第二节 水渗透涨发工艺原理及实例 一、水渗透涨发工艺原理 将干料放入水中,干料就能吸水膨胀,质地变的柔软、细嫩, 从而达到烹调加工及食用要求。水渗透法有两种不同的溶液-水渗 透法和碱水渗透法。为什么水会进入原料?其共同的原理是: (一)渗透作用:通过细胞膜的通透性。这是存在于干细胞内的 一种作用。由于干制品内部水分少,细胞中可溶性固形物的浓度很大, 渗透压高,而外界水的渗透有压低,这样就导致水分通过细胞膜向细 胞内扩散,外观上表现为吸水涨大。原理解释:原料干制后,细胞大 量失水,细胞内的干物质浓度增大,当重新与水接触时,细胞外物质 的浓度小于细胞内物质的浓度,这时,由于浓度差的作用,细胞外的 水分开始向细胞内渗透,直到细胞内外的渗透压达到平衡时为止,是 被动吸收过程。 (二)亲水性物质的吸附作用:原料中的糖类(淀粉、纤维素) 及蛋白质分子结构中,含有大量的亲水基团(-OH、-COOH、-NH2), 它们能于水以氢键的形式结合。蛋白质的吸水过程通常又称蛋白质的 水化作用。原理解释:亲水性物质的吸附作用是一种化学作用,它对 被吸附的物质具有选择性,即只有与亲水基团合成氢键的物质才可被 吸附。另外其吸水速度慢,且多发生在极性基团暴露的部位。 (三)毛细管的吸附作用:许多原料干制时由于水分的失去会形 成多孔状,在浸泡时水会沿着原来的孔道进入原料体内。这些孔道主 要由生物组织的细胞间隙构成,呈毛细管状,具有吸附水并保持水的
第二节 水渗透涨发工艺原理及实例 一、水渗透涨发工艺原理 将干料放入水中,干料就能吸水膨胀,质地变的柔软、细嫩, 从而达到烹调加工及食用要求。水渗透法有两种不同的溶液-水渗 透法和碱水渗透法。为什么水会进入原料?其共同的原理是: (一)渗透作用:通过细胞膜的通透性。这是存在于干细胞内的 一种作用。由于干制品内部水分少,细胞中可溶性固形物的浓度很大, 渗透压高,而外界水的渗透有压低,这样就导致水分通过细胞膜向细 胞内扩散,外观上表现为吸水涨大。原理解释:原料干制后,细胞大 量失水,细胞内的干物质浓度增大,当重新与水接触时,细胞外物质 的浓度小于细胞内物质的浓度,这时,由于浓度差的作用,细胞外的 水分开始向细胞内渗透,直到细胞内外的渗透压达到平衡时为止,是 被动吸收过程。 (二)亲水性物质的吸附作用:原料中的糖类(淀粉、纤维素) 及蛋白质分子结构中,含有大量的亲水基团(-OH、-COOH、-NH2), 它们能于水以氢键的形式结合。蛋白质的吸水过程通常又称蛋白质的 水化作用。原理解释:亲水性物质的吸附作用是一种化学作用,它对 被吸附的物质具有选择性,即只有与亲水基团合成氢键的物质才可被 吸附。另外其吸水速度慢,且多发生在极性基团暴露的部位。 (三)毛细管的吸附作用:许多原料干制时由于水分的失去会形 成多孔状,在浸泡时水会沿着原来的孔道进入原料体内。这些孔道主 要由生物组织的细胞间隙构成,呈毛细管状,具有吸附水并保持水的
能力。原理解释:毛细管的吸附作用及渗透作用,使水在干料体上由 表及里地被快速吸收,凡类似于水的液体及可溶的小分子物质都可以 进入干料体内。此过程是一种物理作用。 毛细管水:在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中,还 存在着一种由毛细管力所系留的水分称毛细管水。在生物组织中又称 细胞间水。 二、影响水渗透涨发工艺的因素 原料的组织结构特点是选择涨发方法的依据,但组织结构不易 改变,而环境因素是变量,通过环境因素的改变可以影响原料的组织 结构,从而利于干料涨发。 (一)干料的性质与结构 1、经过高温处理的干制品,蛋白质变性严重,坚硬而固结,淀 粉也严重老化,基本上失去了重新吸附水分的能力,因此这类干制品 复水性差,复水速度也慢。 2、有些干制品干制时经过适宜的处理或储存时间短,蛋白质仅 部分变性。如:真空冷冻干燥制品,蛋白质几乎不变性,淀粉不老化, 亲水基团没有变化,具有良好的复水性。 3、有些干制品结构特别紧密,而且外表有一层疏水性物质,水 分难以向内部扩散和渗透。若蛋白质等亲水性物质变性严重,水分传 递就极为困难。如:海参、鱿鱼、鱼翅等。 4、有些干制品结构疏松,内部分布着大量的毛细管,水分向内 扩散比较容易,毛细管还具有吸附凝集水分的能力。如:香菇、木耳
能力。原理解释:毛细管的吸附作用及渗透作用,使水在干料体上由 表及里地被快速吸收,凡类似于水的液体及可溶的小分子物质都可以 进入干料体内。此过程是一种物理作用。 毛细管水:在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中,还 存在着一种由毛细管力所系留的水分称毛细管水。在生物组织中又称 细胞间水。 二、影响水渗透涨发工艺的因素 原料的组织结构特点是选择涨发方法的依据,但组织结构不易 改变,而环境因素是变量,通过环境因素的改变可以影响原料的组织 结构,从而利于干料涨发。 (一)干料的性质与结构 1、经过高温处理的干制品,蛋白质变性严重,坚硬而固结,淀 粉也严重老化,基本上失去了重新吸附水分的能力,因此这类干制品 复水性差,复水速度也慢。 2、有些干制品干制时经过适宜的处理或储存时间短,蛋白质仅 部分变性。如:真空冷冻干燥制品,蛋白质几乎不变性,淀粉不老化, 亲水基团没有变化,具有良好的复水性。 3、有些干制品结构特别紧密,而且外表有一层疏水性物质,水 分难以向内部扩散和渗透。若蛋白质等亲水性物质变性严重,水分传 递就极为困难。如:海参、鱿鱼、鱼翅等。 4、有些干制品结构疏松,内部分布着大量的毛细管,水分向内 扩散比较容易,毛细管还具有吸附凝集水分的能力。如:香菇、木耳
等。 (二)溶液温度 在冷水中不易涨发,而升高温度就能促进原料吸水涨发,其原 因如下: 1、水分向干料内部的传递速度与温度有关,升高温度可增大 水分向干料内部的传递速度,缩短涨发时间。 2、高温作用下可以改变原料的组织结构,使其致密程度降低, 从而有利于吸水涨发。 对于蛋白质原料来说:水中加热可使干料由干硬变松软,微观上则 是蛋白质胶体网状结构改变,有致密变松软,同时暴露出部分亲水基 团,提高吸水性。 对植物性原料来说:高温同样可以改变其结构,使表层软化, 降低致密程度。 (三)涨发时间 水发时间越长,干制品水分的增量就越大,复水率就越高。水 发时间的长短与复水率、复水速度、水温等因素相关。 (四)体积与水发 体积大小不等的同一干料在相同条件下涨发,体积大的比体积小 的难以发透,这是因为水发是水分向原料内部的传递过程,体积大的 原料,比表面积小,从表面到中心的距离大;体积小的原料,比表面 积大,从表面积到中心的距离小。大块原料应进行适当的分割 ,以 缩短水分进入干料体内的距离,提高渗透作用吸水的速度,同时使 推理1:设某物Sо为 n小球, 小球半径为 r;单位体积内有 多少小球,即 n=1/4/3 r³ , 所以 A =n4 r² = n4 r²∙ 1/4/3 r³
等。 (二)溶液温度 在冷水中不易涨发,而升高温度就能促进原料吸水涨发,其原 因如下: 1、水分向干料内部的传递速度与温度有关,升高温度可增大 水分向干料内部的传递速度,缩短涨发时间。 2、高温作用下可以改变原料的组织结构,使其致密程度降低, 从而有利于吸水涨发。 对于蛋白质原料来说:水中加热可使干料由干硬变松软,微观上则 是蛋白质胶体网状结构改变,有致密变松软,同时暴露出部分亲水基 团,提高吸水性。 对植物性原料来说:高温同样可以改变其结构,使表层软化, 降低致密程度。 (三)涨发时间 水发时间越长,干制品水分的增量就越大,复水率就越高。水 发时间的长短与复水率、复水速度、水温等因素相关。 (四)体积与水发 体积大小不等的同一干料在相同条件下涨发,体积大的比体积小 的难以发透,这是因为水发是水分向原料内部的传递过程,体积大的 原料,比表面积小,从表面到中心的距离大;体积小的原料,比表面 积大,从表面积到中心的距离小。大块原料应进行适当的分割 ,以 缩短水分进入干料体内的距离,提高渗透作用吸水的速度,同时使 推理1:设某物Sо为 n小球, 小球半径为 r;单位体积内有 多少小球,即 n=1/4/3 r³ , 所以 A =n4 r² = n4 r²∙ 1/4/3 r³
干料表面积增大,暴露出大量的亲水基团大量的亲水基团,吸水作用 增强,使所有原料同时发透。 物体的表面积 A =n(4 r²)/n(4/3 r³)=3/r 式中:r 为粒子半径;n 为粒子数 物体的比表面积 Sо=A/m 式中:A-是质量为的物质的表面积。 m-为质量 (五)、溶液的 PH 值与水发 原料中亲水基团的存在是干料吸水的因素之一。蛋白质在碱性 或低浓度电解质存在的环境中,蛋白质的水化作用增强,表现为吸水 性增强,这就是蛋白质的干料为什么采用碱发比较容易的原因。 碱具有腐蚀性,可使原料表面及内部受到腐蚀,使其致密度降 低,而有利于吸水作用的充分发挥。有些海洋在体表形成一层具有防 水耐腐蚀性能的油性薄膜,干制后更明显,这层薄膜在涨发时会阻碍 水分的渗透,加入碱性物质后,使这层油膜被腐蚀而失去阻碍作用, 使干料得以顺利涨发。解释碱发原理: 1、适合碱发干货原料的组成特点 1)、与油发原料的相同点:都含有大量的胶原蛋白。 2)、与油发原料的不同点: A、水分含量略有不同:油发含有较多的结合水如蹄筋、鱼肚;碱发 含水量较低。 B、来源不同:油发均为动物性整体的一部分;碱发均为海产软体动物。 合起来是一完整的整体
干料表面积增大,暴露出大量的亲水基团大量的亲水基团,吸水作用 增强,使所有原料同时发透。 物体的表面积 A =n(4 r²)/n(4/3 r³)=3/r 式中:r 为粒子半径;n 为粒子数 物体的比表面积 Sо=A/m 式中:A-是质量为的物质的表面积。 m-为质量 (五)、溶液的 PH 值与水发 原料中亲水基团的存在是干料吸水的因素之一。蛋白质在碱性 或低浓度电解质存在的环境中,蛋白质的水化作用增强,表现为吸水 性增强,这就是蛋白质的干料为什么采用碱发比较容易的原因。 碱具有腐蚀性,可使原料表面及内部受到腐蚀,使其致密度降 低,而有利于吸水作用的充分发挥。有些海洋在体表形成一层具有防 水耐腐蚀性能的油性薄膜,干制后更明显,这层薄膜在涨发时会阻碍 水分的渗透,加入碱性物质后,使这层油膜被腐蚀而失去阻碍作用, 使干料得以顺利涨发。解释碱发原理: 1、适合碱发干货原料的组成特点 1)、与油发原料的相同点:都含有大量的胶原蛋白。 2)、与油发原料的不同点: A、水分含量略有不同:油发含有较多的结合水如蹄筋、鱼肚;碱发 含水量较低。 B、来源不同:油发均为动物性整体的一部分;碱发均为海产软体动物。 合起来是一完整的整体
C、干制后质地不同:油发干制后内部结构更致密、保气性较 好;碱发干制后质地略松散些、保气性也较差,这类原料由于在长期 的生物进化过程中,为了抵御海水的侵蚀,在它们的体表面有一层膜 具有致密的内分泌物组成的膜,这层膜具有很强的防水性,尤其干制 后,变得更加致密。 2、碱发时干货原料的物理化学变化 1)、表面膜的破坏:由于碱的作用,可发生水解、皂化等一系列反 映,从而把这层防水保护膜“腐蚀”掉,使水能顺利地与原料结合。 其机制:一是蛋白质的水化作用;二是毛细管现象。 2)、吸水膨胀:一是基团的大量暴露,增加了蛋白质的水化能力。 氨基-NH2、羧基-COOH、硫氢基-SH、羟基-OH、醛基-CHO、酮基=CO 等亲水集团。二是由于蛋白质的胶凝作用。三是碱起改变等电点,增 加吸水作用。在等电点时,蛋白质的溶解度最小,碱起到改变溶液的 PH 值,使 PH 值远离蛋白质的等电点,增加蛋白质分子表面的电荷数, 使蛋白质分子的水化能力加强,从而增强了吸水能力。 (Pr)+ OHˉ OHˉ (Pr)ˉ (蛋白质含有大量的酸性和碱性 H+ H+ 基团,具有强 大的缓冲能力) 复杂的阳离子 两性离子 复杂的阴离子 3)、漂洗继续膨胀:利用盐析的作用,浓度差作用,毛细管水的作 用。即半透膜的透析过程。图示表示 三、水渗透涨发工艺操作关键 (一)、依据原料的性质及其吸水能力,控制涨发的水温。用冷水 能发好的,则尽量用冷水发,因冷水发可缓解高温所引起的物理变化 Pr
C、干制后质地不同:油发干制后内部结构更致密、保气性较 好;碱发干制后质地略松散些、保气性也较差,这类原料由于在长期 的生物进化过程中,为了抵御海水的侵蚀,在它们的体表面有一层膜 具有致密的内分泌物组成的膜,这层膜具有很强的防水性,尤其干制 后,变得更加致密。 2、碱发时干货原料的物理化学变化 1)、表面膜的破坏:由于碱的作用,可发生水解、皂化等一系列反 映,从而把这层防水保护膜“腐蚀”掉,使水能顺利地与原料结合。 其机制:一是蛋白质的水化作用;二是毛细管现象。 2)、吸水膨胀:一是基团的大量暴露,增加了蛋白质的水化能力。 氨基-NH2、羧基-COOH、硫氢基-SH、羟基-OH、醛基-CHO、酮基=CO 等亲水集团。二是由于蛋白质的胶凝作用。三是碱起改变等电点,增 加吸水作用。在等电点时,蛋白质的溶解度最小,碱起到改变溶液的 PH 值,使 PH 值远离蛋白质的等电点,增加蛋白质分子表面的电荷数, 使蛋白质分子的水化能力加强,从而增强了吸水能力。 (Pr)+ OHˉ OHˉ (Pr)ˉ (蛋白质含有大量的酸性和碱性 H+ H+ 基团,具有强 大的缓冲能力) 复杂的阳离子 两性离子 复杂的阴离子 3)、漂洗继续膨胀:利用盐析的作用,浓度差作用,毛细管水的作 用。即半透膜的透析过程。图示表示 三、水渗透涨发工艺操作关键 (一)、依据原料的性质及其吸水能力,控制涨发的水温。用冷水 能发好的,则尽量用冷水发,因冷水发可缓解高温所引起的物理变化 Pr