食品工艺原理重点资料整理Word文档下载推荐.docx
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⑴.食品工艺原理的主要研究范围和内容P14
(一)根据食物原料特性,研究食品的加工保藏
1.食品原料特性
(1)有生命活动
(2)季节性和地区性(3)复杂性(4)易腐性
2.引起食品(原料)变质的原因
(1)微生物的作用
(2)酶的作用(3)物理化学作用
3、食品保藏途径
(1)运用无菌原理杀死微生物:
高温,辐射灭酶:
加热可以灭酶;
(2)抑制微生物活动
(3)利用发酵原理:
生物化学保藏;
利用代谢产物酸和抗生素或抑菌剂等如豆腐乳,食醋,酸奶等((4)维持食品最低生命活动:
降低呼吸作用;
低温;
气调;
如水果
(2)研究食品质量要素和加工对食品质量的影响
1食品的质量要素{感观特性(外观、质构、风味)营养素含量、卫生指标、保藏期}
2加工对食品质量的影响不好的影响:
如加热影响水果风味,改变色泽干燥的蔬菜复水后不如新鲜的蔬菜
好的影响:
如肉经过腌制后,色泽和风味改变;
面包高温焙烤美拉德反应更香味可口
3.影响食品质量变化的因素
(三)创造满足消费者需求的新型食品
(四)研究充分利用现有食品资源和开辟食品资源的途径
1.合理利用现有食物资源2.加大对现有食物资源的开发3.食品资源与环境保护
(五)研究加工或制造过程,实现食品工业生产的合理化、科学化和现代化
1科学选用工艺技术食品制造技术:
生物技术、膜分离技术超临界流体技术
食品保藏技术:
高压杀菌技术、脉冲电场杀菌技术、辐射杀菌技术、超声波、栅栏技术
食品监控技术:
聚合酶链反应PCR、生物传感器、成像分析技术
2.合理选用加工设备
3.实施食品质量管理体系
⑵.引起食品变质的主要因素
1)微生物的作用:
是腐败变质的主要原因
2)酶的作用:
在活组织、垂死组织和死组织中的作用;
酶促褐变
3)化学物理作用:
热、冷、水分、氧气、光、pH、引起变色、褪色
⑶.食品的质量因素
(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)耐储藏性如啤酒泡沫稳定性,柑橘汁浑浊稳定性,油脂蛤败
第二章食品的脱水加工
浓缩——产品是液态,其中水分含量较高>
15%干燥——产品是固体,最终水分含量低<
15%
干燥目的:
1.为了食品的贮藏和延长保藏期;
2.减小食品体积和重量,节省包装、贮藏和运输费用,带来了方便性;
2.1食品干藏原理
⑴.食品中水分存在的形式
自由水(或游离水)是指组织细胞中易流动、容易结冰,也能溶解溶质的这部分水。
结合水(或被束缚水)是指不易流动、有结合力固定、不易结冰(-40℃),不能作为溶剂;
化学结合水、吸附结合水、结构结合水、渗透压结合水
⑵.干藏原理P23
将食品中的水分活度降到一定程度,使食品能在一定的保质期内不受微生物作用而腐败,同时能维持一定的质构不变即控制生化反应及其它反应。
如果干制食品发生腐败变质原因:
1.微生物污染(霉变),是否水分活度不足以控制微生物2.脂肪蛤败3.虫害
⑴.水分活度、MSI的概念
水分活度(Aw):
食品中水的逸度与纯水的逸度之比;
同温度下食品中的水蒸汽压与纯水的饱和蒸汽压之比。
(Aw=1的水就是自由水(或纯水),可以被利用的水;
Aw<
1的水就是指水被结合力固定,数值的大小反映了结合力的多少;
Aw越小则指水被结合的力就越大,水被利用的程度就越难;
水分活度小的水是难以或不可利用的水)
MSI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水分吸附等温线
⑵.食品中水分含量与水分活度之间的关系(水分吸附等温线)
水分吸附等温线(Ⅰ)单分子层水,不能被冰冻,不能干燥除去。
水被牢固地吸附着,它通过水-离子或水-偶极相互作用被吸附到食品可接近的极性部位如多糖的羟基、羰基、NH2,氢键,当所有的部位都被吸附水所占有时,此时的水分含量被称为单层水分含量,-40℃不能冻结,占总水量的极小部分。
<1%
(Ⅱ)多层水,主要通过水-水和水-溶质氢键同相邻分子缔合,为可溶性组分的溶液,大部分多层水在-40℃不被冻结,I+II的水占5%以下
(Ⅲ)自由水或体相水,是食品中结合的最弱,流动性最大的水,主要是在细胞体系或凝胶中被毛细管液面表面张力或被物理性截留的水,这种水很易通过干燥除去或易结冰,可作为溶剂,容易被酶和微生物利用,食品容易腐败,通常占95%以上;
I单水分子层区和II多水分子层区是食品被干燥后达到的最终平衡水分(一般在5%以内);
这也是干制食品的吸湿区;
III自由水层区,物料处于潮湿状态,高水分含量,是脱水干制区。
温度对水分吸附等温线的影响:
相同水分含量,水分活度随温度增高而增大;
相同水分活度,水分含量随温度降低而增大。
[3]熟练掌握:
⑴.水分活度对微生物、酶及其它化学反应的影响
答:
1..水分活度对微生物生长的影响
Aw下降,微生物的生长率下降,高Aw的微生物对热、光、化学试剂最敏感,中等Aw最不敏感。
微生物的生长繁殖Aw范围为:
大多数细菌的0.94-0.99;
大多数霉菌0.80-0.94;
大多数耐盐细菌0.75;
耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母0.6-0.65;
绝大多数微生物无法生长<0.6产毒素和芽孢需Aw较高。
Aw值低于0.97,就看不到芽孢的形成,产毒素与芽孢的Aw值需高。
2.水分活度对酶活力的影响
酶活性随Aw的提高而增大,通常在Aw为0.75~0.95的范围内酶活性达到最大。
在Aw小于0.65是,酶活性降低或减弱,但要抑制酶活性Aw应在0.15以下。
3水分活度对化学反应的影响
1)引起食品品质变坏的重要反应有氧化反应、褐变反应和淀粉老化等。
对于不同的反应其影响的结果也不同。
2)脂肪氧化Aw不能抑制氧化反应,即使Aw很低带有不饱和脂肪酸的食品也极易氧化酸败。
Aw小于0.1的干燥食品因氧气与油脂结合的机会多,氧化速度非常快。
当Aw大于0.55时,水的存在提高了催化剂的流动性而是油脂氧化的速度加快。
而Aw在0.3~0.4之间时食品中水分子与过氧化物发生氢键结合,减缓了过氧化物分解的初期速率;
水与微量的金属离子结合,产生不溶性金属水合物而使其失去和降低催化活性。
3)非酶褐变Aw不能完全抑制该反应,Aw在0.6~0.8时最适合非酶褐变,果蔬在0.65~0.75,肉制品在0.3~0.6,干乳制品在0.7,此外相同食品引起水分活度也有差异。
4)淀粉老化Aw较高时淀粉容易老化,低则不易进行
2.2干燥机制
⑴.干燥机制:
由于水分梯度引起的导湿性与温度引起的导湿温性共同的结果。
⑴.水分梯度与导湿性,温度梯度与导湿温性
水分梯度:
干制的过程中潮湿食品表面水分受热后首先有水分蒸发,而后水蒸气从食品表面向周围介质中扩散,此时表面湿含量比物料中的湿含量低,出现的水分含量差异,即存在水分梯度。
导湿性:
由水分梯度使得食品水分从高水分向处向低水分处转移或扩散的现象叫做导湿性。
温度梯度:
在空气对流干燥中,食品物料表面受热高于它的中心,因而物料内部产生的差异,叫温度梯度。
导湿温性干燥时,物料表面受热高于它的中心,因而在物料内部会建立一定的温度梯度。
温度梯度将促使水分(不论液态或气态)从高温处向低温处转移。
这种现象称为导湿温性。
⑵.影响干制的因素(干制条件、影响干燥速率的食品性质)
1干制条件1)温度温度升高,恒温干燥速率增加,降温干燥速率增加,空气饱和温度降低,水分蒸发速率加快
2)空气流速空气流速升高,恒温干燥速率增加,降温干燥速率也增加
3)相对湿度
4)大气的压力和真空度
2食品性质1)表面积表面积大以及料层厚度越薄有利于干制;
2)组分定向顺食品组分定向的方向干燥快利于干制;
3)细胞结构细胞结构破坏其有利于干燥,但品质下降;
4)溶质的类型和浓度浓度越高干制约慢,降低水分迁移的速度。
[3]熟练掌握:
⑴.食品干制过程水分含量曲线(干燥曲线)、干燥速率曲线、食品温度曲线的变化特性)
试述干制过程中水分含量、干燥速度和食品温度的变化。
可用曲线图来说明。
(8分)
(1)干燥曲线干制过程中食品绝对水分和干制时间的关系曲线干燥初始时,食品被预热,食品水分在短暂的平衡后(AB段),出现快速下降,几乎时直线下降(BC),当达到较低水分含量(C点)时(第一临界水分),干燥速率减慢,随后趋于平衡,达到平衡水分(DE)。
(2)干燥速率曲线食品被加热,水分被蒸发加快,干燥速率上升,随着热量的传递,干燥速率很快达到最高值;
是食品初期加热阶段;
然后稳定不变,为恒率干燥阶段,此时水分从内部转移到表面足够快,从而可以维持表面水分含量恒定,也就是说水分从内部转移到表面的速率大于或等于水分从表面扩散到空气中的速率,是第一干燥阶段;
到第一临界水分时,干燥速率减慢,降率干燥阶段,说明食品内部水分转移速率小于食品表面水分蒸发速率;
干燥速率下降是由食品内部水分转移速率决定的,当达到平衡水分时,干燥就停止。
(3)食品温度曲线初期食品温度上升,直到最高值——湿球温度,整个恒率干燥阶段温度不变,即加热转化为水分蒸发所吸收的潜热(热量全部用于水分蒸发)在降率干燥阶段,温度上升直到干球温度,说明水分的转移来不及供水分蒸发,则食品温度逐渐上升。
2.3干制对食品品质的影响
⑴.干制过程中食品的主要变化
1.物理变化
干缩、干裂:
如木耳,胡萝卜丁
表面硬化:
高浓度糖分和可溶性物质,如山芋片
多孔性:
如香菇、蔬菜、膨化马铃薯(快干)
热塑性:
加热时会软化的物料如糖浆或果浆,冷却后变硬或脆
溶质的迁移有时表面结晶析出(快干)
2化学变化
(1)营养成分
1、蛋白质:
受热易变性,复水性差,高温长时间,美拉德褐变严重,会降解
2、脂肪:
高温脱水时脂肪氧化比低温时严重,加抗氧化剂
3、碳水化合物:
大分子稳定,小分子如低聚糖易分解损耗,受高温易焦化、褐变
4、维生素水溶性易被破坏和损失,如VC、硫胺素、胡萝卜素、VD;
5、B6、烟碱酸较稳定,损失少;
(2)色素
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)
新鲜食品颜色比较鲜艳,干燥后颜色有差别;
天然色素:
类胡萝卜素、花青素、叶绿素等易变化
褐变糖胺反应(Maillard)、酶促褐变、焦糖化、其他。
(3)风味
引起水分除去的物理力,也会引起一些挥发物质的去除
受热会引起化学变化,带来一些异味、煮熟味、硫味
防止风味损失方法:
芳香物质回收(如浓缩苹果汁)
低温干燥
加包埋物质,使风味固定
⑴.干制品的复原性和复水性
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。
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)
⑵.合理选用干燥条件的原则
干制时间最短(省时);
热能和电能的消耗量最低(节能);
干制品的质量最高(高质量);
2.4食品的干制方法
⑴.喷雾干燥设备的组成
雾化系统(压力喷雾、离心喷雾、气流喷雾)空气加热系统(蒸汽加热;
电加热150~300℃,食品在200℃左右)
干燥室(干燥时温度:
空气200℃,产品湿球温度80℃以下)空气粉末分离系统、鼓风机等主要部分组成。
⑵.冷冻干燥的条件
(1)食品冷冻温度<-4℃;
(2)食品升华一般要绝对压力<500Pa,最高真空一般达到15~5Pa。
⑶.瘪塌温度的概念
⑴.各种类型干制方法的特点、适用性及主要设备
1、空气对流干燥
方法:
空气对流干燥是最常见的食品干燥方法,这类干燥在常压下进行,食品可分批或连续地干制,而空气则一般为强制地对流循环。
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。
特点:
1.柜(厢)式干燥设备
间歇型,小批量、设备容量小、易控制,但操作费用高
操作条件:
空气温度<
94℃,空气流速2-4m/s,时间较长10-20h
适用对象:
果蔬、香料或价格较高的食品,或作为中试,摸索物料干制特性,为确定大规模工业化生产提供依据
2.隧道式干燥设备(设备分为逆流或顺流)
对于热空气高温低湿空气进入的一端——热端低温高湿空气离开的一端——冷端
对于物料湿物料进入的一端——湿端干制品离开的一端——干端
对于设备热空气气流与物料移动方向相反——逆流热空气气流与物料移动方向一致——顺流
(1)逆流隧道式干燥设备
特点及应用
A.湿物料先在冷端遇到的是低温高湿空气,物料因含有高水分,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,而中心又能保持湿润状态,因此物料能全面均匀收缩,不易发生干裂;
B.干端处食品物料已接近干燥,水分蒸发已缓慢,但因遇到的是高温低湿空气,干燥仍可进行但比较缓慢,干制品的平衡水分可相应降低,最终水分可低于5%;
C.干端处物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。
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宜过高,一般不宜超过70℃。
D.逆流干燥,湿物料水分蒸发相对慢,总的干燥速率低,故湿物料载量不宜过多,即设备干燥能力将下降;
此外,因为在低温高湿的空气中,若物料易腐败或菌污染程度过大,会有腐败的可能。
故易腐败的物料不宜采用逆流干燥。
适合于初期干燥速率过快容易干裂的水果如李、梅等和较为干燥的蔬菜
(2)顺流隧道式干燥设备
特点与应用
A.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90℃,进一步加速水分蒸发而不至于焦化;
B.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干燥方式。
仅用于葡萄干,适合于要求表面硬化、内部干裂和形成多孔性的食品
(3)双阶段干燥设备(取长补短)
干燥比较均匀,生产能力高,品质较好
用途:
苹果片、蔬菜(胡萝卜、洋葱、马铃薯等),现在还有多段式干燥设备,有3,4,5段等,有广泛的适应性。
3.输送带式干燥设备
(1)多层输送带
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;
减轻装卸物料强度增加了高度,占地少
(2)双带式干燥
分成两个阶段:
第一阶段,区段1,因物料高湿,热空气自下而上;
区段2和第二阶段,物料减轻,热空气自上而下,以免吹跑物料;
蔬菜脱水干制时,第一阶段,区段1,空气温度可93~127℃,区段2,71~104℃;
第二阶段,54~82℃;
有利于制成品质优良的产品;
占面积大,但投资成本较低;
4.气流干燥设备
干燥强度大,悬浮状态,物料最大限度地与热空气接触(温度121~190℃);
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;
适用范围广,物料(晶体)有磨损,动力消耗大
水分低于35%~40%、不易结块的物料例如糯米粉、马铃薯颗粒
5.流化床干燥设备
基本结构:
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)。
颗粒或粉粒状食品(固体饮料,造粒后二段干燥)如谷物、青豆
6.喷雾干燥设备
液态食品水分含量为40%-60%干燥为<10%。
蒸发面积大,干燥快干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。
适用:
奶粉速溶咖啡和茶粉蛋粉豆奶粉酶制剂酵母提取物干酪粉。
2、接触干燥
滚筒干燥设备
热传递和质量传递很快,接触时间2秒-几分钟,可实现快速干燥;
采用高压蒸汽加热,可使物料固形物从3-30%增加到90-98%,表面温度可达100-145℃,热能经济,干燥费用低;
因与高温接触,食品带有煮熟或焦糊味
浆状、泥状、糊状、膏状、液态,一些受热影响不大的食品,如麦片、米粉
三、真空干燥
优可降低干燥温度;
可使水分降低到2%左右;
物料呈疏松多孔状,能速溶。
可使被干燥物料轻微膨化,复水性、色泽和口感较好;
热量利用经济,适应性强缺动力消耗大,生产能力低,干燥成本比较高。
水果片、颗粒、粉末如麦乳精、速溶茶等
4、冷冻干燥
第三章食品的热处理与杀菌
3.1热加工原理
[1]领会:
⑴.罐头食品按照pH分类,低酸性食品和酸性食品的分界线及依据
罐头食品按照pH分类:
低酸性、中酸性、酸性和高酸性
分界线及依据:
pH4.6pH值高于4.6即为低酸性食品,相反为酸性食品。
⑵.酸化食品的概念
酸化食品:
指自然pH>
4.6,而经配料酸化,成品最终平衡成pH<
4.6的产品。
⑶.罐头食品杀菌工艺条件(杀菌公式)的主要组成因素、试验菌、反压力的概念P107
因素:
时间,压力,温度试验菌:
生芽梭状芽孢杆菌
反压力:
加热杀菌或冷却过程中杀菌锅需要施加的压力。
⑴.影响微生物耐热性的因素(小题)
1污染微生物的种类和数量
(1)种类霉菌和酵母耐热性较低,50~60℃可杀灭,处于生长繁殖的细菌耐热性比它的芽孢弱,各种芽孢中嗜热菌芽孢耐热性最强,厌氧菌芽孢次,需氧菌芽孢最弱。
罐头生产中因杀菌力不足造成腐败的是芽孢菌。
(2)污染量
2热处理温度温度越高时间越短,不同微生物最低至死温度不同
3罐内食品成分
1)PH在中性范围内耐热性最强,pH偏离中性程度越大,耐热性越低,所需的杀菌温度越低或杀菌时间越短
2)脂肪脂肪含量高耐热性越好
3)糖糖的浓度高,越难以杀死
4)蛋白质食品蛋白质含量5%对微生物有保护作用,
5)盐
6)植物杀菌素
⑵.罐藏食品生产的基本工序及相应的工艺要求P102
预处理装罐排气密封杀菌冷却检验
⑶.排气方法,金属罐封口对三率的要求
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,并杀菌密封前罐内中心温度控制在80℃左右适合于流体食品和块状但汤汁含量高的食品.
2、加热排气法:
冷装罐,在预定的排气温度中(用蒸汽或热水加热的排气箱)加热使罐内中心温度达到80℃左右
适合组织中气体含量高的食品密封后立即杀菌.
3、蒸汽喷射排气法:
专用设备,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适合原料组织内空气含量很低的食品,需较大顶隙,8mm左右
4、真空排气法:
真空封罐时真空密封室内的真空度和食品温度是控制罐内真空度的主要因素能在短时间内使罐头获得较高的真空度、能较好地保存维生素和其他营养素适用性广,特适用于固体物料但对于原料组织内空气含量较高的食品,效果较差
要求:
三率
1、叠接率(OL%):
表示二重卷边中身钩与盖钩重合的程度,一般要求大于50%。
2、紧密度(TR%):
盖钩上平整部分占整个盖钩宽度的比例,一般要求大于50%。
3、接缝盖钩完整率(JR%):
接缝处盖钩宽度与正常盖钩宽度的比例,一般要求大于50%。
⑷.不同特性食品杀菌方式的选择
⑴.热力致死时间曲线、热力致死速率曲线、Z值、F值、D值,以及它们之间的关系和相互计算
Z值:
是杀菌时间变化10倍所需要相应改变的温度数(℃)。
F值:
是采用121.1℃杀菌温度时的热力致死时间。
(min)
D值:
就是在特定的环境中和在特定的热力致死温度条件下,杀死90%特定的微生物所需要的时间。
计算:
1.低酸性食品中的微生物,一般取Z=10℃
酸性食品中的微生物,采用100℃或以下杀菌的,通常取Z=8℃
2.t1T2-T1
Log—=————若T2=121.1℃,则t2=F
t2Z
3.t
D=-----------------------
loga–logb
⑵.罐头食品的主要腐败变质现象及罐头食品腐败变质的原因
腐败变质的现象:
1胀罐微生物生长繁殖——细菌性胀罐;
食品装量过多引起假胀;
罐内真空度不够引起假胀;
罐内食品酸度太高,腐蚀罐内壁产生氢气,引起氢胀
2平盖酸坏导致平盖酸坏的微生物称为平酸菌,低酸性食品中常见的平酸菌为嗜热脂肪芽孢杆菌;
酸性食品中常见的平酸菌为凝结芽孢杆菌,它是番茄制品中重要的腐败变质菌。
3黑变或硫臭腐败致黑梭状芽孢杆菌的作用,只有在杀菌严重不足时才会出现。
4发霉一般不常见。
只有在容器裂漏或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长
5产毒肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌
腐败变质的原因:
(1)初期腐败(杀菌前污染严重)
(2)杀菌不足未正确制定杀菌公式未严格执行杀菌公式
(3)杀菌后污染(罐头裂漏)
(4)嗜热菌生长控制原料的污染杀菌后立即冷却到40℃以下,并贮藏<35℃
3.2热烫
⑴.热烫的目的和影响因素
目的:
钝化食品中的酶
破坏原料组织中所含酶的活性,稳定色泽,改善风味和组织。
软化组织,便于以后的加工和装罐。
脱除部分水分,以保证开罐时固形物的含量。
排除原料组织内部的部分空气以减少氧化作用,减轻金属罐内壁的腐蚀作用。
杀灭部分附着于原料的微生物,减少半成品的带菌数,提高罐头的杀菌效果。
可改进原料的品质。
影响因素:
加热和冷却介质
食品的大小和形状
水果或蔬菜的类型