蛋白质凝固，以致制品外表上很快形成干膜，阻碍了制品内部的水分渗出，延缓了枯燥过程，也阻碍了熏烟成分向制品内部渗透，因此，其内渗深度比冷熏浅，色泽较浅。烟熏温度对于烟熏抑菌作用有较大影响。温度为30℃浓度较淡的熏烟对细菌影响不大；温度为43℃而浓度较高的熏烟能显著降卑微生物数量，温度为60℃时不管淡的或浓的熏烟都能将微生物数量下降到原数的0.01%。四、烟熏的方法〔一〕燃料烟熏可采用各种燃料如庄稼〔稻草、玉米棒子〕木材等，各种材料所产生的成分有差异。一般来说，硬木、竹类风味较佳，软木、松叶类风味较次；胡桃木为优质烟熏肉的标准燃料。因来源问题，一般使用的是混合硬木。〔二〕熏烟产生的条件1．较低的燃烧温度和适量空气的供给是缓慢燃烧的条件。燃烧过程：燃料外外表在燃烧氧化，内部在进行脱水〔温度稍高于100℃〕。在正常烟熏条件下，常见的温度范围为100-400℃，会产生200多种成分。烟熏时引入氧气，那么在氧气氧化作用下，会进一步复杂化；如果将空气严格加以控制，熏烟呈黑色，并含有大量羧酸，这样的熏烟不适合用于食品。燃烧和氧化同时进行：供氧量增加时，酸和酚的量增加，供氧量超过完全氧化时需氧的8倍左右，形成量到达最高值。温度较低〔低于300℃〕，酸的形成量较大；燃烧温度增加到400℃以上，酸和酚的比值就下降。因此，400℃是分界线，高于或低于时产生的熏烟成分有显著差异。2．熏烟成分的质量与燃烧和氧化发生的条件有关。
37燃烧温度在340~400℃以及氧化温度在200-250℃间产生的熏烟质量最高。虽然400℃燃烧温度最适宜于形成最高量的酚，然而它也同时有利于苯并芘及其它环烃的形成。如将致癌物质形成量降低到最低程度，实际燃烧温度以控制在343℃为宜。3．相对湿度也影响烟熏效果，高湿有利于熏烟沉积，但不利于呈色，枯燥的外表需延长沉积时间。烟熏浓度一般可用40瓦电灯来确定，假设离7米时可见那么熏烟不浓，假设离米不可见那么说明熏烟很浓。〔三〕、烟熏装置简单烟熏炉；强制通风式烟熏房；连续式烟熏房；液态烟熏剂式烟熏。五、液态烟熏制剂1液态烟熏剂制备液态烟熏剂〔简称液熏剂〕一般由硬木屑热解制成。将产生的烟雾引入吸收塔的水中，熏烟不断产生并反复循环被水吸收，直到到达理想的浓度。经过一段时间后，溶液中有关成分相互反响、聚合，焦油沉淀，过滤除去溶液中不溶性的烃类物质后，液态烟熏剂就根本制成了。这种液熏剂主要含有熏烟中的蒸汽相成分，包括酚、有机酸、醇和羰基化合物。2液态烟熏剂的优点〔1〕产品被致癌物污染的时机大大减少，因为在液熏剂的制备过程中已除去微粒相；〔2〕不需要烟雾发生器，节省设备投资；〔3〕产品的重现性好，液熏剂的成分一般是稳定的；效率高，短时间内可生产大量带有烟熏风味的制品。（1）〔4〕 无空气污染，符合环境保护要求；（2）〔5〕 液熏剂的使用十分方便平安，不会发生火灾，故而可在植物茂密地区使用。3液态烟熏剂的使用方式〔1〕作为配料成分直接参加到食品〔如肉乳胶体〕中；〔2〕将制品浸入液熏剂中；〔3〕将液熏剂喷洒在制品上；〔4〕将液熏剂雾化喷射到烟熏室内；〔5〕将液熏剂置于加热器上蒸发；〔6〕以上方法组合使用。使用时配方：使用商品液熏剂一般要先用水稀释，常加些醋或柠檬酸。20~30份液态烟熏剂加5份柠檬酸或醋，65~75份水；酸对于生产去肠衣的肠制品时，有促进制品外表蛋白质凝固、形成外皮的作用；有利于上色和保藏。第四节半干半湿食品一、半干半湿食品的概念局部脱水，水分含量在20~50%，比新鲜果蔬肉类食品低，但比干制品高；可溶性固形物的浓度较高，一般在15~35%。二、特点水分活度；能抑制细菌、普通霉菌和酵母的生长而不致于短期内腐败变质，如在低温下保存时间会增长；但对于一些曲霉菌和耐渗透压酵母那么缺乏以阻止生长；水分活度尚缺乏以控制酶的活性，也易发生象美拉德反响一类的化学变化。三、加工注意点1.降低水分活度：加食盐、糖或甘油；2.加防霉剂：山梨酸钾等，注意不要超标；3.注意低温：冬季或春秋；4.结合杀菌：巴氏灭菌,其他杀菌技术。四、产品的例子易流动状食品：蜂蜜、果酱、豆酱、浓缩果汁；
38易变形〔软〕的食品：果冻、蜜饯、柿饼、水果蛋糕；固态状食品：香肠、中式火腿、豆腐干。五、半干半湿食品的开展食用前不需要复水，食用方便；口味好、质构软；能在室温下贮藏，不要冷库贮藏；加工费用低；有开展前景。思考题：烟熏保藏的根本原理。熏烟产生的条件。烟熏的工艺及特点。烟熏的作用或目的。液态烟熏制剂。列举一些半干半湿食品的例子。如何延长半干半湿食品的保藏期。第六章食品的化学保藏第一节概述一、化学保藏的概念〔一〕食品化学保藏就是在食品生产和储运过程中适用化学制品来提高食品的耐藏性和尽可能保持原有品质的一种方法，也就是防止食品变质和延长保质期。〔二〕化学制品指成清楚确，结构清楚，从化学工业中生产出来的制品。有一些化学制品，它能抑制微生物生长，延续食品腐败变质，称为化学防腐剂：如苯甲酸、山梨酸、丙酸、尼泊金酯、亚硝酸盐。有一些化学制品它能阻止或延续食品中成分被氧化的反响，称为抗氧化剂。而利用化学制品来抑制酶的添加剂那么不常用。〔三〕化学保藏的原理化学保藏就是在食品中添加化学防腐剂和抗氧化剂来抑制微生物的生长和推迟化学反响的发生，从而到达保藏的目的。它是在有限时间内才能保持食品原来的品质状态，属于暂时性保藏。由防腐剂只能延长细菌生长滞后期，因而只有未遭细菌严重污染的食品，利用化学防腐剂才有效。抗氧化剂也是如此，在化学反响尚未发生前。并不能改善低质食品的品质，即如果食品腐败变质和氧化反响已经开始，那么决不能利用防腐剂和抗氧化剂将已经腐败变质的食品变成优质食品。〔四〕特点简单、经济。第二节食品添加剂及其使用问题一、食品添加剂〔1〕概念：为改善食品的色、香、味以及防腐变质，适应食品加工工艺的需要而参加到食品中的化学合成物质或天然物质。〔2〕食品添加剂与食品配料的区别食品配料：是公认平安的物质，无需进行毒理评价，用量比拟大，一般在3%以上，如盐、糖、大豆蛋白、奶油、淀粉、植脂末等。食品添加剂：需要经过毒理学检验，并有一定的ADI值，一般用量较小。二、食品添加剂的分类及应用状况第三节化学防腐剂用于食品保藏的抗菌剂可以区分为无机和有机的两大类，CO2，SO2，H2O2，苯甲酸及其钠盐，山梨酸及其钾盐，脂肪酸、酒精等为常用的抗菌剂。
39一、无机类1．SO2、亚硫酸盐类①漂白作用和复原作用。②减少植物组织中的氧气，抑制褐变反响。③抑制氧化酶的活性，从而抑制酶性变，比方多酚氧化酶的反响。④可与有色物质作用而漂白，比方花青素、胡萝卜素等——用于苹果、马铃薯、果脯原料等。⑤用于防止非酶褐变，如藕、土豆片等。⑥抑菌作用、抑制昆虫。⑦可以强烈抑制霉菌、好气性细菌，对酵母的作用稍差一些。⑧亚硫酸对微生物的抑制效果与其存在状态有关，亚硫酸分子在防腐上最有效。⑨毒理学评价及可能的危害。无致癌和不影响生殖，对某些细菌有致突变作用，高计量下，哺乳动物细胞中可导致染色体损害，但在当前的适用剂量下，对多数人无害。关于其危害，主要对过敏的哮喘者有诱发的可能。2．过氧化氢因具有氧化复原作用而具有杀菌效果，特别对厌氧芽孢杆菌杀灭效果好。工厂用于无菌包装容器及塑料容器的消毒处理。3．卤素〔氯〕食品工厂设备清洗及加工用水等广泛采用次氯酸钙〔钠〕或直接加氯进行消毒。消毒原理——次氯酸。加氯处理时，水中存在能和氯反响并使它失去杀菌效力的物质，例如H2S和有机杂质等，只有这些物质全部和氯结合，即满足了水本身需氯量而有剩余游离氯出现后，才具有有效的杀菌能力或抑制微生物生长活动的能力，此时水的加氯处理到达了转折点——氯转效点。各种水因其有机质和干扰物质含量不同，它们的转折点也不同〔P740〕。pH较低时，氯的杀菌效力可提高。4．CO2高浓度的CO2能阻止微生物的生长，高压下，CO2溶解度比常压下高，因而高压下，防腐能力也大——碳酸饮料的防腐。CO2也常和冷藏结合在仪器用于水果保鲜、气调保鲜——减缓呼吸作用。5．亚硝酸盐和硝酸盐两者都有延迟微生物生长的作用，后者由于靠酶转化或亚硝酸盐而起作用，用量大一些。抑制梭状芽孢杆菌有效。二、有机类1．苯甲酸及其钠盐，以及衍生物对羟基苯甲酸酯〔尼泊金酯，甲、乙、丙、丁、庚〕这类制品只有在酸性介质中才有效，pH从降到，防腐能力可增加5-10倍，只有未解离酸才有防腐力，成盐后根本无效果；苯甲酸对酵母的影响大于霉菌的影响，但对细菌效力极弱；苯甲酸对人体毒害小；衍生物，对羟基苯甲酸酯，对于细菌、霉菌都有非常明显的作用，其抗菌活性依赖于链长度。一般随链长度增长对革兰氏阳性菌作用要比阴性菌强。另外，尼泊金酯受pH影响较小，可用于中性食品，但由于其溶解度有限，加之不良的气味和费用较高，使其未能广泛用于食品。2．山梨酸及其钾盐对霉菌有较强的抑制作用，对厌氧菌无效，pH值越低，抗菌作用越强，在微生物数量过高的情况下，发挥不了作用。3．其它酸类丙酸、丙酸钙：有效地抑制引起食品发粘的菌类，马铃薯杆菌和细菌，而且它抑菌霉菌生长时，对酵母的生长根本无影响，因此，特别适用于面包等焙烤食品的防腐。丙酸及其盐时谷物、饲料储藏中最有效的有机酸类防腐剂，在美国，被认为是平安的食品防腐剂，广泛用于面包和加工干酪，在我国，广泛用于糕点、饼干、面包等。
40另外，脱氢醋酸、双乙酸钠也是有效的。以上防腐剂适用注意点：①食品pH，pH下降，防腐作用上升；②抑菌谱不同；③不同的防腐剂之间有协同作用；④一般比拟难溶于水，应先溶解后再添加。三、生物代谢产物1．抗菌素抗菌素的抗菌效能为普通化学防腐剂的100-1000倍。抗菌作用有选择性，青霉素对G-，土霉素对G+、G-都有效，头孢菌素都有效。但有一点要注意，微生物可能会逐渐产生耐药性。2．乳酸链球菌素〔Nisin〕抗菌谱比拟窄，只能杀死革兰氏阳性菌，特别是孢子，对阴性菌、酵母和霉菌均无作用，一般10mg/kg却有效。目前用于干酪等乳制品、罐头制品、乙醇饮料。3．纳它链霉素〔Natamycin〕对酵母和霉素有效，对细菌无效。4．植物杀菌素第四节抗氧化剂目前常用的抗氧化剂主要用于防止食物蛤败〔油脂氧化〕和褐变。一、防止食物蛤败的抗氧化剂氧化和水解是导致脂肪蛤败的主要原因。对氧化性蛤败有影响的因素有空气、光线、热、重金属离子、水分等。抗氧化剂主要的作用是截获游离基、切断游离基反响，阻止过氧化物的产生。目前常用的抗氧化剂有BHA〔丁基羟基茴香醚〕、BHT〔二丁基羟基对甲酚〕、PG〔没食子酸甲酯〕等，主要用于脂肪或多脂类食品。还有抗坏血酸及其衍生物，异抗坏血酸及微生物E等。金属离子会促进氧化，因而添加金属离子的螯合剂有增效作用，比方柠檬酸、磷酸、抗坏血酸等。天然的抗氧化剂，如茶多酚等。二、防止褐变用抗氧化剂这一类主要是水溶性抗氧化剂。1．抗坏血酸、异抗坏血酸及其衍生物、植酸果蔬的酶促褐变主要是一些酚类倍氧化成醌类，在酶的作用下，偶联成聚合体，出现褐色素。着类抗氧化剂主要是自己和氧气作用，消耗掉氧气，不阻止组织中酚类受到氧化。使用注意点：①防止金属离子——采用鏊合剂；②充氮等措施，减少于氧气的接触；③避光避热；④协同作用。第七章 食品辐射保藏第一节 概述食品辐射保藏就是利用原子能射线的辐射能量对新鲜肉类及其制品、水产品及其制品、蛋及其制品、粮食、水果、蔬菜、调味料、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理。最大限度的减少食品的损失，使它在一定期限内不发芽、不腐败变质，不发生食品的品质和风味变化，由此可以增加食品的供给量，延长食品的保藏期。
41辐射保藏技术是一门新的技术，比现有保藏技术有其优越性的一面。是继传统的物理、化学保藏之后又一开展较快的食品保藏新技术和新方法。一、现有保藏技术的优缺点1．食品冷冻保藏—低温。抑制微生物活动和减少酶活。优点：能够较好保持新鲜食品原有的风味和营养价值；缺点：能耗大，需建立冷藏链。2．食品罐藏—提高温度杀灭微生物和酶。优点：绝大局部杀灭微生物，可以长期保藏；缺点：热对风味组织结构和色泽有影响。3．食品干藏—降低水分活度〔aw〕，控制微生物和减少酶活。优点：简廉价行，重量减轻或体积变小，食品可增香变脆；缺点：自然脱水后的食品难复水，易变色。4．化学保藏—通过外加化学物质抑制微生物及酶等作用。优点：操作简便易行；缺点：化学物质残留。二、辐射保藏的优越性〔意义、特点〕〔1〕食品在受辐射过程中温度升高甚微。因此，被辐射适当处理后的食品在感官性状如色、香味和质地等方面与新鲜食品差异很小，特别适合于一些不耐热的食品和药品。〔2〕射线穿透力强。在不拆包装和解冻的情况下，可杀灭其深藏于谷物、果实或冻肉内部的害虫和微生物，也节省了包装材料，防止再污染。〔3〕射线处理过的食品不会留下任何残留物。与化学处理相比是一大特点。〔4〕节省能源：据76年国际原子能机构〔IAEA〕通报的估计，食品采用冷藏需消耗能量为90千瓦时/T，巴氏消毒230千瓦时/T，热力杀菌300千瓦时/T，脱水处理〔枯燥〕700千瓦时/T，而辐射杀菌只需千瓦时/T，辐射巴氏消毒千瓦时/T。〔5〕适应范围广：能处理各种不同类型的食物品种，如从装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产等。多种体积的食品；不同状态，固体、液体。（6）加工效率高、整个工序可连续化、自动化。只要规模大，就能获得巨大的利益。谷物20万吨以上，马铃薯万吨以上，洋葱5000吨。因此，辐射保藏是一种获得经济效益和有开展前途的保藏方法，也是和平利用原子能的一个重要方面。三、国内外开展简况1895年伦琴发现X-射线后，Mink于1896年就提出X-射线的杀菌作用。二次大战期间，美国麻省理工学院的罗克多尔将射线处理汉堡包，揭开了辐射保藏食品研究的序幕。50年代起北美、欧洲、日本等30多个国家先后投入大量的费用进行研究；60年代一些第三世界国家也参加该行列，目前从事这方面研究的有50-60个国家。国际原子能组织〔IAEA〕、联合国粮农组织〔FAO〕、世界卫生组织〔WHO〕等的支持和组织下，进行了种种国际协作研究。到1976年25种辐射处理食品在18个国家得到无条件批准或暂定批准，允许供作为商品供一般使用。1980年10月27日上述组织联合举行的第四次专门委员会议作出结论：用10kGy以下平均最大剂量照射任何食品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品进行毒性实验。目前许多国家将辐射用于食品的加工与保藏。前苏联、美国、加拿大、法国、日本、中国等国家均批准在一些食品中使用辐照。
42日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、有鱼虾、果蔬等。欧洲〔丹麦、保加利亚、法国等〕用于抑制土豆、大蒜、洋葱发芽。开展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根廷等用于粮食〔谷物〕的防霉、防虫。我国自1958年开始，70年代的研究工作取得了一定的成效。1984年11月国家卫生部批准7项〔马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠〕辐照食品允许消费。之后又有20多种食品通过了不同级别的技术鉴定。80年代，一些省市建立了一起容量较大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、广东等地。后期有浙江、深圳等。第二节 辐射的根本原理一、辐射类型辐射指能量传递的一种方式，在电磁波谱中，根据能量相应的大小，可使电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、紫外线，χ和γ射线。通常根据辐射的作用形式可将辐射分为电离辐射和非电离辐射两种类型。通常按辐射的频率来划分。1．非电离辐射低频辐射线υ＜1015，波长较长〔频率较低〕，能量小，如微波、红外线的能量仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，那么起到加热杀菌作用。是非电离辐射。2．电离辐射高频辐射线υ＞1015，频率较高，能量大，有激发和电离两种作用：υ在1015~1018Hz，如紫外线的能量，仅能使被照射物质的原子受到激发〔激发为使电子从低能态到高能态〕，亦可起到抑菌杀菌的作用。二、放射性同位素与辐射1． 放射性同位素原子核=P++n，P+为带正电荷质子，n为不带电荷中子，核内质子数决定化学元素的特性，一般情况下〔指在轻原子核范围内〕P+=n，组成原子的质量。但有些元素，P+相同而n不同的原子所组成的元素称为同位素，P+=n时原子稳定，P+≠n那么不稳定。当原子序数在84以上的同位素，原子核是不稳定的，能以一定的速率放出射线，由这种原子组成的元素称为放射性同位素。放射性同位素能发射α-、β--、β+-及γ-射线。2.α-、β-、γ-及X-射线〔1〕α-射线：当同位素中n：P+＞：1，从原子核中放射出带2P+和2n的带正电高速粒子流〔氦核〕—称为α-射线；〔2〕β-射线：当核内中子数和质子数不等时；假设某一中子释放出能量转变成质子〔n＞P+〕：n→P++β－〔带负电荷的高速离子〕假设核内P+＞n时，〔这种情况一般指在加速器中〕：P+→n+β+〔带正电荷的高速离子〕β－和β+→β-射线，即从原子核中射出的带电的高速电子。〔3〕X-射线：假设核内质子在外层电子云中，从K层捕获电子e－，转变成中子〔k-捕获〕，使质子数减少。P++e－→n。当K层〔低能态〕电子被捕获后剩下一空穴，那么高能态〔外层〕电子会补充进去，释放出能量—X-射线，指原子核外电子所放出的能量。〔4〕γ-射线：当原子核在发射了α和β或κ－捕获之后，核的能级处于激发态〔
43高能态〕，当这种激发态回到基态时，原子就发出光子流〔即不带电荷的核子流〕，称γ-射线，发源于原子核本身。3.四种射线的特点以上所讲的四种射线都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不同程度的穿透能力。但是由于射线性质的不同，从而电离能力和穿透能力各不相同。〔1〕α-射线：相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小；一张纸就能阻挡它的通过；〔2〕β-射线：为氢核质量的几千分之一，带电量为α-射线的一半，电离能力比α-射线小，穿透能力比α-射线大；（3）γ-射线：电离能力比α、β小，但穿透能力比α、β大；（4）X-射线：电离能力小，穿透力很高。4．放射性衰变每个放射性同位素经放出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位素。原子核的转变过程称为放射性衰变。(1)衰变规律原子核衰变数N与原子核总数N0有关。实践证明,在单位时间内,衰变着的原子核的数目和其总数成正比,这一过程是不可逆的,可用公式表示如下:N=N0e-λtN：原子核数；N0：原子核总数；T：时间；λ：衰变常数。〔2〕半衰期放射性强度因衰变降低到原来一半所需的时间称为半衰期。或原子数衰变至一半时所需的时间。对于单独的一种放射性元素而言，半衰期和衰变常数一样也是常数。半衰期以t1/2表示，那么根据前面公式可得：1/2N0=N0e-λt1/2λt1/2即衰变常数与任意同位素的半衰期的乘积为，这样可利用半衰期求出其衰变常数。三．辐射用各种单位〔一〕 能量单位电子伏特ev.表示辐射能量单位普通用eV，即相当于１个电子在真空中通过电位差为１伏特的电场被加速所获得的动能。１ev=1.602*10-12尔格〔evg〕；1Mev=106ev，1kev=103ev。〔二〕放射性强度衡量放射性强弱程度的一个物理量。指单位时间内发生核衰变的次数。〔1〕居里〔以前曾用〕，1Ci=3.7*1010衰变／秒 即每秒中有3.7*1010次原子核衰变。〔2〕现法定单位用贝克Bq，即每秒中有一个原子核衰变为1贝克。〔3〕1Bq=1S－1，因此，×1010Bq。〔三〕辐射计量指被照射物质吸收辐射能量程度的一些物理量。常用辐射量、物料吸收剂量和吸收剂量速率来表示。〔1〕辐射〔照射〕量是用X-射线或γ-射线辐射源的辐射场内空气电离的程度来表示。
44〔2〕吸收剂量是指在辐射源的辐射场内单位质量被辐射物质吸收的辐射能量。简称剂量。〔3〕单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂量速率。1．辐射量〔1〕法定单位为库仑/千克〔C/kg〕，以前曾用伦琴〔R〕〔2〕在标准状况下〔0℃，760mmHg〕，1cm3空气〔〕能形成一个正电或负电的静电单位的X-射线或γ-射线照射量——1R。〔3〕一个正电或负电的离子具有×10－10〔静电单位〕。即一个静电单位的离子量为×109个正电或负电离子〔离子对〕，即1伦琴可使1cm3空气产生×109个正电或负电离子〔离子对〕。×10－4C/kg〔空气〕。2． 吸收剂量是电离辐射授予被辐射物质单位质量的平均能量，即被辐射物质吸收的辐射能量，法定单位为J/kg，也称为戈瑞〔Gy〕。以前曾用拉德〔Rad〕即1克被辐射物质吸收100尔格〔erg〕射线能量为1Rad。×1013eV/g。1Gy=100Rad=104erg/g。照射量和吸收剂量是完全不同的概念，有区别〔照射量指空气电离程度来讲〕但两者都是描述辐射计量的，又相互联系。1个电子的电荷量是×10－10e.s.u.产生一个e.s.u.需要的离子对数为×109，而电子在空气中产生一对离子所消耗的平均能量为〔电离功〕1R照射量相当于空气中吸收了×109××1010能量。1R照射量时，1g空气的吸收能量为即空气的吸收剂量为×10－3Gy。3． 吸收剂量速率单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂量速率。单位为Gy/s。吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离越近，吸收剂量速率越大，距离相同，辐射强度越大，那么吸收剂量越大。物料不同，吸收剂量速率也是不一样的。四、辐射源〔一〕 人工放射性同位素在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为β-和γ-射线，经常采用人工制备的放射性同位素60Co〔钴，半衰期年〕和137Cs〔铯，半衰期年〕。60Co经β-衰变后放出两个能量不同的γ-光子最后变为60Ni；137Cs经β-衰变后放出γ-光子最后变为137Ba。制备方法：将自然界中存在的稳定同位素59Co金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反响堆活性区，经中子一定时间照射，少量59Co原子吸收一个中子后即生成60Co辐射源。目前在商业上采用60Co作为γ-射线源。〔二〕电子加速器利用电磁场作用，使电子获得较高能量，即将电能转变成辐射能，这样仪器设备装置有静电加速器、高频高压加速器、绝缘磁芯变压器，直流加速器有两种方式：1.直接加高压，很高电压使电子获得动能如范德格拉夫加速器〔静电加速器〕；2.不是直接利用高电压，但反复屡次将电子加速，如盘旋加速器，电子感应加速器。利用加速器使电子带电形成高能量粒子——人工β-射线源。用高能电子来轰击重金属靶，那么产生X-射线——X-射线发生器。
45特点：电子加速器优点是可以控制开停，能量可以调节控制。可得到比放射性同位素源辐射能量高得多，如1万Ci60Co→150W，而加速器可达10-15kW。X-射线转换率不高，一般不用于食品辐射。思考题1辐射的类型及划分的界限2放射性同位素发射的射线种类、产生的条件及各自的特点。3辐射量、吸收剂量、吸收剂量速率及相应的单位。4食品辐射常用的人工放射性同位素。第三节 食品辐射技术的化学与生物学效应电离辐射之所以用来保藏食品，这是由辐射对被照射物质中发生的化学效应与生物学效应所决定的。一、食品辐射化学效应电离辐射使物质产生化学变化的问题至今仍不是很清楚。由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子的根本过程有：直接初级辐射——即物质接受辐射能后，形成离子、激发态分子或分子碎片——与辐射程度有关。间接次级辐射——初级辐射的产物相互作用生成与原物质不同的化合物——与温度等其他条件有关。1. 水分子水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发生反响。水接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢，形成的机制很复杂。现的中间产物主要有三种：水合电子〔eaq〕，氢氧基〔OH·〕，氢基〔H·〕。水分子被辐射后可能反响途径〔eaq〕+H2O=H·+OH·H·+OH·=H2OH·+H·=H2OH·+OH·=H2O2H·+H2O2=H2O+OH·OH·+H2O2=H2O+HO2·H2+OH·=H2O+H·H·+O2=HO2·HO2·+HO2·=H2O2+O2从上可看出物质分子吸收了辐射能而发生了化学效应，表示物质辐射化学效应的数值称G值。G值：即吸收100eV能量的物质所产生化学变化的分子数。辐射的化学效应是以每吸收100eV〔电子伏〕能量时被照射物质产生化学变化的分子数目来表示的。〔即能传递100eV能量的分子数〕。2．氨基酸与蛋白质有机化合物因辐射而分解的产物也很复杂，取决于原物质的化学性质和辐射条件，有的从高分子---低分子，有的反而从低分子---高分子。射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变物理性质。射线照射，引起氨基酸、蛋白质分子的化学变化有：
46〔1〕脱氨如甘氨酸e-+NH3+CH2COOH-→NH3+CH2COO-〔2〕放出CO2a. 脱氨的脱羧反响b. 不脱氨的脱羧反响〔3〕含硫氨基酸的氧化〔巯基〕e-+NH3+CH2CH〔CH2SH〕COO-→H2S+NH2CH〔CH2〕COO-〔4〕交联蛋白质凝聚〔该蛋白质分子通过硫氢基的氧化生成分子内或分子间的二硫键，或由酪氨酸和苯丙氨酸的苯环偶合而发生交联〕。〔5〕降解蛋白质发生裂解，产生较小的碎片。〔6〕辐射降解与交联同时发生，假设降解小而交联大，那么交联会掩盖降解，故降解不易观察到。3． 酶酶是机体组织的重要成分，因酶的主要组成是蛋白质，故它对辐射的反响与蛋白质相似，如变性作用等。〔1〕纯酶稀溶液对辐射敏感，假设增加其浓度也必须增加辐射剂量才能产生同样的钝化效果。〔2〕假设在食品体系中，酶很容易受到保护，同时也受外界条件变化〔温度、pH、含氧量〕的影响。如提高温度会增加酶对辐射的敏感度，在有氧状态下枯燥胰蛋白酶极易钝化。〔3〕此外，有时酶由于蛋白质分子降解，使酶活性中心暴露出来，反而致使酶反响更有利。因此对分解酶类活性的食品，在辐射前应先通过加热灭酶。〔4〕酶会因有巯基〔-SH〕的存在而增加其对辐射的敏感性。
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