食品工藝學

食品技術原理第一章

緒論

第一節食品加工概念

一、食物和食品

食物——是人體生長發育、更新細胞、修補組織、調整機能必不可少營養物質，也是產生熱量保持體溫、進行體力活動能量起源。

食品——經過加工制作事物統稱為食品

1.食品概念及分類對食品不一樣人關心側面不一樣

—不一樣地域也有不一樣情況

分類：食品分類方法很多，能夠按保藏方法分、按原料種類分、按原料和加工方法分、按產品特點分。

2.食品要求：外觀、風味、營養衛生和要求、貨架壽命、方便、功效性質

二、加工工藝

1．概念

?食品科學和工程領域部分概念

–食品科學：借用FoodScience（Norman）定義，食品科學能夠定義為應用基礎科學及工程知識來研究食品物理、化學及生化性質及食品加工原理一門科學。

-食品工藝

五個基礎框架

1.食品基礎研究領域（或稱之為狹義食品科學）：包含食品化學，研究食品組成、結構、物化生化特點及加工和使用過程中改變一門科學。

2.食品分析領域：分析食品產品及組分質量特點、化學邊原理

3.食品微生物領域：環境對食品腐敗作用和微生物對食品本身及食品制造過程影響、微生物檢驗、公共健康等問題一門科學

4.食品加工領域：即研究食品原材料特點、食品保藏原理、影響食品質量、包裝及污染加工原因、良好生產操作及衛生操作一門科學——這也是本課程關鍵研究內容

5.食品工程領域：即研究食品加工過程中工程原理及單元操作科學，工程原理包含物料和能量平衡、熱力學、流體；流體流動、傳熱和傳質等等。食品工藝學?食品工藝學是應用化學、物理學、生物學、微生物學和食品工程原理等各方面基礎知識、研究食品資源利用、原輔材料選擇、保藏加工、包裝、運輸和上述原因對食品質量貨架壽命、營養價值、安全性等方面影響一門科學。

-食品加工概念：在描述食品加工概念之前，先熟悉部分經典食品加工步驟。

加工基礎概念包含：

–增加熱能并升高溫度

–去除熱能或降低溫度

–去除水分或降低水分含量

–利用包裝以維持因為加工操作帶來產品特征

2.食品加工目標：增加多樣性；提供健康所需營養素；為制造商提供利潤；延長食品儲存時間

食品加工過程或多或少全部含有這些目標，但要加工一個特定產品其目標性可能各不相同

–比如冷凍食品目標關鍵是保藏或延長貨架壽命

–糖果工業關鍵目標是提供多樣性

–不過要達成各個產品目標卻并不簡單，并不是買來設備就能夠生產，或達成生產出食品并贏利目標

?以橙汁和火腿腸為例

第二節食品加工原料特征和要求

一、食品原料關鍵組成

二、影響原料加工原因

?原料采收運輸基礎標準

–原料應該在其品質最好時候進行采收、屠宰或用其它方法進行采集。

–原料在搬運中要避免損傷

–將原料保藏在盡可能降低變質條件下

蔬菜、水果、糧食、堅果等植物性原料在采收或離開植物母體以后仍然是活

家畜、家禽和魚類在屠宰后，組織即死亡，但污染這些產品微生物是活，同時，細胞中生化反應在繼續。

?原料品質決不會隨貯藏時間延長而變好，產品一經采收或屠宰后即進入變質過程。

?加工過程本身不能改善原料品質，可能使有制品變得可口部分，但不能改善最初品質。

1.

影響原料品質原因

（1）微生物影響（2）酶在活組織、垂死組織和死組織中作用（3）呼吸

（4）蒸騰和失水

（5）成熟和后熟

–成熟定義:水果或蔬菜器官連接在植株上時所發生改變現象。通常伴隨成熟過程進行有利于提升產品品質。（注意適度，不然會快速后熟，快速出現嚴重品質降低）

–后熟定義:水果脫離果樹或植株后于消費或加工前所發生改變。最終后熟程度是在采收后形成最好食品品質。

–要了解合適后熟即使能夠改善水果口味，但不能改善它基礎品質。水果基礎品質是因為水果在果樹上達成最好成熟度時間來決定。

–大多數蔬菜不發生后熟過程

（6）動植物組織齡期和其組織品質關系

–組織齡期指兩個不一樣階段

(1)植物器官或動物在其采收或屠宰時生理齡期

(2)采收或屠宰后原料存放時間。

–和采收前品質相關植物組織齡期往往是決定性。例蘆筍、青豆莢

2.

根據變質可能性將原料分類

?極易腐敗原料（1天~2周）

–如肉類和大多數水果和部分蔬菜

–采收（屠宰、切割）、搬運、包裝、貯藏條件可能強烈影響其品質

–冷藏溫度應該合理（一些果蔬會凍害）

?中等腐敗性原料（2周~2月）

–柑橘、蘋果和大多數塊根類蔬菜

–冷害問題

?穩定原料（2~8月）

–糧食谷物、種子和無生命原料如糖、淀粉和鹽等

3.原料貯藏和保鮮:溫度

氣調貯藏

包裝

第三節食品質量原因及其控制

質量定義：食品好程度，包含口感、外觀、營養價值等。或將質量看成是組成食品特征及可接收性要素

食品質量：物理感覺（外觀、質構、風味）、營養質量、衛生質量、耐儲藏性

一、質量原因

（一）物理原因

1.外觀原因（1）大小形狀（2）顏色、色澤（3）一致性

2.質構原因

(1)新鮮狀態

(2)加工過程

(3)加工以后部分原因

3.風味原因（1）味覺和香味（2）色澤和質構對風味也有影響

（二）、營養原因

（三）、衛生原因

（四）、耐儲藏性

如啤酒泡沫穩定性；柑橘汁渾濁穩定性；油脂蛤敗

二、變質影響原因

?變質概念：包含品質下降、營養價值、安全性和審美感覺下降

?影響原因

1.微生物

2.天然食品酶

3.熱、冷

4.水分

5.氧氣6.光

7.時間

三、食品保藏標準?若短時間保藏，有兩個標準

（1）盡可能延長活體生命

（2）假如必需終止生命，應該立即洗凈，然后把溫度降下來

?長時間保藏則需控制多個原因

1.控制微生物–加熱

殺滅微生物

巴氏殺菌

滅菌

(1)冷凍保藏:抑制微生物

(2)干藏:抑制微生物

(3)高滲透

(4)煙熏

(5)氣調

(6)化學保藏

(7)輻射

(8)生物方法

2.控制酶和其它原因–控制微生物方法很多也能控制酶反應及生化反應，但不一定能完全覆蓋

比如：冷藏能夠抑制微生物但不能抑制酶。加熱、輻射、干藏也類似

3.其它影響原因包含昆蟲、水分、氧、光能夠經過包裝來處理。

思索題

1.影響原料品質原因關鍵有哪些？

2.食品質量原因關鍵有哪些？

3.常見食品變質關鍵由哪些原因引發？怎樣控制？以餅干、方便面、冷凍食品、罐頭食品、飲料等為例來說明

第四節食品工業發展及其前景

?廣義上講，食品工業不管從哪個角度全部是各個國家國民經濟基礎或支柱之一。

包含農業、食品制造、市場三個方面

第五節

食品技術原理關鍵研究范圍和內容研究原材料特點

1.研究充足利用現有食品資源和開辟食品資源路徑

–比如一大批含有功效性質、保健性質食品在80年代中后期開始被開發

–以前未被充足利用資源，

?比如馬鈴薯、面粉

2.研究食品保藏原理、探索食品生產、儲藏、運輸和分配過程中腐敗變質原因和控制路徑–食品腐敗變質特征和程度取決于兩類原因：非微生物原因和微生物原因

–非微生物原因包含：糖損失、含氮物質含量和組分改變、維生素氧化和損失、脂肪氧化、水分改變等。這些改變會造成口感、色澤、風味和產品一致性不一樣，造成不能被消費者接收。

?具體舉例說明并說明原因和處理措施

–微生物原因

3.研究影響食品質量、包裝和污染加工原因，研究良好生產方法、工藝設備和生產組織–比如加工原因中熱加工對水果制品質量影響、對應改善（工藝設備和保藏工藝兩方面改善）

–比如肉制品中腌制工藝

–比如奶粉速溶性

–廢棄物處理：乳清、黃漿水

4.研究食品安全性、良好生產操作和衛生操作（GMP）–比如89年中國蘑菇罐頭

–99年牛肉漢堡

O157:H7污染

5.發明新型、方便和特需食品

–改變食品營養成份以適應特定人群需要

–添加營養素到特定食品

–改善質量提升品質

–應用功效改善，包含包裝方便性、食用方便性、成本降低等第二章食品脫水加工1.食品干藏概念

一個說法：指在自然或控制條件下，使食品中水分降低到足以預防腐敗變質

水平后并一直保持低水分保藏方法。

另一個說法：從食品中較完全地去處水分，該條件不造成或幾乎不造成食品性質其它改變（除水分外）。

2.食品脫水加工歷史

3.脫水加工特點和好處

（1）延長保藏期；

（2）一些食品干制后，重量減輕、體積縮小，可節省包裝和運輸費用；

（3）帶來了方便性；

（4）設備可好可差。

4.脫水技術進展

第一節食品干藏原理

1.水分活度

我們把食品中水逸度和純水逸度之比稱為水分活度。

水分逃逸趨勢通常能夠近似地用水蒸汽壓來表示，在低壓或室溫時，f/f0和P/P0之差很小（<1%），故用P/P0來定義aW是合理。

(1)定義

Aw=P/P0其中P：食品中水蒸汽分壓

P0：純水蒸汽壓（相同溫度下純水飽和蒸汽壓）

水分活度大小取決于：水存在量；溫度；水中溶質濃度、食品成份、水和非水部分結合強度

表2-1常見食品中水分含量和水分活度關系

(2)測量

利用定義;利用平衡相對濕度概念

aW×100=相對濕度

具體方法參考Foodengineeringproperties

M.M.A.Mao

2.水分活度對食品影響

大多數情況下，食品穩定性（腐敗、酶解、化學反應等）和水分活度是緊密相關。

（1）水分活度和微生物生長關系

p15圖1-1-1；

（2）干制對微生物影響

p18

（3）水分活度和酶反應和化學反應關系

思索題

1.

水分活度概念

2.

水分活度對微生物影響

3.

水分活度對酶及其它反應影響

3.食品中水分含量（M）和水分活度之間關系

(1)水分吸附等溫線認識

(2)溫度對水分吸附等溫線影響

(3)水分吸附等溫線應用

以珍味魚干、小麥干制等為例說明

4.對食品干制基礎要求

(1)原料質量

(2)操作環境

(3)原料預處理

(4)干制后食品水分

二.干藏原理

–

將食品中水分活度降到一定程度，使食品能在一定保質期內不受微生物作用而腐敗，同時能維持一定質構不變即控制生化反應及其它反應。

假如干制食品發生腐敗變質

–

原因

1.微生物污染（霉變），是否水分活度不足以控制微生物

2.脂肪蛤敗

3.蟲害

思索題

1.水分活度對微生物、酶及其它反應有什么影響？簡述干藏原理

2.在北方生產紫菜片，運到南方，出現霉變，是什么原因，怎樣控制？

第二節食品液體濃縮

–

濃縮方法

(1)膜濃縮

(2)蒸發

(3)冷凍濃縮

–

不一樣濃縮方法比較

表1不一樣濃縮方法能量效率和濃縮程度

一、膜濃縮

–

種類和應用

膜濃縮關鍵采取反滲透和超濾兩種

–

反滲透關鍵用于分離水和低分子量溶液，這些溶液含有高滲透壓。

–

超濾用于從高分子量物料（如蛋白質、多糖）中分離低分子量物料。

2.反滲透原理

3.超濾原理

–

和反滲透類似，驅動力也是滲透壓和外加壓力差。

–

差異是超濾不能截留低分子量物料，但反滲透能夠。

4.膜

?反滲透膜

–

通常采取醋酸纖維、聚丙烯晴、聚酰胺、聚亞酰胺等含有高度穩定性和高強度并含有要求通透性材料

?超濾膜

–通常采取聚砜、聚酰胺、聚氧乙烯、聚碳酸酯、聚酯、剛性醋酸酯等材料

–

結構通常有兩種一個為微孔膜關鍵用于卷式、板式和管式膜；另一個為中空纖維膜，用于中空纖維系膜系統。

5.設備6.膜濃縮應用

在處理稀溶液時反滲透可能是最經濟濃縮方法;食品工業中最大商業化應用是乳清濃縮.

其它還包含

–

蒸發前果汁濃縮

–

檸檬酸、咖啡、淀粉糖漿、天然提取物

–

乳清脫鹽（但保留糖）

–

純化水

超濾最大應用也是乳制品行業，如預濃縮，選擇性脫乳糖或脫鹽，分離功效性成份。其它應用包含：

–酶、其它蛋白質或多糖分離、濃縮

–除菌

–釀造工業

–果汁澄清

–反滲透之前預處理

例1乳清分離過程中超濾、反滲透應用

例3蘋果汁澄清常規方法A和膜處理方法B比較

思索題

1.膜分離種類關鍵有哪些？各自分離范圍和原理是什么？

2.舉例說明膜濃縮應用。假設一食品體系中含有大分子多糖（分子量大于10萬），蛋白質（分子量5萬左右），低分子多肽，低聚糖（聚合度小于10），單糖和礦物質，請問怎樣分離并濃縮？

二、蒸發

1.

蒸發原理

(1)傳熱和傳質

(2)熱量和質量平衡原理

(3)影響傳熱原因:溫差、傳熱面沉淀、界面膜

2.影響蒸發經濟性原因

–

因為發泡和夾帶等引發物料損失

–

能量消耗，降低能量消耗方法

–

二次蒸汽再壓縮

–

二次蒸汽再加熱

–

多效蒸發（多效系統數量取決于節省能量和操作費用增加比較）

3.蒸發設備

4.蒸發對食品影響

–

風味

–

風味物質損失

處理方法包含:A將濃縮物和部分新鮮物料混合，以提升風味；B風味物質回收

–

風味劣變

–

顏色

–

加深

–

營養物質損失

5.蒸發設備選擇

三冷凍濃縮

?

冷凍濃縮是利用冰和水溶液之間固液相平衡原理一個濃縮方法。

?

采取冷凍濃縮方法，溶液在濃度上是有程度（溶質濃度不能超出低共熔濃度）。

?

操作包含兩個步驟，首先是部分水分從水溶液中結晶析出，以后將冰晶和濃縮液加以分離。

?

尤其適合于熱敏性食品濃縮，避免芳香物質因加熱所造成揮發損失。

思索題

–

常見濃縮方法有哪些？怎樣選擇合理濃縮路徑？

第三節干燥

一、食品干制基礎原理

1.食品水分吸收和解吸

2.食品干制過程特征

（1）干燥曲線

–

干制過程中食品絕對水分和干制時間關系曲線

–

干燥時，食品水分在短暫平衡后，出現快速下降，幾乎時直線下降，當達成較低水分含量時（第一臨界水分），干燥速率減慢，隨即達成平衡水分。

（2）干燥速率曲線

–

伴隨熱量傳輸，干燥速率很快達成最高值，然后穩定不變，此時為恒率干燥階段，此時水分從內部轉移到表面足夠快，從而能夠維持表面水分含量恒定，也就是說水分從內部轉移到表面速率大于或等于水分從表面擴散到空氣中速率

（3）食品溫度曲線

–

早期食品溫度上升，直到最高值——濕球溫度，整個恒率干燥階段溫度不變，即加熱轉化為水分蒸發所吸收潛熱（熱量全部用于水分蒸發）

–

在降率干燥階段，溫度上升直到干球溫度，說明水分轉移來不及供水分蒸發，則食品溫度逐步上升。

曲線特征改變關鍵是內部水分擴散和表面水分蒸發或外部水分擴散所決定

–

食品干制過程特征總結：干制過程中食品內部水分擴散大于食品表面水分蒸發或外部水分擴散，則恒率階段能夠延長，若內部水分擴散速率低于表面水分擴散，就不存在恒率干燥階段。

–

外部很輕易了解，取決于溫度、空氣、濕度、流速和表面蒸發面積、形狀等

–

那么內部水分擴散速率影響原因或決定原因是什么呢？

二、干燥機制

溫度梯度

表面水分擴散到空氣中

內部水分轉移到表面

水分梯度

Food

H2O

干制過程中潮濕食品食品表面水分受熱后首先有液態轉化為氣態，即水分蒸發，以后，水蒸氣從食品表面向周圍介質擴散，此時表面濕含量比物料中心濕含量低，出現水分含量差異，即存在水分梯度。水分擴散通常總是從高水分處向低水分處擴散，亦即是從內部不停向表面方向移動。這種水分遷移現象稱為導濕性。

同時，食品在熱空氣中，食品表面受熱高于它中心，所以在物料內部會建立一定溫度差，即溫度梯度。溫度梯度將促進水分（不管是液態還是氣態）從高溫向低溫處轉移。這種現象稱為導濕溫性。

1.導濕性

水分梯度

若用W絕表示等濕面濕含量或水分含量（kg/kg干物質），則沿法線方向相距Δn另一等濕面上濕含量為W絕+ΔW絕，那么物體內水分梯度gradW絕

則為：

gradW絕=lim（ΔW絕/Δn）=

W絕/

n

Δn

0

W絕——物體內濕含量，即每千克干物質內水分含量（千克）

Δn——物料內等濕面間垂直距離（米）

導濕性引發水分轉移量可根據下述公式求得：

i水=-Kγ0（

W絕/

n）=-Kγ0W絕千克/米2?小時

其中：i水:物料內水分轉移量，單位時間內單位面積上水分轉移量（kg/kg干物質?米2?小時）

K——導濕系數（米2?小時）

γ0——單位潮濕物料容積內絕對干物質重量

（kg干物質/米2）

W絕——物料水分（kg/kg干物質）

水分轉移方向和水分梯度方向相反，所以式中帶負號。

需要注意一點是：

(1)導濕系數在干燥過程中并非穩定不變，它伴隨物料溫度和水分而異。

物料水分和導濕系數間關系

(2)K值改變比較復雜。當物料處于恒率干燥階段時，排除水分基礎上為滲透水分，以液體狀態轉移，導時系數穩定不變（DE段）；再深入排除毛細管水分時，水分以蒸汽狀態或以液體狀態轉移，導濕系數下降（CD段）；再深入為吸附水分，基礎上以蒸汽狀態擴散轉移，先為多分子層水分，后為單分子層水分。

導濕系數和溫度關系

圖啟示：(1)若將導濕性小物料在干制前加以預熱，就能顯著地加速干制過程。

(2)所以能夠將物料在飽和濕空氣中加熱，以免水分蒸發，同時能夠增大導濕系數，以加速水分轉移。

2.導濕溫性

–

在對流干燥中，物料表面受熱高于它中心，所以在物料內部會建立一定溫度梯度。溫度梯度將促進水分（不管液態或氣態）從高溫處向低溫處轉移。這種現象稱為導濕溫性。

導濕溫性是在很多原因影響下產生復雜現象。

–

高溫將促進液體粘度和它表面張力下降，但將促進蒸汽壓上升，而且毛細管內水分還將受到擠壓空氣擴張影響。結果是毛細管內水分將順著熱流方向轉移。

導濕溫性引發水分轉移流量將和溫度梯度成正比。

–

它流量可經過下式計算求得：

i溫=-Kγ0δ（

T/

n）

其中：i溫:物料內水分轉移量，單位時間內單位面上水分轉移量（kg/kg干物質?米2?小時）

K——導濕系數（米2?小時）

γ0——單位潮濕物料容積內絕對干物質重量

（kg干物質/米2）

δ——濕物料導濕溫系數（1/℃，或kg/kg干物質×℃）

導濕溫系數就是溫度梯度為1℃/米時物料內部能建立水分梯度

導濕溫性和導濕性一樣，會因物料水分差異（即物料和水分結合狀態）而異。

干制過程中，濕物料內部同時會有水分梯度和溫度梯度存在，所以，水分流動方向將由導濕性和導濕溫性共同作用結果。

以上我們講全部是熱空氣為加熱介質。

若是采取其它加熱方法，則干燥速率曲線將會改變。

思索題

1.干燥機制

2.估計微波干燥干制過程特征

3.假如想要縮短干燥時間，該怎樣從機制上控制干燥過程？

3、影響干制原因

–

干制過程就是水分轉移和熱量傳輸，即溫濕傳輸，對這一過程影響原因關鍵取決于干制條件（由干燥設備類型和操作情況決定）和干燥物料性質。

(1)干制條件影響

A.溫度

(1)對于用空氣作為干燥介質時，提升空氣溫度，干燥加緊。

(2)因為溫度提升，傳熱介質和食品間溫差越大，熱量向食品傳輸速率越大，水分外逸速率所以加速。

(3)對于一定濕度空氣，伴隨溫度提升，空氣相對飽和濕度下降，這會使水分從食品表面擴散驅動力更大。

(4)溫度高，水分擴散速率也加緊，使內部干燥也加速

注意：若以空氣作為加熱介質，溫度并非關鍵原因，因為食品內水分以水蒸汽狀態從

它表面外逸時，將在其表面形成飽和水蒸汽層，若不立即排除掉，將阻礙食品內水分深入外逸，從而降低了水分蒸發速度，故溫度影響也將所以而下降。

B空氣流速

(1)空氣流速加緊，食品干燥速率也加速。

因為熱空氣所能容納水蒸氣量將高于冷空氣而吸收較多水分；

(2)立即將聚集在食品表面周圍飽和濕空氣帶走，以免阻止食品內水分深入蒸發；

(3)因和食品表面接觸空氣量增加，而顯著加速食品中水分蒸發。

C空氣相對濕度

脫水干制時，假如用空氣作為干燥介質，空氣相對濕度越低，食品干燥速率也越快。近于飽和濕空氣深入吸收水分能力遠比干燥空氣差。飽和濕空氣不能在深入吸收來自食品蒸發水分。

脫水干制時，食品水分能下降程度也是由空氣濕度所決定。食品水分一直要和周圍空氣濕度處于平衡狀態。

干制時最有效空氣溫度和相對濕度能夠從多種食品吸濕等溫線上尋求。

D大氣壓力和真空度:操作條件對于干燥影響

E

蒸發和溫度

干燥空氣溫度不管多高，只要由水分快速蒸發，物料溫度通常不會高于濕球溫度。

若物料水分下降，蒸發速率減慢，食品溫度將隨之而上升。

脫水食品并非無菌。

（2）.食品性質影響

:A表面積B組分定向C細胞結構D溶質類型和濃度

4、合理選擇干制工藝條件

–

食品干制工藝條件關鍵由干制過程中控制干燥速率、物料臨界水分和干制食品品質關鍵參變數組成。

–

比如。以熱空氣為干燥介質時，其溫度、相對濕度和食品溫度時它關鍵工藝條件。

–

最適宜干制工藝條件為：使干制時間最短、熱能和電能消耗量最低、干制品質量最高。—它隨食品種類而不一樣。

–

怎樣選擇合理工藝條件：

(1)使食品表面蒸發速率盡可能等于食品內部水分擴散速率，同時努力爭取避免在食品內部建立起和濕度梯度方向相反溫度梯度，以免降低食品內部水分擴散速率。

(2)恒率干燥階段，為了加速蒸發，在確保食品表面蒸發速率不超出食品內部水分擴散速率標準下，許可盡可能提升空氣溫度。

(3)降率干燥階段時，應設法降低表面蒸發速率，使它能和逐步降低了內部水分擴散率一致，以免食品表面過分受熱，造成不良后果。

(4)干燥末期干燥介質相對濕度應依據預期干制品水分加以選擇。

三

干制對食品品質影響

1.干制過程中食品關鍵改變

（1）物理改變

–

干縮

–

表面硬化

–

多孔性

–

熱塑性

（2）化學改變

?

營養成份

–

蛋白質、碳水化合物、脂肪、維生素

?

色素

–

色澤隨物料本身物化性質改變（反射、散射、吸收傳輸可見光能力）

–

天然色素：類胡蘿卜素、花青素、葉綠素

–

褐變

?

風味

–

引發水分除去物理力，也會引發部分揮發物質去處

–

熱會帶來部分異味、煮熟味

–

預防風味損失方法：芳香物質回收、低溫干燥、加包埋物質，使風味固定

2.干制品復原性和復水性

干制品復水后恢復原來新鮮狀態程度是衡量干制品品質關鍵指標。

–

干制品復原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小和性狀、質地、顏色、風味、結構、成份和可見原因（感官評定）等各個方面恢復原來新鮮狀態程度

–

干制品復水性：新鮮食品干制后能重新吸回水分程度，通常見干制品吸水增重程度來表示

–

復水比：P109

–

復重系數：

食品干制方法選擇

–

干制時間最短、費用最低、品質最高

–

選擇方法時要考慮：

–

不一樣物料物理狀態不一樣：液態、漿狀、固體、顆粒

–

性質不一樣：對熱敏感性、受熱損害程度、對濕熱傳輸感受性

–

最終干制品用途

–

消費者要求不一樣

四、食品干制方法

干制方法能夠區分為自然和人工干燥兩大類

–

自然干制：在自然環境條件下干制食品方法：曬干、風干、陰干

–

人工干制：在常壓或減壓環境重用人工控制工藝條件進行干制食品，有專用干燥設備

–

人工干制：空氣對流干燥設備、真空干燥設備、滾筒干燥設備（P50）

一、空氣對流干燥

?

空氣對流干燥時最常見食品干燥方法，這類干燥在常壓下進行，食品也分批或連續地干制，而空氣則自然或強制地對流循環。

?

流動熱空氣不停和食品親密接觸并向它提供蒸發水分所需熱量，有時還要為載料盤或輸送帶增添補充加熱裝置

?

采取這種干燥方法時，在很多食品干制時全部會出現恒率干燥階段和降率干燥階段。所以干制過程重控制好空氣干球溫度就能夠改善食品品質。

1.柜式干燥設備

–

特點：

–

間歇型，小批量、設備容量小、操作費用高

–

操作條件：

–

空氣溫度<94℃，空氣流速2-4m/s

–

適用對象

–

果蔬或價格較高食品

–

或作為中試設備，探索物料干制特征，為確定大規模工業化生產提供依據

2.隧道式干燥設備

–

部分定義：

–

高溫低濕空氣進入一端——熱端

–

低溫高濕空氣離開一端——冷端

–

濕物料進入一端——濕端

–

干制品離開一端——干端

–

熱空氣氣流和物料移動方向一致——順流

–

熱空氣氣流和物料移動方向相反——逆流

（1）逆流式隧道干燥設備

?

濕端即冷端，干端即熱端

–

濕物料碰到是低溫高濕空氣，即使物料含有高水分，尚能大量蒸發，但蒸發速率較慢，這么不易出現表面硬化或收縮現象，而中心有能保持濕潤狀態，所以物料能全方面均勻收縮，不易發生干裂——適合于干制水果

–

干端處食品物料已靠近干燥，水分蒸發已緩慢，即使碰到是高溫低濕空氣，但干燥仍然比較緩慢，所以物料溫度輕易上升到和高溫熱空氣相近程度。此時，若干物料停留時間過長，輕易焦化，為了避免焦化，干端處空氣溫度不易過高，通常不宜超出66-77℃。

–

因為在干端處空氣條件高溫低濕，干制品平衡水分將對應降低，最終水分可低于5%

注意問題

–

逆流干燥，濕物料載量不宜過多，因為低溫高濕空氣中，濕物料水分蒸發相對慢，若物料易腐敗或菌污染程度過大，有腐敗可能。

–

載量過大，低溫高濕空氣靠近飽和，物料增濕可能

（2）順流隧道式干燥

?

濕端即熱端，冷端即干端

?

濕物料和干熱空氣相遇，水分蒸發快，濕球溫度下降比較大，可許可使用更高部分空氣溫度如80-90℃，深入加速水分蒸干而不至于焦化。

?

干端處則和低溫高濕空氣相遇，水分蒸發緩慢，干制品平衡水分對應增加，干制品水分難以降到10%以下，所以吸濕性較強食品不宜選擇順流干燥方法。

?

順流干燥，國外報道只用于干制葡萄。

（3）雙階段干燥

?

順流干燥：濕端水分蒸發率高

?

逆流干燥：后期干燥能力強

?

雙階段干燥：取長補短

–

特點：干燥比較均勻，生產能力高，品質很好

–

用途：蘋果片、蔬菜（胡蘿卜、洋蔥、馬鈴薯等）

–

現在還有多段式干燥設備，有3，4，5段等，有廣泛適應性。

3.輸送帶式干燥

–

特點

–

操作連續化、自動化、生產能力大

4.氣流干燥

–

用氣流來輸送物料使粉狀或顆粒食品在熱空氣中干燥

–

適用對象：水分低于35%~40%物料

–

例糯米粉、馬鈴薯顆粒

5.流化床干燥

–

使顆粒食品在干燥床上呈流化狀態或緩慢沸騰狀態（和液態相同）。

–

適用對象：粉態食品（固體飲料，造粒后二段干燥）

6.倉貯干燥

–

適適用于干制那些已經用其它干燥方法去除大部分水分而還有部分殘余水分需要繼續清除未干透制品。

–

如將蔬菜半干制品中水分從10~15%降到3~6%

–

優點：比較經濟而且不會對制品造成熱損害。

7.泡沫干燥

–

工作原理：將液態或漿質態物料首先制成穩定泡沫料，然后在常壓下用熱空氣干燥。

–

造泡方法：機械攪拌，加泡沫穩定劑，加發泡劑

–

特點：接觸面大，干燥早期水分蒸發快，可選擇溫度較低干燥工藝條件

–

適用對象：水果粉，易發泡食品。

8.噴霧干燥

?

噴霧干燥就是將液態或漿質態食品噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進行脫水干燥過程

?

設備關鍵由霧化系統、空氣加熱系統、干燥室、空氣粉末分離系統、鼓風機等關鍵部分組成。

（1）常見噴霧系統有兩種類型

?

壓力噴霧：液體在高壓下（700-1000kPa）下送入噴霧頭內以旋轉運動方法經噴嘴孔向外噴成霧狀，通常這種液滴顆粒大小約100-300μm，其生產能力和液滴大小經過食品流體壓力來控制。

?

離心噴霧：液體被泵入高速旋轉盤中（5000-0rpm），在離心力作用下經圓盤周圍孔眼外逸并被分散成霧狀液滴，大小10-500μm。

二、滾筒干燥

–

特點：可實現快速干燥，采取高壓蒸汽，可使物料固形物從3-30%增加到90-98%，表面濕度可達100-145℃，接觸時間2秒-幾分鐘，干燥費用低，帶有煮熟風味

–

適用對象：漿狀、泥狀、液態，部分受熱影響不大食品，如麥片、米粉

三、真空干燥

–

基礎結構：干燥箱、真空系統、供熱系統、冷凝水搜集裝置

–

特點：物料呈疏松多孔狀，能速溶。有時可使被干燥物料膨化。

–

適適用于：水果片、顆粒、粉末，如麥乳精

四、冷凍干燥

–

冷凍干燥條件：

–

凍結方法：自凍法，預凍法

–

冷凍干燥溫度改變

–

初級干燥階段

–

二級干燥階段

–

冷凍干燥特點

思索題

–

干制條件關鍵有哪些？她們怎樣影響濕熱傳輸過程？（假如要加緊干燥速率，怎樣控制干制條件）

–

影響干燥速率食品性質有哪些？她們怎樣影響干燥速率？

–

合理選擇干燥條件標準？

–

食品復水性和復原性概念第三章食品熱加工和殺菌

引言

?

熱加工方法

1.

殺菌(sterilization)——將全部微生物及孢子，完全殺滅加熱處理方法，稱為殺菌或絕對無菌法。要因為有些罐頭食品內容物傳熱速度相當慢，可能需要多個小時甚至更長時間才能達成完全無菌，這時食品品質可能以劣變到無法食用。

2.

商業殺菌法(commercialsterilzation)——將病原菌、產毒菌及在食品上造成食品腐敗微生物殺死，罐頭內許可殘留有微生物或芽孢，不過，在常溫無冷藏狀況商業貯運過程中，在一定保質期內，不引發食品腐敗變質，這種加熱處理方法稱為商業滅菌法。

3.巴氏殺菌法(Pasteurization)——在100℃以下加熱介質中低溫殺菌方法，以殺死病原菌及無芽孢細菌，但無法完全殺滅腐敗菌，所以巴氏殺菌產品沒有在常溫下保留期限要求。

4.熱燙(Blanching)——生鮮食品原料快速以熱水或蒸氣加熱處理方法，稱為熱燙。其目標關鍵為抑制或破壞食品中酶和降低微生物數量。

第一節熱加工原理

一、罐頭食品腐敗及腐敗菌

?

凡能造成罐頭食品腐敗變質多種微生物全部稱為腐敗菌。

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曾有些人對日本市場銷售罐頭食品進行過普查，在725只肉、魚、蔬菜和水果罐頭中發覺有活菌存在罐頭各占20%、10%、8%、和3%。大多數罐頭中出現細菌為需氧性芽孢菌，曾偶然在果蔬罐頭中發覺霉菌孢子，卻未發覺酵母菌。但這些罐頭并未出現有腐敗變質現象。

?

這關鍵是罐內缺氧環境抑制了它們生長繁殖結果。若將這些罐頭通氣后培養，很快罐頭就出現腐敗變質現象。——商業無菌

?

若正常加工和殺菌罐頭，若在貯藏運輸中發生變質時，就應該找出腐敗根源，采取根除方法。

?

事實表明，罐頭食品種類不一樣，罐頭內出現腐敗菌也各有差異。

?

多種腐敗菌生活習性不一樣，故應該不一樣殺菌工藝要求。

?

所以，搞清罐頭腐敗原因及其菌類是正確選擇合理加熱和殺菌工藝，避免貯運中罐頭腐敗變質首要條件。

1.食品pH值和腐敗菌關系

?

多種腐敗菌對酸性環境適應性不一樣，而多種食品酸度或pH值也各有差異。

?

依據腐敗菌對不一樣pH值適應情況及其耐熱性，罐頭食品根據pH不一樣常分為四類：低酸性、中酸性、酸性和高酸性

?

在罐頭工業中酸性食品和低酸性食品分界線以pH4.6為界線。

?

任何工業生產罐頭食品中其最終平衡pH值高于4.6及水分活度大于0.85即為低酸性食品。

表3-1多種常見罐頭食品pH值

表3-2罐頭食品根據酸度分類

?

罐頭食品這種分類關鍵取決于肉毒桿菌生長習性。

?

肉毒桿菌有A、B、C、D、E、F六種類型，食品中常見有A、B、E三種。其中A、B類型芽孢耐酸性較E型強。

?

它們在適宜條件下生長時能產生致命外毒素，對人致死率可達65%。

?

肉毒桿菌為抗熱厭氧土壤菌，廣泛分布于自然界中，關鍵來自土壤，故存在于原料中可能性很大。

?

罐頭內缺氧條件又對它生長和產毒頗為適宜，所以罐頭殺菌時破壞它芽孢為最低要求。

?

pH值低于4.6時肉毒桿菌生長就受到抑制，它只有在pH大于4.6食品中才能生長并有害于人體健康。

?

故肉毒桿菌能生長最低pH值成為兩類食品分界標準線。

?

在低酸性食品中尚存在有比肉毒桿菌更耐熱厭氧腐敗菌如P.A.3679生芽梭狀芽孢桿菌菌株，它并不產生毒素，常被選為低酸性食品罐頭殺菌時供試驗對象菌。——如此確定殺菌工藝條件顯然將有深入提升罐頭殺菌可靠性。

?

不過在低酸性食品中還有存在抗熱性更強平酸菌如嗜熱脂肪芽孢桿菌，它需要更高殺菌工藝條件才會完全遭到破壞。

?

另外，因為中酸性食品殺菌強度要求和低酸性食品要求相同，所以它也被并入低酸性食品一類。

?

食品嚴重污染時一些腐敗菌如酪酸菌和凝結芽孢桿菌在pH低于3.7時仍能生長，所以pH3.7就成為這兩類食品分界線。

?

酸性食品中常見腐敗菌有巴氏固氮梭狀芽孢桿菌等厭氧芽孢菌，其耐熱性比低酸性食品中腐敗菌要差得多。

?

高酸性食品中出現關鍵腐敗菌為耐熱性較低耐酸性細菌、酵母和霉菌，不過熱力殺菌時該類食品中酶比腐敗菌顯示出更強耐熱性，所以酶鈍化為其加熱關鍵問題。比如酸黃瓜罐頭殺菌就是這么。

?

食品中常見腐敗菌見表P386-390

2.常見罐頭食品腐敗變質現象和原因

–

罐頭食品貯運過程中常會出現脹罐、平蓋酸壞、黑變和發霉等腐敗變質現象。另外還有中毒事故。

（1）脹罐

–

原因

–

出現細菌性脹罐原因

–

低酸性食品脹罐時常見腐敗菌大多數屬于

–

專性厭氧嗜熱芽孢桿菌。

–

厭氧嗜溫芽孢菌。

–

酸性食品脹罐時常見有專性厭氧嗜溫芽孢桿菌如巴氏固氮芽孢桿菌、酪酸梭狀芽孢桿菌等解糖菌，常見于梨、菠蘿、番茄罐頭中。

–

高酸性食品脹罐時常見有小球菌和乳桿菌、明串珠菌等非芽孢菌。

（2）平蓋酸壞

–

外觀正常，內容物變質，呈輕微或嚴重酸味，pH可能能夠下降到0.1-0.3

–

造成平蓋酸壞微生物稱為平酸菌，平酸菌常因受到酸抑制而自然消失，即使采取分離培養也不一定能分離出來。

–

平酸菌在自然界中分布很廣。糖、面粉及香辛料是常見平酸菌污染源。

–

低酸性食品中常見平酸菌為嗜熱脂肪芽孢桿菌

–

酸性食品中常見平酸菌為凝結芽孢桿菌，它是番茄制品中關鍵腐敗變質菌。

（3）黑變或硫臭腐敗

–

在細菌活動下，含硫蛋白質分解并產生唯一H2S氣體，和罐內壁鐵發生反應生成黑色硫化物，沉積于罐內壁或食品上，以致食品發黑并呈臭味

–

原因是致黑梭狀芽孢桿菌作用，只有在殺菌嚴重不足時才會出現。

（4）發霉

–

通常不常見。只有在容器裂漏或罐內真空度過低時才有可能在低水分及高濃度糖分食品表面生長

（5）產毒

–

如肉毒桿菌、金黃色葡萄球菌等

–

從耐熱性看，只有肉毒桿菌耐熱性較強，其它均不耐熱。

–

所以，為了避免中毒，食品殺菌時必需以肉毒桿菌作為殺菌對象加以考慮

思索題

–

低酸性食品和酸性食品分界線是什么？為何？

–

罐頭食品關鍵有哪些腐敗變質現象？罐頭食品腐敗變質原因有哪些？

二、微生物耐熱性

–

微生物對熱敏感性常受多種原因影響，如種類、數量、環境條件等

–

判定微生物死亡，常以它是否失去了繁殖和變異能力為標準。

1.影響微生物耐熱性原因

（1）菌種和菌株

–

菌種不一樣、耐熱性不一樣

–

同一菌種，菌株不一樣，耐熱性也不一樣

–

正處于生長繁殖細菌耐熱性比它芽孢弱

–

多種芽孢中，嗜熱菌芽孢耐熱性最強，厭氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。

–

同一個芽孢耐熱性也會因熱處理前菌齡、培育條件、貯存環境不一樣而異

（2）熱處理前細菌芽孢培育和經歷

–

生物有抵御周圍環境本能。食品污染前腐敗菌及其芽孢所處生長環境對她們耐熱性有一定影響

–

在含有磷酸或鎂培養基種生長出芽孢含有較強耐熱性；在含有碳水化合物和氨基酸環境中培養芽孢耐熱性很強；在高溫下培養比在低溫下喂養形成芽孢耐熱性要強

–

菌齡和貯藏期也有一定影響

（3）熱處理時介質或食品成份影響

–

酸度

?

對大多數芽孢桿菌來說，在中性范圍內耐熱性最強，pH低于5時細菌芽孢就不耐熱，此時耐熱性強弱受其它原因控制

?

所以大家在加工部分蔬菜和湯類時常常添加酸，合適提升內容物酸度，以降低殺菌溫度和時間，保留食品品質和風味。

–

糖

–

高濃度糖液對受熱處理細菌芽孢有保護作用

–

鹽影響

–

通常食鹽濃度在4%以下時,對芽孢耐熱性有一定保護作用,而8%以上濃度時,則可減弱其耐熱性.

–

這種減弱和保護程度常隨腐敗菌種類而異.

–

食品中其它成份影響

–

淀粉對芽孢沒有直接影響

–

蛋白質如明膠、血清等能增強芽孢耐熱性

–

脂肪和油能增強細菌芽孢耐熱性作用

–

假如食品中加入少許殺菌劑和抑制劑也能大大減弱芽孢耐熱性

（4）熱處理溫度

–

熱處理溫度越高，殺死一定量腐敗菌芽孢所需要時間越短。

表3-3

熱處理溫度對玉米汁中平酸菌死亡時間影響

（5）原始活菌數

–

腐敗菌或芽孢全部死亡所需要時間隨原始菌數而異，原始菌數越多，全部死亡所需要時間越長。

–

所以罐頭食品殺菌前被污染菌數和殺菌效果有直接關系。

表3-4原始菌數和玉米罐頭殺菌效果關系

注意

–

微生物在熱力作用下死亡特征既然是多種原因綜合影響結果，那么，對腐敗菌耐熱性作比較時就應指出比較時所處條件。

–

利用某對象菌耐熱性作為確定某罐頭食品殺菌程度時，測定對象菌耐熱性所處條件和環境應和該罐頭食品所含成份基礎一致。

2.相關細菌耐熱性特征

（1）熱力致死速率曲線或活菌殘余數曲線

–

微生物及其芽孢熱處理死亡數是按指數遞減或按對數循環下降。

–

若以縱坐標為物料單位值內細胞數或芽孢數對數值，以橫坐標為熱處理時間，克得到一直線——熱力致死速率曲線或活菌殘余數曲線

（2）D值

?

圖3-4表明，直線橫過一個對數循環時所需要時間（分鐘）就是D值（Decimalreductiontime）。也就是直線斜率倒數。直線斜率實際反應了細菌死亡速率。

?

D值定義就是在一定處理環境中和在一定熱力致死溫度條件下某細菌數群中每殺死90%原有殘余活菌數時所需要時間。

–

D值越大，細菌死亡速率越慢，即該菌耐熱性越強。

–

所以D值大小和細菌耐熱性強度成正比。

–

注意：D值不受原始菌數影響

–

D值隨熱處理溫度、菌種、細菌活芽孢所處環境和其它原因而異。

表3-5瞬間加熱和冷卻條件下單位時間為D時細菌死亡速率

–

從表3-5能夠看出，從5D以后，為負指數，也就是說有1/10~1/10000活菌殘余下來可能。

–

細菌和芽孢按分數出現并不顯示，這只是表明理論上極難將活菌完全消亡掉。

–

實際上，這應該從概率角度來考慮，假如100支試管中各有1ml懸浮液，每ml懸浮液中僅含有1個芽孢，經過5D處理后，殘余菌數為10-1，即1/10活10100，也就是100支試管中可能有90支不再有活菌存在，而10支還有活菌可能。

–

D值能夠依據圖3-4中直線橫過一個對數循環所需熱處理時間求得。當然也能夠依據直線方程式求得，因為它為直線斜率倒數，即：

t

D=

loga–logb

?

例：

100℃熱處理時，原始菌數為1×104，熱處理3分鐘后殘余活菌數是1×101，求該菌D值。

3

D=

=1.00

log1.0×104–log1.0×10

即D100℃或D110=1.00

（3）熱力致死時間曲線（TDT曲線）

–

ThermalDeathTime：熱力溫度保持恒定不變，將處于一定條件下懸浮液或食品中某一菌種細胞或芽孢全部殺死所必需最短熱處理時間。

–

細菌熱力致死時間隨致死溫度而異。它表示了不一樣熱力致死溫度時細菌芽孢相對耐熱性。

–

和熱力致死速率曲線一樣，若以熱處理溫度為橫坐標，以熱處理時間為縱坐標（對數值），就得到一條直線，即熱力。

–

表明熱力致死規律一樣按指數遞降進行。

–

Z值概念：直線橫過一個對數循環所需要改變溫度數（℃）。

–

換句話說：Z值為熱力致死時間根據1/10，或10倍改變時對應加熱溫度改變（℃）。

–

Z值越大，因溫度上升而取得殺菌效果就越小。

–

通常見121℃（國外用250F°或121.1℃）作為標準溫度，該溫度下熱力致死時間用符號F來表示，并稱為F值。

–

F值定義就是在121.1℃溫度條件下殺死一定濃度細菌所需要時間——F值和原始菌數是相關。

–

t1

T2-T1

Log

—

=————

若T2=121.1℃，則t2=F

t2

Z

（4）熱力指數遞減時間（TRT）

–

為了計算殺菌時間時將細菌指數遞減原因考慮在內，將D值概念深入擴大，提出了熱力指數遞減時間（TRT）概念。

–

TRT定義就是在任何特定熱力致死溫度條件下將細菌或芽孢數降低到某一程度如10-n（即原來活菌數1/10n）時所需要熱處理時間（分鐘）。

–

TRTn=nD即曲線橫過n個對數循環時所需要熱處理時間。

–

TRTn值和D值一樣不受原始菌數影響。

–

TRT值應用為利用概率說明細菌死亡情況建立了基礎。

–

如121℃溫度殺菌時TRT12=12D，即經12D分鐘殺菌后罐內致死率為D值關鍵殺菌對象——芽孢數將降低到10-12。

（5）仿熱力致死時間曲線

–

縱坐標為D對數值，橫坐標為加熱溫度，加熱溫度和其對應D對數值呈直線關系。

–

t1

T2-T1

Log

—

=————

若T2=121.1℃，則t2=F

t2

Z

–

假定T1溫度下D值已知，則，t1=nD

則D、F、Z值之間關系能夠經過下式轉換。

nD

121-T

F

Log——

=————

或D=—×10（121-T）/Z

F

Z

n

–

這么，已知T溫度下D值，Z值，再針對罐頭產品需要確定n值后，就可計算得到對應F值。

–

n值并非固定不變，要依據工廠和食品原始菌數或著污染菌關鍵程度而定。

–

比如在美國，對肉毒桿菌，要求n=12，對生芽梭狀芽孢桿菌，n=5。

三、酶耐熱性

?

罐頭食品熱力殺菌向高溫短時，尤其是超高溫瞬時方向發展后，罐頭食品貯藏過程中常出現了因酶活動而引發變責問題。

?

過氧化物酶、果膠酯酶

?

酶鈍化程度有時也被用做食品殺菌測定指標，例牛乳巴氏殺菌效果能夠依據磷酸酶活力測定結果判定。這是因為牛乳中磷酸酶熱處理時鈍化程度和廢結合菌及其它病原菌熱處理時死亡程度相互一致。

思索題

–

影響微生物耐熱性原因關鍵有哪些？

–

D值、Z值、F值概念是什么？分別表示什么意思？這三者怎樣相互計算？

四、熱加工對食品品質影響

1.植物起源包裝制品

–

熱加工和產品貯存時物理-化學改變決定了產品質量

–

通常在貯存時發生質量改變相對于熱加工來說比較小。

–

熱加工對食品品質影響取決于熱加工時間和溫度，和食品組成和性質和其所處環境。

（1）質構

–

在植物材料熱處理過程中有兩種類型質構破壞

–

半透膜破壞

–

細胞間結構破壞并造成細胞分離

–

其它改變包含

–

蛋白質變性

–

淀粉糊化

–

蔬菜和水果軟化

–

為了提升罐藏產品硬度一系列方法：

（2）顏色

–

產品顏色取決于天然色素或外加色素狀態和穩定性和加工和貯藏過程中變色反應。

–

在水果和蔬菜中

–

葉綠素脫鎂

–

胡蘿卜素將異構化，顏色變淺（從5，6環氧化變成5，8環氧化）

–

花青素將降解成灰色色素

–

花青素實際上對熱相當穩定色素，但它能夠參與很多反應，使水果變色

–

黃酮類色素如蕓香苷（蘆筍中）可和鐵形成黑色。

–

類胡蘿卜素大多是脂溶性，而且是不飽和化合物，通常輕易氧化而造成變色和變味。

–

除了色素氧化、降解，Maillard反應也會造成加工和貯藏過程產品變色。

（3）風味

–

通常加熱不改變基礎風味如甜、酸、苦、咸

–

風味改變一個關鍵起源是脂肪氧化——尤其是豆類、谷物

–

Millard反應也會改變部分風味

–

加熱過程也會使部分風味物質揮發或改變

（4）營養素

–

加熱過程營養素損失.doc

2.動物起源包裝食品

（1）顏色

–

肌紅蛋白轉化成高鐵肌紅蛋白，從粉紅色變成紅褐色

–

Maillard反應和Caramelization反應也會改變顏色

–

腌制過程會改變顏色

–

肉因為加熱引發顏色損失能夠經過外加色素校正

（2）質構

–

肌肉收縮和變硬

–

變軟

–

改善方法：

（3）營養素

–

氨基酸損失可能達成10-20%

–

維生素關鍵是硫胺素損失50-70%，泛酸20-35%，但維生素損失變動很大，取決于容器中氧氣、預處理方法（是否去皮、切片）或熱燙

熱加工對營養成份和營養價值影響

–

工業上用于食品加熱方法，包含烹調、熱燙、巴氏殺菌和商業殺菌。

–

要定量或預言在以上操作過程中營養成份受熱破壞程度，是很困難，不過，對于加工過程中含有特定目標其它工業操作，能夠設計出最大程度保留營養素加工方法。對此，定量地說明加熱對營養素影響是很有必需地。

?

不期望影響包含六大類營養素改變

–

蛋白質

–

碳水化合物

–

脂肪：

–

維生素：

?

加熱理想效果概括以下：

–

食品特征改善，

–

殺死微生物；

–

滅酶；

–

改善營養素可利用率；

–

破壞不合需要食品成份

–

礦物質：

–

對于加工過程，除了考慮熱本身對產品中營養素破壞外，還要考慮其它原因如瀝濾損失、氧化降解、對產品損傷等。

熱燙對蔬菜中營養素影響

–

對罐頭和其它加工食品研究，很大部分多個在維生素C和B1保留率上。

–

柑橘汁

–

橙汁：98%~99%

–

葡萄柚汁：97%

–

番茄汁

–

維生素C損失，是在有氧氣存在下受熱而破壞，在罐頭加工過程中，除去氧氣即可預防損失。

–

以下是最大程度保留番茄汁中維生素C提議

熱燙對蔬菜影響

–

成熟度

–

熱燙方法

–

熱燙時間

–

熱燙設備

–

罐內存在氧氣是否

貯藏影響

?

10-18℃貯藏2年罐頭，營養素保留率全部在80%以上

?

27℃對維生素C和B2會產生不利影響

?

高溫會改變產品性質，酸性食品比非酸性食品更顯著

?

貯藏過程維生素C以緩慢速度發生無氧破壞

?

含大量維生素B1肉類制品需要低溫貯藏

五、帶容器食品熱加工時間推算

1.罐頭食品殺菌時間受到下列原因影響：

–

食品中可能存在微生物或酶耐熱性

–

食品污染情況

–

加熱或殺菌條件

–

食品pH

–

罐頭容器大小

–

食品物理狀態

–

食品預期貯存條件

——所以，要確定熱加工時間必需知道微生物或酶耐熱性和熱傳輸速率。

2.熱傳輸速率

–

傳熱介質通常為蒸汽或熱水，傳熱時熱穿過容器然后進入食品。

–

通常表面熱傳輸系數很高，不是傳熱限制原因。影響熱穿透食品部分關鍵原因以下：

（1）產品類型

流體或帶小顆粒流體食品——對流傳熱

固體（肉、魚等）——傳導

當然即使是流體食品因為粘度、比重、組成成份不一樣而有差異。

（2）容器大小

比如：鐵罐頭和蒸煮袋

（3）容器是否被攪動

比如：旋轉殺菌比常規殺菌有效，尤其對部分粘稠或半固體食品（如茄汁黃豆）

（4）殺菌鍋和物料初溫

（5）容器形狀：高容器快

（6）容器類型：

金屬罐比玻璃罐、塑料罐傳熱快

3.傳熱速率測定

–

利用熱電偶測定食品冷點溫度

4、罐頭食品傳熱曲線

5.加熱時間推算

–

加熱時間推算關鍵有兩種方法，分別由Ball和Olson，和Stumbo發展。

–

罐藏——殺菌公式：.doc

六、罐頭食品通常工藝過程

?

預備原料和包裝材料

?

取得可食用部分

?

洗滌

?

分級

?

檢驗

?

熱燙

?

排氣

?

密封

?

殺菌和冷卻

?

檢驗

1.排氣

?

目標

–

阻止需氧菌及霉菌發育生長

–

預防或減輕因加熱殺菌時空氣膨脹而使容器變形或破損，尤其是卷邊受到壓力后，易影響其密封性。

–

控制或減輕罐藏食品貯藏中出現罐內壁腐蝕

–

避免或減輕食品色香味改變

–

避免維生素和其它營養素遭到破壞

–

有利于避免將假脹罐誤認為腐敗變質性脹罐

–

方法

–

加熱排氣：冷裝罐，在預定排氣溫度中（用蒸汽或熱水加熱排氣箱）加熱使罐內中心溫度達成70-90℃（也有資料認為需要達成80-95℃）

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排氣溫度、排氣時間、密封溫度是確定密封后真空度關鍵原因。

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對于空氣含量低食品來說，關鍵是排除頂隙內空氣，密封溫度是關鍵性原因

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對于空氣含量高食品來說，除了要達成預期密封溫度外，還應合理地延長排氣時間。

–

熱灌裝：通常將食品加熱到70-75℃（有資料認為應達成85℃）然后立即裝罐密封

–

真空排氣

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真空封罐時真空密封室內真空度和餓食品溫度是控制罐內真空度關鍵原因

–

蒸汽噴射法

2.封口

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罐身和罐蓋或罐底由封口機進行卷封就形成二重卷邊。

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卷邊厚度（T）：指卷邊后五層鐵皮總厚度和間隙之和。通常能夠用T=2t身+3t蓋+G來計算。

其中t身——罐身鐵皮厚度

t蓋——罐蓋鐵皮厚度

G——卷邊內部鐵皮和鐵皮間間隙大小，標準值為0.15mm，最大值0.25mm

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卷邊寬度（W）：指卷邊頂部至卷邊下緣尺寸，能夠采取W=1.1t蓋+BH+LC+1.5t蓋來計算

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埋頭度（C）：卷邊頂部至蓋平面高度

?

罐身身鉤（BH）：罐身翻邊彎曲后長度

?

罐蓋蓋鉤（CH）：罐蓋圓邊向卷邊內部彎曲長度

?

間隙（LC）：卷邊內頂部空隙有蓋鉤空隙和身鉤空隙

–

疊接度（a）：卷邊內身鉤和蓋鉤相互疊接長度，通常能夠根據a≈BH+CH+1.1t蓋-W

–

卷邊重合率（a/b）：身鉤和蓋鉤重合程度用百分率表示。

b

BH+CH+1.1t-W

—×100=————————

a

W-（2.6t蓋+1.1t身）

疊接度或重合率通常應大于45%或50-55%

–

卷邊外部技術標準

–

卷邊內部技術標準

–

卷邊緊密度：卷邊內部蓋身鉤緊密結合程度，憑經驗判定

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疊接度：45%或50-55%以上

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罐身鉤邊和底蓋鉤邊不得有嚴重皺紋。

–

卷邊質量問題參考書本P366-367表29

3.殺菌工藝條件確實定

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殺菌操作過程中罐頭食品殺菌工藝條件關鍵由溫度、時間、反壓三個關鍵原因組成。在工廠中常見殺菌式表示對殺菌操作工藝要求。

升溫時間—恒溫時間—降溫時間

t1-t2-t3

——————————————反壓（————P）

殺菌溫度

T

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要注意是，殺菌鍋溫度聲高到了殺菌溫度T，并不意味著罐內食品溫度也達成了殺菌溫度要求，實際上食品尚處于加熱升溫階段。對流傳熱型食品溫度在此階段內常能快速上升，甚至于抵達殺菌溫度。而導熱型食品升溫很慢，甚至于開始冷卻時還未能達成殺菌溫度。

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冷卻時需要加反壓

（1）殺菌工藝條件——溫度和時間選擇

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正確殺菌工藝條件應恰好能將罐內細菌全部殺死和使酶鈍化，確保貯藏安全，但同時又能保住食品原有品質或恰好將食品煮熟而又不至于過分。

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罐頭食品合理F值能夠依據對象菌耐熱性、污染情況和預期貯藏溫度加以確定。

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一樣F值能夠有大量溫度-時間組合而成工藝條件可供選擇。

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標準上，盡可能選擇高溫短時殺菌工藝，但還要依據酶殘余活性和食品品質改變作選擇。

（2）殺菌時罐內外壓力平衡

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罐頭食品殺菌時伴隨罐溫升高，所裝內容物體積也隨之而膨脹，而罐內頂隙則對應縮小。罐內頂隙氣壓也隨之升高。

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為了不使鐵罐變形或玻璃罐跳蓋，必需利用空氣或殺菌鍋內水所形成補充壓力以抵消罐內空氣壓力，這種壓力稱為反壓力。

第二節熱燙

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熱燙通常見語在熱殺菌、干燥和冷凍之間對部分蔬菜或水果滅酶，同時也能起到軟化組織、清潔、降低微生物數量作用。

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只有少許蔬菜（如洋蔥、綠胡椒）不需要熱燙。不熱燙或熱燙不足會對品質造成很大損害。

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多酚氧化酶、脂肪氧化酶、葉綠素酶

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通常能夠采取蔬菜中比較耐熱酶如過氧化氫酶、過氧化物酶。

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影響熱燙時間原因包含：

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水果或蔬菜類型

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食品體積大小

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熱燙溫度

–

加熱方法

熱燙方法

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采取飽和蒸汽加熱，帶飽和濕度冷空氣冷卻

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采取飽和蒸汽加熱，冷卻水噴霧冷卻

–

采取飽和蒸汽加熱，流動水冷卻

–

采取熱水加熱，帶飽和濕度冷空氣冷卻

–

采取熱水加熱，冷卻水噴霧冷卻

–

采取熱水加熱，流動水冷卻

1.蒸汽熱燙

–

蒸汽熱燙操作最關鍵問題是：

–

能量消耗有效性

–

物料被加熱均勻性

（1）提升加熱有效性方法

（2）相關加熱均勻性

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傳統常見熱燙設備中，食品鋪多層，加熱時均勻性總是比較差，當中間食品達成加熱要求時，表層物料就被加熱過分。

–

單體快速熱燙（Individualquickblanching，IQB）能夠處理這個問題。

–

也能夠采取批式流化床熱燙機處理均勻性，但該設備還沒大規模商業化使用。

（2）熱水熱燙

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多種熱水熱燙設備基礎全部是將物料置于70-100℃熱水中，一段時間后進行冷卻

–

設備有轉鼓式、刮板式、隧道式，等等，也有仿造IQB蒸汽式設備，熱效率很高。

第三節巴氏殺菌

1.加熱程度確實定

–

熱處理程度確實定依據目標產品中對象菌耐熱性而定。比如

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牛奶巴氏殺菌就是基于C.BurnetiiD60，和n=12（12個對數循環）

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液態雞蛋殺菌就是基于S.SeftenbergD60，n=9

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怎樣檢驗熱處理效應

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采取微生物檢測方法測試病原菌，這個方法直接但昂貴而且費時

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研究發覺能夠利用酶，比如

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牛乳中堿性磷酸酶和牛乳中病原菌有類似D值，測試酶活力相對簡單得多。

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液態雞蛋能夠采取α-淀粉酶活力。

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實際上，除了部分特殊產品（如啤酒），部分采取傳統低溫長時間巴氏殺菌產品如牛奶、果汁等，現在全部紛紛轉用高溫短時間加工工藝。

–

高溫短時加熱條件有利于產品營養、感官品質尤其是維生素、風味和色澤保持。

2.設備

2.1包裝產品巴氏殺菌

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固態食品和部分液態食品（如啤酒、果汁）是包裝好后進行巴氏消毒。

–

采取玻璃罐，要注意容器爆裂。加熱時，容器和水溫度不能超出20℃，冷卻時溫差不超出10℃。

–

采取金屬罐或塑料罐，不管采取熱水還是蒸汽作為加熱介質，破裂危險全部不大。

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設備形式

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類似熱燙設備，比如隧道式，加熱介質能夠是蒸汽能夠是熱水，分多個區域，帶熱量回收裝置。

2.2未包裝液體產品巴氏殺菌

–

部分低黏度液體產品（如牛奶、乳制品、果汁、液態雞蛋等）通常使用連續式設備如：板式熱交換器

–

部分產品（假如汁）需要在加熱前脫氣，以預防氧化，通常能夠采取真空脫氣。

第四節商業殺菌

一、包裝食品商業殺菌

批式

連續式

二、超高溫殺菌（UHT）

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灌裝在容器中后殺菌，一個關鍵問題是熱穿透速率比較低。現在有部分方法用于提升熱傳輸速率，比如：

–

采取更薄罐材料

–

采取旋轉殺菌方法

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升高殺菌溫度——但不可行，因為帶來對罐材料要求更高，設備要求更高等問題

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采取罐裝前殺菌然后無菌罐裝就能很好處理這個問題，UHT指采取132-143℃溫度對未包裝流體食品短時殺菌。

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UHT操作不需要考慮容器大小問題

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UHT唯一問題是設備成本比較高，而且比較復雜。

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UHT操作能很好地用于液態和帶小顆粒流體食品，但對于含大塊固體流體食品，存在很多問題：

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若要將大塊物料中心酶殺死，那么表面會過分受熱

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必需要采取攪動方法以提升傳熱速率并保持溫度均勻，但這么會造成食品外觀破壞

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至今仍缺乏對應能包裝含大塊物料流體罐裝和容器

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假如設備是管式，無法進行保溫。

–

UHT設備特點：

–

UHT設備分類

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直接系統

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非直接系統

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其它系統

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直接系統優點

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直接系統缺點

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間接系統

1.板式

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缺點

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優點

2.列管式

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優點

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缺點

3.刮板式

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適合于高黏度或帶顆粒物料

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生產品種靈活

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常見于水果沙司等第四章食品低溫處理和保藏?

冷凍食品按保藏原理可分為兩大類：

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一類是冷藏制品，關鍵指將食品原料和配料經過前處理比如清洗、分割、包裝或加工處理后，在-1℃以上8℃以下儲藏制品；

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另一類是凍藏制品，關鍵是指將食品原料經過前處理加工，在-30℃以下快速凍結，經包裝后，在-18℃以下低溫儲藏和流通食品。

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冷凍食品含有營養、方便、衛生和經濟等特點，是50、60年代發展起來新型加工食品。它70年代快速發展，80年代在世界上普及，成為發展最快速食品產業，到90年代，冷凍方便食品產量和銷量在有發達國家如美國已占全部食品50%以上，逐步替換罐頭食品首要地位，躍居加工食品榜首。

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現在世界冷凍食品總產量已經超出5000萬噸，人均消費約10千克。發達國家冷凍食品已形成規模化工業生產，在市場上普及，成為消費者生活中不可缺乏食品。發展較快國家有美國，歐共體13國，日本和澳大利亞等國。具體各國家和地域冷凍食品消費量見表4-1，冷凍食品種類分布見表4-2。

表4-1冷凍食品消費量（萬噸）

表4-2冷凍食品消費種類分布(萬噸)

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中國冷凍食品發展較晚，70年代初開始上海生產速凍蔬菜和點心，80年代中國冷凍小包裝分割肉、禽、水產和速凍點心等產品出口和內銷陸續增加。

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伴隨中國經濟發展，城鎮化趨勢加速，消費者對方便食