食品加工学食品加工学Food Processing上海水产大学上海水产大学 食品学院食品学院Tel: 021-65710221Tel: 021-65710221Fax: 021-65710222Fax: 021-65710222E-mail:E-mail: xcwang xcwang@@shfushfu. .eduedu. .cncnWebsite:Website: spxy spxy. .shfushfu. .eduedu. .cn cn 第十三章第十三章 食品加工中的新技术应用食品加工中的新技术应用1.1.挤压挤压/ /膨化膨化----------------------------------Slide 0032.2.超微粉碎超微粉碎----------------------------------------------Slide 0193.3.微胶囊化微胶囊化----------------------------------------------Slide 0324.4.超临界萃取技术超临界萃取技术----------------------------------Slide 0665.5.电磁波技术电磁波技术--------------------------------Slide 0886.6.现代生物技术现代生物技术-----------------------------Slide 0997.7.非破坏性品质评价技术非破坏性品质评价技术-----------------Slide 1138.8.食品加工领域废水处理技术食品加工领域废水处理技术-----------Slide 138 膨化膨化是利用相变和气体的热压效应原理，使被加工物料内部的液体迅速升温汽化、增压膨胀，并依靠气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变性，从而使之成为具有网状组织结构特征，定型的多孔状物质的过程。
以膨化工艺过程生产的食品称之为膨化食品膨化食品 按膨化加工的工艺条件对膨化方法进行分类按膨化加工的工艺条件对膨化方法进行分类一类是利用高温，如油炸、热空气、微波膨化等另一类是利用温度和压力的共同作用，如挤压膨化、低温真空油炸等由于挤压膨化可实现连续化、自动化的操作生产，产量大而稳定，现已被广泛应用于食品工业中挤压膨化（挤压膨化（ExtrusionExtrusion Puffng Puffng））：一般食品物料在压力作用下，定向地通过一个模板，连续成型地制成食品的方法，被称为“挤压”挤压食品有膨化和非膨化两种按膨化加工的工艺过程对膨化方法进行分类按膨化加工的工艺过程对膨化方法进行分类直接膨化法直接膨化法：又称一次膨化法，是指把原料放入加工设备（目前主要是膨化设 备）中，通过加热、加压再降温减压而使原料膨化间接膨化法间接膨化法：又称二次膨化法，就是先用一定的工艺方法制成半熟的食品毛坯，再把这种坯料通过微波、焙烤、油炸、炒制等方法进行第二次加工，得到的酥脆的膨化食品§13-1 §13-1 挤压膨化技术挤压膨化技术 挤压膨化食品加工挤压膨化食品加工挤压膨化食品加工挤压膨化食品加工 挤压食品的加工工艺主要靠挤压机来完成。
挤压成型的定义挤压成型的定义：物料经过预处理（粉碎、调湿、预热、混合等）后，在螺杆的强行输送和推动下，通过一个专门设计的小孔（模具），从而形成一定形状和组织状态的产品 食品挤压膨化的机理食品挤压膨化的机理：膨化食品的加工原料主要是含淀粉较多的谷物粉、薯粉或生淀粉等这些原料由许多排列紧密的胶束组成，胶束间的间隙很小，在水中加热后因部分溶解空隙增大而使体积膨胀当物料通过供料装置进人套筒后，利用螺杆对物料的强制输送，通过压延效应及加热产生的高温、高压、使物料在挤压筒中被挤压、混合、剪切、混炼、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续处理，胶束即被完全破坏形成单分子，淀粉糊化，在高温和高压下其晶体结构被破坏，此时物料中的水分仍处于液体状态当物料从压力室被挤压到大气压力下后，物料中的超沸点水分因瞬间的蒸发而产生膨胀力，物料中的溶胶淀粉也瞬间膨化，这样物料体积也突然被膨化增大而形成了酥松的食品结构 食品挤压膨化的定义食品挤压膨化的定义：挤压膨化食品是指将原料经粉碎、混合、调湿，送入螺旋挤压机，物料在挤压机中经高温蒸煮并通过特殊设计的模孔而制得的膨化成型的食品。
在实际生产中一般还需将挤压膨化后的食品再经过烘焙或油炸等处理以降低食品的水分含量，延长食品的保藏期，并使食品获得良好的风味和质构；同时还可降低对挤压机的要求、延长挤压机的寿命、降低生产成本 食品挤压膨化的工艺流程食品挤压膨化的工艺流程食品挤压膨化的工艺流程食品挤压膨化的工艺流程：原料原料→→混合混合→ → 调理调理→→挤压蒸煮、膨化、切割挤压蒸煮、膨化、切割→→焙烤或油炸焙烤或油炸→→冷却冷却→→调味调味→→称重、包装称重、包装将各种不同配比的原料预先充分混合均匀，然后送入挤压机，在挤压机中加人适量水，一般控制总水量为15％左右挤压机螺杆转速为200～350转／分，温度为120～160℃，机内最高工作压力为0.8～1兆帕，食品在挤压机内的停留时间为10～20秒钟食品经模孔后因水蒸汽迅速外逸而使食品体积急剧膨胀，此时食品中的水分可下降到8％一10％为便于贮存并获得较好的风味质构，需经烘焙、油炸等处理使水分降低到3％以下为获得不同风味的膨化食品，还需进行调味处理，然后在较低的空气湿度下，使膨化调味后的产品经传送带冷却以除去部分水分（目前一般成品冷却包装车间都有空调设备）再立即进行包装。
挤压过程中物料成分的变化挤压过程中物料成分的变化挤压过程中物料成分的变化挤压过程中物料成分的变化 物料在挤压机中发生复杂的物理、化学、生物反应使最终产品在质构、组成、表现等理化特性及营养上发生很大变化目前，挤压技术在食品工业，尤其是在生产快餐、早餐食品、固态饮料及小食品等行业上应用较广泛根据挤压特性，就食品中的三大营养素一一碳水化合物、蛋白质及脂肪在挤压过程中的变化做一简单阐述 挤压过程中的碳水化合物挤压过程中的碳水化合物挤压过程中的碳水化合物挤压过程中的碳水化合物 碳水化合物是食品中的主要组成成分，通常在食品中占70% 或70%以上，因此是影响挤压食品特性的主要因素碳水化合物根据其分子量大小、结构及理化性质差异常可分为纤维、淀粉、亲水胶体及糖四类，它们在挤压过程中的变化作用各不相同一）纤维（一）纤维（一）纤维（一）纤维 纤维包括纤维素、半纤维素和木质素，它们在食品中通常充当填充剂由于用于挤压的纤维原料及挤压采用的设备和工艺条件不同，对挤压过程中纤维数量的变化文献报道差异较大有的对荞麦与大麦的挤压研究，有的对小麦和小麦麩的研究，挤压后的纤维质量较低；而有的分别对全麦粉及大麦粉的挤压研究结果正好同上述相反；但也有研究认为全麦粉在挤压过程中其总纤维质量不发生变化。
但对挤压过程中纤维含量变化的研究结果较为一致，均表明纤维经挤压后其可溶性膳食纤维的量相对增加，一般增加量在3％左右，这是挤压过程中的高温、高压、高剪切作用促使纤维分子间价键断裂，分子裂解及分子极性变化所致由于可溶性膳食纤维对人体健康具有特殊的生理作用，因此采用挤压手段开发膳食性纤维无疑是一个很好的方法 食品工业中的纤维原料主要来源于甜菜、玉米、水果、燕麦、豌豆、稻谷、大豆及小麦等在挤压过程中纤维主要是影响食品的膨化度，其规律一般是膨化度随纤维添加量增加而降低．用不同来源的纤维或纤维纯度不同均对膨化度的影响有明显差异，其中以豌豆和大豆纤维的膨化能力为好，它们在以淀粉为主原料的食品中添加量达到30％，对最终产品的膨化度也无显著影响；而像燕麦麩及米糖，由于它们含有较高的蛋白质及脂肪，其膨化能力就很差 （二）淀粉（二）淀粉（二）淀粉（二）淀粉 挤压作用能促使淀粉分子内a－1，4苷键断裂而生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖及麦芽糊精等低分子量产物，致使挤压后产物淀粉含量下降，但挤压对淀粉的主要作用是促使其分子间氢键断裂而糊化淀粉在挤压过程中糊化度的大小受挤压温度、物料水分、剪切力、螺杆结构及在挤压机内的滞留时间、模头形状等因素影响。
淀粉有直链淀粉与支链淀粉之分，它们在挤压过程中表现出不同的特征就膨化度而言，总的趋势是淀粉中直链淀粉含量升高则膨化度降低，据有关报道说50％直链淀粉与50％支链淀粉混合挤压可得到最佳的膨化效果另外，来源不同的淀粉其挤压效果也存在差异，小麦、玉米、大米中的谷物淀粉具有较好的膨化效果，块茎淀粉不仅具有很好的膨化性能，而且又具有十分好的粘结能力三）亲水胶体（三）亲水胶体（三）亲水胶体（三）亲水胶体 阿拉伯胶、果胶、琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、瓜儿胶、槐豆胶为食品中常用的亲水胶体，它们经挤压后其成胶能力将普遍下降在挤压过程中其亲水特性还将影响常规的挤压条件，降低挤压产品的水分蒸发速率及冷冻速率，提高产品的质构性能对于一个特定的产品，在选择亲水胶体时，胶体的粘稠性、成胶性、乳化性、水化速率、分散性、口感、操作条件、粒径大小及原料来源等因素均得慎重考虑四）糖（四）糖（四）糖（四）糖 糖具有亲水性，在挤压过程中将调控物料的水分活度，从而影响淀粉糊化挤压的高温、高剪切作用使糖分解产生羧基化合物，从而同物料中的蛋白质、游离氨基酸或肽发生美拉德反应，影响产品的颜色另外，在挤压过程中添加一定量的糖能提高物料在模口出口时的膨化效果。
因此，在挤压食品中糖除了起提供能量作用外，主要是作为一种风味剂、甜味剂、质构调节剂、水分活度与产品着色调控剂而被应用，通常使用的糖有蔗糖、糊精、果糖、淀粉糖浆、果汁、糖蜜、木糖和糖醇等 挤压过程中的蛋白质挤压过程中的蛋白质挤压过程中的蛋白质挤压过程中的蛋白质 从物理特性来说，挤压使蛋白质转变成一种均匀的结构体系；从化学观点来说，挤压过程是以某种方式贮藏性蛋白质重新组合成有一定结构的纤维状蛋白体系此外，挤压过程还会引起蛋白质营养的变化大豆蛋白经热处理后会发生变化大豆蛋白经热处理后会发生变化大豆蛋白经热处理后会发生变化大豆蛋白经热处理后会发生变化挤压过程使大豆蛋白处于热、压力和剪切力等综合作用下，在一定范围内，挤压温度上升，产品的组织化效果好蛋白质经高热处理会引起结构的变化，如：肽键的水解、氨基链的变性和新共价异肽键的形成等蛋白质在低水份条件下对热的抵抗力强些通过一系列的研究得出的结论是挤压对蛋白质最大的影响在于，首先分离它们，然后又将其重新组合成一种经调整的纤维状结构 挤压过程中的脂肪挤压过程中的脂肪挤压过程中的脂肪挤压过程中的脂肪 在相同条件下，挤压食品与其他类型的食品相比往往具有较大的货架期，其原因与挤压加工的特点有密切关系。
原因一：原料一般经过挤压加工之后，淀粉糊化、蛋白质变性、生长抑制因子被破坏，脂肪氧化酶和脂肪水解酶也被破坏挤压过程是一个高温高压的过程，对产品起到了很好的杀菌作用原因二：挤压产品的水分含量一般较低原因三：由于脂肪在挤压过程中能够与淀粉和蛋白质形成复合物，而这些复合物又能降低挤压产品在保存时的氧化现象，所以在一定程度上起到了延长产品货架期的作用 许多研究表明，在挤压过程中，原料中绝大多数脂肪与淀粉、蛋白质形成了复合物，降低了挤出物中游离脂肪的含量例如玉米经挤压之后，游离脂肪的含量由3.11％下降到0.98％ 研究人员利用挤压机研究了原料经挤压之后，脂肪复合物形成的情况所用的挤压原料中含有70％淀粉、9％蛋白质和5％脂肪对挤压后的样品，分别测定其膨化率和糊化率以及脂肪的变化实验所采用的螺杆转速为700转／分，进料速率为158克／分从实验结果分析可知，原料中大约有2／3的游离脂肪在挤压过程中变为复合体实验中发现复合体生成量与挤压温度有直接关系，在较低的温度下（100℃以下），随挤压温度的升高，复合体生成量略有增多，但在高温下（100℃以上），随着温度升高，复合体生成量反而有较明显的下降。
另外，研究人员还研究了温度高于100℃时，脂肪复合体的生成情况实验在不同温度、不同螺杆转速和不同水分含量的条件下进行通过对实验结果的分析发现，挤压温度和水分含量是影响复合体生成量的主要因素，螺杆转速对复合体生成量的影响较小挤压温度越高，挤出样品中的游离脂肪含量就越高，复合体的生成量越小与此相仿，水分含量越高，挤出样品中的游离脂肪含量也越高，复合体的生成量也越小挤出产品的游离脂肪含量高，易发生脂肪氧化酸败现象，缩短产品的货架期脂肪复合体的作用脂肪复合体的作用脂肪复合体的作用脂肪复合体的作用：使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护作用，对降低脂肪的氧化速度和氧化程度，延长产品的货架期，起到了积极的作用；改善产品的质构和口感 注意挤压过程中，虽然脂肪复合体的生成，降低了产品在保存过程中的氧化程度，延长了产品的货架期，但不能彻底防止脂肪的氧化酸败，产品在保存过程中仍会发生氧化现象，有时氧化现象仍较强烈加入抗氧化剂可以帮助解决氧化现象的发生 有研究者认为，小吃食品的含油量在20％以上，会提高产品的口味，产生继续想吃的食欲但脂肪含量过多又会产生油腻口感，并且给产品的保存带来麻烦。
挤压小吃食品中加脂肪两种基本方法挤压小吃食品中加脂肪两种基本方法挤压小吃食品中加脂肪两种基本方法挤压小吃食品中加脂肪两种基本方法：一种是在挤压前将油脂均匀混合在原料中；另一种是在挤压后将油脂喷涂在挤压出的产品上在产品最终含脂量相同的情况下，采用喷涂方法易产生腻口感，易产生氧化现象，并且油脂会粘涂在包装袋上，还会在包装袋上粘附微细的碎屑，从而影响产品的外观和影响消费者食欲若在挤压前将油脂混合在原料中，则会因脂肪复合体的形成而减少以上现象的出现必须指出，原料中混入一定量脂肪虽可改善产品的质构和口感，但会影响到产品的膨化率脂肪含量在10％以下时，它对产品膨化率的影响很小，但含量较高时，会使产品的膨化率明显下降脂肪含量相同的情况下，脂肪复合体的生成量越多，产品膨化率越高，两者有密切的关系用蛋白质含量8％、淀粉含量70％、脂肪含量5％的原料进行不同条件下的挤压，可得到不同的脂肪复合体的生成量和不同的产品膨化率 挤压过程中的维生素和矿物质挤压过程中的维生素和矿物质挤压过程中的维生素和矿物质挤压过程中的维生素和矿物质 相对于食品加工的其他方法而言，挤压过程中维生素的损失较小维生素的损失较小维生素的损失较小维生素的损失较小，原因是：挤压过程中物料的受热强度相对较小（挤压过程中的温度较高，物料在套筒中停留的时间较短，故该过程实际上是一种高温短时过程。
物料从模具挤出后，由于水分的闪蒸，带走了大部分的热量，使物料能够在短时间内从挤压套筒中120—200℃左右的高温迅速降至70—80℃的相对低温）；物料在挤压机的套筒中与空气的接触少故，一些容易发生氧化的维生素如维生素A、维生素C等不会因为氧化而产生过多的损失谷物原料是维生素B族的重要来源维生素B1受热时不太稳定，pH值高时其稳定性更差维生素B2的热稳定性相对较好，烟酸的热稳定性相对也较好 挤压过程中矿物质变化很小矿物质变化很小矿物质变化很小矿物质变化很小在挤压小吃食品的加工过程中，有时会针对营养的需要进行一些矿物质的添加，如铁、钙、碘镁、锌等通常使用的添加剂有硫酸亚铁、硫酸锌、碳酸钙、三磷酸钙、碘盐等，它们在加工过程中一般不会发生变化，由于添加的量很少，因此对产品的组织结构、口感和膨化度等基本不产生影响添加铁盐时，由于游离亚铁离子的存在，会与食品中的一些其他组分发生反应从而影响到产品的色泽和风味；另外，铁离子的存在会提高脂肪的氧化速度有资料报道，盐的加入会提高淀粉的糊化率 挤压过程中的其他成分挤压过程中的其他成分挤压过程中的其他成分挤压过程中的其他成分在挤压食品的生产过程中，有时为了改变产品的口感、风味和色泽，加工过程中会经常用到甜味剂、调味料及色素等。
常用的甜味剂有蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、淀粉糖浆、果葡糖浆、甜菊苷、糖精、阿斯巴甜等糖在挤压过程中呈熔融状态，如果温度超过2500c就很容易产生焦糖化焦糖色暗味苦，会影响到产品的口味及风味另外在挤压过程中，糖的存在还易产生美拉德反应，造成氨基酸的损失糖的加入会降低产品的膨化率，也会降低原料中淀粉的糊化率一般情况下，挤压膨化小吃食品中糖的含量控制在10％～15％，即可获得较为满意的口感挤压膨化小吃食品的加工过程中，甜味剂的加入方法，一种是将甜味剂混在原料中，其在产品中混合得均匀，产品的风味柔和，但会影响到产品的膨化度和原料中淀粉的糊化度，因此此法，甜味剂的加人量要适当控制，不能太多；另外一种方法是将糖与其他的调味料一起均匀喷撒在产品的表面，产品往往入口较甜，容易吸潮用喷撒方法时，要先将糖进行粉碎，制成精粉或晶粒很细的糖在挤压膨化小吃食品的生产过程中，添加甜味剂时，许多厂家将两种方法相结合使用为了使产品具有良好的口味，生产过程中加入调味料是相当普遍的由于挤压过程是一个高温高压的过程，而调味料中的风味物质大部分是挥发性的，因此经挤压后，调味料的风味物质损失较大正由于这个原因，挤压膨化食品生产过程中调味料的使用量较大。
为了增加食品的视觉吸引力，提高其商品价值，挤压膨化小吃食品在加工过程中也会用到色素常用的色素有类胡萝卜素、姜黄素和红曲色素等，也有柠檬黄等合成色素色素在食品生产中的应用量很少，故在使用过程中，保持色素的均匀性十分重要，否则会在产品中形成色淀、色斑，产生色泽不均匀的现象膨化设备膨化设备膨化设备膨化设备挤压膨化机、气流膨化机、微波膨化设备和油炸膨化设备 挤压膨化机挤压膨化机挤压膨化机挤压膨化机食品挤压膨化机是指螺杆挤压机螺杆挤压机实质上是一种装在卧式柱状食品挤压膨化机是指螺杆挤压机螺杆挤压机实质上是一种装在卧式柱状机筒里的螺旋输送机，因出料模孔的开孔截面比机筒和螺杆横截面之间的机筒里的螺旋输送机，因出料模孔的开孔截面比机筒和螺杆横截面之间的空隙小得多，物料在出口模具处受阻而产生阻力，使物料在进入挤压机后空隙小得多，物料在出口模具处受阻而产生阻力，使物料在进入挤压机后的输送过程始终处于连续地被压缩状态有的挤压机在机筒内具有轴向凸的输送过程始终处于连续地被压缩状态有的挤压机在机筒内具有轴向凸棱，可以限制物料的运动，增强螺杆对物料的剪切效果多数挤压机的机棱，可以限制物料的运动，增强螺杆对物料的剪切效果。
多数挤压机的机筒被制成夹套式，夹套内通入蒸汽或液态加热介质，以控制机内物料的温筒被制成夹套式，夹套内通入蒸汽或液态加热介质，以控制机内物料的温度产品的最终形状、膨胀程度和最终密度取决于挤出模孔的尺寸和形状度产品的最终形状、膨胀程度和最终密度取决于挤出模孔的尺寸和形状以及挤压机的工作参数，如温度、压力、水分和螺杆转速等以及挤压机的工作参数，如温度、压力、水分和螺杆转速等 挤压技术发展趋势挤压技术发展趋势挤压技术发展趋势挤压技术发展趋势食品挤压技术是近年发展的新技术，是加工食品的新途径，蒸煮挤压机已在许多加工过程中运转，并受到各国的普遍重视各国对食品挤压技术的主要研究方面有：1．对挤压技术的工艺研究，开拓更广泛的应用领域如用低值动物蛋白生产高价值的仿真食品，用挤压技术生产变性淀粉、糖果、巧克力、酪蛋白和发酵制品2．实现挤压机的自动化开机过程开机时，由计算机自动调节挤压机的转速、加水量、蒸汽量、糊化物量和干物料量，使其在尽可能短的时间里就达到稳定的工作状态此外，还可通过对挤压参数的连续测量对产品进行质量控制，将所测量的产品出口处温度、压力、机筒温度和机械比能耗等参数自动输人计算机，然后计算机把计算出来的最佳调节值反馈到挤压机的各执行部位，从而连续又稳定地控制产品质量。
3．探求采用特别耐磨的优质材料来制造螺杆元件和机筒，提高产品在加工过程中的稳定性4．研究一种自动开机阀，简化挤压机在开停机时的操作步骤，节省开停机时间和物料损失 一、简介一、简介(超微粉碎是近20年迅速发展起来的一项高新技术，能把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉，已经在化工、医药、食品、农药、化妆品、染料、涂料、电子、航空航天等许多领域得到了广泛的应用§13-2 §13-2 超微粉碎技术概述超微粉碎技术概述 (超微粉碎一般是指将3mm以上的物料颗粒粉碎至10～25μm以下的过程由于颗粒的微细化导致表面积和孔隙率的增加，超微粉体具有独特的物理化学性能，例如良好的分散性、吸附性、溶解性、化学活性等，因此应用领域十分广泛 二、应用二、应用¨1.在中药加工中的应用在中药加工中的应用 中药的超微粉碎，当前主要指细胞级粉碎，即指以动植物类药材细胞壁为目的的粉碎作业运用现代超微粉碎技术，可将原生药粉碎到5～10μm以下，在该细度条件下，一般药材细胞的破壁率≥95%，从而表现出增加药物吸收率，提高药效，节省原料等优势 ¨2.在食品加工中的应用在食品加工中的应用 在软饮料加工、果蔬加工、粮油加工、水产品加工、功能性食品加工行业、巧克力生产、调味品加工等领域都有应用。
经超微粉碎技术加工后的茶粉、面粉、珍珠粉、骨粉等产品具有易于吸收、口感好等优点 ¨3.在生物制品中的应用在生物制品中的应用 如用聚山梨酯-80修饰的纳米粒，能促使多肽类药物透过血-脑脊液屏障¨4.其他方面的应用其他方面的应用 如磁带用磁粉，涂料用TiO2 2等的超微粉已引起人们的重视 三、主要设备及其应用三、主要设备及其应用41.1.机械冲击式粉碎机机械冲击式粉碎机 ¨粉碎效率高、粉碎比大、结构简单、运转稳定，适合于中、软硬度物料的粉碎¨这种粉碎机不仅具有冲击和摩擦两种粉碎作用，而且还具有气流粉碎作用，产品细度一般可达到d9797＝10μμm ，配以高性能的精细分级机后可以生产d9797 ＝5～10 μμm的超细粉体产品¨由于是高速运转，要产生磨损问题，此外还有发热问题，对热敏性物质的粉碎要注意采取适宜措施 42.2.气流粉碎机气流粉碎机 ¨原理：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挤压、摩擦和剪切等作用，从而达到粉碎的目的¨与普通机械冲击式超微粉碎机相比，可将产品粉碎得很细(d9797 产品粒度可达2～40μμm)，粒度更均匀；又因为气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程没有伴生热量，所以粉碎温升很低。
这一特性对于低熔点和热敏性物料的超微粉碎特别重要¨存在一些问题：设备制造成本高，一次性投资大，能耗高，能量利用率只有2％左右，因而粉体加工成本太大，使得它在这一领域的使用受到了一定的限制；同时，它难以实现亚微米级产品粉碎，产品粒度在10μμm左右时效果最佳，在10μμm以下时产量大幅度下降，成本急剧上升 43.3.普通球磨机普通球磨机 是用于超微粉碎的传统设备，其特点是粉碎比大、结构简单、机械可靠性强、磨损零件容易检查和更换、工艺成熟、适应性强，产品粒度可达20～40μμm但当产品粒度要达到20μμm 以下时，效率低、耗能大、加工时间长例如，将珍珠磨到几百目，要十几个小时 44.4.振动磨振动磨 ¨原理：用弹簧支撑磨机体，由内带有偏心块的主轴使其振动，运转时通过介质和物料的一起振动，将物料进行粉碎¨特点：介质填充率高〔一般为60％～80％)，单位时间内的作用次数高(冲击次数为球磨机的4～5倍)，因而其效率比普通球磨饥高10～20倍，而能耗比其低数倍¨通过调节振动的振幅、振动频率、介质类型、配比和粒径等可加工不同粒度和粒度组成的产品 产品的平均粒径可达2～3μμm以下，对于脆性较大的物质可比较容易的得到亚微米级产品。
¨近年来通过实践，振动磨日益受到重视，原因就是振动磨对某些物料产品粒度可达到亚微米级，同时有较强的机械化学效应，且结构简单，能耗较低，磨粉效率高，易于工业规模生产 45.5.搅拌磨搅拌磨 ¨由球磨机发展而来，同普通球磨机相比，搅拌磨采用高转速和高介质充填率及小介质尺寸，获得了极高的功率密度，使细物料研磨时间大大缩短，是超微粉碎机中能量利用率最高、很有发展前途的一种设备¨在加工小于20μμm的物料时效率大大提高，成品的平均粒度最小可达数微米高转速搅拌磨机可用于最大粒度小于微米以下产品，在颜料、陶瓷、造纸、涂料、化工产品中已获得了成功¨目前高转速搅拌磨在工业上的大规模应用有处理量小和磨损成本高两大难题随着高性能耐磨材料的出现，相信这些问题都能得到解决 四、四、前景展望前景展望&1.1.进一步开发保健滋补中药超微粉体进一步开发保健滋补中药超微粉体 如大枣、龙眼肉、枸杞子等药食兼用的中药和花粉、孢子类等来源稀少、价格昂贵的滋补中药可提高疗效2.2.开发新型的超微细中药散剂开发新型的超微细中药散剂 目前散剂的加工技术多数水平较低，粉粒较大且不均匀，不利于药物的充分吸收，甚至产生局部刺激作用。
采用超微粉碎技术可提高产品质量和提高药效 &3.3.逐步开发超微细中药粉体疗效型逐步开发超微细中药粉体疗效型化妆品及日用品化妆品及日用品 如中药祛斑霜、中药美唇膏等前景十分可观4.4.超微细胞与药物研制成新型的靶超微细胞与药物研制成新型的靶向制剂向制剂 将为一些疗效好而不良反应大的药物 开发与利用找到新的出路 &5.5.促进食品工业的深加工，提高产促进食品工业的深加工，提高产品附加值品附加值 提高食品的口感，且有利于营养物质的吸收；原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用，配制和深加工成各种功能食品，开发新食品饮料，增加食品品种，提高资源利用率 §13-3 §13-3 微胶囊化技术微胶囊化技术Microencapsulation processes它是将固体、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•微胶囊的心材与壁材•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 微胶囊化的方法微胶囊化的方法• •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β-β-环糊精制取速溶茶环糊精制取速溶茶• •用用β-β-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微胶囊制品的制备及其在食品中的应用在食品中的应用 类别类别 壁材壁材 特点特点 天然高分子天然高分子材料材料 明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、淀粉、糊精、蜡、松脂、胶、淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸钠、玉米朊海藻酸钠、玉米朊 无毒、稳定、成膜性好无毒、稳定、成膜性好 半合成高分半合成高分子材料子材料 羧甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素乙基纤维素 毒性小，粘度大，成盐后毒性小，粘度大，成盐后溶解度增加，但易水解，溶解度增加，但易水解，不耐高温，需临时配制不耐高温，需临时配制 全合成高分全合成高分子材料子材料 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷环氧树脂、聚硅氧烷 成膜性好、化学稳定性好成膜性好、化学稳定性好 无机材料无机材料 铜、镍、银、铝、硅酸盐、铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、陶瓷玻璃、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 Contents• •IntroductionIntroduction• •ApplicationApplication• •Wall materials of microcapsulesWall materials of microcapsules• •Encapsulated ingredients in animal productsEncapsulated ingredients in animal products• •New capsule formsNew capsule forms• •ConclusionConclusion Introduction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 微胶囊的基本制备流程微胶囊的基本制备流程 Microencapsulation processes• •Spray dryingSpray drying喷雾干燥法喷雾干燥法• •Air suspension coatingAir suspension coating空气悬浮成膜法空气悬浮成膜法• •ExtrusionExtrusion挤压法挤压法• •Spray cooling and Spray chillingSpray cooling and Spray chilling喷雾冷却法和喷雾喷雾冷却法和喷雾急冷法急冷法• •CoacervationCoacervation (phase separation) (phase separation)凝聚凝聚• •Centrifugal extrusionCentrifugal extrusion• •Rotational suspension separationRotational suspension separation• •InclusionInclusion complexation complexation包结络合物法包结络合物法 Spray dryingSpray drying system Air suspension coatingSchematic of a conventional air suspension system ExtrusionSchematic of extrusion process Spray cooling and Spray chilling•Spray cooling 45 ～ 67℃•Spray chilling 32～ 42℃Spray drying system Coacervation (phase separation)• •SimpleSimple coacervation coacervation• •ComplexComplex coacervation coacervationSchematic flow diagram of encapsulation process based on phase separation Centrifugal extrusionParticle encapsulated by centrifugal extrusion(Benoit et al., 1996; Dziezak, 1988) Rotational suspension separationRotational suspension separation system(Benoit et al., 1996; Dziezak, 1988) Inclusion complexationβ-Cyclodextrin molecule with planar representation of structure (Dziezak,1988) β-β-环糊精环糊精 ApplicationWall materials of microcapsules----Wall materials of microcapsules----Whey proteinWhey protein乳清蛋白乳清蛋白Oxygen uptake by microencapsulated milkfat with different core loads (50-WPI, 75-WPI), and by wall (BW) and core (B-AMF) materials stored at 50℃ with light (A) and without light (B) (Moreau and Rosenberg, 1996) Wall materials of microcapsules----Casein Wall materials of microcapsules----Casein 酪蛋白酪蛋白/ /干酪素干酪素• •Biodegradable, harmless and Biodegradable, harmless and cheap…cheap…• •Prevent the UV exposure Prevent the UV exposure Some biological antibiotics Some biological antibiotics that are very sensitive to UV that are very sensitive to UV lightlightCore:Core: Pyrrolnitrin PyrrolnitrinWall: CaseinWall: CaseinMethod:Method: Coacervation Coacervation (phase separation) (phase separation)硝吡咯菌素硝吡咯菌素生物所能分解的生物所能分解的 Encapsulated ingredientsEncapsulated saltEncapsulated salt• •Wall material:Wall material: Hydrogenated soybean oil Hydrogenated soybean oil• •Application:Application: Meat, baking, snake food, pizza… Meat, baking, snake food, pizza…氢化处理氢化处理 BifidobateriaBifidobateria （（（（双歧杆菌）双歧杆菌）双歧杆菌）双歧杆菌）•Core: Bifidobacterium pseudolongum•Wall: CAP (cellulose acetate phthalate)Method: Coacervation (phase separation)胃液胃液Gastric juice: pH 1.33Gastric juice: pH 1.33肠液肠液Intestinal juice: pH 7.43Intestinal juice: pH 7.43MRSMRS肉汤肉汤MRS broth: pH 6.06MRS broth: pH 6.06蛋白胨蛋白胨Peptone water: pH 7.13Peptone water: pH 7.13醋酸纤维素醋酸纤维素, 纤维素乙酸酯纤维素乙酸酯;邻苯二甲酸盐邻苯二甲酸盐(或酯或酯)酞酸盐酞酸盐(或酯或酯) BifidobateriaBifidobateriaSurvival of freeze-dried Survival of freeze-dried B.B. pseudolongumpseudolongum in simulated in simulated gastric juice (gastric juice (RaoRao et al.et al., 1989), 1989) VitaminsVitamins• •Microencapsulated vitamins:Microencapsulated vitamins:VitVit. A, B1, B2, B3, B6, B12, C, D2, . A, B1, B2, B3, B6, B12, C, D2, D3, E, K, Biotin, Folic Acid and D3, E, K, Biotin, Folic Acid and 维生素维生素维生素维生素H, H, 生物素生物素生物素生物素 \ \ 叶酸叶酸叶酸叶酸, , 维生素维生素维生素维生素B BCalciumCalcium Pantothenate Pantothenate, etc., etc.泛酸钙泛酸钙泛酸钙泛酸钙• •Applications:Applications:MicroencapesulationMicroencapesulation provides provides stability,stability, tastemasking tastemasking, prevents , prevents interactions and is suitable for capsule interactions and is suitable for capsule filling,filling, tableting tableting and different food and different food applications.applications. VitaminsVitaminsStorage stability of –carotene encapsulated inStorage stability of –carotene encapsulated in maltodextrin maltodextrin by spray-drying by spray-drying MineralsMinerals• •Microencapsulated minerals:Microencapsulated minerals:Iron, copper and iodine, etc.Iron, copper and iodine, etc.• •Applications:Applications:MicroencapesulationMicroencapesulation provides taste provides taste masking, avoid interactions and improve masking, avoid interactions and improve stabilitystability • •Microencapsulated amino Microencapsulated amino acids:acids:MethionineMethionine蛋氨酸蛋氨酸, , valinevaline缬氨酸缬氨酸, , cysteinecysteine半胱氨酸半胱氨酸, , leucineleucine亮氨酸亮氨酸, , isoleucineisoleucine异亮氨酸异亮氨酸, , glutamineglutamine谷氨酸盐谷氨酸盐, , etc.etc.• •Applications:Applications:Tablets, capsules, dry mixes and Tablets, capsules, dry mixes and nutritional food applicationsnutritional food applicationsAmino acidsAmino acidsThe unpleasant taste of amino acids is The unpleasant taste of amino acids is perfectly masked to produce “a user friendly” perfectly masked to produce “a user friendly” amino acid which can be consumed in large amino acid which can be consumed in large doses.doses. FlavorFlavor• •Reduce the reactivityReduce the reactivity of the core with regards to the of the core with regards to the outside environment;outside environment;• •DecreaseDecrease the evaporation or transfer rate of the core the evaporation or transfer rate of the core material to the outside environment;material to the outside environment;• •PromotePromote the ease of handling of the core material; the ease of handling of the core material;• •Control the releaseControl the release of the core material; of the core material;• •Taste maskTaste mask风味掩饰风味掩饰 the corethe coreMicrograph shows an encapsulated Micrograph shows an encapsulated oil using a starch-based productoil using a starch-based product ( Donald, 1998) ( Donald, 1998) AcidulantsAcidulants酸化剂酸化剂酸化剂酸化剂• •Consistent controlConsistent control of the acid level of the acid level (pH) in fermented meats;(pH) in fermented meats;• •Production rate;Production rate;• •ProtectionProtection against microbial against microbial growth;growth;• •Excessive fermentation time Excessive fermentation time eliminatedeliminated消除过多发酵时间消除过多发酵时间; ;• •Easy to use;Easy to use;• •Improved shelf-lifeImproved shelf-life AcidulantsAcidulantsCommercial acidulants versus fermentation using the starter culture process 相关研究相关研究微胶囊应用微胶囊应用微胶囊应用微胶囊应用芯材芯材芯材芯材( (Core)Core)制备方法制备方法制备方法制备方法/ /壁材壁材壁材壁材( (Wall)Wall)离乳仔猪的整肠剂离乳仔猪的整肠剂胰液胰液( (PancreatinPancreatin) )CoacervationCoacervation婴儿乳粉铁强化剂婴儿乳粉铁强化剂硫酸亚铁硫酸亚铁Spray dryingSpray drying保健食品添加剂保健食品添加剂BifidobacteriaBifidobacteriaSpray drying /Spray drying /阿拉伯胶、脱阿拉伯胶、脱脂奶粉脂奶粉保健食品添加剂保健食品添加剂牛乳牛乳IgGIgG/ /乳清蛋白、阿拉伯胶乳清蛋白、阿拉伯胶保健食品添加剂保健食品添加剂蛋黄蛋黄IgYIgY/ /阿拉伯胶阿拉伯胶保健食品添加剂保健食品添加剂蛋黄液蛋黄液/ /环状糊精、水解淀粉、酪环状糊精、水解淀粉、酪蛋白蛋白 New capsule forms:Rumen stable delivery systems;Rumen stable delivery systems;Provide nutrients to the small intestineProvide nutrients to the small intestinein the ruminant animal;in the ruminant animal;Improved milk production.Improved milk production.MicroencapsulatedMicroencapsulated choline choline “Seeded” product“Seeded” productThis product offers a two-stage release: 1. The seeds release their contents; 2. The active ingredient in the core is released. Browning agentBrowning agent• •MaillardMaillard reaction; reaction;• •Giving food attractive color;Giving food attractive color;• •Decreased cook time;Decreased cook time;• •Improved texture;Improved texture;• •Application: Application: Meats, bread, and Meats, bread, and microwaved microwaved foods… foods… Conclusion•Fitting well•Factors: Functional properties desired in the finished product;Functional properties desired in the finished product; Type of coating material; Type of coating material; Processing conditions; Processing conditions; Type of release…. Type of release….•Encapsulation can solve certain problems which cannot be solved otherwise. 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§13-4 §13-4 超临界超临界CO2CO2萃取、精制技术萃取、精制技术Supercritical Fluid COSupercritical Fluid CO2 2 Extraction and Refining Extraction and Refining (SFE-CO(SFE-CO2 2) ) 超临界超临界超临界超临界COCO2 2的溶解能力的溶解能力的溶解能力的溶解能力 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。
超临界超临界超临界超临界COCO2 2的特点的特点的特点的特点 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 前景前景前景前景 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工艺流程及主要设备工艺流程及主要设备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中国科学院生态环境研究中心中国科学院生态环境研究中心中国科学院生态环境研究中心超临界技术实验室超临界技术实验室931931型实验型实验室超临界流室超临界流体萃取仪体萃取仪(10(10毫升毫升) )951951型超临界流体萃取小试设备型超临界流体萃取小试设备(2(2升升) )TK TK 型型 超临界流超临界流体萃取中试设备体萃取中试设备(20(20升升) ) 温州市中制药机械设备厂温州市中制药机械设备厂温州市中制药机械设备厂温州市中制药机械设备厂1.1.萃取压力最高可达萃取压力最高可达4040MpaMpa；；萃取温度为室温萃取温度为室温0℃~80℃0℃~80℃，，分离温度为分离温度为-10℃~80℃-10℃~80℃；精馏温度为室温；精馏温度为室温0℃~80℃0℃~80℃；上；上述参数也可根据用户进行适述参数也可根据用户进行适 当调整；当调整；2.2.设计有一个或多个萃取釜（设计有一个或多个萃取釜（1 1升、升、24~100024~1000升）、分离釜的升）、分离釜的不同组合方式，液体等物料的萃取研究和生产。
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超临界流体萃取技术的应用超临界流体萃取技术的应用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, Tc=400-440℃条件下进行萃取，在SFE溶剂分子的扩散作用下，促进煤有机质发生深度的热分解，能使三分之一的有机质转化为液体产物此外，从煤炭中还可以萃取硫等化工产品 美国最近研制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取剂的新型乙酸制造工艺俄罗斯、德国还把SFE法用于油料脱沥青技术还可以用于提取茶叶中的茶多酚；提取银杏黄酮、内酯；提取桂花精和米糖油5.在天然药物研制中的应用 目前，国内外采用CO2超临界萃取技术可利用的资源有：紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、银杏叶、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等 在超临界流体技术中，超临界流体萃取技术(Supercritical fluid extraction，SFE)与天然药物现代化关系密切。
SFE对非极性和中等极性成分的萃取，可克服传统的萃取方法中因回收溶剂而致样品损失和对环境的污染，尤其适用于对温热不稳定的挥发性化合物提取；对于极性偏大的化合物，可采用加入极性的夹带剂如乙醇、甲醉等，改变其萃取范围提高抽提率 超临界超临界超临界超临界CO2CO2萃取产品及其技术萃取产品及其技术萃取产品及其技术萃取产品及其技术 * 香料类：桂皮油、茉莉花头香精油、桂花净油、丁香、八角油、小茴香油等 ； * 食品类：小麦胚芽油、姜油、芹菜籽油、芫荽籽油、花椒油、鱼油等； * 中草药类：丹参酮、厚朴酚、青蒿素、当归油、砂仁油、薏米油、紫苏籽油等 超临界超临界超临界超临界COCO2 2萃取产业化若干问题萃取产业化若干问题萃取产业化若干问题萃取产业化若干问题超临界流体技术是近30年来引起人们极大兴趣的化工新技术，在化学反应和分离提纯领域开展了广泛深入的研究，取得了很大进展国际上每三年召开一次超临界流体学术会议1996年10月，我国召开了“第一届全国超临界流体技术学术及应用研讨会”，第二届研讨会将于1998年11月召开作为新一代化工分离技术，超临界CO2萃取已列入“八*五”国家科技攻关计划。
经过科技人员的努力，在医药、化工、食品、轻工及环保等领域完成了一批很有价值的课题，初步形成了一个新的产业 装置的设计和规模装置的设计和规模超临界流体萃取装置设计的总体要求是：1)工作条件下安全可靠，能经受频繁开、关盖(萃取釜)，抗疲劳性能好；2)一般要求一个人操作，在10 min内就能完成萃取釜全膛的开启和关闭一个周期，密封性能好；3)结构简单，便于制造，能长期连续使用(即能三班运转)；4)设置安全联锁装置 高压泵有多种规格可供选择，值得高兴的是国产三柱塞高压泵能较好地满足超临界CO2萃取产业化的要求，但它的流量需要提高，有必要试制比40 MPa工作压力更高的新型高压泵，要搞系列化和标准化同时，国产的适用于CO2流体的高压阀(包括手动和自动)也需进一步研究和提高加快软件开发，采用PLC实现程序控制，PC机检测，提高装置的自动化和安全性 根据实践经验，结合我国的国情，我们认为，超临界CO2萃取装置宜以中小型较为实际大型装置如单釜大于1 000l规模的就不宜盲目上马每套装置配置2～3个萃取釜效率会高一些有资料介绍，日本几家拥有超临界CO2萃取装置的公司其中大部分是中小型装置，只有一家是大于1 000 l容积的，详见下表。
日本有关公司超临界日本有关公司超临界日本有关公司超临界日本有关公司超临界COCO2 2萃取装置设置情况萃取装置设置情况萃取装置设置情况萃取装置设置情况 在装置规模选择上建议注意如下两点：1.1 根据生产对象选型：超临界萃取装置是一种分离技术的通用设备，作为一个企业，应根据经营目标和经营范围确定规模例如，我们曾在一家食品公司工作，实践中体会到中型超临界萃取装置基本可满足生产需要对某些产品，例如茶叶脱咖啡因或者提取啤酒花浸膏则需大型装置，笔者曾在瑞士参观过一家公司拥有的3×3 000 升装置就是例证1.2 决定装置规模：不仅要考虑技术上可行，而且更要考虑经济上可行超临界萃取属高压设备，投资费用昂贵，规模越大，投资费用越高，这是一项风险投资一般说来在3～5年内能够回收投资就是一个成功的项目，否则规模选择不当会造成企业经营的一个包袱，把好事办成坏事 大连光明超临界技术开发中心大连光明超临界技术开发中心大连光明超临界技术开发中心座落在大连高新技术产业园区，是一家致力推广超临界二氧化碳萃取技术及装置的高新技术企业，承担的国家攻关项目《超临界二氧化碳萃取装置的研究与开发》获国家八五科技攻关重大成果奖、科技进步二等奖，被列入国家级重大成果推广计划，可向用户提供1—500升超临界萃取装置及相关的技术服务。
（2003年报价：1升装置, 17-25万元）办公地址：大连甘井子区甘北路34号 邮 编：116031传 真：86 0411 6786317 移动：13941174163电 话：86 0411 6672081-2008 萃取釜问题萃取釜问题按有关资料规定，以PN 10.0～100.0 MPa为高压目前国产萃取釜最高工作压力以32.0 MPa居多，但也有例外，我们正在设计的最高工作压力为50 MPa的萃取装置是为了提取某中药成分的对于不同形态物料需选用不同的萃取釜萃取釜结构的一个重要参数是长径比，对于固体形态物料，其长径比约在1∶4～1∶5之间，对于液体形态物料其长径比约在1∶10左右前者装卸料是间歇式的，后者进卸料可以连续式中草药萃取多为固体(切制成片状或捣碎成粉粒状等)，将物料装入吊篮内如果物料是液体(例如传统法人参提取液脱除溶剂)，釜内尚需装入不锈钢环形填料 间歇式装卸料采用快开盖装置结构的釜盖目前，国内全膛快开盖装置常用的有三类：一类是卡箍式，另一类是齿啮式，还有一类是剖分环式卡箍式快开盖装置又可分为三种，一是手动式，即靠逐个拧紧或松开螺栓螺母；二是半自动式，靠手柄移动丝杆驱动卡箍；三是全自动式，靠气压/液压装置驱动卡箍沿导轨定向滑动。
齿啮式快开盖装置也有两种，内齿啮式和外齿啮式 全自动卡箍式快开盖装置完成一次操作周期(即开盖、取出吊篮、放进装有物料的另一吊篮、关闭釜盖)约需5 min；齿啮式快开盖装置完成一次操作周期约需10 min 萃取釜能否正常的连续运行在很大程度上取决于密封结构的完善性当介质通过密封面的压力降小于密封面两侧的压力差时介质就产生泄漏，萃取釜就无法正常工作由于CO2对橡胶的穿透性强，大多数用橡胶做密封的萃取装置，不管是采用什么规格型号的橡胶，通常只能使用3～5次就要更新对于工业化萃取釜宜用卡箍结构釜盖，采用自紧式密封我们使用一种新的密封材料，经过改进的O形环密封圈，密封效果好，装拆方便，便用寿命长，连续使用可达300次以上 吊篮与萃取釜之间的密封也是非常重要的，它直接影响到出品得率设计萃取釜时，还要考虑到吊篮的装卸方便和安全问题吊篮可以是组合式的 萃取釜是超临界萃取装置系统中的关键设备，承受压力高，研制高强度特种钢材，减小釜壁厚度，节省材料和费用很有必要目前世界各国正在研究的高纯度特种钢就是例证与萃取釜配套的分离釜研究正同步进行之中，以适应工业化生产的目的分离釜可根据分离目的设置一级分离或多级分离。
对于中草药，有时要三级、四级分离分离可结合精馏、吸附等多种工序，达到提取、分离与纯化的目的 装置的转产装置的转产超临界CO2萃取装置存在一个转产问题为了防止交叉污染，实验室装置的清洗是容易实现的但是工业化装置的清洗就困难多了，需要投入更多的人力、物力、财力，如果不充分认识这一点的艰巨性和重要性，清洗不彻底，可能会造成更大的浪费和损失 从工程设计考虑，为了防止高压泄漏，管件连接形式尽可能采用固定的，即焊接连接但从生产实际调整产品结构考虑，尽可能采用螺纹法兰连接也许是最适宜的，便于拆洗 清洗的方法要根据不同对象而选定，统一不变的通用方法是没有的可供选择的方法如下：1)热碱水→自来水→稀酸(如HNO3，但不能用HCl)→去离子水；2)洗洁剂(如Nine×24+偏硅酸钠+氢氧化钾+水)→去离子水；3)下列任何一种溶剂或它们的几种溶剂混合物(乙醇、己烷、松节油、丙酮、汽油、四氯化碳)→去离子水；4)酒精+阿摩尼亚水+汽油→去离子水；5)加有改性剂的CO2 洗涤溶液入口阀门设置在装置的最高点，出口为各釜的排放阀及管道的最低点排放阀，也可以用泵打循环的方法进行清洗，最后用氮气吹扫，再转入下一轮新产品的萃取。
对于中草药全草萃取，必然会遇到叶绿素、蜡质等“杂质”像沥青一样粘着在设备和管道内壁，即使用上述方法清洗效果也不很理想，我们采用碱性高压蒸汽冲洗，发现其效果很好，不过需要添置辅助设备 工业化大型装置的清洗工作不是轻易就能搞好的，要费些时间，考虑到经济上的原因，经常转产会使成本提升，设备利用率下降，频繁转产是不可取的但是，即便不转产，设备和管道也要每年至少清洗1次 CO2回收问题回收问题 超临界CO2萃取技术的一大优点是CO2可以循环使用，不仅可以降低成本，又可避免污染环境但是，实际操作中不可能百分之百地回收CO2回收CO2最简单的方法是采用压力平衡的办法，把系统中的高压CO2输送到压力较低的CO2贮罐中，如果要进一步回收，就要加装压缩机，而且在CO2贮罐的前面要配置一个净化器，用户当地CO2的价格便宜的话，没有必要全部回收，一般回收80%左右是合适的，也容易做到，不断地补充一些新鲜的CO2，有利于萃取完全和工艺最佳化 装置中CO2的排放集中到一放空管道，并引出室外(排空口高于屋面1 m以上)排放放空管道的管径应比高压管至少大2倍CO2由高压系统过渡到低压系统时其过渡形式为高低压异径管，材料一般为20号钢，高压端法兰为35号钢。
关于能耗问题关于能耗问题有一些专著和文章都推荐超临界CO2萃取技术的特点之一是节约能源由于比传统的溶剂萃取耗时短，步骤少，省去了某些产品的精制过程，因而节约能源但是在工业化过程中，能源消耗占产品成本的比例要作具体分析某产品的成本组成如下：原料费占5.9%，能耗占22.5%，CO2消耗占8.9%，劳务费占33.6%，设备折旧费占22.4%，易损件及其它占6.7%，由此可见，该产品萃取过程中的相变需要消耗较大的能源我们认为，深入研究节约能源、降低消耗、降低成本是关系到这一新技术产业化的成败问题之一 节约能源，降低消耗必须注意做好如下几点：1)优化工艺，严格控制操作条件，以提高出品率；2)严格选用优质的中草药原料；3)确保设备完好率，合理安排生产，连续三班运转，不要停停开开；4)引进节能技术，从质量上提高装置的能量转化率和利用率 各个波段的电磁波：各个波段的电磁波：γ γ - -射线（射线（γ γ- ray- ray）） 0.1A 0.1A (1 A (1 A 10= 10-10-10m=10m=10-4-4μm)μm)X-X-射线（射线（ X X- ray- ray）） 0.1--100 A 0.1--100 A。
紫外线（紫外线（UltravioletUltraviolet））100--3500 A100--3500 A 可见光（可见光（Optical-lightOptical-light））3500--7600 A3500--7600 A红外线（红外线（InfraredInfrared）） 0.76--1000μm 0.76--1000μm 微波（微波（MicrowaveMicrowave）） 0.001-- 0.15m 0.001-- 0.15m无线电波（无线电波（RadioRadio）） 0.15--2000m 0.15--2000m§13-5 §13-5 电磁波技术电磁波技术Application of electromagnetic wave technology on food processing 电磁波：电磁波：1．高频：即中波和短波，波长10～3000m，频率105～3×107Hz，如高频淬火、熔炼、焊接、切割等感应加热设备；高频介质加热高频介质加热设备、塑料加工、食品烘干设备；无线电广播与通讯2．超高频：即超短波，1 ～ 10m，3×107 ～ 3×108Hz，如无线电通讯，电视发射，医疗电器设备。
3．特高频：即微波， 0.00l ～ 1m，3×108 ～ 3×1011Hz，如无线电定位、导航、雷达等还有，日常家用电器，如空调器、电脑、彩电、电热毯、微波炉微波炉等也可产生较强的电磁波 电磁波谱主要为紫外、可见光、红外和微波等谱段：1、 紫外谱段(Ultraviolet ，UV)波长为3毫微米到0.4微米位于可见光谱段紫端以外由于波长小于0.3微米的信息被大气中的臭氧所吸收，可以通过大气传输的只有0.3~0.4微米的紫外信息2、可见光谱段(Visible light，)波长为0.4~0.7微米，是电磁波谱中人眼能唯一能见到的谱区可进一步分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种色光3、 红外谱段(Infrared ，IR)波长为0.7~1000微米，位于可见光谱段红端以外按波长可细分为近红外(0.7~3微米)、中红外(3~6微米)、远红外(6~15微米)和超远红外(15~1000微米)近红外纯系地球反射来自太阳的红外辐射，所以也叫反射红外其中波长0.7~0.9微米的辐射可以用于摄影(胶片)方式探测，故也称摄影红外，对探测植被和水体有特殊效果中、远红外可以探测物体的热辐射，所以也叫热红外4、 微波(Microwave )波长为0.1厘米~100厘米。
又可细分为毫米波、厘米波和分米波微波的特点是能穿透云雾、云盖和沙漠成像，具有全天候工作特点对于测绘制图、自然资源凋查和环境监测有很好的应用效果 微波技术原理微波技术原理 微波是一种波长在 1----1000mm ，频率为 3 × 10 8 ----3 × 10 11 Hz 之间的电磁波，可产生高频电磁场微波在食品工业中应用最广泛的是加热，微波干燥，杀菌，萃取均和加热机制有关加热机制主要包括两个方面： （ 1 ）极性分子作用机制极性分子存在一定的偶极矩，当他处于一定的静电场中时，偶极分子就有呈方向性的趋势，即带正电的一端朝向负极，带负电的一端朝向正极当电磁场方向变化时，偶极子的取向也随之改变，分子发生摆动当微波的频率较高时，如 24502450MHzMHz ，即 1 秒钟内电场变化 2.45 × 10 9 次，极性分子也随之发生 2.45 × 10 9 次的摆动由于分子的热运动和相邻分子间的相互作用，阻碍和干扰分子随电场的摆动，产生类似摩擦的作用，使分子获得能量并以热的形式表现出来 （ 2 ）离子作用机制食品中水溶性盐类，如氯化钠的正负离子也与电场配合作用，向电场的相反电极区移动，瓦解水的氢键产生附加热量。
同时，被电场加速的离子与相邻离子发生内碰撞，并将自身的动能传递给被碰状的离子，使运动加剧，产生大量的热，从而将微波能转化为热能 微波技术最突出的特点是比传统技术速度快，可就地生热，瞬时升温微波具有穿透作用，对物料进行处理时，物料表面和内部同时受到作用，整体均匀一致，不会产生极端现象；由于微波直接对物料作用，对环境和设备不存在热损失，故额外的能量损耗小，热效率高，一般要比常规方法节电 30%---50% 微波设备即开即用，无预热无余热，操作灵活方便，便于控制，易实现生产自动化和连续化，清洁无污染；又能减少传统锅炉，管道及配套设备包括锅炉间和能源储存的投资与占地，同等规模的微波设备能国节省投资约 50% 以上，能显著降低投资成本 随着经济，文化的飞速发展以及人们生活水平的提高，天然，营养，安全的优质高档调味品愈来愈受到消费者的青睐微波技术是一种快速、均匀、节能、高效、卫生、便捷的先进技术我国微波的使用始于20世纪 70 年代，现已在食品干燥、杀菌、烹调、膨化、焙烘、冷冻食品解冻等方面有很多成功的应用随着微波设备和技术研究的不断开发和丰富，将其应用于调味品行业，萃取高质量的天然成分，实现生香、干燥、杀菌一体化的连续工艺，能大大地提高调味品的质量和生产效率，减少加工设备投资，必能极大的改变我国调味品行业产品质量不过关，生产效率低下，能源耗损严重的局面，增强产品的竞争力，从而帮助我国调味品企业摆脱被动处境，加速我国调味品行业的发展。
微波干燥微波干燥 由于微波能够深入到物料内部，使被加热体本身成为发热体，物料的温度梯度和含水率梯度二者方向一致，各部位同时均匀升温，对物料形状无要求，避免了传统加热方法产生由外向内形成的温度梯度导致物料表面硬化或不均匀现象，干燥速度快，时间短，通常只需常规加热方法的 1/10—1/100 时间就能完成整个加热和干燥过程，因此可以保持食品的色、香、味，减少营养成分的损失另外物料在干燥过程中对微波频率的吸收主要取决于物料的介电损失，不同物质的介电损失不同，如水比干物质大，故吸收能量多，湿物料内部水分或湿介质温度高于赶物料温度，水分蒸发快，微波能量不会集中在已干的物质部分，避免物料过剩，具有自动平衡能力，也有利于保证物质原有的特性目前研究的微波干燥方法主要有物料直接进行微波干燥，微波冷冻干燥和微波真空冷冻干燥这些方法都具有良好的保持食品的营养，色、香、味能力，以及综合加工成本低的特点，具体特点及适合热敏性物料和厌氧物料 几种微波干燥法特点：几种微波干燥法特点：干燥方法干燥时间 设备情况 应用情况直接微波干燥相当于常规加热方法 1/10—1/100一般广泛应用于各领域微波冷冻干燥相当于普通冻干过程 1/3—1/9较高主要应用于食品，生物，医药领域微波真空冷冻干燥相当于普通冻干过程 1/3—1/13高处于初步阶段 微波萃取微波萃取 微波萃取技术起步较晚，国际上第一篇应用文章发表于 1986 年， 90 年代初加拿大环境保护部和加拿大 CWT—TRAN 公司共同开发了微波萃取系统，只有短短十几年的时间，现已广泛地应用到香料，调味品，天然色素，中草药，化妆品和土壤分析等领域。
微波萃取的机理可从两方面理解，一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物料的内部维管束和腺胞系统细胞内部吸收微波能迅速升温，使其内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，导致细胞破裂细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下被萃取介质捕获并溶解，再通过过滤和分离，便获得萃取物料另一方面，微波所产生的电磁场，加速萃取被萃取成分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力，或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而时萃取速率提高倍数，同时可降低萃取温度，最大限度保证萃取的质量微波萃取适用于任何天然物的萃取，尤其适合天然热敏性物质萃取，可以直接应用新采集的香料植物进行提取，不必象其他常规方法那样在萃取前要求物料干燥等预处理步骤；可通过选取合理的萃取介质，使萃取具有高度选择性，溶剂用量小(可比常规方法少 50%---90% )，回收成分精度高，回收率高，不需要特殊的萃取分离步骤，易于回收，萃取时间比水蒸气蒸馏法，溶剂萃取法或压榨法短的多 。
应用微波萃取调味料天然成分，可有效的保护其功能成分，提高产量，后处理方便，属于绿色工程，能极大地保证萃取成分质量，提高调味品的档次 微波杀菌微波杀菌 传统的杀菌或抑菌技术如高温，冷冻以及加防腐剂等，一方面处理时间长，灭菌不彻底，不易实现自动化生产；另一方面，往往会影响食品的原有风味以及营养成分，甚至还引入一些不利于食品品质的成分，很能达到较高的安全卫生要求，限制了产品的推广应用微波杀菌是利用热效应和非热效应（生物效应）的双重作用杀菌利用热效应和非热效应（生物效应）的双重作用杀菌利用热效应和非热效应（生物效应）的双重作用杀菌利用热效应和非热效应（生物效应）的双重作用杀菌，热效应杀菌是利用微波作用快速快速升温，使生物细胞空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性而达到杀菌，而非热效应则是利用微波作用能改变细胞的生物性排列组合状态及其运动规律，同时微波场感应的离子流，会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，影响 Na—K 泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，导致细菌生长抑制，停止或死亡；另外细胞中的 RNA 和 DNA 在微波场力作用下可导致氢键的松弛、断裂或重组，诱发基因突变或染色体畸变，从而影响细胞生物活性的改变、延缓或中断细胞的稳定遗传和增殖 。
由于微波杀菌是两种效应共同作用的结果，其杀菌温度一般低于传统方法通常，传统方法杀菌温度要在 100 ℃以上，时间为十几分钟至几十分钟，而微波杀菌温度仅 70---90 ℃，时间一般为 3---5 分钟杀菌均匀彻底，营养素和风味保存良好，产品安全可靠，保存期长 Ø微波促进食品加工业发展微波促进食品加工业发展Ø电磁波对食品的加工处理电磁波对食品的加工处理 一、生物技术（一、生物技术（Biotechnology））的涵义的涵义二、生物技术的内容和手段二、生物技术的内容和手段三、酶工程技术在水产品加工业中的应用三、酶工程技术在水产品加工业中的应用 及其研究进展及其研究进展§13-6 §13-6 现代生物技术现代生物技术 一、食品生物技术一、食品生物技术食品生物技术食品生物技术就是通过生物技术手段，用生物程序、生产细胞或其代谢物质来制造食品，改进传统生产过程，以提高人类生活质量的科学技术 生物技术在食品生产中的应用已有几个世纪，主要采用微生物发酵生产许多传统的食品，如面包、酸奶、奶酪、啤酒、酱油等，始终与人类生活息息相关 二、生物技术的内容及意义二、生物技术的内容及意义生物技术包括—— 基因工程（Genetic engineering） 细胞工程（Cell engineering） 发酵工程（Fermentation engineering） 蛋白质工程（Protein engineering） 酶工程（Enzyme engineering） （一）（一）基因工程基因工程¨19671967年年一种高淀粉含量的马铃薯新品种问世，标志基因工程食品首次出现在食品市场；¨19791979年年人们将重组的牛生长激素注射到乳牛上，可提高乳牛的产奶量而不影响品质；¨2020世世纪纪8080年年代代，美国、西德、阿联酋的研究人员又发现使用病原菌生产转基因植物的方法，可借助这种病原菌将新的基因转入植物体中。
¨2020世世纪纪9090年年代代基因工程胰凝乳酶应用于干酪的生产，这标志着第一例基因工程食品被人们所接受¨随着基因工程的发展和其在食品领域中的应用，将会产生许多新的食品品种 （二）（二）细胞工程细胞工程v细胞杂交细胞杂交v快速无性繁殖和细胞育种快速无性繁殖和细胞育种 利用细细胞胞杂杂交交和细胞培养可生产独特的食品香味和风味的添加剂以及高级的天然色素，并且通过杂种选育，培养的色素含量高，色调和稳定性好 在育育种种实践上，已培育出许多具备特殊抗性和耐性的优质新品种，象菲律宾国际水稻研究所培育的“超级水稻” ，为世界人口日益增长，粮食日益短缺带来一线光明 总之，细胞工程在新技术革命的浪潮中对农业、食品等传统工艺革新方面有很大的潜力 （三）发酵工程（三）发酵工程 发发酵酵工工程程是是古古老老而而又又大大有有潜潜力力的的工工业业技技术术，，生生物物技技术术中中的的其其它它研研究究成成果果为为它它注注入入新新内内容容，，使使它它有有了了新新的的应应用用前前景景 用用现现代代发发酵酵工工程程改改造造传传统统发发酵酵食食品品已有很多突破，例如：已有很多突破，例如：Ø用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺，用于生产淀粉糖淀粉糖和其他发酵产品发酵产品；Ø在啤啤酒酒生产中，国外采用固定化酵母的连续发酵工艺进行啤酒酿造， 可以明显缩短发酵时间；Ø运用固定化醋酸菌酿制食食醋醋，可缩短发酵延缓期，醋化能力提高9～25倍；Ø用酵母或细菌等微生物菌体发酵得到的单单细细胞胞蛋蛋白白(SCP)，含有丰富的蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质等，营养价值极高。
（四）蛋白质工程（四）蛋白质工程 随着蛋白质晶体学，计算机技术与基因工程手段相结合，便出现了蛋白质工程，又称为“第第二二代代基基因因工工程程”，即按人们的意志创造出适合人类需求的，具有不同功能的蛋白质，创造出世界上原来不曾有过的新蛋白质及其众多的新产品 利用蛋蛋白白质质工工程程将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，生产新型营养功能食品，以全新的思路发展食品工业 （五）酶工程（五）酶工程 生物技术中对食品工业生产影响最大的还是酶工程，其应用领域已经遍及农业、食品、医药、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面与此同时，酶工程产业也在快速发展，1998年全世界工业酶制剂销售额高达16亿亿美元预计到2008年，销售额将达到30亿亿美元迄今为止，全世界已发现的酶有3000多种，而工业上生产的酶有6060多种 三、酶工程技术在水产品加工业三、酶工程技术在水产品加工业中的应用中的应用 近年来随着海洋渔业资源的衰退，利用一些低值水产品来生产高附加值的产品已经显得越来越重要，酶技术为水产品加工业的发展开辟了一条新路。
酶技术不仅可以提高水产品的质量，而且还可改善水产品的质构和营养价值 Ø在鱼类加工中的应用在鱼类加工中的应用Ø在虾蟹等加工中的应用在虾蟹等加工中的应用 Ø在贝类和藻类加工中的应用在贝类和藻类加工中的应用 Ø在水产品保鲜和贮藏中的应用在水产品保鲜和贮藏中的应用 Ø在水产品检测中的应用在水产品检测中的应用 1. 在鱼类加工中的应用在鱼类加工中的应用Ø利用酶技术可以缩短生产鱼露鱼露等鱼调味品的发酵时间；Ø利用酶技术脱鱼鳞脱鱼鳞采用胶原酶或胃蛋白酶可以有效的避免鱼体受损，而且去鳞的速度也加快了； Ø利用酶技术脱卵膜脱卵膜在生产鱼子酱的加工中，利用酶可以使鱼子快速从卵巢中释放出来，而且不会有任何机械损伤，产量也可提高70％～90％；Ø利用酶技术脱腥和去异味脱腥和去异味从曲霉中分离的酶可以除去鱼肉中大部分的异味和腥味等 2. 在虾蟹等加工中的应用在虾蟹等加工中的应用 虾蟹壳中含有丰富的甲壳素，甲壳素及其衍生物具有许多的生理功能以前提取甲壳素的方法主要是浓酸浓碱处理，产品品质不好，现在主要是酶技术处理比如： Ø 用用甲甲壳壳素素脱脱乙乙酰酰酶酶( (CDA)CDA)的的方方法法对对甲甲壳壳素素进进行行脱脱乙乙酰酰基基处处理理得到壳得到壳 聚糖；聚糖；Ø用脂肪酶对壳聚糖进行降解，可以得到低聚壳聚糖；用脂肪酶对壳聚糖进行降解，可以得到低聚壳聚糖； 此外，虾蟹等用酶对其进行水解加工可以得到鲜虾风味的调味品，如虾油、虾酱等。
3. 在贝类和藻类加工中的应用在贝类和藻类加工中的应用Ø酶水解贝贝肉肉，制备的水解液可以用于生产海鲜调味料及功能性蛋白饮料Ø酶水解藻藻类类，可以提纯藻类中的活性物质，提高藻类产品的产量比如： 用纤维素酶纤维素酶可以提高藻类脂质藻类脂质的抽提率； 用复合型纤维素酶复合型纤维素酶处理沙菜藻体可以提高卡拉胶卡拉胶的产率； 用酶提取马马毛毛藻藻膳膳食食纤纤维维，提取后的膳食纤维无论在产品质量指标或生理活性方面均优于小麦麸皮膳食纤维 4. 在水产品保鲜和贮藏中的应用在水产品保鲜和贮藏中的应用 酶法保鲜的原理是利用酶的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品性目前应用较多的是葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶和溶溶菌酶菌酶的酶法保鲜技术Ø葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶用在鱼类冷藏制品的保鲜，可防止虾仁变色；Ø溶菌酶溶菌酶是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶，利用溶菌酶对水产品进行保鲜，只要把一定浓度的溶菌酶溶液喷洒在水产品上，即可起到防腐保鲜效果 5. 在水产品检测中的应用在水产品检测中的应用 水产品的安全问题一直与水产品的出口贸易有着重要的联系。
因此对水产品的检测显得尤为重要，而酶联免疫吸附法(ELISA)是水产品安全检测的优选方法 酶联免疫吸附法就是把抗原和抗体的特异性免疫酶联免疫吸附法就是把抗原和抗体的特异性免疫反应和酶的高效催化作用有机的结合起来的检测技反应和酶的高效催化作用有机的结合起来的检测技术 酶联免疫吸附技术在水产品检测中主要用于药物药物残留检测残留检测、抗生素检测、毒素检测抗生素检测、毒素检测、农药残留检测农药残留检测、微生物检测微生物检测和转基因产品的检测转基因产品的检测等 •Nondestructive Testing(Nondestructive Testing(NDT) NDT) 无损检测无损检测无损检测无损检测•Nondestructive Inspection (NDI) Nondestructive Inspection (NDI) 无损检查无损检查无损检查无损检查•Nondestructive Evaluation(NDE) Nondestructive Evaluation(NDE) 无损评价无损评价无损评价无损评价§13-7 §13-7 非破坏性检测非破坏性检测( (无损检测无损检测) )技术技术 所谓非破坏性检测乃是以电磁(涡电流)，超音波，辐射线及热波－镭射等方法来检查物质的瑕疵(flaws)或测量产品的品质，这些方法不会破坏受检测的物体，故称之为非破坏性检测非破坏性检测。
非破坏性检测技术在工业上有极广泛的应用，举凡电子、航空、医疗、金属材料、石化、核电甚至农业都可以找到极佳的应用实例这其中电子业主要应用在半导体晶片厚度检测；航太方面应用在飞机引擎(主要为钛合金)金属疲劳裂缝、机身及机翼隐藏性腐蚀(hidden corrosion)的检测等；医疗方面使用超音波技术则可量测血压、监测动物行为及做非侵入式(Noninvasive)的人体器官3D或4D影像检测；石化业则有输油管裂缝或储油槽内层腐蚀的检测等；钢铁业则应用在钢铁材质的检定、表面镀层厚度的测量等;农业方面,如肉质品级的检定、水果成熟度的测试等；核电厂之发电机检测 随着精密工业技术的进步，对于产品品质的要求提高，非破坏性检测方法就相对的更显重要本课程将从理论及实际应用方面来介绍有关非破坏性检测技术 含义：含义：利用材料的不同物理力学或化学性质在不破利用材料的不同物理力学或化学性质在不破利用材料的不同物理力学或化学性质在不破利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各种缺陷的测量。
无损检测的最大特点是既不破坏材料种缺陷的测量无损检测的最大特点是既不破坏材料种缺陷的测量无损检测的最大特点是既不破坏材料种缺陷的测量无损检测的最大特点是既不破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生产效率，还有利于作出正确的决策产效率，还有利于作出正确的决策产效率，还有利于作出正确的决策产效率，还有利于作出正确的决策 十六届世界无损检测会议十六届世界无损检测会议2004年年8月月30日－日－9月月3日日在加拿大蒙特利尔召开！在加拿大蒙特利尔召开！ 优点：优点：（（（（1 1 1 1）））） 直接对产品进行检测，与生产成本或数量无直接相关、没有损失；直接对产品进行检测，与生产成本或数量无直接相关、没有损失；直接对产品进行检测，与生产成本或数量无直接相关、没有损失；直接对产品进行检测，与生产成本或数量无直接相关、没有损失；（（（（2 2 2 2）））） 既可抽样检测，也可既可抽样检测，也可既可抽样检测，也可既可抽样检测，也可100%100%100%100%自动检测；自动检测；自动检测；自动检测；（（（（3 3 3 3）））） 当可变性很大又无法预计时均可使用；当可变性很大又无法预计时均可使用；当可变性很大又无法预计时均可使用；当可变性很大又无法预计时均可使用；（（（（4 4 4 4）））） 对同一产品既可同时又可依次采用不同手段试验；对同一产品既可同时又可依次采用不同手段试验；对同一产品既可同时又可依次采用不同手段试验；对同一产品既可同时又可依次采用不同手段试验；（（（（5 5 5 5）））） 可以重复进行检测；可以重复进行检测；可以重复进行检测；可以重复进行检测；（（（（6 6 6 6）））） 不仅能役前检查，而且可以在役检查；不仅能役前检查，而且可以在役检查；不仅能役前检查，而且可以在役检查；不仅能役前检查，而且可以在役检查；（（（（7 7 7 7）））） 可以监测缺陷在运行期间的扩展情况；可以监测缺陷在运行期间的扩展情况；可以监测缺陷在运行期间的扩展情况；可以监测缺陷在运行期间的扩展情况；（（（（8 8 8 8）））） 能查明失效机理；能查明失效机理；能查明失效机理；能查明失效机理；（（（（9 9 9 9）））） 试样备品少，或直接在产品上试验；试样备品少，或直接在产品上试验；试样备品少，或直接在产品上试验；试样备品少，或直接在产品上试验；（（（（10101010）））） 设备可以固定式、移动式还有便携式，应用于现场；设备可以固定式、移动式还有便携式，应用于现场；设备可以固定式、移动式还有便携式，应用于现场；设备可以固定式、移动式还有便携式，应用于现场；（（（（11111111）））） 检测劳务成本低，尤其对同类部件重复性试验时；检测劳务成本低，尤其对同类部件重复性试验时；检测劳务成本低，尤其对同类部件重复性试验时；检测劳务成本低，尤其对同类部件重复性试验时；（（（（12121212）））） 被检测产品不改变物理化学结构，可以直接用于实际工程。
被检测产品不改变物理化学结构，可以直接用于实际工程被检测产品不改变物理化学结构，可以直接用于实际工程被检测产品不改变物理化学结构，可以直接用于实际工程缺点：缺点：（（（（1 1 1 1）））） 通常要有熟练的技术技能，对结果作出说明及解释；通常要有熟练的技术技能，对结果作出说明及解释；通常要有熟练的技术技能，对结果作出说明及解释；通常要有熟练的技术技能，对结果作出说明及解释；（（（（2 2 2 2）））） 在相互关系未经证明的情况下，可能存在不同人员对结果看法不统一；在相互关系未经证明的情况下，可能存在不同人员对结果看法不统一；在相互关系未经证明的情况下，可能存在不同人员对结果看法不统一；在相互关系未经证明的情况下，可能存在不同人员对结果看法不统一；（（（（3 3 3 3）））） 性能可以直接测试、而检测结果却只是定性或相对的；性能可以直接测试、而检测结果却只是定性或相对的；性能可以直接测试、而检测结果却只是定性或相对的；性能可以直接测试、而检测结果却只是定性或相对的；（（（（4 4 4 4）））） 有些检测设备（如加速器或有些检测设备（如加速器或有些检测设备（如加速器或有些检测设备（如加速器或CRCRCRCR技术）所需采购投资较大。
技术）所需采购投资较大技术）所需采购投资较大技术）所需采购投资较大 背背景景：：人们对食品品质的重视日益高涨,从原料至产地的各食品的制造中,期望品质管理能够得到彻底的实施短时间多品种的迅速分析成为可能的丰富的分析手段的开发业已成为高度重视的重大开发课题 非破坏法,以其快速性为最大特征,化学组成之外的其他各种理化特性的分析,测定方法的开发的不断推进,很多方法已达到实用化水平 食品领域中以非破坏法为前提的品质检测技术的开发历程:美国从1940年代已经开始；而日本则1970年代开始最近日本在研究与实用上都已构建了具有独特的技术开发体系,而得到极大的发展. 非破坏性检测的原理与特征非破坏性检测的原理与特征非破坏性检测的原理与特征非破坏性检测的原理与特征 非破坏性检测技术系对被测物施以一定的能量,输入能量的关系中采取被测物的理化特性的相关信息的方法.•1) 如化学发光式红外线放射等由被测物自发放射出的能量进行利用的主动(能动)型方法；•2) 对被测物施以一定能量的被动型方法• 非破坏法作为一般工业计测法,在工业材料,制品形态的检测中得到广泛的利用此外,在医学诊断器中得到应用，这些领域中的应用主要为对被测物在无需前处理的情况下,直接进行分析与测定。
在食品中非破坏性检测法非破坏性检测法非破坏性检测法非破坏性检测法与传统的湿式化学分析法传统的湿式化学分析法传统的湿式化学分析法传统的湿式化学分析法相比主要指物理分析测定法的广义范围因此,在分析测定过程中,即使对样品施以切断,粉碎的物理性前处理不影响其化学特性的话,可定义为非破坏法非破坏法与传统湿式分析法相比具有的特征：非破坏法与传统湿式分析法相比具有的特征：非破坏法与传统湿式分析法相比具有的特征：非破坏法与传统湿式分析法相比具有的特征：1.1.不象化学分析需要大量的化学药品不象化学分析需要大量的化学药品, ,分析检测成本低分析检测成本低, ,且没有且没有化学药品产生的实验室环境污染化学药品产生的实验室环境污染 ；；2.2.样品前处理简单样品前处理简单, ,可实现迅速分析可实现迅速分析 ；；3.3.分析简便分析简便, ,无需特别技术无需特别技术 ；；4.4.同一样品可供反复多次使用同一样品可供反复多次使用 ；；5.5.可实现过程时间的迅速分析可实现过程时间的迅速分析, ,适用于工厂的品质管理适用于工厂的品质管理 ；；6.6.on-lineon-line计测的应用计测的应用, ,可实现多种项目的检查可实现多种项目的检查 ；；7.7.无需称量无需称量, ,在摇动现场的船上也可作为机器超作在摇动现场的船上也可作为机器超作 ；；8.8.不同方法不同方法, ,可同时获得多多项信息可同时获得多多项信息, ,为此为此, ,相互关联的多种成分相互关联的多种成分的食品可综合评价其特性。
的食品可综合评价其特性 •非破坏法使用能量的种类非破坏法使用能量的种类 1.1.光学方法光学方法光学方法光学方法 紫外线紫外线紫外线紫外线 、可见光和近红外等可见光和近红外等可见光和近红外等可见光和近红外等 2.2.电磁学方法电磁学方法电磁学方法电磁学方法------------可根据对象物与分析测定可根据对象物与分析测定可根据对象物与分析测定可根据对象物与分析测定的目标不同而区分应用，如：的目标不同而区分应用，如：的目标不同而区分应用，如：的目标不同而区分应用，如：电导度电导度电导度电导度 、介、介、介、介电率电率电率电率 、离子电极和核磁共振、离子电极和核磁共振、离子电极和核磁共振、离子电极和核磁共振( ( ( (NMR)NMR)NMR)NMR)利用等3.3.放射线方法放射线方法放射线方法放射线方法4.4.力学方法力学方法力学方法力学方法 1.1.光学方法光学方法----紫外线利用技术紫外线利用技术 非破坏性紫外线利用主要是通过对照射所产生的激励状态的电能回到基态时所放射出的荧光加以测定,可用于对食品中所附着的微生物或黄曲霉毒素（aflatoxin）加以检测。
左图所示柑橘类的精油在紫外线照射下,会发生较强的565nm峰的荧光,利用这一特性对来自果皮细胞的精油所发出的荧光以对其损伤状态加以判断和检测 1.1.光学方法光学方法----可见光的利用可见光的利用 可见光利用的非破坏法是在可视区域的吸收与放射现象对物质加以定性,定量分析通过肉眼对食品色彩加以检测获得信息,在实用领域应用广泛(如禽蛋厂的灯光照蛋) 对于反射、透射光的成分测定,这与普通分光分析装置基本相同,但要实现非破坏样品的测定还需加以必要的改进 对于果实、蔬菜等大型样品使用光导纤维机器较多对于色彩相关的测定,被测定的色彩成分以所具有的基数为基础的各种特定色素量加以测定此类机器完成度较高可实现计测作为可见光的激励光,测定寿命长的延迟荧光的延迟放射性(DLE)与植物体细胞中光合成器官中所产生的光合反应相关联通常富含叶绿素的蔬菜、水果等DLE强度具有较长的延迟时间,因此通常用于果蔬等成熟过程中色彩变化的定量化及与色彩有着高度关联性的糖含量的推定 由于DLE对植物体的生理状态反应灵敏,常用于旧茶和新茶的判断（见下表），受低温冷害的黄瓜、甜椒，在尚未发生显在障害之前的预测等方面得到广泛的应用。
旧茶和新茶的旧茶和新茶的DLE强度强度叶的种类样品数叶的表里平均值分散标准偏差新叶22表／里0.693/0.6880.032/0.0390.178/0.198老叶18表／里0.794/1.0800.014/0.0290.120/0.170 此外激光具有单色性、方向性、聚立性等不可干涉性,利用这些特性在食品领域,光的回折形态的大小与颗粒大小成反比,这一特性常被使用于西红柿酱制品的固型成分或小麦粉的颗粒分布,测定等方面加以应用,或者与颗粒相关的散乱型葡萄酒,可乐的品质判定上加以应用进而从柿子的激光照射光的散乱状态(涩柿--透明度高)来判断涩柿 近红外吸收峰的利用方法是非破坏法中最为普及的方法,构成C-H,N-H,O-H的食品成分物质的官能基的倍音及结合音,可利用0.8-2.5μm的波长领域的吸收峰波.近红外作为非破坏法的应用已有20余年的历史. 最初,只用于较为干燥的食品成分的分析,最近对于paste食品,液体食品也被广泛的应用.近红外对于有机物为对象的定量分析的检测极限为0.1-0.2%.对于此范围以上的对象成分也有利用的可能性.另外,最近,灰分,食盐,矿物质等对近红外不具特别吸收性的无机物的测定也得到了广泛的应用.它主要通过利用无机物与水,无机物的相互作用,带来的吸收波长等吸收峰值发生微妙的变化而进行的.近红外线的特征之一为;与食品成分分析相同步,成分值与相关理化特性值的测定与应用,非破坏法中的近红外法,能同时进行多成分的分析.大米的食味判定计为典型.此外若能对果蔬的糖,酸含量进行非破坏分析,其社会意义巨大,由于样品水分含量高且不定型,测定中存在诸多困难,如桃,西红柿洋葱等糖度分析的研究在广泛的开展. 1.1.光学方法光学方法----近红外线的利用近红外线的利用 •近红外反射光谱近红外反射光谱（（（（Near-Infrared reflectance SpectroscopyNear-Infrared reflectance Spectroscopy，，，，简称简称简称简称NIRSNIRS））））分析技术是分析技术是分析技术是分析技术是2020世纪世纪世纪世纪8080年代后期迅速发展起来的一项测试技术，在欧美等国，年代后期迅速发展起来的一项测试技术，在欧美等国，年代后期迅速发展起来的一项测试技术，在欧美等国，年代后期迅速发展起来的一项测试技术，在欧美等国，NIRSNIRS已成为谷物品质分析的重要手段已成为谷物品质分析的重要手段已成为谷物品质分析的重要手段已成为谷物品质分析的重要手段近红外光谱分析原理近红外光谱分析原理 地球上的生物依赖于电磁波（EMS）得以有其功能和表现。
其中400-700 nm的可见光就包含了生命的初步信息位于可见光和微波之间的光谱为红外光谱，波长为0.75-100µm，其中0.75-2.5µm为近红外，2.5-50µm为中红外，50-100µm为远红外近红外分为短近红外波段（SW-NIR，700-1100 nm）和长近红外波段（LW-NIR，1100-2500nm）[5]有机物以及部分无机物分子中化学键结合的各种基团（如C=C，N=C，O=C，O=H，N=H）的运动（伸缩、振动、弯曲等）都有它固定的振动频率当分子受到红外线照射时，被激发产生共振，同时光的能量一部分被吸收，测量其吸收光，可以得到极为复杂的图谱，这种图谱表示被测物质的特征不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征，这就为近红外光谱定量分析提供了基础Herschel在1800年发现NIR光谱区，但由于NIR区的倍频和合频吸收弱、谱带复杂和重叠多，信息无法有效的分离和解析，限制了其应用随着光学、电子技术、计算机技术和化学计量学的发展，多元信息处理的理论与技术得到了发展，可以解决NIR谱区吸收弱和重叠的困难现代NIR分析技术使NIR谱区信息量接近中红外谱区，而其分析简单，样品不需作任何化学处理。
近红外光照射到被测样品后，从样品表面反射出来的光被检测器吸收，此为近红外反射光谱分析法（NIR）它要求样品的粉碎程度一致，从而保证样品表面光滑一致另一类为近红外穿过样品后，再被接受检测到，即为近红外投射光谱分析法（NIT）该法优点是很少或不用制备样品，因此重复性较高，但灵敏度低注意点--例如波长穿透有效范围为3mm，而用以量测5mm果皮以下之果肉糖分 对于模式建立与标准值量测之样本未考量一致性，例如以果实一边量测NIR反射值，另一边量测糖分，忽略了果实糖分分布不均 金橘果汁,西红柿果汁中有机酸含量的迅速测定法---实用化 利用电导率随有机酸含量的增加而增加的关系,分析时有必要对氨基酸等有机酸以外的强电解质离子的影响加以祛除.因此应预先将样品脱离子水中稀释,稀释倍数为300倍.采用此方法对果汁中的糖度加以分析亦可适用. 2.2.电磁学方法电磁学方法----电导率利用法电导率利用法 2.2.电磁学方法电磁学方法----介电率利用法介电率利用法 食品是介导体与绝缘体之间的介电体．频率与细胞外液,细胞膜,细胞质等细胞构造相关,频率越高,组织透过能力越强,可反映细胞的微细特性.可对如果蔬的熟度,冷害程度加以判定. 此外,对奶油的搅拌操作的终点加以推定.在搅拌过程中,奶油的测定100KHz的电容值,最佳搅拌终点如左图所示,可在电容值曲线中预测. 在强磁场即数百MHz电磁波的照射下,产生核磁共振频率来进行物质的同定和定量.NMR非破坏法主要是对脉冲NMR的研究为主,如今,除了水分以外脂肪,蛋白质等中得到应用,对象范围也从谷物,种子,水果,牛奶等广泛围的利用.2.2.电磁学方法电磁学方法-- -核磁共振核磁共振法法 左图为萼梨脂肪含量的NMR分析.对其中固型脂肪含量的测定还对食品与生物体的水的存在状态进行分析的方法.以及异成分间相互作用的测定,凝胶形成的解析等食品的理化特性的测定中被广泛利用.近来NMR用于果实的糖,酸,甜含量的测定上,但需化一定的时间,因此尚未得到实用化. •低分辨率核磁共振仪低分辨率核磁共振仪 自1940年代后期第一个有关核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)研究之滥觞,NMR技术便逐渐成为固态物理、化学、医学与生物科学等研究领域中的重要分析工具。
而在食品与农业的应用上,也于1950年代起有不少的研究报告出现,研究的重点则偏重于农产品与食品物化性质的测定与研究,例如谷物与种子的含水率或油脂含量测定，与农产品成熟度的测量等,近年来则在农产品与食品的品质管制、加工过程控制等方面有不少成功的应用国内有关核磁共振的研究在物理、化学与生物科学等基础研究上均有不错之基础,在硬设备上亦达国际之水准,但是在食品与农业上则仍在起步阶段,有待投入研究人力开发此项技术的应用核磁共振的原理是应用材料中核子于一个VHF或UHF磁场与另一个固定磁场中的能量共振吸收现象(Resonant absorption),而MNR讯号则是由于材料中核子的磁矩(Magnetic moment)变化所产生材料中核子于适当频率之VHF或UHF磁场脉冲结束后,微弱的能量释放讯号(Free induction decay, FID)常形成不同时间常数的指数函数衰减,而此讯号则可进一步加以分析以辨识材料中具有不同Larmor频率的核子之数量应用核磁共振分析材料之物化特性属于非破坏性的检测方法,相对于同为非破坏性检测的X光检测或近红外光检测等方法而言,是各有优劣与各有不同之应用核磁共振分析的特色为检测速度快,因此增加了其在自动化检测与过程控制上应用的可行性,同时其受材料样本大小与外观色泽的影响较小。
而由一维核磁共振讯号发展至二维核磁共振讯号,使得复杂材料的成份,可以由多方面的信息得以深入解析当然, 核磁共振分析方法也有其缺点,即仪器的造价昂贵与讯号分析方法的专门性与复杂性,使得此项技术在应用的扩散上无法很迅速的推广至一般产业界这种情形直到近十年来随着电子技术与微电脑的发展,渐有突破,目前已有少数产业应用较低价位的低分辨率核磁共振仪进行产品的品管与线上过程控制此低分辨率核磁共振仪为德国Bruker发展之MINISPEC NMS 120/125/10HTS，其频率为20 MHz，并附有变温附件与可程序软件，可进行多种不同应用实验，如含水率、油脂成分与扩散系数量测等本系目前在近红外光、超音波、影像处理技术上已有相当不错之研究成果，配合此核磁共振仪之应用，将可使我们在非破坏性检测领域之研究工作有更宽广的研究空间 上世纪60年代β射线用于测定蛋壳的厚度计，χ射线的透过度与肉糜中脂肪的关系对脂肪加以测定的脂肪计,此后,有土豆内空洞检测计,橙的冻伤害检测等．与其他方法相比其应用报告的实例不多. 3.3.放射线放射线( (辐射辐射) )方法方法 声波,振动能的利用对食品的质构,组织构造,粘弹性与食品力学特性相关的品质评价法中得到应用.这些方法中有超声波,振动,打音等方法.超声波法可用于牛猪等畜生物体皮下脂肪,筋肉脂肪的积蓄状态,或上等肉芯面积的计测. 振动法用于食品中,尤其是伴随水果成熟带来的果肉质地的测定,但并未见到令人瞩目的发展. 打音:通过高速傅立叶变换对打音进行频率分析,从能量峰值来判定对象物固有的振动数或衰减数以此推定果实的硬度或是从果实表皮的波动的推进速度推测果实的熟度的研究.近来,对西瓜的空洞果的检测中,计测机器得到实用化. 4.4.力学方法力学方法 •其他实例：其他实例：• •手提式近红外线分光度计非破坏性侦测梨果酸度；手提式近红外线分光度计非破坏性侦测梨果酸度；手提式近红外线分光度计非破坏性侦测梨果酸度；手提式近红外线分光度计非破坏性侦测梨果酸度；• •近红外线光谱技术及影像处理技术应用于非破坏性米质检测近红外线光谱技术及影像处理技术应用于非破坏性米质检测近红外线光谱技术及影像处理技术应用于非破坏性米质检测近红外线光谱技术及影像处理技术应用于非破坏性米质检测 ；；；；• •根据非破坏法，利用计算机联机系统评价果实品质（损伤、色根据非破坏法，利用计算机联机系统评价果实品质（损伤、色根据非破坏法，利用计算机联机系统评价果实品质（损伤、色根据非破坏法，利用计算机联机系统评价果实品质（损伤、色泽、成分等）；泽、成分等）；泽、成分等）；泽、成分等）；• •用非破坏法对蔬菜水果鲜度进行测定的技术；用非破坏法对蔬菜水果鲜度进行测定的技术；用非破坏法对蔬菜水果鲜度进行测定的技术；用非破坏法对蔬菜水果鲜度进行测定的技术；• •农产品（食品）品质快速分析农产品（食品）品质快速分析农产品（食品）品质快速分析农产品（食品）品质快速分析 ... ... ... ... 适用范围：农产品种子适用范围：农产品种子适用范围：农产品种子适用范围：农产品种子（食品）主要成份蛋白质、淀粉（食品）主要成份蛋白质、淀粉（食品）主要成份蛋白质、淀粉（食品）主要成份蛋白质、淀粉 ... ... ... ... 便利和非破坏性；便利和非破坏性；便利和非破坏性；便利和非破坏性；• •塑胶容器塑胶容器塑胶容器塑胶容器( ( ( (尤其是尤其是尤其是尤其是 PETPET 瓶瓶瓶瓶) ) ) )的检测技术，的检测技术，的检测技术，的检测技术，非破坏性连续检测多层膜厚度、均匀度、非破坏性连续检测多层膜厚度、均匀度、非破坏性连续检测多层膜厚度、均匀度、非破坏性连续检测多层膜厚度、均匀度、气密性、透明度等指标。
气密性、透明度等指标气密性、透明度等指标气密性、透明度等指标 •基因传感器基因传感器 其原理就是通过固定在传感器或称换能器探头表面上的已知核苷酸序列的单链DNA分子（也称为ssDNA探针），和另一条互补的ssDNA分子（也称为目标DNA）杂交，形成的双链DNA（dsDNA）会表现出一定的物理信号，最后由换能器反应出来 从信息转换原理区分，主要有电极电化学式，石英晶体振荡器（QCM）质量式和表面等离子谐振（SPR）光学式等几种 光学方法是最成熟和最好的生物敏感技术，因为它有两个最重要的优点：非破坏性非破坏性非破坏性非破坏性和高灵敏度一个特别的技术就是表面等离子体谐振（SPR）生物敏感技术SPR作为换能器，其对基因敏感的原理仍然如电化学式或QCM式基因传感器一样，只不过检测的信号为光学信号，DNA杂交会引起反射光的光强度变化或角度变化 •生物芯片生物芯片 方寸之中财富无穷生物芯片是上世纪90年代中期发展起来的一项尖端技术，是物理学、微电子学与分子生物学综合交叉形成的高新技术它将成千上万个与生命相关的信息分子集成到厘米见方的尼龙膜、玻璃片、硅胶晶片、微缩磁珠等载体上，从而达到一次试验同时检测多种疾病或分析多种生物样品的目的。
中科院院士陈竺教授曾这样形容生物芯片：“一个指甲大的地方就能建个实验室，医生可以一次同时测出多种病原微生物，在极短的时间内知道病人被哪种微生物感染，迅速医治 生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、多糖芯片和神经元芯片等种类，其用途非常广泛，除用于人类基因研究、医学诊断等方面外，还可应用于新药开发、农业研究、航空航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测食品卫生和环境监测等领域其用于药物筛选和新药开发，可省略大量的动物甚至临床试验，缩短药物筛选所用时间，提高效率，降低风险；用于疾病诊断，灵敏准确、快速简便、可同时检测多种疾病；用于环境保护，可快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害 生物芯片按其用途可分为样品制备、生化反应、结果检测三大类，而缩微芯片实验室(Lab-on-a-chip)是上述三类芯片的集成 1. 1. 样品制备芯片样品制备芯片样品制备芯片样品制备芯片 典型的样品制备芯片包括三维结构过滤器、介电电泳(dielectrophoresis)芯片，它们可用于分离浓缩特定种类的细胞1.1 1.1 细胞微过滤用分离芯片细胞微过滤用分离芯片细胞微过滤用分离芯片细胞微过滤用分离芯片 微过滤用芯片是利用在硅片上刻出各种形状的过滤信道，信道大小为几个微米。
然后，在硅片上黏合上一个玻璃盖片而完成举例来说，血球芯片微过滤器的工作原理是根据人白血球的尺寸比红血球大的特点，使人外周血流过微过滤器时只让血浆和尺寸较小的红血球及血小板通过而拦截住尺寸较大的白血球另一应用是它可将孕妇外周血中的极少量的胎儿细胞过滤出来，供下一步作产前诊断用1.2 1.2 介电电泳分离芯片介电电泳分离芯片介电电泳分离芯片介电电泳分离芯片 处于同一交变电场中的不同种类细胞，由于它们的介电性质不同，所受的介电力方向的大小也将不同对于两种具有不同介电性质的细胞，可以藉由选择适当的细胞悬浮液及所加电场频率，使得它们的电极化能力分别大于或小于周围悬浮液的电极化能力这样当它们处于不均匀电场中时，就会分别在各表面产生与所加电场相同或相反的电偶极矩、受正向和负向介电力的作用，而分别移到电场强度最强或最弱的不同区域举例来说，利用此介电电泳芯片便可将细菌或病毐从血液检品中分离出来细胞介电分离技术具有许多特点第一，不需要抗体，因此，细胞不会在分离过程中，因抗体反应而发生生物性质改变第二，所用交变电场对细胞的作用是“非破坏性非破坏性”的初步研究证明细胞经过这类电场作用后，其生长及分裂性质不会改变。
第三，这类技术的使用灵活、电场强度、频率、相位都容易调控，便于自动化第四，该技术还可与其它方法结合使用，以达到最佳的细胞分离效果 2. 2.生物化学反应芯片生物化学反应芯片生物化学反应芯片生物化学反应芯片 典型的生化反应芯片是核酸扩增反应芯片(PCR Chip)，它是在芯片表面运用微细加工技术刻蚀出反应槽，并在其底部或反面制作微型电极数组或附加加热器组藉由调控施加于电极或加热器组的电压，使反应槽内的温度可得到精确的控制，形成核酸扩增反应所需的温度时间谱由于其体积小、表面积大，反应槽的温度可作迅速改变因此，通常需数小时的PCR反应可在芯片上10分钟完成 3. 3.检测型芯片检测型芯片检测型芯片检测型芯片3.13.1毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片 毛细管电泳芯片的测序原理与普通毛细胞电泳测序原理相同只是利用各种微细加工技术在硅片、玻璃或塑料表面刻蚀成三维长槽的反应信道，并与另一平面材料黏合形成管道，同时使之数组化与常规毛细管电泳相比，毛细管电泳芯片具有更高的分析检测速度它可用突变检测和DNA测序随着微加工技术和样品处理技术的提升，毛细管电泳芯片将可成为高速、高通量的有力分析工具。
3.2 3.2 亲和结合型芯片亲和结合型芯片亲和结合型芯片亲和结合型芯片 ( (DNA Chip, Protein Chip) DNA Chip, Protein Chip) DNA/Protein芯片是以DNA杂交或蛋白质专一结合特性为基础，其工作步骤，如上述Microarray流程 4. 4. 缩微芯片实验室缩微芯片实验室缩微芯片实验室缩微芯片实验室 ( (Lab-on-a-Chip)Lab-on-a-Chip) 生物芯片发展的最终目标是要将样品制备，化学反应到结果检测的整个分析过程集成化在一个芯片上，以获得所谓的微型全分析系统 (Micro total analytical system) 或新缩微芯片实验室 (Lab-on-a-Chip)目前已有科学家研制出此一装置，能从混有大肠杆菌的血液检品中成功地分离出细菌，在高压电冲破细胞后，得到纯化的DNA，再以另一块电子增强的DNA杂交芯片分析证实所提取物是大肠杆菌的DNA目前含有加热器、微流量控制器、电子阀、电子光学和电子发光探测器的单一芯片已经研制出来了 如今，国家对生物芯片技术非常重视。
年初闭幕的全国科技工作会议将抓紧实施包括功能基因组与生物芯片在内的重大科技专项列入2002年十大科技任务不少地方也将生物芯片列入当地的发展规划如北京，已宣布力争年内推出从生物芯片的加工、配套试剂到专用仪器的成套研究型产品 就制造技术而言，基因芯片从实验室走向工业化，直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷技术的有机结合，以及激光共聚焦显微技术的引入芯片技术原理并不复杂，就其制作涉及的每项技术而言，我国已具有实际能力但如何实现芯片与各种相关技术的整合集成，却是我国发展生物芯片的难点；对生物芯片工业来讲，除制作技术外，关键就看芯片上放置的基因和蛋白质等物质因此，制作生物芯片首先要尽可能全面和快速的收集基因以及蛋白质 现阶段，我国乃至全世界都面临着现代生物技术与传统医药产业相互整合的问题生物芯片技术的发展，也将不可避免地面临着如何改造日趋式微的传统医药和医疗产业的问题专家预计，未来成功的生物芯片制造商，应当是新旧产业相互整合、传统产业借助现代生物芯片技术脱胎换骨的成功者 •鳗鱼品质分析与非破坏性检测方法之建立鳗鱼品质分析与非破坏性检测方法之建立鳗鱼品质分析与非破坏性检测方法之建立鳗鱼品质分析与非破坏性检测方法之建立 台湾水产试验所台湾水产试验所台湾水产试验所台湾水产试验所 水产加工组水产加工组水产加工组水产加工组 叶蕙玲叶蕙玲叶蕙玲叶蕙玲 台湾农委会表示，加入WTO世贸组织后，传统水产品将面临价格及品质的挑战，亟待开发高层次多元化加工产品，以面对进口品之冲击。
鳗鱼作为重要经济渔获，主要以生鲜及调味烤鳗的方式在市场销售流通；近年来，国民对于水产食品的消费型态由量而转变为质的提升，对鳗鱼加工品也有殷切之需求因天然日本鳗之鳗苗锐减，为降低生产成本及提升产品竞争力，欧洲鳗养殖技术在该会水产试验所改良下，已建立成熟之模式，以超集约循环水养殖鳗鱼，不仅提升渔获生产力，品质影响因素更较传统养殖易于掌控因鳗鱼主要用途为制造烤鳗，而调味烤鳗风味之良窳，鳗鱼本身品质是极为重要因素，必须快速而非破坏性地检测其品质，以确认最适合的加工时机，才能解决养殖业者于加工时所遇品质不良之困难，也是拓展国内外市场及提升竞争力不可缺少的关键 台湾农委会水产试验所为协助解决加工业者可能遭遇利用上之困难，评估改进水产品品质，历经多年不断努力，在「鳗鱼品质」上的研究有相当的进展首先利用「不同饲育条件养殖日本鳗及欧洲鳗」、「鳗鱼成长中成分变化」等试验，了解鱼体成分以及风味品质，如氨基酸、脂肪酸等成分，建立参考之数据库另外，积极开发快速非破坏性分析技术，先后应用近红外光光谱仪(NIRS)进行「快速分析水产饲料一般成分」、「鱼粉一般成分及酸价快速分析」、「饲料掺杂快速鉴别」、「鱼油品质快速分析」等方法建立，以及利用电磁扫瞄仪(EM-scan)进行「黑斑红鲈及黄鳍鲷体成分」，以体导电度值（TOBEC）估算鱼体各项体成分，充分应用此等快速而不具破坏性之仪器，建立预测鱼体成分技术，增加水产物之利用和拓展加工层面。
台湾农委会水产试验所为了解集约养殖鳗鱼品质成分特点及探讨其加工适性，进行非破坏性分析方法之建立，以期快速检测，达到了解及监控鳗鱼品质之目的藉由鱼体基本资料(如体长、体重及仪器扫描方式)建立成分预估方程式与检量线，作为加工原料品质之参考，合理判定原料加工适性该会水产试验所针对上市体型之超集约养殖日本鳗及欧洲鳗，进行一般成分分析(粗蛋白质、水分、灰分、粗脂肪)，并测定其体长、体重、体色及肥满度结果以近红外光谱分析仪光纤扫瞄方式，光谱分析结果可清楚的区分欧洲鳗及日本鳗两鱼种、体色为不同之族群，均有显著之差异，在鳗鱼鱼种分类上建立快速之分别技术另外，以电磁扫瞄仪进行鳗鱼活体测定，结果此两种鳗鱼肥满度、水分及脂肪含量皆有显著之不同，但同种鳗鱼体型大小之体成分则差异不大 因此，该所研发出活体鱼的非破坏性品质评估技术，能以活体检测方法，快速研判养殖鳗鱼之鱼种、外观体色及体成分，了解集约养殖日本鳗及欧洲鳗之品质，提供养殖及加工业者，对养殖品及加工品进行充分品质评估，实时确认成分，并落实解决养殖业者无法藉饲育技术来监控鱼类品质之困难，提高台湾水产品之竞争能力 图1 电磁扫瞄仪测定鳗鱼图2 近红外光谱分析仪图3 NIR光纤扫瞄鳗鱼鱼体 图4 日本鳗（□）与欧洲鳗（＋）NIR 光谱3D分布情形(1100~2500nm) 图5 日本鳗（□）与欧洲鳗（＋）NIR光谱3D分布情形（400~1100nm） Technologies of Wastewater Treatment in Food Processing§13-8 §13-8 食品加工领域废水处理技术食品加工领域废水处理技术 世界水资源现状世界水资源现状世界水资源现状世界水资源现状--------全球水资源状况迅速恶化，全球水资源状况迅速恶化，全球水资源状况迅速恶化，全球水资源状况迅速恶化，““““水危机水危机水危机水危机””””日趋严重日趋严重日趋严重日趋严重。
据据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里，其中97.5%是海水（13.45亿立方公里）淡水只占2.5%，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为0.01% 20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意 20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存 资料出处：资料出处：20032003年年3 3月月1616日《新华网》记者何德功日《新华网》记者何德功 世界两大水协会：世界两大水协会：世界两大水协会：世界两大水协会： WWC WWC WWC WWC 与与与与 IWAIWAIWAIWAＷＷＣ称为世界水协ＷＷＣ称为世界水协ＷＷＣ称为世界水协ＷＷＣ称为世界水协，总部设在法国海港城市马赛，法国人爱水至极。
其矿泉水享誉全球，葡萄酒，香水，香槟皆领先诸国ＷＷＣ是个政治性与政策性的组织，只有机构组织可以参加为成员，个人不得入会论坛后期有部长会议，与会者抽签决定参与同部长对话人选每十来个人中一名部长，自由讨论与联合国世界水日相呼应－3月22日－每三年举办一期世界水论坛第一次500人与会，来自630个国家；第二次在荷兰海牙，5700人与会，来自156国家这次8000多人与会，来自180个国家 ＩＷＡ即国际水协ＩＷＡ即国际水协ＩＷＡ即国际水协ＩＷＡ即国际水协，与ＷＷＣ相比，ＩＷＡ即探讨政治，政策事宜，亦侧重实际解决办法，ＩＷＡ有强大的出版力量，影响巨大，与水专业人士联系密切主张加强同业交流，分享专业知识，造福人类ＩＷＡ大会每两年举行一次，与世界上大多数水行业会议一样，总是选择最佳地点墨尔本之后，2004年为摩洛哥，2006年在中国北京--那将是中国水行业迎来的国际盛会 世界水日的由来世界水日的由来世界水日的由来世界水日的由来--3--3--3--3月月月月22222222日日日日为为了缓解世界范围内的水资源供需矛盾，根据联合国《了缓解世界范围内的水资源供需矛盾，根据联合国《2121世纪议程》第十世纪议程》第十八章有关水资源保护、开发、管理的原则，八章有关水资源保护、开发、管理的原则，19931993年年1 1月月1818日，联合国第四十日，联合国第四十七次大会通过了七次大会通过了193193号决议，决定从号决议，决定从19931993年开始，确定每年的年开始，确定每年的3 3月月2222日为日为““世世界水日界水日””。
决议提请各国政府根据自己的国情，在这一天举办一些具体的宣决议提请各国政府根据自己的国情，在这一天举办一些具体的宣传活动，以提高公众节水意识传活动，以提高公众节水意识 1996 1996年，由水问题专家学者和相关国际机构组成的世界水理事会成立，年，由水问题专家学者和相关国际机构组成的世界水理事会成立，并且决定在世界水日前后每隔并且决定在世界水日前后每隔3 3年举行一次大型国际会议，这就是世界水论年举行一次大型国际会议，这就是世界水论坛会议 历年世界水日的主题为历年世界水日的主题为历年世界水日的主题为历年世界水日的主题为：：：：1994199419941994年，关心水资源是每一个人的责任；年，关心水资源是每一个人的责任；年，关心水资源是每一个人的责任；年，关心水资源是每一个人的责任；1995199519951995年，女性和水；年，女性和水；年，女性和水；年，女性和水；1996199619961996年，解决城市用水之急；年，解决城市用水之急；年，解决城市用水之急；年，解决城市用水之急；1997199719971997年，世界上的水够用年，世界上的水够用年，世界上的水够用年，世界上的水够用吗？吗？吗？吗？1998199819981998年，地下水年，地下水年，地下水年，地下水--------无形的资源；无形的资源；无形的资源；无形的资源；1999199919991999年，让每个人都生活在下游；年，让每个人都生活在下游；年，让每个人都生活在下游；年，让每个人都生活在下游；2000200020002000年，年，年，年，21212121世纪的水；世纪的水；世纪的水；世纪的水；2001200120012001年，水与健康；年，水与健康；年，水与健康；年，水与健康；2002200220022002年，水为发展服务；年，水为发展服务；年，水为发展服务；年，水为发展服务；2003200320032003年，未年，未年，未年，未来之水来之水来之水来之水。
未来之水的含义是，号召每个人都参与保持和提高淡水资源的数未来之水的含义是，号召每个人都参与保持和提高淡水资源的数量和质量，为后代提供更好的水环境目的是引起各国政府对水资源的高度量和质量，为后代提供更好的水环境目的是引起各国政府对水资源的高度关注前不久，联合国环境署已发出警告：人类在石油危机之后，下一个危机就是前不久，联合国环境署已发出警告：人类在石油危机之后，下一个危机就是水曾有人说过：水曾有人说过：““如果人类继续破坏和浪费水资源，那么人类看到的最后如果人类继续破坏和浪费水资源，那么人类看到的最后一滴水将是自己的眼泪一滴水将是自己的眼泪 2003年03月21日《环球时报》钟定胜 食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大食品工业废水（主要污染物）特点：食品工业废水（主要污染物）特点：ü漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等；羽等； ü悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等；物质等；ü溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等；溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等；ü原料夹带的泥砂及其他有机物等；原料夹带的泥砂及其他有机物等；ü致病菌毒等但不含重金属及有毒化学物。
致病菌毒等但不含重金属及有毒化学物即即有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无大的毒性其危害主要是使水体富营养化（（（（BODBOD值较高）值较高）值较高）值较高），以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境 食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外，一般均宜采用生物处理食品工业废水处理常用方法：食品工业废水处理常用方法：食品工业废水处理常用方法：食品工业废水处理常用方法：ØØ SBRSBRSBRSBR法法法法ØØ 活性污泥法活性污泥法活性污泥法活性污泥法ØØ 厌氧厌氧厌氧厌氧- - - -好氧处理工艺好氧处理工艺好氧处理工艺好氧处理工艺如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高，可采用两级曝气池或两级生物滤池，或多级生物转盘．或联合使用两种生物处理装置，也可采用厌氧—需氧串联的生物处理系统 现行工业化废水处理方法现行工业化废水处理方法现行工业化废水处理方法现行工业化废水处理方法污染物的存在形态污染物的存在形态污染物的存在形态污染物的存在形态分分分分 离离离离 方方方方 法法法法离离离离 子子子子 态态态态离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子浮选法离子浮选法离子浮选法离子浮选法分分分分 子子子子 态态态态萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反渗透法、蒸发法渗透法、蒸发法渗透法、蒸发法渗透法、蒸发法胶胶胶胶 体体体体混凝法、气浮法、吸附法、过滤法混凝法、气浮法、吸附法、过滤法混凝法、气浮法、吸附法、过滤法混凝法、气浮法、吸附法、过滤法悬悬悬悬 浮浮浮浮 物物物物重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、气浮法气浮法气浮法气浮法方法原理方法原理方法原理方法原理分分分分 离离离离 方方方方 法法法法化学转化化学转化化学转化化学转化中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法生化转化生化转化生化转化生化转化活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘 废水物理处理法废水物理处理法废水物理处理法废水物理处理法（通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品（通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品（通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品（通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品））））••废水高梯度磁分离处理法废水高梯度磁分离处理法废水高梯度磁分离处理法废水高梯度磁分离处理法 利用磁场中磁化基质的感应磁场和高梯度磁场所产利用磁场中磁化基质的感应磁场和高梯度磁场所产利用磁场中磁化基质的感应磁场和高梯度磁场所产利用磁场中磁化基质的感应磁场和高梯度磁场所产生的磁力从废水中分离出颗粒状污染物或提取有用物质的方法；生的磁力从废水中分离出颗粒状污染物或提取有用物质的方法；生的磁力从废水中分离出颗粒状污染物或提取有用物质的方法；生的磁力从废水中分离出颗粒状污染物或提取有用物质的方法；••废水重力分离处理法废水重力分离处理法废水重力分离处理法废水重力分离处理法 利用重力作用使废水中的悬浮物质下沉或上浮利用重力作用使废水中的悬浮物质下沉或上浮利用重力作用使废水中的悬浮物质下沉或上浮利用重力作用使废水中的悬浮物质下沉或上浮﹐﹐﹐﹐从而净从而净从而净从而净化废水的一种废水物理处理法化废水的一种废水物理处理法化废水的一种废水物理处理法化废水的一种废水物理处理法﹐﹐﹐﹐分为沉降法和上浮法；分为沉降法和上浮法；分为沉降法和上浮法；分为沉降法和上浮法；废水化学处理法废水化学处理法废水化学处理法废水化学处理法（（（（加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去。
或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去 ••废水的化学沉淀处理法废水的化学沉淀处理法废水的化学沉淀处理法废水的化学沉淀处理法 向废水中投加可溶性化学药剂向废水中投加可溶性化学药剂向废水中投加可溶性化学药剂向废水中投加可溶性化学药剂﹐﹐﹐﹐使之与废水中呈离子使之与废水中呈离子使之与废水中呈离子使之与废水中呈离子状态的无机污染物起化学反应状态的无机污染物起化学反应状态的无机污染物起化学反应状态的无机污染物起化学反应﹐﹐﹐﹐生成不溶于或难溶于水的化合物；生成不溶于或难溶于水的化合物；生成不溶于或难溶于水的化合物；生成不溶于或难溶于水的化合物；••废水的混凝处理法废水的混凝处理法废水的混凝处理法废水的混凝处理法 废水中的某些污染物常以胶体颗粒形式存在废水中的某些污染物常以胶体颗粒形式存在废水中的某些污染物常以胶体颗粒形式存在废水中的某些污染物常以胶体颗粒形式存在﹐﹐﹐﹐不易沉淀不易沉淀不易沉淀不易沉淀向废水中投加混凝剂向废水中投加混凝剂向废水中投加混凝剂向废水中投加混凝剂﹐﹐﹐﹐以消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力；以消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力；以消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力；以消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力；••废水电解处理法废水电解处理法废水电解处理法废水电解处理法 应用电解的基本原理应用电解的基本原理应用电解的基本原理应用电解的基本原理﹐﹐﹐﹐使废水中有害物质通过电解过程在阳使废水中有害物质通过电解过程在阳使废水中有害物质通过电解过程在阳使废水中有害物质通过电解过程在阳﹑﹑﹑﹑阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质；阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质；阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质；阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质；••废水氧化处理法废水氧化处理法废水氧化处理法废水氧化处理法 利用强氧化剂氧化分解废水中有机污染物以净化废水的一种利用强氧化剂氧化分解废水中有机污染物以净化废水的一种利用强氧化剂氧化分解废水中有机污染物以净化废水的一种利用强氧化剂氧化分解废水中有机污染物以净化废水的一种化学处理方法；化学处理方法；化学处理方法；化学处理方法；••废水中和处理法废水中和处理法废水中和处理法废水中和处理法 利用酸和碱相互反应生成盐和水的中和作用处理废水的方法；利用酸和碱相互反应生成盐和水的中和作用处理废水的方法；利用酸和碱相互反应生成盐和水的中和作用处理废水的方法；利用酸和碱相互反应生成盐和水的中和作用处理废水的方法； 废水生物处理法（利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法，又叫生物化学处理法，是处理有机废水最重要的方法。
•废水需氧生物处理法 利用需氧微生物(主要是需氧细菌)分解废水中的有机污染物，使废水无害化的一种废水生物处理法；•废水厌氧生物处理法 利用厌氧微生物以降解废水中的有机污染物，也称厌氧消化、厌氧发酵或厌氧稳定技术；•生物接触氧化法 从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物处理作用；•土地处理系统 利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染物的净化能力来处理污水或废水，同时利用其中的水分和肥分促进农作物生长；•氧化塘法 利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行需氧生物处理的方法用氧化塘处理污水历史悠久，北美和澳大利亚领先；废水物理化学处理法（运用物理和化学的综合作用使废水得到净化）•废水萃取处理法 向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂(萃取剂)，使溶解于废水中的某些污染物(被萃取物)经过萃取剂的作用而分离；•废水光氧化处理法 利用紫外光线和氧化剂的协同氧化作用分解废水中有机物的处理方法；•废水活性炭处理法 利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除废水中多种污染物的方法；•废水吸附处理法 利用多孔性固体(称为吸附剂)吸附废水中某种或几种污染物(称为吸附质)，以回收或去除某些污染物，从而净化水质；•扩散渗析处理法 利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程；•膜分离技术 利用隔膜使溶剂(通常是水)同溶质或微粒分离的技术，包括电渗析、扩散渗析、反渗透和超过滤法等。
现代废水处理技术，按处理程度划分：现代废水处理技术，按处理程度划分：现代废水处理技术，按处理程度划分：现代废水处理技术，按处理程度划分： 一级处理一级处理一级处理一级处理又名初级处理，其任务是去除废水中部分或大部分悬浮物和漂浮物，中和废水中的酸和碱处理流程常采用格栅一沉砂池一沉淀池以及废水物理处理法中各种处理单元一般经一级处理后，悬浮固体的去除率达70％一80％，BOD去除率只有20％一40％，废水中的胶体或溶解污染物去除作用不大，故其废水处理程度不高，处理后的废水一般还不能达到排放标准 ； 二级处理二级处理二级处理二级处理又称生物处理，其任务是去除废水中呈胶体状态和溶解状态的有机物常用方法是活性污泥法和生物滤池法等经二级处理后，废水中80％一90％有机物可被去除，出水的BOD和悬浮物都较低，通常能达排放要求； 三级处理三级处理三级处理三级处理又称深度处理，其任务是进一步去除二级处理未能去除的污染物，其中包括微生物、未被降解的有机物、磷、氮和可溶性无机物常用方法有化学凝聚、砂滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析和反渗透等方法 * *经三级处理后，通常可达到工业用水、农业用水和饮用水的标准。
但废水三级处理经三级处理后，通常可达到工业用水、农业用水和饮用水的标准但废水三级处理经三级处理后，通常可达到工业用水、农业用水和饮用水的标准但废水三级处理经三级处理后，通常可达到工业用水、农业用水和饮用水的标准但废水三级处理基建费和运行费用都很高，约为相同规模二级处理的基建费和运行费用都很高，约为相同规模二级处理的基建费和运行费用都很高，约为相同规模二级处理的基建费和运行费用都很高，约为相同规模二级处理的2—32—3倍，因此只能用于严重缺倍，因此只能用于严重缺倍，因此只能用于严重缺倍，因此只能用于严重缺水的地区或城市，回收利用经三级处理后的排出水水的地区或城市，回收利用经三级处理后的排出水水的地区或城市，回收利用经三级处理后的排出水水的地区或城市，回收利用经三级处理后的排出水 微波能废水处理法微波能废水处理法微波能废水处理法微波能废水处理法 把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能（实验证明微波还对杀灭蓝藻等有特效：蓝藻在微波场中只需30-40秒即由微细粒汇聚呈大颗粒变黄沉降与水分离，与此同时水中的富营养物也就降解了用于废水处理，以便克服废水常规处理法的前述缺陷。
微波能污水处理技术可使废水处理工程小型化、分散化，省掉城市建设中现行废水处理工程长距离埋设庞大的排污管网，堵住污染源头，从根本上消除因人类的生活和生产活动给江河湖泊造成的污染废水经微波能处理后可100%返回，实现水的可持续利用，使人类水环境步入良性循环，为解决21世纪人类将面临的世界性"水荒"做贡献随着物质文明建设的不断发展，淡水资源的需求量越来越大，产生的废水量也越来越大，而对废水处理的任务及其处理的深度要求必然加大，这就要求废水处理不断吸纳创新技术废水微波处理技术将是废水处理技术上的一场革命 电絮凝废水处理工艺电絮凝废水处理工艺电絮凝废水处理工艺电絮凝废水处理工艺 电絮凝基于一有效的科学原理，涉及了水污染物与强电场的反应，电产生的氧化和还原反应这一过程可去除水中99%以上的重金属阳离子，还可杀死水中的微生物该过程可沉淀带电胶体状物质和显著去除其它离子、胶体、乳状物 絮凝是水处理过程最重要的物理化学操作过程之一这一过程通常是脱稳和使小颗粒物凝聚成大颗粒水中象离子（重金属）和胶体（有机物和无机物）的物质是以带电荷的形式存在，1882年，Schulze展示了胶体系统可通过加入与胶体带相反电荷的离子而脱稳，脱稳的胶体可凝聚并随后通过沉降或过滤而得以去除。
絮凝过程可通过化学和电学途径获得在今天，化学絮凝的可接受程度逐渐变小，这主要是因为与化学试剂处理有关费用太过昂贵（如：产生污泥的体积大，产生有毒废物，更不用说为产生有效的絮凝效果而花费的昂贵化学品的费用）铝、石灰和有机高分子曾被采用为化学絮凝剂然而，这些过程回产生大量的污泥，这些污泥含水较多，不易过滤和脱水这一处理过程还有可能提高出水的溶解固体含量，使得处理水不能回用于工业过程 虽然电絮凝集中了化学絮凝的阳离子与表面电荷的中和反应机理，但电絮凝产生的絮体特征与化学絮凝明显不同电絮凝产生絮体含水少、更稳定、更易于过滤 ----美国Meckling 公司提供主体设备，其电絮凝技术代表着目前世界上电絮凝技术应用的最高水平 生物流化床处理废水生物流化床处理废水生物流化床处理废水生物流化床处理废水 •好氧生物流化床好氧生物流化床 •厌氧生物流化床厌氧生物流化床 • •其它新型流化床其它新型流化床其它新型流化床其它新型流化床 打破传统观念，遇到环境污染的问题，先考虑为什么会产生这种环境问题，再由源头去解决，而不只是针对已产生之问题去想解决之道。
成功之例：成功之例：成功之例：成功之例： 北京可口可乐饮料有限公司废水处理工程北京可口可乐饮料有限公司废水处理工程北京可口可乐饮料有限公司废水处理工程北京可口可乐饮料有限公司废水处理工程 废水治理过程中过分强调末端治理，把过多的精力和财力投入末端治理之中，结果不仅废水处理运行成本较高，而且处理效果较差此外回避废水处理的主要矛盾，放弃技术经济指标较好的常规技术（活性污泥系统），而采用经济投入较高、处理效果较差（相对活性污泥而言）的接触氧化工艺，尽管避免了污泥膨胀、减缓了冲击负荷，但却付出了更多经济上的代价 调查结果表明：（1）可乐废水中80％以上的污染负荷存在于不足总水量5％的废水之中；（2）废水中的污染物，在很大程度上是由非正常排污造成的根据生产工艺的特点和废水特性，制定并落实了近10项清洁生产措施，主要有：严格控制生产过程中原料利用率（减少排污）；尽量使原来排入水体中的污染物，按固体垃圾处置；改装下水系统，改变操作习惯；加强污染监督，提高环保工作的地位，加强环境意识宣传 采用技术手段主要为：以削减污染负荷为目的，开展了清洁生产方面的工作通过采取一系列的措施，在不影响生产的前提下，使生产废水的有有机机污污染染负负荷荷较较实实施施清清洁洁生生产产之之前前，，降降低低了了4545％％，，使使该该设设施施的的日日常常运运行行费费用用节节省省了了2323％％。
清洁生产结合末端治理是工业废水污染控制的发展动向，在国外先进国家较为流行，相对于单纯的末端治理而言，具有明显的技术经济优势我国属于发展中国家，污染严重、资金匮乏是普遍存在的现象，此举对改变我国工业废水污染控制落后的局面可起到积极的推进作用 典型的城市污水处理厂工艺流程典型的城市污水处理厂工艺流程典型的城市污水处理厂工艺流程典型的城市污水处理厂工艺流程 食品加工废水处理剂食品加工废水处理剂食品加工废水处理剂食品加工废水处理剂• •肉类加工废水肉类加工废水肉类加工废水肉类加工废水 HydrolyzedHydrolyzed polyacrylamide polyacrylamide (HPAM) 2.0 mg/L (HPAM) 2.0 mg/L Ca(OH) Ca(OH)2 2（（（（调调调调pHpH值用）值用）值用）值用） 适量适量适量适量• •油脂加工废水油脂加工废水油脂加工废水油脂加工废水 硫酸铝硫酸铝硫酸铝硫酸铝 150 150 mg/Lmg/L HPAM 25 mg/L HPAM 25 mg/L 石灰石灰石灰石灰 80 80 mg/Lmg/L* *处理后悬浮物可降至处理后悬浮物可降至处理后悬浮物可降至处理后悬浮物可降至10101010mg/Lmg/Lmg/Lmg/L以下，植物油可降至少数以下，植物油可降至少数以下，植物油可降至少数以下，植物油可降至少数mg/Lmg/Lmg/Lmg/L以下，以下，以下，以下，成为无色透明水。
成为无色透明水成为无色透明水成为无色透明水 啤酒废水处理啤酒废水处理啤酒废水处理啤酒废水处理啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰国内啤酒厂废水中：CODcr含量为：1000～2500mg/L，BOD5含量为：600～1500mg/L，该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷废水经处理后可达到《污水综合排放标准》GB8978－1996，二级排放标准 肉类废水处理肉类废水处理肉类废水处理肉类废水处理肉类加工废水含有大量血污、毛皮、碎肉、未消化的食物以及粪便等污染物，水呈红褐色并有明显的腥臭味，富含蛋白质、油脂，含盐量也较高该类废水因受淡、旺季和生产的非连续性影响，排放量变化较大废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰序批式活性污泥法简称SBR（SequencingBatchReactor）工艺，从我国及美国、日本、加拿大等国家的应用情况看，SBR是一种高效、经济、可靠、管理简便、适合于中小水量污水处理的工艺，是符合我国国情的活性污泥法，有广阔的应用前景 滤膜滤膜滤膜滤膜( (Membrane)Membrane)又称分离膜又称分离膜又称分离膜又称分离膜依其孔径之大小与分离效能之不同，大致可分为（依其孔径之大小与分离效能之不同，大致可分为（依其孔径之大小与分离效能之不同，大致可分为（依其孔径之大小与分离效能之不同，大致可分为（由最大孔径至最小孔径由最大孔径至最小孔径由最大孔径至最小孔径由最大孔径至最小孔径）：）：）：）： •微孔滤膜（微孔滤膜（MF））——大致上孔径为0.1μm至10.0μm之间； •超滤膜（超滤膜（UF））——习惯上使用者以MWCO(Molecular Weight Cut-Off)来区分；•纳滤膜（纳滤膜（NF））——大致上孔径为UF膜以下； •反渗透滤膜（反渗透滤膜（RO））——大致上孔径比NF膜孔径还小。
依滤膜之组织结构与其功能应用之不同，又可分类为：依滤膜之组织结构与其功能应用之不同，又可分类为：依滤膜之组织结构与其功能应用之不同，又可分类为：依滤膜之组织结构与其功能应用之不同，又可分类为：•气体分离滤膜 (Gas Separation Membrane) •透析滤膜 (Dialysis/Hemodialysis Membrane) •反渗透滤膜 (Reverse Osmosis Membrane) •超滤膜 (Ultrafiltration Membrane) •微孔滤膜 (Microporous Membrane) 微孔滤膜微孔滤膜微孔滤膜微孔滤膜 微孔滤膜从结构上分析，乃一极薄滤膜，内呈多孔海绵状之结构一般微孔滤膜从结构上分析，乃一极薄滤膜，内呈多孔海绵状之结构一般常见之孔径范围为常见之孔径范围为0.1微米至微米至10微米时下微孔滤膜之制造者，又按其形微米时下微孔滤膜之制造者，又按其形态差异，将其分类为：态差异，将其分类为： •平板薄纸型滤膜平板薄纸型滤膜(Flat Sheet Membrane) 有、无支撑物之别有、无支撑物之别•中空纤维型滤膜中空纤维型滤膜(Hollow Fiber Membrane) •管状型滤膜管状型滤膜(Tubular Membrane) 微孔滤膜高效能的过滤性、分离性、洁化性、净化性、冷式除菌性、高透气性等特质，在欧美早已成为一般制药业、电子业、饮料业、化学品、制造业、环保业、检验所、实验室等业者广泛使用。
领域领域应用状况应用状况食品工业：食品工业：明胶的澄清葡萄糖的澄清果汁的澄清白酒的澄清回收啤酒渣白啤除菌牛奶脱脂 在许多食品厂已代替硅藻土过滤在许多玉米精炼厂已代替硅藻土过滤已广泛应用于菜果汁的澄清已广泛应用于啤酒厂已广泛应用于啤酒厂，用来回收酵母中的啤酒在啤酒厂已广泛应用如啤酒的冷过滤消毒，可取代传统的巴氏灭菌可代替离心过程回收黄油宰厂可使用微滤与超滤回收屠宰动物血液中的蛋白质之前去除菌体和碎片高纯水的制备小型的无流动微滤器被广泛应用于高纯水之分水系统饮用水的生产微滤之经济性优于沙滤，大规模之应用可取代氯气消毒法海水及苦咸水的预处理用MF、UF作为RO脱盐进水预处理之研究与应用含油工业废水处理可去除含油废水中难处理之颗粒生物技术工业之应用广泛应用于浓缩并分离发酵液中的生物产品例如发酵液澄清、产品消毒、培养悬浮液除菌体、细胞收集等医药工业的过滤除菌乃目前微孔滤膜最主要之应用领域在制药工业采用微孔滤膜可有效脱除药物中的微粒和细菌注射液（尤其是大输液）中微粒物质的存在，会使受药者产生各种病变微孔滤膜之应用微孔滤膜之应用 藻类技术处理废水藻类技术处理废水藻类技术处理废水藻类技术处理废水 。