食品工艺学原理 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/14 11:40:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第一章 绪论

1. 什么是食物、什么是食品?

食物:供人类食用或具有可食性的物质。

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,主要来源由农业生产来提供。

食品:将食物经过加工得到产品统称为食品,食品是经过加工制作的食物。 2. 食品有哪些功能和特性?

1) 营养功能:蛋白质、碳水化合物(糖)、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维。

保持人类的生存,即食品的第一功能——营养功能(吃饱),最基本的功能,提供营养和能量。 2)感官功能:

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:分为气味和味道。气味:香气、臭味、水果味、腥味;味道:酸、甜、苦、辣、 咸、麻、鲜。 为了满足视觉、触觉、味觉、听觉等感官方面的需求。第二功能——满足嗜好(吃好),这是人类对食品的物理、化学、心理的反应。

3)保健功能:除食品中营养成分外,还含有一些化学物质如黄酮类、多酚、皂类化合物、肽类、低聚糖、多价不饱和脂肪酸、益生菌等。第三功能——食品功能的新发展:调节人体生理功能,起到增进健康、充沛精力、恢复疾病、延缓衰老、美容等作用(吃出健康)。

食品所具有的特别性质或属性,有3个特性:

1、安全性:(1)安全性:指食品无毒、无害、无副作用。与“食品卫生”为同义词。 (2)影响安全性的三个方面:

微生物指标:细菌总数、致病菌、霉菌、病毒、化学毒素。

化学污染指标:重金属如铅、砷、汞;农药残留、药物残留如抗生素类、激素类药物;滥用化学添加剂或用

量超标。

物理因素:食品在生产加工过程中吸附、吸收外来的放射性核素,或混入食品的杂质超标,或食品外形引起

食用危险安全问题。

2保藏性:(1)保藏性:在一定时期内食品应保持原有的品质或加工时的品质或质量。(2)食品的品质降低到不能被消费者接受的程度所需要的时间被定义为食品货架寿命或货架期。

3方便性:食品便于食用、携带、运输、贮藏。 ? 易拉罐、易拉盖、易拉袋。 ? 外包装、纸盒、箱子等。 ? 净菜、配菜。 ? 开袋即食。

保藏性、方便性是食品工业或食品科学与工程专业中所称为的食品,与厨师或家庭所制作的食品的区别所在。 3. 食品的质量要素主要有哪些?

1) 食品感观指标(色、香、味、质构) 2)营养素含量 3)卫生指标 4)保藏期

4. 常见食品的变质主要由哪些因素引起?如何控制?(以饼干、方便面、冷冻食品、罐头食品、饮料等为例来说

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明。)

引起因素:

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。如多酚氧化酶诱发酶促褐变。

3、物理化学作用:食品在热、冷、水分、氧气、光、pH、时间的条件下发生物理化学变化,从而引起变色、

褪色。

控制:

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:低温(冷冻),干藏,腌制,烟熏,化学防腐剂,生物发酵,辐射。 3、利用发酵原理: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。

5. 食品加工: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

品)的方法或过程。

第二章 食品的脱水

1. 食品中水分的存在形式?

结合水(束缚水):化学结合水、吸附结合水、结构结合水、渗透压结合水。 自由水(游离水):滞化水、毛细管水、自由流动水。

2. 水分活度:衡量水结合力的大小或区分自由水和结合水,可用水分子的逃逸程度(逸度)表示,将食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度:

Aw=f/f0 式中:f--食品水的逸度;f0--纯水的逸度。 近似:水分活度Aw=P/P0=n2/(n1+n2) 【1:溶质 2:溶剂】 3. 水分活度对微生物、酶及化学变化有什么影响?

(1)对微生物生长的影响:不同类群微生物生长繁殖的最低Aw范围不同:

? 细菌:0.94~0.99 ? 霉菌:0.80~0.94 ? 耐盐细菌:0.75

? 耐干燥的霉菌和耐高渗透压的酵母:0.60~0.65 ? 微生物不生长:<0.60

(2)对酶活性的影响: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<0.65时,酶活性降低或减弱,但要抑制酶活性,Aw应在0.15一下。因此通过Aw来抑制酶活性不是很有效。

(3)对化学变化的影响:同一类食品由于组成、新鲜度和其它因素而使Aw有差异,实际上食品中的脂类自动氧化、非酶褐变、微生物生长、酶的反应等都与Aw有关。

当Aw<0.2时,除了氧化反应外,其它反应处于最小值(区域I);

当Aw为0.2~0.3时,为最小的反应速度(一般在等温线吸附区域I与Ⅱ的边界);

当Aw为0.7~0.9(中等水分)时,美拉德褐变反应、脂类氧化、维生素B1降解、叶绿素损失、微生物

繁殖和酶反应均显示出最大速率。

随着水活性增加,反应速度反而降低,如蔗糖水解后的褐变反应。

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4. 简述干藏原理。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?

南方雨水多,空气比较潮湿,温度高,所以容易发生霉变。用密封袋或密封桶装起来。 5. 什么是吸附和解吸?

吸附:当食品水分蒸汽压低于空气的蒸汽压时,则空气中水蒸气会不断地向食品表面扩散,食品则从它的表面附近空气中吸收水蒸气而增加其水分。

解吸:当食品水蒸汽压大于空气蒸汽压时,则食品中水分蒸发,其蒸汽压相应下降,从而水分含量降低。 6.平衡相对湿度(ERH):反应了与食品相平衡时周围的空气状态或大气性质,此时湿度称为平衡相对湿度.数值

上表示为Aw。 Aw= p/ p0 =ERH/100

7.水分吸附等温曲线(MSI):在恒定温度下,以Aw对水分含量做图所得到的曲线称为MSI。食品的MSI表示食

品平衡水分含量与外界空气相对湿度(或食品的Aw)的关系。 (1)I区间的水与溶质结合最牢固

食品中最不易移动的水,这种水通过离子或偶极相互作用而被吸附在溶质的极性位置。这类水在一40℃不结冰,也不能作为溶剂,占 1%以下。这类水不能对食品固形物产生可塑作用,其行为如同固形物一部分。

(2)等温线Ⅱ区间

此区间水通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合,大部分在-40℃时不能结冰,与I区总水分通常在总水量的5%以下。

(3)等温线Ⅲ区间

该区间增加的这部分水称为游离水,它是食品中结合最不牢固且最容易移动的水。既可作为溶剂又有利于化学反应的进行和微生物生长。Ⅲ区间内的水在高水分含量食品中一般占总水量的95%以上。可被冻结,类似于自由水,易被脱水除去。

8.“滞后环”: 回吸等温线与解吸等温线,在中低水分含量部分,解吸与回吸线的不重合,张开了一眼孔,称为

“滞后环”。

9.滞后环现象:对于食品体系,采用向干燥样品中添加水(回吸作用)的方法绘制水分吸湿等温线和按解吸过程

绘制等温线并不相互重叠,这种不重叠性称为滞后现象。

10.什么是食品的导湿性与导湿温性?分别由什么引起的?

干制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。同时,食品高水分区水分子就会向低水分区转移或扩散。这种由于水分梯度使得食品水分从高水分处向低水分处转移或扩散的现象称为导湿性。

在空气对流干燥中,食品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(不论是液态或气态)从高温处向低温处转移,这种由温度梯度引起的导湿温现象称为导湿温性。 11.请用导湿性和导湿温性解释干燥过程特征。

对流干燥:温度由物料表面向中心传递,而水分流向正好相反,即温度梯度和水分梯度的方向恰好相反。 I

湿温

将成为水分沿水分梯度扩散的阻碍因素,水分扩散受阻。I总=I湿-I湿温

对流干燥降速阶段: I湿温> I湿,物料表面水分向深层转移,但物料表面水分仍不断蒸发,表面迅速干燥,温

度上升,水分蒸发转移至物料内部。只有当物料内部因温度引起水分活性增大,建立足够压力后,才会使水分转移方向改变,扩散到表面进行蒸发,此不利于物料干燥。

如果物料内部无温度梯度存在,水分将在导湿性影响下向物料表面转移,在他表面进行蒸发。如能相同的内部和外部水分扩散,就能延长恒速干燥阶段。

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干燥阶段 曲线特征 干燥速率上升,温度上升,水分略有下降 干燥速率不变,温度不变,水分下降 干燥速率下降,表面温度上升,水分下降变慢 作用 导湿性引起水分由内向外;导湿温性相反, 但随着内外温差减少,其作用减弱 导湿性引起水分由内向外;导湿温性由于内外几乎没有温差,因此不起作用 低水分含量时,导湿性减小,导湿温性减小 预热阶段 恒速干燥阶段 降速干燥阶段 12.请绘制干燥曲线、干燥速率曲线及食品温度曲线,并解释各曲线的含义。

曲线1:干燥曲线 曲线2:干燥速率曲线 曲线3:食品温度曲线

干燥曲线:

(1)干燥开始的很短时间内(AB),食品含水量几乎不变。持续时间取决于食品厚度。 (2)随后,食品含水量直线下降(BC)。

(3)在某个含水量以下时(第一临界水分),食品含水量的下降速度将放慢,最后达到其平衡含水量(DE),

干燥过程停止。

该曲线主要由内部水分迁移与表面水分蒸发或外部水分扩散所决定。

干燥速率曲线:

(1)当食品含水量仅有较小变化时,干燥速度即由零增加到最大值,为升速期A\。

(2)在随后干燥过程中保持不变。这个阶段称恒率干燥期B\,干燥机理为表面汽化控制,表面去除的水

分大体相当于物料的非结合水分。

(3)当食品含水量降低到C\临界点时,临界点是干燥由表面汽化控制到内部扩散控制的转变点,是物料由

去除非结合水到去除结合水的转折点。干燥速度开始下降,进入降率干燥期C\。

(4)D\食品物料表面水分全部变干,当干燥达到平衡时,水分迁移基本停止,干燥速率为0.

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食品表面温度曲线:

(1)干燥起始阶段,食品表面温度很快达到湿球温度。 (2)在整个恒率干燥期,食品表面保持该温度不变。

(3)水分扩散速度低于水分蒸发速度,食品吸收的热量不仅用于水分蒸发,而且使食品温度升高。 (4)当食品含水量达到平衡含水量时,食品的温度等于加热空气的温度(干球温度)。

13.干制原料的基本要求:干物质含量高,风味色泽好,不易褐变,可食部分比例大,肉质致密,粗纤维少,成

熟度适宜,新鲜完整。

14.干制的方法主要有哪些及分类? 对流干燥、微波干燥、冷冻干燥的原理和特点?

干制方法分类:自然干制、人工干制。 自然干制:晒干、阴干、晾干。

人工干制:(一) 空气对流干燥 (二) 接触干燥(滚筒干燥) (三) 真空干燥

(四)冷冻干燥 (五) 微波干燥 (六) 远红外干燥

对流干燥:

原理:空气对流干燥时最常见的食品干燥方法,以热空气为干燥介质,自然或强制地对流循环的方式与食品

进行湿热交换,物料表面上的水分即汽化,并通过表面的气膜向气流主体扩散,与此同时,由于物料表面水分汽化的结果,使物料内部和表面之间产生水分梯度差,物料内部的水分因此以气态或液态的形式向表面扩散。

特点:由于干燥介质使采用大气压下的空气,其温度和湿度容易控制,只要控制进口空气的温度,就可以使

食品物料免遭高温破坏的危险。采用此方法时,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。

微波干燥:

原理:利用了食品极性水分子(偶极子)在电场方向迅速交替改变的情况下,跟随进行迅速的运动,因运动

摩擦产生很高的热量。微波:300MHz~300KHz,波长为1mm~1000mm的高频交流电。

特点:

优点:(1)干燥速度极快(2)食品加热均匀,制品质量好(3)具有自动热平衡特性(4)容易调节和控制

(5)热效率高

缺点:耗电量较大,干燥成本较高,另外微波加热时热量易向角及边处集中,产生所谓的“尖角效应”。

冷冻干燥(升华干燥):

原理:冷冻干燥是利用冰晶升华的原理,在高度真空的环境下,将已冻结的食品物料的水分不经过冰的融化

直接从冰固体升华为蒸汽,一般的真空干燥物料中的水分是在液态下转化为汽态而将食品干制。

特点:物料在低压和低温下干燥,使物料中的易氧化成分不致氧化变质,热敏成分损失较小,可以最大限度

地保留食品原有的成分、味道、色泽和芳香;固体骨架基本保持不变,保持原有形状;具有很理想的速溶性和快速复水性。设备投资大,花费大,干燥时间长。适合需保持活性物质、高品质的食品。

15.合理的干制工艺条件应包括哪些?(合理选用干燥条件的原则?)

1、食品表面的水分蒸发速率尽可能等于食品内部的水分扩散速率。

2、在恒速干燥阶段,在第一条前提下,尽量提高热空气温度,但是对于含有黏性成分的食品,不能这样。 3、在开始降速阶段,要降低空气温度和流速,提高空气相对湿度。 4、干燥末期,降低温度和湿度。要达到产品所需要的平衡湿度。

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