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第十章食品加工新技术第一节超高温杀菌第二节微胶囊技术第三节膜分离技术第四节超临界流体萃取技术第五节超高压食品加工技术第六节食品冷杀菌技术第一节超高温杀菌•超高温杀菌技术——UHT•基本原理按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。有研究表明，导致微生物死亡的温度和时间因素中，温度起着主导作用，也即具有决定性作用。•超高温杀菌概念在封闭系统中将产品加热至高温(如牛奶加热至135-150摄氏度)，并只持续几秒，然后迅速冷却至室温。该过程配合先进的无菌包装技术，能有效保存乳品或饮料的营养和味道。同时，由于从包材成形至产品充填过程均是在同一部机器密封无菌的区域内进行，确保了安全卫生且节约空间。•优点UTH使产品达到较长保质期的基本条件是达到杀菌效率和钝化酶，此外需尽量减小产品在高温处理下可能发生的营养损失、产品褐变、蛋白质凝固沉淀等物理化学变化。而产生褐变及其它缺陷的危险性较小，生产工艺条件较易控制，能更好地保存食品的品质和风味。•缺点存在着对酶钝化不力的问题。强烈的热处理对产品的外观、味道和营养价值都会产生一定的不良影响。•应用领域乳制品、果汁制品的灭菌加工。高温杀菌现在分两种一种是饮料，豆浆等液体物料包装前杀菌，这种一般用的是管式超高温瞬时杀菌设备，还有一种高温杀菌技术是用的杀菌锅，适应于食品耐热包装之后的杀菌。•具体应用低黏性食品——应用效果好高黏性食品——应用难度大固液混合食品——难度跟大分装食品——可通过气流式、搅拌式、塔式（与喷雾干燥有类同处，适于冷冻干燥易碎食品）第二节微胶囊化技术微胶囊技术是将固体、液体或气体包裹在一个微小的胶囊中。包封用的壁壳称为壁材；被包的囊芯称为芯材，芯材可以是单一的，也可以是复合的。囊壁厚度一般为0.1～200μm之间，微胶囊的粒子大小，因制备工艺及用途不同而不同，理论上可以制成0.01μm～1000μm的微胶囊。微胶囊食品•微胶囊的概念•微胶囊技术的发展状况微胶囊技术基础•微胶囊的芯材与壁材•微胶囊化方法的分类•微胶囊化方法选择的依据•微胶囊化的步骤•微胶囊的功能微胶囊化的方法——三大类：化学法、物理化学法、机械法•喷雾干燥法•喷雾冷却法和喷雾冷冻法•空气悬浮成膜法•挤压法•凝聚法•复相乳液法•熔化分散与冷凝法•囊心交换法•粉末床法•界面聚合法•原位聚合法•锐孔-凝固浴法•包结络合物法•微胶囊化香料和风味料•微胶囊化酸味剂•微胶囊化酶制剂和微胶囊化细胞•微胶囊化防腐剂•固体饮料•胶囊饮料•用β-环糊精制取速溶茶•用β-环糊精脱除食品胆固醇•其他方面的应用微胶囊制品的制备及其在食品中的应用类别壁材特点天然高分子材料明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸钠、玉米朊无毒、稳定、成膜性好半合成高分子材料羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素毒性小，粘度大，成盐后溶解度增加，但易水解，不耐高温，需临时配制全合成高分子材料聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷成膜性好、化学稳定性好无机材料铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、陶瓷微胶囊制备过程中常用的壁材微胶囊化技术主要是利用一些可形成膜的物质，进行核心物质包埋及胶囊化的一种技术。目的：保护核心物质，避免直接受光、热、氧等影响而产生变化，并可依特定条件控制下释出核心物质，产生特殊的效果。微胶囊的特性•囊壁：多由聚合物（polymer）构成，包覆与保护核心物质，常为无缝、固态的薄膜。采用天然高分子材料壳聚糖、聚赖氨酸、海藻酸钠等;•大小：1—5000μm。直径在50微米~5毫米之间可控，膜厚度在1~20微米之间可控;•形状：以圆形为主，也有不规则形;•物理形式：一般为粉末或悬浮体。喷雾干燥相关研究微胶囊应用芯材(Core)制备方法/壁材(Wall)离乳仔猪的整肠剂胰液(Pancreatin)Coacervation婴儿乳粉铁强化剂硫酸亚铁Spraydrying保健食品添加剂BifidobacteriaSpraydrying/阿拉伯胶、脱脂奶粉保健食品添加剂牛乳IgG/乳清蛋白、阿拉伯胶保健食品添加剂蛋黄IgY/阿拉伯胶保健食品添加剂蛋黄液/环状糊精、水解淀粉、酪蛋白第三节膜分离技术•所谓膜分离，系利用高分子半渗透性膜，以膜两侧的压力差或电位差为动力，促使流体中的某些分子或离子透过半透膜或被半透膜留下来，以获得或去除流体中某些成分的一种分离技术。•如果通过半透膜的只是溶剂，则溶液获得了浓缩，此过程为膜浓缩。如果在过程中，通过半透膜的不仅是溶剂，而且选择性地让某些溶质通过，因而溶液中不同溶质得到分离，此过程也称膜分离。几种主要分离膜的分离过程膜过程推动力传递机理透过物截留物膜类型微滤压力差颗粒大小形状水、溶剂溶解物悬浮物颗粒纤维多孔膜超滤压力差分子特性大小形状水、溶剂小分子胶体和超过截留分子量的分子非对称性膜纳滤压力差离子大小及电荷水、一价离子、多价离子有机物复合膜反渗透压力差溶剂的扩散传递水、溶剂溶质、盐非对称性膜复合膜渗析浓度差溶质的扩散传递低分子量物、离子溶剂非对称性膜电渗析电位差电解质离子的选择传递电解质离子非电解质，大分子物质离子交换膜气体分离压力差气体和蒸汽的扩散渗透气体或蒸汽难渗透性气体或蒸汽均相膜、复合膜，非对称膜渗透蒸发压力差选择传递易渗溶质或溶剂难渗透性溶质或溶剂均相膜、复合膜，非对称膜液膜分离浓度差反应促进和扩散传递杂质溶剂乳状液膜、支撑液膜（1）微滤（MF）截留颗粒直径0.2～2μm，可除去淀粉、细菌、霉菌、乳化油等。（2）超滤（UF）截留颗粒直径0.02～0.22μm，相当于分子量1000～5×105道尔顿。可滤出蛋白质、脂肪、病毒、树脂和色素物质。（3）反渗透被截留物质分子量小于1000道尔顿，只允许溶解质或水通过，被形容为脱水浓缩技术。(4)电渗析应用海水淡化、溶液脱盐等。可提高发酵液中谷氨酸收得率。(5)透析应用生物大分子分离纯化，除去小分子、脱盐等。食品工业中几种主要膜分离超滤•利用半透膜的微孔过滤以截留溶液中大溶质分子的操作称为超滤，而这样的半透膜称为超滤膜。•超滤的驱动力是压力，通常高达1.0MPa。反渗滤超临界CO2萃取是八十年代以来国际上取得迅速发展的分离新技术，以天然产物为原料生产较昂贵的纯天然产物。超临萃取具有萃取速度快、选择性好、提取分离可在室（低）温下进行、不存在溶剂残留污染、CO2便宜等一系列优点，克服了传统的溶剂分离、水蒸汽蒸馏、压榨等分离方法存在的弊病，保存了天然产物原有的风味和营养成份，顺应了人们崇尚天然食品和回归大自然的世界潮流。超临界CO2萃取技术主要应用在香料、食品和医药工业，对于一些用常规方法难以提取和纯化的物质，超临界萃取方法更能显示其独特的优势。第四节超临界流体萃取技术SupercriticalFluidCO2ExtractionandRefining(SFE-CO2)1.超临界流体的概念物质有三中状态，气态，液态和固态。除了这三中常见的状态外物质还有另的一些状态，如等离子状态、超临界状态等。2.超临界流体的特性•超临界状态下的流体对溶质的溶解度大大地增加了，一般可达几个数量级，而在某些条件下甚至可达到按蒸气压计算的1010倍；•超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体扩散性能；•在超临界状态下气体和液体两相的界面消失，表面张力为零，反应速度最大，热容量、热传导率等出现峰值；•在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。•超临界流体的这些特殊性质，使其成为良好的分离介质和反应介质，根据这些特性发展起来的超临界流体技术在分离、提取、反应、材料等领域得到了越来越广泛的开拓利用。超临界CO2的溶解能力超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性、沸点和分子量密切相关，一般来说由一下规律：1．亲脂性、低沸点成分可在低压萃取(104Pa),如挥发油、烃、酯等。2．化合物的极性基团越多，就越难萃取。3．化合物的分子量越高，越难萃取。超临界CO2的特点超临界CO2成为目前最常用的萃取剂，它具有以下特点：1．CO2临界温度为31.1℃，临界压力为7.2MPa，临界条件容易达到。2．CO2化学性质不活波，无色无味无毒，安全性好。3．价格便宜，纯度高，容易获得。因此，CO2特别适合天然产物有效成分的提取。超临界流体萃取的特点1．萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂,操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本。2．压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。临界点附近，温度压力的微小变化，都会引起CO2密度显著变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此工艺流程短、耗时少。对环境无污染，萃取流体可循环使用，真正实现生产过程绿色化。3．萃取温度低,CO2的临界温度为31.265℃,临界压力为7.18MPa,可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。4.临界CO2流体常态下是气体,无毒,与萃取成分分离后,完全没有溶剂的残留,有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留。同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,100%的纯天然。5．超临界流体的极性可以改变,一定温度条件下,只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质,可选择范围广。前景超临界CO2萃取分离技术是一项获得健康、高品质产品和对环境友好的高新技术，随着人们对自身健康的重视和环保意识的日益提高，可以预料超临界CO2萃取分离技术将得到广泛的工业应用，CO2萃取产品将成为人们喜爱的产品。工艺流程及主要设备CO2气体净化----压储装置----换热装置----萃取釜----解析釜----产品中国科学院生态环境研究中心超临界技术实验室931型实验室超临界流体萃取仪(10毫升)951型超临界流体萃取小试设备(2升)TK型超临界流体萃取中试设备(20升)温州市中制药机械设备厂1.萃取压力最高可达40Mpa；萃取温度为室温0℃~80℃，分离温度为-10℃~80℃；精馏温度为室温0℃~80℃；上述参数也可根据用户进行适当调整；2.设计有一个或多个萃取釜（1升、24~1000升）、分离釜的不同组合方式，液体等物料的萃取研究和生产。超临界流体萃取技术的应用1.在食品方面的应用目前已经可以用超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、可可豆中提取油脂，这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。2.在医药保健品方面的应用在抗生素药品生产中，传统方法常使用丙酮、甲醇等有机溶剂，但要将溶剂完全除去，又不是要变质非常困难。若采用SCFE法则完全可符合要求。另外，用SFE法从银杏叶中提取的银杏黄酮，从鱼的内脏，骨头等提取的多烯不饱和脂肪酸（DHA，EPA），从沙棘籽提取的沙棘油，从蛋黄中提取的卵磷脂等对心脑血管疾病具有独特的疗效3.天然香精香料的提取用SFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香组分，而且还可以提高产品纯度，能保持其天然香味，如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精，从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，从芹菜籽、生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不仅可以用作调味香料，而且一些精油还具有较高的药用价值。啤酒花是啤酒酿造中不可缺少的添加物，具有独特的香气、清爽度和苦味。传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油，破坏了啤酒的风味，而且残存的有机溶剂对人体有害。超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。4.在化工方面的应用在美国超临界技术还用来制备液体燃料。以甲苯为萃取剂，在Pc=100atm