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1、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
2、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
3、，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）第二节第二节 微胶囊化技术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0.1200m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0.01m1000m 的微胶囊。 微胶囊食品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技术基础微胶囊的芯材与壁材 微胶囊化方法的
4、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微胶囊化的方法三大类：化学法、物理化学法、机械法三大类：化学法、物理化学法、机械法 喷雾干燥法喷雾干燥法 喷雾冷却法和喷雾冷冻法喷雾冷却法和喷雾冷冻法 空气悬浮成膜法空气悬浮成膜法 挤压法挤压法 凝聚法凝聚法 复相乳液法复相乳液法 熔化分散与冷凝法熔化分散与冷凝法 囊心交换法囊心交换法 粉末床法粉末床法 界面聚合法界面聚合法 原位聚合法原位聚合法 锐孔锐孔- -凝固浴法凝固浴法 包结络合物法包结络合物法 微胶囊化香料和风味料微胶囊化香料和风味料 微胶囊化酸味剂微胶囊化酸味剂 微胶囊化酶制剂和微胶囊化微胶囊化酶制剂和微胶囊化
5、细胞细胞 微胶囊化防腐剂微胶囊化防腐剂 固体饮料固体饮料 胶囊饮料胶囊饮料 用用-环糊精制取速溶茶环糊精制取速溶茶 用用-环糊精脱除食品胆固醇环糊精脱除食品胆固醇 其他方面的应用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 、海藻酸钠钠、玉米朊朊 无毒、稳稳定、成膜性好 半合成高分 子材料 羧羧甲基纤维纤维 素、甲基纤维纤维 素 、乙基纤维纤维 素 毒性小，粘度大，成盐盐后 溶解度增加，但易水解， 不耐高温，需临时临时 配制 全合成高分 子材料 聚乙烯烯、聚苯乙烯烯、聚丁二 烯烯、聚醚醚、聚脲脲、聚
6、乙二醇 、聚乙烯烯醇、聚酰酰胺、聚丙 烯酰烯酰 胺、聚氨酯酯、聚甲基丙 烯烯酸甲酯酯、聚乙烯烯吡咯烷酮烷酮 、环环氧树树脂、聚硅氧烷烷 成膜性好、化学稳稳定性好 无机材料 铜铜、镍镍、银银、铝铝、硅酸盐盐、 玻璃、陶瓷 微胶囊制备过程中常用的壁材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
7、酸、海藻酸钠等;大小：15000m。直径在50微米5毫米之间可控 ，膜厚度在120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。喷雾干燥喷雾干燥相关研究相关研究微胶囊微胶囊应应应应用用芯材芯材(Core)(Core)制制备备备备方法方法/ /壁材壁材 (Wall)(Wall)离乳仔猪的整离乳仔猪的整肠剂肠剂胰液胰液 ( (PancreatinPancreatin) )CoacervationCoacervation婴婴儿乳粉儿乳粉铁铁强强化化剂剂硫酸硫酸亚铁亚铁Spray dryingSpray drying保健食品添加保健食品添加剂剂Bifidobacteri
8、aBifidobacteriaSpray drying /Spray drying /阿拉伯胶、阿拉伯胶、 脱脂奶粉脱脂奶粉保健食品添加保健食品添加剂剂牛乳牛乳IgGIgG/ /乳清蛋白、阿拉伯胶乳清蛋白、阿拉伯胶保健食品添加保健食品添加剂剂蛋黄蛋黄IgYIgY/ /阿拉伯胶阿拉伯胶保健食品添加保健食品添加剂剂蛋黄液蛋黄液/ /环环状糊精、水解淀粉、酪状糊精、水解淀粉、酪 蛋白蛋白第三节 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
9、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
10、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0.22m，可除去淀粉、细菌、霉菌、乳化油等 。（2） 超滤（UF）截留颗粒直径0.020.22m，相当于分子量10005105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
11、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
12、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。第四节第四节 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术 Supercritical Fluid COSupercritical Fluid CO2 2 Extraction and Refining Extraction and Refining (SFE-CO(SFE-CO2 2) )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
13、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。 超临界超临界COCO2 2的溶解能力的溶解能力超临界状态下， CO2
14、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。 超临界超临界COCO2 2的特点的特点超临界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超临界流体萃取的特点1萃取和分离合二
15、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
16、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
