人机工程学是工业设计中重要的辅助手段,人机工程学的学科内容与发展历史,我国人机工程学研究的现状热点与发展趋势,人机工程学应用研究论文统计,设计心理学便是理论研究的热点之一。
信息检索与利用实习报告
工业设计08-2 0807210219
孙明明
工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究
孙明明 http://www.oh100.com/baogao
摘要:
人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。通过对近年来在国内外发表的人机工程学研究论文的分析与归纳,较为系统地总结了工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究的进展状况,探讨了人机工程学在工业设计领域内的应用方法、研究理论与技术,并针对信息化条件下工业设计的发展,提出了人机工程学的发展趋势与研究热点。
关键词:
工业设计;人机工程学;综述;研究进展;趋势
1 人机工程学的学科内容与发展历史
1.1 人机工程学的学科内容
人机工程学是研究人、机、环境之间相互作用的学科,通常指在研究如何使设计的机械设备系统、人机系统或人机环境系统最大限度地适合人类的形态、生理和心理特征,以求达到安全、舒适、高效生产和工作的目的。它系统地运用生理学、心理学和医学等有关科学知识,研究组成人机系统的机器和人的相互关系,以提高整个系统的功效。人机工程学研究设计人机系统时,侧重于考虑人的特性和能力,以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练、人机系统设计和开发,以及同人机系统有关的生物学或医学问题。该学科在发展过程中,融合了各个学科理论,打破了学科间界限,从而成为了一门应用和研究范围都很广泛的综合性学科。
在我国,人机工程学还有一些别的称呼,常见的有:人体工程学、人类工效学、人体测量学、人因学、宜人学等。在北美,本学科一般称为人因工程学或人机工程学,前苏联称为工程心理学,欧洲、日本和其他国家称为工效学 。【1】
1.2 人机工程学的学科渊源
人机工程学的发展历史并不长,其正式成为一门学科是从二次大战以来。当时,人们在使用各种高效能的新式武器时,出现了很多人为的事故和错误,为了解决这些问题,人们开始对人机系统进行研究,以保证人员和机器的有效配合,降低事故率,从而催生出了这门崭新的交叉性学科。
近年来,有学者将人机工程学的学科内涵加以扩大和延伸,从“人一器物”或 “人一用具” 的视觉进行研究,重新认识和理解人机工程学的历史发展和渊源。例如,文献【2】认为:人机工程学作为一门学科是新兴的,但在人类造物实践和造物历史中,人们就不断在研究如何使用工具以及工具如何适应人。尽管古代没有人机工程学这一名词,但从人机工程学研究的最基础问题——人与工具或用具的关系而言,人机工程学的存在如同人类制造工具一样古老。文献【3】提出,尽管人机工程学这门科学直至20世纪才出现,但早在25个世纪以前的古希腊,人们已经有意或无意运用相关的规律进行设计活动。通过对一系列古文献和设计实物如日用品、雕塑及建筑材料加工的研究,表明朴素的人机工程学思想与原则,在很早以前就已经被提出。
1.3 工业设计中的人机工程学
工业设计的一般定义是:“就批量生产的工业产品而言,凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格,叫做工业设计。”传统工业设计的核心是产品设计。伴随着历史的发展,设计内涵的发展也趋于更加广泛和深入。现在,人类社会的发展己进入了现代工业社会,设计所带来的物质成就及其对人类生存状态和生活方式的影响是过去任何时代所无法比拟的,现代工业设计的概念也由此应
运而生。工业设计同样是一门综合性的学科,其根本目的是为了创造人造物,核心是人造物对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配,这种匹配,不仅要满足人的使用需求,还要是人的生理、心理等各方面需求取得恰到好处的匹配,这体现了以人为本的设计思想。因此,工业设计与人机工程学关系密不可分,人机工程学的原则、方法和技术是实现这种匹配的重要保证。下文将从国内外两方面对工业设计中人机工程学研究状况和发展趋势做出综述。2 我国人机工程学研究的现状、热点与发展趋势
我国自上世纪 80年代以来,正式开展了对人机工程学的研究,近年来发展尤为迅速。研究主要侧重于人机工程学的实际应用,与此同时有关学者也提出了新的相关理论方法。
2.1 我国人机工程学应用研究的进展
2.1.1 人机工程学应用研究论文统计
在我国,人机工程学主要应用于:人机之间分工及相互适应问题、信息传递过程、人机界面设计、作业环境及安全装置问题、操作者疲劳的特点以及减轻疲劳和紧张度的措施等。 文献【4】借助维普《中文科技期刊数据库》,按照不同的学科门类、发表的年限以及人机工程学的研究内容,对1994~2003年国内近4000种主要刊物上发表的有关人机工程学应用研究方面的论文进行全面检索和统计,共找到相关论文892篇,具体结果如表1,表2,图1所示。
2.1.2 人机工程学在工业设计中的应用领域与案例
从上文统计结果中可以看到,人机工程学应用最多的领域是“人与机器的关系”,即运用人机工程学原理对产品进行改良性设计,使之更符合人体特性。例如,文献[5]通过对锅柄操作方式的解析,根据人操持锅柄的方式、姿势及舒适度,辅以模型制作与实验的方法,对锅柄进行了改良性设计。文献【6】指出现有汽车设计方法,尤其是应用在公交车设计时存在的缺点和弊端,特别是驾驶员座椅设计 SAE 方法的不足,结合中国城市公交车的现状,对公交车内、外环境设计进行了基于人机工程学的研究,提出了科学、合理、人性化的公交车设计新方法。文献【7】运用人机工程学原理展开对台式电脑键盘的设计,从键盘的平面布局、主键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区的按键搭配、定位键、色彩以及整体设计等角度,对键盘进行了改进和完善体现了键盘的人性化设计,提高了键盘作业的效率。 由于环境条件(热、照明、噪声、湿度、振动、色彩及其他影响舒适的因素)与人的生活和工作紧密相关,人机工程学应用研究还较多地集中于工作空间设计。如文献认为环境无障碍设 计和人机工程的聚焦点在于“协调人与环境的关系”,特别是老年人、残疾人、行动不便者对居住环境有更多的依赖性,因此针对上述群体,运用人机工程学的方法对居住环境中的过道、门、楼梯、卧室、起居室、厨房、洗手问及日用家具等进行尺寸分析和研究,在此基础上提出人机参数,使之符合人的行为、生理、心理需求。文献【9】指出作业空间色彩会直接影响操作者的情绪、情感及认知,进而影响到工人的身心健康和工作效率,并分析了环境色彩对人的生理、心理影响、作业者心理感觉等级的评价尺度以及客观环境因素(如光源、材料表面和肌理、设备形状与色彩等)对作业空间色彩的影响等。此外,随着电子产品和设备的广泛使用,显示、控制、信息流动和自动化过程中的人机界面设计也成为人机工程学应用的重点之一。例如,文献【10】从人机工程学、多状态界面以及视觉传达3个方面阐述了当前界面设计的先进技术与原则,提出并介绍了多层次多状态界面和各种图标的概念,并运用人机工程学的方法原则从整体布局、合理使用界面的最佳视区和有效视区、界面布局顺序3个方面对一款国产CAD 软件界面进行了改进设计。文献[1 1]分析了当前多媒体控制台的不足,根据人机工程学原理,设计了一款坐、立姿两用多媒体控制台,分析了控制台的结构、形式,主要尺寸的确定方法和依据,改善了教师使用多媒体控制台的条件和环境,在提高授课效果的同时保证健康。
2.1.3 人机工程学应用方法总结
从上文可以看到,当今国内人机工程学的研究侧重于应用。很多学者致力于将人机工程学的一般原理和方法运用于实际设计案例,在产品造型设计、工作空问设计及界面设计中取得了良好的效果,积累了宝贵的经验。其常用的设计方法主要有:① 人体参数法。设计者主要依据现有的人体特征数据,如人体各部分尺寸、重量、体表面积、人体结构特征参数、人体机能特征参数 (视觉、听觉、触觉、感觉)、疲劳机理、劳动负荷等,对产品进行改良性设计,使之符合人体特性;② 调查方法。由于特殊人群或产品的特殊使用要求,设计一般以调查方法获得相关信 第 6期 卢兆麟等:工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展息,包括人体特征、使用习惯、消费心理、社会属性等,并建立起相应资料库;③ 模型方法。为检验产品是否满足人机工程学的要求,设计者常常通过建立三维计算机模型或是实际尺寸模型,用以检测产品与人体尺寸、形状及用力是否配合以及是否具有正确的产品语义。随着以人为本观念的提出,国内对人机工程学的应用会愈加重视,将会有更多的学者和设计师将其原则和方法运用到实际产品中去,必将会
有更多的成功案例出现。
2.2 新的理论体系与研究方法的提出及发展趋势
2.2.1 设计心理学理论和人机工程学新的学科研究对象
除了应用以外,近年来我国学者还提出了有关人机工程学的新的理论和研究方法。这些理论和方法主要着眼于在当今信息化时代背景下人们的生产和生活方式所发生的根本性变化。设计心理学便是理论研究的热点之一。设计心理学理论建立在心理学基础上,是将人们心理状态,尤其是人们对于需求的心理意识作用于设计的一门学问。它同时研究人们在设计创造过程中的心态,以及设计对社会及社会个体所造成的心理影响,并反作用于设计,起到使设计能够更加反映和满足人们心理需求的作用。主要研究方法有观察法、访谈法、问卷法、实验法、案例研究法、抽样调查法、投射法、心理描述法等。如,文献【12】通过实例提出不同的使用群有不同的心理方面的人机感受,不同的环境对于心理要求也不一样。为什么人或什么事做设计、在什么环境下使用、购买产品的使用群情况是做出设计的首要目标。人机工程学应更注重对使用者心理的研究,技术理论的合理是心理感受合理的先决条件。与此同时,工业设计设计本身也出现了很多新的思想和流派,如非物质化设计、感性设计、后现代主义设计等等,因而与之紧密相关的人机工程学,其研究对象也必然会出现新的内涵。文献【13】认为,人机工程学是研究人在设计、制造和使用人造物过程中所发生的全部人机关系,提出必须充分关注这一过程中环境因素的作用、限制和反作用。其基本内容包括:四肢的活动与技能局限;五官的感知与操作控制;人脑的功能与心理需求;环境的影响与产品适应。计算机技术的迅猛发展,为人机工程学的研究手段和评价方法提供了新的可能性。
2.2.2 计算机辅助人机工程设计 (CAED)的方法
在研究方法方面,浙江大学基于计算机辅助人机工程设计 (CAED)的技术,提出了面向工作空间的虚拟人体模型的方法,处于国内领先水平。例如,文献[141对人机工程咨询系统、人机工程仿真系统和人机工程评价系统的整合研究。将人体测量、人体建模、虚拟人运动控制与仿真、人机评价等关键技术结合起来,构建了计算机辅助人机工程设计系统,并以汽车驾驶座椅设计为例进行了实时评价验证。文献【15】以解剖学知识为依据,给出了人体单轴、双轴、多轴关节及关节间的运动约束模型,并采用了关节约束下的基于逆向运动学控制方法和基于运动捕获数据的姿势两种方法来控制人体模型,通过开发了一个面向人机工程应用的人体建模系统,以 VisualC++为开发工具、OpenGL 为图形平台,对上述方法进行论证。
一般来说,计算机辅助人机工程设计(CAED)包括计算机科学与技术、人机工程学、 生理学、运动学与动力学、工程技术等多项技术,虚拟人体模型是其中的关键技术。国内学者
提出,虚拟人体模型应满足以下条件:① 个性化的人体模型,使其具有人体数据咨询能力;② 人的运动特性尽量多;③ 具备实时性、交互性强的动作操纵及运动检测能力[151。目前常用的CAED软件有JACK,SAMMIE,ERGO等,主要是通过人体建模来进行相关评测。 CAED具有很多优势,如:设计前期对设计方案和布局进行仿真评价,减少设计返工和实物 原型制作,缩短从设计到制造的周期和成本等。尤其是针对有可能会造成工作者身体伤害、具有一定危险性的实验性项目,如汽车碰撞试验等,CAED技术具有不可替代的优势。因此, 可以预见,这方面的研究将成为人机工程学研究的热点和发展趋势之一。此外,在人机界面设计方面,哈尔滨工程大学的学者提出了基于灰色理论的人机界面主观评价方法和人机界面设计评价的实时交互方法。
3 国际人机工程学研究状况与发展趋势
3.1 国内外人机工程学研究状况的比较
国外 (主要指欧美国家)开展人机工程学研究比较早,各国纷纷建立了相应的组织,如英国1950年成立人机学研究会、美国1957年成立人类因素工程学会、日本于 1963年成立人机工学研究会等,进行了广泛而深入的研究工作。比较而言,国内外人机工程学研究的领域、内容和重点既有异也有同。相同的研究热点包括:人体测量、人机工程学在组织管理上的应用、工作适应性、职业病防治等。此外,国外的研究热点还有:工作荷载、职业健康、产品和工具中的人机工程学原理、如何改进工作方法和工作区域,特别是对特殊人群的研究等u引。文献[18]依据2001年至2005年人机工程学各领域发表的论文关键词,对5年当中,国内外人机工程学的研究热点、方法和目标进行了比较,并结合国内的科技发展状况和社会环境状况,预测了国内人机工程学的发展方向。
3.2 近两年来国际人机工程学研究论文检索结果统计分析
为了系统地了解国际人机工程学最新的研究状况,笔者利用当前国际上权威的三大检索工具(EI、SCI、ISTP)之一的EI,对近两年来(2006年~2016年)国际上发表的有关人机工程学论文(El Compendex)进行了检索 (检索时间 2016年6月5日),并对检索结果进行了系统分析。上文曾经提到,“人机工程学”在国内有很多翻译名称,如人类工效学、人体工程学、人因学等,这些名称的内涵是相同的,都可归结为一个英文词汇 “Ergonomics”。因此,笔者使用“Ergonomics”作为关键词进行检索。查到两年来EI Compendex的论文共计1906篇。具体结果如表3~表5所示。
根据上述统计结果,可以看到:① 当前人机工程学的研究仍主要集中在欧美发达国家,特别是英美两国 (占到总论文数的32.68%),其他一些国家和地区如中国、韩国、台湾地区、印度 等,近年来也有较大发展;② 从控制词(Controlled Vocabulary)状况分析,人机工程学仍呈现出多学科交叉的态势,理论研究与应用研究并重,特别是应用研究正日益成为研究的重点:③ 从分类码 (Classification Code)来看,随着近年来计算机技术的广泛应用,人机工程学呈现出与计算机技术紧密结合的态势(与计算机应用、计算机外部设备、人工智能有关的论文分别占到 35.1%、26.9%、19.6%)。另外,新的生物力学、有关个体的人机工学研究比重也较多。
3.3 国外人机工程学研究热点及趋势
3.3.1 人机工程学的应用与理论研究
通过查阅近年来发表在国际权威的人机工程学杂志诸如 《International Journal of IndustrialErgonomics 》、 《Applied Ergonomics 》、《Ergonomics》、《Human Factors and Ergonomics in Manufacturing》等的文献,大多数研究者的工作还是着眼于人机工程学的实际应用。在理论上,随着时代的变迁,社会经济条件发生了明显变化,工业设计本身也经历了深刻变革,各种设计思想和流派让人目不暇接。产品本身的功能 (Function)似乎变得不那么
重要,正在让位于形式 (Form),用户越来越注重产品的隋感体验”,在这种情况下,出现了“感性意象”理论。感性意象是人对物所持有的感觉,是对物心理上的期待和感受,是一种高度凝聚的深层次的人的情感活动。用户如何感知某个产品反映了其自身的需求渴望和心理评判标准,涉及人机工程学、心理学、符号学、美学、社会学、工业设计、计算机技术等学科。感性意象的研究主要在日本、韩国、中国 (包括台湾地区)、美国、欧洲等,尤其以日本的感性工学 (Kansei engineering)为代表。不同的国家和地区,说法和研究手段各有差异,目前有感性工学、意象尺度(Image scale)、基于用户知识和设计知识的设计研究(Semantic
differential method)等几种形式。 针对在新的时代背景之下,对年轻一代人机工程学的教育问题以及教学、学习环境问题,A Wood提出了“人机工程教育学 (Educational工 程 图 学 学 报 2016生ergonomics)”的理论。这一理论认为人机工程教育位于学术研究、家庭生活以及社会经济生活三者的交集,具有十分重要的地位。而对人机工程学知识的缺乏和漠视,使得设计师与使用者遭遇到了许多问题,影响了产品的正常使用、人们的彼此交往和效能的提高,其主要的原因是缺少正确的人机工程教育。提出通过学校、家庭和社会对年轻人进行有效的人机工程教育,并分析了在两种人机工程学教育的发展趋势之下,面临的挑战和机遇。文献对这一问题也进行了探讨,提出了对于不具备丰富人机工程学知识的一般设计师和新手,在设计中应如何使用相关理论和知识。同时,对于这些方法的可靠性和有效性进行了评测,并发现不同的方法在不同的案例中的可靠性和有效性也是不同的,文章以车载广播 和磁带播放机的设计为例,说明如何选择适合个案的人机工程学应用方法。此外,人机工程学方法和原则如何有效应用于实际,是另一个新的课题,学界和企业界提出了 “参与式人机工程学 ” (Participatory Ergonomics)的理论与方法。所谓“参与式人机工程学”,是包括企业管 理层、设计者、操作者等一系列相关人员在内,共同参与以发现人机工程学的问题,并寻求解决之道。参与的人员必须要学习和了解人机工程学原则与方法,并能够对作业空间、设备等进行分析。“参与式人机工程学”的产生是由于在传统情况下将人机工程学应用于实际往往并不容易,工人往往很难接受新的工作方法,而雇主又往往因为成本的问题拒绝引入人机工程学的改进方法。 “参与式人机工程学”可以让所有参与者(特别是操作工人)主动担当角色,来判断和分析现场存在的危险要素并进行改善,从而激发员工的积极性,提高工作效率,改善健康状况,减少与工作相关的肌肉骨骼伤害,并改造落后的技术和组织管理,最终提高产品质量与工作业绩。完备的 “参与式人机工程学”应包括以下几个要素:① 参与性。现场工作人员比其他人员更了解工作内容,员工应该参与改善活动并提出建议,这样一来,员工较易接受新的改进方案;② 组织性。企业管理层的支持是非常之重要的。人机工程学的应用团队应当分为两个层次:一是由管理层组成的指导委员会;另一个是领班和具体操作员组成的现场工作组。现场工作人员必须能够发现与分析隐藏于现场的人机工程学问题并提出改进建议,而指导委员会必须就建议做出决策。在此过程中,所提出的建议会在两组之间反复修正,人机工程学的专业工程师协调并帮助两组人员商讨人机、组织管理、生产作业等方面的问题,选择比较好的方案;③ 人机工程学的方法和工具。参与的人员必须学习并掌握人机工程学的知识;④ 工作原理。工作原理有两种,一种为微观人机工程(micro---ergonomics),主要针对减轻工作负荷;另一种为宏观人机工程(macro---ergonomics),主要强调作业的重新设计与组织管理的改变。两者兼具方可起到持续改进的效用;⑤ 执行与落实能力。 (Applied Ergonomics))在2006年6月出了一期专刊,专门对参与式人机工程学进行了探讨。如文献比较详尽地探讨了参与式人机工程学在工业生产中的作用问题,分析了参与式人机工程学所要实现的目标、参与对象及实施过程,并以四个案例 (两个成功案例和两个失败案例)说明人机工程学改进的个人决策和集体决策问题。文献讨论了为了满足不同需求的参与式人机工程学方法的有效性问题,提出针对不同地域和人群,其工作方式也应做出相应调整,特别对于发展中国家的中小型企业,提出了具有适时的、低成本的参与式人机工程学方法。 此外,
虚拟人体模型和虚拟环境空间的研究也是当前国外人机工程学研究热点。
3.3.2 人机工程学研究发展趋势
从最新的研究来看,人机工程学的研究仍呈现出多学科交叉的态势,涉及管理学、医疗卫生、环境科学、工程技术、教育学、心理学等多门学科,这一趋势将会延续下去。国际上还有许多学者致力于人机工程学的实际应用,除了一般性的原理和方法之外,计算机技术的发展提供了更多的可能性和更广阔的空间,如虚拟人体模型、虚拟环境空间、人机界面技术等,可以预见人机工程学与计算机技术的日益紧密结合也将是发展趋势之一。此外,随着人们更加注重情感需求,人机工程学的研究也会更加关注对于设计师和使用者的心理研究,使产品除了满足正常使用功能之外,还能提供更丰富的情感体验。
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姓名: 邵钢
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食品的腐败变质与食品保藏
人类的食物,大多数来自于动植物。但是,这类食物容易发生腐败变质,从而威胁人体健康。那什么是食物的腐败变质呢?它又是怎样发生的呢?
食品腐败变质是指食品在一定的环境因素影响下,由微生物或化学反应的作用而引起食品成分和感官性状的改变,并失去食用价值的一种变化。
食品腐败变质有很多种原因,从主要形成因素分可笼统分为三种:
(1)食品本身的组成和性质
动植物食品本身含有各种酶类。在适宜温度下酶类活动增强,使食品发生各种改变,如新鲜的肉和鱼的后熟,粮食、蔬菜、水果的呼吸作用。这些作用会引起食品组成成分分解,加速食品腐败变质。
例如:肉类食品的腐败变质主要是由于肉中的酶以及微生物的作用,使蛋白质分解以及脂肪氧化而引起的。肉类保鲜便是针对这几个腐败因素,采用不同的方法及方法组合,杀死腐败微生物或抑制其在肉类食品中的生长和繁殖,并控制脂肪氧化,从而达到延长肉类食品货架期的目的。多年来,各国的研究人员一直都在致力于研究各种有效的肉类食品保鲜技术。研究证明,低温贮藏是控制肉类腐败最有效的手段。
(2)环境因素
主要有温度、湿度、紫外线和氧等。合适的环境温度课加速食品内的化学反应过程,且有利于微生物的生长繁殖。水分高的食品易于腐败变质。紫外线和空气中的氧均有加速食品组成成分的氧化分解作用,特别是对油脂的作用尤为显著。
温度、湿度、阳光、水分。温度在37℃—40℃,相对湿度在70%,是微生物繁殖的最适宜的条件,紫外线和氧气的作用加速油脂氧化和酸败,水是微生物繁殖的基础,又可促进酶的活性,使食物霉变。
(3)微生物的作用
在食品腐败变质中起主要作用的是微生物。除一般食品细菌外包括酵母与霉菌,但在一般情况下细菌比酵母占优势。微生物本身具有分解食品特定成分的酶的能力,一种是细胞外酶,可将食物中的多糖、蛋白质水解、为简单的物质;
另一种是细胞内酶,能分解细胞内的简单物质,其产物能使食品具有不良的气味和味道。
例如:面包对于人来说是一种富含碳水化合物、蛋白质等物质、营养丰 富且容易消化吸收的食物,对于微生物来说,也是一个良好的培养基, 因此在面包贮存过程中,尤其是在高温多雨的季节,面包极易发生长霉变质。
究其原因,这主要是由霉菌引起的,主要包括青霉、黄曲霉、根霉等种类。霉菌的生长需要氧、水分、碳源和氮源等营养物,它是利用孢子繁殖的,在潮湿环境中,霉菌孢子最适生长温度为20~35。 当面包上出现霉斑时,孢子在面包上至少已经繁殖24小时了。
此外,面包的霉变除表面长霉外,还表现在瓤心发黏上。瓤心发黏一般是从 面包心开始,原有的疏松多孔体被分解,变得发粘发软,面包心灰暗,最后变成黏稠胶体物,产生类似香瓜腐败的臭味,用手挤压可成团;将面包切开,可看见白色的菌丝体。这种状况主要是由普通马铃薯杆 菌和黑色马铃薯杆菌引起的,这种杆菌的孢子耐热性强,可耐140℃ 以上的高温,在正常烘烤中,面包心的温度一般在100℃以下,而面 包心的水分含量较高,只要温度适宜,这些孢子就易繁殖,导致面包 腐败。
以上是食品的腐败原因,在实际生产中,人们为了获得良好的口感和风味使人们喜欢食用,为了在保藏和运输过程中防止这些食物发生腐败变质,需要经过不同的配置和加工处理方法,制成形态、风味、营养价值各不相同而又耐于存放的食品。如何进行食品保藏呢?
食品保藏技术分为化学保藏和物理保藏两种。
化学保藏是指食品生产好、贮藏过程中利用腌渍、烟熏等化学方法抑制和阻止微生物生长,防止由于微生物等不利因素引起食品变质的食品保藏方法。
(1)腌渍保藏
腌渍保藏是指食盐或食糖渗入制品组织内,降低食品的水分活性,提高其渗透压,借以有选择地控制微生物的生长和发酵活动,防止食品的腐败变质,延长储藏期的食品保存方法。
1)盐渍。盐渍分干腌和湿腌来两种基本方法。湿腌法使用盐水腌渍食品的方法。干腌法又称撒盐腌渍法,将食盐或其他腌渍剂擦在食品表面,然后层层堆在容器
内,先由食盐吸水在制品的表面形成极高渗透压的溶液,使食品中的水分和部分组织成分外渗,在加压或不加压的条件下在容器内逐步形成腌渍液,称为卤水。 盐渍食品根据微生物的生长情况又可分为有发酵性和非发酵性两大类。发酵性盐渍时使用食盐量较少,主要是靠乳酸菌发酵生成大量的乳酸而不是靠盐的渗透压来抑制腐败微生物的。非发酵性盐渍是在盐渍是使用大量的食盐,是乳酸菌发酵完全抑制或只轻微发酵,期间还需添加香料。常见的腌制食品有腌制蘑菇、制腊肉、腌制腊肠、腌制酸菜、腌制咸鱼、腌制草莓、腌制香菜心、腌制生姜等,脱水果蔬有脱水蘑菇干,脱水洋葱丝等。腌透的酸菜和咸菜中含有大量的亚硝胺类化合物,些化合物最易于诱发胃肠道癌瘤。烟熏和烧烤的牛羊肉、烧烤的香肠、炭火烤的羊肉串,因烤制的温度较高,其中的有机物受热分解后而聚合成致癌作用很强的3-4苯并芘,在烟草中也含有3-4苯并芘,每天吸烟20支,连续吸烟20年以上者,其发生肺癌的机会要比不吸烟者高20倍。因霉变了的大米、小米、高梁米、玉米、花生、豆类及豆制品等,全会产生黄曲霉菌,这种霉菌由于新陈代谢过程而产生的毒素即黄曲霉毒素,人们吃了易患上肝癌。
腌制食品,咸菜、咸鱼、火腿、香肠等食品,均合硝酸盐和亚硝酸盐,硝酸盐可还原成亚硝酸盐。在宁波菜腌制过程中,也往往使用硝酸盐或亚硝酸盐,如用量不当,均有形成亚硝胺的危险,同时在人们的唾液中也存在着一定量的硝酸
盐和亚硝酸盐。:
2)糖渍.糖渍是指用糖溶液对食品进行处理的方法。高浓度的糖液使水分活度大大降低,也使微生物利用的水分大为减少,此外,由于氧在糖溶液中的溶解度减低,也是微生物的活动受阻。
(2)烟熏保藏。烟熏保藏是指利用木屑等各种材料焖烧时所产生的烟气来熏制食品。以利于延缓食品腐败的方法。烟熏的方法有冷熏法、热熏法、和液熏法。
熏制过程中,熏烟中各种脂肪族和芳香族化合物如醇、醛、酮、酚、酸类等凝结沉积在制品表面和渗入近表面的内层,从而使熏制品形成特有的色泽、香味和具有一定保藏性。熏烟中的酚类和醛类是熏制品特有香味的主要成分。渗入皮下脂肪的酚类可以防止脂肪氧化。酚类、醛类和酸类还对微生物的生长具有抑制作用。不产生芽孢的细菌经烟薰3小时,伤寒菌、葡萄球菌等病原菌经烟薰。
1小时即死灭。但芽孢菌类对熏烟具有抗性。熏烟的防腐作用一般只限于食品的表层,因此鱼类等熏制品所具保藏作用还部分地来源于熏制时的热烟和热空气的干燥作用和熏前盐渍处理的脱水作用。传统的水产品熏制主要为提高制品的保藏性,但现代的熏制加工逐渐转向以赋与熏制品特有的色泽和风味为主要目的。熏制法主要用于加工鲑、鳟、鲟、河鳗。罐装熏制品如油浸熏鳗等也是重要产品。熏制过程一般包括原料处理、盐渍处理、浸渍调味液、沥干和烟熏。传统熏制的方法有冷熏、温熏和热熏等。此外,近年来为缩短熏制时间,还发展了快熏、电熏等改进方法,但还不足以代替传统烟熏法。
冷熏:以保藏为主要目的。采用低温长时间的熏制工艺,熏烟温度大致在20~35之间,烟熏时间往往长达2~3周。制品水分含量约在45~55%左右。原料鱼须经盐渍、脱盐等预处理再行烟熏。
温熏:此法以增加风味为主,延长保藏期是次要目的。熏制的温度较高,一般控制在50~70之间,也有的高达93。烟熏时间较短,从2~3小时至1~2天不等。温熏制品含水分约60~70%。此外也有将熏烟温度提高到120~140的,称为热熏。热熏是为增加风味,也采取高温短时间熏制工艺,热熏时间约2~4小时,使制品蛋白质凝固、部分或全部鱼体呈熏焦状,但水分含量较多,不耐保藏。
2.物理保藏
物理保藏是通过控制环境温度、气压或利用电磁波等物理手段来实现食品的安全和长期保藏。
(1)冷冻保藏。
冷冻保藏也称低温保藏,即降低食品所处的储存温度,维持低温水平或冻结状态。抑制微生物的生长繁殖,延缓食品中的深化反应,抑制酶的活力,以保藏食品的方法。
1.冷却保藏。冷却保藏是将食品的温度下降到食品冻结点以上的某一适宜温度,保持食品中的水分不冻结,降低酶和微生物活性的贮藏方法。
2.冻结保藏。冻结保藏指将保藏温度降至冰点以下,使水部分或全部冻结的贮藏方法。冻结保藏有缓冷冻保藏和速冷冻保藏两种类型。
(2)辐照保藏
食品辐照就是利用放射性核素或低能加速器放出的射线对食品进行辐射处理,达到长期保存食品的目的。
(3)食品的高压保藏
在高压条件下,可使微生物的形态结构、生化反应、基因机制以及细胞壁膜发生多发面的变化,从而干扰甚至破坏微生物的胜利功能,导致微生物死亡。
采用高压技术对肉类进行加工处理,与常规方法相比,在肉制品的柔韧度、风味、色泽、承熟度及保藏性等方面得到不同程度的改善。例如,常温下质粗价廉牛肉经250Mpa高压处理,牛肉制品明显得到嫩化;300Mpa压力处理肌肉和鱼肉10分钟,能得到类似于轻微烹饪的住址状态。
在果酱的加工中采用高压杀菌,不仅可以杀灭其中的微生物,而且还可以是果肉糜粒成酱,简化生产工艺,提高生产质量。
以上是食品保藏方法 。
食品的腐败变质与食品保藏对人们生活有很大的影响,如何保藏食物将是一个重要的课题,了解原理和方法是必须的。我们要学习和掌握更多的方法,才能使食品行业有更好的发展。
2、列出15篇你所找到的与选题最相关的文章,每篇文献提供:
(1)
数据库:CJFD1996
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论文篇名:食品冷冻干燥新技术及其进展 著者:阎欲晓;谢名洋;
载文期刊名称:四川食品与发酵1996年5卷 02期: 7 页——12 页
摘要本文对冷冻干燥的原理、过程、经济效益及应用范围作了介绍,分析了国内外市场,并指出了今后的发展方向。
(2)
数据库:CJFD1988
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论文篇名:产品长期保藏的现代化生产法著者:许文苡
载文期刊名称:现代渔业信息 1988 年10卷Z1 期: 37页——40 页
摘要:前言尽人皆知,产品组织酶和生产产品的微生物酶活动是使产品自然腐败的主要原因。因而防腐食用原料的所有方法都是力求达到缓慢腐败活动或完全排除腐败条件的目的。近几年来,世界范围内日益关注着生产食用方便产品和在未调节温度和湿度情况下,并在长期保藏中能保持稳定的产品,当今仅有两种产品,即杀菌罐头食品和真空或
(3)
数据库:CJFD1992
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论文篇名:食品辐射保藏原理及运用 著者:孙凡
载文期刊名称:物理 1992 年12卷02 期:105 页——108 页
摘要:应用辐射技术延长食品的保藏期,为食品保藏工作开辟了一条新的途径.用射线处理食品可以起到杀虫、灭菌、消毒、防霉和防腐以及抑制蔬菜、瓜果发芽变质的作用,达到降低农产品产后消耗、延长食品保藏时间、提高食品质量、增进食品卫生和改进某些食品的加工适应性的目的.本文论述了食品辐照装置、食品辐射保藏原理、食品辐射保藏效果以及辐射食品的安全卫生性等问题.
(4)
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论文篇名:食品与微生物关系及其食品保藏 著者:陆兴云
载文期刊名称:四川食品工业科技1995年20卷 03期: 1页—— 6页
摘要:食品与微生物有着密切的关系。食品中的基本营养物质,除含有一定量的水份以外,主要由蛋白质,碳水化合物,脂肪,无机盐类和维生素等物质所组成。营养物质对微生物起着如下两方而的作用:一方面某些营养物质在微生物进行新陈代谢过程中提供所需要的能量;另一方面某一些营养物质可合成菌体的本身成分。有些营养物质同时具有上述
(5)
数据库:CJFD2003
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论文篇名:食品保藏中的化学物质 著者:华英奇
载文期刊名称: 2003年18卷08 期: 15页——17 页
摘要:保藏食品的方法有多种。在食品加工中添加某些化学物质,利用这些物质产生的化学、物理作用,在一定程度上能够达到延长食品保存期的目的。介绍了食品保藏中常用的化学物质。
(6)
数据库:CJFD2000
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论文篇名:食品的败坏及保藏 著者:张玉清
载文期刊名称:潍坊教育学院学报2000 年13卷 02期: 19页——21 页
摘要:食品败坏是食品加工、贮藏过程中遇到的首要问题。如 何防止食 品的败坏,使其较长期保存是食品保藏的任务。本文从三个方面分析了导致食品败坏的原因 , 并指出各种败坏情况下的食品所表现出的败坏特征及对人类健康的危害情况,针对上述食品 败坏的原因,给出了食品保藏应遵循的三条基本原则及相应的保藏措施。
(7)
数据库:CJFD1994
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论文篇名:辐照保藏食品 著者:薛柏,孙建华
载文期刊名称:1994 年9卷 02期:16 页——18 页
摘要:辐射保藏食品是和平利用原子能的重要方面,第二次世界大战以后许多国家把辐照保藏食品作为和平利用原子能的重要内容,开展了许多方面的研究工作。若干年来许多研究结果证明辐照保鲜食品具有不少优点,即操作简便,感官性状在辐照剂量适当的情况下优于干燥、加热、冷藏和化学防腐等方法处理的食品,灭菌效果良好,可以达到延长保藏时间的目的,低剂量或低剂量配合其他方法保藏的新鲜食品营养成份也很少损失。所谓辐照保藏食品或者称为食品辐射加工,其内容就是:利用辐射装置(目前普遍采用钴——60放射源)发出的具有很强的穿透力的射线(γ射线),来杀灭食品表面及内部的有害菌、病
(8)
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论文篇名:高压处理技术在食品保藏中的应用 著者:刘士钢
载文期刊名称:食品科学1996年7卷 01期:20 页——22 页
摘要:高压处理技术在食品保藏中的应用刘士钢东北农业大学食品科学系150030在食品的保藏中引起品质变化的主要原因有微生物产生的腐败;酶产生的生化变化以及光、氧化等产生的化学变化等。目前食品的保藏方法很多,如干燥、盐渍、加热、冷藏、冷冻、添
加剂、脱氧、气体置...
(9)
数据库:CJFD1997
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论文篇名:食品在低温保藏中的微生物 著者:高蓬明
载文期刊名称:金筑大学学报(综合版) 1997 年21卷 04期: 96页——101 页
摘要:食品是人类赖以生存的物质基础,其所含的营养物质不仅供人类食用,也是微生物生长繁殖的良好培养基。在微生物繁殖的同时引起食品的腐败变质。在长期的生活实践中,人们摸索出了许多行之有效的食品保藏方法,如干制、低温、罐藏、高渗透压、烟熏等,其目的都是为了减缓食品的腐败变质速度。
(10)
数据库:CJFD1998
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论文篇名:食品保藏与脱氧包装技术著者:林家莲
载文期刊名称:山西食品工业1998年15卷 04期:27 页——28+33 页
摘要:主要介绍了各种无机、有机脱氧剂的脱氧原理、种类及在食品工业中的应用。
(11)
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论文篇名:食品保藏的障碍技术 著者:姜竹茂,宋焕禄,马力远
载文期刊名称:粮油食品科技1998 年14卷02期:24 页——07 页
摘要:应用障碍技术或综合保藏方法可生产出稳定、安全、风味好、营养价值高,且勿需冷藏便可在常温下储藏的食品。本文综述了综合保藏方法的原理及其在食品加工中的应用,包括:(1)概述(2)耐藏食品———SSP(3)半干食品———IMF(4)微生物的体内平衡(5)综合保藏方法在发展中国家的应用(6)展望。
(12)
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论文篇名:食品的辐照保藏著者:吴昕
载文期刊名称:粮油食品科技 1992年8 卷01 期:27 页
摘要:当今世界所面临的最大挑战之一,是获得足够的食物资源,以满足不断增长的人口的需要。目前世界人口已达50亿,进入下一世纪可能增长到60亿。据联合国估计,世界
(13)
数据库:CJFD1984
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论文篇名:食品保藏中的水 著者:姚其生
载文期刊名称:食品科学 1984年12卷02 期:18 页——22 页
摘要:肉、鱼、蔬菜等新鲜食品,水份约在65~95%之间。食品中的水份,对食品滋味、香味、或者口味等特性影响很大。水份多的食品,细菌和霉容易繁殖,引起腐败,相反,脱水干燥食品,经常会失去食品的色泽和香味,容易破碎,或者产生氧化和褐变,使品质下降。存在于食品中的水,不仅影响到贮藏和加工,而且也影响到商品价值
(14)
数据库:CJFD1986
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论文篇名:粮食食品的保藏 著者:章钰
载文期刊名称:粮油食品科技1986 年24卷 03期:24 页——25 页
摘要:粮食食品是人们的主食,对人体的营养与健康关系极大。除尽可能做到现做现吃外,对需短期或长期保藏的
(15)
数据库:CJFD2016
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论文篇名:食品的高压冷冻冷藏原理及应用进展 著者:周国燕;李红卫;胡琦玮;冉姝 载文期刊名称:食品工业科技 2016 年18卷03 期: 334页—— 336+339页
摘要:在高压技术的基础上发展起来的高压冷冻冷藏技术,不仅很好地解决了不适合传统常压速冻冷藏的高水分易冻裂食品的保藏难题,也能够提高其它冻品的质量。本文在详细阐述高压水物理特性的基础上,分别重点介绍高压速冻、高压解冻和高压不冻冷藏食品的基本原理及其在食品保藏领域的最新应用进展,分析该技术推广面临的主要问题,并指出今后的研究方向。
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