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食品工艺学第一章绪论第一节食品的加工概念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。第五节食品工艺学的主要研究内容和范围一、食品工艺学的定义食品工艺学是应用化学、物理学、生物学、微生物学、食品工程原理和营养学等各方面的基础知识，研究食品的加工保藏；研究加工、包装、运输等因素对食品质量、营养价值、货架寿命、安全性等方面的影响；开发新型食品；探讨食品资源利用；实现食品工业生产合理化、科学化和现代化的一门应用科学。二、研究内容和范围（一）根据食物原料特性，研究食品的加工和保藏1．原料特性食物化学成分多、体系复杂；除营养成分外还有其他几十种到上百千种的化合物；胶体，固体，液体。大多数食物原料都是活体蔬菜、水果、坚果等植物性原料在采收或离开植物母体之后仍然是活的；家畜、家禽和鱼类在屠宰后，组织即死亡，但污染这些产品的微生物是活的，同时，细胞中的生化反应仍在继续。原料一经采收或屠宰后即进入变质过程，品质决不会随贮藏时间的延长而变好影响(原料)品质的因素：微生物的影响；酶在活组织、垂死组织和死组织中的作用；物理化学因素热、冷、水分、氧气、光、时间。2．按照变质可能性将原料分类（1）极易腐败原料（1天~2周）如肉类和大多数水果和部分蔬菜；采收（屠宰、切割）、搬运、包装、贮藏条件可能强烈影响其品质；冷藏温度应该合理（某些果蔬会冻害）。（2）中等腐败性原料（2周~2月）柑橘、苹果和大多数块根类蔬菜；冷害问题。（3）稳定的原料（2~8月）粮食谷物、种子和无生命的原料如糖、淀粉和盐等。3．食品保藏原理（1）维持食物最低生命活动的保藏方法；（2）抑制食物生命活动的保藏方法；（3）应用发酵原理的食品保藏方法；（4）利用无菌原理的保藏方法；①控制微生物加热（杀灭微生物巴氏杀菌灭菌）；冷冻保藏（抑制微生物）；干藏（抑制微生物）；高渗透；烟熏；气调；化学保藏；辐射；生物方法。②控制酶和其它因素控制微生物的方法很多也能控制酶反应及生化反应，但不一定能完全覆盖。比如：冷藏可以抑制微生物但不能抑制酶。加热、辐射、干藏也类似③其他影响因素包括昆虫、水分、氧、光可以通过包装来解决。（二）研究影响食品质量因素、加工对食品质量的影响，研究良好的生产方法、工艺设备和生产组织1食品的质量因素质量的定义：食品好的程度，包括口感、外观、营养价值等。或者将质量看成是构成食品特征及可接受性的要素。外观感观特性质构风味食品质量营养质量卫生质量耐储藏性2加工对质量的影响如：加工因素中热加工对水果制品质量的影响、相应的改进（工艺设备和保藏工艺两方面的改进）；肉制品中的腌制工艺；奶粉的速溶性；废弃物的处理：乳清、黄浆水。（三）创造新型、方便和特需的食品如一大批具有功能性质、保健性质的食品在80年代中后期开始被开发；改变食品的营养成分以适应特定人群需要；添加营养素到特定食品；改善质量提高品质；应用功能改善，包括包装方便性、食用方便性、成本降低等。（四）研究充分利用现有食品资源和开辟食品资源的途径1．以前未被充分利用的资源；2．副产物的综合利用。（五）研究食品的安全性、良好的生产操作和卫生操作（GMPHACCP）第六节本课程的地位一、食品工艺学课程的重要性食品工艺学作为食品科学与工程专业的一门主干课程，可以为本科学生今后进一步学习和研究食品加工保藏，今后从事本专业的研究、管理、营销工作打下基础。二、关于食品科学借用FoodScience（Norman)的定义：食品科学可以定义为应用基础科学及工程知识来研究食品的物理、化学及生化性质及食品加工原理的一门科学。五个基础框架1.食品的基础研究领域（或者称之为狭义食品科学）：包括食品化学，研究食品的组成、结构、物化生化特点及加工和使用过程中的变化的一门科学。2.食品微生物领域：环境对食品腐败的作用以及微生物对食品本身及食品制造过程的影响、微生物的检验、公共健康等问题的一门科学。3.食品加工领域：即研究食品原材料特点、食品保藏原理、影响食品质量、包装及污染的加工因素、良好生产操作及卫生操作的一门科学——这也是本课程的主要研究内容。4.食品工程领域：即研究食品加工过程中的工程原理及单元操作的科学，工程原理包括物料与能量平衡、热力学、流体；流体流动、传热与传质等等。5.食品分析领域：分析食品产品及组分的质量特点、化学的原理。第二章食品的脱水加工概述一、食品的脱水加工（dehydration）从食品中去除水分，在该条件下不导致或几乎不导致食品性质的其它变化（除水分外），是一种用于长期保藏食品的极其重要的食品加工操作。浓缩(concentration)——留下液体，其中水分含量高。干燥(drying)——产品是固体，最终水分含量低。二、食品脱水加工的特点（1）食品经脱水加工后，重量减轻、体积缩小，可节省包装、储藏和运输费用；带来了方便性；（2）干燥食品可延长保藏期；三、食品脱水加工的方法在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食品组分的蒸汽压不同而分离；依据分子大小不同，用膜来分离水分，如渗透、反渗透、超滤；本章中讨论的是通过热脱水的方法。四、食品干燥保藏指在自然条件或人工控制条件下，使食品中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后并始终保持低水分的保藏方法。是一种最古老的食品保藏方法。五、食品干藏的历史我国北魏在齐民要术书中记载用阴干加工肉脯；在本草纲目中，晒干制桃干；大批量生产的干制方法是在1875年，将片状蔬菜堆放在室内，通入40度热空气进行干燥，这就是早期的干燥保藏方法，差不多与罐头食品生产技术同时出现。六、食品干藏的特点设备简单生产费用低，因陋就简；食品可增香、变脆；食品的色泽、复水性有一定的差异。七、脱水加工技术的进展除热空气干燥目前还在应用外，还发展了红外线、微波及真空升华干燥、真空油炸等新技术。提高干燥速度；提高干制品的质量；发展成食品加工中的一种重要保藏方法。第一节食品干藏原理长期以来人们已经知道食品的腐败变质与食品中水分含量（M）具有一定的关系M表示以干基计，也有用湿基计m，但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以预言食品的稳定性。有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的情况是明显不同的，如鲜肉与咸肉，水分含量相差不多，但保藏却不同，这就存在一个水能否被微生物酶或化学反应所利用的问题；这与水在食品中的存在状态有关。一、食品中水分存在的形式（1）自由水或游离水（2）结合水或被束缚水①化学结合水；②物理化学结合水。③机械结合水。二、水分活度游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度（wateractivity）Aw。f——食品中水的逸度Aw=——f0——纯水的逸度我们把食品中水的逸度和纯水的逸度之比称为水分活度。水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在低压或室温时，f/f0和P/P0之差非常小（1%），故用P/P0来定义Aw是合理的。（1）定义Aw=P/P0其中P：食品中水的蒸汽分压；P0：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水的饱和蒸汽压）。（2）水分活度大小的影响因素①取决于水存在的量；②温度；③水中溶质的浓度；④食品成分；⑤水与非水部分结合的强度。表2-1常见食品中水分含量与水分活度的关系。（3）测量①利用平衡相对湿度的概念；②数值上Aw=相对湿度/100，但两者的含义不同；③水分活度仪。对单一溶质，可测定溶液的冰点来计算溶质的mol数；具体方法参考FoodengineeringpropertiesM.M.A.Mao。三、水分活度对食品的影响大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶解、化学反应等）与水分活度是紧密相关的。（1）水分活度与微生物生长的关系；食品的腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应造成的，任何微生物进行生长繁殖以及多数生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而降低食品的水分活度，从而限制微生物活动、酶的活力以及化学反应的进行，达到长期保藏的目的。（2）干制对微生物的影响；干制后食品和微生物同时脱水，微生物所处环境水分活度不适于微生物生长，微生物就长期处于休眠状态，环境条件一旦适宜，，又会重新吸湿恢复活动。干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制其活动，但保藏过程中微生物总数会稳步下降。由于病原菌能忍受不良环境，应在干制前设法将其杀灭。（3）干制对酶的影响；水分减少时，酶的活性也就下降，然而酶和底物同时增浓。在低水分干制品中酶仍会缓慢活动，只有在水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。酶在湿热条件下易钝化，为了控制干制品中酶的活动，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达到酶失去活性为度。（4）对食品干制的基本要求。干制的食品原料应微生物污染少，品质高。应在清洁卫生的环境中加工处理，并防止灰尘以及虫、鼠等侵袭。干制前通常需热处理灭酶或化学处理破坏酶活并降低微生物污染量。有时需巴氏杀菌以杀死病原菌或寄生虫。四、食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线称为该食品的吸附等温线；水分吸附等温线的认识；温度对水分吸附等温线的影响；水分吸附等温线的应用。思考题1.水分活度对微生物、酶及其它反应有什么影响？简述干藏原理。2.在北方生产的紫菜片，运到南方，出现霉变，是什么原因，如何控制？第二节食品干制的基本原理一、干燥机制干燥过程是湿热传递过程：表面水分扩散到空气中，内部水分转移到表面；而热则从表面传递到食品内部。①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。②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/kg干物质），则沿法线方向相距Δn的另一等湿面上的湿含量为M+ΔM，那么物体内的水分梯度gradM则为：)//(limlim00mkgkgnMnMnMMMgradMnnM——物体内的湿含量，即每千克干物质内的水分含量（千克）；Δn——物料内等湿面间的垂直距离（米）。导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得：（千克/米2·小时）其中：i水——物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水分转移量（kg干物质/米2·小时）。K——导湿系数（米·小时）。γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米3）。M——物料水分（kg/kg干物质）水分转移的方向与水分梯度的方向相反，所以式中带负号。需要注意的一点是：导湿系数在干燥过程中并非稳定不变的，它随着物料温度和水分而异。（2）物料水分与导湿系数间的关系①K值的变化比较复杂。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