第九章食品加工新技术课件

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1、,第九章 食品加工新技术,二、食品工业新技术,第一节 微胶囊技术,一、微胶囊的基本组成和作用 微胶囊技术是用特殊手段将固体、液体或气体物质包裹在封闭性微小的胶囊内的过程，一般胶囊粒大小在微米至毫米范围。 微胶囊内容物的释放条件、释放速率是可控制的。采用微胶囊技术制得的产品称为微胶囊制品。,一、微胶囊的基本组成和作用,被包覆的物料称为芯材、囊心、内核、填充物，芯材可以是固体粉末，也可以是液体材料，采用特殊的制备方法，还可以包封住气体。 微胶囊外部的包覆膜称为壁材、囊壁、包膜、壳体。 制备时先将被包覆内容物分散成微粒，然后使成膜材料在微粒上沉积聚合或干燥固化，形成外层包衣而制成。通常制备的微胶囊粒

2、子大小一般在21000m范围，有时甚至扩大到数毫米，但多数分布在5200m范围。,一、微胶囊的基本组成和作用,微胶囊能够以微细状态贮存物质，在需要时释放，并且能保持物质原有的色、香、味、形和溶解性、热敏性、光敏性、压敏性等性状。 微胶囊化技术在食品领域中的发展极为迅速，主要包括：,一、微胶囊的基本组成和作用,1、将液体、气体转变为容易处理的固体。使液态物质在需要的时间破囊而出，使用方便而精确，运输、贮存、使用都得到简化， 2、保护敏感成分，防止其受氧化、紫外辐射和温、湿度等因素的影响，有利于保持物料特性和营养，如大蒜素的微胶囊。 3、隔离活性成分，使易于反应的物质处于同一物系而相互稳定。,一、

3、微胶囊的基本组成和作用,4、改变物料比重。使物料重量增加，下沉性提高，或者制成含空气的胶囊而使物料比重下降，这一技术对生产高档水产品饵料十分有用。 5、降低挥发性，保存易挥发物质，减少食品香气成分损失，并掩盖不良气味的释放，如香精和香辛料的微胶囊。 6、控制物质的释放时机，包括风味物质的释放，减少其在加工过程中的损失，降低生产成本，如焙烤制品和糖果用香精经微胶囊化处理，在生产加工过程中的香气损失可减少一半以上。,二、微胶囊化方法和材料,微胶囊化的基本步骤是先将芯材分散成微粒，后以壁材包敷其上，最后固化定形。 1、壁材微胶囊外部的包覆膜 天然高分子化合物 半合成的纤维素衍生物 合成高分子化合物,

4、二、微胶囊化方法和材料,A、植物胶类，如阿拉伯树胶、琼脂、琼脂糖、褐藻酸钠、角叉胶、黄蓍胶等； B、碳水化合物类，如麦芽糊精、环糊精、变性淀粉、玉米糖浆等； C、蛋白质类，如明胶、酪蛋白、纤维蛋白原、血红蛋白、血清蛋白、玉米蛋白、鸡蛋蛋白等； D、脂类 ，如石蜡、蜂蜡、硬脂酸、硬化油类、松香等； E、其他材料，如虫胶等。天然高分子材料具有安全、成膜性能好的特点。,二、微胶囊化方法和材料,2、微胶囊的主要制备方法 化学法 物理化学法 物理机械法,2、微胶囊的主要制备方法,1）喷雾干燥法 喷雾干燥是最常用的微胶囊制备方法，其基本过程可分为三个阶段： 囊壁材料的溶解 囊芯在囊壁溶液中的乳化 喷雾干制

5、,2、微胶囊的主要制备方法,1）喷雾干燥法 在喷雾干燥过程中，由芯材和壁材组成的均匀物料被雾化成微小液滴，在干燥室热交换途中，液滴表面形成一层网状结构的半透膜，其筛网作用可将分子体积大的芯材滞留在网内，小分子物质（溶剂）由于体积小，可顺利逸出网膜，芯材物质便被包理在壁材之内，完成包埋，成为粉末状的微胶囊颗粒。,2、微胶囊的主要制备方法,2）界面聚合法 界面聚合法微胶囊是利用分散在不同相中单体小分子为原料，在相界面上接触时单体发生聚合反应生成高分子形成囊壁而将囊芯包埋的工艺。 界面聚合法既可以包埋水溶性囊芯材料，也可以包埋脂溶性囊芯。,2、微胶囊的主要制备方法,2）界面聚合法 界面聚合法采用两种

6、以上具有多官能团的单体，将其中之一溶于水溶液中，另一单体溶于有机相中，然后使两相混合并加入乳化剂，并用机械方法乳化分散，形成水包油型或油包水型乳状液，数量较少的一种作分散相，数量较多的作连续相。,2、微胶囊的主要制备方法,3）原位聚合法 原位聚合法微胶囊化过程中，单体成分及催化剂同时处于芯材液滴的内部或外部，聚合前的单体是可溶的，而聚合物是不可溶的。 聚合反应同样在芯材液滴表面上发生，生成的聚合物薄膜可覆盖住芯材液滴的全表面。 原位聚合法的单体可以是气溶胶、液体、水溶性或油溶性的单体或单体的混合物，亦可以是低分子的聚合物或预聚物。,2、微胶囊的主要制备方法,4）凝聚法 凝聚法又称相分离法，是在

7、分散有囊芯材料的连续相（a）中，利用改变温度、在溶液中加入无机盐、成膜材料的凝聚剂，或其他诱导两种成膜材料间相互结合的方法，使壁材溶液产生相分离，形成两个新相，使原来的两相体系转变成三相体系(b)，含壁材浓度很高的新相称凝聚胶体相，含壁材很少的称稀释胶体相。,三、微胶囊技术在食品工业中的应用,一、食品及原料的微胶囊： 粉末油脂、粉末酒类 、固体饮料 二、食品添加剂的微胶囊： 粉末香精、酸味剂微胶囊、 甜味剂微胶囊、防腐剂微胶囊 三、营养强化剂的微胶囊 氨基酸微胶囊、维生素微胶囊微量元素微胶囊,第二节 超临界流体萃（supercritical fluid extraction，SCFE）,把气体

8、压缩到临界点之上成为超临界状态后，对溶质的溶解能力会得到极大提高 。 从纯物质的相图可知，三相点为气-液-固共存体系，系统状态的自由度为零。当纯物质沿气-液饱和线升温时，气体在此过程中因压力增加而密度上升，液体则因温度上升而密度减小，当达到超临界点（CP）时，气-液相态的差别消失，形成一个新的均一物态，即超临界态，对应的温度称临界温度（Tc），对应的压力称临界压力（Pc）。,第二节 超临界萃取,超临界流体兼有气液两相的特点，和常态的气体、液体有很大差别。 超临界流体的密度与液体的密度相近，因此具有较强的溶解能力，其粘度却与普通气体相近，比液体要小近百倍，流动性要比液体好得多。 在相同的流速下，

9、超临界流体的流动雷诺数比液体大得多，因此传质系数也比液体大得多，能在短时间内达到平衡。,第二节 超临界萃取,超临界流体萃取体系包含有溶剂相和溶质，可作为超临界流体萃取的溶剂有二氧化碳、乙醇、乙烷、乙烯、水等，其中二氧化碳由于具有合适的临界条件、化学性质稳定、无臭无味无残留、安全无污染等优点而得到广泛应用，对食品原料的萃取尤为适合。,第二节 超临界萃取,超临界流体在食品工业中的应用： 1、咖啡中咖啡因的超临界流体脱除 2、啤酒花的超临界流体萃取 3、植物种子油类的超临界流体萃取 4、植物中风味物质等的超临界流体萃取 5、鱼油的超临界流体萃取 超临界萃取在食品工业中的其他应用还有精油脱萜、大蒜脱臭

10、、橄榄油脱酸、烟叶中脱尼古丁、天然色素的提取、作为蛋白质结晶和酶反应介质等。,第三节 食品的非加热杀菌,根据杀菌方式、温度的不同，杀菌可分为： 热杀菌用加热的方法杀灭微生物。热杀菌是食品工业常用的灭菌方法，但热处理对食品的色、香、味及营养成分影响颇大。 非热（冷）杀菌用非加热的手段杀灭微生物，杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分。,非热杀菌技术主要包括：,物理杀菌非热物理杀菌是采用物理手段（如电磁波、压力、光照等）进行杀菌 化学杀菌化学杀菌则是通过化学试剂来达到杀菌的作用。,非热物理杀菌包括：,1超高压（UHP， 又称为高

11、静压HHP）杀菌技术 2高压脉冲电场（PEF）杀菌 3脉冲强光杀菌 4磁力杀菌 5感应电子杀菌 6半导体光催化杀菌 7超声波灭菌 8紫外线杀菌 9电阻杀菌技术,1超高压（UHP，又称为高静压HHP）杀菌技术,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他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。,1超高压（UHP，又称为高静压HHP）杀菌技术,超高压处理通常在室温或较低的温度下进行，在一定高压下食品蛋白质变性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活动，细菌等微生物被杀死。 而在超高压作用下，蛋白质等生物高分子物质及色素、维生素、

12、香气成分等低分子化合物的共价键却不发生变化，从而使超高压处理过的食品仍然保持其原有的营养价值、色泽和天然风味。,1超高压（UHP，又称为高静压HHP）杀菌技术,与传统的热处理相比，超高压处理具有无可比拟的优点： 1）它能在常温或较低温度下达到杀菌、灭酶的作用，与传统的热处理相比，减少了由于高热处理引起的食品营养成分和色、香、味的损失或劣化； 2）由于传压速度快、均匀，不存在压力梯度，超高压处理不受食品的大小和形状的影响，使得超高压处理过程较为简单； 3）这一技术耗能也较少，处理过程中只需要在升压阶段以液压式高压泵加压，而恒压和降压阶段则不需要输入能量。,1超高压杀菌技术,从国内外的现状和趋势看

13、，有关超高压处理技术的研究和应用集中在两方面： 1)以达到食品保藏为目的，研究超高压的杀菌、灭酶作用 2)以修饰、改变食品有关特性为宗旨，研究超高压对食品理化性质的影响,第四节 膜分离技术,膜分离技术是一项新型高效分离技术，具有在常温下操作，营养成分损失少，设备简单、操作方便、无相变、不产生化学变化、选择性强、分离效率高和节省能源等优点。 按照膜孔径的大小，膜分离技术可以进一步细分为微滤、超滤、纳滤、反渗透技术等。目前，膜技术在食品工业中的应用主要有过滤、浓缩、除菌和分离提取功能食品的功能配料等。,第四节 膜分离技术,膜分离技术是以分离膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶

14、质和溶剂进行分离、提纯或富集的过程。,1、 膜分离技术原理,1）微滤（ MF ）：主要用于从气相和液相物质中截留微米及亚微米级的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌、酵母、红血球、污染物等以达到净化，分离和浓缩的目的。 2）超滤（UF）：是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液 体进行分离的物理筛分过程。其分子切割量（CWCO）一 般为6000到 50万，孔径为100nm（纳米）。,1） 膜分离技术原理,3）纳滤（NF）： 纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，能够分离水中分子量为数百的小分子有机化合物，对于不同价态阴离子存在Donnan效应。 溶质的荷电性、离子价数、浓度对纳滤效果

15、有很大影响。纳滤的操作压差为0.52.0MPa，分子截留值为2001000,可分离分子大小约为1nm的溶解组分。,1） 膜分离技术原理,4）反渗透（RO） 反渗透是在膜两侧静压差推动下进行的液相混合物操作压力高于超滤和微滤，操作压一般在1.510.5MPa，对称膜上的操作压力较高，而超低压反渗透膜操作压力可低于1MPa。 反渗透可以完全截留分子量在150有机组分,2、 膜分离技术在食品工业的应用,1）生产果蔬汁 在果蔬汁生产中，微滤、超滤技术用于澄清过滤；用超滤法澄清果汁时，细菌将与滤渣一起被膜截留，不必加热就可除去混入果汁中的细菌。 纳滤、反渗透技术用于浓缩。利用反渗透技术浓缩果蔬汁，可以提

16、高果汁成份的稳定性、减少体积以便运输，并能除去不良物质，改善果蔬汁风味。 例如：果蔬汁中的芳香成份在蒸发浓缩过程中几乎全部失去，冷冻脱水法也只能保留大约8%，而用反渗透技术则能保留30-60%。,2、 膜分离技术在食品工业的应用,2）应 用于乳品工业 与其他方法相比，利用膜分离技术加工乳品，可以降低能耗，提高产品质量。 反渗透、超滤技术主要用于乳清蛋白的回收和牛乳的浓缩。目前各国广泛应用超滤法作为回收乳清蛋白的标准技术。采用超滤法浓缩乳清蛋白时，还可同时除去乳糖、灰分等。 将反渗透技术用于稀牛奶的浓缩，可生产出品质令人满意的奶酪及甜酸奶。 用反渗透技术除去乳牛清中的微量青霉素，大大延长了乳制品的保质期。,2、 膜分离技术在食品工业的应用,液态奶加工-通过一种选择性透过膜来过滤，让牛奶中的有益成分通过，而过滤掉有害成分，可以让牛奶在70过滤掉绝大部分的细菌，最大范围保留牛奶活性成分，在4摄氏度状态下，能保存达32天之久。 如光明的“致优”奶 既未采用超高温杀菌技术，也未采用传统的巴氏杀菌技术，而采用了陶瓷膜过滤技术，成为UHT奶和巴氏奶以外的第三种液态牛奶。,2、 膜分离技术