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食品工藝學第一章緒論第一節(jié)食品的加工概念一、食物與食品1食物——供人類食用的物質(zhì)稱為食物。是人體生長發(fā)育、更新細胞、修補組織、調(diào)節(jié)機能必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，也是產(chǎn)生熱量保持體溫、進行體力活動的能量來源。除少數(shù)物質(zhì)如鹽類外，幾乎全部來自動植物和微生物。2食品——經(jīng)過加工制作的食物統(tǒng)稱為食品。食品的種類對食品不同的人關心的側(cè)面不同；不同地區(qū)也有不同的情況食品分類的方法：按加工工藝分；按原料種類分；按產(chǎn)品特點分；按使用對象分：老年、兒童、嬰兒、婦女、運發(fā)動、航空、軍用。二.食品的功能食品對人類所發(fā)揮的作用；人類吃食品的目的；人類對食品的要求；1．營養(yǎng)功能〔第一功能〕蛋白質(zhì)、碳水化合物〔糖〕、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維。提供營養(yǎng)和能量，為了生存——營養(yǎng)功能〔吃飽〕。2．感觀功能〔第二功能〕為了滿足視覺、觸覺、味覺、聽覺的需要，使多吃吃好。外觀：大小、形狀、色澤、光澤、稠度；質(zhì)構(gòu)：硬度、粘性、韌性、彈性、酥脆；風味：氣味、香臭。味道酸、甜、苦、辣、咸、鮮、麻。3．保健功能〔第三功能新開展的功能〕調(diào)節(jié)人體生理功能，起到增進健康、恢復疾病、延緩衰老、美容等作用。三、食品的特性1．平安性無毒無害衛(wèi)生；2．方便性食用使用運輸；3．保藏性有一定的貨架壽命。四、加工工藝1．1．?食品加工概念將食物〔原料〕經(jīng)過勞動力、機器、能量及科學知識，把它們轉(zhuǎn)變成半成品或可食用的產(chǎn)品〔食品〕的過程。原料——產(chǎn)品加工加工預處理：清洗別離粉碎；單元操作：加熱冷卻枯燥；關鍵工序：殺菌消毒；食品添加劑：調(diào)味保存；包裝：維持由于加工操作帶來的產(chǎn)品的特征。2．食品加工的目的滿足消費者要求；延長食品的保存期；增加多樣性；提高附加值。食品加工過程或多或少都含有這些目的，但要加工一個特定產(chǎn)品其目的性可能各不相同。比方冷凍食品的目的主要是保藏或延長貨架壽命；糖果工業(yè)的主要目的是提供多樣性。但是要到達各個產(chǎn)品的目的卻并不簡單，并不是買來設備就可以生產(chǎn)，或到達生產(chǎn)出食品并贏利的目的
13．食品工藝根據(jù)技術上先進、經(jīng)濟上合理的原那么，研究食品的原材料、半成品和成品的加工過程和方法的一門應用科學。第二節(jié)食品加工原料的特性和要求一、食品原料主要組成蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、有機酸、維生素、色素、礦物質(zhì)等二、影響原料加工的因素1．原料采收運輸根本原那么：原料應該在其品質(zhì)最正確的時候進行采收、屠宰或用其他方法進行采集；原料在搬運中要防止損傷；將原料保藏在盡量減少變質(zhì)的條件下；蔬菜、水果、糧食、堅果等植物性原料在采收或離開植物母體之后仍然是活的；家畜、家禽和魚類在屠宰后，組織即死亡，但污染這些產(chǎn)品的微生物是活的，同時，細胞中的生化反響在繼續(xù)。原料品質(zhì)決不會隨貯藏時間的延長而變好，產(chǎn)品一經(jīng)采收或屠宰后即進入變質(zhì)過程。加工過程本身不能改善原料的品質(zhì)，也許使有的制品變得可口一些，但不能改善最初的品質(zhì)。2．影響原料品質(zhì)的因素〔1〕微生物的影響；〔2〕酶在活組織、垂死組織和死組織中的作用；〔3〕呼吸；〔4〕蒸騰和失水；〔5〕成熟與后熟；成熟的定義是水果或蔬菜的器官連接在植株上時所發(fā)生的變化現(xiàn)象。一般隨著成熟過程的進行有利于提高產(chǎn)品的品質(zhì)。〔注意適度，否那么會迅速后熟，迅速出現(xiàn)嚴重品質(zhì)降低〕。后熟定義是水果脫離果樹或植株后于消費或加工前所發(fā)生的變化。最后的后熟程度是在采收后形成的最正確食品品質(zhì)。要理解適當?shù)暮笫祀m然可以改善水果的口味，但不能改善它的根本品質(zhì)。水果的根本品質(zhì)是由于水果在果樹上到達最正確成熟度的時間來決定的。大多數(shù)蔬菜不發(fā)生后熟過程?！?〕動植物組織的齡期與其組織品質(zhì)的關系組織的齡期指兩個不同的階段，第一是植物器官或動物在其采收或屠宰時的生理齡期；第二是采收或屠宰后原料存放的時間。與采收前的品質(zhì)有關的植物組織齡期往往是決定性的。例蘆筍、青豆莢。3．原料的貯藏和保鮮溫度；氣調(diào)貯藏；包裝。?第三節(jié) 食品的質(zhì)量因素及其控制一、一、??食品的質(zhì)量因素質(zhì)量的定義：食品好的程度，包括口感、外觀、營養(yǎng)價值等?；蛘邔①|(zhì)量看成是構(gòu)成食品特征及可接受性的要素。二、變質(zhì)的影響因素變質(zhì)的概念：包括品質(zhì)下降、營養(yǎng)價值、平安性和審美感覺的下降。影響因素：1.微生物；2.天然食品酶；3.熱、冷；4.水分；5.氧氣；6.光；7.
2時間。質(zhì)量因素：〔一〕物理因素1．外觀因素：〔1〕大小形狀；〔2〕顏色、色澤；〔3〕一致性。2．質(zhì)構(gòu)因素：包括新鮮狀態(tài)、加工過程、加工以后的一些因素。3．風味因素：〔1〕味覺和香味；〔2〕色澤與質(zhì)構(gòu)對風味也有影響。〔二〕、營養(yǎng)因素〔三〕、衛(wèi)生因素〔四〕、耐儲藏性第四節(jié)食品工業(yè)的開展及其前景由于食品工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)和關系國計民生及關聯(lián)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、流通等領域的大產(chǎn)業(yè)，因此，食品工業(yè)現(xiàn)代化水平是反映人民生活質(zhì)量及國家文明程度的重要標志。作為農(nóng)產(chǎn)品面向市場的主要后續(xù)加工產(chǎn)業(yè)，食品工業(yè)在農(nóng)產(chǎn)品加工中占有最大比重，對推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化作用巨大。1999年全世界食品工業(yè)的銷售額為萬億美元，居各行業(yè)之首。我國2000年食品工業(yè)總產(chǎn)值、利稅分別為億元和億元，占全國工業(yè)總產(chǎn)值、利稅的9.8%和15.3%；年出口創(chuàng)匯億美元。2003年食品工業(yè)總產(chǎn)值到達12400億元。食品工業(yè)企業(yè)達19316個，就業(yè)人數(shù)達萬，占全國工業(yè)企業(yè)就業(yè)總?cè)藬?shù)的7.3%。食品工業(yè)是整個工業(yè)中為國家提供積累和吸納城鄉(xiāng)就業(yè)人數(shù)最多、與農(nóng)業(yè)關聯(lián)度最強的產(chǎn)業(yè)。食品工業(yè)是一個永不衰竭的行業(yè)；是一個充滿變化、有活力的行業(yè)；我國國民經(jīng)濟的根底或支柱產(chǎn)業(yè)。我國食品工業(yè)開展很快，成績巨大，但差距也大，有著很大的開展空間。為大家提供了一個發(fā)揮聰明才智的舞臺。開展我國食品工業(yè)還需要大家的不懈努力。?第五節(jié)食品工藝學的主要研究內(nèi)容和范圍一、食品工藝學的定義食品工藝學是應用化學、物理學、生物學、微生物學、食品工程原理和營養(yǎng)學等各方面的根底知識，研究食品的加工保藏；研究加工、包裝、運輸?shù)纫蛩貙κ称焚|(zhì)量、營養(yǎng)價值、貨架壽命、平安性等方面的影響；開發(fā)新型食品；探討食品資源利用；實現(xiàn)食品工業(yè)生產(chǎn)合理化、科學化和現(xiàn)代化的一門應用科學。二、研究內(nèi)容和范圍〔一〕根據(jù)食物原料特性，研究食品的加工和保藏1．原料特性食物化學成分多、體系復雜；除營養(yǎng)成分外還有其他幾十種到上百千種的化合物；膠體，固體，液體。大多數(shù)食物原料都是活體蔬菜、水果、堅果等植物性原料在采收或離開植物母體之后仍然是活的；家畜、家禽和魚類在屠宰后，組織即死亡，但污染這些產(chǎn)品的微生物是活的，同時，細胞中的生化反響仍在繼續(xù)。原料一經(jīng)采收或屠宰后即進入變質(zhì)過程，品質(zhì)決不會隨貯藏時間的延長而變好影響(原料)品質(zhì)的因素：微生物的影響；酶在活組織、垂死組織和死組織中的作用；物理化學因素熱、冷、水分、氧氣、光、時間。2．按照變質(zhì)可能性將原料分類〔1〕極易腐敗原料〔1天~2周〕如肉類和大多數(shù)水果和局部蔬菜；采收〔屠宰、切割〕、搬運、包裝、貯藏條件可能強烈影響其品質(zhì)；冷藏溫度應該合理〔某些果蔬會凍害〕?！?〕中等腐敗性原料〔2周~2月〕
3柑橘、蘋果和大多數(shù)塊根類蔬菜；冷害問題?！?〕穩(wěn)定的原料〔2~8月〕糧食谷物、種子和無生命的原料如糖、淀粉和鹽等。3．食品保藏原理〔1〕維持食物最低生命活動的保藏方法；〔2〕抑制食物生命活動的保藏方法；〔3〕應用發(fā)酵原理的食品保藏方法；〔4〕利用無菌原理的保藏方法；①控制微生物加熱〔殺滅微生物巴氏殺菌滅菌〕；冷凍保藏〔抑制微生物〕；干藏〔抑制微生物〕；高滲透；煙熏；氣調(diào)；化學保藏；輻射；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響及生化反響，但不一定能完全覆蓋。比方：冷藏可以抑制微生物但不能抑制酶。加熱、輻射、干藏也類似③其他影響因素包括昆蟲、水分、氧、光可以通過包裝來解決。〔二〕研究影響食品質(zhì)量因素、加工對食品質(zhì)量的影響，研究良好的生產(chǎn)方法、工藝設備和生產(chǎn)組織1食品的質(zhì)量因素質(zhì)量的定義：食品好的程度，包括口感、外觀、營養(yǎng)價值等。或者將質(zhì)量看成是構(gòu)成食品特征及可接受性的要素。2加工對質(zhì)量的影響如：加工因素中熱加工對水果制品質(zhì)量的影響、相應的改進〔工藝設備和保藏工藝兩方面的改進〕；肉制品中的腌制工藝；奶粉的速溶性；廢棄物的處理：乳清、黃漿水?！踩硠?chuàng)造新型、方便和特需的食品如一大批具有功能性質(zhì)、保健性質(zhì)的食品在80年代中后期開始被開發(fā)；改變食品的營養(yǎng)成分以適應特定人群需要；添加營養(yǎng)素到特定食品；改善質(zhì)量提高品質(zhì)；應用功能改善，包括包裝方便性、食用方便性、本錢降低等?！菜摹逞芯砍浞掷矛F(xiàn)有食品資源和開辟食品資源的途徑1．以前未被充分利用的資源；2．副產(chǎn)物的綜合利用?！参濉逞芯渴称返钠桨残?、良好的生產(chǎn)操作和衛(wèi)生操作〔GMPHACCP〕?第六節(jié)本課程的地位一、食品工藝學課程的重要性食品工藝學作為食品科學與工程專業(yè)的一門主干課程，可以為本科學生今后進一步學習和研究食品加工保藏，今后從事本專業(yè)的研究、管理、營銷工作打下根底。二、關于食品科學借用FoodScience〔Norman)的定義：食品科學可以定義為應用根底科學及工程知識來研究食品的物理、化學及生化性質(zhì)及食品加工原理的一門科學。五個根底框架1.食品的根底研究領域〔或者稱之為狹義食品科學〕：包括食品化學，研究食品的組成、結(jié)構(gòu)、物化生化特點及加工和使用過程中的變化的一門科學。
42.食品微生物領域：環(huán)境對食品腐敗的作用以及微生物對食品本身及食品制造過程的影響、微生物的檢驗、公共健康等問題的一門科學。3.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(zhì)量、包裝及污染的加工因素、良好生產(chǎn)操作及衛(wèi)生操作的一門科學——這也是本課程的主要研究內(nèi)容。4.食品工程領域：即研究食品加工過程中的工程原理及單元操作的科學，工程原理包括物料與能量平衡、熱力學、流體；流體流動、傳熱與傳質(zhì)等等。5.食品分析領域：分析食品產(chǎn)品及組分的質(zhì)量特點、化學的原理。第二章食品的脫水加工概述一、食品的脫水加工〔dehydration〕從食品中去除水分，在該條件下不導致或幾乎不導致食品性質(zhì)的其它變化〔除水分外〕，是一種用于長期保藏食品的極其重要的食品加工操作。濃縮(concentration)——留下液體，其中水分含量高。枯燥(drying)——產(chǎn)品是固體，最終水分含量低。二、食品脫水加工的特點〔1〕食品經(jīng)脫水加工后，重量減輕、體積縮小，可節(jié)省包裝、儲藏和運輸費用；帶來了方便性；〔2〕枯燥食品可延長保藏期；三、食品脫水加工的方法在常溫下或真空下加熱讓水分蒸發(fā)，依據(jù)食品組分的蒸汽壓不同而別離；依據(jù)分子大小不同，用膜來別離水分，如滲透、反滲透、超濾；本章中討論的是通過熱脫水的方法。四、食品枯燥保藏指在自然條件或人工控制條件下，使食品中的水分降低到足以防止腐敗變質(zhì)的水平后并始終保持低水分的保藏方法。是一種最古老的食品保藏方法。五、食品干藏的歷史我國北魏在齊民要術書中記載用陰干加工肉脯；在本草綱目中，曬干制桃干；大批量生產(chǎn)的干制方法是在1875年，將片狀蔬菜堆放在室內(nèi)，通入40度熱空氣進行枯燥，這就是早期的枯燥保藏方法，差不多與罐頭食品生產(chǎn)技術同時出現(xiàn)。六、食品干藏的特點設備簡單生產(chǎn)費用低，因陋就簡；食品可增香、變脆；食品的色澤、復水性有一定的差異。七、脫水加工技術的進展除熱空氣枯燥目前還在應用外，還開展了紅外線、微涉及真空升華枯燥、真空油炸等新技術。提高枯燥速度；提高干制品的質(zhì)量；開展成食品加工中的一種重要保藏方法。第一節(jié)食品干藏原理長期以來人們已經(jīng)知道食品的腐敗變質(zhì)與食品中水分含量〔M〕具有一定的關系M表示以干基計，也有用濕基計m，但僅僅知道食品中的水分含量還不能足以預言食品的穩(wěn)定性。有一些食品具有相同水分含量，但腐敗變質(zhì)的情況是明顯不同的，如鮮肉與咸肉，水分含量相差不多，但保藏卻不同，這就存在一個水能否被微生物酶或化學反響所利用的問題；這與水在食品中的存在狀態(tài)有關。一、食品中水分存在的形式〔1〕自由水或游離水〔2〕結(jié)合水或被束縛水①化學結(jié)合水；
5②物理化學結(jié)合水。③機械結(jié)合水。二、水分活度游離水和結(jié)合水可用水分子的逃逸趨勢〔逸度〕來反映，我們把食品中水的逸度與純水的逸度之比稱為水分活度〔wateractivity〕Aw。f——食品中水的逸度Aw=——f0——純水的逸度我們把食品中水的逸度和純水的逸度之比稱為水分活度。水分逃逸的趨勢通?？梢越频赜盟恼羝麎簛肀硎荆诘蛪夯蚴覝貢r，f/f0和P/P0之差非常小〔<1%〕，故用P/P0來定義Aw是合理的。〔1〕定義Aw=P/P0其中P：食品中水的蒸汽分壓；P0：純水的蒸汽壓〔相同溫度下純水的飽和蒸汽壓〕。〔2〕水分活度大小的影響因素①取決于水存在的量；②溫度；③水中溶質(zhì)的濃度；④食品成分；⑤水與非水局部結(jié)合的強度。表2-1常見食品中水分含量與水分活度的關系?！?〕測量①利用平衡相對濕度的概念；②數(shù)值上Aw=相對濕度/100，但兩者的含義不同；③水分活度儀。對單一溶質(zhì)，可測定溶液的冰點來計算溶質(zhì)的mol數(shù)；具體方法參考。三、水分活度對食品的影響大多數(shù)情況下，食品的穩(wěn)定性〔腐敗、酶解、化學反響等〕與水分活度是緊密相關的?！?〕水分活度與微生物生長的關系；食品的腐敗變質(zhì)通常是由微生物作用和生物化學反響造成的，任何微生物進行生長繁殖以及多數(shù)生物化學反響都需要以水作為溶劑或介質(zhì)。干藏就是通過對食品中水分的脫除，進而降低食品的水分活度，從而限制微生物活動、酶的活力以及化學反響的進行，到達長期保藏的目的?！?〕干制對微生物的影響；干制后食品和微生物同時脫水，微生物所處環(huán)境水分活度不適于微生物生長，微生物就長期處于休眠狀態(tài)，環(huán)境條件一旦適宜，，又會重新吸濕恢復活動。干制并不能將微生物全部殺死，只能抑制其活動，但保藏過程中微生物總數(shù)會穩(wěn)步下降。由于病原菌能忍受不良環(huán)境，應在干制前設法將其殺滅。〔3〕干制對酶的影響；水分減少時，酶的活性也就下降，然而酶和底物同時增濃。在低水分干制品中酶仍會緩慢活動，只有在水分降低到1%以下時，酶的活性才會完全消失。酶在濕熱條件下易鈍化，為了控制干制品中酶的活動，就有必要在干制前對食品進行濕熱或化學鈍化處理，以到達酶失去活性為度?！?〕對食品干制的根本要求。干制的食品原料應微生物污染少，品質(zhì)高。應在清潔衛(wèi)生的環(huán)境中加工處理，并防止灰塵以及蟲、鼠等侵襲。干制前通常需熱處理滅酶或化學處理破壞酶活并降卑微生物污染量。有時需巴氏殺菌以殺死病原菌或寄生蟲。四、食品中水分含量〔M〕與水分活度之間的關系
6食品中水分含量〔M〕與水分活度之間的關系曲線稱為該食品的吸附等溫線；水分吸附等溫線的認識；溫度對水分吸附等溫線的影響；水分吸附等溫線的應用。思考題1.水分活度對微生物、酶及其它反響有什么影響？簡述干藏原理。2.在北方生產(chǎn)的紫菜片，運到南方，出現(xiàn)霉變，是什么原因，如何控制？第二節(jié)食品干制的根本原理一、枯燥機制枯燥過程是濕熱傳遞過程：外表水分擴散到空氣中，內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移到外表；而熱那么從外表傳遞到食品內(nèi)部。①水分梯度：干制過程中潮濕食品外表水分受熱后首先有液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，即水分蒸發(fā)，而后，水蒸氣從食品外表向周圍介質(zhì)擴散，此時外表濕含量比物料中心的濕含量低，出現(xiàn)水分含量的差異，即存在水分梯度。水分擴散一般總是從高水分處向低水分處擴散，亦即是從內(nèi)部不斷向外表方向移動。這種水分遷移現(xiàn)象稱為導濕性。②溫度梯度：食品在熱空氣中，食品外表受熱高于它的中心，因而在物料內(nèi)部會建立一定的溫度差，即溫度梯度。溫度梯度將促使水分〔無論是液態(tài)還是氣態(tài)〕從高溫向低溫處轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象稱為導濕溫性?！惨弧硨裥浴?〕水分梯度假設用M表示等濕面濕含量或水分含量〔kg/kg干物質(zhì)〕，那么沿法線方向相距Δn的另一等濕面上的濕含量為M+ΔM，那么物體內(nèi)的水分梯度gradM那么為：M——物體內(nèi)的濕含量，即每千克干物質(zhì)內(nèi)的水分含量〔千克〕；Δn——物料內(nèi)等濕面間的垂直距離〔米〕。導濕性引起的水分轉(zhuǎn)移量可按照下述公式求得：〔千克/米2·小時〕其中：i水——物料內(nèi)水分轉(zhuǎn)移量，單位時間內(nèi)單位面積上的水分轉(zhuǎn)移量〔kg干物質(zhì)/米2·小時〕。K——導濕系數(shù)〔米·小時〕。γ0——單位潮濕物料容積內(nèi)絕對干物質(zhì)重量〔kg干物質(zhì)/米3〕。M——物料水分〔kg/kg干物質(zhì)〕水分轉(zhuǎn)移的方向與水分梯度的方向相反，所以式中帶負號。需要注意的一點是：導濕系數(shù)在枯燥過程中并非穩(wěn)定不變的，它隨著物料溫度和水分而異?！?〕物料水分與導濕系數(shù)間的關系①K值的變化比擬復雜。當物料處于恒率枯燥階段時，排除的水分根本上為滲透水分，以液體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導時系數(shù)穩(wěn)定不變〔DE段〕；再進一步排除毛細管水分時，水分以蒸汽狀態(tài)或以液體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，導濕系數(shù)下降〔CD段〕；再進一步為吸附水分，根本上以蒸汽狀態(tài)擴散轉(zhuǎn)移，先為多分子層水分，后為單分子層水分。②導濕系數(shù)與溫度的關系假設將導濕性小的物料在干制前加以預熱，就能顯著地加速干制過程。因此可以將物料在飽和濕空氣中加熱，以免水分蒸發(fā)，同時可以增大導濕系數(shù)，以加速水分轉(zhuǎn)移?！捕硨駵匦栽趯α骺菰镏?，物料外表受熱高于它的中心，因而在物料內(nèi)部會建立一定的溫度梯度。溫度梯度將促使水分〔不管液態(tài)或氣態(tài)〕從高溫處向低溫處轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象稱為導濕溫性。
7導濕溫性是在許多因素影響下產(chǎn)生的復雜現(xiàn)象。高溫將促使液體粘度和它的外表張力下降，但將促使蒸汽壓上升，而且毛細管內(nèi)水分還將受到擠壓空氣擴張的影響。結(jié)果是毛細管內(nèi)水分將順著熱流方向轉(zhuǎn)移?！?〕溫度梯度導濕溫性引起水分轉(zhuǎn)移的流量將和溫度梯度成正比，它的流量可通過下式計算求得：其中：i溫——物料內(nèi)水分轉(zhuǎn)移量，單位時間內(nèi)單位面積上的水分轉(zhuǎn)移量〔kg干物質(zhì)/米2·小時〕。K——導濕系數(shù)〔米·小時〕γ0——單位潮濕物料容積內(nèi)絕對干物質(zhì)重量〔kg干物質(zhì)/米3〕。δ——濕物料的導濕溫系數(shù)〔1/℃，或kg/kg干物質(zhì)×℃〕〔2〕導濕溫系數(shù)就是溫度梯度為1℃/米時物料內(nèi)部能建立的水分梯度，即導濕溫性和導濕性一樣，會因物料水分的差異〔即物料和水分結(jié)合狀態(tài)〕而異?！踩掣芍七^程中，濕物料內(nèi)部同時會有水分梯度和溫度梯度存在，因此，水分流動的方向?qū)⒂蓪裥院蛯駵匦怨餐饔玫慕Y(jié)果。i總=i濕+i溫兩者方向相反時：i總=i濕—i溫當i濕﹥i溫水分將按照物料水分減少方向轉(zhuǎn)移，以導濕性為主，而導濕溫性成為阻礙因素，水分擴散那么受阻。當i濕﹤i溫水分隨熱流方向轉(zhuǎn)移，并向物料水分增加方向開展，而導濕性成為阻礙因素。如：烤面包的初期二、干制過程的特性食品在干制過程中，食品水分含量逐漸減少，枯燥速率逐漸變低，食品溫度也在不斷上升。①水分含量的變化〔枯燥曲線〕②枯燥速率曲線③食品溫度曲線〔1〕枯燥曲線干制過程中食品絕對水分和干制時間的關系曲線。枯燥時，食品水分在短暫的平衡后，出現(xiàn)快速下降，幾乎是直線下降，當?shù)竭_較低水分含量時〔第一臨界水分〕，枯燥速率減慢，隨后到達平衡水分。平衡水分取決于枯燥時的空氣狀態(tài)?！?〕枯燥速率曲線隨著熱量的傳遞，枯燥速率很快到達最高值，然后穩(wěn)定不變，此時為恒率枯燥階段，此時水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外表足夠快，從而可以維持外表水分含量恒定，也就是說水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外表的速率大于或等于水分從外表擴散到空氣中的速率〔3〕食品溫度曲線初期食品溫度上升，直到最高值——濕球溫度，整個恒率枯燥階段溫度不變，即加熱轉(zhuǎn)化為水分蒸發(fā)所吸收的潛熱〔熱量全部用于水分蒸發(fā)〕。在降率枯燥階段，溫度上升直到干球溫度，說明水分的轉(zhuǎn)移來不及供水分蒸發(fā)，那么食品溫度逐漸上升。曲線特征的變化主要是內(nèi)部水分擴散與外表水分蒸發(fā)或外部水分擴散所決定。食品干制過程特性總結(jié)：干制過程中食品內(nèi)部水分擴散大于食品外表水分蒸發(fā)或外部水分擴散，那么恒率階段可以延長，假設內(nèi)部水分擴散速率低于外表水分擴散，就不存在恒率枯燥階段。外部擴散速率，很容易理解，取決于溫度、空氣、濕度、流速以及外表蒸發(fā)面積、形狀等。
8那么內(nèi)部水分擴散速率的影響因素或決定因素是什么呢？由導濕性和導濕溫性解釋枯燥過程曲線特征。以上我們講的都是熱空氣為加熱介質(zhì)。假設是采用其它加熱方式，那么枯燥速率曲線將會變化。三、影響干制的因素干制過程就是水分的轉(zhuǎn)移和熱量的傳遞，即濕熱傳遞，對這一過程的影響因素主要取決于干制條件〔由枯燥設備類型和操作狀況決定〕以及枯燥物料的性質(zhì)?！惨弧掣芍茥l件的影響〔1〕溫度對于空氣作為枯燥介質(zhì)，提高空氣溫度，枯燥加快。由于溫度提高，傳熱介質(zhì)與食品間溫差越大，熱量向食品傳遞的速率越大，水分外逸速率因而加速。對于一定相對濕度的空氣，隨著溫度提高，空氣相對飽和濕度下降，這會使水分從食品外表擴散的動力更大。另外，溫度高水分擴散速率也加快，使內(nèi)部枯燥加速。注意：假設以空氣作為枯燥介質(zhì)，溫度并非主要因素，因為食品內(nèi)水分以水蒸汽的形式外逸時，將在其外表形成飽和水蒸汽層,假設不及時排除掉，將阻礙食品內(nèi)水分進一步外逸，從而降低了水分的蒸發(fā)速度.故溫度的影響也將因此而下降?！?〕空氣流速空氣流速加快，食品枯燥速率也加速。不僅因為熱空氣所能容納的水蒸氣量將高于冷空氣而吸收較多的水分；還能及時將聚集在食品外表附近的飽和濕空氣帶走，以免阻止食品內(nèi)水分進一步蒸發(fā)；同時還因和食品外表接觸的空氣量增加，而顯著加速食品中水分的蒸發(fā)?！?〕空氣相對濕度脫水干制時，如果用空氣作為枯燥介質(zhì)，空氣相對濕度越低，食品枯燥速率也越快。近于飽和的濕空氣進一步吸收水分的能力遠比枯燥空氣差。飽和的濕空氣不能在進一步吸收來自食品的蒸發(fā)水分。脫水干制時，食品的水分能下降的程度也是由空氣濕度所決定。食品的水分始終要和周圍空氣的濕度處于平衡狀態(tài)。干制時最有效的空氣溫度和相對濕度可以從各種食品的吸濕等溫線上尋找?！?〕大氣壓力和真空度氣壓影響水的平衡，因而能夠影響枯燥，當真空下枯燥時，空氣的蒸汽壓減少，在恒速階段枯燥更快。氣壓下降，水沸點相應下降，氣壓愈低，沸點也愈低，溫度不變，氣壓降低那么沸騰愈加速。但是，假設干制由內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移限制，那么真空枯燥對枯燥速率影響不大?！?〕蒸發(fā)和溫度枯燥空氣溫度不管多高，只要由水分迅速蒸發(fā)，物料溫度一般不會高于濕球溫度。假設物料水分下降，蒸發(fā)速率減慢，食品的溫度將隨之而上升。脫水食品并非無菌?！捕呈称沸再|(zhì)的影響〔1〕外表積水分子從食品內(nèi)部行走的距離決定了食品被枯燥的快慢。小顆粒，薄片易枯燥，快。〔2〕組分定向水分在食品內(nèi)的轉(zhuǎn)移在不同方向上差異很大，這取決于食品組分的定向。例如：芹菜的細胞結(jié)構(gòu)，沿著長度方向比橫穿細胞結(jié)構(gòu)的方向枯燥要快得多。在肉類蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)中，也存在類似行為?！?〕細胞結(jié)構(gòu)：細胞結(jié)構(gòu)間的水分比細胞內(nèi)的水更容易除去。〔4〕溶質(zhì)的類型和濃度：溶質(zhì)與水相互作用，抑制水分子遷移，降低水分轉(zhuǎn)移速率，枯燥慢。
9思考題①簡述枯燥機制。②簡述干制過程特性。③如果想要縮短枯燥時間，該如何控制枯燥過程？四、合理選用干制工藝條件食品干制工藝條件主要由干制過程中控制枯燥速率、物料臨界水分和干制食品品質(zhì)的主要參變數(shù)組成。比方：以熱空氣為枯燥介質(zhì)時，其溫度、相對濕度和食品的溫度時它的主要工藝條件。最適宜的干制工藝條件為：使干制時間最短、熱能和電能的消耗量最低、干制品的質(zhì)量最高。它隨食品種類而不同。如何選用合理的工藝條件：〔1〕使食品外表的蒸發(fā)速率盡可能等于食品內(nèi)部的水分擴散速率，同時力求防止在食品內(nèi)部建立起和濕度梯度方向相反的溫度梯度，以免降低食品內(nèi)部的水分擴散速率。在導熱性較小的食品中，假設水分蒸發(fā)速率大于食品內(nèi)部的水分擴散速率，那么外表會迅速枯燥，表層溫度升高到介質(zhì)溫度，建立溫度梯度，更不利于內(nèi)部水分向外擴散，而形成干硬膜。方法需降低空氣溫度和流速，提高空氣相對濕度?！?〕恒率枯燥階段，為了加速蒸發(fā)，在保證食品外表的蒸發(fā)速率不超過食品內(nèi)部的水分擴散速率的原那么下，允許盡可能提高空氣溫度。此時，所提供的熱量主要用于水分的蒸發(fā)，物料外表溫度是濕球溫度?！?〕降率枯燥階段時，應設法降低外表蒸發(fā)速率，使它能和逐步降低了的內(nèi)部水分擴散率一致，以免食品外表過度受熱，導致不良后果。要降低枯燥介質(zhì)的溫度，務使食品溫度上升到干球溫度時不致超出導致品質(zhì)變化〔如糖分焦化〕的極限溫度〔一般為90℃〕。〔4〕枯燥末期枯燥介質(zhì)的相對濕度應根據(jù)預期干制品水分加以選用。一般到達與當時介質(zhì)溫度和相對濕度條件相適應的平衡水分第三節(jié)干制對食品品質(zhì)的影響一、干制過程中食品的主要變化〔一〕物理變化〔1〕干縮、干裂；〔2〕外表硬化；〔3〕多孔性；〔4〕熱塑性加熱時會軟化的物料如糖漿或果漿?！捕郴瘜W變化〔1〕營養(yǎng)成分①蛋白質(zhì)；②碳水化合物；③脂肪；高溫脫水時脂肪氧化比低溫時嚴重④維生素；〔2〕色素；①色澤隨物料本身的物化性質(zhì)改變〔反射、散射、吸收傳遞可見光的能力〕；②天然色素：類胡蘿卜素、花青素、葉綠素。③褐變：糖胺反響(Maillard)、酶促褐變、焦糖化、其他?！?〕風味①引起水分除去的物理力，也會引起一些揮發(fā)物質(zhì)的去處；②熱會帶來一些異味、煮熟味。防止風味損失方法：芳香物質(zhì)回收、低溫枯燥、加包埋物質(zhì)，使風味固定二、干制品的復原性和復水性干制品復水后恢復原來新鮮狀態(tài)的程度是衡量干制品品質(zhì)的重要指標。干制品的復原性就是干制品重新吸收水分后在重量、大小和性狀、質(zhì)地、顏色、風味、結(jié)構(gòu)、成分以及可見因素〔感官評定〕等各個方面恢復原來新鮮狀態(tài)的程度。
10干制品的復水性：新鮮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來表示。復水比：R復=G復/G干。G復：干制品復水后瀝干重，G干：干制品試樣重。復重系數(shù)：K復=G復/G原。G原：干制前相應原料重。枯燥比：R干=G原/G干。三、食品的干制方法的選擇：①干制時間最短；②費用最低；③品質(zhì)最高。選擇方法時要考慮：①不同的物料物理狀態(tài)不同：液態(tài)、漿狀、固體、顆粒；②性質(zhì)不同：對熱敏感性、受熱損害程度、對濕熱傳遞的感受性；③最終干制品的用途；④消費者的要求不同。第四節(jié)食品的干制方法干制方法可以區(qū)分為自然和人工枯燥兩大類。自然干制：在自然環(huán)境條件下干制食品的方法：曬干、風干、陰干。人工干制：在常壓或減壓環(huán)境重用人工控制的工藝條件進行干制食品，有專用的枯燥設備。常見設備有空氣對流枯燥設備、真空枯燥設備、滾筒枯燥設備。一、空氣對流枯燥空氣對流枯燥時最常見的食品枯燥方法，這類枯燥在常壓下進行，食品也分批或連續(xù)地干制，而空氣那么自然或強制地對流循環(huán)。流動的熱空氣不斷和食品密切接觸并向它提供蒸發(fā)水分所需的熱量，有時還要為載料盤或輸送帶增添補充加熱裝置。采用這種枯燥方法時，在許多食品干制時都會出現(xiàn)恒率枯燥階段和降率枯燥階段。因此干制過程中控制好空氣的干球溫度就可以改善食品品質(zhì)。〔一〕柜式枯燥設備〔1〕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①果蔬或價格較高的食品。②作為中試設備，摸索物料干制特性，為確定大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)?！捕乘淼朗娇菰镌O備一些定義：①高溫低濕空氣進入的一端——熱端②低溫高濕空氣離開的一端——冷端③濕物料進入的一端——濕端④干制品離開的一端——干端⑤熱空氣氣流與物料移動方向一致——順流⑥熱空氣氣流與物料移動方向相反——逆流〔1〕逆流式隧道枯燥設備濕端即冷端，干端即熱端。濕物料遇到的是低溫高濕空氣，雖然物料含有高水分，尚能大量蒸發(fā)，但蒸發(fā)速率較慢，這樣不易出現(xiàn)外表硬化或收縮現(xiàn)象，而中心有能保持濕潤狀態(tài)，因此物料能全面均勻收縮，不易發(fā)生干裂——適合于干制水果。干端處食品物料已接近枯燥，水分蒸發(fā)已緩慢，雖然遇到的是高溫低濕空氣，但枯燥仍然比擬緩慢，因此物料溫度容易上升到與高溫熱空氣相近的程度。此時，假設干物料的停留時間過長，容易焦化，為了防止焦化，干端處的空氣溫度不易過高，一般不宜超過66
11-77℃。由于在干端處空氣條件高溫低濕，干制品的平衡水分將相應降低，最終水分可低于5%。注意問題：逆流枯燥，濕物料載量不宜過多，因為低溫高濕的空氣中，濕物料水分蒸發(fā)相對慢，假設物料易腐敗或菌污染程度過大，有腐敗的可能。載量過大，低溫高濕空氣接近飽和，物料增濕的可能?！?〕順流隧道式枯燥濕端即熱端，冷端即干端。濕物料與干熱空氣相遇，水分蒸發(fā)快，濕球溫度下降比擬大，可允許使用更高一些的空氣溫度如80-90℃，進一步加速水分蒸干而不至于焦化。干端處那么與低溫高濕空氣相遇，水分蒸發(fā)緩慢，干制品平衡水分相應增加，干制品水分難以降到10%以下，因此吸濕性較強的食品不宜選用順流枯燥方式。順流枯燥，國外報道只用于干制葡萄。〔3〕雙階段枯燥順流枯燥：濕端水分蒸發(fā)率高；逆流枯燥：后期枯燥能力強；雙階段枯燥：取長補短。①特點：枯燥比擬均勻，生產(chǎn)能力高，品質(zhì)較好②用途：蘋果片、蔬菜〔胡蘿卜、洋蔥、馬鈴薯等〕現(xiàn)在還有多段式枯燥設備，有3，4，5段等，有廣泛的適應性?！踩齿斔蛶娇菰锾攸c：操作連續(xù)化、自動化、生產(chǎn)能力大?！?〕多層輸送帶特點：物料有翻動；物流方向有順流和逆流；操作連續(xù)化、自動化、生產(chǎn)能力大、占地少?！?〕雙帶式枯燥〔四〕氣流枯燥用氣流來輸送物料使粉狀或顆粒食品在熱空氣中枯燥。特點：枯燥強度大，懸浮狀態(tài)，物料最大限度地與熱空氣接觸；枯燥時間短，0.5~5秒，并流操作；散熱面積小，熱效高，小設備大生產(chǎn)；適用范圍廣，物料(晶體)有磨損,動力消耗大。適用對象：水分低于35%~40%的物料?！参濉沉骰部菰锸诡w粒食品在枯燥床上呈流化狀態(tài)或緩慢沸騰狀態(tài)〔與液態(tài)相似〕。適用對象：粉態(tài)食品〔固體飲料，造粒后二段枯燥〕。單層流化床枯燥器；多層流化床枯燥器；臥式多室流化床枯燥器；噴動流化床枯燥器；振動流化床枯燥器?！擦硞}貯枯燥適用于干制那些已經(jīng)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繼續(xù)去除的未干透的制品。優(yōu)點：比擬經(jīng)濟而且不會對制品造成熱損害。〔七〕泡沫枯燥①工作原理：將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)物料首先制成穩(wěn)定的泡沫料，然后在常壓下用熱空氣枯燥。②造泡的方法：機械攪拌，加泡沫穩(wěn)定劑，加發(fā)泡劑。③特點：接觸面大，枯燥初期水分蒸發(fā)快，可選用溫度較低的枯燥工藝條件。④適用對象：水果粉，易發(fā)泡的食品?！舶恕硣婌F枯燥噴霧枯燥就是將液態(tài)或漿質(zhì)態(tài)的食品噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進行脫水枯燥
12過程。設備主要由霧化系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、枯燥室、空氣粉末別離系統(tǒng)、鼓風機等主要局部組成?！?〕常用的噴霧系統(tǒng)有兩種類型①壓力噴霧：液體在高壓下〔700-1000kPa〕下送入噴霧頭內(nèi)以旋轉(zhuǎn)運動方式經(jīng)噴嘴孔向外噴成霧狀，一般這種液滴顆粒大小約100-300μm，其生產(chǎn)能力和液滴大小通過食品流體的壓力來控制。②離心噴霧：液體被泵入高速旋轉(zhuǎn)的盤中〔5000-20000rpm〕，在離心力的作用下經(jīng)圓盤周圍的孔眼外逸并被分散成霧狀液滴，大小10-500μm?！?〕空氣加熱系統(tǒng)蒸汽加熱；電加熱。溫度150~300℃，食品體系一般在200℃左右?！?〕枯燥室液滴和熱空氣接觸的地方，可水平也可垂直，為立式或臥式，室長幾米到幾十米，液滴在霧化器出口處速度達50m/s,滯留時間5~100秒，根據(jù)空氣和液滴運動方向可分為順流和逆流?？菰飼r的溫度變化空氣200℃，產(chǎn)品濕球溫度80℃。〔4〕旋風別離器將空氣和粉末別離，大粒子粉末由于重力而將到枯燥室底部，細粉末靠旋風別離器來完成。〔5〕噴霧枯燥的特點蒸發(fā)面積大；枯燥過程液滴的溫度低；過程簡單、操作方便、適合于連續(xù)化生產(chǎn)；耗能大、熱效低?！?〕噴霧枯燥的典型產(chǎn)品奶粉；速溶咖啡和茶粉；蛋粉；酵母提取物；干酪粉；豆奶粉；酶制劑?！?〕噴霧枯燥的開展與流化床枯燥結(jié)合的兩階段枯燥法；再濕法和直通法。二、接觸枯燥被枯燥物與加熱面處于密切接觸狀態(tài)，蒸發(fā)水分的能量來自傳導方式進行枯燥，間壁傳熱，枯燥介質(zhì)可為蒸汽、熱油。①特點：可實現(xiàn)快速枯燥，采用高壓蒸汽，可使物料固形物從3-30%增加到90-98%，外表濕度可達100-145℃，接觸時間2秒-幾分鐘，枯燥費用低，帶有煮熟風味。②適用對象：漿狀、泥狀、液態(tài)，一些受熱影響不大的食品，如麥片、米粉〔一〕滾筒枯燥根本結(jié)構(gòu)：金屬圓筒在漿料中滾動，物料為薄膜狀，受熱蒸發(fā)，熱由里向外。設備類型：(1)單滾筒，示意圖；(2)雙滾筒，示意圖；(3)真空滾筒枯燥，示意圖。三、真空枯燥①根本結(jié)構(gòu)：枯燥箱、真空系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷凝水收集裝置。②特點：物料呈疏松多孔狀，能速溶。有時可使被枯燥物料膨化。③設備類型：間歇式真空枯燥和連續(xù)式真空枯燥〔帶式輸送〕。適用于：水果片、顆粒、粉末，如麥乳精。四、冷凍枯燥將食品在冷凍狀態(tài)下，食品中的水變成冰，再在高真空度下，冰直接從固態(tài)變成水蒸汽〔升華〕而脫水，故又稱為升華枯燥。要使物料中的水變成冰，同時由冰直接升華為水蒸汽，那么必須要使物料的水溶液保持在三相點以下。
13〔1〕冷凍枯燥的條件：1〕真空室內(nèi)的絕對壓力至少＜×1000Pa，高真空一般到達×1000Pa。2〕冷凍溫度＜-4℃〔2〕凍結(jié)方法：自凍法，預凍法自凍法：就是利用物料外表水分蒸發(fā)時從它本身吸收汽化潛熱，促使物料溫度下降，直至它到達凍結(jié)點時物料水分自行凍結(jié)，如能將真空枯燥室迅速抽成高真空狀態(tài)即壓力迅速下降,物料水分就會因水分瞬間大量蒸發(fā)而迅速降溫凍結(jié)。但這種方法因為有液→氣的過程會使食品的形狀變形或發(fā)泡,沸騰等.適合于一些有一定體形的如芋頭\碎肉塊\雞蛋等。預凍法：用一般的凍結(jié)方法如高速冷空氣循環(huán)法、低溫鹽水浸漬法、液氮或氟利昂等制冷劑使物料預先凍結(jié)，一般食品在-4℃以下開始形成冰晶體，此法較為適宜。主要將液態(tài)食品枯燥。〔3〕冷凍枯燥設備根本結(jié)構(gòu)冷凍枯燥設備組成見示意圖。和真空枯燥設備相同，但要多一個制冷系統(tǒng),主要是將物料凍結(jié)成冰塊狀。設備類型：間歇式冷凍枯燥設備(P202)：隧道式連續(xù)式冷凍枯燥設備(P203)：間歇式冷凍枯燥設備：隧道式連續(xù)式冷凍枯燥設備?！?〕冷凍枯燥的過程①初級枯燥階段冰晶體形成后，通過控制冷凍室中的真空度，那么冰晶升華，因升華相變是一個吸熱過程，需要提供相變潛熱或升華熱。在冷凍枯燥的初級階段，隨著枯燥的進行，食品中的冰逐漸減少，在食品中的凍結(jié)層和枯燥層之間的界面被稱為升華界面〔sublimationfront〕，確切地說是在食品的凍結(jié)層和枯燥層之間存在一個擴散過渡區(qū)〔見圖P91〕。在枯燥層中由于冰升華后水分子外逸留下了原冰晶體大小的孔隙，形成了海綿狀多孔性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)品的復水性，但這種結(jié)構(gòu)使傳熱速度和水分外逸的速度減慢，特別是傳熱的限制。因此，假設采用一些穿透力強的熱能如輻射熱、紅外線、微波等使之直接穿透到〔冰層面〕升華面上，就能有效地加速枯燥速率。②二級枯燥階段當食品中的冰全部升華光，升華界面消失時，食品中的水分作為冰被除去后水分含量在15-20%時，枯燥就進入另一個階段稱為二級枯燥。剩余的水分即是未結(jié)冰的水分必須補加熱量使之加快運動而克服束縛來外逸出來。但在二級枯燥階段需要注意熱量補加不能太快，以防止食品溫度上升快而使原先形成的固態(tài)狀框架結(jié)構(gòu)變?yōu)橐琢鲃拥囊簯B(tài)狀，而使食品的固態(tài)框架結(jié)構(gòu)發(fā)生癟塌〔collapse〕，此時的溫度稱為癟塌溫度。在癟塌中冰晶體升華后的空穴隨著食品流動而使這些區(qū)域消失，食品密度減少，復水性差〔疏松多孔結(jié)構(gòu)消失〕。食品的癟塌溫度實際上就是玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度〔glasstransitiontemperature〕?！?〕冷凍枯燥特點1〕保持新鮮食品的色、香、味及營養(yǎng)成分。適合于熱敏食品以及易氧化食品的枯燥。2〕冰晶體升華留下空間，使固體框架結(jié)構(gòu)不變，食品枯燥后成為疏松多孔狀物質(zhì)，復水性好。3〕由于操作在高真空和低溫下進行，需要高真空設備和制冷設備，投資費用大，且操作費用也高，故產(chǎn)品本錢高。4〕一般用在高附加值功能食品成分、生物制品〔醫(yī)藥〕，還有生物制品如酶制劑等。五、枯燥方法的開展在前述的枯燥方法中，如空氣對流枯燥或熱傳導的枯燥中都存在著一個溫度梯度或傳熱界面，要使物料升高溫度，必然使物料外表受到一個過度熱量〔高溫〕，假設物料的損失和傳導慢，必然需要提高物料溫度〔提高熱源溫度〕，使物料受到高溫影響而阻礙質(zhì)量。近年來為了消滅這個影響，減少這個缺陷，那么開展了紅外線枯燥技術和微波枯燥技術。1、紅外枯燥把電磁波譜中波長在1-1000μm區(qū)域稱為紅外區(qū)。
14在食品中有很多物料對紅外區(qū)波長在3-15μm〔μm〕范圍的紅外線有很強的吸收。(1)原理構(gòu)成物質(zhì)的分子、原子、電子，即使處于基態(tài)都在不停地運動著振動或轉(zhuǎn)動，這些運動都有自己的固有頻率。當這些質(zhì)點遇到某個頻率與它的固有頻率相等時，那么會發(fā)生與振動、轉(zhuǎn)動的共振運動，使運動進一步激化，微觀結(jié)構(gòu)質(zhì)點運動加劇的宏觀反映就是物體溫度升高，即物質(zhì)吸收紅外線后，便產(chǎn)生自發(fā)的熱效應，由于這種熱效應直接產(chǎn)生于物體內(nèi)部，所以能快速有效地對物質(zhì)加熱，這就是紅外線加熱的原理。在食品中很多成分都能對紅外線3~15μm波長有強烈的吸收。(2)特點熱吸收率高；有一定的穿透能力，物體內(nèi)部直接加熱，食品受熱比擬均勻，不會局部過熱；加熱速度快，傳熱效率高，在保證物料不過熱的情況下使物料被加熱，因沒有傳熱界面，故速度比傳導和對流快得多，熱損失也小，物料受熱時間短；產(chǎn)品質(zhì)量好，通過控制紅外線輻射，防止過度受熱，那么食品枯燥時可使色、香、味、營養(yǎng)成分受到保存。如紅外枯燥比傳統(tǒng)對流枯燥方法象葉綠素、維生素等易分解成分損失小得多。(3)設備類型作為熱源同樣可在上述的對流枯燥設備，真空枯燥、冷凍枯燥等中被應用。最早使用紅外枯燥是用紅外燈泡對汽車的油漆涂層進行枯燥。目前食品工業(yè)中在谷物枯燥、焙烤制品等得到應用。2．微波枯燥微波是指波長在1mm~100cm范圍的電磁波?！差l率在300~300000MHz〕①原理水分子是一個偶極分子，一端帶正電，一端帶負電，在沒有電場下，這些偶極分子在介質(zhì)中作雜亂無規(guī)那么的運動。在電場作用下，偶極分子定向排列，有規(guī)那么的取向排列。假設改變電場方向，那么偶極分子取向也隨之改變。假設電場迅速交替改變方向，那么偶極分子亦隨之作迅速的擺動，由于分子的熱運動和相鄰分子間的相互作用，產(chǎn)生了類似摩擦作用，使得分子以熱的形式表現(xiàn)出來，表現(xiàn)為介質(zhì)溫度升高。工業(yè)上采用高頻交替變換電場，如915MHz和2450MHz，即意味著在1秒鐘內(nèi)有╳108次或╳109次的電場變化，分子如此頻繁的運動，其摩擦產(chǎn)生的熱量那么相當大，故能瞬間升高溫度。②特點加熱速度快，僅及常規(guī)方法的1/10~1/100時間；均勻性好，內(nèi)部加熱，防止外表硬化。微波穿透深度大致在幾十厘米到幾厘米的厚度；加熱效率高，由于微波加熱主要是食品中水分子吸收而使物料本身被加熱，防止了環(huán)境的高溫和熱損耗，所以熱效率高，可達80%；選擇性吸收，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，溫度升高得大，有利于水分蒸發(fā)，干物質(zhì)吸收微波能少，溫度低，不過熱，能夠保持色香味等。③應用上述空氣對流枯燥的各種設備中將熱源換成微波，或箱式、隧道式、帶式；微波真空枯燥，微波冷凍枯燥；微波焙烤。第五節(jié)干制品的包裝和貯藏食品經(jīng)枯燥脫水處理后，其本身的一些物理特性發(fā)生了很大改變，如密度、體積、吸濕性等。為了保持干制品的特性以及便于儲藏運輸，通常對于干制品的而言包括三局部：干制品的預處理；干制品的包裝；干制品的貯藏。一、包裝前干制品的預處理1、篩選分級：剔除塊片和顆粒大小不合標準產(chǎn)品或其他碎屑雜質(zhì)等物，有時在輸送帶上進行人工篩選。
152、均濕處理：有時曬干或烘干的干制品由于翻動或厚薄不均會造成制品中水分含量不均勻一致〔內(nèi)部亦不均勻〕，這時需要將它們放在密閉室內(nèi)或容器內(nèi)短暫貯藏，使水分在干制品內(nèi)部重新擴散和分布，從而到達均勻一致的要求，這稱為均濕處理。特別是水果干制品。均濕處理還常稱為回軟和發(fā)汗3、滅蟲處理：干制品，尤其是果疏干制品常有蟲卵混雜其間，在適宜的條件下會生長造成損失。故常用煙熏劑用甲基溴作為有效的煙熏劑，可使害蟲中毒死亡。因殘留溴會殘留，一般允許殘溴量應小于150ppm，有些水果干制品甚至在100ppm以下，如李干為20ppm。此外還有氯化乙烯和氯化丙烯。4、速化復水處理〔instantizationprocess〕即為了加快干制品的復水速度，常采用①壓片法即將顆粒狀果干經(jīng)過相距為一定距離〔〕間隙轉(zhuǎn)輥，進行軋制壓扁，薄果片復水比顆粒狀迅速得多；②刺孔法將半干制品水分含量16-30%的干蘋果片進行刺孔，然后再干制到5%水分，不僅可加熱枯燥速度，還可使干制品復水加快；③刺孔壓片法：在轉(zhuǎn)輥上裝有刺孔用針，同時壓片和刺孔，復水速度可達最快。5、壓塊〔片〕：將干制品壓縮成密度較高的塊狀或片狀，如紫菜。減小體積。但應對有韌性的果蔬產(chǎn)品。二．干制品的包裝1．干制品包裝的要求〔1〕能防止干制品吸濕回潮以免結(jié)塊和長線包裝材料在90%相對濕度中，每年水分增加量不超過2%；〔2〕能防止外界空氣、灰塵、蟲、鼠和微生物以及氣味等入侵；〔3〕能不透外界光線；〔4〕貯藏、搬運和銷售過程中具有耐久牢固的特點，能維護容器原有特性，包裝容器在30～100厘米高處落下120～200次而不會破損，在高溫、高濕或浸水和雨淋的情況也不會破爛；〔5〕包裝的大小、形狀和外觀應有利于商品的銷售；〔6〕和食品相接觸的包裝材料應符合食品衛(wèi)生要求，并且不會導致食品變性、變質(zhì)；〔7〕包裝費用應做到低廉或合理。注意點：①要耐久牢固；②防濕；不吸濕密封，或加枯燥劑；③防氧化，充氮氣，抽真空。2．干制品的包裝容器①紙箱和盒紙箱和紙盒是干制品常用的包裝容器。大多數(shù)干制品用紙箱或紙盒包裝時還襯有防潮包裝材料如涂蠟紙、羊皮紙以及具有熱封性的高密度聚乙烯塑料袋，以后者較為理想。紙盒還常用能緊密貼盒的彩印紙、蠟紙、纖維膜或鋁箔作為外包裝。②塑料袋多年來，供零售用的干制品常用玻璃紙包裝，現(xiàn)在開始用涂料玻璃紙袋以及塑料薄膜袋和復合薄膜袋包裝。簡單的塑料袋如聚乙烯袋和聚丙烯袋包裝使用最為普遍。也常采用玻璃紙一聚乙烯一鋁箔一聚乙烯組合的復合薄膜，也可采用紙一聚乙烯一鋁箔一聚乙烯組合的復合薄膜材料。用薄膜材料作包裝所占的體積要比鐵罐小，它可供真空或充隋性氣體包裝之用。③金屬罐金屬罐是包裝干制品較為理想的容器。它具有密封、防潮和防蟲以及牢固耐久的特點，并能防止在真空狀態(tài)下發(fā)生破裂。④玻璃瓶玻璃罐也是防蟲和防濕的容器。有的可真空包裝。許多干制品特別是粉末狀干制品包裝時還常附裝枯燥劑?？菰飫┮话惆b在透濕的紙質(zhì)包裝容器內(nèi)以免污染干制品，同時能吸收密封容器內(nèi)水蒸氣，逐漸降低干制品中的水分。
163．干制品包裝實例按食品本身的吸濕性可將干制品分為高吸濕性食品、易吸濕性食品、低吸濕性食品和中吸濕性食品，他們對包裝的要求也不同?！?〕高吸濕性食品的包裝典型食品：速溶咖啡、奶粉，水分1％一3％，通常平衡相對濕度低于20％，有一些產(chǎn)品低10％。包裝要求：包裝環(huán)境有較低的相對濕度〔RH〕，包裝材料隔絕水、汽、氣、光性能高，包裝密封性好。包裝形式：金屬罐、玻璃瓶、復合鋁塑紙罐、鋁箔袋及鋁塑復合袋；真空或充氣；軟包裝：組合包裝〔大套小〕，外袋內(nèi)加枯燥劑、吸氧劑?！?〕易吸濕性食品的包裝典型食品：茶葉、脫水湯料、烘烤早餐谷物、餅干等。水分2％～8％，平衡相對濕度10％－30％。包裝要求：隔絕水、氣、汽、光。包裝形式：茶：鐵罐、瓷罐、復合鋁箔袋，袋泡茶用紙、外加收縮膜。調(diào)味包：隔絕性好的玻璃瓶或塑料瓶餅干：BOPP、玻璃紙、MSAT型賽璐玢〔PVDC涂敷賽璐玢〕和各種復合材料，如以BOPP〔20μm〕／Al〔～μm〕／LDPE〔20～25μm〕或BOPP〔20μm〕／LDPE〔20～25μm〕、鍍鋁聚酯膜／PE〔50μm〕／PVDC。〔3〕低吸濕性食品的包裝典型食品：堅果、面包等，含水量6％～30％。包裝要求：中等的防潮性能包裝形式：軟包裝材料，如蠟紙、玻璃紙及塑料薄膜常用于面包的包裝；目前多采用PEIP以及PEIPP／PE共擠薄膜包裝袋，并用熱封或涂塑的金屬絲扎住袋口。高級面包采用鋁箔／紙或鋁箔／聚乙烯復合材料?！?〕中吸濕性食品的包裝典型食品：蜜餞類食品，25％-40％，平衡濕度60％－90％。包裝要求：該類食品也易受酵母與細菌等微生物的侵襲，為了延長其保質(zhì)期，在加工過程中常輔以適宜的包裝，如個體單包裝、多層包裝，用熱充填〔80～85℃〕的方法或采用真空充氮包裝。因此要求包裝材料有一定的耐熱性和低水、汽、氣透過性。三．干制品的貯藏良好的貯藏環(huán)境是保證干制品耐藏性的重要因素。環(huán)境相對濕度是水分的主要決定因素。①避光；②枯燥地方，相對濕度<65%；③溫度低溫，0-2℃，但不易超過10-14℃。第三章食品的熱加工第一節(jié)熱處理的目的表2-1：常用的熱處理熱處理產(chǎn)品工藝參數(shù)預期變化不良變化保藏處理熱燙蔬菜、水果蒸汽或熱水加熱到90-100℃鈍化酶，除氧，減菌，減少生苦味，改變質(zhì)構(gòu)營養(yǎng)損失，流失，色澤變化巴氏殺菌乳、啤酒、果汁、肉、蛋、面包、即食食品加熱到75-95℃殺滅致病菌色澤變化，營養(yǎng)變化，感官變化殺菌乳、肉制品、水果、蔬菜加熱到＞100℃殺滅微生物及其孢子
17色澤變化，營養(yǎng)變化，感官變化轉(zhuǎn)化處理蒸煮蔬菜、肉、魚蒸汽或熱水加熱到90-100℃鈍化酶，改變質(zhì)構(gòu)，蛋白質(zhì)變性，淀粉糊化營養(yǎng)損失、流失，水分損失烘烤肉、魚干空氣或濕空氣加熱到＞215℃改變色澤，形成外殼，蛋白質(zhì)變性，殺菌，降低水分營養(yǎng)損失，有誘變性物質(zhì)面包形成外殼，淀粉糊化，結(jié)構(gòu)和體積變化，水分減少，色澤變化油炸肉、魚、土豆油中加熱到150-180℃形成外殼，色澤變化，蛋白質(zhì)變性，淀粉糊化營養(yǎng)素損失、流失第二節(jié)熱處理原理食品的殺菌方法有多種，物理的如熱處理、微波、輻射、過濾等，化學的如各種防腐劑和抑菌劑，生物的如各種微生物或能產(chǎn)生抗生素的微生物。雖然殺菌方法有多種多樣，并且還在不斷地開展，但熱處理殺菌是食品工業(yè)最有效、最經(jīng)濟、最簡便、因而也是使用最廣泛的殺菌方法，同時也成為用其它殺菌方法時評價殺菌效果的根本參照。熱殺菌的主要目的是殺滅在食品正常的保質(zhì)期內(nèi)可導致食品腐敗變質(zhì)的微生物。一般認為，到達殺菌要求的熱處理強度足以鈍化食品中的酶活性。同時，熱處理當然也造成食品的色香味、質(zhì)構(gòu)及營養(yǎng)成分等質(zhì)量因素的不良變化。因此，熱殺菌處理的最高境界是既到達殺菌及鈍化酶活性的要求，又盡可能使食品的質(zhì)量因素少發(fā)生變化。要制定出既到達殺菌的要求，又可以使食品的質(zhì)量因素變化最少的合理的殺菌工藝參數(shù)〔溫度和時間〕，就必須研究微生物的耐熱性，以及熱量在食品中的傳遞情況。一、微生物的耐熱性〔一〕影響微生物耐熱性的因素1、污染微生物的種類和數(shù)量?！?〕種類。各種微生物的耐熱性各有不同，一般而言，霉菌和酵母的耐熱性都比擬低，在50-60℃條件下就可以殺滅；而有一局部的細菌卻很耐熱，尤其是有些細菌可以在不適宜生長的條件下形成非常耐熱的芽孢。顯然，食品在殺菌前，其中可能污染有各種各類的微生物。微生物的種類及數(shù)量取決于原料的狀況〔來源及儲運過程〕、工廠的環(huán)境衛(wèi)生、車間衛(wèi)生、機器設備和工器具的衛(wèi)生、生產(chǎn)操作工藝條件、操作人員個人衛(wèi)生等因素?！?〕污染量。微生物的耐熱性，與一定容積中所存在的微生物的數(shù)量有關。微生物量越多，全部殺滅所需的時間就越長。2、熱處理溫度。在微生物生長溫度以上的溫度，就可以導致微生物的死亡。顯然，微生物的種類不同，其最低熱致死溫度也不同。對于規(guī)定種類、規(guī)定數(shù)量的微生物，選擇了某一個溫度后，微生物的死亡就取決于在這個溫度下維持的時間。3、罐內(nèi)食品成分?！?〕pH值。研究證明，許多高耐熱性的微生物，在中性時的耐熱性最強，隨著pH值偏離中性的程度越大，耐熱性越低，也就意味著死亡率越大。〔2〕脂肪。脂肪含量高那么細菌的耐熱性會增強?！?〕糖。糖的濃度越高，越難以殺死食品中的微生物。〔4〕蛋白質(zhì)。食品中蛋白質(zhì)含量在5%左右時，對微生物有保護作用?！?〕鹽。低濃度食鹽對微生物有保護作用，而高濃度食鹽那么
18對微生物的抵抗力有削弱作用?！?〕植物殺菌素。有些植物〔如蔥、姜、蒜、辣椒、蘿卜、胡蘿卜、番茄、芥末、丁香和胡椒等〕的汁液以及它們分泌的揮發(fā)性物質(zhì)對微生物有抑制或殺滅作用，這類物質(zhì)就被稱為植物殺菌素?！捕硨釟⒕称返膒H值分類大量試驗證明，較高的酸度可以抑制乃至殺滅許多種類的嗜熱菌或嗜溫微生物；而在較酸的環(huán)境中還能存活或生長的微生物往往不耐熱。這樣，就可以對不同pH值的食品物料采用不同強度的熱殺菌處理，既可到達熱殺菌的要求，又不致因過度加熱而影響食品的質(zhì)量。各種書籍資料中對熱處理食品按pH值分類的方法有多種不盡相同的方式，如分為高酸性〔≤〕、酸性〔＞〕、中酸性〔＞〕和低酸性〔＞〕這四類，也有分為高酸性〔＜〕、酸性〔〕和低酸性〔＞〕這三類的，還有其它一些劃分法。但從食品平安和人類健康的角度，只要分成酸性〔≤〕和低酸性〔＞〕兩類即可。這是根據(jù)肉毒梭狀芽孢桿菌的生長習性來決定的。在包裝容器中密封的低酸性食品給肉毒桿菌提供了一個生長和產(chǎn)毒的理想環(huán)境。肉毒桿菌在生長的過程中會產(chǎn)生致命的肉毒素。因為肉毒桿菌對人類的健康危害極大，所以罐頭生產(chǎn)者一定要保證殺滅該菌。試驗證明，肉毒桿菌在pH≤時就不會生長〔也就不會產(chǎn)生毒素〕，在pH≤時，其芽孢受到強烈的抑制，所以，被確定為低酸性食品和酸性食品的分界線。另外，科學研究還證明，肉毒桿菌在枯燥的環(huán)境中也無法生長。所以，以肉毒桿菌為對象菌的低酸性食品被劃定為pH＞、aw＞。因而所有pH值大于的食品都必須接受基于肉毒桿菌耐熱性所要求的最低熱處理量。在pH≤的酸性條件下，肉毒桿菌不能生長，其它多種產(chǎn)芽孢細菌、酵母及霉菌那么可能造成食品的敗壞。一般而言，這些微生物的耐熱性遠低于肉毒桿菌，因次不需要如此高強度的熱處理過程。有些低酸性食品物料因為感官品質(zhì)的需要，不宜進行高強度的加熱，這時可以采取參加酸或酸性食品的方法使整罐產(chǎn)品的最終平衡pH值在以下，這類產(chǎn)品稱為“酸化食品〞。酸化食品就可以按照酸性食品的殺菌要求來進行處理?！踩澄⑸锬蜔嵝詤?shù)1、熱力致死溫度：表示對于特定種類的微生物進行殺菌到達某一個溫度時，微生物已全部死亡，該溫度即熱力致死溫度。2、熱力致死時間曲線〔Thermaldeathtimecurve，簡稱TDT曲線〕：用以表示將在一定環(huán)境中一定數(shù)量的某種微生物恰好全部殺滅所采用的殺菌溫度和時間組合?！矆D：TDT曲線〕熱力致死時間曲線方程：TDT曲線與環(huán)境條件有關，與微生物數(shù)量有關，與微生物的種類有關。3、F0值：單位為min，即TDT，是采用℃殺菌溫度時的熱力致死時間。F0值與菌種、菌量及環(huán)境條件有關。顯然，F(xiàn)0值越大，菌的耐熱性越強。利用熱力致死時間曲線，可將各種殺菌溫度-時間組合換算成℃時的殺菌時間：F0=tlg-1[(T－121.1)/Z]4、Z值：單位為℃，是殺菌時間變化10倍所需要相應改變的溫度數(shù)。在計算殺菌強度時，對于低酸性食品中的微生物，如肉毒桿菌等，一般取Z=10℃；在酸性食品中的微生物，采取100℃或以下殺菌的，通常取Z=8℃。5、熱力致死速率曲線：表示某一種特定的菌在特定的條件下和特定的溫度下，其總的數(shù)量隨殺菌時間的延續(xù)所發(fā)生的變化。以熱處理〔恒溫〕時間為橫坐標，以存活微生物數(shù)量為縱坐標，可以得到一條對數(shù)曲線，即微生物的殘存數(shù)量按對數(shù)規(guī)律變化?！矆D：熱力致死速率曲線〕熱力致死速率曲線方程：t=D(lga－lgb)
19在熱力致死速率曲線上，假設殺菌時間t足夠大，殘存菌數(shù)可出現(xiàn)負數(shù)〔10-1乃至10-n〕，這是一種概率的表示。6、D值：單位為min，表示在特定的環(huán)境中和特定的溫度下，殺滅90%特定的微生物所需要的時間。D值越大，表示殺滅同樣百分數(shù)微生物所需的時間越長，說明這種微生物的耐熱性越強。7、F0=nD：將殺菌終點確實定與實際的原始菌數(shù)和要求的成品合格率相聯(lián)系，用適當?shù)臍埓媛手荡妗皬氐讱绋暤母拍?，這使得殺菌終點〔或程度〕的選擇更科學、更方便，同時強調(diào)了環(huán)境和管理對殺菌操作的重要性。通過F0=nD，還將熱力致死速率曲線和熱力致死時間曲線聯(lián)系在一起，建立了D值、Z值和F0值之間的聯(lián)系。在實際殺菌操作中，假設n足夠大，那么殘存菌數(shù)b足夠小，到達某種可被社會〔包括消費者和生產(chǎn)者〕接受的平安“殺菌程度〞，就可以認為到達了殺菌的目標。這種程度的殺菌操作，稱為“商業(yè)滅菌〞；接受過商業(yè)滅菌的產(chǎn)品，即處于“商業(yè)無菌〞狀態(tài)。商業(yè)無菌要求產(chǎn)品中的所有致病菌都已被殺滅，耐熱性非致病菌的存活概率到達規(guī)定要求，并且在密封完好的條件下在正常的銷售期內(nèi)不生長繁殖。二、食品的傳熱在實際生產(chǎn)中，必須考慮食品的傳熱問題?！惨弧硞鳠岱绞綗岬膫鬟f方式有三種：傳導、對流和輻射。對于罐藏食品的內(nèi)容物來說，只有傳導和對流兩種方式。根據(jù)罐內(nèi)容物的特性，其傳熱型式有如下幾種?！?〕完全對流型——液體物料如果汁、蔬菜汁，和汁液很多而固形物很少且塊形很小的物料如湯類罐頭；〔2〕完全傳導型——固體物料如午餐肉、烤鵝等；〔3〕〔先〕傳導〔后〕對流型——受熱熔化的物料，如果醬等；〔4〕〔先〕對流〔后〕傳導型——受熱后會吸水膨脹的物料，如甜玉米等，含有豐富的淀粉質(zhì)；〔5〕誘發(fā)對流型——借助機械力量產(chǎn)生對流，如對于八寶粥等粘稠性產(chǎn)品使用回轉(zhuǎn)式殺菌器，在殺菌過程中產(chǎn)生強制性對流。〔二〕影響傳熱的因素1、罐內(nèi)食品的物理性質(zhì)。主要指食品的狀態(tài)、塊形大小、濃度、粘度等。2、初溫〔IT，initialtemperature〕。指殺菌操作開始時，罐內(nèi)食品物料的溫度。3、容器。對于殺菌操作中的傳熱，主要考慮容器的材料、容積和幾何尺寸。4、殺菌鍋。靜置式殺菌鍋與回轉(zhuǎn)式殺菌鍋的區(qū)別?！踩硞鳠釡y定指對罐頭中心溫度〔或稱冷點溫度〕的測定，冷點指罐頭在殺菌冷卻過程中，溫度變化最緩慢的點。傳導型食品罐頭的冷點在罐的幾何中心；對流型食品罐頭的冷點在罐中心軸上離罐底2-4cm處。傳熱測定的目的，〔1〕了解不同性質(zhì)內(nèi)容物罐頭的傳熱情況，即殺菌過程中溫度隨時間變化的曲線，為正確制定殺菌工藝條件奠定根底；〔2〕比擬殺菌鍋內(nèi)不同位置的升溫情況，為改進、維修設備和改進操作水平提供技術依據(jù)；〔3〕得出罐內(nèi)食品所接受的殺菌值〔Fp〕，判斷罐頭食品的殺菌效果。罐頭中心溫度測定儀主要由熱電偶和電位差計組成。〔四〕傳熱曲線1、傳熱曲線的表現(xiàn)形式Tm~t自然數(shù)坐標傳熱曲線：表示罐頭食品冷點處的溫度Tm值隨殺菌時間t的變化；〔Ts-Tm〕~t半對數(shù)坐標傳熱曲線：因殺菌鍋操作溫度Ts與罐頭冷點溫度Tm間差值的對數(shù)值與殺菌時間值t呈直線關系，故以殺菌溫度與冷點溫度的差值Ts-Tm
20為縱坐標，且縱坐標按對數(shù)規(guī)律安排。Tm~t半對數(shù)坐標傳熱曲線：將〔Ts-Tm〕~t半對數(shù)坐標傳熱曲線繞橫轉(zhuǎn)動180°，得到以殺菌時間為橫坐標，以冷點溫度為縱坐標的傳熱曲線。2、傳熱曲線的類型對流型和傳導型食品物料的傳熱曲線近似于直線，稱為簡單型曲線〔Singlelogarithmiccurve〕；先對流后傳導型食品物料的傳熱曲線近似于兩根相交的直線，稱為轉(zhuǎn)折型曲線〔Brokenlogarithmiccurve〕。這兩種類型的傳熱曲線因其有規(guī)律性，故可用于“公式法〞或“列圖線法〞計算殺菌值。三、殺菌強度的計算及確定程序〔一〕熱殺菌時間的推算比奇洛〔Begelow〕在1920年首先提出罐藏食品殺菌時間的計算方法〔根本法〕。隨后，鮑爾〔Ball〕、奧爾森〔Olsen〕和舒爾茨〔Schultz〕等人比照奇洛的方法進行了改進〔鮑爾改進法〕。鮑爾還推出了公式計算法。史蒂文斯〔Stevens〕在鮑爾公式法的根底上又提出了方便實際應用的列圖線法。1、比奇洛根本法。根本法推算實際殺菌時間的根底，是罐頭冷點的溫度曲線和對象菌的熱力致死時間曲線〔TDT曲線〕。比奇洛將殺菌時罐頭冷點的傳熱曲線分割成假設干小段，每小段的時間為〔ti〕。假定每小段內(nèi)溫度不變，利用TDT曲線，可以獲得在某段溫度〔Ti〕下所需的熱力致死時間〔τi〕。熱力致死時間τi的倒數(shù)1/τi為在溫度Ti殺菌1min所取得的效果占全部殺菌效果的比值，稱為致死率；而ti/τi即為該小段取得的殺菌效果占全部殺菌效果的比值Ai，稱為“局部殺菌值〞。將各段的局部殺菌值相加，就得到總殺菌值A〔或稱累積殺菌值〕。A=ΣAi比奇洛法的特點：①方法直觀易懂，當殺菌溫度間隔取得很小時，計算結(jié)果與實際效果很接近；②不管傳熱情況是否符合一定模型，用此法可以求得任何情況下的正確殺菌時間；③計算量和實驗量較大，需要分別經(jīng)實驗確定殺菌過程各溫度下的TDT值，再計算出致死率。2、鮑爾改進法。針比照奇洛根本法需要逐一計算熱致死時間、致死率和局部殺菌值的繁瑣，鮑爾等人作了一些改進，主要有兩點：①建立了“致死率值〞的概念；②時間間隔取相等值。改進后的方法稱為“鮑爾改進法〞?！?〕致死率值：L=1/t=lg-1(T-121)/z致死率值L的含義：對F0=1min的微生物，經(jīng)T溫度，1min的殺菌效果與該溫度下全部殺滅效果的比值；也可表達為經(jīng)溫度T，1min的殺菌處理，相當于溫度121℃時的殺菌時間。實際殺菌過程中，冷點溫度隨時間不斷變化，于是，Li=lg-1(Ti-121)/z微生物Z值確定后，即可預先計算各溫度下的致死率值，列成表格，以方便使用?！?〕時間間隔：鮑爾改進法的時間間隔等值化，簡化了計算過程。假設間隔取得太大，會影響到計算結(jié)果的準確性。整個殺菌過程的殺菌強度〔總致死值〕：Fp=∑(Li△t)=△t.∑LiFp值與F0值的關系：F0值指在標準溫度下〔121℃〕殺滅對象菌所需要的理論時間；Fp值指將實際殺菌過程的殺菌強度換算成標準溫度下的時間。判斷一個實際殺菌過程的殺菌強度是否到達要求，需要比擬F0與Fp的大小，要求：Fp≥F0
21一般取Fp略大于F0。3、公式法和列圖線法。公式法首先由鮑爾提出，經(jīng)過美國制罐公司熱學研究組簡化后，用來計算簡單型和轉(zhuǎn)折性傳熱曲線上殺菌時間和F值。公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中〔含加熱階段和冷卻階段〕冷點溫度的變化在半對數(shù)坐標紙上所繪出的傳熱曲線進行推算，以求得整個殺菌過程的殺菌值FP，通過與對象菌的F0值比照，評判和確定實際需要的殺菌時間。公式法的優(yōu)點是可以在殺菌溫度變更時算出殺菌時間；其缺點是計算繁瑣、費時，計算中容易發(fā)生錯誤，并且要求傳熱曲線必須呈有規(guī)律的簡單型曲線或轉(zhuǎn)折型曲線才能使用。為了方便公式法的使用，奧爾森和史蒂文斯根據(jù)各參數(shù)間的數(shù)學關系，制作出如計算尺般的一系列計算圖線。使用者從殺菌操作溫度TP、升溫時間t1、罐頭冷點初溫IT等根底參數(shù)出發(fā)，在計算圖線上查閱和作連線，最終可推算出實際殺菌操作所需的恒溫時間。但列圖線法只能適用于簡單型傳熱曲線。〔二〕確定熱殺菌條件的步驟用上述各種方法計算出的熱殺菌操作條件，還是屬于理想狀態(tài)，究竟能否實際使用，還需要經(jīng)過一系列的評判和測試。確定正確的殺菌條件的途徑如下列圖所示。第三節(jié)熱處理技術一、食品罐藏的根本過程食品的罐藏就是把食品置于罐〔can，tin〕、瓶〔bottle〕或袋〔sac，sachet〕中，密封后加熱殺菌，借助容器防止外界微生物的入侵，到達在自然溫度下長期存放的一種保藏方法。罐藏食品俗稱罐頭，相應的容器稱為空罐、罐頭盒。罐藏食品的生產(chǎn)過程由預處理〔包括揀選、清洗、去皮核、修整、預煮、漂洗、分級、切割、調(diào)味、抽空等工序〕、裝罐、排氣、密封、殺菌、冷卻和后處理〔包括保溫、擦罐、貼標、裝箱、倉儲、運輸〕等工序組成。預處理的工序組合可根據(jù)產(chǎn)品和原料而有不同，但排氣、密封和殺菌為罐藏食品必需的和特有的工序，因此也就是罐藏食品生產(chǎn)的根本工序。與干藏和凍藏不同，罐藏方法并不是人們直接受到自然現(xiàn)象的啟示而加以利用，而是人們不斷地探索和總結(jié)在長期的社會實踐中的經(jīng)驗而創(chuàng)造
22創(chuàng)造的。據(jù)一些古書的記載，早在千年以前，就有用密封和加熱法保存食物的例子，但限于當時的條件，還只是零星的局部經(jīng)驗，并未很快地推廣開來和形成規(guī)模生產(chǎn)。現(xiàn)代意義上的罐藏食品，出現(xiàn)于18世紀末的法國。糖食業(yè)主尼古拉阿培爾〔NicolasAppert〕為獲得拿破侖政府征求軍隊食品保存方法的賞金，經(jīng)過十年的努力，創(chuàng)造了用玻璃瓶密封并加熱來長期保存食物的方法，西文“〔罐頭〕殺菌〞一詞即源于此〔appertization〕?！惨弧逞b罐1、容器的準備。主要是對選定容器的清潔處理。2、裝罐的工藝要求?！?〕裝罐迅速，不要積壓。〔2〕保證凈重和固形物含量。〔3〕原料需合理搭配?！?〕保存適當頂隙。3、裝罐的方法?！?〕人工裝罐法：適用于①需要合理搭配，②有排列要求，③經(jīng)不起機械性摩擦和沖擊的原料。簡便易行，適應性廣；但效率低，偏差大，操作面積大，衛(wèi)生狀況控制難。〔2〕機械裝罐法：適用于較均勻的原料〔顆粒態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)〕。效率高，裝量準確，連續(xù)性好，易于控制衛(wèi)生條件，占地面積??；但適應性小。4、預封。將罐身與罐蓋初步鉤合，罐蓋能自由轉(zhuǎn)動但不能脫落。預封的目的：①留有排氣通道，②防止外表層被蒸汽燙傷，③防止蒸汽冷凝水落入罐內(nèi)，④保持頂隙處較高的溫度，⑤便于使用高速封罐機。預封一般用于需要熱力排氣的產(chǎn)品，并非所有產(chǎn)品所必需。〔二〕排氣1、排氣的目的?！?〕降低殺菌時罐內(nèi)壓力，防止變形、裂罐、脹袋等現(xiàn)象。〔2〕防止好氧性微生物生長繁殖?！?〕減輕罐內(nèi)壁的氧化腐蝕?！?〕防止和減輕營養(yǎng)素的破壞及色、香、味成分的不良變化。2、排氣方法〔1〕熱灌裝法：將加熱至一定溫度的液態(tài)或半液態(tài)食品趁熱裝罐并立即密封，或先裝固態(tài)食品于罐內(nèi)，再參加熱的湯汁并立即密封。密封前罐內(nèi)中心溫度一般控制在80℃左右。特別適合于流體食品，也適合塊狀但湯汁含量高的食品。〔2〕加熱排氣法：預封后的罐頭在排氣箱內(nèi)經(jīng)一定溫度和時間的加熱，使罐中心溫度到達80℃左右，立刻密封。特別適合組織中氣體含量高的食品?！?〕蒸汽噴射排氣法：在專用的封口機內(nèi)設置蒸汽噴射裝置，臨封口時噴向罐頂隙處的蒸汽驅(qū)除了空氣，密封后蒸汽冷凝形成真空。該法適合于原料組織內(nèi)空氣含量很低的食品。需要有較大的頂隙。熱力排氣法形成真空的機理：利用飽和蒸汽壓隨溫度的變化，是形成真空的主要原因；內(nèi)容物體積隨溫度的變化，也是形成真空的原因之一。〔4〕真空排氣法：利用機械產(chǎn)生局部的真空環(huán)境，并在這個環(huán)境中完成封口。該法的適用范圍很廣，尤其適用于固體物料。罐內(nèi)必須有頂隙。3、影響罐內(nèi)真空度的因素〔1〕密封溫度〔2〕頂隙大小〔3〕殺菌溫度〔4〕食品原料〔5〕環(huán)境溫度〔6〕環(huán)境氣壓〔三〕密封1、金屬罐密封金屬罐的密封由二重卷邊構(gòu)成。對卷封的質(zhì)量要求：①疊接率〔身蓋鉤疊接的程度〕要求不低于50%；②緊密度〔蓋鉤上平伏局部占整個蓋鉤寬度的比例〕要求大于50%；③接縫蓋鉤完整率〔接縫處蓋鉤寬度占正常蓋鉤寬度的比例，〕要求大于50%
23；還要求二重卷邊平伏、光滑，不存在垂唇、牙齒、銳邊、快口、跳封、假封等現(xiàn)象。2、玻璃罐密封有卷封與旋封等形式。3、軟包裝袋密封主要采用熱封合，有熱沖擊式封合，熱壓式封合等形式。〔四〕商業(yè)殺菌系統(tǒng)1、間歇式或靜止式殺菌鍋。2、連續(xù)式殺菌鍋系統(tǒng)。3、無籠殺菌鍋。4、連續(xù)回轉(zhuǎn)式殺菌鍋。5、靜水壓殺菌器。〔五〕冷卻殺菌時間到達后，罐頭應迅速冷卻。冷卻方法：①水池冷卻，②鍋內(nèi)常壓冷卻，③鍋內(nèi)加壓冷卻，④空氣冷卻。冷卻終點：罐溫38~40℃。①防止嗜熱菌的生長繁殖，②防止高溫下食品品質(zhì)的下降，③利用余熱使罐外表水分蒸發(fā)，防止生銹。冷卻用水必須經(jīng)過消毒處理。要求排水口處的水中游離氯含量在1~3mg/kg，正常條件下的加氯量約為5~8mg/kg。〔六〕檢查1、外觀檢查：封口正常，兩端內(nèi)凹。2、保溫檢查：將罐頭放置在微生物的最適生長溫度以足夠的時間，觀察罐頭有無脹罐和真空度下降等現(xiàn)象。3、敲音檢查：用小棒敲擊罐頭，根據(jù)聲音的清、濁判斷罐頭是否發(fā)生質(zhì)變。4、真空度檢查：用真空計抽檢罐頭的真空度。5、開罐檢查：重量檢驗，感官檢驗，微生物檢驗，化學檢驗。二、巴氏殺菌巴氏殺菌是用于液體食品的溫和熱處理過程，處理目的一是鈍化可能造成產(chǎn)品變質(zhì)的酶類物質(zhì)，以延長冷藏產(chǎn)品的貨架期，二是殺滅食品物料中可能存在的致病菌營養(yǎng)細胞，以保護消費者的健康不受危害。與商業(yè)殺菌同樣理由，巴氏殺菌處理的強度取決于產(chǎn)品的pH值，高pH值的產(chǎn)品需要較強烈的熱處理?！惨弧嘲褪蠚⒕幚硐到y(tǒng)1、間歇式巴氏殺菌系統(tǒng)示意圖2、連續(xù)式HTST巴氏殺菌系統(tǒng)示意圖〔二〕巴氏殺菌過程確實定巴氏殺菌的效果由作用于食品的時間/溫度關系來確定。確定時間/溫度關系有兩個要點。一是處理過程到達預設結(jié)果所需的時間/溫度，二是到達預設處理過程所需的設備。三、熱燙熱燙也是一種溫和強度的熱處理，與巴氏殺菌的區(qū)別在于熱燙應用于固體食品物料如水果和蔬菜。熱燙處理的首要目標是鈍化食品中的酶，處理的對象酶隨產(chǎn)品而異。經(jīng)過熱燙處理，產(chǎn)品獲得了貯藏的穩(wěn)定性，防止了在冷藏食品、凍藏食品或脫水食品中因為酶促反響而造成的品質(zhì)下降，這也是熱燙處理的首要目的。同時，熱燙處理可以減少殘留在產(chǎn)品外表的微生物營養(yǎng)細胞，可以驅(qū)除水果或蔬菜細胞間的空氣〔對于罐藏制品，在密封前這一處理非常重要〕，還有利于保持或穩(wěn)固大局部水果和蔬菜的色澤?！惨弧碂釥C處理系統(tǒng)1、回轉(zhuǎn)式水熱燙器。2、隧道式水熱燙系統(tǒng)。3、蒸汽熱燙器。
244、三段式蒸汽/熱水熱燙系統(tǒng)。5、管式熱燙器。6、流化床式熱燙系統(tǒng)。7、單體快速熱燙〔IQB〕?！捕碂釥C處理過程的測定第四節(jié)熱處理與食品質(zhì)量一、商業(yè)殺菌與食品質(zhì)量二、巴氏殺菌與產(chǎn)品質(zhì)量三、熱燙與產(chǎn)品質(zhì)量第四章食品的冷凍保藏概論一、冷卻食品和凍結(jié)食品冷卻食品不需要凍結(jié)，是將食品的溫度降到接近凍結(jié)點，并在此溫度下保藏的食品。凍結(jié)食品，是凍結(jié)后在低于凍結(jié)點的溫度保藏的食品。冷卻食品和凍結(jié)食品合稱冷凍食品，可按原料及消費形式分為果蔬類、水產(chǎn)類、肉禽蛋類、調(diào)理方便食品類這四大類。二、冷凍食品的特點易保藏，廣泛用于肉、禽、水產(chǎn)、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生產(chǎn)、運輸和貯藏；營養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟；市場需求量大，在興旺國家占有重要的地位，在開展中國家開展迅速。三、低溫保藏食品的歷史公元前一千多年，我國就有利用天然冰雪來貯藏食品的記載。凍結(jié)食品的產(chǎn)生起源于19世紀上半葉冷凍機的創(chuàng)造。1877年，CharlesTellier〔法〕將氨-水吸收式冷凍機用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運輸?shù)椒▏?，這是食品冷凍的首次商業(yè)應用，也是冷凍食品的首度問世。20世紀初，美國建立了凍結(jié)食品廠。20世紀30年代，出現(xiàn)帶包裝的冷凍食品。二戰(zhàn)的軍需，極大地促進了美國凍結(jié)食品業(yè)的開展。戰(zhàn)后，冷凍技術和配套設備不斷改進，冷凍食品業(yè)成為方便食品和快餐業(yè)的支柱行業(yè)。20世紀60年代，興旺國家構(gòu)成完整的冷藏鏈。冷凍食品進入超市。冷凍食品的品種迅猛增加。我國在20世紀70年代，因外貿(mào)需要冷凍蔬菜，冷凍食品開始起步。80年代，家用冰箱和微波爐的普及，銷售用冰柜和冷藏柜的使用，推動了冷凍冷藏食品的開展；90年代，冷鏈初步形成；品種增加，產(chǎn)量大幅度增加。第一節(jié)食品低溫保藏的根本原理食品原料有動物性和植物性之分。食品的化學成分復雜且易變。食品因腐爛變質(zhì)造成的損失驚人。引起食品腐爛變質(zhì)的三個主要因素。一、低溫對微生物的影響微生物對食品的破壞作用。微生物在食品中生長的主要條件：液態(tài)水分；pH值；營養(yǎng)物；溫度；降溫速度。低溫對微生物的作用：低溫可起到抑制微生物生長和促使局部微生物死亡的作用。但在低溫下，其死亡速度比在高溫下要緩慢得多。一般認為，低溫只是阻止微生物繁殖，不能徹底殺死微生物，一旦溫度升高，微生物的繁殖也逐漸恢復。
25降溫速度對微生物的影響：凍結(jié)前，降溫越迅速，微生物的死亡率越高；凍結(jié)點以下，緩凍將導致剩余微生物的大量死亡，而速凍對微生物的致死效果較差。二、低溫對酶活性的影響酶作用的效果因原料而異。酶活性隨溫度的下降而降低。一般的冷藏和凍藏不能完全抑制酶的活性。三、低溫對非酶因素的影響各種非酶促化學反響的速度，都會因溫度下降而降低。第二節(jié)食品的冷卻一、冷卻的目的植物性食品的冷藏保鮮；肉類凍結(jié)前的預冷；分割肉的冷藏銷售；水產(chǎn)品的冷藏保鮮。二、冷卻的方法1、冷風冷卻用于果蔬類的高溫庫房肉類的冷風冷卻裝置隧道式冷卻裝置2、冷水冷卻浸入式噴霧式淋水式優(yōu)缺點3、碎冰冷卻特點冰的種類操作要點適用4、真空冷卻原理構(gòu)造示意操作特點5、液體食品物料的冷卻特點：間接冷卻冷卻介質(zhì)冷卻器：間歇式、連續(xù)式6、其它冷卻方法接觸冷卻輻射冷卻低溫學接觸冷卻三、冷卻過程的冷耗量食品冷卻過程中總的冷耗量，即由制冷裝置所帶走的總熱負荷QT：QT=QF+QVQF：冷卻食品的冷耗量；QV：其它各種冷耗量，如外界傳入的熱量，外界空氣進入造成的水蒸氣結(jié)霜潛熱，風機、泵、傳送帶電機及照明燈產(chǎn)生的熱量等。食品的冷耗量：QF=QS+QL+QC+QP+QWQS：顯熱；QL：脂肪的凝固潛熱；QC：生化反響熱；QP：包裝物冷耗量；QW：水蒸氣結(jié)霜潛熱；食品的顯熱：QS=GCO〔TI－TF〕G：食品重量；CO：食品的平均比熱；TI：冷卻食品的初溫；TF：冷卻食品的終溫。
26四、冷卻速度與冷卻時間自學。理論根底：傳熱。方式：按照食品的形狀和冷卻裝置的形式，分別研究平板狀食品、圓柱狀食品和球狀食品的傳熱過程，從而計算食品的冷卻速度和冷卻時間。五、氣調(diào)貯藏定義：食品原料在不同于周圍大氣〔21%O2、0.03%CO2〕的環(huán)境中貯藏。通常與冷藏結(jié)合使用。用途：延長季節(jié)性易腐爛食品原料的貯藏期。機理：采用低溫和改變氣體成分的技術，延遲生鮮食品原料的自然成熟過程。1、氣調(diào)貯藏的生理根底：降低呼吸強度，推遲呼吸頂峰；抑制乙烯的生成，延長貯藏期；控制真菌的生長繁殖；假設氧氣過少，會產(chǎn)生厭氧呼吸；二氧化碳過多，會使原料中毒。2、氣調(diào)貯藏方法：(1)自然降氧法〔ModifiedAtmosphereStorage〕果蔬原料貯藏于密封的冷藏庫中，果蔬本身的呼吸作用使庫內(nèi)的氧量減少，二氧化碳量增加。用吸入空氣來維持一定的氧濃度。用氣體洗滌器來除去過多的二氧化碳：堿式，讓氣體通過4~5%的NaOH；水式，讓氣體通過低溫的流動水；干式，讓氣體通過消石灰填充柱。〔2〕快速降氧法〔ControlledAtmosphereStorage〕在氣體發(fā)生器中用燃燒丙烷的方法來制取低氧高二氧化碳的氣體；將氣體通入冷藏庫中；庫中常保持負壓。待藏原料入庫時，即處于最適貯藏氣體氣氛，特別適用于不耐藏但經(jīng)濟價值高的原料，如草莓?！?〕混合降氧法先用快速降氧法將冷藏庫內(nèi)的氧氣降低到一定程度；原料入庫，利用自然降氧法使氧的含量進一步降低。既可控制易腐原料的初期快速腐爛，又降低生產(chǎn)本錢。〔4〕包裝貯藏法a〕生理包裝：將原料放進聚乙烯套袋，并密封。利用原料的呼吸作用和氣體透過袋壁的活動，維持適宜的氣體氣氛。B〕硅氣窗包裝：用帶有硅橡膠的厚質(zhì)袋包裝原料，并密封。因氣體的交換只通過硅窗進行，所以改變硅窗的面積，就可以維持不同的氣體氣氛。六、冷藏中的變化及技術管理1、冷藏時的變化〔1〕水分蒸發(fā)〔2〕冷害〔3〕串味〔4〕生化作用〔5〕脂類的變化〔6〕淀粉老化〔7〕微生物增殖2、冷藏技術管理〔1〕冷藏溫度〔2〕冷藏間相對濕度〔3〕冷藏間空氣流速第三節(jié)食品的凍結(jié)
27一、凍結(jié)點與凍結(jié)率凍結(jié)點：冰晶開始出現(xiàn)的溫度食品凍結(jié)的實質(zhì)是其中水分的凍結(jié)。食品中的水分并非純水。根據(jù)Raoult稀溶液定律，質(zhì)量摩爾濃度每增加1mol/kg，凍結(jié)點就會下降℃。因此食品物料要降到0℃以下才產(chǎn)生冰晶。溫度-60℃左右，食品內(nèi)水分全部凍結(jié)。在-18~-30℃時，食品中絕大局部水分已凍結(jié)，能夠到達凍藏的要求。低溫冷庫的貯藏溫度一般為-18℃~-25℃。凍結(jié)率：凍結(jié)終了時食品內(nèi)水分的凍結(jié)量〔%〕K=100〔1－TD/TF〕TD和TF分別為食品的凍結(jié)點及其凍結(jié)終了溫度二、凍結(jié)曲線凍結(jié)曲線表示了凍結(jié)過程中溫度隨時間的變化。過冷現(xiàn)象，過冷臨界溫度。冷凍曲線的三個階段：初始階段，從初溫到冰點；中間階段，此階段大局部水分陸續(xù)結(jié)成冰；終了階段，從大局部水結(jié)成冰到預設的凍結(jié)終溫。三、凍結(jié)時放出的熱量凍結(jié)終溫。熱量的三個組成局部：冷卻時的熱量qc；形成冰時放出的熱量qi；自冰點至凍結(jié)終溫時放出的熱量qe。單位質(zhì)量食品的總熱量：q=qc+qi+qe，Gkg食品凍結(jié)時的總熱量：Q=Gq，或用焓差法表示：Q=G〔i2-i1〕，i1及i2分別為食品初始和終了狀態(tài)時的焓值。凍結(jié)時總熱量的大小與食品中含水量密切有關，含水量大的食品其總熱量亦大。四、凍結(jié)速度1、速凍的定性表達。2、速凍的定量表達：以時間劃分和以推進距離劃分兩種方法。國際制冷學會的凍結(jié)速度定義：食品外表與中心點間的最短距離，與食品外表到達0℃后至食品中心溫度降到比食品凍結(jié)點低10℃所需時間之比。3、各種凍結(jié)器的凍結(jié)速度：通風的冷庫，0.2cm/h；送風凍結(jié)器，0.5~3cm/h；流態(tài)化凍結(jié)器，5~10cm/h；液氮凍結(jié)器，10~100cm/h。4、凍結(jié)速度與冰晶凍結(jié)速度快，食品組織內(nèi)冰層推進速度大于水移動速度，冰晶的分布接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，冰晶數(shù)量極多，呈針狀結(jié)晶體。凍結(jié)速度慢，細胞外溶液濃度較低，冰晶首先在細胞外產(chǎn)生，而此時細胞內(nèi)的水分是液相。在蒸汽壓差作用下，細胞內(nèi)的水向細胞外移動，形成較大的冰晶，且分布不均勻。除蒸汽壓差外，因蛋白質(zhì)變性，其持水能力降低，細胞膜的透水性增強而使水分轉(zhuǎn)移作用加強，從而產(chǎn)生更多更大的冰晶大顆粒。速凍形成的冰結(jié)晶多且細小均勻，水分從細胞內(nèi)向細胞外的轉(zhuǎn)移少，不至于對細胞造成機械損傷。冷凍中未被破壞的細胞組織，在適當解凍后水分能保持在原來的位置，并發(fā)揮原有的作用，有利于保持食品原有的營養(yǎng)價值和品質(zhì)。緩凍形成的較大冰結(jié)晶會刺傷細胞，破壞組織結(jié)構(gòu)，解凍后汁液流失嚴重，影響食品的價值，甚至不能食用。最大冰晶生成帶：指-1~-5℃的溫度范圍，大局部食品在此溫度范圍內(nèi)約80%的水分形成冰晶。研究說明，應以最快的速度通過最大冰晶生成帶。五、凍結(jié)時間平板狀食品的凍結(jié)時間計算式：t=〔qiγ/2ΔT〕(L/α+L2/4λ)式中，L、x---厚度〔m〕，t---凍結(jié)時間〔h〕，α---食品外表放熱系數(shù)〔kJ/m2h℃〕，λ---已凍結(jié)食品的導熱系數(shù)〔kJ/mh℃〕圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時間計算式分別為：
28t=〔qiγ/4ΔT〕(d/α+d2/4λ)t=〔qiγ/6ΔT〕(d/α+d2/4λ)式中d分別為圓柱及球的直徑。將上述公式引入適當?shù)南禂?shù)就能得到適用于三種幾何形狀的通用計算式〔式3-1〕：t=〔qiγ/ΔT〕(Px/α+Rx2/λ)式中，P和R為被凍物的幾何形狀參數(shù)。國際制冷學會推薦的冷凍時間計算公式〔式3-2〕：焓差值Di可查有關手冊。六、凍結(jié)方法按生產(chǎn)過程的特性分，凍結(jié)系統(tǒng)可分為批量式、半連續(xù)式和連續(xù)式三類。按從產(chǎn)品中取出熱量的方式，凍結(jié)方式可分為吹風凍結(jié)、外表接觸凍結(jié)和低溫凍結(jié)這三種根本類型，以及它們的組合方式。1、吹風凍結(jié)吹風式凍結(jié)裝置用空氣作為傳熱介質(zhì)?？煞譃榕渴健怖鋷?，固定的吹風隧道，帶推車的吹風隧道〕和連續(xù)式〔直線式、螺旋式和流化床式凍結(jié)器〕。2、金屬外表接觸凍結(jié)產(chǎn)品與金屬外表接觸進行熱交換，金屬外表那么由制冷劑的蒸發(fā)或載冷劑的吸熱來進行冷卻。凍結(jié)方式與吹風凍結(jié)相比有兩個優(yōu)點：傳熱效果好；不需配置風機。但這種方式不適用于不規(guī)那么形狀產(chǎn)品的凍結(jié)。按照結(jié)構(gòu)形式，金屬外表接觸凍結(jié)裝置可分為三種主要類型：帶式，板式和筒式。3、低溫凍結(jié)低溫凍結(jié)采用液氮或液態(tài)二氧化碳作為制冷劑，常用于：1〕小批量生產(chǎn)，2〕新產(chǎn)品開發(fā)，3〕季節(jié)性生產(chǎn)，和4〕臨時的超負荷狀況。相對較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結(jié)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低干耗都是十分有利的；但設備投資和運行費用較高。低溫凍結(jié)設備那么可以是箱式，直線式，螺旋式或浸液式。七、凍結(jié)與凍藏中的變化及技術管理凍結(jié)時，因為冰晶體的形成，食品的物理性質(zhì)發(fā)生了變化，并進而影響到食品的其它性質(zhì)。因為凍藏的時間長，其間發(fā)生的一系列變化會顯著影響到食品的品質(zhì)。1、凍結(jié)與凍藏中的變化〔1〕體積膨脹與內(nèi)壓增加〔2〕比熱下降〔3〕導熱系數(shù)增大〔4〕溶質(zhì)重新分布〔5〕液體濃縮〔6〕冰晶體成長〔7〕滴落液〔drip〕〔8〕干耗〔9〕脂肪氧化〔10〕變色2、凍藏技術管理凍藏溫度〔正確選擇、恒定〕凍藏間相對濕度〔95%〕凍藏間空氣流速〔自然循環(huán)〕堆垛密度〔越緊密越好〕包裝或保護層〔涂冰〕減少人員出入和電燈開啟用臭氧消除庫內(nèi)異味〔2~6mg/m3〕
29第四節(jié)食品的回熱與解凍回熱：冷藏食品的溫度上升至常溫的過程，是冷卻的逆過程。解凍：凍結(jié)食品的溫度上升至凍結(jié)點以上的過程，是凍結(jié)的逆過程。一、回熱回熱的目的：防止食品在出庫后因為外表水分凝結(jié)而遭受污染及變質(zhì)?；責崽幚頃r的控制原那么：與食品外表接觸的空氣的露點應始終低于食品外表溫度。回熱空氣應連續(xù)或分階段進行除濕和加熱。回熱處理的空氣相對濕度不能低，以盡可能減少回熱時食品的干耗。小批量且立即要處理的物料可不用回熱。二、解凍凍制食品的解凍就是使食品內(nèi)冰晶體狀態(tài)的水分轉(zhuǎn)化為液態(tài)，同時恢復食品原有狀態(tài)和特性的工藝過程。解凍時必須盡最大努力保存加工時必要的品質(zhì)，使品質(zhì)的變化或數(shù)量上的損耗都減少到最小的程度。解凍溫度曲線。與凍結(jié)過程相類似，-5~-1℃是冰晶最大融解帶，也應盡快通過，以免食品品質(zhì)的過度下降。解凍介質(zhì)的溫度不宜太高，一般不超過10~15℃。1、空氣解凍2、水解凍：3、接觸式解凍4、內(nèi)部加熱式解凍5、組合式解凍第五章食品腌漬發(fā)酵和煙熏保藏第一節(jié)食品的腌漬保藏一、腌漬類型〔一〕根據(jù)腌漬的材料鹽漬〔肉類、蔬菜、水果、乳品〕；糖漬；酸漬；糟漬；混合腌漬。〔二〕根據(jù)腌漬的過程1．非發(fā)酵性腌漬品沒有乳酸發(fā)酵，用鹽量較高。2．發(fā)酵性腌漬品有乳酸發(fā)酵，用鹽量較低。本節(jié)腌漬保藏是指非發(fā)酵性腌漬。二、腌漬保藏的理論根底食品腌漬過程中，不管鹽或糖或其它酸味劑等原輔料(固體或液體〕，總是發(fā)生擴散滲透現(xiàn)象，溶質(zhì)進入食品組織內(nèi)，水分滲透出來。因此，擴散和滲透理論成為食品腌漬過程中重要的理論根底?！惨弧硵U散溶質(zhì)從高濃度到低濃度。1．擴散系數(shù)D=RT/N6πrη〔m2/s〕R氣體常數(shù)N阿伏加德羅常數(shù)T絕對溫度η介質(zhì)粘度r球形分子的直徑2．影響擴散速度的因素dc/dt↑dQ/dt↑A↑dQ/dt↑擴散系數(shù)D↑dQ/dt↑
30r↑D↓T↑D↑η↑D↓〔二〕滲透溶劑行為滲透現(xiàn)象實質(zhì)上與擴散現(xiàn)象頗為相似，嚴格地說，滲透就是溶劑從低濃度經(jīng)過半滲透膜向高濃度擴散的過程；半滲透膜就是允許溶劑通過而不允許溶質(zhì)通過的膜，比方細胞膜。實際上，半透膜對鈉、氯、小分子〔電解質(zhì)〕也能通過，只是對于細胞而言，由于原生質(zhì)內(nèi)電阻較高，而阻止了電解質(zhì)的滲透進入。1．Van’thoff方程溶液的滲透壓和理想氣體的性質(zhì)是完全相似的，可用Van’thoff方程式表示：P284PV=nRT=RTG/MP0—滲透壓〔N/m2〕Cm—溶液的摩爾濃度mol/L；V—溶液的容積〔L或m3〕T—絕對溫度〔K〕；G—溶質(zhì)質(zhì)量〔kg〕；R--氣體常數(shù)×10-3N·m/mol·K；M—溶質(zhì)分子量。假設溶質(zhì)有解離時，它對滲透壓的奉獻就要增加。P0=iCRTi——等滲系數(shù)〔物質(zhì)解離因素〕。當完全解離上時，i=2如NaCl。2.影響滲透壓的因素溫度上升，滲透壓上升；溫度每增加1℃，滲透壓增加0.30%~0.35%；溶質(zhì)的摩爾濃度上升，滲透壓上升；相同質(zhì)量下，溶質(zhì)分子量上升，那么滲透壓下降；溶質(zhì)解離系數(shù)大，滲透壓大。如，NaCl分子量小，i大，所以，P0很大。1%的NaClP0=61.7N/m2大多數(shù)微生物細胞P030.7-61.5。11-15%NaClP0=303-606N/m2，到達相同的P0，蔗糖濃度需要60%以上。三、生物組織的擴散和滲透現(xiàn)象生物組織包括微生物、動物和植物組織，它們在腌制過程中都存在著擴散和滲透作用。〔一〕微生物細胞微生物細胞是有細胞壁保護和原生質(zhì)膜包圍的膠體狀原生質(zhì)漿體。細胞壁上有很多微小的小孔，可允許直徑1nm大小的可溶性物質(zhì)通過，一般為全滲透性，可透過水、無機鹽、非離子化有機分子和各種營養(yǎng)素。原生質(zhì)膜那么為半滲透性，僅使水和小分子透過，但也能使電解質(zhì)透過，只是活細胞有較高的電阻，因而離子進出細胞就很困難或滲透速度極慢。原生質(zhì)膜滲透性與微生物種類、菌齡、細胞內(nèi)成分、溫度、pH值、外表張力的性質(zhì)和大小等相關。當微生物細胞處在濃度不同的溶液中，就會出現(xiàn)三種對微生物活動有影響的情況。1.C外=C內(nèi)P外=P內(nèi)—等滲溶液，對微生物最適宜，如:0.9%NaCl2.C外
31（1）〔1〕???大多數(shù)腐敗菌不能忍受>2.5%以上的鹽濃度,暫時受到抑制，10%以上，根本受到抑制，包括肉毒桿菌；（2）〔2〕???乳酸菌能忍受10-18%的鹽濃度；〔3〕20-25%鹽濃度,差不多所有微生物都停止生長,但也有少數(shù)如霉菌、酵母〔圓酵母〕可忍受30%的鹽濃度。對于糖液，50-75%才能抑制細菌和霉菌的生長，而酵母能忍受更高的糖液濃度，說明酵母菌膜的滲透性大，溶質(zhì)易擴散，建立不了高滲透壓而引起質(zhì)壁別離?！捕硠又参锝M織無論是動物還是植物組織，如果結(jié)構(gòu)完整，存在著影響溶質(zhì)擴散的障礙，如膜使溶質(zhì)難于擴散，那么動植物組織在鹽和糖溶液中也會出現(xiàn)和微生物細胞一樣的三種情況。如鮮山楂果做蜜餞，當在高濃度糖液中高溫熬煮時，就會看到山楂果出現(xiàn)收縮，而山楂果肉內(nèi)部沒有甜味，在高滲透壓時，水分向外滲透。如果將山楂破碎，那么糖易向果肉組織中擴散，吃起來有甜味。在腌制蘿卜、蔬菜時，都是要將其切小，使組織結(jié)構(gòu)破壞，而使溶質(zhì)易擴散進行組織中，從而使腌制品有咸味，假設調(diào)味料，應有調(diào)味料的特點。腌蘿卜縮水。糖水染色櫻桃：糖漬。所以對于腌漬保藏來講，兩個目的：（1）〔1〕???動植物組織——使腌制劑易擴散進入，產(chǎn)生高滲透壓，有味道；（2）〔2〕???微生物——在細胞外建立高滲透壓環(huán)境，產(chǎn)生質(zhì)壁別離，使其被抑制。四、腌制對食品品質(zhì)的影響〔一〕腌制劑1．組成現(xiàn)代腌制劑除了食鹽外還加：硝酸鹽〔硝酸鈉、亞硝酸鈉〕——發(fā)色；磷酸鹽——提高肉的持水性；抗壞血酸〔煙酸、煙酰胺〕——幫助發(fā)色；糖、香料——調(diào)節(jié)風味。2．食鹽純度對腌制的影響〔1〕金屬離子CaCl2和MgCl2等雜質(zhì)含量高，腌制品有苦味，當鈣離子和鎂離子在水中到達0.15-0.18%，可發(fā)覺到有苦味，相當于在NaCl中含有0.6%，此外鈣離子和鎂離子的存在會影響NaCl向食品內(nèi)的擴散速度。如精制鹽腌制魚，5天半就可到達平衡。假設用含1%CaCl2的NaCl那么需7天，含4.7%的MgCl2那么需23天。Cu、Fe、Cr離子的存在易引起脂肪氧化酸敗。Fe離子與果蔬中的鞣質(zhì)反響后形成黑變，如黃瓜變黑。K離子含量高，會刺激咽喉，嚴重時會引起惡心和頭痛?！?〕微生物低質(zhì)鹽和粗制鹽都是曬鹽，微生物污染嚴重，如嗜鹽菌易引起腌制食品變質(zhì)。因此腌制品應采用精制鹽，精制鹽經(jīng)高溫處理再結(jié)晶，可使雜質(zhì)和微生物污染降低。要求腌制鹽用二級鹽以上?！捕畴缰品椒ǜ呻绶?；濕腌法；肌肉〔或動脈〕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鹽〔結(jié)晶鹽〕或混合鹽，先在食品外表擦透，即有汁液外滲現(xiàn)象，然后層層堆疊在腌制架或腌制容器中，各層間均勻的撒上食鹽，依次壓實，在外加壓力或不加壓力的條件下，依靠外滲汁液形成鹽液進行腌制的方法。在食鹽的滲透壓和吸濕性的作用下，使食品組織滲出水分并溶解其中，形成鹽溶液，稱為鹵水。腌制劑在鹵水內(nèi)通過擴散向食品內(nèi)部滲透，比擬均勻地分布在食品中，但因鹽水形成緩慢，開始時鹽分向食品內(nèi)部滲透較慢，因此是一個緩慢的腌制過程，但腌制品風味較好。
32在腌制過程通常需定期地將上下層食品依次翻轉(zhuǎn)，又稱為翻缸。同時要加鹽復腌，每次復腌用鹽量為開始時的一局部，通常2-4次。腌制肉時食鹽用量通常為17-20%；冬天可減少，14-15%；芥菜、雪里蕻等通常7-10%，夏季通常14-15%。干腌的優(yōu)點：操作簡單、制品較干，易保藏；無需特別留神；營養(yǎng)成分流失少。干腌的缺點：腌制不均勻、失重大，味太咸、色澤較差，假設用硝酸鹽，色澤可以好轉(zhuǎn)。我國的名產(chǎn)金華火腿、咸肉、煙熏肋肉和魚類及雪里蕻、蘿卜干等常采用干腌。2.濕腌法濕腌法即用鹽水對食品進行腌制的方法。鹽溶液配制時一般是將腌制劑預先溶解，必要時煮沸殺菌，冷卻后使用，然后將食品浸沒在腌制液中，通過滲透作用，使食品組織內(nèi)的鹽濃度與腌制液濃度相同。腌制濃度一般為15～20%，有時飽和鹽水。腌肉用的鹽液除了食鹽外，還有亞硝酸鹽、硝酸鹽，有時也加糖和抗壞血酸，主要起調(diào)節(jié)風味和助發(fā)色作用。濕腌時食品中水分會滲透出來使鹽液原有濃度迅速下降，這要求在腌制過程中增添食鹽以維持一定濃度。濕腌法的特點：腌肉時肉質(zhì)柔軟，鹽度適當；腌制時間和干腌法一樣，比擬長；所需勞動量比干腌法大；制品的色澤和風味不及干腌制品；蛋白質(zhì)流失較大；因水分多不易保藏。主要腌制蛋類、肉類、蔬菜、水果。如揚州醬菜〔黃瓜〕、涪陵榨菜、鹽漬藕。3.肌肉〔或動脈〕注射腌制法注射腌制法是進一步改善濕腌法的一種措施。為了加速腌制時擴散過程，縮短腌制時間，最先出現(xiàn)了動脈注射腌制法，其后又開展了肌肉注射腌制法，注射法目前只用于肉類腌制。〔1〕動脈注射動脈注射是用泵通過針頭將鹽水或腌制液經(jīng)動脈系統(tǒng)壓送入腿內(nèi)各部位或分割肉內(nèi)的腌制方法。一般是用針頭插入腿股動脈切口內(nèi)，然后將鹽水或腌制液用注射泵壓入；但是一般分割胴體的方法并不考慮原來的動脈系統(tǒng)的完整性，因此此法只能用于腌制前后腿?！?〕肌肉注射法肌肉注射法即直接將注射針頭插入肌肉往內(nèi)注射鹽水,適用于肉塊的腌制；注射用的針頭，有單針頭和多針頭之分，針頭大多多孔，目前一般都是多針頭。注射腌制法的特點：腌制劑〔料〕與干腌大致相同有食鹽、糖和硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽；注射鹽水的濃度一般或17%，注射量占肉重8-12%；為了使注射后鹽分快速地擴散，常用機械的方法對肉進行滾揉或按摩，注射后經(jīng)一定時間冷藏，一般2天左右可腌好。動脈注射的優(yōu)點是腌制速度快而出貨迅速，其次就是得率比擬高。假設用堿性磷酸鹽，得率還可以進一步提高。注射腌制的肉制品水分含量高，產(chǎn)品需冷藏。或常與其他方法結(jié)合使用，才能到達保藏。4.混合腌制法干腌和濕腌相結(jié)合的方法。用注射腌制法腌肉總是和干腌或濕腌結(jié)合進行的，這也是混合腌制法。將鹽液注射入鮮肉后，再按層擦鹽，按層堆放在腌制架上，或裝入容器內(nèi)加食鹽或腌制劑進行濕腌。鹽水濃度應低于注射用鹽水濃度，以使肉類吸收水分，可加或不加糖，硝酸鹽或亞硝酸鹽同樣可以少用。混合腌制法特點：混合腌色澤好、營養(yǎng)成分流失少、咸度適中。干濕腌結(jié)合可以防止?jié)耠缫阂蚴称匪滞鉂B而降低濃度，也不像干腌那樣使食品外表發(fā)生脫水現(xiàn)象。
335.腌制方法的開展〔1〕預按摩法腌制前采用60～100kPa/cm2的壓力預按摩，可使肌肉中肌原纖維彼此別離，并增加肌原纖維間的距離使肉變松軟，加快腌制材料的吸收和擴散、縮短總滾揉時間?！?〕無針頭鹽水注射不用傳統(tǒng)的肌肉注射，采用高壓液體發(fā)生器，將鹽液直接注入原料肉中?！?〕高壓處理高壓處理由于使分子間距增大和極性區(qū)域暴露，提高肉的持水性，改善肉的出品率和嫩度，據(jù)Nestle公司研究結(jié)果，鹽水注射前用2000Bar高壓處理，可提高％～％出品率。〔4〕超聲波作為滾揉輔助手段，促進鹽溶性蛋白萃取。〔三〕發(fā)色1．肌紅蛋白 肉中主要的色素為肌紅蛋白和血紅蛋白，宰殺后，肌紅蛋白就是主要的色素，肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)見書本P289。2．肌紅蛋白的顏色變化〔1〕Fe的氧化復原狀態(tài)的影響〔2〕珠蛋白的物理狀態(tài)〔3〕Fe的第六個電子對由什么物質(zhì)提供，提供電子對難易情況將對鍵的性質(zhì)〔離子或共價鍵〕和絡合物色澤有影響高鐵肌紅蛋白肌紅蛋白氧合肌紅蛋白MMbMbMbO2棕紅色或深褐色紫紅色深紅色肌紅蛋白顏色變化示意圖3、發(fā)色機制腌制時，添加亞硝酸鹽，目的讓色素與NO反響形成粉紅色的較穩(wěn)定的色素，研究認為，腌制肉色澤形成大致分為三個階段：NO+Mb→NOMMb；NOMMb→NOMb；NOMb+熱+煙熏→NO-血色原〔Fe2+〕〔穩(wěn)定的粉紅色〕。如果有硫氫基復原劑存在，肌紅蛋白還能形成硫肌紅蛋白——呈綠色；假設有其它復原物質(zhì)如抗壞血酸存在，這將會有膽肌紅蛋白形成——呈綠色，膽肌紅蛋白還會迅速被氧化，生成珠蛋白、鐵和四吡咯。〔四〕關于腌制食品的平安問題食鹽高鹽與高血壓；亞硝酸鹽與致癌。思考題：腌制速度的影響因素〔擴散速度的影響因素〕；腌漬保藏原理；腌制對食品品質(zhì)的影響；有哪些腌制方法？腌制發(fā)色機制。第二節(jié)食品的發(fā)酵保藏一、發(fā)酵的概念發(fā)酵的概念最早來源于釀酒的過程?！鞍l(fā)酵〞原來指的是輕度發(fā)泡或沸騰狀態(tài)。隨著人們對發(fā)酵認識的不斷增加，發(fā)酵的概念也逐漸成熟。從生理學和生物化學的角度來看，化學反響并按分子水平研究時，發(fā)酵應正確理解為在缺氧狀態(tài)下糖類的分解。在發(fā)酵工業(yè)上發(fā)酵是利用微生物的代謝活動，通過生物催化劑〔微生物細胞或酶〕將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程。實際上發(fā)酵食品本質(zhì)上常是糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等同時變化后的復雜混合物，或在各種微生物和酶依照某種順序作用下形成的復雜混合物。所以發(fā)酵制品的發(fā)酵過程事實上是包括了發(fā)酵、阮解、脂解等多種變化的綜合作用。
34二、重要的微生物作用類型〔一〕重要的發(fā)酵類型1.乳酸發(fā)酵糖+乳酸菌→乳酸2.酒精發(fā)酵糖+酵母→酒精+CO23.醋酸發(fā)酵酒精+醋酸菌+O2→醋酸+H2O4.丁酸發(fā)酵乳酸或糖+酪酸梭狀芽孢桿菌→丁酸+副產(chǎn)物5.產(chǎn)氣發(fā)酵糖+大腸桿菌等→CO2+H2〔二〕蛋白質(zhì)降解〔1〕蛋白質(zhì)+變形桿菌等→胺+NH3↑〔腐敗〕；〔2〕蛋白質(zhì)降解有時也是需要被利用的，比方醬和醬油的生產(chǎn)、腐乳的生產(chǎn)等?！踩持狻?〕脂肪+產(chǎn)堿桿菌→脂肪酸→醛類等〔酸敗變質(zhì)〕；〔2〕脂肪降解也有好的一面，在腐乳、肉制品生產(chǎn)中，局部降解形成香味?！菜摹钞a(chǎn)毒：肉毒桿菌產(chǎn)生毒素，應防止。三、發(fā)酵保藏的原理發(fā)酵保藏食品利用能夠產(chǎn)酸和酒精的微生物的生長來抑制其它微生物的生長?！?〕有利菌一旦能大批生長，在它們所產(chǎn)生的酒精和酸的影響下，原來有可能被腐敗菌所利用的食物成分將被發(fā)酵菌作利用；〔2〕有利菌的產(chǎn)物如酸和酒精等對有害菌有抑制作用，從而使得有害菌得生長不能大量進行，而保持食品不腐敗；（1）〔3〕???有利菌一般能耐酸，大局部腐敗菌不耐酸。四、控制食品發(fā)酵因素1．酸度酸度不管是外加或發(fā)酵的均可抑制微生物生長。除了橘子、檸檬那樣的高酸食品外，一般需要在發(fā)酵前加酸或促進發(fā)酵產(chǎn)酸，否那么有害微生物將大量繁殖。含酸食品有一定的防腐能力，但有氧存在時有霉菌生長將酸消耗掉將失去防腐能力。食品中酸度也會因蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨類物質(zhì)而下降。乳酸鏈球菌的發(fā)酵突出并產(chǎn)乳酸，不過該菌的生長也會受到自己產(chǎn)生的酸的抑制。2．酒精與酸一樣，同樣具有防腐作用，主要取決于其濃度,按容積計12-15%發(fā)酵酒精能抑制酵母的生長。一般發(fā)酵飲料酒的酒精含量9-13%，缺少防腐能力，還需巴氏殺菌；飲料酒中，如添加酒精使含量到達20%，就不需殺菌處理，有防腐抑菌作用；3．酵種發(fā)酵開始時預期菌種迅速繁殖可抑制其它雜菌生長。如饅頭、釀酒、酸乳生產(chǎn)。目前開展已改使用預先培養(yǎng)的菌種稱為發(fā)酵劑或酵種?？梢允羌兙N，也可以是混合菌種。如制造紅腐乳，一般用單純的霉菌；制造酸奶、干酪，多為混合菌；菌種反映發(fā)酵水平。4．溫度發(fā)酵所需的溫度依微生物的種類而異，溫度起伏會影響發(fā)酵效果。在混合發(fā)酵時可以調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度使不同類型的微生物的生長速度得以控制，借以到達有目的的發(fā)酵效果。5．氧氣供給量適當?shù)靥峁┗蚯袛嘌鯕饪梢源龠M或抑制〔發(fā)酵〕菌的生長，同時可以導致生產(chǎn)向產(chǎn)生預期的代謝產(chǎn)物方向開展。乳酸菌是兼性厭氧菌，只有在缺氧的條件下才能將糖轉(zhuǎn)化成乳酸；霉菌完全是需氧性的菌，故缺氧是控制霉菌生長的重要途徑，這就是為什么腌制蔬菜時要進行密風，民間有防止“走風〞的說法。6．鹽
35不同濃度的鹽溶液對微生物有不同的影響，各種微生物對不同鹽液濃度的耐受性并不相同；蔬菜腌制中出現(xiàn)的朊解菌和其他類型腐敗菌都不能忍受２.５％以上的鹽液濃度；乳酸菌一般能忍受10~18％以上的鹽液濃度。五、發(fā)酵對食品品質(zhì)的影響1.改變食品的風味和香氣〔1〕蔬菜〔2〕牛乳〔3〕制酒〔4〕肉類①蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生多肽和氨基酸，非蛋白質(zhì)氮含量增加；②脂肪水解產(chǎn)生香味醛類等，如多脂魚腌制后的風味勝過少脂魚；③分解物就成為成熟腌制品風味的來源。2.提高營養(yǎng)價值纖維素被降解為低聚糖類；產(chǎn)生維生素Ｂ12；蛋白質(zhì)水解為多肽,易吸收和有活性功能。3.改變組織質(zhì)構(gòu)(1)蔬菜脆性的變化；(2)發(fā)軟:豆腐乳、干酪；(3)疏松：面包。4.色澤的變化：肉的發(fā)紅色；蔬菜變色〔綠色或黃色〕。思考題食品發(fā)酵保藏的原理。發(fā)酵對食品品質(zhì)的影響?？刂剖称钒l(fā)酵的因素。舉例說明一些重要的發(fā)酵類型。發(fā)酵與腌制的區(qū)別與聯(lián)系。蔬菜腌制時為什么要密風。第三節(jié)煙熏保藏煙熏的歷史象腌制一樣有著悠久的歷史，可能始于公元前。游牧人發(fā)現(xiàn)肉懸掛在樹枝燃燒的火焰上能產(chǎn)生誘人的風味。煙熏主要用于制作肉制品、魚制品和豆制品。如：熏魚、熏火腿、熏豆腐。一、煙熏的目的1.形成特殊煙熏風味和增添花色品種；2.帶有煙熏色并有助于發(fā)色；3.防止腐敗變質(zhì)；4.預防氧化。二、煙熏保藏的原理〔一〕熏煙組成熏煙主要是不完全氧化產(chǎn)物包括揮發(fā)性成分和微粒固體如碳粒等，以及水蒸氣、CO2等組成的混合物。在熏煙中對制品產(chǎn)生風味、發(fā)色作用及防腐效果的有關成分就是不完全氧化產(chǎn)物，人們從這種產(chǎn)物中已分出約200多種化合物，一般認為最重要的成分有酚、醇、酸、羧基化合物和烴類等?！捕碂熝煞旨白饔?.酚從熏煙中別離并鑒定的酚類有20多種，都是酚的各種取代物，如愈瘡木酚、鄰位、間位、對位甲基酚或甲氧基取代物等。酚在魚肉類煙熏制品中有三種作用：〔1〕??形成特有的煙熏味；〔2〕抑菌防腐作用；〔3〕有抗氧化作用2.醇木材熏煙中醇的種類很多，有甲醇、乙醇及多碳醇。
36醇的作用中，保藏作用不是主要的，它主要起到一種為其它有機物揮發(fā)創(chuàng)造條件的作用，也就是揮發(fā)性物質(zhì)的載體。3.有機酸在整個熏煙組成中存在有含1-10個碳的簡單有機酸，熏煙蒸汽相內(nèi)的有機酸含1-4碳，5-10碳的有機酸附在熏煙內(nèi)的微粒上。有機酸有微弱的防腐能力。有機酸能促進肉煙熏時外表蛋白質(zhì)凝固，使腸衣易剝除。4.羰基化合物這類化合物有20多種，包括戊酮、戊醛、丁醛、丁酮等等，一些短鏈的醛酮化合物在氣相內(nèi)，有非常典型的煙熏風味和芳香味。羰基化合物與肉中的蛋白質(zhì)、氨基酸發(fā)生美拉德反響，產(chǎn)生煙熏色澤。5.烴類主要指產(chǎn)生的多苯環(huán)烴類，其中至少有兩類二苯并蒽和苯并芘，已被證實是致癌物質(zhì)。與防腐和風味無關。這兩種物質(zhì)一般附著在熏煙的固相上，可以被去除掉。三、煙熏工藝1.冷熏制品周圍熏煙和空氣混合物氣體的溫度不超過22℃的煙熏過程稱為冷熏。特點冷熏時間長，需要4-7天，熏煙成分在制品中滲透較均勻且較深，冷熏時制品枯燥雖然比擬均勻，但程度較大，失重量大，有干縮現(xiàn)象，同時由于干縮提高了制品內(nèi)鹽含量和熏煙成分的聚集量，制品內(nèi)脂肪熔化不顯著或根本沒有，冷熏制品耐藏性比其它煙熏法穩(wěn)定，特別適用于煙熏生香腸。2.熱熏制品周圍熏煙和空氣混合氣體的溫度超過22℃的煙熏過程稱為熱熏，常用的煙熏溫度在35-50℃，因溫度較高，一般煙熏時間短，約12-48小時。在肉類制品或腸制品中，有時煙熏和加熱蒸煮同時進行，因此生產(chǎn)煙熏熟制品時，常用60-110℃溫度。熱熏時因蛋白質(zhì)凝固，以致制品外表上很快形成干膜，阻礙了制品內(nèi)部的水分滲出，延緩了枯燥過程，也阻礙了熏煙成分向制品內(nèi)部滲透，因此，其內(nèi)滲深度比冷熏淺，色澤較淺。煙熏溫度對于煙熏抑菌作用有較大影響。溫度為30℃濃度較淡的熏煙對細菌影響不大；溫度為43℃而濃度較高的熏煙能顯著降卑微生物數(shù)量，溫度為60℃時不管淡的或濃的熏煙都能將微生物數(shù)量下降到原數(shù)的0.01%。四、煙熏的方法〔一〕燃料煙熏可采用各種燃料如莊稼〔稻草、玉米棒子〕木材等，各種材料所產(chǎn)生的成分有差異。一般來說，硬木、竹類風味較佳，軟木、松葉類風味較次；胡桃木為優(yōu)質(zhì)煙熏肉的標準燃料。因來源問題，一般使用的是混合硬木?！捕逞瑹煯a(chǎn)生的條件1．較低的燃燒溫度和適量空氣的供給是緩慢燃燒的條件。燃燒過程：燃料外外表在燃燒氧化，內(nèi)部在進行脫水〔溫度稍高于100℃〕。在正常煙熏條件下，常見的溫度范圍為100-400℃，會產(chǎn)生200多種成分。煙熏時引入氧氣，那么在氧氣氧化作用下，會進一步復雜化；如果將空氣嚴格加以控制，熏煙呈黑色，并含有大量羧酸，這樣的熏煙不適合用于食品。燃燒和氧化同時進行：供氧量增加時，酸和酚的量增加，供氧量超過完全氧化時需氧的8倍左右，形成量到達最高值。溫度較低〔低于300℃〕，酸的形成量較大；燃燒溫度增加到400℃以上，酸和酚的比值就下降。因此，400℃是分界線，高于或低于時產(chǎn)生的熏煙成分有顯著差異。2．熏煙成分的質(zhì)量與燃燒和氧化發(fā)生的條件有關。
37燃燒溫度在340~400℃以及氧化溫度在200-250℃間產(chǎn)生的熏煙質(zhì)量最高。雖然400℃燃燒溫度最適宜于形成最高量的酚，然而它也同時有利于苯并芘及其它環(huán)烴的形成。如將致癌物質(zhì)形成量降低到最低程度，實際燃燒溫度以控制在343℃為宜。3．相對濕度也影響煙熏效果，高濕有利于熏煙沉積，但不利于呈色，枯燥的外表需延長沉積時間。煙熏濃度一般可用40瓦電燈來確定，假設離7米時可見那么熏煙不濃，假設離米不可見那么說明熏煙很濃?！踩?、煙熏裝置簡單煙熏爐；強制通風式煙熏房；連續(xù)式煙熏房；液態(tài)煙熏劑式煙熏。五、液態(tài)煙熏制劑1液態(tài)煙熏劑制備液態(tài)煙熏劑〔簡稱液熏劑〕一般由硬木屑熱解制成。將產(chǎn)生的煙霧引入吸收塔的水中，熏煙不斷產(chǎn)生并反復循環(huán)被水吸收，直到到達理想的濃度。經(jīng)過一段時間后，溶液中有關成分相互反響、聚合，焦油沉淀，過濾除去溶液中不溶性的烴類物質(zhì)后，液態(tài)煙熏劑就根本制成了。這種液熏劑主要含有熏煙中的蒸汽相成分，包括酚、有機酸、醇和羰基化合物。2液態(tài)煙熏劑的優(yōu)點〔1〕產(chǎn)品被致癌物污染的時機大大減少，因為在液熏劑的制備過程中已除去微粒相；〔2〕不需要煙霧發(fā)生器，節(jié)省設備投資；〔3〕產(chǎn)品的重現(xiàn)性好，液熏劑的成分一般是穩(wěn)定的；效率高，短時間內(nèi)可生產(chǎn)大量帶有煙熏風味的制品。（1）〔4〕???無空氣污染，符合環(huán)境保護要求；（2）〔5〕???液熏劑的使用十分方便平安，不會發(fā)生火災，故而可在植物茂密地區(qū)使用。3液態(tài)煙熏劑的使用方式〔1〕作為配料成分直接參加到食品〔如肉乳膠體〕中；〔2〕將制品浸入液熏劑中；〔3〕將液熏劑噴灑在制品上；〔4〕將液熏劑霧化噴射到煙熏室內(nèi)；〔5〕將液熏劑置于加熱器上蒸發(fā)；〔6〕以上方法組合使用。使用時配方：使用商品液熏劑一般要先用水稀釋，常加些醋或檸檬酸。20~30份液態(tài)煙熏劑加5份檸檬酸或醋，65~75份水；酸對于生產(chǎn)去腸衣的腸制品時，有促進制品外表蛋白質(zhì)凝固、形成外皮的作用；有利于上色和保藏。第四節(jié)半干半濕食品一、半干半濕食品的概念局部脫水，水分含量在20~50%，比新鮮果蔬肉類食品低，但比干制品高；可溶性固形物的濃度較高，一般在15~35%。二、特點水分活度；能抑制細菌、普通霉菌和酵母的生長而不致于短期內(nèi)腐敗變質(zhì)，如在低溫下保存時間會增長；但對于一些曲霉菌和耐滲透壓酵母那么缺乏以阻止生長；水分活度尚缺乏以控制酶的活性，也易發(fā)生象美拉德反響一類的化學變化。三、加工注意點1.降低水分活度：加食鹽、糖或甘油；2.加防霉劑：山梨酸鉀等，注意不要超標；3.注意低溫：冬季或春秋；4.結(jié)合殺菌：巴氏滅菌,其他殺菌技術。四、產(chǎn)品的例子易流動狀食品：蜂蜜、果醬、豆醬、濃縮果汁；
38易變形〔軟〕的食品：果凍、蜜餞、柿餅、水果蛋糕；固態(tài)狀食品：香腸、中式火腿、豆腐干。五、半干半濕食品的開展食用前不需要復水，食用方便；口味好、質(zhì)構(gòu)軟；能在室溫下貯藏，不要冷庫貯藏；加工費用低；有開展前景。思考題：煙熏保藏的根本原理。熏煙產(chǎn)生的條件。煙熏的工藝及特點。煙熏的作用或目的。液態(tài)煙熏制劑。列舉一些半干半濕食品的例子。如何延長半干半濕食品的保藏期。第六章食品的化學保藏第一節(jié)概述一、化學保藏的概念〔一〕食品化學保藏就是在食品生產(chǎn)和儲運過程中適用化學制品來提高食品的耐藏性和盡可能保持原有品質(zhì)的一種方法，也就是防止食品變質(zhì)和延長保質(zhì)期?！捕郴瘜W制品指成清楚確，結(jié)構(gòu)清楚，從化學工業(yè)中生產(chǎn)出來的制品。有一些化學制品，它能抑制微生物生長，延續(xù)食品腐敗變質(zhì)，稱為化學防腐劑：如苯甲酸、山梨酸、丙酸、尼泊金酯、亞硝酸鹽。有一些化學制品它能阻止或延續(xù)食品中成分被氧化的反響，稱為抗氧化劑。而利用化學制品來抑制酶的添加劑那么不常用。〔三〕化學保藏的原理化學保藏就是在食品中添加化學防腐劑和抗氧化劑來抑制微生物的生長和推遲化學反響的發(fā)生，從而到達保藏的目的。它是在有限時間內(nèi)才能保持食品原來的品質(zhì)狀態(tài)，屬于暫時性保藏。由防腐劑只能延長細菌生長滯后期，因而只有未遭細菌嚴重污染的食品，利用化學防腐劑才有效?？寡趸瘎┮彩侨绱?，在化學反響尚未發(fā)生前。并不能改善低質(zhì)食品的品質(zhì)，即如果食品腐敗變質(zhì)和氧化反響已經(jīng)開始，那么決不能利用防腐劑和抗氧化劑將已經(jīng)腐敗變質(zhì)的食品變成優(yōu)質(zhì)食品?！菜摹程攸c簡單、經(jīng)濟。第二節(jié)食品添加劑及其使用問題一、食品添加劑〔1〕概念：為改善食品的色、香、味以及防腐變質(zhì)，適應食品加工工藝的需要而參加到食品中的化學合成物質(zhì)或天然物質(zhì)?！?〕食品添加劑與食品配料的區(qū)別食品配料：是公認平安的物質(zhì)，無需進行毒理評價，用量比擬大，一般在3%以上，如鹽、糖、大豆蛋白、奶油、淀粉、植脂末等。食品添加劑：需要經(jīng)過毒理學檢驗，并有一定的ADI值，一般用量較小。二、食品添加劑的分類及應用狀況第三節(jié)化學防腐劑用于食品保藏的抗菌劑可以區(qū)分為無機和有機的兩大類，CO2，SO2，H2O2，苯甲酸及其鈉鹽，山梨酸及其鉀鹽，脂肪酸、酒精等為常用的抗菌劑。
39一、無機類1．SO2、亞硫酸鹽類①漂白作用和復原作用。②減少植物組織中的氧氣，抑制褐變反響。③抑制氧化酶的活性，從而抑制酶性變，比方多酚氧化酶的反響。④可與有色物質(zhì)作用而漂白，比方花青素、胡蘿卜素等——用于蘋果、馬鈴薯、果脯原料等。⑤用于防止非酶褐變，如藕、土豆片等。⑥抑菌作用、抑制昆蟲。⑦可以強烈抑制霉菌、好氣性細菌，對酵母的作用稍差一些。⑧亞硫酸對微生物的抑制效果與其存在狀態(tài)有關，亞硫酸分子在防腐上最有效。⑨毒理學評價及可能的危害。無致癌和不影響生殖，對某些細菌有致突變作用，高計量下，哺乳動物細胞中可導致染色體損害，但在當前的適用劑量下，對多數(shù)人無害。關于其危害，主要對過敏的哮喘者有誘發(fā)的可能。2．過氧化氫因具有氧化復原作用而具有殺菌效果，特別對厭氧芽孢桿菌殺滅效果好。工廠用于無菌包裝容器及塑料容器的消毒處理。3．鹵素〔氯〕食品工廠設備清洗及加工用水等廣泛采用次氯酸鈣〔鈉〕或直接加氯進行消毒。消毒原理——次氯酸。加氯處理時，水中存在能和氯反響并使它失去殺菌效力的物質(zhì)，例如H2S和有機雜質(zhì)等，只有這些物質(zhì)全部和氯結(jié)合，即滿足了水本身需氯量而有剩余游離氯出現(xiàn)后，才具有有效的殺菌能力或抑制微生物生長活動的能力，此時水的加氯處理到達了轉(zhuǎn)折點——氯轉(zhuǎn)效點。各種水因其有機質(zhì)和干擾物質(zhì)含量不同，它們的轉(zhuǎn)折點也不同〔P740〕。pH較低時，氯的殺菌效力可提高。4．CO2高濃度的CO2能阻止微生物的生長，高壓下，CO2溶解度比常壓下高，因而高壓下，防腐能力也大——碳酸飲料的防腐。CO2也常和冷藏結(jié)合在儀器用于水果保鮮、氣調(diào)保鮮——減緩呼吸作用。5．亞硝酸鹽和硝酸鹽兩者都有延遲微生物生長的作用，后者由于靠酶轉(zhuǎn)化或亞硝酸鹽而起作用，用量大一些。抑制梭狀芽孢桿菌有效。二、有機類1．苯甲酸及其鈉鹽，以及衍生物對羥基苯甲酸酯〔尼泊金酯，甲、乙、丙、丁、庚〕這類制品只有在酸性介質(zhì)中才有效，pH從降到，防腐能力可增加5-10倍，只有未解離酸才有防腐力，成鹽后根本無效果；苯甲酸對酵母的影響大于霉菌的影響，但對細菌效力極弱；苯甲酸對人體毒害小；衍生物，對羥基苯甲酸酯，對于細菌、霉菌都有非常明顯的作用，其抗菌活性依賴于鏈長度。一般隨鏈長度增長對革蘭氏陽性菌作用要比陰性菌強。另外，尼泊金酯受pH影響較小，可用于中性食品，但由于其溶解度有限，加之不良的氣味和費用較高，使其未能廣泛用于食品。2．山梨酸及其鉀鹽對霉菌有較強的抑制作用，對厭氧菌無效，pH值越低，抗菌作用越強，在微生物數(shù)量過高的情況下，發(fā)揮不了作用。3．其它酸類丙酸、丙酸鈣：有效地抑制引起食品發(fā)粘的菌類，馬鈴薯桿菌和細菌，而且它抑菌霉菌生長時，對酵母的生長根本無影響，因此，特別適用于面包等焙烤食品的防腐。丙酸及其鹽時谷物、飼料儲藏中最有效的有機酸類防腐劑，在美國，被認為是平安的食品防腐劑，廣泛用于面包和加工干酪，在我國，廣泛用于糕點、餅干、面包等。
40另外，脫氫醋酸、雙乙酸鈉也是有效的。以上防腐劑適用注意點：①食品pH，pH下降，防腐作用上升；②抑菌譜不同；③不同的防腐劑之間有協(xié)同作用；④一般比擬難溶于水，應先溶解后再添加。三、生物代謝產(chǎn)物1．抗菌素抗菌素的抗菌效能為普通化學防腐劑的100-1000倍?？咕饔糜羞x擇性，青霉素對G-，土霉素對G+、G-都有效，頭孢菌素都有效。但有一點要注意，微生物可能會逐漸產(chǎn)生耐藥性。2．乳酸鏈球菌素〔Nisin〕抗菌譜比擬窄，只能殺死革蘭氏陽性菌，特別是孢子，對陰性菌、酵母和霉菌均無作用，一般10mg/kg卻有效。目前用于干酪等乳制品、罐頭制品、乙醇飲料。3．納它鏈霉素〔Natamycin〕對酵母和霉素有效，對細菌無效。4．植物殺菌素第四節(jié)抗氧化劑目前常用的抗氧化劑主要用于防止食物蛤敗〔油脂氧化〕和褐變。一、防止食物蛤敗的抗氧化劑氧化和水解是導致脂肪蛤敗的主要原因。對氧化性蛤敗有影響的因素有空氣、光線、熱、重金屬離子、水分等。抗氧化劑主要的作用是截獲游離基、切斷游離基反響，阻止過氧化物的產(chǎn)生。目前常用的抗氧化劑有BHA〔丁基羥基茴香醚〕、BHT〔二丁基羥基對甲酚〕、PG〔沒食子酸甲酯〕等，主要用于脂肪或多脂類食品。還有抗壞血酸及其衍生物，異抗壞血酸及微生物E等。金屬離子會促進氧化，因而添加金屬離子的螯合劑有增效作用，比方檸檬酸、磷酸、抗壞血酸等。天然的抗氧化劑，如茶多酚等。二、防止褐變用抗氧化劑這一類主要是水溶性抗氧化劑。1．抗壞血酸、異抗壞血酸及其衍生物、植酸果蔬的酶促褐變主要是一些酚類倍氧化成醌類，在酶的作用下，偶聯(lián)成聚合體，出現(xiàn)褐色素。著類抗氧化劑主要是自己和氧氣作用，消耗掉氧氣，不阻止組織中酚類受到氧化。使用注意點：①防止金屬離子——采用鏊合劑；②充氮等措施，減少于氧氣的接觸；③避光避熱；④協(xié)同作用。第七章?????食品輻射保藏第一節(jié)???????概述食品輻射保藏就是利用原子能射線的輻射能量對新鮮肉類及其制品、水產(chǎn)品及其制品、蛋及其制品、糧食、水果、蔬菜、調(diào)味料、飼料以及其他加工產(chǎn)品進行殺菌、殺蟲、抑制發(fā)芽、延遲后熟等處理。最大限度的減少食品的損失，使它在一定期限內(nèi)不發(fā)芽、不腐敗變質(zhì)，不發(fā)生食品的品質(zhì)和風味變化，由此可以增加食品的供給量，延長食品的保藏期。
41輻射保藏技術是一門新的技術，比現(xiàn)有保藏技術有其優(yōu)越性的一面。是繼傳統(tǒng)的物理、化學保藏之后又一開展較快的食品保藏新技術和新方法。一、現(xiàn)有保藏技術的優(yōu)缺點1．食品冷凍保藏—低溫。抑制微生物活動和減少酶活。優(yōu)點：能夠較好保持新鮮食品原有的風味和營養(yǎng)價值；缺點：能耗大，需建立冷藏鏈。2．食品罐藏—提高溫度殺滅微生物和酶。優(yōu)點：絕大局部殺滅微生物，可以長期保藏；缺點：熱對風味組織結(jié)構(gòu)和色澤有影響。3．食品干藏—降低水分活度〔aw〕，控制微生物和減少酶活。優(yōu)點：簡廉價行，重量減輕或體積變小，食品可增香變脆；缺點：自然脫水后的食品難復水，易變色。4．化學保藏—通過外加化學物質(zhì)抑制微生物及酶等作用。優(yōu)點：操作簡便易行；缺點：化學物質(zhì)殘留。二、輻射保藏的優(yōu)越性〔意義、特點〕〔1〕食品在受輻射過程中溫度升高甚微。因此，被輻射適當處理后的食品在感官性狀如色、香味和質(zhì)地等方面與新鮮食品差異很小，特別適合于一些不耐熱的食品和藥品?！?〕射線穿透力強。在不拆包裝和解凍的情況下，可殺滅其深藏于谷物、果實或凍肉內(nèi)部的害蟲和微生物，也節(jié)省了包裝材料，防止再污染?！?〕射線處理過的食品不會留下任何殘留物。與化學處理相比是一大特點?！?〕節(jié)省能源：據(jù)76年國際原子能機構(gòu)〔IAEA〕通報的估計，食品采用冷藏需消耗能量為90千瓦時/T，巴氏消毒230千瓦時/T，熱力殺菌300千瓦時/T，脫水處理〔枯燥〕700千瓦時/T，而輻射殺菌只需千瓦時/T，輻射巴氏消毒千瓦時/T。〔5〕適應范圍廣：能處理各種不同類型的食物品種，如從裝箱的馬鈴薯到袋裝的面粉、肉類、水果、蔬菜、谷物、水產(chǎn)等。多種體積的食品；不同狀態(tài)，固體、液體。（6）加工效率高、整個工序可連續(xù)化、自動化。只要規(guī)模大，就能獲得巨大的利益。谷物20萬噸以上，馬鈴薯萬噸以上，洋蔥5000噸。因此，輻射保藏是一種獲得經(jīng)濟效益和有開展前途的保藏方法，也是和平利用原子能的一個重要方面。三、國內(nèi)外開展簡況1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X-射線后，Mink于1896年就提出X-射線的殺菌作用。二次大戰(zhàn)期間，美國麻省理工學院的羅克多爾將射線處理漢堡包，揭開了輻射保藏食品研究的序幕。50年代起北美、歐洲、日本等30多個國家先后投入大量的費用進行研究；60年代一些第三世界國家也參加該行列，目前從事這方面研究的有50-60個國家。國際原子能組織〔IAEA〕、聯(lián)合國糧農(nóng)組織〔FAO〕、世界衛(wèi)生組織〔WHO〕等的支持和組織下，進行了種種國際協(xié)作研究。到1976年25種輻射處理食品在18個國家得到無條件批準或暫定批準，允許供作為商品供一般使用。1980年10月27日上述組織聯(lián)合舉行的第四次專門委員會議作出結(jié)論：用10kGy以下平均最大劑量照射任何食品，在毒理學、營養(yǎng)學及微生物學上都絲毫不存在問題，而且今后無須再對經(jīng)低于此劑量輻照的各種食品進行毒性實驗。目前許多國家將輻射用于食品的加工與保藏。前蘇聯(lián)、美國、加拿大、法國、日本、中國等國家均批準在一些食品中使用輻照。
42日本、加拿大建立了輻射工廠用于食品保藏、有魚蝦、果蔬等。歐洲〔丹麥、保加利亞、法國等〕用于抑制土豆、大蒜、洋蔥發(fā)芽。開展中國家，印度、伊朗、泰國、智利、阿根廷等用于糧食〔谷物〕的防霉、防蟲。我國自1958年開始，70年代的研究工作取得了一定的成效。1984年11月國家衛(wèi)生部批準7項〔馬鈴薯、洋蔥、大蒜、花生、蘑菇、香腸〕輻照食品允許消費。之后又有20多種食品通過了不同級別的技術鑒定。80年代，一些省市建立了一起容量較大的輻射應用試驗基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、廣東等地。后期有浙江、深圳等。第二節(jié)????輻射的根本原理一、輻射類型輻射指能量傳遞的一種方式，在電磁波譜中，根據(jù)能量相應的大小，可使電磁波分成無線電波、微波、紅外、可見光、紫外線，χ和γ射線。通常根據(jù)輻射的作用形式可將輻射分為電離輻射和非電離輻射兩種類型。通常按輻射的頻率來劃分。1．非電離輻射低頻輻射線υ＜1015，波長較長〔頻率較低〕，能量小，如微波、紅外線的能量僅能使物質(zhì)分子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或振動而產(chǎn)生熱，那么起到加熱殺菌作用。是非電離輻射。2．電離輻射高頻輻射線υ＞1015，頻率較高，能量大，有激發(fā)和電離兩種作用：υ在1015~1018Hz，如紫外線的能量，僅能使被照射物質(zhì)的原子受到激發(fā)〔激發(fā)為使電子從低能態(tài)到高能態(tài)〕，亦可起到抑菌殺菌的作用。二、放射性同位素與輻射1．?放射性同位素原子核=P++n，P+為帶正電荷質(zhì)子，n為不帶電荷中子，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)決定化學元素的特性，一般情況下〔指在輕原子核范圍內(nèi)〕P+=n，組成原子的質(zhì)量。但有些元素，P+相同而n不同的原子所組成的元素稱為同位素，P+=n時原子穩(wěn)定，P+≠n那么不穩(wěn)定。當原子序數(shù)在84以上的同位素，原子核是不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線，由這種原子組成的元素稱為放射性同位素。放射性同位素能發(fā)射α-、β--、β+-及γ-射線。2.α-、β-、γ-及X-射線〔1〕α-射線：當同位素中n：P+＞：1，從原子核中放射出帶2P+和2n的帶正電高速粒子流〔氦核〕—稱為α-射線；〔2〕β-射線：當核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不等時；假設某一中子釋放出能量轉(zhuǎn)變成質(zhì)子〔n＞P+〕：n→P++β－〔帶負電荷的高速離子〕假設核內(nèi)P+＞n時，〔這種情況一般指在加速器中〕：P+→n+β+〔帶正電荷的高速離子〕β－和β+→β-射線，即從原子核中射出的帶電的高速電子?！?〕X-射線：假設核內(nèi)質(zhì)子在外層電子云中，從K層捕獲電子e－，轉(zhuǎn)變成中子〔k-捕獲〕，使質(zhì)子數(shù)減少。P++e－→n。當K層〔低能態(tài)〕電子被捕獲后剩下一空穴，那么高能態(tài)〔外層〕電子會補充進去，釋放出能量—X-射線，指原子核外電子所放出的能量。〔4〕γ-射線：當原子核在發(fā)射了α和β或κ－捕獲之后，核的能級處于激發(fā)態(tài)〔
43高能態(tài)〕，當這種激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，原子就發(fā)出光子流〔即不帶電荷的核子流〕，稱γ-射線，發(fā)源于原子核本身。3.四種射線的特點以上所講的四種射線都具有使被輻射物質(zhì)的原子或分子發(fā)生電離作用的能力和不同程度的穿透能力。但是由于射線性質(zhì)的不同，從而電離能力和穿透能力各不相同?！?〕α-射線：相對質(zhì)量較大，電離能力很強，穿透能力很??；一張紙就能阻擋它的通過；〔2〕β-射線：為氫核質(zhì)量的幾千分之一，帶電量為α-射線的一半，電離能力比α-射線小，穿透能力比α-射線大；（3）γ-射線：電離能力比α、β小，但穿透能力比α、β大；（4）X-射線：電離能力小，穿透力很高。4．放射性衰變每個放射性同位素經(jīng)放出射線后，就轉(zhuǎn)變成另一個原子核，從不穩(wěn)定的元素變成穩(wěn)定同位素。原子核的轉(zhuǎn)變過程稱為放射性衰變。(1)衰變規(guī)律原子核衰變數(shù)N與原子核總數(shù)N0有關。實踐證明,在單位時間內(nèi),衰變著的原子核的數(shù)目和其總數(shù)成正比,這一過程是不可逆的,可用公式表示如下:N=N0e-λtN：原子核數(shù)；N0：原子核總數(shù)；T：時間；λ：衰變常數(shù)?！?〕半衰期放射性強度因衰變降低到原來一半所需的時間稱為半衰期?；蛟訑?shù)衰變至一半時所需的時間。對于單獨的一種放射性元素而言，半衰期和衰變常數(shù)一樣也是常數(shù)。半衰期以t1/2表示，那么根據(jù)前面公式可得：1/2N0=N0e-λt1/2λt1/2即衰變常數(shù)與任意同位素的半衰期的乘積為，這樣可利用半衰期求出其衰變常數(shù)。三．輻射用各種單位〔一〕??能量單位電子伏特ev.表示輻射能量單位普通用eV，即相當于１個電子在真空中通過電位差為１伏特的電場被加速所獲得的動能。１ev=1.602*10-12爾格〔evg〕；1Mev=106ev，1kev=103ev?！捕撤派湫詮姸群饬糠派湫詮娙醭潭鹊囊粋€物理量。指單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的次數(shù)?！?〕居里〔以前曾用〕，1Ci=3.7*1010衰變／秒 即每秒中有3.7*1010次原子核衰變?！?〕現(xiàn)法定單位用貝克Bq，即每秒中有一個原子核衰變?yōu)?貝克?！?〕1Bq=1S－1，因此，×1010Bq?！踩齿椛溆嬃恐副徽丈湮镔|(zhì)吸收輻射能量程度的一些物理量。常用輻射量、物料吸收劑量和吸收劑量速率來表示。〔1〕輻射〔照射〕量是用X-射線或γ-射線輻射源的輻射場內(nèi)空氣電離的程度來表示。
44〔2〕吸收劑量是指在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量被輻射物質(zhì)吸收的輻射能量。簡稱劑量?！?〕單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)在單位時間中所吸收的能量稱為吸收劑量速率。1．輻射量〔1〕法定單位為庫侖/千克〔C/kg〕，以前曾用倫琴〔R〕〔2〕在標準狀況下〔0℃，760mmHg〕，1cm3空氣〔〕能形成一個正電或負電的靜電單位的X-射線或γ-射線照射量——1R?！?〕一個正電或負電的離子具有×10－10〔靜電單位〕。即一個靜電單位的離子量為×109個正電或負電離子〔離子對〕，即1倫琴可使1cm3空氣產(chǎn)生×109個正電或負電離子〔離子對〕?！?0－4C/kg〔空氣〕。2．?吸收劑量是電離輻射授予被輻射物質(zhì)單位質(zhì)量的平均能量，即被輻射物質(zhì)吸收的輻射能量，法定單位為J/kg，也稱為戈瑞〔Gy〕。以前曾用拉德〔Rad〕即1克被輻射物質(zhì)吸收100爾格〔erg〕射線能量為1Rad?！?013eV/g。1Gy=100Rad=104erg/g。照射量和吸收劑量是完全不同的概念，有區(qū)別〔照射量指空氣電離程度來講〕但兩者都是描述輻射計量的，又相互聯(lián)系。1個電子的電荷量是×10－10e.s.u.產(chǎn)生一個e.s.u.需要的離子對數(shù)為×109，而電子在空氣中產(chǎn)生一對離子所消耗的平均能量為〔電離功〕1R照射量相當于空氣中吸收了×109××1010能量。1R照射量時，1g空氣的吸收能量為即空氣的吸收劑量為×10－3Gy。3．?吸收劑量速率單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)在單位時間中所吸收的能量稱為吸收劑量速率。單位為Gy/s。吸收劑量速率與照射距離和輻射強度有關。距離越近，吸收劑量速率越大，距離相同，輻射強度越大，那么吸收劑量越大。物料不同，吸收劑量速率也是不一樣的。四、輻射源〔一〕??人工放射性同位素在食品輻射時供電離輻射用的放射線主要為β-和γ-射線，經(jīng)常采用人工制備的放射性同位素60Co〔鈷，半衰期年〕和137Cs〔銫，半衰期年〕。60Co經(jīng)β-衰變后放出兩個能量不同的γ-光子最后變?yōu)?0Ni；137Cs經(jīng)β-衰變后放出γ-光子最后變?yōu)?37Ba。制備方法：將自然界中存在的穩(wěn)定同位素59Co金屬制成棒形、長方形、薄片形、顆粒形、圓筒形或所需要的形狀，置于反響堆活性區(qū)，經(jīng)中子一定時間照射，少量59Co原子吸收一個中子后即生成60Co輻射源。目前在商業(yè)上采用60Co作為γ-射線源?！捕畴娮蛹铀倨骼秒姶艌鲎饔茫闺娮荧@得較高能量，即將電能轉(zhuǎn)變成輻射能，這樣儀器設備裝置有靜電加速器、高頻高壓加速器、絕緣磁芯變壓器，直流加速器有兩種方式：1.直接加高壓，很高電壓使電子獲得動能如范德格拉夫加速器〔靜電加速器〕；2.不是直接利用高電壓，但反復屢次將電子加速，如盤旋加速器，電子感應加速器。利用加速器使電子帶電形成高能量粒子——人工β-射線源。用高能電子來轟擊重金屬靶，那么產(chǎn)生X-射線——X-射線發(fā)生器。
45特點：電子加速器優(yōu)點是可以控制開停，能量可以調(diào)節(jié)控制?？傻玫奖确派湫酝凰卦摧椛淠芰扛叩枚?，如1萬Ci60Co→150W，而加速器可達10-15kW。X-射線轉(zhuǎn)換率不高，一般不用于食品輻射。思考題1輻射的類型及劃分的界限2放射性同位素發(fā)射的射線種類、產(chǎn)生的條件及各自的特點。3輻射量、吸收劑量、吸收劑量速率及相應的單位。4食品輻射常用的人工放射性同位素。第三節(jié)??食品輻射技術的化學與生物學效應電離輻射之所以用來保藏食品，這是由輻射對被照射物質(zhì)中發(fā)生的化學效應與生物學效應所決定的。一、食品輻射化學效應電離輻射使物質(zhì)產(chǎn)生化學變化的問題至今仍不是很清楚。由電離輻射使食品產(chǎn)生多種離子、粒子及質(zhì)子的根本過程有：直接初級輻射——即物質(zhì)接受輻射能后，形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片——與輻射程度有關。間接次級輻射——初級輻射的產(chǎn)物相互作用生成與原物質(zhì)不同的化合物——與溫度等其他條件有關。1.?水分子水分子對輻射很敏感，當它接受了射線的能量后，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發(fā)生反響。水接受輻射后的最后產(chǎn)物是氫和過氧化氫，形成的機制很復雜?，F(xiàn)的中間產(chǎn)物主要有三種：水合電子〔eaq〕，氫氧基〔OH·〕，氫基〔H·〕。水分子被輻射后可能反響途徑〔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從上可看出物質(zhì)分子吸收了輻射能而發(fā)生了化學效應，表示物質(zhì)輻射化學效應的數(shù)值稱G值。G值：即吸收100eV能量的物質(zhì)所產(chǎn)生化學變化的分子數(shù)。輻射的化學效應是以每吸收100eV〔電子伏〕能量時被照射物質(zhì)產(chǎn)生化學變化的分子數(shù)目來表示的。〔即能傳遞100eV能量的分子數(shù)〕。2．氨基酸與蛋白質(zhì)有機化合物因輻射而分解的產(chǎn)物也很復雜，取決于原物質(zhì)的化學性質(zhì)和輻射條件，有的從高分子---低分子，有的反而從低分子---高分子。射線照射到食品蛋白質(zhì)分子，很容易使它的二硫鍵、氫鍵、鹽鍵、醚鍵斷裂，破壞蛋白質(zhì)分子的三級、二級結(jié)構(gòu)，改變物理性質(zhì)。射線照射，引起氨基酸、蛋白質(zhì)分子的化學變化有：
46〔1〕脫氨如甘氨酸e-+NH3+CH2COOH-→NH3+CH2COO-〔2〕放出CO2a.??脫氨的脫羧反響b.??不脫氨的脫羧反響〔3〕含硫氨基酸的氧化〔巰基〕e-+NH3+CH2CH〔CH2SH〕COO-→H2S+NH2CH〔CH2〕COO-〔4〕交聯(lián)蛋白質(zhì)凝聚〔該蛋白質(zhì)分子通過硫氫基的氧化生成分子內(nèi)或分子間的二硫鍵，或由酪氨酸和苯丙氨酸的苯環(huán)偶合而發(fā)生交聯(lián)〕?！?〕降解蛋白質(zhì)發(fā)生裂解，產(chǎn)生較小的碎片?！?〕輻射降解與交聯(lián)同時發(fā)生，假設降解小而交聯(lián)大，那么交聯(lián)會掩蓋降解，故降解不易觀察到。3．?酶酶是機體組織的重要成分，因酶的主要組成是蛋白質(zhì)，故它對輻射的反響與蛋白質(zhì)相似，如變性作用等?！?〕純酶稀溶液對輻射敏感，假設增加其濃度也必須增加輻射劑量才能產(chǎn)生同樣的鈍化效果。〔2〕假設在食品體系中，酶很容易受到保護，同時也受外界條件變化〔溫度、pH、含氧量〕的影響。如提高溫度會增加酶對輻射的敏感度，在有氧狀態(tài)下枯燥胰蛋白酶極易鈍化。〔3〕此外，有時酶由于蛋白質(zhì)分子降解，使酶活性中心暴露出來，反而致使酶反響更有利。因此對分解酶類活性的食品，在輻射前應先通過加熱滅酶?！?〕酶會因有巰基〔-SH〕的存在而增加其對輻射的敏感性。
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