食品高新技术知识要点.docx

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食品高新技术知识要点

超微粉碎技术

定义

利用各种特殊的粉碎设备，通过一定的加工工艺流程，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径在3mm以上的物料粉碎至粒径为0.1um-10um以下的微细颗粒，从而使产品具有界面活性，呈现出特殊功能的过程。

原理

微米技术

特点

速度快可低温粉碎

粒径细且分布均匀

节省原料，提高利用率

减少污染

作用

可以使食品具有独特的物理化学性能

可以改善食品的口感

使食品成分被充分利用

改进或创新食品

使有些食品加工过程或工艺产生革命性的变化

超微粉碎食品的特点

（1）较大程度地保持了物料原有的生物活性和营养成分，改善了食品的口感；

（2）使得食品有很好的固香性、分散性和溶解性，利于营养物质的消化吸收；

（3）由于空隙增加，微粉孔腔中容纳一定量的CO2和N2可延长食品保鲜期；

（4）原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用，节约了资源；

（5）可配制和深加工成各种功能食品，增加了品种，提高了资源利用率。

（6）超微粉碎加工技术适用范围广、操作工艺简单、产品附加值高、经济效益显著。

工艺过程

一次粉碎和二次粉碎

气流式粉碎机

工作机理

以压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体，颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性积压、磨擦和剪切等作用从而达到粉碎的目的。

典型设备

扁平式气流磨、循环式气流磨、对喷式气流磨、靶式气流磨、对喷式气流磨

磨介式粉碎机

磨介式粉碎机机理

借助与运动的研磨介质（磨介）所产生的冲击，以及非冲击式的弯折挤压和剪切等作用力，达到物料颗粒粉碎的过程。

典型设备

球磨机、搅拌磨、胶体磨和振动磨

冷冻粉碎

定义

在低温状态下对易碎产品进行粉碎。

原理

利用物料在低温状态下的“低温脆性”，即物料随温度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性和韧性降低。

在一定温度下用一个很小的力就能将其粉碎

优点

1）、可粉碎胶体含量高，稠度粘度高的物质。

2）、可制成粘度分布均匀的产品。

3）、不发生常温粉碎时，因发热氧化产生的变质现象。

4）、不产生气味逸出（对香辛料），粉尘等特别不破碎物质的功效成分

工艺过程

制冷剂（-100℃）液氮制冷 →吸热→原料→冷冻→低温粉碎→收集→干燥→充氮包装→成品

微胶囊

指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。

其大小一般为5-200μm不等，形状多样，取决于原料与制备方法。

微胶囊化

制备微胶囊的过程称为微胶囊化。

微胶囊化技术

指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。

被包埋的物质称为芯材，包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材

可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料,

包囊材料选择原则

油溶性囊心物需选水溶性包囊材料；水溶性囊心物则选油溶性包囊材料；即包囊材料应不与囊心物反应,不与囊心物混溶。

高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素,如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等

微胶囊的目的

隔离物料间的相互作用，保护敏感性物质

改变物料的存在状态、质量和体积

掩盖不良风味、降低挥发性

控制释放

降低食品添加剂的毒理作用

能使不相容成分均匀地混合

隔离活性成分

微胶囊释放的方式

扩散，膜层破裂，降解

喷雾干燥法

生产微胶囊的工艺流程：

囊材和囊心物质→混合→均质、乳化→乳化液→在热空气中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品

生产微胶囊注意事项

适当的范围内增加壁材含量可以大幅度提高包埋率

进料温度不能太高，必须考虑到低沸点挥发成分的挥发

提高空气入口温度可提高包埋率、降低表面的挥发物含量，且进料的固形物含量越高，这种作用就越强

溶剂脱水法生产微胶囊的工艺流程

囊材（阿拉伯胶）和囊心物质（调味香料）→混合→均质、乳化→乳化液→在乙醇中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品

包结络合法

是一种利用β-环状糊精作为载体，在分子水平上进行包结的微胶囊化技术

β-环状糊精作为载体，为什么能实现在分子水平上实现微胶囊化

β-环状物精分于是由7个葡萄糖分子以α-1，4糖苷键连接成环状，分子呈圆柱形，表面是亲水区，内有一个中空的近似圆柱形的疏水区。

包结络合反应只发生在有水的条件下，水分子占据了环状物精分子中间的疏水区，很容易被极性较低的客体分子所取代，从而进行包埋。

界面聚合法

是将芯材物乳化或分散在一个有壁材的连续相中，然后在芯材物的表面是通过单体聚合反应而形成微胶囊

食品膨化

原理

将食物加入膨化机中加以密封，进行加热、加压或机械作用，使物料处于高温高压状态下，所有组分都积蓄了大量的能量，物料组织变得柔软，水分处于过热状态，此时迅速将膨化机的密封盖打开或将物料从膨化机中突然挤压出来，在此瞬间，由于物料被突然降至常温常压状态，巨大的能量释放使过热状态的液态水汽化蒸发，其体积可膨胀2000倍左右，从而产生巨大的膨胀压力。

巨大的膨化压力使物料组织遭到强大的爆破伸张作用，把物料造成无数细微多孔的海绵状结构，是体系混乱度增大。

定义

将大米、玉米、麦类、豆类和薯类等原料，送入一种专门设计的可连续作业的机械内，进行高温高压处理后，在常温常压下使其体积膨胀若干倍，内部组织呈疏松多孔的海绵状的操作过程。

方法

挤压式膨化，气流式膨化两种

特点

不回生，便于长期贮存

营养成分损失少，食物易消化吸收

产品口感细腻

风味好，食用方便

产品卫生水平高，保存性能好

应用范围广

膨化方法

直接膨化法

是指产品被挤出成型模时直接膨胀形成膨化食品的工艺过程。

间接膨化法

是指从成型模被挤出的没有膨胀的半成品（外形呈球状）经过精心干燥之后再进行烤、炸、或微波等手段使其膨胀，以得到最终膨化食品的工艺过程。

膨化方法（根据膨化的产生原因和设备的不同）

挤压膨化

气流式膨化

挤压食品

定义

食品物料在压力作用下，定向地通过一个模板，连续成形制成的熟或半熟、膨化或非膨化食品

蒸煮挤压定义

大多数的挤压成型机是将加热蒸煮与挤压成型两种作用有机地结合起来，使原料经过挤压机后，成为具有一定形状和质构的产品，所以挤压技术又叫蒸煮挤压技术

特点：

（1）挤压技术来加工谷物食品，在经过初步粉碎和混合后，即可用一台挤压机一步完成混炼，熟化，破碎，杀菌，预干燥，成型等工艺。

（2）只要更换挤压模具，便可方便地改变产品造型。

加工过程的特点和作用

1）是一个高温高压的过程；

2）可较方便地调节挤压过程的压力剪切力，作用和时间；

3）可将挤压过程应用于某些需高温高压的生化反映过程；

蛋白质在挤压中的变化

植物蛋白经组织化，可产生类似于肌肉的结构和纤维的特征，改善了口感、扩大了它的使用范围、提高了营养价值。

含有较多蛋白质（50%以上）的原料，在挤压机内由于所受的剪切和摩擦力的作用，使维持蛋白质三级结构的氢键、范德华力、离子键、二硫键遭到破坏

热变性和剪切促使蛋白质结构成为类似纤维状的结构

蛋白质在水分含量较高时加热，会发生变性，产生絮状沉淀或形成凝胶结构。

挤压的过程是高温、低水分的加工过程，过程中物料呈熔融状态，并经历了均质化的作用。

蛋白质经挤压后，由于其结构变化而易受酶的作用，因而其消化利用率得到了提高。

淀粉质在挤压中的变化

纯淀粉先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的无色半透明体

淀粉在升压、升温和剪切的共同作用下，大分子结构键断裂而变成了低分子，如淀粉结构中的1—4糖苷键断裂使其成为葡萄糖、麦芽糖等，而更主要的原因是在高温、高压下，淀粉分子发生了糊化（α化）

淀粉挤压时起的作用

定型作用

密度控制作用

硬度控制作用

吸水速度控制作用

风味调节

膜浓缩的常用方法

主要有以压力为推动力的反渗透（ReverOsmosis,简称RO）、超滤（UltraFiltration,简称UF），以及以电力为推动力的电渗析（ED）

浓差极化

定义

在反渗透过程中，主要是溶剂透过膜，而溶质大部分透不过，在分离过程中，在溶液与膜的界面上，溶质逐渐积累。

当其浓度超过主体液浓度时，产生了界面与主体液之间的浓度梯度，引起溶质从界面向主体液扩散的现象

后果

降低了透水速率和膜系统的分离能力

溶剂从低浓度向高浓度处扩散流动，难度自然很大

边界层溶质的增加，推动力也增加，动耗增加

边界层的存在，相当于膜的厚度增加

控方法制

从流动方式上：

平行于膜表面流动（错流）；

使用较小的管径的管子；

设置湍流发生器产生湍流

膜的压实

现象

在反渗透时膜组件一直承受较高的压力，长期使用后产生压实，膜被压变形。

膜表面的孔与多孔支撑体内的孔变小、变少，致使通透性变差，影响了透过速率。

解决方法

增强膜的机械强度，减少膜的变形

定期进行反冲洗，恢复膜的原有的空隙

影响反渗透浓缩和超滤浓缩的因素

膜材料的种类和性能，溶质的特性，溶液的性质

反渗透浓缩和超滤浓缩操作条件

操作压力

操作温度

操作时间

浓差极化

固膜分离装置

板框式膜组件

管式膜组件

螺旋式膜组件

中空纤维式膜组件

超临界流体萃取（SFC）

超临界流体

定义

温度和压力均超过其相应临界点值时的一种流体（气体或液体）

特点

比普通液体溶剂传质速率高，并且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性，而且没有相际效应，因此有助于提高萃取效率，并可大幅度节能。

超临界流体萃取

定义

以超临界流体为萃取剂从溶液中提取被溶物质的技术

原理

利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响，在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的

特点

1）、超临界萃取可以在接近室温（35～40℃）及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。

2）是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质，从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染，保证了100%的纯天然性；

3）萃取和分离合二为一，当含有溶解物的CO2流体进入分离器时，由于压力的下降或温度的变化，使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取的效率高而且能耗较少

4）CO2是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒、安全性非常好

5）CO2气体价格便宜，纯度高，容易制取，且在生产中可以重复循环使用，从而有效地降低了成本；

6）压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度和压力达到萃取的目的

超临界CO2流体萃取过程

萃取和分离

分子蒸馏技术

分子运动自由程

一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程

原理

根据不同总类的分子，其平均自由程不同。

在离液面距离小于轻分子的分子运动平均程度大而大于重分子的分子运动平均自由程处设置一块冷凝板，则，气体中的轻分子能够达到冷凝板并在冷凝板上不断冷凝，从而破坏了体系中轻分子的动态平衡，混合液中的轻分子就可以不断溢出；相反，气相中的重分子因不能达到冷凝板，很快与液相中重分子趋于动态平衡，表现上重分子不再从液相中逸出，这样，液体混合物便达到了分离的目的

特点

操作温度低于物料的沸点，蒸馏压强低，受热时间短，分离程度及产品收率高，产品品质高；

生产能力小，设备结构复杂，制造技术要求高，设备投资大

超高压杀菌技术

定义

是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其它液体作为传压介质的压力系统中，经100MPa以上的压力处理，以达到杀菌，灭酶和改善食品的功能特性等作用

原理

基于食品的主成分水的压缩效果，导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至原有功能破坏或发生不可逆变化。

高压处理影响因素

压力的大小和受压时间

种间差异

温度

pH

食品成分

高压脉冲电场杀菌

机理

细胞膜穿孔效应、电磁机制理论、黏弹极性形成模型、电解产物理论、臭氧效应理论

影响因素

对象菌的种类、菌的数量、电场强度、处理时间、处理时的温度、介质电导率、脉冲频率、介质的pH

喷雾干燥

定义

利用雾化器将料液雾化成雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，并进行能量交换和物质交换，使水分汽化的过程。

机理

物料通过雾化器被分散成雾状液滴，极大地增加了蒸发表面积，料液雾滴在干燥室与热风接触，其表面水分瞬间蒸发完毕。

设备的主要组成

原料供给系统、空气加热系统、干燥系统、气固分离系统及控制系统

雾化器

压力式雾化器、离心式雾化器

喷雾干燥室内热空气与雾滴的流动方向

并流；逆流；混合流

喷雾干燥室的黏壁问题

定义

物料在干燥过程中黏结在干燥室内壁表面的现象。

解决方法

振打法、空气吹打法、刮刀清除法、链条清除法和毛刷清除法

喷雾干燥的特点

干燥时间短；

干燥过程中液滴温度低，产品质量好；

产品具有良好的溶解性、流动性和分散性；

生产过程简化，操作控制方便；

制品纯度高；

适于连续大规模生产；

能满足不同食品生产工艺要求；

设备体积大，清洗工作量大，动力消耗大；

需要一套高效的分离装置，结构复杂费用高；

热消耗大。

涂膜保鲜技术

定义

一种将食品涂抹或浸泡特殊的保鲜剂，在其表面形成一层保护性薄膜，防止外界微生物的侵入，减少食品与外界空气的接触，改变其表面的气调环境而实现保鲜的方法。

特点和原理

增强保水性

美化商品外观提高商品价值

发挥气调作用

与普通保鲜剂相比可发挥保鲜增效作用

防止病原微生物侵染

工艺流程

新鲜果蔬→清洗→表面杀菌解毒→清洗→涂膜→贮藏

涂膜剂种类

蛋白质沉淀溶液涂膜剂

实用脂肪涂膜剂

化学涂膜剂

无菌包装技术

定义

在无菌环境条件下，把无菌的或预杀菌的产品填充到无菌容器中并加以密封的一种现代包装技术

基本要求

包装材料或容器无菌；内容物食品无菌；包装操作环境无菌

特点

最大限度地保持食品的天然风味、品质和营养，确保食品质量；

不需要冷藏或添加食品防腐剂，可使食品保藏较长时间

适用性强

便于自动化、连续化作业，生产效率高，节约成本；

节约包装成本

符合现代环保包装的要求

设备应用缺乏广泛性

一般不能应用在流动性差、高黏度的食品中

操作要求严格

CIP清洗重要管制点

清洗时间视附着物的种类而定

清洗剂温度60-80ºC

清洗剂浓度1.0-2.0%

流速,温度及压力1.5-2.0m/s,10-15m3/Hr,2Bar

CIP清洗大循环包括

水-碱-水-酸-水

CIP清洗小循环包括

水-碱-水

卷材纸盒包装材料各层从外到里的作用如下：

（1）外层的PE层可保护印刷的油墨并防潮，且当包装叠起时保护封口表面。

（2）纸板赋予包装应有的机械强度以便成形，且便于油墨印刷。

（3）PE使铝箔与纸板之间能紧密相联。

（4）铝箔可阻气，并保护产品防止氧化和免受光照影响。

（5）最内层的PE（或其他塑料）可提供液体阻隔性。

无菌包装程序

包装材料灭菌→无菌填充和包装→无菌产品

↑

原料灭菌→无菌输送

无菌包装环境的形成方法

生产前：

无菌室的灭菌是通过双氧水喷雾和无菌空气干燥来实现的，无菌空气是通过包装机无菌空气加热器加热来实现的。

液态双氧水喷射到无菌热空气中并瞬间蒸发，无菌空气和双氧水气体的混合物进入无菌室进行灭菌，冷凝在内表面的双氧水，通过无菌热空气进行干燥，完成无菌室的灭菌。

生产中：

无菌室内吹入无菌热空气，并保持其正压，20～40mm水柱，实现无菌状态。

灌装机的灭菌以及纸筒的完整封合

包装材料的灭菌方法

化学灭菌法（双氧水灭菌法、臭氧灭菌法、环氧乙烷灭菌法、乙醇灭菌法、二氧化氯灭菌法）

物理灭菌法（紫外线照射、辐射灭菌、干热法、湿热法、超高压灭菌法、高压脉冲电场灭菌、微波灭菌）

软罐头食品

将各种不同的食品原料加工处理后，装入热熔封口的蒸煮袋内，经过适度的加热杀菌，使之成为能长期保存，食用方便的食品。

蒸煮袋

采用由聚酯、铝箔、聚烯烃等材料复合而成的多层复合薄膜用黏合剂通过干法或其他复合后切制或一定尺寸的软质包装容器