食品工艺 31.docx

1、食品工艺 31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；人类对食品的要求；1营养功能（第一功能）蛋白质、碳水化

2、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

3、品）的过程。 原料产品 加工加工预处理： 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。比如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。但是要达到各个产品的目的却并不简单，并不是买来设备就可以生产，或达到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

4、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原料采收运输基本原则：原料应该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，细胞中的生化反应在继续。 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

5、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，否则会迅速后熟，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到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

6、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、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

7、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2.7万亿美元，居各行业之首。我国2000年食品工业总产值、利税分别为

8、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。2003年食品工业总产值达到12400亿元。食品工业企业达19316个，就业人数达403.7万，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；我国国民经济的基础或支柱产业。 我国食品工业发展很快，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。一、干燥机制干燥过程是湿热传递过程：表面水分扩

9、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。水分梯度：干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先有液态转化为气态，即水分蒸发，而后，水蒸气从食品表面向周围介质扩散，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。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 表示等湿面湿含量或水分含量（kg/k

10、g干物质），则沿法线方向相距n的另一等湿面上的湿含量为M+ M ，那么物体内的水分梯度grad M则为： M 物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量（千克）；n 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）。 0 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

11、分而异。（2）物料水分与导湿系数间的关系K值的变化比较复杂。当物料处于恒率干燥阶段时，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。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

12、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。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，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） 0 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3 ）。 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

13、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，水分扩散则受阻。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。水分含量的变化（干燥曲线）干燥速率曲线食

14、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，当达到较低水分含量时（第一临界水分），干燥速率减慢，随后达到平衡水分。 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，干燥速率很快达到最高值，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收的潜热（热量全部用于水分蒸发）。

15、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。曲线特征的变化主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征。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

16、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。另外，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，温度并非主要因素，因为食品内水分以水蒸汽的形式外逸时，将在其表面形成饱和水蒸汽层,若不及时排除掉，将阻碍食品内水分进一步外逸，从而降低了

17、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收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

18、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，气压降低则沸腾愈加速。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论多高，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

19、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：溶质与水相互作用，抑制水分子迁移，降低水分转移速率，干燥慢。思考题简述干燥机制。简述干制过程特性。如果想要缩短干燥时间，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主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主要参变数组成。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主要工艺条件。最适宜的干制工艺条件为：使

20、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可能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，以免降低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 需降低空气温度和流速，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，允许尽可能提高空气温度。此时，所提供的热量主要

21、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，应设法降低表面蒸发速率，使它能和逐步降低了的内部水分扩散率一致，以免食品表面过度受热，导致不良后果。要降低干燥介质的温度，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）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。一般达到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）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）营养成分蛋白质；碳水化合物；

22、脂肪；高温脱水时脂肪氧化比低温时严重维生素； （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）；天然色素：类胡萝卜素、花青素、叶绿素。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处；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

23、度。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。干燥比：R干=G原/G干。三、食品的干制方法的选择：干制时间最短；费用最低；品质最高。选择方法时要考虑：不同的物料物理状态不同：液态、浆状、固体、颗粒；性质不同：对热敏感性、受热损害程度、对湿热传递的感受性；最终干制品的用途；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

24、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。

25、（3）适用对象果蔬或价格较高的食品。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）隧道式干燥设备一些定义：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湿物料进入的一端湿端干制品离开的一端干端热空气气流与物料移动方向一致顺流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，虽然遇到的是高温低湿空气，但干燥仍然比

26、较缓慢，因此物料温度容易上升到与高温热空气相近的程度。此时，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降低，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，因为低温高湿的空气中，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

27、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。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。特点：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。（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

28、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，0.55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）。适用对象：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）仓贮干燥适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：比较经济而且不会对制品造成热损害。（七）泡

29、沫干燥工作原理：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干燥。造泡的方法：机械搅拌，加泡沫稳定剂，加发泡剂。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。适用对象：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。设备主要由雾化系统、空气加热系统、干燥室、空气粉末分离系统、鼓风机等主要部分组成。（1）常用的喷雾系统有两种类型压力喷雾：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100-300m，其生产能力和液滴大小通过食品

30、流体的压力来控制。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10-500m。（2） 空气加热系统蒸汽加热；电加热。温度150300，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5100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成。（5）喷雾干燥的特点蒸发面积大；干燥过程液滴的温度低；过程简单、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于密切接触状态，蒸发水分的能