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1、食品工艺学,第二节 食品的功能和特性,1、营养功能 营养成分：蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维 Attention：在营养学中，水被列入营养素，在食品加工中不将其视为营养素 2、感官功能 外观：形状、大小、颜色 质构：硬度、黏性、弹性 风味：气味、味道 3、保健功能：功能性食品 食品的特性：安全性、保藏性、方便性 Attention：保藏性和方便性是食品工业或食品科学与工程专业所称为的食品与厨师所制的食品的区别之所在,第三节 食品加工工艺,食品加工：将食物或原料经过劳动力、机械、能量及科学知识，把它们转变成半成品或可食用产品的过程，加工可分为清洗、粉碎、混合、分离、成型、发酵
2、、热处理、冷冻等 食品工艺：将原料加工成半成品或将原料和半成品加工成食品的过程和方法。 食品工业的组成：食品加工业、食品制造业、饮料制造业和烟草加工业 食品工艺学：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科学。,Review： 食品原料的特性：有生命活动，季节性和地区性，复杂性，易腐性 食品变质的原因：微生物的作用，酶的作用，物理化学作用 食品保藏的途径：运用无菌原理，抑制微生物的活动，利用发酵原理，维持食品最低生命活动,第四节 食品加工与贮藏对食品质量的影响,食品的质量要素：质构，颜色，风味，营养价值，安全性 食品加工的影响（举例说明）： 有
3、利影响：1、肉腌制后肉的风味、色泽、持水性以及保藏性得到提高 2、大豆加工后抗营养因子得到去除，提高了安全性 3、果蔬脱水后提高了保藏性 4、发酵能够增加食品中维生素的含量，提高了营养价值 . 不利影响：热处理食品，食品中的蛋白质易变性，降低了消化率，容易产生有毒有害物质.,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，辐射杀菌技术，超声波技术 食品监控技术：聚合酶链反应（PCR），生物传感器,Add： 食品质量管理体系： 全面管理体系(TQM） 良好的生产操作规范体系（GMP） 危害分析和关键控制点体系（HACCP） 国际产品质量认证体系（ISO9000）,
4、第二章 食品的脱水,概述 脱水的类型 浓缩：浓缩得到的产品是液态，水分含量在15%以上（浓缩果汁） 干燥：干燥得到的产品是固态，水分含量在15%一下（奶粉，果粉） 食品脱水加工类型: 1、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去除水分至固体或半固体（干燥或干制） 2、依据食品分子大小不同，用膜来分离水分（如超滤，反渗透），主要是用于浓缩 Attention： 食品脱水加工是指:在控制的条件下,通过加热蒸发脱水的方法，几乎完全地除去食品中的大部分水分,并尽量使食品的其他性质在此过程中极小地发生变化，食品被脱水后水分含量在15%以下,即干燥或干制。,第一节 食品干藏原理,食
5、品中水分的存在形式,水分活度 定义：一定温度下食品水分蒸气压与纯水饱和蒸气压的比值 aw=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) 水分活度数值的意义： 1、Aw =1的水就是自由水(或纯水）,可以被利用的水 2、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 3、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 测定方法：冰点测定法、相对湿度传感器测定法、康维氏微量扩散器测定法 影响水分活度的因素主要有食品种类、水分含量、食品中溶质种类和浓度及温度（冰点以上，Aw与食品组成和温度有关，冰点以下，Aw只与温度有关）,吸湿等温曲
6、线 定义：在恒定温度下，食品的水含量（以g水/g干物质表示）对其活度形成的曲线称为等温吸湿曲线（MSI）。 大多数食品或食品原料的吸湿等温线为S型，而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物等食品的吸湿等温线为J型。,一般的MSI均可分为三个区，如下图所示：,区：为构成水和邻近水区，即与食品成分中的羧基、氨基等基团通过氢键或静电引力相互结合的那部分水。由于这部分水比较牢固的与非水成分结合，因此aw较低，一般在00.25之间，相当于物料含水量00.07g/g干物质。这种水不能作为溶剂而且在-40不结冰，对固体没有显著的增塑作用，可以简单的看作固体的一部分。要注意的是，一般把区和区交
7、界处的水分含量称为食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水量的近似值。,区：多层水区，即食品中与酰胺基、羧基等基团和结合水、邻近水以水溶质、水水以氢键和缔合作用被相对固定的水，也包括直径小于1m的毛细管的水；这部分水的aw一般在0.250.8之间，相当于物料含水量在0.07g/g干物质至0.140.33g/g干物质。当食品中的水分含量相当于区和区的边界时，水将引起溶解过程，它还起了增塑剂的作用并且促使固体骨架开始溶胀。溶解过程的开始将促使反应物质流动，因此加速了大多数的食品化学反应。 区：自由水区，aw在0.80.99之间，物料最低含水量在
8、0.140.33 g/g干物质，最高为20g/g干物质。这部分水是食品中与非水物质结合最不牢固、最容易流动的水，也称为体相水。其蒸发焓基本上与纯水相同，既可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。在凝胶和细胞体系中，体相水以物理的方式被截留，其宏观流动性受到影响，但它与稀盐溶液中水的性质相似。,滞后现象 所谓滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的吸湿等温线和由样品中取出一些水（解吸作用）后绘制的吸湿等温线并不完全重合，这种不重合性称为滞后现象。,引起食品解吸和回吸出现滞后现象的主要原因有：a.解吸过程中一些水分与非水物质相互作用导致释放速度减缓；b.物料不规则
9、形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需要不同的蒸气压；c.解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水量时处于较高的水分活度。由于滞后现象的存在，有解吸制得的食品必需保持更低的水分活度才能与由回吸制得的食品保持相同的稳定性。,水分活度对食品保藏性的影响 1、水分活度和微生物生长活动的关系 2、水分活度对酶活力的影响 3、水分活度对化学反应的影响 1、水分活度和微生物生长活动的关系,2、水分活度对酶活力的影响,呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度的增大而迅速提高。Aw0.15才能抑制酶活性,3、
10、水分活度对化学反应的影响,淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老化和糊化上。老化是淀粉颗粒结构、淀粉链空间结构发生变化而导致溶解性能、糊化及成面团作用变差的过程。在含水量大3060%时，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化速度变慢；当含水量降至1015%时，淀粉中的水主要为结合水，不会发生老化。,脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为酸败，而酸败过程的化学本质是空气氧的自动氧化。脂类的氧化反应与水分含量之间的关系为：在区，氧化反应的速度随着水分增加而降低；在区，氧化反应速度随着水分的增加而加快；在区，氧化反应速度随着水分增加又呈下降趋势。 蛋白质及酶：据测定，当食品中的水分含量在2%以下时，可以有效的阻
11、止蛋白质的变性；而当达到4%或其以上时，蛋白质变性变得越来越容易。水促使蛋白质变性的原因是，水能使多孔蛋白质润胀，暴露出长链中可能被氧化的基团，导致氧化反应的发生，破坏保持蛋白质高级结构的弱键，从而使蛋白质变性。褐变反应是影响食品质量和外观特性的重要的化学反应，包括酶促褐变和非酶褐变两类。酶促褐变是在酶作用下，食品中的酚类化合物发生特殊的氧化反应使食品颜色变劣的过程。当食品中的水分活度在0.250.30之间时，酶促褐变可被有效防止；但当水分活度在此基础上增加时，酶促反应就会明显发生。,总之，降低食品中的水分活度，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但水分
12、活度太低，反而会加速脂肪的氧化酸败。要使食品具有最高的稳定性，最好将水分活度保持在结合水范围内。这样，既可使化学变化难以发生，同时又不会使食品丧失吸水性和持水性。,第二节 食品的干燥机制,干制是指食品在热空气中受热蒸发后进行脱水的过程 在干燥时存在两个过程： 食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触的表面（内部转移），当水分子到达表面，根据空气与表面之间的蒸汽压差，水分子就立即转移到空气中（外部转移）水分质量转移 热空气中的热量从空气传到食品表面，由表面再传到食品内部热量传递 干燥时食品水分质量转移和热量传递的模型,Food H2O,（2）温度梯度T 食品在热空气中，食品表面受热高于它的中心，因
13、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。,表面水分扩散到空气中,内部水分转移到表面,M,M- M,T,T- T,（1）水分梯度M 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。,干燥机制,1. 导湿性,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
14、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： gradM= lim （ M /n）= M / n n0 M 物体内的湿含量， kg/kg干物质 n物料内等湿面间的垂直距离（m） I 水分减少的方向,n,grad M,I,M+ M,M,导湿性引起的水分转移量可按照下述公式求得： I水= -K0（ M/ n）= -K 0 M（Kg/m2h） 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/ m2h） K 导湿系数（m2 / h） 0 单位潮湿物料容积内绝对干物质重量 （kg/m3 ） M 物料水分（kg/kg干物质） “”负号表示
15、水分转移的方向与水分梯度的方向相反； 导湿系数K在干燥过程中并非稳定不变，它随着物料水分含量和温度而异。,物料水分含量与导湿系数间的关系,导湿系数K（m/h）,物料水分M（kg/kg干物质）,A,C,D,E,物料水分含量和导湿系数间的关系 吸附水分（单、多层水） 渗透水分 毛细管水分,K值的变化比较复杂。当物料在水分含量高（III区）时，排除的水分基本上为自由水，以液体状态转移，导湿系数稳定不变（ED段）；到II区时，排除的水分基本上是渗透水分时，水分以液体状态和以蒸汽状态转移，导湿系数下降（DC段）；在I区再进一步排除的水分则为吸附水分，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
16、层水分。因结合力强，故K先上升后下降（CA段）,物料水分含量与导湿系数间的关系,K与温度指数成正比 启示：若将导湿性小的物料在干制前加以预热，以增大导湿系数，就能显著地加速干制过程。为此，常在饱和湿空气中加热，以免物料表面水分蒸发形成硬膜，而影响水分转移。,2. 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。 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，但将促使水蒸汽压上升，高温区水蒸汽压 大于低温区；此外，高温区毛细管内水分还将受到挤压空气扩张的影响，结果使毛细管内水分顺着热流方向转移。导湿温性成为阻碍因素,导湿温系数,在水分含量高的时候， 自由水是以液体状态流动，因而导湿温性
