农产品加工工艺学.docx

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1、农产品加工工艺学课程辅导一、考试题型1、名词解释题2、选择题3、问答题4、论述题二、答题要求1、主观题应审清题意，并特别注意问答题除答出要点外，也应有适当的简要分析。2、论述题要求全面综合分析问题，一定要答出相应的概念，并对各个要点必须进行阐述。“农产品加工工艺学”重 点 与 难 点 阐 释第二章 食品的低温保藏本章对食品低温条件下的保藏原理、食品冷却与冷藏方法及食品冻结与冻藏方法进行了详细的分析。 一、 食品腐败的原因食品腐败变质是由其本身、环境和微生物三者互为条件、相互影响、综合作用的结果，其中以微生物作用为主。能引起食品腐败的微生物有各种霉菌、酵母和细菌。食品的分解变质是一种自然现象，是

2、不可避免的。控制微生物的生长是防止食品变质的首要问题。 食品变质的主要原因包括如下方面： l微生物，主要指细菌、酵母和霉菌的生长和活力。食品自身中的酶和其它化学反应的活力。虫、寄生虫和鼠的侵袭。对某一食品不适当的温度。失去或得到水分。与氧的反应。光。机械压力、机械损伤。时间。这些因素可分为生物的、物理的和化学的。 二、 低温保藏的基本原理 温度影响化学反应的速度；影响酶促反应的速度；影响微生物的生长繁殖和食品原料水分的蒸发。故低温保藏是目前最常用的食品保藏方法之一。 低温导致微生物活力减弱和死亡的原因食品在低温下不易变质之原因主要有三： 在低温下可抑制微生物之生长和繁殖。在低温下食品内原有的酶

3、的活性大大降低。在低温下水变成冰，水分活度降低， 食品的保水能力大大增强。 温度下降，酶活动也逐渐降低，物质代谢中的各种生化反应减缓，因而微生物的生长繁殖就逐渐减慢。温度下降时微生物细胞内原生质粘度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，并最后还导致了不可逆性蛋白质凝固，从而破坏了生物性物质代谢的正常运行，对细胞造成了严重损害。 三、制冷系统 制冷系统是冷藏库最重要的部分。用于冷藏库制冷降温的部件包括蒸发器、压缩机、节流阀、冷凝器和必要的调节阀门、风扇、导管和仪表等，所有部件构成一个完整的密封系统进行制冷。机械制冷的工作原理是借助于制(致)冷剂(亦称冷媒或制冷工质)在循环不已的气态液态互变过程

4、中，把贮藏库内的热量传递到库外而使库内温度降低，并不断移去库内热源所产生的热而维持稳定的库温。 四、 食品的冻藏 食品原料在冻结点以下的温度条件下贮藏，称为冻藏。较之在冻结点以上的冷藏有更长的保藏期。在-12以下的低温条件，通常能引起食品腐败变质的腐败菌基本不能生长，可引起食品品质劣变的酶促反应和非酶反应也都在较低的水平上进行。 (一)结晶条件和结晶曲线l 1、结晶条件 l 过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。l 2、结晶曲线 水的冻结即是结晶的过程，在这个过程中有两种现象发生，一是晶核的形成，一是以晶核为中心的晶体的成长。冰结晶形成的过程也是这样，随着温度的降低，晶核生成数和晶体的成长有着

5、各不相同的速度。图1120为结晶生长曲线，简称结晶曲线。该曲线表明随温度不同，晶核生成数和晶体成长速度的情况。l 当温度比较高时，产生的晶核数少，如在温度为a时的aa线上，晶核数少，而结晶成长的速度较快，晶核产生的速度落后于晶体成长的速度。这时的情况是少量的晶核和晶体的大量成长，结果是在这个温度下形成少量的大型结晶。l bb线上，晶核生成数很多，晶体成长速度也很快，所以这时的冰结晶状态将是大量的晶核和由晶核成长起来的大小参差不齐的结晶。l cc线上，则是晶核数相当多，而晶体成长慢，结果是较小的冰晶占有较大的数量。l dd线上是温度降低到一定的低温后逐渐转变为玻璃体状态。因此，仅形成极少量的晶核

6、，不存在晶核的成长。l 结晶曲线作为一个动态的描述，说明了在不同冻结温度下冰结晶的形成和大小。l 3、最大冰晶生成带： 大多数食品的水分含量都比较高，大部分水分都在-1-5的温度范围内冻结。这种大量形成冰结晶的温度范围称为冰结晶最大生成带。在冰结晶最大生成带食品放出大量的潜热，使食品的温度并不明显下降。 （二）冻结速度对食品品质的影响 冻结过程中食品冻结速度愈快，水分重新分布的现象也就愈不显著。因为快速冻结时必然使组织内的热量迅速向外扩散，因而，细胞内的温度会迅速下降而使得细胞内的水分可以在原地全部形成冰晶体,整个组织可以形成既小又多的冰晶体，分布也较均匀，有可能在最大程度上保证它的可逆性和冻

7、制食品的质量。 食品速冻的概念 所谓速冻，可以通过几种概念表示：一是指食品中心温度在30分钟以内从-1降到-5；二是单位时间内食品-5的冻结层从表面向内部移动的距离为520厘米。 一、影响罐头热杀菌的因素 罐头杀菌的方法很多，有加热杀菌、火焰杀菌、辐射杀菌等，但目前应用的最多的仍然是加热杀菌。影响罐头加热杀菌的因素可以从两大方面考虑：一是影响微生物耐热性的因素，二是影响罐头传热的因素。（一）影响微生物耐热性的因素 1.食品在杀菌前的污染情况 食品从原料进厂到装罐密封，不可避免地会遭受到各种微生物的污染。所污染的微生物的种类和数量与原料状况、运输条件、工厂卫生、生产操作工艺条件以及操作人员个人卫

8、生等密切相关。原始活菌数愈多，污染愈严重，所需杀菌的时间愈长。（1）污染微生物的种类 食品中污染的微生物种类很多，微生物的种类不同，其耐热性有明显不同。即使同一种细菌，菌株不同，其耐热性也有较大差异。（2）污染微生物的数量。 微生物的耐热性还与微生物的数量密切相关。杀菌前食品中所污染的菌数越多，其耐热性越强，在同温度下所需的致死时间就越长。l 微生物数量是指在食品中存在的营养细胞数或指一定量食品中的细菌芽孢数。对热加工原理的讨论，重点将放在用于描述高温对微生物数量变化影响的典型参数上。 微生物数量减少一个对数循环所需的时间是对数减菌时间(D值),常用的第一个定量参数，在整个热加工文献中，已经应

9、用指数递减时间或值来定量测定高温对微生物数量的影响。已经测定了不同类型的营养微生物、芽孢菌、食品腐败菌和致病菌的D值。在一定温度下，D值越大，微生物菌群的耐热性越高。 引起指数递减时间产生一个对数循环减少所需要增加的温度被定义为耐热性常数(Z值)。热致死时间（值），即为在一定温度下微生物数量获得指定减少所需的时间，也称为杀菌强度、杀菌效率值。 在不同的高温下，微生物数量达到相同指定量减少所需要的时间或F值是不同的。在一定温度下，F值越大，微生物菌群对特定高温的耐热性越大。 2.食品的酸度（pH） 食品的酸度对微生物耐热性的影响很大。对于绝大多数微生物的来说，在pH中性范围内耐热性最强，pH升高

10、或降低都可以减弱微生物的耐热性。酸度不同，对微生物耐热性的影响程度不同。3.食品的化学成分 食品中含有糖、酸、脂肪、蛋白质、盐分等成分，除了上述的酸对微生物耐热性有较大影响外，其他成分对微生物的耐热性也有不同程度的影响。4、罐头的杀菌温度 与微生物的致死时间有着密切的关系，因为对于某一浓度的微生物来说，它们的致死条件是由温度和时间决定的。在保证杀菌要求的前提下，杀菌温度越低，时间越短越好。（二）影响罐头传热的因素 1.罐内食品的物理性质 与传热有关的食品物理特性主要是形状、大小、浓度、粘度、密度等，食品的这些性质不同，传热的方式就不同，传热速度自然也不同。 2.罐藏容器的物理性质 （1）容器材

11、料的物理性质和厚度 罐头加热杀菌时，热量从罐外向罐内食品传递，罐藏容器的热阻自然要影响传热速度。罐头生产常用的镀锡薄板罐和玻璃罐的罐壁厚度、热导率及其热阻见表3-11。（2）容器的几何尺寸和容积大小 容器的大小对传热速度和加热时间也有影响，其影响取决于罐头单位容积所占有的罐外表面积（S/V值）及罐壁至罐中心的距离。3.罐内食品的初温 罐内食品的初温是指杀菌开始时，也即杀菌釜开始加热升温时罐内食品的温度。一般说，初温越高，初温与杀菌温度之间的温差越小，罐中心加热到杀菌温度所需要的时间越短，这对于传导传热型的罐头来说更为显著。4.杀菌釜的形式和罐头在杀菌釜中 的位置 目前，我国罐头工厂多采用静止式

12、杀菌釜，即罐头在杀菌时静止置于釜内。静止式杀菌釜又分为立式和卧式两类。罐头工厂除使用静止杀菌釜外，还使用回转式或旋转式杀菌釜。这类杀菌釜由于罐头在杀菌过程中处于不断的转动状态，罐内食品易形成搅拌和对流，故传热效果较静止式杀菌要好得多。 5.罐头的杀菌温度 杀菌温度是指杀菌时规定杀菌釜应达到并保持的温度。杀菌温度越高，杀菌温度与罐内食品温度之差越小，热的穿透作用越强，食品温度上升越快。 二食品腌渍的分类 食品腌渍通常分为盐渍、糖渍和酸渍。 (一)盐渍 1盐渍的概念 食品加工时加入食盐，并让食盐渗入到食品组织内，称此腌渍为盐渍，有的又称腌制。 2盐渍制品 盐渍制品按照所用的材料、盐渍过程和成品状态

13、的不同可分为发酵性盐渍制品和非发酵性盐渍制品两大类。（）发酵性盐渍制品。 l 盐渍时食盐用量较低，腌制过程伴有明显的乳酸发酵，由于产生的乳酸使产品带有酸味，称这类盐渍制品为发酵性盐渍制品。如四川泡菜、酸黄瓜、酸咸菜等。（）非发酵性盐渍制品。 l 盐渍时食盐用量较高，使盐渍过程中的乳酸发酵完全受到抑制或只能极其轻微地进行。称这类盐渍工艺的制品为非发酵性盐渍制品。如腌肉、腌鱼、腌菜 。 （二）糖渍1.糖渍的概念 食品加工时加入较高浓度的食糖，并让食糖渗入到食品组织内，提高渗透压，抑制微生物的生长繁殖，防止食品腐败变质和延长保藏期，称此腌渍为糖渍，有的又将糖渍称为糖藏。（三）酸渍 果品、蔬菜腌渍时常

14、采用调味酸液浸渍，使产品带有酸味风味，并延长保藏期，称此腌渍为酸渍。称其制品为酸渍食品。按照有机酸的来源不同，酸渍可大致分为人工酸渍和发酵酸渍两大类。三、腌制过程中的主要变化 (一)微生物作用 蔬菜腌制品中有许多是需要经过微生物发酵而成的产品，如泡酸菜等。 （二）生化变化 蔬菜中所含的蛋白质在腌制过程中的生化变化是产品色、香、味的主要来源，尤其是咸菜类在腌制过程中的主要作用。这种生化变化的强弱、快慢决定着腌制品品质的优劣。蛋白质在蛋白水解酶作用下，逐步被分解为氨基酸，它可进一步与其他化合物作用形成复杂的产物，对蔬菜腌制品的色、香、味的形成密切相关。l (1)酶褐变引起的色泽变化。 蛋白质水解产

15、物酪氨酸在其原料组织受到破坏后，有氧气的供给或前述中戊糖还原中有氧的产生时，可使酪氨酸在多酚氧化酶的作用下，经过复杂的生化反应生成黑色素，又称为黑蛋白 。l (2)非酶褐变引起的色泽变化。 原料中蛋白质水解后生成的氨基酸，与含有C=O(羰基)如葡萄糖反应，形成褐色物质类黑精，此反应为羰氨反应即美拉德反应。氨基酸与还原糖作用所生成的褐色物质不但色深，而且还有香气，如四川冬菜的变色。 物料的含水量大于平衡含水量X*的那一部分，称为自由水分。平衡含水量也称为平衡水分。物料的含水量为自由水分与平衡水分之和，见图6-5。自由水分是一在定干燥条件（空气的t、H）下可以除去的水分。 （二）结合水分与非结合水

16、分1、结合水分 结合水分的存在状态有：l 生物细胞或纤维壁中的水分，其中溶 有固体物质。l 非常细小毛细管的水。 2、非结合水分 包括附着于固体表面的润湿水分和较大孔隙中的水分。这种水分与物料的结合力较弱，其蒸气压与同温度下纯水的蒸气压相同。所以，干燥非结合水较容易。 二、干燥过程l 干燥曲线是物料干基含水量与干燥时间的关系曲线，称为干燥曲线。l 干燥速率曲线是干燥速率与干基含水量间的关系曲线，干燥速率是干燥进行快慢的表征。l 食品温度曲线是干燥过程中食品温度与干燥时间的关系曲线。 l 食品初期加热阶段中，其温度迅速上升至热空气的湿球温度。食品水分则沿曲线逐渐下降，而干燥速率则由零增至最高值。

17、l 下一阶段的干燥速度稳定不变，故称为恒速干燥阶段。这一阶段中，水分按直线规律下降。在这一阶段内，向物料所提供的热量全部消耗于水分蒸发，此时食品温度不再升高。l 当物料干燥到一定程度后，干燥速率逐渐减慢，水分逐渐减少，食品温度上升，直至达到平衡水分时干燥速度为零，食品温度则上升到与热空气干球温度相等。 三、真空干燥的特点 操作温度低，干燥速度快，热的经济性好；适用于维生素、抗菌素等热敏性产品，以及在空气易氧化、易燃易爆的物料；适用于含有溶剂或有毒气体的物料，溶剂回收容易；在真空下干燥，产品含水量可以很低，适用于要求低含水量的产品；由于加料口与产品排出口等处的密封问题，大型化、连续化生产有困难。

18、 （一）发酵原料的选择及预处理 （二）微生物菌种的选育及扩大培养 （三）发酵设备选择及工艺条件控制 （四）发酵产物的分离提取 （五）发酵废物的回收和利用 二、生产菌种的要求和来源 对菌种一般有以下要求： 菌种能在较短的发酵过程中高产有价值的发酵产品。 菌种的发酵培养基应价廉，来源充足，被转化为产品的效率高。如农副产品。 三、 发 酵 类 型l 微生物发酵通常按发酵中某一方面的情况，人为地分类为如下几种方式：l 固体发酵和液体发酵；l 好气发酵和厌气发酵；l 表面发酵和深层发酵；l 分批发酵、补料分批发酵和连续发酵；l 单一纯种发酵和混合发酵；l 游离发酵和固定化发酵。 l 1、固态发酵又称固体

19、发酵，是指微生物在没有或几乎没有游离水的固态的湿培养基上的发酵过程。固态的湿培养基一般含水量在50左右，而无游离水流出，此培养基通常是“手握成团，落地能散”，所以此发酵也可称为半固体发酵。 l 固体发酵法是很古老的发酵方法，从远古时代人们就已利用固体发酵制造食品、干酪和酿酒。该法是利用固体基质，如高梁、大麦、小麦、麸皮、米糠、秸秆等为主要原料，再根据需要添加其他谷糠、豆饼、无机盐等，加水拌成含水量适度的半固态物料作为培养基，供作微生物的生长繁殖和产生代谢产物。 l 目前利用固体发酵法生产的产品有酒曲、白酒、酱油、食醋、腐乳、酶制剂、食用菌、发酵饲料、生物农药等。 固态法与液态法比较，优点为l

20、固体发酵时培养基水分活度较低，对霉菌影响较小，多数酶蛋白属于次级代谢产物，通常是在霉菌分化时形成，液体发酵抑制真菌分化，所以固体发酵单位体积的酶产量往往高于液体发酵几倍，甚至几十倍，特别适合真菌酶类和一些次级代谢产物及一些大型真菌的生产。 l 操作简单，适应性强，原料来源广，价格低廉，可以利用很多种其他发酵工艺无法利用的粮食加工下脚料或废料进行生产。l 固体发酵仅需空气自然对流或小量通风即可，能耗低。 l 固体发酵的产物提取一般步骤少，费用也省。有些产物，如饲料或饲料添加剂，不需要分离步骤，全部发酵物质可以作为产品。l 发酵工艺全过程无废水或很少，可以减少环境污染。 2、液态发酵是指培养基呈液

21、态的微生物发酵过程。它主要是在发酵罐中进行的。如常用于啤酒、葡萄酒、谷氨酸、有机酸、单细胞蛋白、抗生素等许多发酵工业。 l 根据通气(供氧)或不通气及通气方法的不同，又分为液体表面发酵法、液体深层通气发酵法、液体厌氧发酵法三种。因为液态发酵适用面广，能精确地调控，总的效率高，并易于机械化和自动化，现代微生物工业大多数都是采用液态发酵。 其中，液体深层通气发酵法是现代发酵工业普遍采用的方法。如抗生素、有机酸、氨基酸、维生素等发酵均采用此法。 四、 发酵工艺过程控制与微生物发酵有关的参数，可分为物理、化学和生物参数三类。物理参数有：温度、压力、搅拌转速及功率、空气流量、粘度、浊度、料液流量等；化学

22、参数有：pH、基质浓度、溶氧浓度、氧化还原电位、产物浓度、废气中氧浓度和CO2浓度等；生物参数有：菌丝形态和菌体浓度等。 （一）温度的影响及其控制l 1、发酵热l 引起发酵过程中温度变化的原因是在发酵过程中所产生的热量，叫发酵热。发酵过程中，随着菌对培养基的利用，以及机械搅拌的作用，将产生一定热量，同时因发酵罐壁散热、水分蒸发等也带走部分热量，包括生物热、搅拌热以及蒸发热、辐射热等。 l 2、发酵过程温度的影响和控制 l 在影响微生物生长繁殖的各种物理因素中，温度起着最重要的作用。l 微生物生长繁殖和产物的形成都是一系列生化反应的结果，同化学反应一样，反应速率和温度存在着相当的依存关系。 l

23、温度升高，反应速率加大，生长代谢加快。但因菌体本身的蛋白质和酶因热而变性和失去活性，温度越高，蛋白质和酶的变性和失活也越快，表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，影响产物的最终产量。l 温度影响细胞中酶的活性，从而影响代谢调节途径，造成产物变化。 l 温度还通过影响发酵液性质来间接影响发酵。例如温度影响基质中氧的溶解从而影响发酵。严格控制菌种生长繁殖和生物合成所需要的最适温度，对稳定发酵过程，缩短发酵周期，提高发酵单位和产量，具有十分重要的意义。l 最适合的温度是指在该温度下最适于菌的生长或发酵产物的生成，这是在一定条件下测得的结果，是一种相对的概念，不同的菌种和不同培养条件以及不同的酶反应和不同

24、的生长阶段，最适温度应有所不同。l 在实际发酵过程中往往不能在整个发酵周期内仅选一个最合适培养温度，因为最适于菌生长的温度不一定最适于发酵产物的生成，反之，最适于发酵产物生成的温度亦往往不是最适于菌的生长。应把满足生物合成的最适温度放在首位。 （二）pH值的影响及其控制 1、pH值对菌生长和代谢产物形成的影响l 发酵培养基的pH值，对微生物生长具有非常明显的影响，也是影响发酵过程中各种酶活的重要因素。 l pH值对微生物生长繁殖和代谢产物形成影响的主要原因有下列几方面：l 发酵液的pH值的改变，影响了微生物细胞原生质膜的电荷发生改变。l 发酵液的pH值直接影响酶的活性。l 发酵液的pH值影响培

25、养基某些重要的营养物质和中间代谢产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用。 l 大多数细菌的最适pH为6.57.5；霉菌一般为4.05.8；酵母为3.86.0；放线菌为6.58.0。 l 微生物生长的最适pH值和发酵的最适pH值往往不一定相同。l 2、发酵过程pH值的调节及控制 l 由于微生物不断地吸收和同化营养物质并排出代谢产物，因此在发酵过程中发酵液的pH值是一直在变化的。pH值变化的情况决定于菌体的特性、培养基的组成和工艺条件。菌种不同，所含酶系其活性不同，培养基中糖、氮的种类和配比不同以及通风、搅拌强度、调节pH值方法不同，pH值的变化也就不同。 （三）溶氧的影响及其控制 现代工业发

26、酵使用的菌种多属好氧菌，此类微生物生长繁殖和代谢过程中氧作为呼吸过程的最终受氢体，只有在分子氧的存在下，才能正常生长和代谢。发酵过程中必须提供大量的氧，以满足菌体生长繁殖和代谢产物的大量产生对氧的需求，它是稳定和提高产量的关键之一。 l 对多数发酵来说，通常需要供给大量的氧才能满足菌体对氧的需求，氧的不足会造成代谢异常，发酵单位和产量下降。液体发酵过程中微生物所利用的只能是溶解氧，但因氧气属于难溶性气体，故它常常是发酵生产的限制性因素。培养液内溶解氧的浓度往往受许多因素的影响，主要是受通气和搅拌功率所左右。 l 由于微生物不断消耗发酵液中的氧，而氧的溶解度很低，就必须采用强制供氧。在发酵工业中

27、，随着高产菌株的筛得，高浓度发酵，丰富培养基的采用，对通气和搅拌的要求就更高了。 l 溶氧浓度的控制l 发酵液的溶氧浓度，是由供氧和需氧两方面所决定的。也就是说，当发酵的供氧量大于需氧量，溶氧浓度就上升，直到饱和；反之就下降。因此要控制好发酵液中的溶氧浓度，需从这两方面着手。 放射性衰变类型主要有五种，即、衰变及电子俘获（EC）。原子核自发地放出粒子的过程称衰变；原子核自发地放出粒子的过程称衰变；原子核自发地放出粒子的过程称衰变；原子核俘获一个核外绕行电子而使核内一个质子转变成中子和中微子的过程，称电子俘获； 原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，放出射线的过程称衰变。 射线(或粒子)是快速运

28、动的氦核，每-氦核含有两个质子和两个中子。射线的穿透物质的能力很小，但电离能力很强。 及粒子是带正电荷与负电荷的高速电子，穿透物质的能力比-射线强但电离能力不如-射线。 二、 辐照食品的卫生安全性l 辐照食品有无潜在的毒性和是否符合营养标准，这是人们所关心的问题。因为，它是关系到消费者的健康和辐照食品的前途。我国在辐照食品的研究与开发方面起步比较晚，但发展比较快，其原因也是因为研究食品辐照加工工艺的同时，在安全性方面做了大量研究，l 有无残留放射性和感生放射性；l 辐射食品的营养卫生；l 有无病原微生物的危害；l 辐射食品有无毒性；l 有无致畸、致癌和致突变效应等。 超临界流体：被加热或被压缩至高于基临界点的流体即成为超临界流体。l 二、微胶囊化机理主要有：通过迅速冷却或干燥，将心材包埋在不定形体(玻璃体)的壁材内；蜡类、脂类做壁材的包埋；将心材包埋于糖的晶体中；通过聚合物的交联或凝聚包埋；物理吸附；化学吸附。