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1、 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论第二十二章第二十二章 食品加工高新技术食品加工高新技术十一食品生物技术 十食品挤压与膨化技术九食品加热与杀菌技术 八食品冷冻加工技术 七食品微波技术 六食品超高压技术 五食品超临界萃取技术 四食品分子蒸馏技术三食品膜分离技术 二食品微胶囊技术 一食品超微粉碎技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、概述 粉粉碎碎是是用用机机械械力力的的方方法法来来克克服服固固体体物物料料内内部部凝凝聚聚力力达达到到破破碎碎的的单单元元操操作作，有有时时将将大大块块物物料料分分裂裂成成小小块块物物料料的的操操作作称称为
2、为破破碎碎，它它包包括括粗粗粉粉碎碎和和中中粉粉碎碎；将将小小块块物物料料分分裂裂成成细细粉粉的的操操作作称称为为磨磨碎碎或或研研磨磨，它它包包括微粉碎和超微粉碎，不过习惯上两者又统称为粉碎。括微粉碎和超微粉碎，不过习惯上两者又统称为粉碎。 现现代代工工程程技技术术的的发发展展，要要求求许许多多以以粉粉末末状状态态存存在在的的固固体体物物料料具具有有极极细细的的颗颗粒粒、严严格格的的粒粒度度分分布布、规规整整的的颗颗粒粒外外形形和和极极低低的的污污染染程程度度，因因此此，普普通通的的粉粉碎碎手手段段已已不不能能满满足足生生产产的的需需要要，于于是是便便产产生生了了超超微微粉粉碎碎加加工工技技术
3、术。但但由由于于在在超超微微粉粉碎碎过过程程中中能能量量的的利利用用率率很很低低，目目前前对对该该技术本身的研究主要集中在如何提高能量的利用率上。技术本身的研究主要集中在如何提高能量的利用率上。第一节第一节 食品超微粉碎技术食品超微粉碎技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、超微粉碎类型及原理二、超微粉碎类型及原理 超超微微粉粉碎碎一一般般是是指指将将3mm以以上上的的物物料料颗颗粒粒粉粉碎碎至至1025m以以下下的的过过程程。目目前前，超超微微粉粉碎碎技技术术分分化化学学法法和和机机械械法法两两种种。化化学学粉粉碎碎法法能能够够制制得得微微米米级级、亚亚微微米米级
4、级甚甚至至纳纳米米级级的的粉粉体体，但但产产量量低低加加工工成成本本高高，应应用用范范围围窄窄。机机械械粉粉碎碎法法产产量量大大、成成本本低低，是是制制备备超超微微粉粉的的主主要要手手段段，工工业业生生产产中中大大多多用用此此法法。机机械械法法超超微微粉粉碎碎可可分分为为干干法法粉粉碎碎和和湿湿法法粉粉碎碎，根根据据粉粉碎碎过过程程中中产产生生粉粉碎碎力力的的原原理理不不同同，干干法法粉粉碎碎有有气气流流式式、高高频频振振动动式式、旋旋转转球球(棒棒)磨磨式式、锤锤击击式式和和自自磨磨式等几种形式；湿法粉碎主要是胶体磨和均质机。式等几种形式；湿法粉碎主要是胶体磨和均质机。 精精 品品 课课 程
5、程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、超微粉碎技术在食品工业中的应用三、超微粉碎技术在食品工业中的应用1. 软饮料加工软饮料加工 利利用用气气流流微微粉粉碎碎技技术术已已经经开开发发出出的的软软饮饮料料有有粉粉茶茶、豆豆类类固固体体饮饮料料、超超细细骨骨粉粉配配制制富富钙钙饮饮料料和和速速溶溶绿绿豆豆精精等等。在在牛牛奶奶生生产产过过程程中中，利利用用均均质质机机能能使使脂脂肪肪显显著著细细化化。若若脂脂肪肪球球直直径径98%在在2以以下下，则则可可达达到到优优良的均质效果，口感好，易于消化。良的均质效果，口感好，易于消化。2. 果蔬加工果蔬加工 果果皮皮、果果核核经经超超微微粉粉碎碎可可
6、转转变变为为食食品品。蔬蔬菜菜在在低低温温下下磨磨成成微微膏膏粉粉，既保存全部的营养素，纤维质也因微细化而增加了水溶性，口感更佳。既保存全部的营养素，纤维质也因微细化而增加了水溶性，口感更佳。3. 粮油加工粮油加工 经经超超微微粉粉碎碎加加工工的的面面粉粉、豆豆粉粉、米米粉粉的的口口感感以以及及人人体体吸吸收收利利用用率率得得到到显显著著提提高高。将将麦麦麸麸粉粉、大大豆豆微微粉粉等等加加到到面面粉粉中中，用用来来改改造造劣劣质质面面粉，可制成高纤维或高蛋白面粉。粉，可制成高纤维或高蛋白面粉。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论4. 水产品加工水产品加工 螺螺旋旋藻藻、
7、海海带带、珍珍珠珠、龟龟鳖鳖、鲨鲨鱼鱼软软骨骨等等通通过过超超微微粉粉碎碎加加工工制制成成的的超超微微粉粉具具有有一一些些独独特特优优点点。加加工工珍珍珠珠粉粉的的传传统统方方法法是是球球磨磨十十几几个个小小时时，粒粒度度达达几几百百目目。如如果果在在-67左左右右的的低低温温和和严严格格的的净净化化气气流流条条件件下下瞬瞬时时粉粉碎碎珍珍珠珠，可可以以得得到到平平均均粒粒径径为为10，D97在在173以以下下的的超超微微珍珍珠珠粉粉。加加上上整整个个生生产产过过程程无无污污染染，与与传传统统珍珍珠珠粉粉加加工工方方法法相相比比，珍珍珠珠有有效效成成分分被被充充分分保保留留，其其钙钙含含量量高
8、高达达42%，可可作作为为药药膳膳或或食食品品添添加加剂，制成补钙营养食品。剂，制成补钙营养食品。5. 功能性食品加工功能性食品加工 膳膳食食纤纤维维素素被被现现代代医医学学界界称称为为“第第七七营营养养素素”，是是防防治治现现代代“文文明明病病”和和平平衡衡膳膳食食结结构构的的重重要要功功能能性性基基料料食食品品。超超微微粉粉碎碎技技术术在在部部分分功能性食品基料功能性食品基料( (如膳食纤维、脂肪替代品等如膳食纤维、脂肪替代品等) )的制备上起重要作用。的制备上起重要作用。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论6. 巧克力生产巧克力生产 巧巧克克力力细细腻腻滑滑润润的
9、的良良好好口口感感要要求求巧巧克克力力配配料料的的粒粒度度不不大大于于25，当当平平均均粒粒径径大大于于40时时，巧巧克克力力的的口口感感就就明明显显粗粗糙糙。因因此此，只只有有超超微粉碎加工巧克力配料才能保证巧克力的质量。微粉碎加工巧克力配料才能保证巧克力的质量。7. 调味品加工调味品加工 微微粉粉食食品品的的巨巨大大孔孔隙隙率率造造成成集集合合孔孔腔腔，可可吸吸收收并并容容纳纳香香气气经经久久不不散散，这这是是重重要要的的固固香香方方法法之之一一，因因此此作作为为调调味味品品使使用用的的超超微微粉粉，其其香香味味和和滋味更浓郁、突出。滋味更浓郁、突出。8. 其它其它 当当微微粉粉孔孔腔腔中
10、中吸吸收收容容纳纳一一定定量量的的COCO2 2和和2 2时时，食食品品保保鲜鲜期期会会大大大大延延长。长。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、概述 微微胶胶囊囊技技术术，又又称称微微胶胶囊囊造造粒粒技技术术、微微胶胶囊囊包包埋埋技技术术，它它是是指指用用特特殊殊的的手手段段将将固固、液液、气气体体物物质质包包埋埋在在一一个个微微小小而封闭的胶囊内的技术。而封闭的胶囊内的技术。 药药物物的的胶胶囊囊化化已已有有150多多年年的的历历史史，但但微微胶胶囊囊化化则则出出现现于于20世世纪纪30年年代代，经经过过几几十十年年的的不不断断研研究究与与开开发发，现现已
11、已在在制制药药、食食品品、饲饲料料、精精细细化化工工、照照相相材材料料和和机机械械制制造造等等领域得到广泛应用。领域得到广泛应用。第二节第二节 食品微胶囊技术食品微胶囊技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 微微胶胶囊囊是是一一种种具具有有聚聚合合物物壁壁壳壳的的微微型型包包覆覆体体，能能够够包包埋埋和和保保护护其其囊囊芯芯内内的的物物质质微微粒粒。微微胶胶囊囊内内部部被被包包覆覆的的物物料料称称为为芯芯材材、囊囊芯芯、内内核核、填填充充物物，其其外外部部的的包包覆覆膜膜称称为为壁壁材、囊壁、包膜、壳体。材、囊壁、包膜、壳体。 微微胶胶囊囊的的大大小小一一般般在在52
12、00m范范围围内内，当当囊囊的的粒粒度度小小于于5m时时，由由于于其其布布朗朗运运动动而而难难于于收收集集，当当其其粒粒度度超超过过200m时，由于表面的静电摩擦系数减少而稳定性下降。时，由于表面的静电摩擦系数减少而稳定性下降。 微微胶胶囊囊技技术术在在食食品品工工业业中中具具有有改改变变物物态态、体体积积和和质质量量，控控制制释释放放和和降降低低物物质质挥挥发发性性，隔隔离离活活性性成成分分以以及及保保护护敏敏感感物质等功能。物质等功能。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 微微胶胶囊囊可可有有多多种种形形状状，如如球球形形、肾肾形形、粒粒状状、谷谷粒粒状状、絮絮状状
13、和和块块状状等等。囊囊壁壁可可以以是是单单层层结结构构，也也可可以以是是多多层层结结构构；囊芯可以是单核的，也可以是多核的，如图所示。囊芯可以是单核的，也可以是多核的，如图所示。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、微胶囊化原理二、微胶囊化原理1. 1. 微胶囊化的步骤微胶囊化的步骤 微微胶胶囊囊化化的的基基本本步步骤骤是是先先将将芯芯材材分分散散成成微微粒粒，后后以以壁壁材材包敷其上，最后固化定形，如图所示。包敷其上，最后固化定形，如图所示。(a)(a)芯材在介质中分散芯材在介质中分散 (b)(b)加入壳材料加入壳材料(c)(c)含水壳材料的沉积含水壳材料的沉积 (
14、d)(d)微胶囊壳的固化微胶囊壳的固化 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论2. 微胶囊的制备方法分类微胶囊的制备方法分类 目目前前，主主要要是是按按Kondo的的分分类类方方法法，将将各各种种微微胶胶囊囊的的制制备备方方法法分分为为三三大大类类，即即化化学学法法、物物理理化化学学法法和和机机械械法法。而这三大类方法又可衍生出许多方法，现将其概括如下：而这三大类方法又可衍生出许多方法，现将其概括如下： 界面聚合法界面聚合法 原位聚合法原位聚合法 化学法化学法 锐孔法锐孔法(聚合物快速沉析法聚合物快速沉析法) 包接络合物法包接络合物法(分子包接法分子包接法) 辐射化学法辐射
15、化学法 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 旋转悬浮分离法 空气悬浮包衣法(Wurster法) 喷雾干燥法 真空蒸发沉积 静电结合法 离心挤压法 锅包衣法 蔗糖共结晶法机械法 水相分离法 油相分离法 变温相分离法 凝聚法(相分离法) 复相乳液法(干燥浴法)物理化学法 熔化分散与冷凝法 囊心交换法 粉末床法单凝聚法复凝聚法 盐凝聚法 调节pH值沉淀法 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论3. 囊芯材料释放机理囊芯材料释放机理 微微胶胶囊囊的的释释放放原原理理有有很很多多种种，主主要要有有扩扩散散释释放放、溶溶液液活活化化释释放放、渗渗透透压压释释放放
16、、pHpH敏敏感感释释放放、温温度度敏敏感感释释放放、熔熔融融活活化化释释放放、生生物物降降解解释释放放等等。扩扩散散释释放放是是囊囊芯芯在在浓浓度度梯梯度度推推动动下下扩扩散散到到微微胶胶囊囊颗颗粒粒表表面面；溶溶液液活活化化释释放放可可以以将将胶胶囊囊完完全全溶溶解解释释放放出出内内容容物物或或者者仅仅仅仅使使其其溶溶胀胀从从而而加加快快活活性性物物的的释释放放，溶溶液液活活化化释释放放是是食食品品工工业业中中应应用用最最广广泛泛的的控控释释机机制制；渗渗透透压压释释放放是是将将微微胶胶囊囊囊囊芯芯材材料料溶溶胀胀，直直到到胶胶囊囊爆爆裂裂；pHpH敏敏感感释释放放是是胶胶囊囊系系统统能能
17、对对pHpH值值变变化化作作出出反反应应，当当pHpH值值变变化化时时胶胶囊囊破破裂裂释释放放出出囊囊芯芯材材料料；温温度度敏敏感感释释放放是是指指一一些些物物质质具具有有在在一一定定温温度度下下会会崩崩解解或或膨膨胀胀的的独独特特性性能能；熔熔融融活活化化释释放放是是指指胶胶囊囊外外壁壁熔熔融融从从而而释释放放出出活活性性材材料料，如如喷喷雾雾冷冷凝凝微微胶胶囊囊的的释释放放；生生物物降降解解释释放放是是利利用用生生物物酶酶降降解解大大分子壁材，可分为瞬间打破释放和缓慢释放两种。分子壁材，可分为瞬间打破释放和缓慢释放两种。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 三、微胶
18、囊技术在食品工业中的应用三、微胶囊技术在食品工业中的应用1. 1. 微胶囊化香精香料和风味剂微胶囊化香精香料和风味剂 微微胶胶囊囊化化可可有有效效控控制制风风味味物物质质的的挥挥发发，控控制制香香味味物物质质的的释释放放速速度度，同同时时液液体体香香料料微微胶胶囊囊化化转转变变成成固固态态，大大大大提提高高了了产产品品的的稳稳定定性性，拓拓宽宽了了其其适适用用范范围围，从从而而降降低低了了其其挥挥发发性性，提提高高了了抗抗氧氧化化能能力力和和水水溶溶性性，在在食食品品加加工工中中能能更更好好地地分分散散于于各各种种原原料料中中。已已被被用用于于许许多多液液体体香香精精如如薄薄荷荷油油、柠柠檬檬
19、油油、橙橙油油、桔桔子子油油、茴茴香香油油、花花椒椒油油、香香辛辛料料精精油油的的微胶囊化，保香率提高到微胶囊化，保香率提高到50%95%。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论2. 微胶囊化酸味剂微胶囊化酸味剂 由由于于酸酸味味剂剂的的酸酸味味刺刺激激性性，如如果果直直接接加加至至食食品品中中，易易使使某某些些敏敏感感成成分分劣劣变变，另另外外，柠柠檬檬酸酸等等具具有有较较强强的的吸吸湿湿性性，易易使使产产品品吸吸水水结结块块霉霉变变。因因此此，采采用用微微胶胶囊囊技技术术，把把酸酸味味剂剂包包埋埋起起来来，使使其其与与外外界界环环境境隔隔离离，可可有有效效控控制制其其
20、释释放放，使使其其持持久久恒恒定定地地发发挥挥作作用用。美美国国目目前前已已将将微微胶囊化酸味剂应用于焙烤食品、肉制品、固体饮料等产品中。胶囊化酸味剂应用于焙烤食品、肉制品、固体饮料等产品中。3. 微胶囊化甜味剂微胶囊化甜味剂 某某些些甜甜味味剂剂因因受受温温度度和和湿湿度度的的影影响响，导导致致丧丧失失甜甜味味，给给加加工工贮贮藏藏带带来来诸诸多多不不便便。如如阿阿斯斯巴巴甜甜，受受热热易易分分解解而而丧丧失失甜甜味味；一一些些多多元元糖糖醇醇如如山山梨梨糖糖醇醇、木木糖糖醇醇、麦麦芽芽糖糖醇醇等等，吸吸湿湿性性大大，易易结结块块，给给加加工工和和贮贮藏藏带带来来不不便便。微微胶胶囊囊化化处
21、处理理后后，产产品品的的稳稳定定性性大大大大提提高高，吸吸湿湿性性明明显显降低，可应用于焙烤食品和固体饮料中。降低，可应用于焙烤食品和固体饮料中。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论4. 微胶囊化营养强化剂微胶囊化营养强化剂 食食品品中中需需要要强强化化的的营营养养素素主主要要有有氨氨基基酸酸、维维生生素素和和矿矿物物质质等等，这这类类物物质质在在加加工工或或贮贮藏藏过过程程中中，易易受受外外界界环环境境因因素素的的影影响响而而丧丧失失营营养养价价值值或或使使制制品品变变色色变变味味。如如微微胶胶囊囊碘碘剂剂具具有有稳稳定定性性好好、成成本本低低、碘碘剂剂使使用用效效率
22、率高高等等优优点点，既既可可用用于于加加碘碘盐盐、碘碘片片中中，又又可可用用于于其其它它食食品品、保保健健品品和和药药品品中中, ,微微胶胶囊囊碘碘剂剂的的应应用用会产生良好的经济效益与社会效益。会产生良好的经济效益与社会效益。5. 微胶囊化防腐剂微胶囊化防腐剂 食食品品中中常常用用苯苯甲甲酸酸( (钠钠) )和和山山梨梨酸酸( (钾钾) )作作为为防防腐腐剂剂，但但由由于于加加入入了了防防腐腐剂剂而而使使介介质质的的pHpH值值下下降降，影影响响了了产产品品质质量量。微微胶胶囊囊化化防防腐腐剂剂可可起起到到控控制制释释放放及及防防腐腐的的作作用用。如如日日本本开开发发的的质质量量分分数数为为
23、6%6%的的乙乙醇醇微微胶胶囊囊，杀杀菌菌能能力力相相当当于于70%70%的的乙乙醇醇。将将微微胶胶囊囊化化乙乙醇醇置置入入乙乙醇醇气气体体不不易易透透过过的的密密封封包包装装中中，利利用用胶胶囊囊缓缓慢慢释释放的乙醇蒸气达到杀菌防腐的目的。放的乙醇蒸气达到杀菌防腐的目的。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论6. 微胶囊化生理活性物质微胶囊化生理活性物质 生生理理活活性性物物质质( (功功能能性性食食品品基基料料) )大大多多性性质质不不稳稳定定，极极易易受受光光、热热、氧氧气气、pHpH值值等等因因素素的的影影响响，或或易易与与其其它它配配料料发发生生作作用用等等，不
24、不仅仅失失去去了了对对人人体体的的生生理理活活性性或或保保健健功功能能，甚甚至至引引起起癌癌变变等等。应应用用微微胶胶囊囊技技术术，可可使使其其在在贮贮藏藏期期内内保保持持生生理理活活性性，并并发发挥其营养和保健价值。挥其营养和保健价值。7. 微胶囊化抗氧化剂微胶囊化抗氧化剂 微微胶胶囊囊抗抗氧氧化化剂剂可可提提高高产产品品的的热热稳稳定定性性，还还可可通通过过各各抗抗氧氧化化剂剂单单体体之之间间以以及及与与金金属属离离子子螯螯合合剂剂之之间间的的协协同同增增效效作作用用，使使油油脂脂的的抗抗氧氧化化能能力力显显著著提提高高，是是应应用用于于油油脂脂及及高高温温油油炸炸食食品品的的一种较安全、
25、高效和成本较低的抗氧化剂。一种较安全、高效和成本较低的抗氧化剂。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、概述 早早在在1748年年，Abble Nelkt就就发发现现水水能能自自然然地地扩扩散散到到装装有有酒酒精精的的猪猪膀膀胱胱内内，首首次次揭揭示示了了膜膜分分离离现现象象。但但膜膜分分离离技技术术的的大大量量研研究究和和应应用用则则是是20世世纪纪50年年代代以以后后的的事事，并并且且很很快快发发展展到到工工业业化化应应用用阶阶段段。目目前前，膜膜分分离离已已成成为为分分离离混混合合物物的的重重要要方方法法，广广泛泛应应用用于于食食品品、生生物物、化工、制药
26、、电子、纺织和环保等行业。化工、制药、电子、纺织和环保等行业。 膜膜分分离离(Membrane Separation)是是利利用用具具有有一一定定选选择择透透过过性性的的过过滤滤介介质质，依依靠靠其其两两侧侧存存在在的的能能量量差差作作为为推推动动力力，利利用用混混合合物物中中各各组组分分在在过过滤滤介介质质中中迁迁移移速速率率的的不不同同来来实实现现物物质质的的分分离离与与纯纯化化的的单单元元操操作。作。第三节第三节 食品膜分离技术食品膜分离技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、膜分离装置及其工艺流程二、膜分离装置及其工艺流程 膜膜分分离离装装置置主主要要包包括
27、括膜膜组组件件、泵泵以以及及辅辅助助装装置置，其其中中膜膜组组件件是是核核心心。所所谓谓膜膜组组件件，就就是是将将膜膜以以某某种种形形式式组组装装在在一一个个单单元元设设备备内内，以以便便料料液液在在外外加加压压力力作作用用下下实实现现溶溶质质与与溶溶剂剂的的分分离离。目目前前，工工业业上上常常用用的的膜膜组组件件有有板板框框式式、管管式式、螺螺旋旋卷卷式式、中中空空纤维素、毛细管式和槽条式等类型。纤维素、毛细管式和槽条式等类型。 常常见见的的基基本本流流程程有有两两类类：一一是是一一级级流流程程，即即指指进进料料液液经经一一次次加加压压操操作作的的分分离离流流程程；二二是是多多级级流流程程，
28、即即指指进进料料液液经经过过多多次次加压分离的流程。加压分离的流程。微滤、超滤、纳滤和反渗透装置及其工艺流程微滤、超滤、纳滤和反渗透装置及其工艺流程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 电电渗渗析析设设备备主主要要由由电电渗渗析析器器本本体体和和辅辅助助设设备备两两大大部部分分组组成成。电电渗渗析析器器本本体体，又又可可分分成成膜膜堆堆、极极区区和和夹夹紧紧装装置置三三部部分分。其其中中膜膜堆堆是是由由交交替替排排列列的的浓浓、淡淡室室隔隔板板和和阴阴、阳阳离离子子交交换换膜膜所所组组成成，是是电电渗渗析析器器脱脱盐盐的的主主要要场场所所。极极区区包包括括电电极极、极极
29、水水框框和和保保护护室室，用用以以供供给给直直流流电电，通通入入及及引引出出极极水水，排排除除电电极极反反应应产产物物，从从而而保保证证电电渗渗析析器器的的正正常常工工作作。辅辅助助设设备备包包括括整整流流器器、水水泵泵、流流量量计、过滤器、水箱和仪器仪表等。计、过滤器、水箱和仪器仪表等。 电电渗渗析析的的基基本本流流程程可可以以采采用用与与上上述述相相似似的的流流程程。但但就就电电渗渗析析器器本本体体而而言言，由由于于其其结结构构的的特特殊殊性性，使使得得电电渗渗析析器器本本体体就就存存在在一一个个组组装装方方式式的的问问题题，由由于于原原水水的的水水源源不不同同以以及及对对出出水水水水质质
30、和和水水量量的的要要求求不不同同，电电渗渗析析器器本本体体的的组组装装方方式式有有串串联联组组装装、并并联组装以及串、并联联合组装三种。联组装以及串、并联联合组装三种。电渗析装置及其工艺流程电渗析装置及其工艺流程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、膜分离过程中的主要问题三、膜分离过程中的主要问题 在在常常用用的的以以静静压压力力差差为为推推动动力力的的膜膜分分离离过过程程中中如如微微滤滤、超超滤滤、纳纳滤滤及及反反渗渗透透等等，都都涉涉及及一一个个不不可可忽忽视视的的问问题题即即浓浓差差极极化化。以以反反渗渗透透为为例例，由由于于机机械械力力的的作作用用，迫迫使使溶
31、溶液液中中的的溶溶质质和和溶溶剂剂都都趋趋向向穿穿过过膜膜，其其中中溶溶剂剂基基本本上上是是可可以以全全部部穿穿过过，但但对对于于溶溶质质来来说说，由由于于膜膜的的阻阻碍碍作作用用使使其其大大部部分分无无法法通通过过而而被被截截留留在在膜膜的的高高压压侧侧表表面面上上并并积积累累，造造成成由由膜膜表表面面到到主主体体流流溶溶液液之之间间的的浓浓度度梯梯度度，从从而而引引起起溶溶质质从从膜膜表表面面通通过过边边界界层层，向向主主体体流流扩扩散散。当当膜膜表表面面上上截截留留了了溶溶质质或或其其他他物物质质而而形形成成浓浓差差极极化化层层时时，膜膜的的传传递递性性能能及及分分离离性性能能均均将将迅
32、迅速速衰衰减减，不不仅仅降降低低了了膜膜分分离离器的工作效能，而且还会缩短其使用寿命。器的工作效能，而且还会缩短其使用寿命。 微滤、超滤、纳滤和反渗透过程中的主要问题微滤、超滤、纳滤和反渗透过程中的主要问题 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 浓浓差差极极化化实实际际上上是是不不可可避避免免的的，但但可可以以采采用用适适当当的的方方法法减减缓缓其影响。通常采取下列措施：其影响。通常采取下列措施：(1)预预处处理理 在在进进入入膜膜处处理理以以前前，对对溶溶液液进进行行预预过过滤滤，去去除除微微粒粒状物质，降低待阻留溶质的浓度；状物质，降低待阻留溶质的浓度；(2)温温度度
33、 在在物物料料性性质质与与膜膜性性质质允允许许的的范范围围内内，尽尽可可能能提提高高待待处处理液的温度；理液的温度；(3)溶溶液液的的流流动动形形式式 以以减减少少膜膜表表面面处处层层流流内内层层的的厚厚度度为为目目的的。因因此此，常常采采取取错错流流、制制造造湍湍流流( (如如采采用用搅搅拌拌、超超声声波波振振动动、脉脉冲冲等等) )等措施；等措施；(4)操操作作方方式式 间间歇歇地地对对膜膜进进行行逆逆向向冲冲洗洗，避避免免浓浓差差极极化化严严重重后后造成膜污染而致使膜报废。造成膜污染而致使膜报废。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 沉沉淀淀结结垢垢是是影影响响电
34、电渗渗析析器器运运行行的的一一个个主主要要问问题题。膜膜面面的的浓浓差差极极化化，是是产产生生结结垢垢的的主主要要原原因因。当当采采用用过过大大的的操操作作电电流流( (或或隔隔室室内内水水流流状状态态不不佳佳) )时时，会会在在膜膜表表面面造造成成缺缺乏乏离离子子的的“真真空空”情情况况，水水就就会会解解离离产产生生H+H+和和OH-OH-，由由H+H+和和OH-OH-的的迁迁移移来来补补充充传传递递电电流。此即极化现象。流。此即极化现象。 极极化化现现象象的的产产生生会会给给电电渗渗析析器器的的运运行行带带来来很很大大的的危危害害，诸诸如如电电渗渗析析器器无无法法正正常常工工作作，耗耗电电
35、量量增增加加，膜膜的的使使用用寿寿命命缩缩短短等等。因因此此，在在电电渗渗析析器器的的运运行行中中，应应采采取取以以下下措措施施：(1)严严格格控控制制操操作作电电流流，使使之之在在低低于于极极限限电电流流密密度度下下运运行行；(2)强强化化电电渗渗析析隔隔室室内的流动状态；内的流动状态；(3)定期清洗，加入防垢剂；定期清洗，加入防垢剂；(4)定期倒换电极等。定期倒换电极等。电渗析器运行中的主要问题电渗析器运行中的主要问题 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、概述 分分子子蒸蒸馏馏就就是是指指蒸蒸馏馏物物料料分分子子在在蒸蒸发发液液面面挥挥发发出出来来直直到到
36、冷冷凝凝面面冷冷凝下来所走过的行程小于其分子运动平均自由程的单元操作。凝下来所走过的行程小于其分子运动平均自由程的单元操作。 分分子子蒸蒸馏馏技技术术作作为为一一种种新新型型、有有效效的的分分离离手手段段，出出现现于于20世世纪纪30年年代代，主主要要用用于于大大分分子子量量物物质质的的分分离离提提纯纯以以及及传传统统方方法法无无法法进进行行蒸蒸馏馏分分离离和和挥挥发发性性小小的的热热敏敏物物质质，目目前前该该技技术术已已广广泛泛地地应应用用到到食食品品、日日化化、制药、石化等行业。制药、石化等行业。 分分子子蒸蒸馏馏不不同同于于一一般般的的常常规规蒸蒸馏馏，它它是是没没有有达达到到气气液液相
37、相平平衡衡的的蒸蒸馏馏。常常规规蒸蒸馏馏建建立立在在气气液液相相平平衡衡的的基基础础上上，根根据据蒸蒸馏馏物物质质在在气气液液相相中中组组成成不不同同进进行行分分离离，分分离离操操作作是是在在蒸蒸馏馏物物质质沸沸点点温温度度上上进进行行的的。而而分分子子蒸蒸馏馏是是建建立立在在不不同同物物质质挥挥发发度度不不同同的的基基础础上上，分分离离操操作作是是在在低低于物料沸点下进行的。于物料沸点下进行的。 第四节第四节 食品分子蒸馏技术食品分子蒸馏技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、分子蒸馏原理二、分子蒸馏原理 分分子子蒸蒸馏馏原原理理与与传传统统意意义义的的蒸蒸馏馏不
38、不同同，其其核核心心概概念念是是分分子子运运动动平平均均自自由由程程，因因此此，在在介介绍绍分分子子蒸蒸馏馏原原理理时时，我我们们先先从从以以下下两个基本概念入手。两个基本概念入手。 众众所所周周知知，分分子子与与分分子子之之间间存存在在着着相相互互作作用用力力。当当两两个个分分子子离离得得较较远远时时，分分子子之之间间的的作作用用力力表表现现为为吸吸引引力力；但但当当两两个个分分子子接接近近到到一一定定程程度度后后，分分子子之之间间的的作作用用力力表表现现为为排排斥斥力力，并并且且这这种种排排斥斥力力随随其其接接近近程程度度的的增增加加而而迅迅速速增增加加。当当两两分分子子接接近近到到一一定
39、定程程度度，排排斥斥力力的的作作用用就就会会使使两两分分子子分分开开，这这种种由由接近而至排斥分离的过程就是分子的碰撞过程。接近而至排斥分离的过程就是分子的碰撞过程。分子碰撞分子碰撞 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 由由于于分分子子间间作作用用力力的的存存在在，因因此此分分子子总总是是处处于于不不停停的的运运动动变变化化中中，从从排排斥斥到到吸吸引引，甚甚至至碰碰撞撞，它它们们之之间间的的距距离离也也在在不不停停地地变变化化着着。而而所所谓谓的的分分子子平平均均自自由由程程就就是是指指气气体体分分子子在在两两次次连连续续碰碰撞撞之之间间所所走走路路程程的的平平均均值
40、值。分分子子运运动动平平均均自自由由程程与与环环境境温温度度成成正正比比，而而与与分分子子大大小小和和压压力力成成反反比比。分分子子蒸蒸馏馏的基本原理如图所示。的基本原理如图所示。 分子运动平均自由程分子运动平均自由程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 液液体体混混合合物物的的分分子子受受热热后后运运动动会会加加剧剧，当当分分子子获获得得足足够够能能量量时时，就就会会从从液液面面逸逸出出离离开开加加热热液液面面，以以自自由由方方式式运运动动。根根据据分分子子运运动动理理论论，随随着着加加热热液液面面外外气气相相分分子子的的增增加加，有有一一部部分分气气体体就就会会返返
41、回回液液体体。在在外外界界条条件件保保持持恒恒定定的的情情况况下下，最最终终会会达达到到分分子子运运动动的的动动态态平平衡衡，从从宏宏观观上看，液体系统达到了平衡。上看，液体系统达到了平衡。 在在一一定定温温度度下下，压压力力越越低低，气气体体分分子子的的平平均均自自由由程程越越大大。但但由由于于不不同同分分子子的的分分子子质质量量不不同同，导导致致分分子子质质量量小小的的平平均均自自由由程程大大，分分子子质质量量大大的的平平均均自自由由程程小小。此此时时若若在在离离液液面面小小于于分分子子质质量量小小的的平平均均自自由由程程而而大大于于分分子子质质量量大大的的平平均均自自由由程程处处设设置置
42、一一捕捕集集器器，使使得得分分子子质质量量小小的的不不断断被被捕捕集集，从从而而破破坏坏了了分分子子质质量量小小的的动动态态平平衡衡，而而使使混混合合液液中中的的分分子子质质量量小小的的不不断断逸逸出出，而而分分子子质质量量大大的的因因达达不不到到捕捕集集器器很很快快趋趋于于动动态态平衡，不再从混合液中逸出，这样，便达到了混合物分离的目的。平衡，不再从混合液中逸出，这样，便达到了混合物分离的目的。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论下面是分子蒸馏的下面是分子蒸馏的四个步骤四个步骤： (1) 分子从液相主体向蒸发面扩散；分子从液相主体向蒸发面扩散； (2) 分子从蒸发面分
43、子从蒸发面( (加热面加热面) )上自由蒸发；上自由蒸发； (3) 分子从蒸发面向冷凝面飞射，在飞射过程中，可能与分子从蒸发面向冷凝面飞射，在飞射过程中，可能与残存的空气分子碰撞，也可能相互碰撞。但只要有合适的真空残存的空气分子碰撞，也可能相互碰撞。但只要有合适的真空度，使蒸发分子的平均自由程大于或等于两面度，使蒸发分子的平均自由程大于或等于两面( (蒸发面与冷凝蒸发面与冷凝面面) )之间的距离即可，过高的提高真空度毫无意义；之间的距离即可，过高的提高真空度毫无意义； (4) 分子在冷凝面上冷凝，冷凝面形状合理且光滑，从而分子在冷凝面上冷凝，冷凝面形状合理且光滑，从而完成对该物质分子的分离提取
44、。完成对该物质分子的分离提取。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、分子蒸馏装置三、分子蒸馏装置 分子蒸馏装置就是通过降低蒸发空间的压力，使冷凝表面靠近蒸发分子蒸馏装置就是通过降低蒸发空间的压力，使冷凝表面靠近蒸发表面，当其间的垂直距离小于分子质量小的平均自由程，而大于分子表面，当其间的垂直距离小于分子质量小的平均自由程，而大于分子质量大的平均自由程时，从蒸发表面汽化的分子质量小的分子，就可质量大的平均自由程时，从蒸发表面汽化的分子质量小的分子，就可以不与其他分子碰撞，直接到达冷凝表面而冷凝。以不与其他分子碰撞，直接到达冷凝表面而冷凝。 精精 品品 课课 程程 食食
45、品品 科科 学学 概概 论论四、分子蒸馏技术在食品工业中的应用四、分子蒸馏技术在食品工业中的应用 分分子子蒸蒸馏馏特特别别适适用用于于高高沸沸点点、热热敏敏性性及及易易氧氧化化物物料料的的分分离离。目目前前，在在食食品品工工业业中中用用分分子子蒸蒸馏馏分分离离混混合合油油脂脂，可可获获得得纯纯度度达达90%以以上上的的单单甘甘油油酯酯，如如硬硬脂脂酸酸单单甘甘油油酯酯、月月桂桂酸酸单单甘甘油油酯酯、丙丙二二醇醇甘甘油油酯酯等等；提提取取脂脂肪肪酸酸及及其其衍衍生生物物，生生产产二二聚聚脂脂肪肪酸酸等等；从从动动植植物物中中提提取取天天然然产产物物，如如精精制制鱼鱼油油、米米糠糠油油、小小麦麦胚
46、胚芽芽油油、天天然然维维生生素素E E等等。随随着着现现代代人人崇崇尚尚天天然然，回回归归自自然然潮潮流流的的兴兴起起，分分子蒸馏技术在生产中必将有广阔的市场前景。子蒸馏技术在生产中必将有广阔的市场前景。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、概述 超超临临界界流流体体萃萃取取(Supercritical Fluid Extraction,缩缩写写SCFE)是是利利用用流流体体(溶溶剂剂)在在临临界界点点附附近近某某一一区区域域(超超临临界界区区)内内所所具具有有的的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。 早早在
47、在100多多年年前前，人人们们就就观观察察到到超超临临界界流流体体的的特特殊殊溶溶解解性性能能。但但直直到到本本世世纪纪70年年代代以以来来才才真真正正进进入入发发展展高高潮潮，1978年年召召开开了了首首届届专专题题讨讨论论会会，1979年年第第一一台台工工业业装装置置投投入入运运行行，标标志志着着超超临临界界流流体体萃萃取取技技术术开开始始进进入入工工业业应应用用阶阶段段。近近20多多年年来来，SCFE技技术术发发展展迅迅速速，并并被被用用于于化化工工、石石油油、食食品品、医医药药、香香料等工业，以分离热敏性、高沸点的物质料等工业，以分离热敏性、高沸点的物质。 第五节第五节 食品超临界萃取
48、技术食品超临界萃取技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 超超临临界界流流体体萃萃取取之之所所以以受受到到青青睐睐，是是由由于于它它与与萃萃取取及及处处于于常常 规规状态下的液液萃取或固液萃取相比具有以下状态下的液液萃取或固液萃取相比具有以下优点：优点： (1) 萃取产率高；萃取产率高；(2) 产品质量高；产品质量高；(3) 萃取剂的分离回收较萃取剂的分离回收较 容易；容易；(4) 选择性好。选择性好。 不过，目前大型萃取装置尚不多见，其不过，目前大型萃取装置尚不多见，其主要原因主要原因： (1) 投资和操作费用都比较高；投资和操作费用都比较高； (2) 人们对物质的
49、超临界状态缺乏足够认识；人们对物质的超临界状态缺乏足够认识； (3) 缺乏缺乏放大和设计所必需的工程数据。放大和设计所必需的工程数据。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、超临界流体萃取原理二、超临界流体萃取原理 超超临临界界流流体体就就是是指指压压强强高高于于临临界界压压强强，温温度度高高于于临临界界温温度度的流体。的流体。 与与气气体体、液液体体的的相相应应值值作作比比较较，超超临临界界流流体体的的物物性性较较特特殊殊，其其主主要要表表现现在在：(1)其其密密度度接接近近于于液液体体的的密密度度，而而比比气气体体的的密密度度高高的的多多；(2)其其扩扩散散系系数数
50、与与气气体体相相比比小小得得多多，但但比比液液体体又又高高得得多多；(3)其黏度接近于气体，而比液体低得多。其黏度接近于气体，而比液体低得多。 众众所所周周知知，当当流流体体的的扩扩散散系系数数高高、黏黏度度低低时时，扩扩散散阻阻力力就就小小，有有利利于于传传质质。加加之之超超临临界界流流体体的的密密度度较较高高，其其溶溶解解能能力力也也较较强强，这这样样超超临临界界流流体体很很适适合合用用作作萃萃取取剂剂，而而且且它它们们在在常常温温下下一般都是气体，所以很容易用汽化的方法进行回收。一般都是气体，所以很容易用汽化的方法进行回收。 超临界流体的定义及特性超临界流体的定义及特性 精精 品品 课课
51、 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 并并非非所所有有溶溶剂剂都都适适宜宜用用作作超超临临界界流流体体萃萃取取。超超临临界界流流体体萃萃取取对对溶溶剂剂有有以以下下要要求求：(1)有有较较高高的的溶溶解解能能力力，且且有有一一定定的的亲亲水水亲亲油油平平衡衡；(2)能能容容易易地地与与溶溶质质分分离离，无无残残留留，不不影影响响溶溶质质品品质质；(3)无无毒毒，化化学学上上为惰性，且稳定；为惰性，且稳定；(4)来源丰富，价格便宜；来源丰富，价格便宜；(5)纯度高。纯度高。 在在所所有有研研究究过过的的超超临临界界物物质质中中，只只有有几几种种适适于于用用作作超超临临界界流流体体萃萃取取的
52、的溶溶剂剂：二二氧氧化化碳碳、乙乙烷烷、乙乙烯烯，以以及及一一些些含含氟氟的的碳碳氢氢化化合合物物。其其中中最最理理想想的的溶溶剂剂是是二二氧氧化化碳碳，它它几几乎乎满满足足上上述述所所有有要要求求。它它的的临临界界压压强强为为7.38MPa，临临界界温温度度为为31.06。目目前前几几乎乎所所有有的的超超临临界界流流体体萃萃取取操作均以二氧化碳为溶剂。操作均以二氧化碳为溶剂。 超临界流体萃取溶剂的选择超临界流体萃取溶剂的选择 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论(1) 易挥发，易与溶质分离；易挥发，易与溶质分离；(2) 黏度低，扩散系数高，有很高的传质速率；黏度低，扩散
53、系数高，有很高的传质速率；(3) 只有相对分子质量低于只有相对分子质量低于500500的化合物才易溶于二氧化碳；的化合物才易溶于二氧化碳；(4) 中、低相对分子质量的卤化碳、醛、酮、酯、醇、醚易溶于中、低相对分子质量的卤化碳、醛、酮、酯、醇、醚易溶于 二氧化碳；二氧化碳；(5) 极性有机物中只有低分子量者才溶于二氧化碳；极性有机物中只有低分子量者才溶于二氧化碳；(6) 脂肪酸和甘油三酯不易溶于二氧化碳，但单酯化作用可增加溶脂肪酸和甘油三酯不易溶于二氧化碳，但单酯化作用可增加溶 解度；解度；(7) 同系物中溶解度随相对分子质量的增加而降低；同系物中溶解度随相对分子质量的增加而降低；(8) 生物碱
54、、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸、氯仿和大多数无机盐生物碱、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸、氯仿和大多数无机盐 不溶于二氧化碳。不溶于二氧化碳。 二氧化碳的主要特点是二氧化碳的主要特点是 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 下下图图为为典典型型的的超超临临界界流流体体萃萃取取流流程程。首首先先将将溶溶剂剂压压缩缩，使使其其达达到到超超临临界界态态，然然后后在在萃萃取取器器内内进进行行萃萃取取。可可以以采采用用常常规规的的固固液液萃萃取取或或液液液液萃萃取取设设备备，但但在在高高压压下下进进行行。萃萃取取相相经经膨膨胀胀阀阀减减压压，溶溶剂剂即即汽汽化化。在在分分离离器器内内进进
55、行行分分离离，剩剩余余的的物物质质就就是是溶溶质质，汽汽化化后后的的溶溶剂剂循循环环进入压缩机，必要时补充一些溶剂。进入压缩机，必要时补充一些溶剂。 超临界流体萃取的流程超临界流体萃取的流程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、超临界流体萃取在食品工业中的应用三、超临界流体萃取在食品工业中的应用 近近二二十十多多年年来来，超超临临界界流流体体萃萃取取技技术术的的研研究究取取得得了了很很大大的的进进展展，它它在在食食品品工工业业中中的的应应用用日日益益广广泛泛。例例如如：从从茶茶、咖咖啡啡豆豆中中脱脱咖咖啡啡因因，萃萃取取啤啤酒酒花花，从从植植物物中中萃萃取取香香精精油
56、油等等风风味味物物质质，从从各各种种动动植植物物油油中中萃萃取取多多种种脂脂肪肪酸酸，从从奶奶油油和和鸡鸡蛋蛋中中去去除除胆胆固固醇醇等等。随随着着超超临临界界流流体体萃萃取取技技术术的的不不断断完完善善以以及及和和其其它它高高新新技技术术的的结结合合使使用用，一一定定会会改改变变目目前前超超临临界界流流体体萃萃取取投投资资费费用用高高的的问题，其应用前景也将更加广泛。问题，其应用前景也将更加广泛。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、概述 食食品品超超高高压压技技术术是是指指利利用用帕帕斯斯卡卡定定律律，给给液液体体(水水)加加压压(1001000MPa)，
57、再再以以液液体体(水水)作作为为压压力力传传递递介介质质，对对放放在在专专门门密密封封超超高高压压容容器器内内的的食食品品，在在常常温温或或较较低低温温度度(低低于于100)下下加加压压达达数数百百兆兆帕帕，从从而而达达到到杀杀菌菌、物物料料改改性性、产产生生新新的的组组织织结结构构、改改变变食食品品的的品品质质和和改变食品的某些物理化学反应速度效果的技术。改变食品的某些物理化学反应速度效果的技术。第六节第六节 食品超高压技术食品超高压技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 1899年年，美美国国西西Virginia大大学学化化学学家家Bert Hite教教授授最最早
58、早将将高高压压技技术术应应用用到到食食品品工工业业中中，而而开开创创现现代代高高压压技技术术研研究究先先河河的的则则是是美美国国物物理理学学家家P.W.Briagman，但但是是限限于于当当时时的的条条件件如如高高压压设设备备、包包装装材材料料以以及及市市场场的的需需求求和和有有关关的的技技术术等等原原因因，这这些些研研究究成成果果并并未未引引起起足足够够的的重重视视。直直到到20世世纪纪80年年代代末末期期，随随着着能能源源问问题题、化化学学污污染染问问题题和和对对高高质质量量食食品品的的需需求求，人人们们才才又又重重新新考考虑虑它它的的价价值值。然然而而，真真正正使使这这项项技技术术得得到
59、到重重视视和和应应用用的的则则是是在在1986年年日日本本京京都都大大学学教教授授林林力力丸丸首首次次发发表表采采用用非非热热高高压压(101.31013MPa)加加工工食食品品的的报报告告之之后后，从从而而也也使使日日本本成成为为最最先先将将高高压压技技术术运运用用到到食食品品工工业业的的国国家家。1991年年4月月世世界界第第一一个个高高压压食食品品果果酱酱在在日日本本明明治治屋屋Meidi Ya食食品品公公司司面面世世，在在日日本本国国内内引引起起轰轰动动，被被称称为为“二二十十一一世世纪纪的的食食品品”。同同时时，这这一一技技术术也也引引起起了了世世界界各各国国的的关关注注，欧欧美美等
60、等发发达达国国家家也也先先后后对对高高压压食食品品加加工工原原理理、方方法法及及应应用用前前景景开开展展了了广广泛泛的的研研究究，并并取取得得了了不不少少成成果果，现现在在高高压压技技术术已已成成为为食食品品加加工中的一个热点。工中的一个热点。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 高高压压技技术术在在我我国国还还处处于于起起步步、理理论论研研究究阶阶段段，国国内内超超高高压压杀杀菌菌技技术术的的研研究究报报道道仅仅局局限限在在果果汁汁及及果果汁汁饮饮料料的的灭灭酶酶及及杀杀菌菌中中，还还未未投投入入实实际际生生产产应应用用之之中中，目目前前尚尚无无高高压压食食品品商商品
61、品问问世世。因因此此，加加快快开开展展超超高高压压食食品品研研究究，特特别别是是加加强强超超高高压压加加工工调调味味品品、中中药药材材、保保健健食食品品以以及及其其他他价价值值高高但但对对热热较较敏敏感感的的食食品品或或药药品品的的研研究，对我国参与国际竞争有着极为重要的意义。究，对我国参与国际竞争有着极为重要的意义。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、超高压技术原理二、超高压技术原理 液液体体( (水水) )在在超超高高压压作作用用下下被被压压缩缩，而而受受压压食食品品介介质质中中的的蛋蛋白白质质、淀淀粉粉、酶酶等等生生物物高高分分子子物物料料会会产产生生压压力力
62、变变性性，即即生生物物高高分分子子物物质质立立体体结结构构中中的的非非共共价价键键结结合合部部分分( (氢氢键键、离离子子键键和和疏疏水水键键等等相相互互作作用用) )发发生生变变化化，其其结结果果是是食食品品中中的的蛋蛋白白质质呈呈凝凝固固状状变变性性、淀淀粉粉呈呈胶胶凝凝状状糊糊化化、酶酶失失活活、微微生生物物死死亡亡，或或使使之之产产生生一一些些新新物物料料改改性性和和改改变变物物料料某某些些理理化化反反应应速速度度，故故可可长长期期保保存存食食品品而而不不变变质质。这这就就是是超超高高压压技技术术的的基基本本原理原理。 超超高高压压技技术术加加工工的的食食品品与与传传统统加加热热处处理
63、理的的食食品品相相比比，具具有有其其独独特特的的优点优点：(1)营营养养成成分分高高；(2)产产生生新新的的组组织织结结构构，不不会会产产生生异异味味；(3)无无“回回生生”现象；现象；(4)原料利用率高；原料利用率高；(5)适用范围广，开发前景好。适用范围广，开发前景好。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、超高压技术加工设备三、超高压技术加工设备 目目前前国国外外常常见见的的食食品品高高压压装装置置由由高高压压容容器器和和压压力力发发生生器器( (或或称加减压系统称加减压系统) )两大部分组成。两大部分组成。 高高压压容容器器是是整整个个装装置置的的核核心心，它它
64、承承受受的的操操作作压压力力可可高高达达数数百百甚甚至至上上千千兆兆帕帕，对对其其技技术术要要求求也也较较高高，工工作作条条件件苛苛刻刻，为为保保证安全生产，其容积不宜过大，一般为证安全生产，其容积不宜过大，一般为1 150L50L。 压压力力发发生生器器的的加加压压方方式式又又可可分分为为外外部部加加压压式式和和内内部部加加压压式式两两种种。根根据据油油压压装装置置与与高高压压容容器器连连接接形形式式又又可可分分为为分分体体型型和和一一体体型型两两种种，前前者者高高压压容容器器顶顶盖盖兼兼具具活活塞塞功功能能，后后者者油油压压装装置置与与高压容器经高压活塞联成一体。高压容器经高压活塞联成一体
65、。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论四、超高压技术在食品工业中的应用四、超高压技术在食品工业中的应用 食食品品超超高高压压处处理理技技术术被被称称为为“食食品品工工业业的的一一场场革革命命”、“当当今今世世界界十十大大尖尖端端科科技技”等等，可可被被应应用用于于所所有有含含液液体体成成分分的的水水果果、蔬蔬菜菜、奶奶制制品品、鸡鸡蛋蛋、鱼鱼、肉肉、禽禽、果果汁汁、果果酱酱、酱酱油油、醋醋、酒酒类类等等固固态态或或液液态态食食品品中中。经经过过超超高高压压处处理理的的食食品品，能能保保持持食食品品原原有有的的爽爽脆脆、风风味味、营营养养价价值值，符符合合人人们们对对21
66、世世纪纪新新型型食食品品天天然然、方方便便、营营养养的的消消费费需需求求，相信它必然有巨大的潜在市场和广阔的发展前景。相信它必然有巨大的潜在市场和广阔的发展前景。 超超高高压压食食品品的的前前景景如如何何在在很很大大程程度度上上主主要要取取决决于于高高压压设设备备装装置置的的研研制制和和开开发发，由由于于用用于于加加压压食食品品的的压压力力极极高高(通通常常150600MPa)，因因此此对对设设备备的的要要求求很很严严，食食品品加加压压装装置置的的研研究究开开发发将将是是超超高高压压食食品品研研究究的重要一环。的重要一环。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、概述一、
67、概述 微微波波是是指指波波长长在在1mm1m(其其相相应应的的频频率率为为300300 000MHz)的电磁波。的电磁波。 微微波波技技术术是是利利用用电电磁磁波波把把能能量量传传播播到到被被加加热热物物体体内内部部，使使加加热热达达到到生生产产所所需需要要求求的的一一种种新新技技术术。常常用用的的微微波频率有波频率有915MHz和和2450MHz。第七节第七节 食品微波技术食品微波技术 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 微微波波技技术术的的发发展展可可追追溯溯到到第第二二次次世世界界大大战战中中雷雷达达的的发发明明，1945年年，美美国国雷雷声声公公司司(Rayth
68、eon)工工作作人人员员泊泊西西斯斯潘潘塞塞在在进进行行雷雷达达试试验验时时，偶偶然然发发现现衣衣袋袋里里的的糖糖果果因因受受泄泄漏漏的的微微波波的的作作用用而而发发热热融融化化，进进而而经经过过一一系系列列实实验验研研究究之之后后，申申请请了了世世界界上上第第一一个个微微波波应应用用于于食食品品加加工工的的专专利利。此此后后，1947年年雷雷声声公公司司的的马马文文贝贝克克根根据据微微波波加加热热原原理理，研研制制了了第第一一台台用用于于加加热热食食品品的的大大型型微微波波炉炉，1965年年美美国国Crydry Co.公公司司研研制制成成功功第第一一 台台 用用 于于 干干 燥燥 马马 铃铃
69、 薯薯 片片 的的 隧隧 道道 式式 工工 业业 微微 波波 干干 燥燥 设设 备备 ， 并并 在在SeyfertFoods(美美国国赛赛菲菲特特)食食品品公公司司投投入入使使用用，并并通通过过了了美美国国食食品品与与药药品品管管理理局局的的鉴鉴定定，从从此此微微波波在在工工业业上上的的应应用用价价值值引引起起了了人人们们广广泛泛的的关关注注。如如今今，微微波波作作为为一一种种新新的的加加热热能能源源，被被广广泛泛应应用用于于食食品品、医医药药、皮革、木材、胶片等行业。皮革、木材、胶片等行业。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、微波技术原理二、微波技术原理 微微波波
70、加加热热过过程程就就是是微微波波与与食食品品物物料料直直接接作作用用，将将微微波波的的电电磁磁能能转转变变为为热热能能的的过过程程，其其转转变变的的过过程程与与物物质质中中分分子子等等微微观观粒粒子子的的运运动动有有关关。在在电电磁磁场场的的作作用用下下，物物质质中中微微观观粒粒子子可可产产生生四四种种类类型型的的介介电电极极化化，即即电电子子极极化化( (原原子子核核周周围围电电子子的的重重新新排排布布) )、原原子子极极化化( (分分子子内内原原子子的的重重新新排排布布) )、取取向向极极化化( (分分子子永永久久偶偶极极的的重重新新取取向向) )和和空空间间电电荷荷极极化化( (自自由由
71、电电荷荷的的重重新新排排布布) )。在在这这四四种种极极化化中中，与与微微波波频频率率相相比比，前前两两种种极极化化要要快快得得多多，所所以以不不会会产产生生微微波波加加热热，而而后后两两种种极极化化与与之之相相当当，可可产产生生微微波波加加热热，即即可可通通过微观粒子的这种极化过程，将微波能转变为热能。过微观粒子的这种极化过程，将微波能转变为热能。微波加热机理微波加热机理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 微微波波加加热热的的原原理理与与食食品品工工业业中中其其它它传传统统加加热热法法如如传传导导、对对流流、辐辐射射相相比比有有很很大大不不同同。传传统统的的加加热热
72、是是将将热热量量从从外外部部传传入入物物料料的的内内部部，由由表表及及里里需需要要一一定定时时间间，物物体体的的热热传传导导性性能能越越差差，所所需需的的时时间间就就越越长长，因因此此加加热热速速度度慢慢、受受热热不不均均匀匀，且且能能耗耗较较高高。而而微微波波加加热热是是微微波波从从四四面面八八方方穿穿透透食食品品物物料料，被被加加热热的的食食品品物物料料直直接接吸吸收收微微波波能能而而立立即即生生热热，内内外外同同时时加加热热，因因而而加加热热速速度度快快，内内外外受受热热均均匀匀，有有利利于于水分的扩散和蒸发，可节省大量能源。水分的扩散和蒸发，可节省大量能源。微波加热特点微波加热特点 精
73、精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 微微波波对对微微生生物物的的杀杀灭灭机机理理，主主要要是是食食品品中中的的微微生生物物在在微微波波热热效效应应和和非非热热效效应应(生生物物效效应应)的的共共同同作作用用下下，其其内内部部的的蛋蛋白白质质和和生生理理活活性性物物质质发发生生变变异异或或破破坏坏，从从而而导导致致生生物物体体发发育育异异常常，甚甚至至死死亡亡。因因此此，微微波波杀杀菌菌的的温温度度低低于于常规方法，仅需常规方法，仅需70105，时间约，时间约90180s。微波杀菌机理微波杀菌机理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、微波加热设备三
74、、微波加热设备 微波加热设备主要由电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系微波加热设备主要由电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等几部分组成，下图为微波加热体系示意图。统等几部分组成，下图为微波加热体系示意图。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 微微波波加加热热设设备备按按加加热热物物和和微微波波场场的的作作用用形形式式，可可分分为为驻驻波波场场谐谐振振腔腔加加热热器器、行行波波场场波波导导加加热热器器、辐辐射射型型加加热热器器和和慢慢波波型型加加热热器器等等几几大大类类。也也可可根根据据其其结结构构形形式式分分为为箱箱式式、隧隧道道式式、平平板板式式、曲曲波波导导
75、式式和和直直波波导导式式等等几几大大类类。其其中中箱箱式、平板式和隧道式常用。式、平板式和隧道式常用。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 四、微波技术在食品工业中的应用四、微波技术在食品工业中的应用 微微波波主主要要应应用用于于六六种种食食品品加加工工中中的的单单元元操操作作，其其中中脱脱水水的的基基本本目目的的是是除除去去水水分分，以以限限制制微微生生物物和和酶酶引引起起的的腐腐败败，其其它它单单元元操操作作都都是是根根据据加加工工对对象象提提高高产产品品的的温温度度，有有些些是是升升高高到到一一定定温温度度再再冷冷却却( (如如热热烫烫、消消毒毒和和灭灭菌菌) )
76、，有有些些是是保保持持在在较较高高温温度度( (如如蒸煮和冷冻食品的调温蒸煮和冷冻食品的调温) )直至达到加工目的。直至达到加工目的。 随随着着工工业业微微波波加加热热装装置置的的商商品品规规模模化化，微微波波技技术术正正越越来来越越广广泛泛地地应应用用于于食食品品原原料料和和农农产产品品的的干干燥燥、膨膨化化、灭灭菌菌、灭灭酶酶、杀虫杀虫、焙烤焙烤以及以及解冻解冻等方面。等方面。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论微波食品加工的主要单元操作微波食品加工的主要单元操作 单单元操作元操作主要目的主要目的应应用食品用食品热烫热烫失活致腐失活致腐酶酶类类水果、蔬菜和茶叶水果、
77、蔬菜和茶叶蒸煮蒸煮改善改善风风味和味和结结构构禽禽类类和肉和肉类类脱水脱水降低水分含量降低水分含量面条和洋葱面条和洋葱消毒消毒杀灭杀灭微生物微生物营营养养细细胞胞面包和酸奶面包和酸奶灭灭菌菌杀灭杀灭微生物微生物孢孢子子各种食品各种食品调调温温升高温度到冰点以下升高温度到冰点以下冷冷冻冻食品食品 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、冷冻粉碎一、冷冻粉碎 冷冷冻冻粉粉碎碎技技术术产产生生于于上上世世纪纪初初，在在橡橡胶胶及及塑塑料料行行业业已已得得到到应应用用。自自日日本本在在上上世世纪纪80年年代代对对食食品品的的低低温温冷冷冻冻粉粉碎碎进进行行了了研研究究后后，美美国
78、国、欧欧洲洲及及我我国国也也进进行行了了一一些些开开发发研研究究。冷冷冻冻粉粉碎碎不不但但能能保保持持粉粉碎碎产产品品的的色色、香香、味味及及活活性性物物质质的的性性质质不不变变，而而且且在在保保证证产产品品微微细细程程度度方方面面具具有有无无法法比比拟拟的的优优势势。由由于于冷冷冻冻粉粉碎碎能能最最大大程程度度地地保保存存原原有有营营养养物物质质分分子子结结构构、成成分分及及活活性性，所所以以提提高高了了人人体体对对各各种种营营养养成成分分和和微微量量元元素素的的吸吸收收。因因此此，它它符符合合目目前前人人们们追追求求“绿绿色色食食品品”的的要要求求，在在食食品品加加工工行业将有很好的应用前
79、景。行业将有很好的应用前景。第八节第八节 食品冷冻加工技术食品冷冻加工技术概述概述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论(1) 可以粉碎常温下难以粉碎的物质；可以粉碎常温下难以粉碎的物质；(2) 可以制成比常温粉粒体流动性更好，粒度可以制成比常温粉粒体流动性更好，粒度 分布更理想的产品；分布更理想的产品；(3) 不会发生常温粉碎时因发热、氧化等造成的变质现象；不会发生常温粉碎时因发热、氧化等造成的变质现象；(4) 粉碎时不会发生气味逸出、粉尘爆炸、噪音等。粉碎时不会发生气味逸出、粉尘爆炸、噪音等。 这这些些优优点点使使得得该该技技术术特特别别适适用用于于由由于于油油分分、
80、水水分分等等缘缘故故难难以以在在常温下微粉碎的食品或在常温粉碎时很难保持香味成分的香辛料。常温下微粉碎的食品或在常温粉碎时很难保持香味成分的香辛料。冷冻粉碎与常温粉碎相比具有如下优点冷冻粉碎与常温粉碎相比具有如下优点 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 冷冷冻冻粉粉碎碎就就是是首首先先使使物物料料低低温温冷冷冻冻到到玻玻璃璃化化转转变变温温度度或或脆脆化化温温度度以以下下，再再用用粉粉碎碎机机将将其其粉粉碎碎。在在食食品品快快速速降降温温过过程程中中，会会造造成成内内部部各各部部位位不不均均匀匀的的收收缩缩而而产产生生内内应应力力，在在此此应应力力的的作作用用下下，物物
81、料料内内部部薄薄弱弱部部位位产产生生微微裂裂纹纹并并导导致致内内部部组组织织的的结结合合力力降降低低，因因而而在在外外部部较较小小作作用用力力下下就就使使得得内内部部裂裂纹纹迅迅速扩大而破碎。速扩大而破碎。冷冻粉碎原理冷冻粉碎原理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 冷冷冻冻粉粉碎碎装装置置一一般般由由制制冷冷剂剂供供给给装装置置( (液液氮氮箱箱) )、原原料料冷冷冻冻箱箱、供供给给箱箱、低低温温粉粉碎碎机机、产产品品收收集集器器、显显热热回回收收装装置置等等组组成。成。 食食品品包包括括的的物物料料种种类类非非常常广广阔阔。但但用用冷冷冻冻粉粉碎碎加加工工时时，其其
82、加加工工工工艺艺都都有有类类似似之之处处，基基本本流流程程大大体体为为：原原料料前前处处理理低温冷冻低温冷冻真空升华干燥真空升华干燥低温粉碎低温粉碎产品后处理。产品后处理。冷冻粉碎设备及工艺流程冷冻粉碎设备及工艺流程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论冷冻粉碎设备流程冷冻粉碎设备流程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 这这些些年年来来，随随着着冷冷冻冻技技术术的的不不断断发发展展，应应用用于于食食品品领领域域的的加加工工产产品品日日益益增增多多，除除了了谷谷物物、水水产产及及畜畜产产品品、果果蔬蔬三三类类外外，其其他他方方面面还还有有诸诸如如大
83、大豆豆、花花生生、可可可可豆豆、胡胡椒椒粉粉、杏杏仁仁等等种种籽籽类类材材料料的的冷冷冻冻粉粉碎碎。此此外外，在在水水产产品品加加工工技技术术国国家家“十十五五”研研究究项项目目中中，鼓鼓励励进进行行低低温温冷冷冻冻粉粉碎碎和和干干燥燥的的技技术术与与设设备备的的应应用用研究。研究。冷冻粉碎技术在食品工业中的应用冷冻粉碎技术在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、冷冻浓缩二、冷冻浓缩 冷冷冻冻浓浓缩缩是是将将水水溶溶液液中中的的部部分分水水分分以以冰冰的的形形式式析析出出，然然后后将生成的冰从液相中分离出来，而使液体得到浓缩的过程。将生成的冰从液相中分
84、离出来，而使液体得到浓缩的过程。 冷冷冻冻浓浓缩缩方方法法特特别别适适宜宜于于含含挥挥发发性性芳芳香香物物的的热热敏敏性性液液体体食食品品的的浓浓缩缩。如如果果在在结结晶晶器器中中能能控控制制好好温温度度，防防止止局局部部过过冷冷，那那么么冰冰晶晶是是非非常常纯纯的的，而而且且可可溶溶性性固固体体的的损损失失随随着着冰冰晶晶比比表表面面积积的的降降低低而而降降低低。此此外外，其其能能耗耗比比蒸蒸发发浓浓缩缩法法低低。实实践践证证明明，对对于于含含芳芳香香物物的的液液体体食食品品，采采用用冷冷冻冻浓浓缩缩方方法法所所得得到到的的浓浓缩缩物物产产品质量优于蒸发浓缩与膜浓缩。品质量优于蒸发浓缩与膜浓
85、缩。概述概述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、冷冻浓缩二、冷冻浓缩 冷冷冻冻浓浓缩缩是是将将水水溶溶液液中中的的部部分分水水分分以以冰冰的的形形式式析析出出，然然后后将生成的冰从液相中分离出来，而使液体得到浓缩的过程。将生成的冰从液相中分离出来，而使液体得到浓缩的过程。 冷冷冻冻浓浓缩缩方方法法特特别别适适宜宜于于含含挥挥发发性性芳芳香香物物的的热热敏敏性性液液体体食食品品的的浓浓缩缩。如如果果在在结结晶晶器器中中能能控控制制好好温温度度，防防止止局局部部过过冷冷，那那么么冰冰晶晶是是非非常常纯纯的的，而而且且可可溶溶性性固固体体的的损损失失随随着着冰冰晶晶比比表
86、表面面积积的的降降低低而而降降低低。此此外外，其其能能耗耗比比蒸蒸发发浓浓缩缩法法低低。实实践践证证明明，对对于于含含芳芳香香物物的的液液体体食食品品，采采用用冷冷冻冻浓浓缩缩方方法法所所得得到到的的浓浓缩缩物物产产品质量优于蒸发浓缩与膜浓缩。品质量优于蒸发浓缩与膜浓缩。概述概述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 冷冷冻冻浓浓缩缩主主要要包包括括结结晶晶和和分分离离两两步步，因因而而冷冷冻冻浓浓缩缩设设备备主主要也由结晶设备和分离设备两大部分组成。要也由结晶设备和分离设备两大部分组成。 冷冷冻冻浓浓缩缩中中的的结结晶晶设设备备实实现现两两个个功功能能：冷冷却却除除去去
87、结结晶晶热热和和进进行行结结晶晶。根根据据冷冷却却方方法法可可分分为为直直接接冷冷却却式式结结晶晶器器和和间间接接冷冷却却式式结结晶晶器器，而而间间接接式式又又可可分分为为内内冷冷式式结结晶晶器器与与外外冷冷式式结结晶晶器器。下图为具有芳香物回收的真空结晶装置。下图为具有芳香物回收的真空结晶装置。冷冻浓缩设备冷冻浓缩设备 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论V V水蒸汽；水蒸汽；A A芳香物；芳香物；C C浓缩液；浓缩液；I I惰性气体；惰性气体；1真空结晶器；真空结晶器；2冷凝器；冷凝器；3干式真空泵；干式真空泵；4湿式真空泵；湿式真空泵；5吸收器吸收器；6吸收器吸收器
88、；7冰晶分离器冰晶分离器 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 冷冷冻冻浓浓缩缩由由于于在在加加工工过过程程中中不不使使物物料料受受热热，因因此此所所得得到到的的制制品品在在色色、香香、味味方方面面均均得得到到最最大大限限度度的的保保留留，就就产产品品品品质质而而言言，可可以以说说是是最最佳佳的的。但但由由于于浓浓缩缩极极限限的的限限制制及及操操作作成成本本较较高高等等缺缺陷陷，使使得得其其应应用用受受到到一一定定限限制制。目目前前主主要要用用于于高高档档果果汁汁、高高档档饮饮品品、生生物物制制品品、药药物物、调调味味品品等等的的浓浓缩缩，浓浓缩缩的的制制品品或或直接作为
89、成品，或作为冷冻干燥过程中的半成品。直接作为成品，或作为冷冻干燥过程中的半成品。冷冻浓缩在食品工业中的应用冷冻浓缩在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、冷冻干燥三、冷冻干燥 冷冷冻冻干干燥燥又又称称真真空空冷冷冻冻干干燥燥、升升华华干干燥燥、冷冷冻冻升升华华干干燥燥、分分子子干干燥燥等等，它它是是先先将将湿湿物物料料的的温温度度降降至至冰冰点点以以下下，使使物物料料中中的的水水分分凝凝结结成成冰冰，然然后后在在较较高高的的真真空空度度下下，使使冰冰直直接接升升华华而而除除去水分的干燥方法。去水分的干燥方法。 冷冷冻冻干干燥燥技技术术出出现现于于19世
90、世纪纪，最最早早应应用用于于生生物物标标本本的的制制作作，随随后后在在医医药药、血血液液制制品品、各各种种疫疫苗苗和和微微生生物物菌菌种种的的保保存存等等方方面面的的应应用用中中得得到到迅迅速速发发展展。20世世纪纪30年年代代，开开始始了了对对食食品品进进行行冷冷冻冻干干燥燥的的试试验验，但但大大规规模模地地系系统统研研究究冷冷冻冻干干燥燥在在食食品品工工业业中中的的应应用用，则则是是在在第第二二次次世世界界大大战战以以后后。冷冷冻冻干干燥燥食食品品的的品品质质在在许许多多方方面面优优于于普普通通干干燥燥的的食食品品，但但系系统统装装备备较较复复杂杂，操操作作费费用用较较高，因此，其应用范围
91、与规模受到一定的限制。高，因此，其应用范围与规模受到一定的限制。概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 含含水水物物料料冷冷冻冻干干燥燥是是在在真真空空冷冷冻冻干干燥燥设设备备中中实实现现的的。冷冷冻冻干干燥燥设设备备按按操操作作方方式式可可分分为为间间歇歇式式、半半连连续续式式和和连连续续式式设设备备；按按能能否否在在干干燥燥室室内内进进行行冻冻结结可可分分为为能能预预冻冻和和不不能能预预冻冻设设备备；按按生生产产量量可可分分为为实实验验用用和和生生产产用用设设备备等等。但但无无论论何何种种设设备备，都都是是由由预预冻冻系系统统、供供热热系统、蒸汽和不凝结气体
92、排除系统及干燥室等构成，如下图所示。系统、蒸汽和不凝结气体排除系统及干燥室等构成，如下图所示。冷冻干燥设备冷冻干燥设备 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 这这些些系系统统一一般般以以冷冷冻冻干干燥燥箱箱体体为为核核心心连连接接在在一一起起，有有些些就就是是干干燥燥箱箱内内的的结结构构组组成成，如如加加热热板板、制制冷冷板板和和水水汽汽凝凝结结器器。预预冻冻系系统统既既可可以以和和干干燥燥箱箱结结合合在在一一起起，也也可可以以分分开开设设置置，预预冻冻过过程甚至可独立于冷冻干燥机的主机。程甚至可独立于冷冻干燥机的主机。 冷冻干燥设备组成示意图冷冻干燥设备组成示意图 精精
93、 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 冷冷冻冻干干燥燥具具有有其其他他干干燥燥方方法法无无可可比比拟拟的的优优点点，因因此此，越越来来越越受受到到人人们们的的青青睐睐。目目前前，随随着着研研究究工工作作的的深深入入，加加工工材材料料及及制制造造技技术术的的改改进进，在在食食品品工工业业中中常常用用于于肉肉类类、水水产产、果果蔬蔬、禽蛋禽蛋、咖啡咖啡、茶茶和和调味品调味品等的干燥。等的干燥。冷冻干燥技术在食品工业中的应用冷冻干燥技术在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论四、速冻技术四、速冻技术 速速冻冻(Quick Freezing)是是
94、指指使使食食品品尽尽快快通通过过最最大大冰冰晶晶生生成成区区，并并使使平均温度尽快达到平均温度尽快达到-18而迅速冻结的方法。而迅速冻结的方法。 速速冻冻食食品品(Quick frozen Foods)是是指指采采用用速速冻冻的的方方法法冻冻结结，而而后后低低温温冻冻藏藏的的食食品品。目目前前世世界界上上速速冻冻食食品品尚尚无无统统一一的的概概念念，一一般般认认为为速速冻冻食食品品是是将将经经过过一一定定前前处处理理的的食食品品在在-18-30的的温温度度条条件件下下进进行行速速冻冻，并并在在2030min内内完完成成，速速冻冻后后的的食食品品中中心心温温度度要要达达到到-18以以下下，经经过
95、过包包装装在在-18以以下下低低温温冻冻藏藏和和流流通通的的方方便便食食品品。如如今今国国内内外外市市场场上上出出现现的的速速冻冻食食品品大大致致可可以以分分为为四四类类：果果蔬蔬类类(如如冻冻果果汁汁、速速冻冻草草莓莓、荷荷仁仁豆豆、蒜蒜苗苗等等)、水水产产类类(冻冻鱼鱼、虾虾、蟹蟹等等)、畜畜禽禽肉肉蛋蛋类类(冻冻鸡鸡、肉肉、蛋等蛋等)、调理食品类调理食品类(冻饺子、包子、馄饨等冻饺子、包子、馄饨等)。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 速速冻冻食食品品1928年年起起源源于于美美国国，但但受受人人们们认认识识和和当当时时生生活活水水平平的的限限制制，发发展展迟迟
96、缓缓。第第二二次次世世界界大大战战后后，美美国国科科学学家家系系统统研研究究了了速速冻冻食食品品以以及及冷冷藏藏理理论论，并并提提出出了了著著名名的的T、T、T新新概概念念。此此后后，各各国国相相继继制制定定了了速速冻冻食食品品制制造造工工艺艺和和法法规规，速速冻冻食食品品从从而而实实现现了了工工业业化化生生产产并并进进入入了了超超级级市市场场。目目前前，速速冻冻食食品品已已是是当当今今世世界界发发展展最最快快的的食食品品工工业业，平平均均每每年年以以20%30%的的速速度度增长，发展最快的有增长，发展最快的有美国美国、欧盟欧盟、日本日本、澳大利亚澳大利亚等。等。 精精 品品 课课 程程 食食
97、 品品 科科 学学 概概 论论 我我国国速速冻冻食食品品的的生生产产始始于于20世世纪纪60年年代代，但但当当时时用用于于出出口口，主主要要有有速速冻冻饺饺子子、春春卷卷等等传传统统食食品品和和冻冻禽禽类类等等特特殊殊产产品品，且且数数量量较较少少。真真正正起起步步是是20世世纪纪70年年代代的的事事，当当时时也也大大多多是是为为外外贸贸提提供供速速冻冻蔬蔬菜菜。20世世纪纪80年年代代初初期期，出出现现了了速速冻冻面面食食和和面面点点，是是打打开开销销售售渠渠道道的的开开拓拓阶阶段段。进进入入80年年代代后后期期，速速冻冻食食品品有有了了较较快快的的发发展展，生生产产、流流通通和和消消费费渐
98、渐渐渐看看好好。90年年代代，我我国国速速冻冻食食品品得得到到了了较较快快的的发发展展，速速冻冻食食品品生生产产企企业业数数量量和和生生产产规规模模都都成成倍倍增增长长。现现在在，全全国国已已有有速速冻冻食食品品生生产产企企业业1000余余家家，年年产产量量约约300万万吨吨，年年增增长长率率达达5%，但但人人均均占占有有量量尚尚不不足足2.5kg，仍仍远低于世界人均消费水平。远低于世界人均消费水平。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论(1) 避免在细胞之间生成大的冰晶体；避免在细胞之间生成大的冰晶体；(2) 减少细胞内水分外析，解冻时汁液流失少；减少细胞内水分外析，解
99、冻时汁液流失少；(3) 残留浓缩水的危害性下降；残留浓缩水的危害性下降；(4) 将将食食品品温温度度迅迅速速降降低低到到微微生生物物生生长长活活动动所所需需温温度度之之下下，有有利利于抑制微生物的繁殖及其生化反应；于抑制微生物的繁殖及其生化反应；(5) 食品在冻结设备中停留时间短，有利于提高设备利用率。食品在冻结设备中停留时间短，有利于提高设备利用率。速冻具有以下五个优点速冻具有以下五个优点 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 下下图图为为食食品品快快速速冻冻结结时时的的曲曲线线，在在冻冻结结过过程程中中，其其温温度度的的下下降可分为三个阶段。降可分为三个阶段。 食品速
100、冻曲线食品速冻曲线 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 速速冻冻设设备备适适用用于于冻冻结结小小包包装装或或未未包包装装的的块块、片片、粒粒等等形形状状的的原原料料，其其类类型型很很多多：按按冷冷却却介介质质与与食食品品接接触触的的方方式式可可分分为为空空气气冻冻结结法法、间间接接接接触触冻冻结结法法和和直直接接接接触触冻冻结结法法( (又又称称浸浸渍渍冻冻结结法法) )；按按速速冻冻设设备备的的结结构构分分为为箱箱式式、隧隧道道式式、带带式式、流流化化床床式式和和螺螺旋旋式式等等形形式式；根根据据冻冻结结装装置置的的结结构构特特征征和和热热交交换换方方式式又又可可分分
101、为为隧隧道道式式冻冻结结装装置置、螺螺旋旋式式冻冻结结装装置、接触式冻结装置和流化式冻结装置。置、接触式冻结装置和流化式冻结装置。速冻设备速冻设备 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 随随着着我我国国人人民民生生活活水水平平的的提提高高及及食食品品冷冷冻冻技技术术的的发发展展，速速冻冻食食品品已已走走进进了了千千家家万万户户，并并深深受受消消费费者者欢欢迎迎，目目前前已已呈呈现现如如下下趋趋势势：(1)不不断断开开发发新新品品种种，满满足足不不同同消消费费者者的的需需求求；(2)依依托托现现代代科科技技，弘弘扬扬中中华华饮饮食食文文化化；(3)走走规规模模化化和和规规范
102、范化化的的发发展展道道路路；(4)尽尽快快研研制制符符合合环环保保要求的包装；要求的包装；(5)加强冷藏运输与低温销售环节。加强冷藏运输与低温销售环节。 总总之之，速速冻冻食食品品的的发发展展趋趋势势符符合合广广大大消消费费者者的的“健健康康、营营养养、多多样样选选择择、适适合合各各年年龄龄层层次次”的的饮饮食食需需求求，速速冻冻食食品品以以其其安安全全、卫卫生生、营营养养、方方便便等等优优点点将将在在我我国国食食品品工工业业中中占占有有重重要要的的地地位位，也也必必然然会会有有更广阔的发展前景。更广阔的发展前景。速冻食品的发展趋势速冻食品的发展趋势 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科
103、学学 概概 论论一、远红外加热技术一、远红外加热技术 红红外外线线可可按按波波长长的的长长短短分分为为以以下下几几个个区区域域，工工业业上上把把0.751.4m区区间间的的红红外外线线称称为为近近红红外外，把把1.43.0m区区间间的的红红外外线线称称为为中中红外，把红外，把3.01000m区间的红外线称为远红外。区间的红外线称为远红外。 远远红红外外加加热热是是一一种种以以辐辐射射为为主主的的加加热热过过程程，它它利利用用加加热热元元件件所所发发出出来来的的红红外外线线照照射射到到被被加加热热物物体体上上，其其热热能能以以电电磁磁波波的的形形式式被被物物体体分分子子均均匀匀吸吸收收，从从而而
104、引引起起物物质质分分子子的的激激烈烈共共振振，以以达达到到加加热热干干燥燥的目的。的目的。第九节第九节 食品加热与杀菌技术食品加热与杀菌技术概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 人人们们利利用用红红外外线线进进行行加加热热始始于于20世世纪纪初初，1935年年美美国国福福特特汽汽车车公公司司的的格格罗罗维维尼尼(Groveny)首首先先取取得得将将红红外外线线用用于于加加热热和和干干燥燥的的专专利利权权。70年年代代起起，由由于于人人们们对对红红外外辐辐射射和和物物质质结结构构等等了了解解的的深深入入，国国外外开开始始采采用用远远红红外外进进行行加加热热。国国
105、内内利利用用远远红红外外加加热热的的工工作作始始于于70年年代代的的中中期期，开开始始时时主主要要应应用用于于产产品品的的漆漆层层干干燥燥，后后来来应应用用范范围围不不断断扩扩大大，现现已已扩扩展展到到油油漆漆涂涂饰饰、塑塑料料加加工工、机机械械制制造造、电电力力电电子子、金金属属材材料料、纺纺织织印印染染、造造纸纸印印刷刷、医医药药卫卫生、食品、木器家具等行业。生、食品、木器家具等行业。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论远红外加热技术应用于食品加工具有以下远红外加热技术应用于食品加工具有以下优点优点： (1) 加热速度快，传热效率高；加热速度快，传热效率高； (2)
106、 化学分解作用小，食品原料不易变性；化学分解作用小，食品原料不易变性； (3) 有一定的穿透能力；有一定的穿透能力； (4) 容易进行操作控制。容易进行操作控制。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 对对红红外外线线敏敏感感的的物物质质，其其分分子子、原原子子吸吸收收红红外外线线后后，不不仅仅会会发发生生能能级级的的跃跃迁迁，而而且且会会扩扩大大以以平平衡衡位位置置为为中中心心的的各各种种运运动动的的幅幅度度，质质点点的的内内能能增增大大，这这样样便便产产生生了了自自发发的的热热效效应应。由由于于这这种种热热效效应应直直接接产产生生于于物物体体的的内内部部，所所以以能能
107、快快速速有有效效地地对物质加热。这就是远红外加热的基本原理。对物质加热。这就是远红外加热的基本原理。远红外加热原理远红外加热原理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 远远红红外外加加热热系系统统大大体体可可以以分分成成两两类类：一一类类是是只只有有一一个个出出入入炉炉门门的的密密闭闭的的箱箱式式加加热热炉炉，又又称称烘烘箱箱或或烤烤箱箱，这这类类设设备备系系间间歇歇操操作作，故故出出入入口口散散失失的的热热量量少少；另另一一类类是是用用于于生生产产线线上上连连续续加加热热物物料料或或对对物物料料进进行行干干燥燥、杀杀菌菌等等处处理理的的远远红红外外加加热热设设备备，又又
108、称称烘烘道道或或隧隧道道炉炉，由由于于食食品品中中一一般般都都含含有有大大量量的的水水分分，所所以以在在设备中应设计通风装置，以排出蒸发出的大量水分。设备中应设计通风装置，以排出蒸发出的大量水分。 远远红红外外加加热热设设备备是是由由远远红红外外加加热热元元件件、外外壳壳和和辅辅助助装装置置如如输输送送装装置置、控控制制装装置置等等组组成成。它它与与单单纯纯加加热热设设备备的的区区别别主主要要在在加加热热元元件件的的不不同同及及其其附附属属设设备备的的不不同同，其其它它装装置置如如外外壳壳、输输送送装置等差别不大。装置等差别不大。 远红外加热设备远红外加热设备 精精 品品 课课 程程 食食 品
109、品 科科 学学 概概 论论 远远红红外外加加热热技技术术在在食食品品工工业业中中应应用用非非常常广广泛泛，食食品品工工业业应应用用远远红红外外线线主主要要是是利利用用其其放放射射特特性性及及加加热热特特性性，现现已已应应用用的的具体领域有食品的具体领域有食品的干燥干燥、焙烤焙烤、熟成熟成、杀菌杀菌、解冻解冻等。等。 远远红红外外技技术术是是一一门门跨跨专专业业的的交交叉叉学学科科，通通过过深深入入研研究究远远红红外外辐辐射射技技术术的的节节能能机机理理，可可以以有有针针对对性性地地开开发发新新的的适适合合加加工对象的远红外产品，节约日益枯竭的自然资源。工对象的远红外产品，节约日益枯竭的自然资源
110、。 远红外加热技术在食品工业中的应用远红外加热技术在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、欧姆加热技术二、欧姆加热技术 欧欧姆姆加加热热(Ohmic Heating)技技术术，也也叫叫电电阻阻加加热热(Resistance Heating)技技术术、焦焦耳耳加加热热(Joule Heating)技技术术、电电力力加加热热(Electro Heating)技技术术，它它是是利利用用连连续续流流动动的的导导电电液液体体的的电电阻阻热效应来进行加热以达到杀菌目的的过程。热效应来进行加热以达到杀菌目的的过程。 概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科
111、科 学学 概概 论论 早早在在19世世纪纪初初就就提提出出了了欧欧姆姆加加热热的的概概念念，并并逐逐渐渐有有了了利利用用电电能能加加热热物物料料的的专专利利加加工工技技术术。20世世纪纪初初，美美国国生生产产出出用用于于牛牛奶奶消消毒毒的的欧欧姆姆加加热热装装置置，但但是是由由于于没没有有合合适适的的惰惰性性电电极极材材料料而而失失败败。90年年代代，英英国国的的APV Baker公公司司开开发发了了商商用用的的欧欧姆姆加加热热装装置置，英英国国、法法国国、日日本本和和美美国国均均开开始始使使用用。由由于于欧欧姆姆加加热热技技术术具具有有物物料料升升温温快快、加加热热均均匀匀、无无污污染染、易
112、易操操作作、热热能能利利用用率率高高、加加工工食食品品质质量量好好等优点，近年来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。等优点，近年来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 欧欧姆姆加加热热是是利利用用食食品品物物料料的的电电导导特特性性来来加加工工食食品品的的技技术术，食食品品中中含含有有大大量量盐盐分分或或有有机机酸酸等等电电解解质质，所所以以无无论论是是流流体体还还是是固固体体食食品品，电电流流都都能能通通过过。当当电电流流通通过过食食品品时时，因因食食品品自自身身的的导导电电性性及及不不良良导导体体产产生生巨巨大大的的电电阻阻抗抗特
113、特性性，可可在在食食品品内内部部将将电电能能转转化化成成热热能能，引引起起食品温度升高，从而达到直接均匀加热的目的。食品温度升高，从而达到直接均匀加热的目的。 欧姆加热原理欧姆加热原理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论欧欧 姆姆 加加 热热 原原 理理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 欧欧姆姆加加热热装装置置由由加加热热、保保温温和和冷冷却却三三部部分分组组成成，具具有有一一定定粘粘度度的的、含含颗颗粒粒的的食食品品经经泵泵进进入入到到欧欧姆姆加加热热器器中中，以以垂垂直直于于电电场场的的方方向向流流过过欧欧姆姆加加热热柱柱，物物料料在在2
114、min内内被被加加热热到到需需要要的的温温度度，在在该该温温度度保保温温3090s，达达到到要要求求的的灭灭菌菌强强度度，然然后快速冷却、无菌包装。后快速冷却、无菌包装。欧姆加热装置及流程欧姆加热装置及流程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论欧欧 姆姆 加加 热热 流流 程程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 目目前前，欧欧姆姆加加热热技技术术在在美美国国正正广广泛泛应应用用于于低低酸酸性性或或高高酸酸性性食食品品的的加加工工，在在日日本本用用于于生生产产酸酸牛牛奶奶的的草草莓莓、鱼鱼糜糜制制品品及及豆豆腐腐的的加加工工等等，在在国国内内主主要
115、要用用于于肉肉的的解解冻冻和和牛牛奶奶、豆豆浆浆的的加加热热杀杀菌菌。从从目目前前国国外外的的研研究究和和使使用用情情况况来来看看，欧欧姆姆加加热热最最具具有有潜潜力力的的应应用用领领域域是是含含颗颗粒粒流流体体食食品品的的无无菌菌加加工工。除除此此之之外外，用用于于对对大大块块固体食品的加热与解冻也具有很大的研究发展空间。固体食品的加热与解冻也具有很大的研究发展空间。 欧姆加热技术在食品工业中的应用欧姆加热技术在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论三、超高温瞬时杀菌技术三、超高温瞬时杀菌技术 超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌(Ultra High Temp
116、erature Short Time，简简称称UHTST)是是利利用用热热交交换换器器或或直直接接蒸蒸汽汽，使使食食品品在在130150温温度度下，保持下，保持28s后迅速冷却，产品达到商业无菌要求的过程。后迅速冷却，产品达到商业无菌要求的过程。 超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌法法是是英英国国于于1956年年首首创创的的，20世世纪纪50年年代代初初荷荷兰兰的的斯斯托托克克(Stork)公公司司率率先先开开发发了了超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌装装置置，20世世纪纪60年年代代初初，由由于于超超高高温温杀杀菌菌与与无无菌菌罐罐装装技技术术的的结结合合，从从而而使使超超高高温温灭灭菌菌装装置置获获得
117、得了了广广泛泛的的应应用用，自自20世世纪纪80年年代代后后，超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌技技术术不不仅仅仅仅局局限限于于液液体体产产品品，而而且且已已应应用用到到固固液液混混合合产产品品和和固体粉状产品固体粉状产品中。中。 概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌主主要要是是利利用用热热处处理理对对微微生生物物的的致致死死作作用用即即微微生生物物的的蛋蛋白白质质变变性性，并并且且其其致致死死数数量量与与热热处处理理强强度度和和原原始始含含菌菌量量成成正正比比。由由于于热热处处理理时时间间很很短短，这这样样就就最最大大限限度度地地保保
118、持持了了食食品品原原有有的的风风味味及及营营养养价价值值，这这是是超超高高温温瞬瞬时杀菌的基本原理。时杀菌的基本原理。超高温瞬时杀菌原理超高温瞬时杀菌原理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 按按照照物物料料与与加加热热介介质质直直接接接接触触与与否否，超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌过过程可分为程可分为直接混合式加热法直接混合式加热法和和间接式加热法间接式加热法两类。两类。 直直接接混混合合式式加加热热法法可可按按两两种种方方式式进进行行。一一是是注注射射式式，即即将将高高压压蒸蒸汽汽注注射射到到待待杀杀菌菌物物料料中中；另另一一种种是是喷喷射射式式，即即将将待待杀杀菌菌
119、物物料料喷喷射射到到蒸蒸汽汽中中。后后者者，物物料料通通常常向向下下流流动动，而而蒸蒸汽汽向向上上运运动动。由由于于加加热热蒸蒸汽汽直直接接与与食食品品相相接接触触，因因此此对蒸汽的纯净度要求甚高。对蒸汽的纯净度要求甚高。超高温瞬时杀菌基本过程超高温瞬时杀菌基本过程 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 间间接接式式加加热热法法是是采采用用高高压压蒸蒸汽汽或或高高压压水水为为加加热热介介质质，热热量量经经固固体体换换热热壁壁转转传传给给待待加加热热杀杀菌菌物物料料。由由于于加加热热介介质质不不直直接接与与食食品品接接触触，所所以以可可较较好好地地保保持持食食品品物物料料的
120、的原原有有风风味味。间间接式加热法广泛用于接式加热法广泛用于果汁果汁、牛乳牛乳等的超高温杀菌过程。等的超高温杀菌过程。 直直接接混混合合式式加加热热法法与与间间接接式式加加热热法法相相比比，前前者者具具有有加加热热速速率率快快，热热处处理理时时间间短短，食食品品颜颜色色、风风味味及及营营养养成成分分损损失失少少的的优优点点，但但同同时时也也因因为为控控制制系系统统复复杂杂和和加加热热蒸蒸汽汽需需要要净净化化而而带带来来产产品品成成本本的的提提高高。后后者者相相对对成成本本较较低低，生生产产易易于于控控制制，但传热速率相对前者较低。但传热速率相对前者较低。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科
121、科 学学 概概 论论 在在杀杀菌菌条条件件相相同同的的情情况况下下，超超高高温温瞬瞬时时杀杀菌菌与与低低温温长长时时间间杀杀菌菌相相比比，不不仅仅细细菌菌致致死死时时间间显显著著缩缩短短，而而且且食食品品成成分分的的保保存存率率也也显显著著提提高高。目目前前这这种种杀杀菌菌技技术术已已广广泛泛应应用用于于牛乳牛乳、果汁饮料果汁饮料、豆乳茶豆乳茶、酒酒等产品的生产过程中。等产品的生产过程中。 超高温瞬时杀菌技术在食品工业中的应用超高温瞬时杀菌技术在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论一、食品挤压加工技术一、食品挤压加工技术 食食品品挤挤压压加加工工就就是是
122、将将食食品品物物料料置置于于挤挤压压机机的的高高温温高高压压状状态态下下，然然后后突突然然释释放放至至常常温温常常压压下下，使使物物料料内内部部结结构构和和性性质质发发生生突突然然变变化化的的过过程程。这这些些物物料料通通常常是是以以谷谷物物为为原原料料如如大大米米、糯糯米米、小小麦麦、豆豆类类、玉玉米米、高高粱粱等等为为主主体体，添添加加水水、脂脂肪肪、蛋白质蛋白质、微量元素微量元素等配料混合而成。等配料混合而成。第十节第十节 食品挤压与膨化技术食品挤压与膨化技术概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 20世世纪纪30年年代代末末期期，人人们们首首次次把把挤挤
123、压压机机应应用用于于方方便便谷谷物物食食品品的的生生产产中中，1936年年第第一一台台应应用用于于谷谷物物加加工工的的单单螺螺杆杆挤挤压压蒸蒸煮煮机机问问世世，并并第第一一次次生生产产出出了了膨膨化化玉玉米米圈圈。到到了了70年年代代，许许多多国国家家纷纷纷纷展展开开挤挤压压机机理理的的探探讨讨，进进一一步步研研究究了了各各种种谷谷物物及及蛋蛋白白质质类类食食物物在在挤挤压压过过程程中中发发生生的的一一系系列列变变化化，以以及及挤挤压压食食品品的的营营养养与与吸吸收收问问题题，这这使使得得挤挤压压技技术术扩扩展展到到水水产产品品、仿仿生生制制品品、调调味味品品、乳乳品品、糖糖果果制制品品、方方
124、便便面面等等领领域域。目目前前，挤挤压压技技术术不不仅仅在在食食品品工工业业和和饲饲料料工工业业中中应应用用广广泛泛，而而且且在在其其他工业如发酵工业、建筑业中也具有广阔的应用前景。他工业如发酵工业、建筑业中也具有广阔的应用前景。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 与传统生产工艺相比，挤压加工技术具有以下与传统生产工艺相比，挤压加工技术具有以下特点特点： (1) 应用范围广；应用范围广； (2) 生产效率高；生产效率高； (3) 原料利用率高，无污染；原料利用率高，无污染； (4) 营养素损失少，有利于消化吸收；营养素损失少，有利于消化吸收； (5) 口感好，食用方便
125、；口感好，食用方便； (6) 不易回生，便于贮藏。不易回生，便于贮藏。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 挤挤压压加加工工是是借借助助挤挤压压机机螺螺杆杆的的推推动动力力，将将物物料料向向前前挤挤压压，物物料料受受到到混混合合、搅搅拌拌和和摩摩擦擦以以及及高高剪剪切切力力作作用用，使使得得淀淀粉粉粒粒解解体体，同同时时机机腔腔内内温温度度压压力力升升高高( (温温度度可可达达150150200200，压压力力可可达达到到1MPa1MPa以以上上) )，然然后后从从一一定定形形状状的的模模孔孔瞬瞬间间挤挤出出，由由高高温温、高高压压突突然然降降至至常常温温、常常压压，游
126、游离离水水分分在在此此压压差差下下急急骤骤汽汽化化，水水的的体体积积可可膨膨胀胀大大约约20002000倍倍。膨膨化化的的瞬瞬间间，谷谷物物结结构构发发生生了了变变化化，生生淀淀粉粉(-(-淀淀粉粉) )转转化化成成熟熟淀淀粉粉(-(-淀淀粉粉) )，同同时时变变成成片片层层状状疏疏松松的的海海绵绵体体，谷谷物物体体积积膨膨胀胀几几倍倍到到十十几几倍倍。下下面面是是挤挤压压加加工工过过程程示示意意图图和和典型挤压加工系统示意图典型挤压加工系统示意图。挤压加工原理挤压加工原理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论挤压加工过程示意图挤压加工过程示意图1加料输送段加料输送段2压
127、缩熔融段压缩熔融段3计量均化段计量均化段典型挤压系统示意图典型挤压系统示意图1混合料仓混合料仓2称重给料装置称重给料装置3预处理机预处理机 4机筒装置机筒装置 5成型模具成型模具 6切割装置切割装置 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 采采用用挤挤压压技技术术加加工工食食品品在在我我国国已已有有悠悠久久历历史史，但但是是由由于于种种种种原原因因，长长期期以以来来一一直直停停留留在在爆爆米米花花的的手手工工业业状状态态。从从2020世世纪纪7070年年代代中中期期开开始始，尤尤其其是是近近几几年年来来，我我国国用用挤挤压压方方法法来来生生产产食食品品得得到到了了很很大大的
128、的发发展展。随随着着人人民民生生活活水水平平的的提提高高和和饮饮食食结结构构的的变变化化，随随着着对对挤挤压压机机理理研研究究的的不不断断深深入入和和新新型型挤挤压压设设备备的的研研制制开开发发，挤挤压压食食品品的的品品种种和和产产量量将将会会日日益益增增多多，并并朝着朝着高效高效、节能节能、产品风味多样化产品风味多样化和和美味化美味化方向发展。方向发展。挤压加工技术展望挤压加工技术展望 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论二、食品膨化加工技术二、食品膨化加工技术 膨膨化化(Puffing)(Puffing)是是利利用用相相变变和和气气体体的的热热压压效效应应原原理理，使
129、使被被加加工工物物料料内内部部的的液液体体迅迅速速升升温温汽汽化化、增增压压膨膨胀胀，并并依依靠靠气气体体的的膨膨胀胀力力，带带动动组组分分中中高高分分子子物物质质的的结结构构变变性性，从从而而使使之之成成为为具具有有网状组织结构特征定型的多孔状物质的过程。网状组织结构特征定型的多孔状物质的过程。 由由于于“膨膨化化食食品品”(Puffing (Puffing Food)Food)这这一一概概念念出出现现的的时时间间并并不不是是很很长长，目目前前，尚尚没没有有一一个个被被食食品品科科学学界界公公认认的的定定义义。广广义义上上的的膨膨化化食食品品是是指指凡凡是是利利用用油油炸炸、挤挤压压、沙沙炒
130、炒、焙焙烤烤、微微波波等等技术作为熟化工艺，在熟化前后，体积有明显增加现象的食品。技术作为熟化工艺，在熟化前后，体积有明显增加现象的食品。概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论膨化食品膨化食品按加工工艺条件主要分为按加工工艺条件主要分为两类两类： 一类一类是利用高温，如油炸、热空气、微波膨化等。是利用高温，如油炸、热空气、微波膨化等。 另另一一类类是是利利用用温温度度和和压压力力的的共共同同作作用用，如如挤挤压压膨膨化化、低温真空油炸等。低温真空油炸等。 由由于于挤挤压压膨膨化化可可实实现现连连续续化化、自自动动化化操操作作生生产产，产产量大而稳定，现已被广泛应
131、用于食品工业中。量大而稳定，现已被广泛应用于食品工业中。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 膨膨化化技技术术作作为为一一种种新新型型食食品品加加工工技技术术，在在国国外外发发展展很很快快。早早在在1856年年美美国国的的沃沃德德就就申申请请了了关关于于食食品品膨膨化化技技术术的的专专利利。1936年年，挤挤压压法法生生产产膨膨化化玉玉米米果果首首次次成成功功，直直到到1946年年才才开开始始商商业业化化生生产产。20世世纪纪50年年代代初初，膨膨化化技技术术开开始始广广泛泛地地应应用用于于饼饼干干生生产产、淀淀粉粉预预处处理理及及糊糊化化中中。20世世纪纪60年年代代
132、中中期期，开开发发出出膨膨化化谷谷物物早早餐餐食食品品，以以及及用用谷谷物物、油油、蛋蛋白白质质、肉肉、调调味味料料和和半半干干食食品品制制成成的的膨膨化化动动物物饲饲料料。20世世纪纪70年年代代又又生生产产出出了了膨膨化化的的大大豆豆蛋蛋白白食食品品和和马马铃铃薯薯食食品品，它它们们可可用用来来制制作作松松脆脆的的快快餐餐，即即食食苹苹果果酱酱和和水水果果馅馅饼饼等等。同同时时膨膨化化技技术术也也用用于于水水果果蛋蛋糕糕和和脱脱水水苹苹果果的的生生产产。近近年年来来，国国外外利利用用膨膨化化技技术术生生产产的的膨膨化化食食品品主主要要有有膨膨化化主主食食、人人造造肉肉、马马铃铃薯薯食食品品
133、、脱脱水水苹苹果果、快快餐餐食食品品、小小食食品品、速速溶溶饮饮料料、代代乳乳饮饮料料和和强强化食品化食品等。等。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 食食品品膨膨化化技技术术在在我我国国有有着着悠悠久久的的历历史史，古古代代就就把把油油炸炸和和沙沙炒炒作作为为食食品品膨膨化化的的重重要要方方法法。但但由由于于种种种种原原因因，我我国国膨膨化化技技术术发发展展缓缓慢慢，直直到到20世世纪纪70年年代代末末才才开开始始膨膨化化技技术术与与膨膨化化食食品品的的研研究究。70年年代代末末期期我我国国第第一一台台挤挤压压机机在在上上海海研研制制成成功功，这这标标志志着着我我国国
134、工工业业生生产产挤挤压压膨膨化化食食品品的的开开始始。目目前前，随随着着生生活活水水平平的的提提高高，人人们们对对膨膨化化食食品品的的要要求求越越来来越越高高。为为了了满满足足消消费费需需求求，国国内内成成立立了了专专门门从从事事膨膨化化技技术术的的研研究究所所，生生产产和和仿仿制制了了几几种种膨膨化化设设备备和和生生产产线线，膨膨化化技技术术的的应应用用范范围围也也从从膨膨化化食食品品发发展展到到强强化化食食品品。与与此此同同时时，膨膨化化物物料料也也开开始始应应用用于于饲饲料料、酿酿造造、医医药药、建建筑筑和和铸铸造造等等行行业业，并取得了较好的效果。并取得了较好的效果。 精精 品品 课课
135、 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 膨膨化化动动力力的的产产生生主主要要由由物物料料内内部部水水分分的的能能量量释释放放所所致致。同同样样的的外外部部供供能能条条件件下下，在在物物料料内内部部的的各各种种物物质质成成分分中中，由由于于水水具具有有分分子子量量小小、沸沸点点低低、易易汽汽化化膨膨胀胀的的特特性性，水水分分子子热热运运动动最最先先加加剧剧，分分子子动动能能同同时时加加大大。当当水水分分子子所所获获能能量量超超出出相相互互间间的的束束缚缚极极值值时时，就就会会发发生生分分子子离离散散。水水分分子子的的分分子子离离散散使使物物料料内内部部水水分分发发生生变变化化，产产生生相相变
136、变和和蒸蒸汽汽膨膨胀胀。其其结结果果必必然然造造成成对对与与之之接接触触的的物物料料结结构构的的冲冲击击。当当这这种种冲冲击击作作用用力力超超出出维维持持高高分分子子物物质质空空间间结结构构的的力力，并并超超出出高高分分子子物物质质维维持持的的物物料料空空间间结结构构的的支支撑撑力力时时，就就会会带带动动这这些些大大分分子子物物质质空空间间结构的扩展变形，最终造成膨胀物料的质构变化。结构的扩展变形，最终造成膨胀物料的质构变化。膨膨 化化 加加 工工 原原 理理 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论整个膨化过程整个膨化过程可分为可分为三个阶段三个阶段： 第第一一阶阶段段为为
137、相相变变段段，此此时时物物料料内内部部的的液液体体因因吸吸热热或或过过热热，发生汽化；发生汽化； 第第二二阶阶段段为为增增压压段段，汽汽化化后后的的气气体体快快速速增增压压并并开开始始带带动动物料膨胀；物料膨胀； 第第三三阶阶段段为为固固化化段段，当当物物料料内内部部的的瞬瞬间间增增压压达达到到和和超超过过极极限限时时，气气体体迅迅速速外外溢溢，内内部部因因失失水水而而被被高高温温干干燥燥固固化化，最最终形成泡沫状的膨化产品。终形成泡沫状的膨化产品。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 按按膨膨化化加加工工的的工工艺艺过过程程分分类类，食食品品的的膨膨化化方方法法有有直
138、直接接膨膨化化法法和和间间接接膨膨化化法法。直直接接膨膨化化法法，是是指指把把原原料料放放入入加加工工设设备备( (目目前前主主要要是是膨膨化化设设备备) )中中，通通过过加加热热、加加压压再再降降温温减减压压而而使使原原料料膨膨胀胀化化。间间接接膨膨化化法法，就就是是先先用用一一定定的的工工艺艺方方法法制制成成半半熟熟的的食食品品毛毛坯坯，再再把把这这种种坯坯料料通通过过微微波波、焙焙烤烤、油油炸炸、炒炒制制等方法进行第二次加工，得到酥脆的膨化食品。等方法进行第二次加工，得到酥脆的膨化食品。 按按膨膨化化加加工工的的工工艺艺条条件件进进行行分分类类，食食品品的的膨膨化化方方法法又又可可分为分
139、为挤压膨化挤压膨化、微波膨化微波膨化、油炸膨化油炸膨化、汽流膨化汽流膨化等。等。膨化加工方法分类膨化加工方法分类 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 由由于于膨膨化化食食品品的的适适口口性性，使使得得其其在在固固体体饮饮料料、酱酱油油酿酿造造、酒酒精精发发酵酵、油油脂脂提提取取、淀淀粉粉糖糖浆浆等等的的生生产产中中发发挥挥着着重重要要的的作作用用。随随着着食食品品工工业业的的发发展展、新新技技术术和和新新工工艺艺的的出出现现以以及及人人们们消消费费观观念念的的转转变变，新新型型膨膨化化加加工工技技术术如如超超低低温温膨膨化化技技术术、超超声声膨膨化化技技术术、化化学膨化
140、技术学膨化技术等都有可能在不久的将来得到实际的应用。等都有可能在不久的将来得到实际的应用。膨化加工技术展望膨化加工技术展望 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 生生物物技技术术(Biotechnology)(Biotechnology)是是利利用用生生物物体体系系，应应用用先先进进的的生生物物学学和和工工程程技技术术，加加工工或或不不加加工工底底物物原原料料，以以提提供供所所需需的的各各种种产产品品或或达达到到某某种种目目的的的的一一门门新新型型跨跨学学科科技技术术。目目前前认认为为生生物物技技术术是是由由基基因因工工程程、细细胞胞工工程程、发发酵酵工工程程、酶酶工工程
141、程和和蛋白质工程蛋白质工程等组成。等组成。 第十一节第十一节 食品生物技术食品生物技术概概 述述 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论1. 1. 基因工程基因工程 基基因因工工程程(Gene Engineering)是是20世世纪纪70年年代代以以后后兴兴起起的的一一门门新新技技术术，其其主主要要原原理理是是应应用用人人工工方方法法把把生生物物遗遗传传物物质质DNA分分离离出出来来，在在体体外外进进行行切切割割、拼拼接接和和重重组组，然然后后通通过过运运载载工工具具(vector)将将重重组组的的基基因因导导入入某某种种宿宿主主细细胞胞或或个个体体，从从而而改改变变宿宿主
142、主的的遗遗传传特特性性。有有时时还还使使导导入入的的新新的的遗遗传传信信息息在在宿宿主主细细胞胞中中或或个个体体中中大大量量表表达达，以以获获得得大大量量所所需需的的基基因因表表达达产产物物(各各种种生生理理活活性性物物质质，如如蛋蛋白白质质、酶酶、多多肽肽、抗抗生生素素等等等等)。这这种种利利用用DNA重重组组技技术术来来创创造造新新物物种种或或给给予予生生物物以以特特殊殊概概念念的技术称基因工程，也称的技术称基因工程，也称DNA重组技术重组技术。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论2. 细胞工程细胞工程 细细胞胞工工程程(Cell Engineering)是是指指以
143、以细细胞胞为为基基本本单单位位，在在体体外外条条件件下下进进行行培培养养、繁繁殖殖或或人人为为地地使使细细胞胞的的某某些些生生物物学学特特性性按按人人们们的的意意志志发发生生改改变变，从从而而达达到到改改良良生生物物品品种种和和创创造造新新品品种种，加加速速动动物物或或植植物物个个体体的的繁繁殖殖或或获获得得某某些些有有用用的的物物质质的的过过程程。它它包包括括了了动动物物和和植植物物细细胞胞的的体体外外大大量量培培养养技技术术、细细胞胞融融合合技技术术(也也称称细细胞胞杂杂交交技技术术)、细细胞拆分胞拆分、染色体工程染色体工程和和繁殖生物学技术繁殖生物学技术等。等。 精精 品品 课课 程程
144、食食 品品 科科 学学 概概 论论3. 发酵工程发酵工程 利利用用微微生生物物生生长长速速度度快快、生生长长条条件件简简单单以以及及代代谢谢过过程程特特殊殊等等特特点点，在在合合适适条条件件下下，通通过过现现代代化化工工程程技技术术手手段段，最最大大限限度度地地发发挥挥微微生生物物的的某某种种特特定定功功能能，以以生生产产出出人人类类所所需需的的产产品品称称为为发发酵酵工工程程(Fermentation Engineering)，也也称称微微生生物物工工程程。它它包包括括了了微微生生物物生生长长动动力力学学，发发酵酵条条件件的的优优化化和和控控制制，生生化化反反应应器器的的设设计计以以及及产品
145、的分离产品的分离、提取提取和和精制精制等技术。等技术。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论4. 酶工程酶工程 酶酶工工程程(Enzyme Engineering)是是指指利利用用酶酶、细细胞胞器器或或细细胞胞所所具具有有的的特特异异催催化化功功能能，或或对对酶酶结结构构进进行行修修饰饰改改造造，并并借借助助于于生生物物反反应应器器和和工工艺艺优优化化过过程程，有有效效地地发发挥挥酶酶的的催催化化特特性性来来生生产产人人类类所所需需产产品品的的技技术术。它它包包括括酶酶固固定定化化技技术术、细细胞胞固固定定化技术化技术、酶化学修饰技术酶化学修饰技术和和酶反应器设计酶反应器
146、设计等技术。等技术。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论5. 蛋白质工程蛋白质工程 蛋蛋白白质质工工程程(Protein (Protein Engineering)Engineering)是是指指应应用用基基因因工工程程的的原原理理，结结合合蛋蛋白白质质结结晶晶学学、计计算算机机模模拟拟设设计计和和蛋蛋白白质质化化学学等等多多学学科科的的知知识识，通通过过蛋蛋白白质质基基因因中中的的某某个个碱碱基基进进行行定定向向改改变变，从从而而改改变变蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸序序列列，使使蛋蛋白白质质的的结结构构功能发生变化，产生符合人们所需的蛋白质或酶。功能发生变化，产生符合
147、人们所需的蛋白质或酶。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论6. 分子进化工程分子进化工程 分分子子进进化化工工程程(Molecular Evolution Engineering)是是指指在在试试管管或或实实验验室室中中模模拟拟生生物物分分子子(如如核核酸酸、蛋蛋白白质质和和糖糖等等分分子子)的的进进化化，使使长长期期的的自自然然进进化化过过程程能能在在实实验验室室中中短短期期实实现现。酶酶分分子子进进化化工工程程是是分分子子进进化化工工程程的的一一部部分分，它它是是指指酶酶基基因因通通过过随随机机的的点点突突变变与与DNA序序列列的的改改组组、重重组组和和筛筛选选等等
148、，使使酶酶的的稳稳定定性性、底底物物特特异异性性、催化活性、耐热性等发生改变或甚至创造新酶的方法。催化活性、耐热性等发生改变或甚至创造新酶的方法。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论 食食品品生生物物技技术术(Food Biotechnology)是是生生物物技技术术在在食食品品原原料料生生产产、加加工工和和制制造造中中的的应应用用的的一一个个学学科科。它它包包括括了了食食品品发发酵酵和和酿酿造造等等最最古古老老的的生生物物技技术术加加工工过过程程，也也包包括括了了应应用用现现代代生生物物技技术术来来改改良良食食品品原原料料的的加加工工品品质质的的基基因因、生生产产高高
149、质质量量的的农农产产品品、制制造造食食品品添添加加剂剂、植植物物和和动动物物细细胞胞的的培培养养以以及及与与食食品品加加工工和和制制造造相相关关的的其其他他生生物物技技术术，如如酶酶工工程程、蛋蛋白白质质工工程程和和酶分子的进化工程酶分子的进化工程等。其主要研究内容如下图所示。等。其主要研究内容如下图所示。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论食品生物技术的研究内容和应用范围食品生物技术的研究内容和应用范围 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论1. 1. 基因工程基因工程 基基因因工工程程作作为为一一项项重重要要的的高高新新技技术术广广泛泛应应用用于
150、于分分子子生生物物学学研研究究及及制制药药工工业业、疾疾病病诊诊治治、动动物物和和植植物物品品种种改改良良、食食品品工工业业、环环境境保保护护和和能能源源工工业业等等众众多多领领域域。基基因因工工程程在在食食品品科科学中的应用学中的应用主要涉及以下几个方面：主要涉及以下几个方面：(1) 基因工程与动物、植物、微生物产品品质的改良；基因工程与动物、植物、微生物产品品质的改良；(2) 基因工程与植物产品贮藏保鲜；基因工程与植物产品贮藏保鲜；(3) 基因工程与食品新资源的开发。基因工程与食品新资源的开发。 二、生物技术在食品工业中的应用二、生物技术在食品工业中的应用 精精 品品 课课 程程 食食 品
151、品 科科 学学 概概 论论2. 发酵工程发酵工程 随随着着国国民民经经济济的的发发展展和和人人民民生生活活水水平平的的提提高高，人人们们对对食食品品的的营营养养、保保健健和和多多样样化化都都提提出出了了更更高高的的要要求求。利利用用发发酵酵工工程程不不仅仅能能制制造造出出很很多多功功能能性性食食品品如如真真菌菌多多糖糖、生生物物活活性性肽肽等等，而而且且还还能能开开发发出出许许多多新新型型的的食食品品添添加加剂剂。此此外外，发发酵酵工工程程在在食品工业废弃物食品工业废弃物的处理上也将发挥更大的作用。的处理上也将发挥更大的作用。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论3. 细
152、胞工程细胞工程 细细胞胞工工程程是是生生物物工工程程中中的的一一个个重重要要组组成成部部分分，随随着着其其理理论论和和应应用用的的不不断断发发展展，已已经经广广泛泛渗渗入入到到食食品品工工业业中中来来。食食品品工工程程中中，利利用用各各种种微微生生物物发发酵酵生生产产蛋蛋白白质质、酶酶制制剂剂、氨氨基基酸酸、维维生生素素、多多糖糖以以及及食食品品添添加加剂剂等等产产品品，为为了了得得到到高高产产优优质质的的菌菌种种，除除了了其其他他方方法法外外，细细胞胞融融合合技技术术是是非非常常有有效效的的手手段段，并并具具有有独独特特的的优优点点，利利用用动动植植物物细细胞胞培培养养技技术术可可以以生生产
153、产保保健健食食品品的的重重要要成成分分以以及及特特种种食食品品香香味味和和风风味味添添加加剂剂，而而在在动动植植物物的的育育种种和和植植物物、家家畜畜品品种种的的改改良良中中，细细胞工程更是发挥了巨大的作用。胞工程更是发挥了巨大的作用。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论4. 酶工程酶工程 酶酶在在食食品品工工业业中中的的应应用用十十分分广广泛泛，几几乎乎涉涉及及所所有有的的食食品品领领域域。例例如如酒酒类类、乳乳品品、焙焙烤烤食食品品、淀淀粉粉糖糖、果果蔬蔬制制品品、肉肉制制品品等加工过程的许多重要步骤均需要依赖于酶的作用。等加工过程的许多重要步骤均需要依赖于酶的作用
154、。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论5. 蛋白质工程蛋白质工程 蛋蛋白白质质工工程程是是现现代代生生物物技技术术中中最最灿灿烂烂的的领领域域之之一一，它它将将给给生生物物功功能能的的主主要要体体现现者者蛋蛋白白质质带带来来不不可可限限量量的的发发展展机机遇遇和和前前景景。以以具具有有催催化化功功能能的的蛋蛋白白质质酶酶来来说说，虽虽然然天天然然酶酶在在生生物物体体内内部部环环境境中中已已经经进进化化到到最最适适应应生生理理功功能能的的状状态态，但但在在体体外外工工业业化化应应用用时时，则则存存在在着着不不可可逾逾越越的的稳稳定定性性障障碍碍。酶酶发发挥挥催催化化作作用
155、用，对对环环境境条条件件要要求求苛苛刻刻，极极易易失失活活变变性性，如如何何提提高高酶酶的的适适应应能能力力成成为为人人们们最最关关心心的的焦焦点点之之一一，而而蛋蛋白白质质工工程程技技术为这一问题的解决开辟了崭新的途径。术为这一问题的解决开辟了崭新的途径。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论6. 分子进化工程分子进化工程 分分子子进进化化研研究究不不仅仅可可以以了了解解自自然然界界生生物物进进化化的的分分子子机机理理，推推动动生生命命科科学学的的理理论论研研究究，而而且且还还发发展展成成为为一一个个新新的的学学科科分分子子进进化化工工程程，从从而而获获得得以以前前尚尚
156、未未发发现现的的或或自自然然界界还还不不存存在在的的新新功功能能分分子子，促促进进生生物物技技术术及及其其产产业业的的发发展展，现现在在已已将将其应用到其应用到酶分子的进化酶分子的进化和和蛋白质的定向进化蛋白质的定向进化中。中。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论7. 生物传感器生物传感器 生生物物传传感感器器是是近近几几十十年年来来，生生物物学学、医医学学、光光学学、热热力力学学和和微微电电子子技技术术相相互互结结合合和和渗渗透透的的产产物物，是是一一种种灵灵敏敏、快快速速、选选择择性性好好、抗抗干干扰扰能能力力强强、响响应应时时间间短短和和检检测测成成本本低低的的小
157、小型型分分析析检检测测仪仪器器。运运用用它它能能够够对对分分析析样样品品实实现现现现场场检检测测、连连续续检检测测、在在线线检检测测甚甚至至活活体体分分析析，因因此此受受到到世世界界各各国国的的关关注注。目目前前，生生物物传传感感器器已已较较广广泛泛的的应应用用于于医医学学、军军事事、环环保保、农农业业和和食食品品等等诸诸多多领领域域。在在食食品品领领域域中中，生生物物传传感感器器主主要要用用于于食食品品组组成成成成分分( (例例如如氨氨基基酸酸、蛋蛋白白质质和和多多糖糖等等) )的的分分析析、食食品品发发酵酵过过程程的的在在线线控控制制、食食品品中中各各种种有有毒毒有有害害残残留留( (例例
158、如如农农药药残残留留和和抗抗生生素素残残留留等等) )物物质质的的分分析析以以及及食食品品污污染染微微生生物物和和生生物毒素的分析物毒素的分析等方面。等方面。 精精 品品 课课 程程 食食 品品 科科 学学 概概 论论8. 生物芯片生物芯片(Biological Chip) 生生物物芯芯片片的的概概念念是是20世世纪纪80年年代代中中期期提提出出的的，它它是是融融微微电电子子学学、生生物物学学、物物理理学学、化化学学、计计算算机机科科学学为为一一体体的的高高度度交交叉叉的的新新技技术术，它它已已经经在在DNADNA测测序序、DNADNA突突变变体体检检测测、疾疾病病诊诊断断、药药物物筛筛选选、毒毒理理基基因因组组学学、农农作作物物优优育育优优选选、环环境境检检测测和和防防治治、军军事事医医学学、食食品品卫卫生生监督和司法鉴定监督和司法鉴定等方面表现出了很好的应用前景。等方面表现出了很好的应用前景。结结束束
