第九章 食品加工新技术

第九章食品加工新技术第一节食品分离技术一、超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是用超临界流体作为萃取溶剂，利用其特殊的物理化学性质对混合物进行萃取分离的一种高新技术。目前常用的超临界流体有乙烷、乙烯、丙烷、亚氧化氮气（笑气）、二氧化碳等。二氧化碳具有以下5个特点而被作为利用最多的超临界流体。1.临界温度在31.1℃、临界压力7.3MPa，具有处于容易操作位置的临界点。2.为不活性气体，无臭、无味、无毒、无引火性和化学反应性，对人体无害。3.容易得到高纯度的流体，来源广泛，价格便宜，且能循环使用。4.扩散系数大而黏度小，可节省萃取时间，萃取效率高。5.可以通过改变压力和调节温度来改变溶解性能，从而可有选择地萃取目的成分。（一）超临界流体萃取的特点1.可以在较低的温度下提取，适用于高温变性、分解物质的提取。2.萃取流体不残留，安全性高。3.溶媒可循环利用，可省略脱溶工序，节省能源。（二）超临界流体萃取系统可分为萃取和分离两个步骤，萃取装置一般由萃取剂供应系统、低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统等几部分组成，萃取都是在萃取槽中进行。在萃取阶段，超临界流体有最大的密度，能将目的成分从物料中萃取出来；在分离阶段，超临界流体的密度变化到最小，对所得萃取组分的溶解度也最小，从而可以实现分离。（三）超临界流体萃取技术在食品分离中的应用1、某些特定成分的提取（1）天然色素的提取（2）天然香料的提取（3）植物油脂的提取（4）动植物中功能成分的提取2、不良颜色、风味及功效成分的脱除（1）脱咖啡因（2）大蒜脱臭（3）黄米醇溶蛋白脱色二、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。（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。食品工业中几种主要膜分离（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。三、分子蒸馏技术分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。１.液体混合物沿加热板流动并被加热２.轻、重分子会逸出液面而进入气相３.由于轻、重分子的自由程不同４.轻分子达到冷凝板被冷凝排出;重分子达不到冷凝板沿混合液排出分子运动自由程（用λ表示）：一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。操作温度低（远低于沸点）、真空度高、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。分子蒸馏技术的优点分子蒸馏技术在食品工业上的应用•芳香油的提取•天然维生素•功能性脂肪酸提取•天然色素的提取•高级醇的提取第二节食品冷冻技术•冷冻粉碎技术是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。一、冷冻粉碎的工艺特点•1、可以粉碎常温下难以粉碎的物料•2、可以制成比常温粉碎粒体流动性更好，粒度分散更均匀的产品•3、不会发生常温粉碎时因发热、氧化造成的变质现象•4、粉碎时不会发生其他溢出、粉尘爆炸、噪声•5、特别适应于油份、香味成分高的且在常温中难以粉碎的食品二、冷冻粉碎的优点•冷冻粉碎不但能保持粉碎产品的色、香、味及活性物质的性质不变，而且在保证产品微细程度方面具有无法比拟的优势。由于冷冻粉碎能最大程度地保存原有营养物质分子结构、成分及活性，所以提高了人体对各种营养成分和微量元素的吸收。因此，它符合目前人们追求“绿色食品”的要求，在食品加工行业将有很好的应用前景。•食品包括的物料种类非常广阔。但用冷冻粉碎加工时，其加工工艺都有类似之处，基本流程大体为：•原料→前处理→低温冷冻（-100℃液氮）→低温粉碎→产品收集→真空冷冻升华干燥→产品后处理→包装→成品三、冷冻粉碎技术的工艺过程冷冻粉碎设备流程四、冷冻粉碎技术在食品工业上的应用1、谷物:产品粒度更细，如低温粉碎大米粉，粒度细，吸水性强，可制成新型米粉。2、水产品：将甲鱼加工成100%保持原味的超微粉末。3、冷冻蔬菜粉:4、其它:大豆、花生、可可豆、胡椒粉、杏仁等种籽类材料的冷冻粉碎。第三节食品杀菌新技术一、超高压技术食品的超高压处理技术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。（一）超高压杀菌原理•高压会影响细胞的形态•高压对细胞膜和细胞壁有影响•高压会引起代谢酶或蛋白质的失活（二）超高压食品的特点1.由于在一定压力下不会发生共价键的切断或生成，从而能较好保持食品原有特性，食品的色、香、味及营养成分等的变化很小，基本保持原有的营养价值、色泽和天然风味，不产生异臭或毒性因子。2.蛋白质和淀粉类物质在高压处理时的物性变化与加热处理后的状态有很大的不同的质构会发生与加热处理不同的独特变化，可以期待获得具有新物性的食品。3.在常温条件下就可以进行杀菌工艺操作。4.由于是利用静水压处理，压力能在瞬间均匀一致地向食品中心传递，被处理食品所受的压力变化同时发生，不会出现像加热处理需要一定时问、样品内部会出现湿度梯度和受热处理不均匀等问题。5.压力保持时间只需5—10min，加工流程短，且维持压力不需要能量，可以节省能源。6.包装材料的损坏很少。但是，超高压处理对柔韧性差的金属罐、玻璃瓶等包装食品不适用，对水分少或多孔质构的食品也不适用。此外，不会像加热处理法那样能产生香气及美拉德反应的褐色。（三）超高压技术在食品杀菌中的应用•在果蔬产品加工中的应用•在奶类产品加工中的应用•在肉制品加工中的应用•在水产品加工中的应用•在酒类产品加工中的应用二、辐射杀菌技术概念食品的辐射保藏是利用射线照射食品，灭菌、杀虫、抑制鲜果蔬的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的一种食品保藏方法。食品辐射保藏的特点•“冷杀菌”；•具有良好的保鲜效果；•辐照处理食品能耗低；•对环境的污染小。食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫，引起的各种效应会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程，导致代谢、生长异常、损伤扩大直至生命死亡。而食品则不同，除了鲜活食品之外均不存在着生命活动，鲜活食品的新陈代谢也处在缓慢的阶段，辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程，符合储藏的需要。（一）食品辐射保藏的基本原理二、食品辐射装置食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制与安全系统。辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类。(1)放射性同位素60Co辐射源、137Cs辐射源(2)电子加速器电子射线射程短，密度大，穿透力差，一般适用于食品表面的照射。如对易腐食品辐射时，选定适当的“加速能”，就可使射线不穿透食品内部，只进行表面杀菌。三、食品辐照的类型联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(IAEA)和世界卫生组织(WHO)联合专家委员会把食品辐射分为下列三类：低剂量辐照、中等剂量辐照、大剂量辐照。第四节其他食品加工新技术一、微胶囊技术•微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。•微胶囊技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微囊产品的技术。•微胶囊内部装载的物料称为心材(或称囊心物质)，外部包裹的壁膜称为壁材(或称包囊材料)。心材•心材可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、液液、固固或气液混合体等。•可以作为心材的物质很多，如膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶(SOD)和免疫球蛋白等生物活性物质、氨基酸、维生素、矿质元素、食用油脂、酒类、微生物细胞、甜味剂、酸味剂等。壁材•选择壁材的基本原则是：能与心材相配伍，但不发生化学反应；能满足食品工业的安全卫生要求，应具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性和稳定性等。•无机材料和有机材料均可作为微胶囊的壁材，但最常用的是高分子有机材料，包括天然和合成两大类。在食品工业中可使用的壁材有植物胶、淀粉、纤维素、蛋白质、聚合物、蜡与类脂物等。（一）微胶囊的功能•改变物料的存在状态、物料的质量与体积；•隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料；•掩盖不良风味、降低挥发性；•控制释放；•降解食品添加剂的毒理作用。（二）微胶囊的造粒步骤•微胶囊的制作过程是将心材加工成微粉状，引入壁材(成膜物质)，使用特殊方法将壁材物质在芯材粒子表面形成薄膜(也称外壳或保护膜)，最后经过化学或物理处理，达到一定的机械强度，形成稳定的薄膜(也称为壁膜的固化)。（三）微胶囊造粒技术的应用•微胶囊化香料和风味剂•微胶囊化食品（果蔬饮料、粉末油脂）•微胶囊化微生物（双歧杆菌）•微胶囊化药物（缓释剂）•微胶囊化酶