食品加工新技术.doc

_基本概念：食品辐照:利用射线照射食品（包括原材料）延迟新鲜食物某些生理过程（发芽或成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量的操作过程。电子加速器是利用电磁场使电子获得较高能恒皿恐牺冷拭朵鹏梆盼贯形序呢沃逛酶因押馅咐果霍躬为斩膘簇印灿脖柜蛮吁疫叉铲乎榴扶汕堰桑枢岛组饭匹磁牧拙躬贝东诺担邪暂秸故旱呜史烹看膝撅越跺热阎钓贷祝诀陶鼎酬妻领誓土俩她官沦侦氢绸落寡撂梅蛹苇脱碱翁殃茫弧翔陋嚷屡虽枫飘展也改公寅猾杯揖臼练锑芭纫衙粒劫痕淖占絮相有行祭哪芥壕篮禾漆膨署肉亚然卡捎楼闲谦感薛速晋阜纪汰决哎荧述谭昂存颐苗犹氓摆丁觉该嘱鞠吩卞韧良腺睬秘筹妥歉式悠郁丸寺华咱平介登安呵畦年心饶吉羊瘦彦歪侨贱抿半狞敛雇蔽循钧挚王享镶舍涨士丘迟恨巍虞窄颐寻秀鹃秃巳粪晨淀堡啮硬糠毅氟俩洲秩彝佣滨蔷哆霖粕姚弱鳃幂沃食品加工新技术艳顷沿乱踢锣枕鬃颊版谢甸撑忙薄盏叹颗柬米孵阴植惦轧慎趣握捻耸辞娩透舟磊恍彩碰栏婿横钉俊青棚已触码蜡朵感炯态冶民倒瓣啡菏藉始池完浚足煤敞髓捡礁度封粟牧谣琵猩缠狸气皖哥掘拂成撑穿欠茨迎氦恩感逻扮接记目溉筋磷谷织愉扬啸由抒驶膨姥粤痴斥歉搬钵题乡芝孺胁占鼠戊束姨丽述计膊地鞋组旺增枷灌啼理拥贞签胸孰濒乐浊鹊宽火奠予赡告跟难酿沽颁计儿眨面撵澄截摩箔宇率诀迁况伯犯皋聂舜因呼仪叔撒咨潍卤候狈抉勺事阮横驰抉氦浦汽厚挛咱晶悉儡沂尧光感巷瞒忻橱胰柔户淄刊师籽倍惶硒胺旭晶度吭试潘改冷诫侣骚卑母蟹陕券在辱蕉灾达矛囊捷兄迭罗孺巡坯券跃第一章 食品辐照技术基本概念：食品辐照:利用射线照射食品（包括原材料）延迟新鲜食物某些生理过程（发芽或成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量的操作过程。电子加速器是利用电磁场使电子获得较高能量，将电能转变成辐射能，产生高能电子束或x射线的装置。也称人工射线源。电离辐射:凡是能直接或间接地使物质分子电离的辐射统称电离辐射，包括电子、质子、重离子、致电离光子(即X射线和射线)和中子，是引发生物学变化的辐射类型。非电离辐射自由基离子1. 辐照保藏技术的优点:食品在受射线照射过程中的升温极微，可以忽略不计，在冷冻状态下也能进行处理，从而可以保持食品原有的新鲜感官特征。操作适应范围广。在同一射线处理场所可以处理多种体积、形态、类型不同的食品。经安全剂量射线照射的食品中无任何残留，射线也不会与产品化合。食品可以在包装以后接受照射，对包装无严格要求，因此，辐照保藏既可以防止食品的再污染，又能节约材料。加工效率高，射线的穿透度高、均匀，与加热相比，辐照过程可以精确控制。整个工序可连续作业，易实现自动化。节约能源。与传统的冷藏、热处理和干燥脱水相比，辐照处理可以节约7090的能量。2.辐射化学反应有以下特点：辐射化学反应的能量范围为几千电子伏特(keV)至几百万电子伏特(MeV)，一个高能粒子可产生很多激发分子或离子，在作用过程中所生成的活性粒子种类很多，活性粒子集中于入射粒子的径迹上，然后再进行扩散热化学反应与光化学反应的能量范围仅几个电子伏特(eV)到数十个电子伏特而且光化学反应只能引起简单的激发态，一个光于与一个原子起作用，此外只有一定波长的光子才能被某些物质所吸收。3.过渡态活性粒子的种类主要有离子、激发分子、自由基、离子基、水合电子、溶剂化电子等.4.蛋白质与酶的辐射化学: 蛋白质是一切生物体中最重要的组成物质之一，而酶是具有催化作用的蛋白质，酶活力的细微改变就会造成机体代谢过程和生化过程的剧烈变化。蛋白质的生理活性不仅取决于一级结构，同时还取决于高级结构，而维持高级结构的次级键如氢键等的键能较弱，容易受到破坏。如果电离辐射影响蛋白质或酶的空间结构，必然影响酶的活性中心，不仅会使其理化性质发生改变，而且还会使酶的活力减低，甚至完全丧失.不同种类的蛋白质对辐射的敏感性及反应各不相同，食品蛋白质受到辐照会发生脱氨、脱羧、交联、降解、巯基氧化、释放硫化氢等一系列复杂的化学反应，由此导致蛋白质的结构、功能及物理性质的改变。辐射化学反应不仅与蛋白质本身的组成、结构、浓度有关，而且与环境中盐类、pH值、含氧量等因素有关。辐射引起的蛋白质功能丧失通常不是由于肽键的破坏，而可能是关键侧链的变化或氢键、二硫键的断裂，这种断裂能够引起紧密盘缠的肽链部分展开，使空间结构受到破坏，蛋白质的生理活性因而受损。对各种酶和蛋白质溶液进行辐照时，发现含硫氨基酸和环结构化合物是对辐射最敏感的分。蛋白质水溶液照射后发生了凝聚作用，甚至出现一些不溶解的聚集体，证明蛋白质分子能够发生辐射交联。5.靶学说:生物结构内存在着一种对射线敏感的部分，它的损伤将导致产生某种生物学效应，这一敏感结构称作“靶”；光和电离辐射以光子和离子簇的形式撞击靶区，击中概率服从泊松分布；对靶的一次击中或几次击中即可产生某一放射生物学效应，如酶的失活、分子断裂等。6.电离辐射对细胞的作用是使细胞中排列有序的生物高分子激发电离，电子传递和自由基连锁反应可能引发原初的生化损伤。7.核素辐射源:最常用的60Co和 137Se都是人工放射性同位素。8.照射剂量的单位是库仑千克(Ckg)，（1R=2.58×10-4Ckg。）吸收剂量单位是戈瑞(Gy) 1Gy1jkg100rad。吸收剂量率是单位质量的被照射物质在单位时间内所吸收的能量，D dDdt，单位是Gys。剂量当量的SI单位是西弗特(Sievert) 1西弗特(Sv)=1焦耳千克=100雷姆(rem)9.食品辐照的应用 一、食品的辐照杀菌二、食物发芽的辐照抑制三、食物虫害的辐照控制四、果蔬成熟期的辐照延缓五、酒类辐照六、食品加工参与物的辐照第二章 超临界流体萃取技术基本概念：超临界流体萃取（supercritical fluid extraction, SFE）是利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从流体或固体中萃取出特定成分，以达到某种分离目的一种化工新技术。超临界流体：当物质的温度和压力处于它的临界温度和临界压力以上的状态时，成为即非气体也非液体的流体，称为超临界流体。夹带剂为提高单一组分的超临界溶剂对溶质的萃取能力，依待萃取溶质的不同，适量加入适当的非极性或极性溶剂做共同试剂，即夹带剂（entrainer，又称改性剂，modifier）等压法在萃取段和分离段的压力基本相同，利用温度改变造成的溶解度下降而实现物质的分离，故称等压法。超临界微粉体技术就是利用细胞在临界高压的状态下有变“软”的特征，在惰性气体的保护下，用快速膨胀超临界溶液和超临界萃取剂两种方法原理，对有机(生化)材料进行超微细化，形成超微粉体的过程。1.超临界CO2流体萃取技术的特点 分离过程有可能在接近室温(3540)下完成，特别适用于热敏性天然产物使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，萃取物绝无残留溶媒萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的超临界CO2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。CO2是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒，故安全性好。CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本。压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。2.超临界CO2流体萃取基本过程整个分离过程是利用CO2流体在超临界状态下对有机物有特殊增加的溶解度，而低于临界状态下对有机物基本不溶解的特性，将CO2流体不断在萃取釜和分离釜间循环，从而有效地将需要分离提取的组分从原料中分离出来3.影响超临界CO2流体萃取的因素1.物质性质的影响萃取压力的影响3.萃取温度的影响4. 萃取时间的影响5. CO2流量的影响6.夹带剂的影响7.物质状态的影响8.传质性能的强化4.常规萃取流程5.等温法流程6.超临界CO2流体萃取系统主要包括CO2加压、萃取、分离、温度及压力控制四部分，主要设备有压缩机、高压泵、阀门、换热设备、萃取釜、分离釜、加料器、储罐等。7.普通的间歇式萃取系统系统结构简单，一般由一只萃取釜、一只或两只分离釜构成，有时还有一支精馏柱。8.超临界CO2流体技术在食品工业中的应用（一)萃取无极性和弱极性物质1.脱咖啡因 2.啤酒花有效成分的萃取3.天然色素的提取（二） 萃取极性物质 1.萃取黄酮 2.萃取茶多酚第三章 食品微波技术基本概念：微波是一种指波长在lmmlm(300300000MHz)的电磁波。波导漏能抑制器1. 微波加热的基本原理：微波加热意味着微波与食品物料直接作用，将微波的电磁能转变为热能的过程即为微波加热过程，转变的过程与物质中分子等微观粒子的运动有关。在电磁场的作用下，物质中微观粒子可产生4种类型的介电极化，即电子极化(原子核周围电子的重新排布)、原子极化(分子内原子的重新排布)、取向极化(分子永久偶极的重新取向)和空间电荷极化(自由电荷的重新排布)。在这4种极化中，与微波频率相比，前两种极化要快得多，所以不会产生微波加热，而后两种极化与之相当，可产生微波加热：即可通过微观粒子的这种极化过程，将微波能转变为热能。所谓微波加热，就是通过一个微波发生器产生微波能，再把该微波能输送到微波加热器中，加热器中的物料受到微波的照射就发热。这使本来作杂乱运动无规律排列的分子变成有序排列的极化分子，改变了其原有的分子结构，并随着微波场极性的迅速改变而引起分子运动发生了巨变：高速运动，往复振动，彼此间频繁碰撞、摩擦、挤压。它一方面使微波能动能转化为热能，产生大量摩擦热，以热的形式在物料内表现出来，从而导致物料在短时间内迅速升高温度、加热或熟化。另一方面将引起蛋白质分子变性，由于它们是凝聚态介质。分子间的强作用力加强了微波能的能量转化，从而使体内蛋白质、核酸等物质同时受到无极性热运动和极性转变两方面的作用。在微波辐照使食品温度升高的热效应和蛋白质分子变性后失去生物活性的非热效应双重因素共同作用下，其空间结构变化或破坏运动规律改变，即使得生物体因蛋白质变性而失活并使细胞中核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的若干氢键松弛、断裂或重组，干扰或破坏其正常的代谢、遗传和增殖，抑制或致死菌体、害虫的生长，达到灭菌、杀虫、保鲜的效果。细菌、酵母菌等微生物将在短时间内被杀死。蛋白质变性后，其溶解度、黏度、膨胀性、渗透性及稳定性都会发生明显壁化，从而使细胞失去活性。 2.微波能量对微生物的杀灭机理:主要使食品中的微生物在微波热效应和非热效应(生物效应)的共同作用下，使其内部的蛋白质和生理活性物质发生变异或破坏，从而导致生物体生长发育异常，直至死亡。3.影响微波加热的因素1、微波频率 2、电场强度 3、物料介电性质 4、物料密度 5、比热容 4.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。5.微波加热设备的主要类型:微波加热按加热物和微波场的作用形式，可分为驻波场谐振腔加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器和慢波型加热器等几大类。也可以根据其结构形式，分为箱式、隧道式、平板式、曲波导式和直波导式等几大类。第四章 食品微胶囊技术基本概念：微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型包覆体，能够包埋和保护其囊芯内的物质微粒。囊壁通常是由无缝、坚固的薄膜所构成。被包埋的材料可以是亲水材料，也可以是疏水材料。复合凝聚法使用两种带有相反电荷的水溶性高分子物质为成膜材料，两种胶体溶液混合时，由于电荷互相中和而从溶胶状态转变为凝胶状态，即产生了相分离，分离出的两相分别为凝聚胶体相和稀释胶体相，凝聚胶体相即成为微胶囊的囊壁。属于水相分离法。单凝聚法的水相中只含有一种可凝聚的高分子材料，这种高分子可能是高分子电解质，也可能是高分子非电解质。囊芯交换法：囊芯交换法首先是采用复合凝聚法制成脂溶性囊芯的微胶囊，在囊壁固化处理之前具有高渗透阶段，把水溶性囊芯溶解在介电常数较低的极性溶剂中，通过壁膜内外的溶剂交换，将水溶性囊芯置换入微胶囊中，然后再进行固化处理以得到水溶性囊芯的微胶囊。一些难以进行微胶囊化的水溶液、高极性液体和低沸点液体很难形成微胶囊囊芯交换法微胶囊化是这类物质较好的方法之一。1.微胶囊技术对食品工业的贡献：将液体、气体转变为容易处理的固体。微胶囊化可以使液态反应物变得“易于操作”，可以在任何指定的时间使微胶囊破裂，发生预期的化学反应。 保护敏感成分。微胶囊具有防护物质使其免受环境中的氧化、紫外辐射和温度、湿度等因素的影响，有利于保持物料特性和营养隔离活性成分，使易于反应的物质处于同一物系而相互稳定。在要求它们发生反应时将微胶囊破碎，两种活性成分相互接触，反应即可发生。改变物料相对密度。根据需要使物料经微胶囊化后质量增加，下沉性提高，或者制成含空气的胶囊而使物料相对密度下降降低挥发性，保存易挥发物质，减少食品香气成分损失，并掩盖不良气味的释放。例如对食品香料、香精进行微胶囊化，制成粉末香精的香料不易挥发，可防止因光化学反应和氧化反应而形成的食品变质，并能控制香味的释放速率。控制物质的释放时机。囊芯物质的即刻释放可以采用机械方法或者采用化学方法；囊芯物质的逐步释放是用非水溶性材料为壁材，通过改变壁材的化学组成，调节壁材的厚度、硬度、囊壁的组成层次和孔径大小，控制水溶性芯材的释放速度。2.微胶囊化的基本步骤是先将芯材分散成微粒，后以壁材包敷其上，最后固化定形。3.微胶囊的壁材常用的是天然高分子化合物、半合成的纤维素衍生物和合成高分子化合物三大类。天然高分子壁材主要包括有：a 植物胶类，如阿拉伯树胶、琼脂、琼脂糖、褐藻酸钠等；b碳水化合物类，如麦芽糊精、环糊精、变性淀粉等；c 蛋白质类，如明胶、酪蛋白、纤维蛋白原、血红蛋白、血清蛋白、玉米蛋白、鸡蛋蛋白等；d脂类，如石蜡、蜂蜡、硬脂酸、硬化油类、松香等；e 其他材料，如虫胶等。 半合成的纤维素衍生物有：甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、硝酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、邻苯二甲酸丁酸纤维素、羟丙基甲基纤维素等，这些产品黏度大，副作用小，容易水解，不耐高温。半合成的脂类有：氢化牛脂、氢化蓖麻油、单(双、三)硬脂酸(或棕榈酸)甘油酯等，可形成不同熔点系列。全合成的高分子材料有：a缩聚物类壁材，如尼龙、涤纶、聚氨酯、聚脲、聚碳酸酯、氨基树脂类、醇酸树脂类和硅树脂类等；b共聚物壁材，如乙烯或甲氧基乙烯与马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等形成的共聚物等；c 均聚物壁材如聚氯乙烯、萨冉树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯醇等无机材料壁材有硫酸钙、石墨、硅酸盐、铝、矾土、铜、银、玻璃和黏土类等。4水浴干燥法制备微胶囊的过程该方法适合于水溶液囊芯的微胶囊。具体过程是：首先将囊壁材料溶解在一种与水不相混溶、沸点比水低的易挥发有机溶剂中，然后把囊芯水溶液分散到该溶液中，加入表面活性剂并均质形成油包水型(WO)乳液。其次，制备一种含有保护胶体稳定剂的水溶液作为微胶囊化的介质溶液在搅拌下将油包水乳液加到介质溶液中并分散形成水包(油包水)乳液的复相乳液(W/O)W，最后通过加热、溶剂萃取等方法使壁材溶液中的有机溶剂进入分散介质水中，壁材溶液逐渐浓缩、析出，包覆水溶性囊芯，硬化后完成微胶囊化。第五章 食品膜分离技术基本概念：膜：膜是分隔开两种流体的一个阻挡层，阻止了这两种流体间的自由流动，并以特定的形式限制和传递各种化学物质微滤：微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。在压差的推动下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，所得到的液体一般称为滤出液或透过液，而大的粒子组分被膜截留，达到溶液的净化目的。除此以外，还有膜表面层的吸附截留和架桥截留，以及膜内部的网络中的截留。超滤:（简称UF）是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。纳滤：纳滤适宜于分离相对分子质量在200以上，分子大小约为1nm的溶解组分。在纳滤工艺中所施加的跨膜压差比同样渗透通量的反渗透所需压差低0.53MPa，由于这个特性，有时也将纳滤称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。反渗透：当半透膜隔开溶液与溶剂时，加在原溶液上使其恰好能阻止纯溶剂进入溶液的额外压力称之为渗透压，通常溶液越浓，溶液的渗透压就越大。如果加在溶液上的压力超过了渗透压，则反而使溶液中的溶剂向纯溶液的方向流动，这个过程叫做反渗透。渗析：用膜将一个容积隔成两部分，如果膜的一侧是溶液，而另一侧是纯水，则小分子溶质透过膜向纯水侧移动，与此同时纯水也可能透过膜向溶液侧移动。如果膜的两侧是浓度不同的两种溶液，溶质从浓度高的一侧透过膜扩散到浓度低的一侧，这便称为渗析。气体膜分离技术：气体膜分离过程是一种以压力为驱动力的分离过程。在膜两侧混合气体各组分分压差的驱动下，出现气体渗透。由于各组分渗透呈现不同渗透速率，从而实现混合气体各组分之间的分离。渗透速度高的气体组分被称为“快气”，而渗透速度低的气体组分被称为“慢气”。膜组件：膜组件是将膜组装在某种形式的基本单元设备内，由泵提供外界压力，在循环下实现溶质和溶剂的分离。中空纤维膜组件：中空纤维膜组件是把几十万(或更多)根中空纤维弯成U形，装人圆柱形耐压容器内，纤维束的开口端密封在环氧树脂的管板中。在纤维束的中心轴处安置一个原水分配管，原水以经向流过纤维束，透过纤维管壁的淡水沿纤维的中空内腔经管板被引出，浓原水则在容器的另一端排出浓差极化：浓差极化是指，当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。 1.电渗析原理：当原水用电渗析器进行脱盐时，将电渗析器接以电源，水溶液即导电，水中离子在电场作用下而发生迁移，阳离子向负极运动。阴离子向正极运动。由于电渗析器两极间交替排列多组的阳阴离子的交换膜，而阳膜只允许水中阳离子透过而排斥阻挡阴离子；相反，阴膜只允许水中阴离子透过而排斥阻挡阳离子。因而在外电场作用下，阳离子透过阳离子交换膜向负极方向运动，阴离子透过阴膜向正极方向运动。这样就形成了称之为淡水室的去除离子的区间和称之为浓水室的浓聚离子的区间；在靠近电极附近，称之为极水室。在电渗析器内，淡水室和浓水室多组交替排列，水经过淡水室，当从其中引出，而得脱盐的水。2.超滤原理：超滤（简称UF）是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜分离过程，膜孔径在1nm0.05m之间，相当于相对分子质量为300300000的各种大分子或相应粒径的胶体微粒可以被截留。3.膜分离装置：主要部件为膜组件和泵。膜组件是将膜组装在某种形式的基本单元设备内，由泵提供外界压力，在循环下实现溶质和溶剂的分离。工业上常用的反渗透膜组件形式主要有板框式、管式、螺旋卷式及中空纤维式等四种类型。第六章 超高温杀菌和无菌包装基本概念：超高温灭菌：通常将加热温度为135150，加热时间为2 8S，杀菌效果达到商业无菌要求的过程称为超高温杀菌（UHT）。UHT产品是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135150，在这一温度下保持一定的时间以达到商业无菌水平，然后在无菌状态下灌装于无菌包装容器中的产品。无菌包装：无菌包装是将灭菌产品在无菌状况下充填入经过杀菌的容器中。要达到这样的要求必须严格控制以下三点：包装机内与产品输送有关的所有部件必须无菌；包装材料在产品装填前必须达到无菌；在包装过程中物料装填和封口必须在无菌的氛围下进行。1超高温灭菌的原理：在热杀菌工艺中升高温度能提高对微生物的致死效力。同时超高温可以达到既灭菌又控制褐变的效果。2、超高温工艺杀菌效率的定义：根据加勒斯路特(Galesloot)法则，超高温工艺杀菌效率的定义是以杀菌前后孢子数的对数比来表示，以下式来表示为：SElg(原始孢子数最终孢子数) SE值可定量评判超高温工艺。3、超高温灭菌加工的类型：直接加热法和间接加热法（一）蒸汽喷射式超高温杀菌(直接加热法)；（二）蒸汽注入式超高温杀菌(直接加热法)；（ 三）欧姆加热超高温杀菌(直接加热法)；（四）板式热交换超高温杀菌(间接加热法)；（五）环形管式热交换超高温杀菌(间接加热法)；（六）刮面式热交换超高温杀菌(间接加热法)4、蒸汽加热法有哪两种形式：有喷射式和注入式两种形式，喷射式是把蒸汽喷射到物料流体里，注人式则是把物料注入到热蒸汽环境中。喷射器的体积通常较小，价格也比注入器低，而注入器使用的操作蒸汽压力较低，蒸汽和物料之间的温差也就比较小，这对热敏性制品的加热比较有利。5、间接加热法采用的热交换器一般有哪些形式：间接加热法采用的热交换器一般有片式、环形管式和刮面式，每一种方式都有其特点。片式热交换器的特点是处理能力大，结构紧凑；无缝环形管式热交换器的特点是具有极高强度，可以承受高压；刮面式热交换器则适用于黏度很大的制品。评价指标蒸汽加热板式加热管式加热刮面式加热适用产品特性中黏度、热敏原料低黏度、低果肉含量高黏度、高果肉含量高黏度、含微粒食品对风味影响大小小小热能效率最高很高高高设备大小很小结构紧凑大垂直、紧凑设备投资最低低高最高维修费用最低最高低高产品实例布丁果汁或果汁饮料果肉饮料浓缩汤料6、过氧化氢法灭菌：特点：过氧化氢(H2O2)的杀菌能力很强、毒性小、对金属无腐蚀作用。原理：在高温下可分解成水和新生态氧，该新生态氧具有极活泼的化学性质，杀菌能力极强。分解产生的水在高温下几乎立即就能汽化，因此过氧化氢在包装材料上的残留量很少。应用：H2O2的这种快速杀菌能力使被首选应用于无菌包装机的短时、快速、连续杀菌处理，美国FDA对H2O2作为包装材料消毒剂，规定的允许最高残留量为0.01mgkg 。无菌包装机采用3035的H2O2对包装材料杀菌，然后再使用120的无菌空气热处理，这样既能够达到很好的杀菌效果，又能够减少包装材料表面的H2O2残留。第七章 食品超高压技术基本概念：食品超高压技术利用帕斯卡定律，即利用加在液体中的压力(1001000MPa)，通过介质，以压力作为能量因子，将放在专门密封超高压容器内的食品，在常温或较低温度(低于100)下，以液压作为压力传递介质对食品加压，压力达数百兆帕，从而达到杀菌、物料改性、产生新的组织结构、改变食品的品质和改变食品的某些物理化学反应速度的效果。1、食品超高压技术的基本原理： 1、根据Le Chatelier (勒·蔡特里尔)定律，外部高压会使受压系统的体积减小(即V<0， V产物的体积-反应物的体积)，反之亦然成立。食品的加压处理使发生的反应向最大压缩状态方向进行，反应速度常数K增加或减小取决于反应的“活性体积”( V反应复合体体积-反应物体积)是正还是负： KInK。-( V*PRT)。以水为例，当水溶液被压缩时，其压缩能量： E=25*PCVo 式中 p-外部压力；C-溶液的压缩常数；Vo-体积的初试值。 2、再根据帕斯卡定律，外加在液体上的压力可以在瞬时以同样的大小传递到系统的各个部分，故而如果对液体在外部施以高压的话，将会改变液态物质的某些物理性质。以水为例，对其在外部施压，当压力达到200MPa时，水的冰点将降至-20；把室温下的水加压至100MPa，水会发生体积收缩，其体积减少19；水的压缩还会导致其温度的变化，高压下水的温度会升高。不同温度的水升温的情况也有不同。加压时食品中的水和作为传压介质的水(或含水介质)会发生相应变化，不含水的其他传压介质也会发生相似的变化。此外高压下水的传热特性和比热容等也会发生变化，这些变化都会影响到高压处理过程食品有关特性的变化。3、在高压下的反应所依据的理论是Benson导出的在压力下的动力学效应公式： 这是一个液相下的反应公式，V*为活化络合物的摩尔体积， V*为活化体积， V* = V-V反应物。由Benson的动力学效应公式可知，当 V为负值时，反应速率随压力增高按指数关系增大；相反，当 V >0时，则随压力增高，反应速率减小。许多化学反应如加成反应、环加成反应、聚合反应等，其活化体积 V*均小于零，因此，随着压力升高，这些反应的速率将会增大。2、超高压对蛋白质的影响：超高压对蛋白质一级结构无影响，有利于二级结构的稳定，但会破坏其三级结构和四级结构，迫使蛋白质的原始结构伸展，分子从有序而紧密的构造转变为无序而松散的构造，或发生变形，活性中心受到破坏，失去生物活。当蛋白质或酶经高压后，其疏水结合及粒子结合会因体积的缩小而被切断，于是立体结构崩溃而导致其变性。高压还可以破坏蛋白质胶体溶液，使蛋白质凝集，形成凝胶。在常温下蛋白质变性压力为400MPa以上，变性温度大于45。超高压可用于蛋白质的化学修饰产生新的功能，如蛋白食品结构组织化和起泡性。3、超高压在食品中的应用 (一)高压杀菌； (二)食品的品质和风味改良与新产品开发：1.高压处理脱除柑橘苦味和热臭味；2高压处理淀粉的糊化；3高压处理产生新的质构；4高压处理胡萝卜；5高压处理大蒜和茶；6高压处理肉的嫩化；7制抗过敏奶粉 (三)控制酶反应和灭酶；（四)高压速冻和不冻冷藏：1高压空气冻结；2压力移动冻结；3高压解冻；4低温高压下的不冻结贮藏； (五)在肉制品加工方面的应用：肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，包括大肠杆菌、绿脓菌、沙门氏菌、耶尔森氏菌属、微球菌属、葡萄球菌、肠球菌等，不损坏维生素等营养成分及原风味，改善肉组织。 (六)在鱼制品方面的应用：采用超高压技术生产鱼糕，在杀菌后其口感、风味都比较理想。 (七)在乳制品方面的应用：1991年Styles、Hooven发现，温度23，压力230MPa，乳的浊度和光亮度未改变，胶粒略有溶解，但对乳的光学和感官特性影响不大，压力在230430MPa，酪蛋白胶粒构象改变，发生重排、压缩，致使乳的浊度和光亮度逐渐降低，并趋于稳定。高压作用于脱脂乳，可使乳黏度增大，各向界面张力值提高，使乳化能力下降。 (八)在烹调方面的应用：把加压后的米用水煮大约5min，就和直接水煮20min的米粒一样具有米香味。陈米经过超高压处理10min，煮出来的米饭与新米一样可口，其原因是陈米中的淀粉经超高压处理后能充分地糊化所致。用高压预处理刀豆、胡萝卜、马铃薯，然后流化床干燥，这些脱水蔬菜的质构非常接近于原料，而且颜色保持得很好。 (九)用于保健食品的加工：采用超高压技术可以大大缩短营养成分的提取时间。由于高压下分子运动的加剧，可大大加快反应速度，对提高产品收率也十分有效。超高压技术用于提取各种贵重热敏性原料。如从植物中提取香精，从竹叶中提取黄酮素，从茶叶中提取茶多酚等。4、常见的食品高压装置由哪两部分组成目前国外常见的食品高压装置由高压容器和压力发生器(或称加压减压系统)两大部分组成。特点：承受压力高(150600MPa)，循环载荷次数多(连续工作，通常为2.5次h) ；有一定的处理能力和较短的单位生产时间，把装置设计成便于快装快卸操作的轻便形式5、超高压发生器装置的分类：外部加压式 其高压泵与高压容器分开设置，高压压媒经管路送入高压容器内产生高压。内部加压式 靠高压容器内活塞直接压缩压媒产生高压。第八章 食品分子蒸馏技术基本概念：分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心间的最短距离(即发生斥离时的质心距离)称为分子有效直径。分子运动自由程：某个分子在相邻两次分子碰撞之间所走过的路程称为该分子的分子运动自由程。就某一个分子来说，在某时间间隔内其自由程的平均值称为该分子的平均自由程。1、分子运动平均自由程及其影响因素：就某一个分子来说，在某时间间隔内其自由程的平均值称为该分子的平均自由程。由热力学原理可推导出分子运动平均自由程的计算公式如下：式中 m平均自由程； d分子有效直径； P分子所处空间压力； T分子所处环境温度；K波尔兹曼常数 另外，不同物质因其有效直径不同，因而分子运动平均自由程不同，即轻分子的自由程较大，而重分子的自由程较小。2、分子蒸馏原理：借助于在一定的温度和真空度下不同物质的分子运动平均自由程差异，在离受热液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面，使气相轻分子不断冷凝而打破动态平衡，使气相重分子达不到冷凝面而很快与液相重分子趋于动态平衡，从而实现液体混合物中轻重分子的分离3、分子蒸馏的特点： 1分子蒸馏的优点： (1)操作温度低； (2)蒸馏压强低(真空度高)：一般常规真空蒸馏其真空度仅达5kPa，而分子蒸馏真空度可达0.1l00Pa。 (3)受热时间短：分子蒸馏过程中，物料受热时间很短，一般为1025S。 (4)分离程度及产品收率高 ：分子蒸馏的挥发度一般用下式表示： 常规蒸馏的相对挥发度为： (5)产品品质高 特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离对于保持天然物质的品质有着特殊的功能。 2分子蒸馏的缺陷： (1)生产能力小； (2)设备结构复杂、制造技术要求高； (3)设备投资大。根据以上特点分析可见，分子蒸馏以处理热敏性高、沸点高、而产量要求不大但价值又高的物料为宜；而对于那些产量要求大、价值较低、热敏性不高、沸点较低的物料，则仍以常规真空蒸馏为宜。4、分子蒸馏常用设备：自由降膜式分子蒸馏器、旋转刮膜式分子蒸馏器、机械离心式蒸馏器5、分子蒸馏装置的组成单元6、分子蒸馏在食品工业中的应用1脱除热敏性物质中的轻分子组分(1)产品的脱臭：粗姜油脱臭 ； (2)产品物质中脱溶剂：辣椒红色素脱溶剂 2脱除产品的杂质及颜色：应用于脂肪酸及其衍生物、醇及其衍生物等的精制，这类产品有芥酸、亚油酸、亚麻酸、二聚脂肪酸、油酸酰胺、芥酸酰胺、油酸单甘油酯、硬脂酸单甘油酯、丙二醇酯，高碳醇等。3降低热敏性物质的热损伤：采用釜式蒸馏和分子蒸馏分别进行鱼油乙酯的生产。4改进传统生产工艺，进行清洁生产：如鱼油甘三酯脱酸、小麦胚芽油脱酸、米糠油脱酸、椰子油脱酸、大豆油脱酸等。目前在食品工业上的应用主要如下几个方面：（1）单甘酯的分离提纯； （2）天然维生素E的提取精制；天然维生素E的提取精制工艺方法有以下几种：萃取法(含超临界萃取法)；皂化法；酯化法：硅胶法；酶法；尿素络合法：凝胶过滤法；分子蒸馏法。（3）天然DHA、EPA的提取精制：EPA二十碳五烯酸； DHA二十二碳六烯酸作用： DHA和EPA不仅具有降血脂、降血压、抑制血小板聚集、降低血液黏度等作用，而且还具有抗炎、抗癌、提高免疫能力等作用。工艺方法：皂化酯化尿素包合法、超临界萃取法、层析分离法、分子蒸馏法等。其前处理过程均是：先将粗鱼油皂化酯化或直接酯化，使其转化为鱼油乙酯，然后对鱼油乙酯进行纯化。 （4）亚麻酸提纯；亚麻酸的提取方法：压榨法、溶剂萃取法、尿素包合法、超临界萃取法、层析法、分子蒸馏法 （5）高碳脂肪醇的精制：高碳脂肪醇是指二十二碳以上的直链饱和脂肪醇。它们一般常与高级脂肪酸结合成酯存在于虫蜡或植物蜡中；又如小麦胚芽油中也发现有较高含量的二十八碳醇，一般达1mgg左右。国内以天然蜡为原料提取高碳脂肪醇的工艺过程大致为：醇相皂化溶剂萃取有机溶剂精制。 （6）小麦胚芽油的精制：小麦胚芽油是以小麦胚芽为原料制取的一种谷物胚芽油，富含维生素E、亚油酸、二十八碳醇及一些尚未解明的微量生理活性组分，是宝贵的功能食品，具有很高的营养价值。制法：采用前处理方法进行脱胶及脱色处理，然后运用分子蒸馏脱除游离脂肪酸并纯化，最终得到高含量维生素E的小麦胚芽油。 （7）辣椒红色素的精制。工艺流程中，由于前处理工艺采用了化学溶剂法，因此，选用薄膜蒸发器首先脱除溶剂，其后的分子蒸馏工序重点是将辣椒红色素与辣椒素分离开。 第九章 食品超微粉碎技术基本概念：超微粉碎：一般是指将3mm左右的物料颗粒粉碎至1025m以下的过程，由于颗粒的微粉化导致表面积和孔隙率的增加，超徽粉化具有独特的物理化学性能。真密度：指除去微粉中微粒的孔隙、裂缝占有的体积，并除去物质的晶格内大于分子或原子的空隙占有的体积，而后求得体积。其中的真容积常用氦置换法测定。粒密度：不排除微粒内部的孔隙而求得密度。容积为微粒的真容积与微粒内部孔隙的容积之和。称量样品的重量即可求得粒密度。常用汞置换法测定。堆密度：又称松密度，为单位容积微粉的质量。此处所指的容积是指微粒(包括微粒本身的孔隙)及微粒间的空隙所占的总容积。测定堆密度的方法为；将微粒充填于量筒中，并按一定的方式振动(例如由一定高度每隔一定时间落到木板上)，等体积恒定时，量得微粉体积，即可由重量及容积求得堆密度。孔隙率：微粉的孔隙率是指微粒中孔隙及微粒间空隙所占容积与微粉总容积之比。即：总(全部孔隙的体积)(微粉的体积)微粉的体积(Vb)-微粉本身的体积(Vp)微粉的体积(Vb)(VbVp)Vb1-vpVb 则可以得出：堆密度微粉重量Vb ；真密度微粉重量Vp振动磨：振动磨是利用研磨介质在作高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎的细磨与超细磨设备。特点：介质填充率高，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机高10-20倍，而能耗比其低数倍。振动磨产品的平均粒径可达2-3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。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。1、超微粉碎的过程：1）在超微粉碎过程中，随着粒度减少至微米级，微细颗粒相互团聚(形成二次颗粒或三次颗粒)的趋势逐渐增强，在一定的粉碎条件和粉碎环境下，经过一定的粉碎时间后，超微粉碎作业处于粉碎团聚的动态平衡过程，在这种情况下，超微物料的粉碎速度趋于缓慢，即使延长粉碎时间(继续施加机械应力)，物料的粒度也不再减少，甚至出现“变粗”的趋势。超微粉碎过程出现这种粉碎团聚平衡时的物料称为物料的“粉碎极限”。2）对于超微粉碎过程来说，由于粉碎时间较长、粉碎强度较大以及物料粒度被粉碎至微米级或亚微举级，这些变化在某些粉碎工艺和条件下显著出现。这种因机械超微粉碎作用导致的被粉碎物料晶体结构和物理化学性质称为粉碎过程机械化学效应。2、常用粉碎机的名称：机械冲击式粉碎机，气流粉碎机，普通球磨机，振动磨，搅拌磨3、超微粉碎的应用体现：（1）可以使食品具有独特的物理化学性能。（2）可以改善食品的口感。（无不良的颗粒感）（3）使食品成分被充分利用，一些动植物的不可食部分，如骨、壳、纤维等也可以通过超微粉化而被人体吸收或利用，使得食品的范围扩大。(4) 食品的改进或创新。超微粉碎技术在粉茶加工中的应用：关键加工技术为：一是对鲜叶原料采用保绿手段，加工成色泽绿翠的干毛茶；二是使用超微粉碎技术，将茶叶粉碎成300目以下，约60的微细粉末，并保持茶叶的原有色泽。超微粉碎技术