工艺原理

食品工艺原理

读书报告

题目: 食品加工保藏技术对果蔬产品质量的影响姓名: 刘杨陈颖文赵雅楠

学院: 食品科技学院

专业: 食品科学与工程

班级: 食工112

学号: 18111214 18111217

指导教师: 韩永斌职称: 教授吴菊清职称: 副教授南京农业大学教务处制

食品加工保藏技术对果蔬产品品质的影响

刘杨，陈颖文，赵雅楠

摘要：我国对于果蔬十分重视，然而我国果蔬业在高速发展的同时，也存在很多的问题，在注重产量增加的同时旺旺会忽视其品质的提高。本文针对近年来国内外关于果蔬产品的加工技术研究现状，综述了水产品冷冻干燥、罐藏、腌制三种主要加工保藏技术的研究成果与进展，具体分析了每一种加工保藏技术对果蔬产品品质的影响。

关键字：果蔬产品；罐藏；冷冻；腌制

1.真空冷冻干燥加工保藏技术

1.1真空冷冻干燥的原理[1]

食品脱水，一般采用两种方式，一种是加热蒸发，一种是冻结升华。采用冻结升华方式，水在不同压力和温度下，可呈现为固态（水）、液态（水）、和气态（水）。升华具备一定的条件，对于纯水来说，这个条件大致是低于600（低真空）Pa，温度低于0℃。食品中含有的不是纯水，升华的温度和压力都有所降低，而真空冷冻干燥就是基于这种方法。

真空冷冻干燥基本原理是基于水的三相变化，即在三相点温度和压力以下，冰由固相直接转变为气相。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的果蔬中的水分直接以冰态升华为水蒸气被除去，从而得到冷冻干燥脱水食品。

冻干过程由于升华吸热，需要在冻干阶段补充热量，通过干燥层不断传递给冻结部分，在升华界面上，水分子被加热后沿毛细孑L进入到周围环境中被冷凝器捕捉而排除。在干燥过程中，果蔬必须处于真空冷冻状态，且需维持物料温度低于三相点温度。

1.2果蔬冷冻干燥的方法[2]

果蔬冷冻干燥的流程分为前处理、预冻结、升华干燥、解吸干燥和后处理5 个阶段。果蔬冻干的工艺流程为：果蔬原料→捡选整理→清洗→整形加工→烫漂→冷却→沥水→装盘→预冻结→升华干燥→解吸干燥→拣选计量→包装→成品。

1.2.1冻干前处理

1.2.1.1挑选

应选择品种优良、成熟度适宜、鲜嫩、大小长短粗细均匀的果蔬产品作为加工对象，并注意轻拿轻放，不能损伤。

1.2.1.2清洗

因果蔬表面都沾有泥土、沙子、灰尘、农药及微生物和昆虫，故应认真清洗。洗涤后，在2%左右盐水中浸泡20 min~30 min，达到驱虫目的。浸过盐水的蔬菜，再在清水中漂洗干净。

1.2.1.3漂烫

一般热烫是在93 ℃~96 ℃的热水中，热烫2min~3 min。如用常压下的蒸汽热烫，一般比热水热烫延长15%~50%的时间，因为蒸汽比热水的热传导慢。一些蔬菜热水烫漂所需时间见表1，在沸水（100 ℃）中蔬菜的烫漂所需时间如表2所示。

1.2.2预冻结

食品预冻结，简称预冻，有真空冷却冻结和用冷冻设备冻结2 种。前一种方法适于叶菜类蔬菜如冷拌菜、细香葱、西芹等及糊状食品，在清洗切片、防腐处理之后，送入冻干室抽真空，靠其自身水分蒸发而降温冻结。冻干室压力为6.3×102 Pa，食品温度为0 ℃。此种冻结方法虽成本较低，但多数食品还是用速冻库冻结。

冻结器的冷却方式有搁板式、吹风式、浸渍式和液氮、液体二氧化碳冻结。冻干食品厂的速冻库必须适合于冻干机供料，常用吹风式，以免冻结黏连。食品冻干程序多数是将原料在速冻库中冻结，而且运到冻干机中冻干。为防止融解，食品预冻的温度应比该食品的共晶点温度低，一般在- 30 ℃以下。

1.2.3升华干燥

在整个升华过程中，要供给升华热能来维持升华温度不变。一般冷冻干燥多采用传导和辐射加热方式，热量由下至上传递或由上下加热板以辐射形式传给物料，采用微波加热可以提高升华的速率，但物料温度不能超过共融点，否则物料会溶解而产生塌陷。在升华过程中，干燥仓的压力一般较低，但是适当的稍高的乐力有利于水蒸气的传递，所以采用高低不同的循环压力可提高升华速度，此外对固形物含量高的果蔬采用热风干燥预脱除部分水分、对果蔬浆等冻干采用刮除已干层等措施来强化升华速度。

1.2.4解析干燥

此阶段的干燥是物料中一部分未被冻结的水分蒸发，而不是冰升华，由于这些都属结合水，其能量高，必须提供足够的能量，因此产品温度在最高允许温度下应尽可能的高并保持高真空使产品内外形成最大的压差。

有研究表明，草莓在不同温度条件下冻干后颜色和体积等品质的变化，认为当解析温

度超过50℃，将加大冻干过程体积塌陷的程度，影响产品的复水性，在30～70℃温度范围颜色的变化与温度关系不大。水果蔬菜的解析干燥温度不超过50℃，一般为45 左右。

1.3冷冻干燥技术与果蔬加工质量的关系

真空冷冻干燥技术对热敏性物料亦能脱水比较彻底，且经干燥的果蔬十分稳定，便于长时间贮存。由于物料的干燥在冻结状态下完成，与其他干燥方法相比，物料的物理结构和分子结构变化极小，其组织结构和外观形态被较好地保存。在真空冷冻干燥过程中，物料不存在表面硬化问题，且其内部形成多孔的海绵状，因而具有优异的复水性，可在短时间内恢复干燥前的状态。由于干燥过程是在很低的温度下进行，而且基本隔绝了空气，因此有效地抑制了热敏性物质发生生物、化学或物理变化，并较好地保存了原料中的活性物质，以及保持了原料的色泽。

下面以苹果为例，探讨不同温度及真空度度果蔬品质的影响。[3]

1.3.1降温速率对苹果品质的影响

通过实验表明，慢速冷冻比快速冷冻的干燥时间短。这主要由于慢速冷冻形成比较大的冰晶, 快速冷冻形成比较小的冰晶, 因此慢速冷冻的干燥速率比快速冷冻的干燥速率快。但是在实验中发现, 在慢速冷冻过程中, 苹果片的颜色变黄, 这主要是由于苹果片在空气中的停留时间过长, 使苹果中的酶发生褐变, 从而使苹果的质量受到影响。因而不能简单地说慢速冷冻比快速冷冻好, 比较合适的降温速率应该在保证物料质量不受到影响的前提下, 采用比较慢的降温速率。

1.3.2 真空度对苹果品质的影响

真空度过低不仅延长冷冻干燥过程的时间,而且使苹果的质量下降, 因此为了缩短冷冻干燥时间和提高产品质量, 必须保持干燥室足够高的真空度。

通过实验表明，在真空度为5 000 Pa时, 通过其温度变化曲线可以看出, 在干燥过程初期, 温度升高的很快,大约30min后, 温度维持在0℃附近, 一直持续到120 min, 然后温度缓慢升高到280 min 后, 温度维持在20℃左右, 从而说明在低真空度条件下, 苹果内的水分并不是通过冰的升华而除去, 而是冰溶解为水, 水吸热蒸发从苹果中逸出。在5000Pa真空度的实验过程中, 苹果色泽变暗、塌陷、萎缩, 并且干燥时间很长, 比真空度为10Pa时延长约120 min。在真空度为10 Pa时, 从其温度变化曲线可见,苹果内部的温度变化正确反映了冻干过程的进行规律:在第一阶段干燥过程中( 升华阶段) ,在- 30℃左右有明显的温度平台, 这说明冰在升华。100 min 后升华过程结束,开始进入第二阶段干燥过程( 解析阶段) , 苹果温度升高较快, 160 min 后温度维持在40℃左右,这说明干燥过程结束。在整个干燥过程中, 苹果的外型和色泽基本没有发生变化,这说明合适而足够高的真空度既可缩短冷冻干燥时间, 又可保持苹果的原有形状和风味。

1.3.3 加热板温度对冷冻干燥过程的影响

加热板温度的高低直接影响苹果冻干时间的长短及冻干质量的优劣。加热板温度升高,干燥速率加快,但过高的加热温度在升华阶段会使苹果断裂而塌陷,在解析阶段会使苹果崩解而变性。加热板温度对冷冻干燥过程的影响还取决于加热板离苹果的高度,在本实验条件下,80～90℃的加热温度既能保证苹果较快的干燥速率,又能保证苹果不发生断裂和崩解现象,并能得到高质量的冻干品。

2．罐藏加工保藏技术

2.1罐藏原理

罐藏是将食品原料经预处理后密封在容器或包装袋中，通过杀菌工艺以杀灭大部分微生物的营养细胞，在维持密封和真空的条件下，得以在室温下长期保存的食品保藏方法，凡用罐藏方法加工的食品称为罐藏食品。[4]

2.1.1微生物与罐头食品的败坏

许多微生物能够导致罐头食品的败坏，罐头食品如杀菌不够，残存在罐头内的微生物当条件转变到适于其生长活动时，或由于密封不严而造成微生物重新侵入时，就能造成罐头食品的败坏。

2.1.2罐头杀菌的理论依据

罐头食品之所以能长期保存，是因为通过加热杀菌将罐内的微生物杀死的缘故。罐头食品杀菌的目的，一是杀死一切对罐内食品起败坏作用和产毒致病的微生物，二是钝化原料中易引起品变化、色泽改变的酶类；三是起到调煮作用，以改进食品质地和风味，使其更符合食用要求。罐头食品的杀菌达到“商业无菌”状态。

2.1.3影响杀菌的主要因素

影响罐头杀菌效果的因素主要有微生物的种类和数量、食品的性质和化学成分、传热的方式和传热速度、杀菌温度与时间等几个方面。

2.1.

3.1微生物的种类和数量

不同的微生物抗热能力有很大的差异，食品中细菌数量也有很大影响。微生物的耐热性衡量微生物的耐热性常见的参数有：①F 值、②D 值、③Z 值。

2.1.

3.2食品的性质和化学成分

微生物的抗热性，在一定程度上与加热时的环境条件有关。食品的性质和化学成分是杀菌时微生物存在的环境条件，因此食品的酸分、糖、蛋白质、脂肪、盐类等都能影响微生物的抗热性,尤其是pH 值。

2.1.

3.3罐头在杀菌锅中的位置

在采用静止杀菌时，由于罐头在杀菌过程中固定不动，所以罐头在上、中、下都受热不匀，易发生受热过度或杀菌不彻底的现象，在有条件的情况下，最好使用回转式杀菌方法。

2.1.

3.4传热的方式和传热速度

罐头食品杀菌时，热的传递主要是借助热水或蒸汽为介质，因此杀菌时必须使每个罐头都能直接与介质接触。热量由罐头外表传至罐头中心的速度，对杀菌有很大的影响。对流传热的速度比传导加热快，罐头的转动有利于热传导。

2.1.

3.5杀菌温度与时间的关系

在杀菌操作中最重要的是合理安排杀菌温度和时间，可用杀菌公式表示杀菌温度与时间的关系：

杀菌式= t 1—t 2-- t 3 / T ℃

2.2果蔬的罐藏加工方法

以果蔬为原料制作的罐头制品主要可以分为两类：即糖水类清渍类。 糖水类主要用于果品罐头的加工，将水果原料预处理后，注入糖液，制品能较好地保存原料固有的外形和风味。清渍类主要用于蔬菜罐头的加工，蔬菜新鲜原料经预处理后，加入稀盐水或糖盐混合液或沸水或蔬菜汁而制作的罐头，能基本保持新鲜蔬菜为原料应有的色、形、味，开罐后多用配菜。它们采用相似的加工方法。

2.2.1原料预处理

原料装罐前应检查空罐的完好情况,空罐在使用前必须进行清洗和消毒。我国目前生产的糖水果品罐头，一般要求开罐糖度为14%~18% ，一般蔬菜罐头所用盐液浓度为1%~4%。

[5]

2.2.2装罐

原料预处理

装罐 排气 密封 杀菌

冷却 检验 成品

经预处理整理好的果蔬原料应迅速装罐、趁热装罐。装罐的方法分为：①人工装罐：多数果蔬罐头采用，主要过程包括装料、称量、压紧和加汤汁等。②机械装罐：适用于颗粒状、流体或半流体食品。

2.2.3排气

排气是指食品装罐后，密封前将罐内顶隙间的、装罐时带入的和原料组织细胞内的空气尽可能从罐内排除的技术措施，从而使密封后罐头顶隙内形成部分真空的过程。排气的方法有：热力排气法、真空排气法、蒸汽喷射排气法。

2.2.4密封

金属罐的密封：罐身的翻边和罐盖的圆边在封罐机中进行卷封，使罐身和罐盖相互卷合，压紧而形成紧密重叠的卷边。玻璃罐的密封：有卷边密封法、旋转式密封法、揿压式密封法。蒸煮袋的密封：有电加热密封法、脉冲密封法。[6]

2.2.5杀菌和冷却

有常压杀菌法、加压杀菌法。对玻璃罐的冷却常采用分段冷却的方法，即80℃、60℃、40℃三段。

2.2.6保温及商业无菌检验

传统的罐头工业常在冷却之后采用保温处理，将冷却后的罐头在保温仓库内保持38~40℃的温度下贮存1周左右，之后挑选出胀罐，再装箱出厂。

2.3影响果蔬罐头营养价值的因素

由于果蔬中某些营养素在罐藏加工过程中不稳定,会受到不同程度的损失。因而了解果蔬罐头营养戒指的因素具有重要意义。

2.3.1果蔬原料

果蔬原料的营养价值直接影响其罐头制品的营养价值。而果蔬的营养价值则取决于其化学组分含量和种类。[7]

2.3.2整理

对果蔬原料进行整理,如去皮或机械分离,常会使果蔬的成分发生变化。这是因为果蔬中营养成分分布不均匀所致。

2.3.3热烫

大多数果蔬在装罐前都要进行热烫。热烫方法和设备根据不同果蔬而异。用蒸汽热烫的蔬菜维生素C损失约16%~26%,而用热水热烫可能使维生素C损失16%~58%。如表1所示[8]。此外,果蔬中的矿物质也会流失到加工用水中,而直接引起矿物质含量的减少。

2.3.4冷却对果蔬中营养素的影响

果蔬原料经热烫处理后,须用冷水或冷空气迅速冷却,以停止热处理的作用,减少营养素的损失并保持果蔬的脆嫩。通常采用流动水漂洗冷却,这样大量的营养素被冲走流失,导致装罐后质量下降,且产生大量废水,对此美国研究采用空气冷却法代替冷水冷却,不但使冷却效率高(热烫后物料在45~605内从93℃降到21℃),且基本上无废水,原料中的水溶性

维生素和矿物质也不会流失,从而保证了产品质量。

2.3.5杀菌

采用高温短时技术与无菌软包装或“砖型”包装和结合,可降低果蔬罐头达到杀菌要求所需温度和时间,从而使营养素保留量增加,尤其是维生素B的保留量明显增加。如表6所示[9],将温度对细菌死亡的影响与温度对化学反应的影响进行比较,结果表明,高温短时巴氏杀菌法比低温长时间巴氏杀菌法好。

2.3.6贮藏

果蔬罐头在贮藏过程中,蔗糖逐渐转化为葡萄糖和果糖,使蔗糖含量减少,转化糖(葡萄糖和果糖)含量相对增加,但总糖量变化不大。贮藏温度高,果蔬罐头中维生素C和维生素B,损失较大。

3.腌制加工保藏技术

3.1腌制原理

腌制是让食盐或食糖渗入食品组织内，降低水分活度，提高渗透压，借以有选择地控制微生物的活动和发酵，控制腐败菌的生长，从而防止食品腐败变质，或赋予特殊的风味，改善食品食用品质的一种加工方法。腌制过程是扩散与渗透相结合。

3.1.1扩散

扩散为分子不规则热力运动下固体、液体或气体浓度均匀化的过程。扩散总是从高浓度处向低浓度处转移，是溶质在溶媒中的渗透过程。其推动力为渗透压。

3.1.2渗透

溶剂从低浓度溶液经过半透膜向高浓度溶液扩散过程。

3.2果蔬的腌制方法

果蔬的腌制方法可以分为食品盐腌方法、食品糖渍方法和食品醋渍方法三大类。食品盐腌有多种方法，按照用盐方式不同，可分为干腌法、湿腌法、注射法和混合腌制法四大类。果蔬糖渍主要有果脯蜜饯类糖渍法、凉果类糖渍法和果酱类糖渍法三大类。食品酸渍方法可分为人工酸渍和微生物发酵酸渍两类方法。

3.2.1食品盐腌方法

3.2.1.1干腌法

是利用干盐或混合盐，现在食品表面擦透，即有汁液外渗，层堆在腌制架上火层装在腌制容器内，依次压实，在外加压或不加条件下，依靠外渗汁液形成盐液进行腌制的方法。该方法操作简便；制品较干，易于保藏；营养成分流失少。但是腌制不均与，失重大、味咸、色泽较差。

3.2.1.2湿腌法

即盐水腌制法，就是在容器内将食品浸没在预先配制好的食盐溶液内，通过扩散和水分转移，让腌制剂渗入食品内部，获得比较均匀的分布，直至浓度最后和盐液浓度相同的腌制方法。该方法制品的色泽和风味不及干腌制品，腌制时间较长，不易保存。

3.2.1.3注射法

盐水注射法分为动脉注射腌制法和肌肉注射腌制法。

3.2.1.4混合腌制法

是将干腌和湿腌相结合的腌制法。该方法可以增加制品贮藏时的稳定性，防止产品过度脱水及营养成分过度损失，被广泛使用。

3.2.2食品糖渍方法

原料应选择适于糖渍加工的制品，并且具备适宜的成熟度，加工用水应符合国家饮用水标准，糖渍前应对原料进行必要的预处理。

3.2.3食品酸渍方法

是利用使用有机酸盐渍食品的方法。人工酸渍法是以食醋或冰醋酸及其他辅料配制成腌渍液浸渍食品的方法。微生物发酵酸渍法师利用乳酸发酵所产生的乳酸进行腌制。

3.3腌制技术与果蔬产品质量的关系

腌制菜有酱渍菜类、糖醋渍菜类、糟渍菜类、糠渍菜类、盐水渍菜类和盐渍菜类等。

[10]

下面以蕨菜为例，探讨不同腌制技术及干腌法和饱和盐水法对蕨菜质量的影响。[11]

3.3.1不同腌制方法对蕨菜感官状态的影响

蕨菜经过腌制，其色泽、组织状态、硬度等比新鲜蕨菜均有一定程度变化，其中饱和盐水法的感官状态综合比较要好于干腌法。

3.3.2Vc腌制过程中的变化

蕨菜在腌制过程中V C呈下降趋势（图1）。而且在腌制的15d，下降速度很快，以后逐渐下降趋于平缓。

经过方差分析可知，蕨菜经过180d腌制V c含量极显著低于新鲜样品，且两种方法腌制的蕨菜V c含量差异不显著。但饱和盐水法的蕨菜V c含量略高于干腌方法。这是由于氧气在盐水中溶解量低，在一定程度上减少了氧气与蕨菜的接触，一直了V c的氧化。

图1 蕨菜腌制过程中V c含量的变化

3.3.3pH在腌制过程中的变化

两种腌制方法的蕨菜pH值的变化情况比较相似，均在腌制的30-45d期间（7月上旬）有所降低，以后变化极小，基本保持稳定。（图2）

通过方差分析可知：蕨菜经过180d腌制，两种腌制方法的pH值与鲜样相比差异显著，但两种腌制方法的蕨菜pH值差异不显著。饱和盐水法的pH值略低于干腌法。

蕨菜pH值的降低可能与7月份温度过高，蕨菜产生了轻度乳酸发酵所致。但pH值的

变化对蕨菜的口感、风味并未引起明显改变。

图2 蕨菜腌制过程中pH值的变化

3.3.4叶绿素在腌制过程中的变化

蕨菜腌制随时间增加，叶绿素含量逐渐减少，其中在前60d，叶绿素下降速度较快，以后变化较小。（图3）

叶绿素的变化与pH值、氧气、光、热等许多因素有关，饱和盐水法的蕨菜由于氧气含量较低，叶绿素氧化、光解损失的较少，但是在7月份气候较热，蕨菜产生轻微发酵，pH 值有所下降，因此叶绿素在7-8月间减少较快，以后随着pH值的稳定，叶绿素含量也趋于稳定。

干腌法的蕨菜由于与氧气、光接触相对较多，叶绿素的光解、氧化损失也较多，加之7月份蕨菜pH值的波动，在一定程度上造成叶绿素分解，因此其叶绿素的损失较饱和盐水法要多一些。

图3 蕨菜腌制过程中叶绿素含量的变化

3.3.5食盐含量在腌制过程中的变化

饱和盐水法腌制的蕨菜和盐水中的食盐变化曲线呈对称状，在腌制过程中蕨菜的含盐量逐渐上升，盐水的含盐量逐渐下降，在腌制的前15d，蕨菜含盐量为125g/kg，60d后蕨

菜和盐水的含盐量几乎相等，为137.5g/kg，达到腌制平衡。（图4）

图4 腌制过程中食盐含量的变化

3.3.6亚硝酸盐在腌制过程中的变化

蕨菜在腌制过程中均出现1个明显的NO2-高峰。饱和盐水法的亚硝峰在105d出现，峰值为40ug/g，干腌法在120d出现，亚硝值较高为21.4ug/g。（图5）两种方法的食盐浓度均较高，对乳酸菌、N03-还原菌及其他有害杂菌均有抑制作用，因此N03-的还原过程相对缓慢，亚硝峰出现时间较晚。其中干腌法在腌渍过程中，食盐向蕨菜中渗透速度较慢，亚硝峰出现的比饱和盐水法晚，且峰值也显著的高。

图5 蕨菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化

参考文献：

[1] 文连奎，张微，王立芳，王治同.果蔬真空冷冻干燥加工技术研究进展.农产食品科技2009，3(3)：5～8

[2] 孙企达.果蔬冷冻干燥保鲜技术. 农产品加工.2007·9

[3] 刘占杰, 华泽钊, 陶乐仁, 刘宝林.影响食品冷冻干燥过程的因素分析.青岛大学学报.2000

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[5]天津轻工业学院.无锡轻工业学院合编.食品工艺学[M].北京：轻工业出版.1990

[6]曾明勇.食品保藏原理与技术[M]青岛.青岛海洋大学出版社 2000

[7]王希敏，孟秀梅等.果蔬加工研究现状及发展前景［J］.长江蔬菜.2007-（7）：38－40．

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[9]周汉奎.影响果蔬罐头营养价值的因素[J].四川食品与发酵.2004-（1）:28-30

[10]周涛.蔬菜腌制品的种类及腌制原理和保藏措施.中国调味品.2000

[11]别小妹，孟宪军，岳喜庆.沈阳农业大学学报.1998-07,29（3）：241-244