《食品加工高新技术》PPT课件.ppt

2019/11/13,1,食品加工高新技术,2019/11/13,2,课程名称：食品加工高新技术 (Food Processing Technology) 学分：1 学时：16 课程类别：专业方向必修课,2019/11/13,3,食品加工高新技术为专业必修课，着重介绍一些新的加工技术原理及其在食品中的应用。通过本课程的学习，使大家了解新技术，有助于开拓视野，增加其创新能力，以及在今后的工作或学习中很好地运用这些技术来解决实际问题打下基础。,食品加工中有关新技术（超微粉碎、挤压膨化、食品杀菌新技术、食品冷冻新技、食品分离新技术、食品加热新技术等）的基本原理、特点及其应用前景。,课程性质与目的,课程简介,课程大纲：,2019/11/13,4,教学内容： 立足于国内外食品工业现状和基础，借鉴国际食品工业中已成功应用的高新技术实例，简单介绍现代食品工业生产中能够应用的高新技术。 教学重点： 新技术原理介绍，重点介绍新技术在食品中的应用,2019/11/13,5,论文或笔试和平时作业 总成绩评定组成： 论文或笔试成绩60% +平时作业成绩40%,考核方法：考查,教学方法,教学方法采用PPT授课和课堂讨论,2019/11/13,6,主要内容,第一章 绪论 第二章 食品粉碎、造粒新技术 第三章 食品杀菌新技术 第四章 食品冷冻新技术 第五章 食品分离新技术 第六章 食品加热新技术,2019/11/13,7,食品加工技术的特点 食品加工技术的进展 食品工业高新技术分类 未来食品发展的因素 近几十年出现的食品工程方面新技术 高新技术在食品加工中的应用,第一章 绪论,2019/11/13,8,1.1食品加工技术的特点,1.安全性 2.可靠性 3.灵活性 4.易于接受性,2019/11/13,9,古代 食品的获得以捕,猎、采摘为主,只有简单的加工, 贮藏手段。 近代 十九世纪: 罐头的发明. 微生物的发现. 机械能应用于食品业,1.2 食品加工技术的进展,2019/11/13,10,两次大战: 军需促进了食品业工业化发展(罐头,脱水食品) 二战以后： 食品工业规模生产 相关学科的进步 相关技术的发展 新包装材料的出现,2019/11/13,11,食品加工技术发展方向 设备: 连续化,自动化，传统食品工艺工业化 产品: 多样化, 方便化, 成本低，品质好 流通：安全，高效,2019/11/13,12,1.3食品工业高新技术分类,2019/11/13,13,1.4 未来食品发展的因素,社会经济发展： 人口（增加，迁移）耕地（减少），传统粮食资源和能源（减少） 生活方式变化： 休闲，旅游，体育运动等 生理和心理要求发展 多样性、功能性 所以这些要求有新的技术配合， 可以预言，今后食品工业竞争将是科学技术的竞争,2019/11/13,14,1.5 近几十年出现的食品工程方面新技术,粉碎造粒新技术：微粉碎超微粉碎 微胶囊造粒技术 能源新法应用：远红外 徽波 油炸 过热蒸汽 包装杀菌新技术：高频电阻制罐 无菌包装技术 超高温杀菌 分离新技术：膜分离 ，超临界萃取 ，液膜分离,2019/11/13,15,保鲜新技术：气调 ，电离辐射 冷关联技术：冷冻浓缩，冷冻干燥，速冻，冷冻粉碎 质构调整技术：蒸煮挤压、气流膨化 生物技术：酶反应，微生物反应，细胞培培养，基因工程,2019/11/13,16,食品加工技术的发展趋势,营养性和稳定性高,天然原料的保存,特殊作用,提高原料的利用率,提高工作效率,2019/11/13,17,1.高新技术在杀菌工艺中的应用 1.1脉冲磁场杀菌技术 1.2超高温杀菌技术 1.3辐照杀菌技术 1.4电磁杀菌技术,1.6 高新技术在食品加工中的应用,2019/11/13,18,2.高新技术在食品安全检测中的应用 2.1生物芯片技术 2.2免疫检测技术 2.3现代仪器分析技术 3.高新技术在食品保鲜中的应用 3.1气调保鲜 3.2生物技术保鲜 3.3纳米保鲜技术,2019/11/13,19,4.高新技术在食品加工中的应用 4.1 超临界流体萃取技术 4.2微胶囊技术 4.3膜分离技术 4.4挤压膨化技术 4.5高压加工技术 4.6超微粉碎技术 4.7超声技术,2019/11/13,20,思考题,1.食品加工技术的特点 2.食品加工技术的发展趋势 3.高新技术在食品加工中有哪些应用？,2019/11/13,21,第二章 食品粉碎、造粒新技术,2.1微粉碎和超微粉碎技术 2.1.1粉碎的概念 用机械力的方法来克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。 2.1.2 粉碎的作用 （1）迎合某些食品消费和生产的需要。 （2）增加固体表面积以有利于后道处理的顺利进行。 （3）工程化食品和功能性食品的生产需要。,2019/11/13,22,2.1.3微粉碎和超微粉碎技术 微粉碎：原料粒度510mm，成品粒度100m以下。 超微粉碎：原料粒度0.55mm，成品粒度1025m以下。 超微粉碎的特点： 速度快可低温粉碎 粒径细且分布均匀 节省原料，提高利用率 减少污染,2019/11/13,23,超微粉碎的原理,通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨等手段，施于冲击力、剪切力或几种力的复合作用，达到超细粉碎的目的。其工艺过程有一次粉碎和二次粉碎。,2019/11/13,24,一次粉碎就是在一台设备上同时完成粉碎、筛选、分离、再粉碎的过程。 二次粉碎是先对物料进行粗粉碎，然后再采用超细粉碎机完成超细粉碎加工，其工艺流程大致为：原料筛选清选干燥粗粉碎超细粉碎风选分级超细粉体产品。,2019/11/13,25,2.1.4 干法超微粉碎和微粉碎 1） 气流式超微粉碎原理： 利用空气、蒸汽或其它气体通过一定压力的喷嘴喷射产生高度的湍流和能量转换流，物料颗粒在这高能气流作用下悬浮输送着，相互之间发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦作用，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使得物料颗粒间得到充足的研磨而粉碎成超微粒子，同时进行均匀混合。由于欲粉碎的食品物料大多熔点较低或者不耐热，故通常使用空气。被压缩的空气在粉碎室中膨胀，产生的冷却效应与粉碎时产生的热效应相互抵消。,2019/11/13,26,2）气流式超微粉碎的特点,1、粉碎比大，粉碎颗粒成品的平均粒径在5微米以下； 2、粉碎设备结构紧凑、磨损小且维修容易，但动力消耗大 3、 在粉碎过程中设置一定的分级作用，粗粒内于受到离心力作用不会混到细粒成品中这保证了成品粒度的均匀一致； 4、压缩空气(或过热蒸汽)膨胀时会吸收很多能量产生致冷作用造成较低的温度，所以对热敏t物料的超微粉碎有利； 5、易实现多单元联合操作 6、易实现无菌操作，卫生条件好。,2019/11/13,27,环形喷射式气流粉碎机,2019/11/13,28,一些常见的气流粉碎机,2019/11/13,29,一些常见的气流粉碎机,2019/11/13,30,2.1.5高频振动式超微粉碎,原理 利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生的冲击、摩擦和剪切等作用力，来实现对物料颗粒的超微粉碎，并同时起到混合分散作用。,2019/11/13,31,振动磨示意图,2019/11/13,32,振动磨机,2019/11/13,33,2.1.6 旋转球(棒)磨式超微粉碎或微粉碎,1）原理 利用水平回转简体中的球或棒状研磨介质， 后者由于受到离心力的影响产生了冲击和摩擦等 作用力，达到对物料颗粒粉碎的目的,2019/11/13,34,2）旋转球(棒)磨式超微粉碎或微粉碎特点,1、结构简单、设备可靠，易磨损的零构件的检查更换比较方便； 2、粉碎效果好，粉碎比大 3、应用范围广，适应性强，能处理多种物料并符合工业化大规模生产需求 4、能与其它单元操作相结合，如可与物料的干燥、混合等操作结合进行 5、干湿法处理均可,2019/11/13,35,旋转球磨,2019/11/13,36,3）球(棒)磨机的缺点,1)粉碎周期长、效率低且单位产量的能耗大； 2)研磨介质易磨损破碎，简体也易被磨损； 3)操作时噪音大，伴有强烈振动； 4)湿法粉碎时不适合于粘稠浆料的处理； 5)粉碎物粒度较振动磨的大,2019/11/13,37,球(棒)磨机的结构,2019/11/13,38,球磨机,2019/11/13,39,球磨介质,2019/11/13,40,2.1.7 湿法超微粉碎,1、搅拌磨 原理 在分散器高速旋转产生的离心力作用下，研磨介质和液体浆料颗粒冲向容器内壁，产生强烈的剪切、摩擦、冲击和挤压等作用力使浆料颗粒得以粉碎。,2019/11/13,41,搅拌磨研磨介质,玻璃珠 钢珠 氧化铝珠 天然砂子,2019/11/13,42,搅拌磨,2019/11/13,43,胶体磨,1、工作构件 磨体（定子） 、转子 2、原理 当物料通过这个间隙时，由于转子的高速旋转，使附着于转多面广的构料速度最大，而附着于定子面的物料速度为零，这样产生了急剧的速度蒸发，从而使物料受到强烈的剪切、摩擦，产生了超微粉碎作用。,2019/11/13,44,特点,1、可在极短时间内实现对恳浮液中的固形物进行超微粉碎，同时兼有混合、搅拌、分散合乳化作用。 2、效率和产量高 3、可以通过调节两磨体间隙达到控制成品粒径的目的 4、结构简单、操作方便、占地面积小,2019/11/13,45,胶体磨,2019/11/13,46,均质机,1、工作部件 均质阀 2、原理 高压 物料在阀盘与阀座间流过时产生急剧的速度梯度，速度以缝隙的中心为最大，而附于阀盘与阀座上的物料流速为零，由于急剧的速度梯度产生强烈的剪力，使液滴或颗粒发生变形和破裂以达到微粒化的目的,2019/11/13,47,均质机,2019/11/13,48,通过对纤维的微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性，从而使食物资源得到了充分的利用，而且丰富了食品的营养。 动物骨、壳、皮等通过超微粉碎后得到的微粉属有机钙，比无机钙容易被人体吸收、利用。 蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鲜剂、持水剂、抗氧化剂等，改性后还有许多其他功能特性。,食品资源的利用,2.1.8超微粉碎或微粉碎的应用,2019/11/13,49,改善食品品质，改变传统工艺，降低生产成本 软饮料加工：茶粉、植物蛋白饮料等 巧克力生产：巧克力配料的精磨 中药生产：促进药材成分的溶出，提高药效 水产品深加工和水产饲料生产,2019/11/13,50,2.2 微胶囊造粒技术,2.2.1 概念 将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术 2.2.2 优点 能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境相隔绝，达到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。此外，有些物料经胶囊化后可掩盖自身的异味，或由原先不易加工贮存的气体、液体转化成较稳定的固体形式，从而大大地防止或延缓了产品劣变的发生,2019/11/13,51,2.2.3 心材（囊心物质）,一、概念 微胶囊内部装载的物料 二、例子 生物活性物质、氨基酸、维生素、矿物元素、食用油脂、酶制剂、香精香料等,2019/11/13,52,2.2.4 璧材（包囊材料）,一、概念 外部包裹的壁膜 二、选择璧材的原则 1、能与心材相配伍但不发生化学反应 2、能满足食品工业的安全卫生要求 3、具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性和稳定性等 三、例子 植物胶、多糖、淀粉、纤维素、蛋白质、聚合物、蜡与类脂物,2019/11/13,53,2.2.4 微胶囊的功能,1、改变物料存在的状态、质量和体积 2、隔离物料间的相互作用，保护敏感性材料 3、掩盖不良风味、降低挥发性 4、控制释放 5、降低食品添加剂的毒理作用,2019/11/13,54,2.2.5 微胶囊的释放方法,即刻释放（机械方法如加压、摩擦等） 逐步释放（化学方法如酶的作用、溶剂及水的溶解、萃取等）,2019/11/13,55,微胶囊释放机理,1、活性心材物质通过囊壁膜的扩散释放 2、用外压或内压使囊膜破裂释放出心材 3、用水、溶剂等浸渍或加热等方法使囊膜降解而释放出心材,2019/11/13,56,2.2.6 微胶囊产品质量评定内容,1、溶出速度 2、心材含量的测定 3、微胶囊尺寸大小的测定,2019/11/13,57,2.2.7 几种常见的微胶囊造粒技术,一、喷雾干燥法 1、原理 将心材分散在已液化的壁材中混合均匀，并将此混合物经雾化器雾化成小液滴，此小液滴的基本要求是壁材必需将必材包裹住(即已形成湿微胶囊)。然后，在喷雾干燥室内使之与热气流直接接触，使溶解壁材的溶剂瞬间蒸发除去， 促使壁膜的形成与固化，最终形成一种颗粒粉末状的微胶囊产品。,2019/11/13,58,2、优点,1、适合于热敏性物料的微胶囊造粒 2、工艺简单，易实现工业化流水线作业，生产能力大，成本低,2019/11/13,59,二、挤压法,通过压力模头挤成细丝状，然后在搅拌杆作用下将细丝打断成细小的棒状颗粒 中心材基本上是在低温下操作，故适合于热不稳定物质的包裹 应用：香精香料、维生素C,2019/11/13,60,2.2.8 微胶囊技术的应用,1、香精香料 2、食用油脂 3、食品添加剂,2019/11/13,61,2.3 冷冻粉碎技术,利用物料在低温状态下的“低温脆性”，即物料随温度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性和韧性降低。在一定温度下用一个很小的力就能将其粉碎。,2019/11/13,62,2.3.2 冷冻粉碎的原理,物料的“低温脆性”与玻璃化转变现象密切相关。首先使物料低温冷冻到玻璃化转变温度或脆化温度以下，再用粉碎机将其粉碎。在食品和农产品快速降温过程中，会造成内部各部位不均匀的收缩而产生内应力，在内应力的作用下，物料内部薄弱部位微裂纹，并导致内部的结合力降低。在外部较小作用力就使内部裂纹迅速扩大而破碎。,2019/11/13,63,原料前处理 低温冷冻 真空升华干燥 产品后处理 对含油脂、糖分、水分多的物料特别有效,2.3.3 冷冻粉碎的工艺流程,2019/11/13,64,随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，各种饮料、乳品的消费日益增长，自然对食品包装.也提出了更高的要求：保质期长、口味不变。超高温杀菌正是达到这一要求的理想途径之一。 自上世纪中期研究出超高温杀菌后，各种式样的超高温灭菌机应运而生，在食品行业中也得到了广泛应用。,第二部分 食品杀菌新技术,2019/11/13,65,瞬时超高温灭菌技术,超高温杀菌是指将流体或半流体在28 秒内加热到135150，然后再迅速冷却到 3040。 这个过程中，微生物细菌的死亡速度远比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快，因而瞬间高温可完全杀死细菌，但对食品的质量影响不大，几乎可完全保持食品原有的色香味。,2019/11/13,66,分类：,就其原理主要分为直接和间接加热两种。 其中直接加热中有蒸汽吹入物料式和物料吹入蒸汽式两种，而间接加热的又分为管式灭菌机和板式灭菌机。 国内生产的超高温灭菌机中间接加热的最为常见。,2019/11/13,67,2019/11/13,68,管式超高温杀菌式（间接）,直接混合式（直接）,板式热交换式（间接）,2019/11/13,69,一、管式超高温灭菌机,管式超高温灭菌机，即我们通常称为瞬时超高温灭菌机因其在乳品、饮料、果汁、酒类、冰淇淋及酱油等流体食品中广泛应用。 它其它设备无可比拟的优越性，得到食品机械生产使用厂家的青睐。目前超高温灭菌技术和无菌灌装相结合成为流体食品生产的一大潮流。,2019/11/13,70,2019/11/13,71,管式UHT 工作原理：,从调味贮罐来的原料经过平衡罐缓冲后，由泵送入环形套管第三层进行预热。 预热后的牛奶进入均质机进行第一次均质，均质压力为4mPa。 均质后的原料进入第四层进行第二次预热。 进入环形套管第一层进行超高温杀菌。灭菌温度为135，灭菌加热2 秒。 杀菌后的原料从环行套管第三层出来后进行第二次均质，均质压力为25mPa。 最后进入环形套管第二层进行冷却，出料温度在25左右时，即可包装或灌装贮存。,2019/11/13,72,管式超高温灭菌机特点：,杀菌温度很高，效果明显，高温时间极短，因此引起的化学变化很小，保证了物料特性，稳定制品质量 使用安全、操作方便，设备采用全密封的形式，操作规程具有程序化 占地面积小，一台2吨/小时的瞬时超高温灭菌机占地仅2m2左右 可实现设备原地无拆卸循环清洗（CIP） 应用范围广，与高压均质机等连用，适用于高浓度物料的灭菌，如炼乳 设备耐用，折旧率低，除了定期更换密封圈等易损件外，绝大部分能长时间保持较好的性能。,2019/11/13,73,管式换热器的产品适用范围：,粘度较高或热敏性食品饮料类产品； 含有纤维及果肉颗粒较大的产品； 酸度较高,对死角具有腐蚀性的产品； 低酸无菌含颗粒的产品: 牛奶、酸奶、奶油、乳酪、蛋液、巧克 力、糖浆、 冰淇淋、果汁、含果粒汁、果酱、果冻、番茄酱、豆浆、色拉酱、糊状食品、脂肪及油脂、麦芽汁、啤酒、葡萄酒、米酒、茶汁、咖啡饮料等,2019/11/13,74,典型设备介绍（管式）：,荷兰斯托克公司研制生产。国内已有数十台投入使用，运行性能稳定，是设备生产企业消化制造的首选形式。 备环形管主体共有四层，每一层环形管中层套管，且管壁较厚，在弯制和安装时要保证套管同心和管子内壁光洁度不被破坏。,2019/11/13,75,二、板式换热式UHT,它是间接加热式超高温杀菌设备，广泛应用于果汁、茶等饮料生产线中。,2019/11/13,76,板式换热式UHT 工作原理：,（以果汁生产线为例） 料液经过平衡罐准备后，泵打入板式换热器，预热到75后，再进入均质机进行均质。然后由两个板式换热器很快加热到115，并保温3S 以上，这样果汁中的细菌立即被杀死。 被杀菌后的果汁返回预热板式换热器的另一侧，预热刚来的冷果汁的同时，冷却自己。 最后果汁可直接热灌装或进入冰水热交换器中，使其温度降至5左右，进行冷灌装和无菌封口。,2019/11/13,77,设备特点 ：,占地面积小，附属设备较少，投资小。 清洗系统时，该UHT 必须配备CIP 工段。板式换热器拆卸清洗较麻烦。 由于预热、杀菌及最后的物料冷却都用板式换热器，所以只要增减板片便可调整供给热量，即可实现不同工艺要求的温度。故其适应范围大，操作灵活。 此工艺过程是针对果汁而言，即先预热物料，然后进入均质机打碎脂肪球，最后让物料进入板式换热器杀菌。对于其他物料，可能要将均质机放在杀菌后面。,2019/11/13,78,三、直接混合式UHT,它是直接混合式的注射式超高温杀菌设备，由日本精研舍研制生产，成功的应用于豆奶、牛奶等生产线中。,2019/11/13,79,直接混合式VHT 工作原理（豆奶生产线为例）,2019/11/13,80,2019/11/13,81,直接混合式UHT 工作原理（豆奶生产线为例）,料液经过板式换热器预热到85后，进入蒸汽喷射器直接与蒸汽混合杀菌，温度为142。 在蛇形管中保温4 秒，最后进入脱臭、闪蒸系统。 此系统采用真空泵负压抽气，豆奶因减压而急剧膨胀，温度很快降至75左右，并去除水分和腥味，恢复豆奶中原有的水分。 再对豆奶均质、冷却，最后无菌储存或直接灌装。,2019/11/13,82,清洗系统时，要接入CIP 工段配好的酸、碱、水液直接进行清洗，所以该UHT 系统必须配备相应的CIP 工段。 由于蒸汽与奶直接混合，杀菌效果更彻底，且换热效率高。 使用的蒸汽必须是干饱和蒸汽，不含油、有机物和异臭。故只有饮用水才能作为锅炉用水。为了保证加热蒸汽干燥，除过滤器外，还需设置汽液分离器。 由于有脱臭过程，对于需要保留芳香味的物料会除去芳香味，故不宜采用此UHT 设备。,2019/11/13,83,总结：,板式换热UHT设备占地面积最小，投资小，但对于一些粘稠颗粒、易结垢的物料，如：豆奶等不宜采用。 环形套管式UHT 地面积较小，投资比直接混合式UHT 少，且热效率较高。 直接混合式UHT 占地面积较大，投资也较大，但杀菌最彻底。由于有脱臭过程，所以在工艺上应考虑是否会造成芳香味及营养物的损失。 故厂家选用UHT 设备时应综合考虑物料的性能、工艺要求和经济性等因素。,2019/11/13,84,所有UHT 设备，都需要AIC（Aseptic Inter-mediate Clearing）中间清洗过程和CIP（clearing in place）清洗过程。 AIC 的目的是为了进行下一个生产周期，通常在由于故障强迫停止生产时进行；而生产后都应进行CIP 清洗，以保证管道的无菌状态。 所以用合适的CIP 工段来配合UHT 工作，这在工艺上是十分必要的。,2019/11/13,85,食品超高压杀菌技术 Ultra High pressure processing,勤奋 精业 博爱 慎独,2019/11/13,86,内容要点,1.超高压技术简介 2.超高压技术原理 3.超高压技术装置 4.超高压对微生物的影响 5.超高压对食品化学成分的影响 6.超高压对食品物理性质的影响,2019/11/13,87,食品超高压杀菌技术简介,食品超高压技术（Utra High pressure processing，UHP）是当备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术它可简称为高压技术（High Pressure Processing，HPP）或高静水压技术（High Hydrostatic Pressure，HHP）。,1895 Roger报道了高压对微生物的作用 1899 Hite发现高压处理后的食品杀菌期能延长 1986 林立丸教授率先开展高压食品的研究 1990 高压食品首先在日本诞生 1997 美国也出现了高压食品,2019/11/13,88,超高压杀菌技术的优点与缺点,优点： 1 对食品的质构、风味、色泽及营养成分的影响小 2 操作时间短，杀菌均匀迅速 3 操作温度低 4 对食品形状要求小,缺点： 1 设备成本高和生产成本高 2 对芽孢的杀灭率低,2019/11/13,89,超高压杀菌技术的原理,食品超高压杀菌，即将食品物料以某种方式包装好后，放入液体介质（通常是食用油、甘油、油与水的乳液）中，在100-1000MPa压力下作用一段时间后，使之达到灭菌要求。主要是通过破坏细胞膜、抑制酶的活性和影响DNA等遗传物质的复制来实现的。,超高压杀菌技术可分为两类： 超高压静态杀菌 超高压动态杀菌,2019/11/13,90,超高压杀菌技术的原理,超高压静态杀菌：指将食品置于超高压处理室中，以水或其它液体为加工介质，当升压结束后，在设定的最高压静态保持一定的时间，使维持微生物生命活动的蛋白质等高分子物质变性失活，从而起到食品杀菌的目的。,超高压动态杀菌：指直接将食品加压到顶点的压力点，然后通过瞬间卸压或梯度减压等连续性作业方式，使加压渗透到微生物体内的水等外界物质膨化破碎菌体而达到快速、高效杀菌的效果，该杀菌技术易产业化。,2019/11/13,91,超高压杀菌装置1,超高压杀菌系统主要包含四个部分： 1. 压力容器及密封装置 a pressure vessel and its closure 2. 压力系统 a pressure generation system 3. 温度控制装置 a temperature control device 4. 物料搬运系统 a materials handling system,2019/11/13,92,超高压杀菌装置1,压力容器及密封装置,压力系统,2019/11/13,93,超高压杀菌装置1,高压容器,搬运装置,图 操作压力为400MPa-800MPa的生产单元示意图,2019/11/13,94,超高压杀菌的操作方式1,超高压杀菌的操作方式有两种：包装料高压处理和散料高压处理 There are two methods of processing foods in high pressure vessels: in-container processing and bulk processing.,包装料高压处理：即将物料先用包装袋装好，然后投入高压 容器进行高压杀菌. 散料高压处理：采用泵将物料泵入高压容器，然后进行高压 处理.,2019/11/13,95,高压对微生物的影响,微生物在10MPa以上时，其形态、微观构造、细胞的分裂、增值等会发生可逆变化，在常压下能恢复原状态。在100MPa左右的水静压下，微生物不能保持原有状态，不久即杀死。当压力达到100MPa以上时，微生物的各种变化成为不可逆了，微生物被杀死。在300MPa时，酵母菌的核膜被破坏、细胞膜和细胞壁被破坏，菌体的离子、氨基酸和核酸均已打漏。,2019/11/13,96,高压对微生物的影响,表 高压对部分微生物的杀灭效果1,2019/11/13,97,高压对食品组分的影响,目前已经清楚高压对非共价键（如：离子键、氢键及疏水键）有影响，而对于共价键没有作用。,Le Chateliers principle： 高压能促进并加速反应向体积减小的方向进行,Therefore, pressure favors processes that are accompanied by negative volume changes.,2019/11/13,98,高压对蛋白质的影响5,高压下，蛋白质分子发生去折叠，并与其它蛋白质分子聚合或者转变成另一种形式，导致食品的质构发生改变。, 150MPa 蛋白质的四级结构被破坏，亚单位解离。 150MPa 蛋白质的三级结构被破坏，变性可逆 300-700MPa 蛋白质的二级结构被破坏，变性不可逆,2019/11/13,99,高压对淀粉的影响7,在高压作用下，淀粉分子被打开，并发生部分的降解，使甜度增加，并易被淀粉酶作用。,图 高压对的小麦淀粉、木薯淀粉和土豆淀粉悬液（5%w/w）的凝胶度影响,2019/11/13,100,超高压对食品物理性质的影响8,What is the relationship between the high pressure to their physical property changes?,随着压力的上升，食品粉末的密度逐渐增大。 在一定压力下，作用时间对密度没有影响。 在一定压力下，食品粉末的大小与水分活度对密度没有明显影响,以密度为例,2019/11/13,101,超高压对食品物理性质的影响8,压力150MPa时，密度随压力的上升而上升。 压力于150MPa时，密度几乎不变。,图 不同压力对咖啡密度的影响,2019/11/13,102,发展趋势1,超高压联合杀菌技术将是超高压发展的方向。 单独使用超高压技术，所需的压力很高，因而设备成本相应的提高，过高的压力还会对食品的质构、风味等造成不良的影响。 采用联合杀菌技术，不仅可以降低压力强度，降低成本，而且可以发挥不同技术优势，利用协同效应提高杀菌效果,It is likely that high pressure processing will be capable of being used in combination with other types of processing and thus expand the unit operations available to food processors, leading to the development of new products and processes.1,2019/11/13,103,超高压联合杀菌技术,加热 heating pH 抗菌素 bacteriostatic 过氧化氢 hydrogen peroxide 二氧化碳 carbon dioxide 乙醇 ethanol,低水分活度 low water activity 亚硫酸钠s odium sulphite 超声波 ultrasonic waves 高压脉冲电场 high electric field pulses 包装 packaging,.,2019/11/13,104,超高压联合杀菌技术举例9,高压和抗菌素nisin联合杀菌技术,单独使用高压和抗菌素nisin对李斯特菌的杀灭效果不明显，而采用联合技术可显著提高杀菌效果9。,2019/11/13,105,超高压联合杀菌技术举例9,图 HHP与nisin联合处理对全液蛋中大肠杆菌的杀灭效果,在本图中可以看到对于大肠杆菌，HHP与nisin没有协同效应，nisin对大肠杆菌无杀灭作用，仅高压有杀灭作用，证明了革兰氏阳性菌对nisin有抗性。,2019/11/13,106,第三部分 油炸技术,油炸食品是一种传统的方便食品。利用油脂作为热交换介质，使被炸食品中的淀粉糊化，蛋白质变性，水分以蒸汽形式逸出，使食品具有多孔性，具有酥脆或外表酥脆的特殊口感，同时由于食品中的蛋白质、碳水化合物、脂肪及一些微量成分在油炸过程中发生化学变化而产生特殊的风味。,2019/11/13,107,2019/11/13,108,油炸食品是我国传统的食品之一，无论是逢年过节的炸麻花、炸春卷、炸丸子，还是每天早餐所食用的油条、油饼、面窝；近年来儿童喜欢食用的洋快餐中的炸薯条、炸面包以及零食里的炸薯片、油炸饼干等，无一不是油炸食品。油炸食品因其酥脆可口、香气扑鼻，能增进食欲，所以深受许多成人和儿童的喜爱，但经常食用油炸食品对身体健康却极为不利。,2019/11/13,109,常见油炸食品分类,油炸面制品：如麻花、油条、油饼、面筋等。 油炸肉制品：如炸鸡肉（鸡腿，鸡翅）、炸牛排、炸猪排等。 油炸果蔬类：如油炸香蕉片、油炸麻叶、油炸坚果等。 油炸海鲜类：如油炸鱼片等。,2019/11/13,110,油炸食品原理,食物油炸时，油可以提供快速而均匀的传导热，使制品表面脱水而硬化，出现壳膜层，还会使表面焦糖化及蛋白质和其他物质分解，产生具有油炸香味的挥发性物质。在油炸的最初阶段，由于水分蒸发强烈，食品表层和深层温度不超过100，此时蛋白质凝结，部分水分被排出，使食品体积缩小。而后制品表面形成干燥膜，水分蒸发受阻，经热传导使食品深层温度上升并保持在105左右，由于内部含有较多水分，部分胶原蛋白水解，使产品外焦里嫩，产生其特有的品质与风味。,2019/11/13,111,几种常见的油炸工艺介绍,根据产品要求和质感风味的不同，油炸工艺分为清炸、干炸、软炸、酥炸、松炸、脆炸、包炸和纸包炸等八种方法：,2019/11/13,112,(1)清炸：取质嫩的动物原料，经过加工，切成适合食品与菜看要求的块状，用精盐、葱、姜、水、料酒等适当调制，用急火高温油炸三次的方法，称为清炸。产品如清炸鱼块、清炸猪肝等，成品外脆里嫩、清爽利落。 (2)干炸：取动物肌肉，切成段、块等形状，添加调料人味，加水、淀粉、鸡蛋，挂硬糊或上浆等，用190220热油炸熟的方法，即为干炸。产品如干炸里脊，特点是干爽利落、味咸麻香、外脆里嫩、色泽红黄。,2019/11/13,113,(3)软炸：选用质嫩的猪里脊、鲜鱼肉、鲜虾等，经细加工切成片、条或馅料，上浆人味，蘸于淀粉面，拖蛋白糊，放人90120的热油锅内炸熟装盘的方法，即为软炸。产品如软炸鱼条，特点是表面松软，质地细嫩、清淡，味咸麻香，色白微黄、美观。 (4)酥炸：将动物性的原料，经刀技处理后，入味，蘸面粉，拖全蛋糊，蘸面包渣，放人150的热油内，炸至表面呈深黄色、起酥，成品外松内软熟或细嫩的方法，即为酥炸。产品如酥炸鱼排、香酥仔鸡。酥炸时要严格掌握火候和油的温度。,2019/11/13,114,(5)松炸：松炸是将原料去骨，加工成片或块形，经入味、蘸面粉、挂上全蛋糊后，放人15)一160即五六成热的油内，慢炸成熟的一种加工方法，因产品表面松酥，故称松炸。其特点是制品膨松饱满，里嫩，味咸而不腻。 (6)卷包炸：卷包炸是把质嫩的动物性原料切成大片，入味后卷入各种调好味的馅，包卷起来，根据要求有的拖上蛋粉糊，有的不拖糊，放入150即五成热油内炸熟的一种加工方法。成品外酥脆、里鲜嫩、色泽金黄、滋味咸鲜。应注意的是，凡需改刀的成品，包装或装盘要整齐，或包装前再炸制。需拖糊者必须卷紧封住口，以免炸时散开。,2019/11/13,115,(7)脆炸：脆炸即将整鸡、整鸭腿毛后，除去内脏洗净，再用沸水烧烫，使表皮胶原蛋白遇热缩合绷紧，然后在表皮上挂一层含少许馆糖的淀粉水或其他上色液，经过晾坯后，放入200210高热油锅内炸制，待主料呈红黄色、已炸熟时出锅。产品皮脆、肉嫩，放名脆炸。 (8)纸包炸：将质地细嫩的猪里脊、鸡鸭脯肉、鲜虾、细肉泥，调味并t：足浆，用糯米纸或玻璃纸等包成长方形，出的方法，称纸包炸。产品特点是形状美观，包内含鲜汁，要好，不漏汤汁。,2019/11/13,116,油炸食品的加热方式及设备,参见的加热方式有电加热、储油箱循环加热和蒸汽加热。,2019/11/13,117,1、电加热,在锅的底部或侧面布置一定数量的加热管,其浸没在油中 直接对油进行加热。 此方法的优点是加热均匀,热效率高,热损失小;生产过程中 省去了锅炉以及锅炉房等配套设施;投资小,投产快。但此方式只适合小规模生产且耗电量大。 1.油箱 2.电(或蒸汽)加热管 3.油炸筐 4.锅体 5.排气管6.均衡器 7.加热夹套,2019/11/13,118,2、储油箱循环加热,锅体和油箱均设置夹层进行蒸汽加热，将油箱中已加热 的油泵入锅体内循环以缓解蒸汽夹层热提供的热不足。 此方式管道热损失很大,而且要配置循环泵等额外的设备, 增加了阀门、接口,这样就很难维持锅内的真空度。 1.油箱 2.电(或蒸汽)加热管 3.油炸筐 4.锅体 5.排气管6.均衡器 7.加热夹套,2019/11/13,119,3、蒸汽加热,以蒸汽作为加热介质,比较适合一定规模的工业生产。 优点是热力供应足； 缺点是锅体需要承受很大的压力,一方面要承受夹层内蒸 汽的压力,另一方面锅内又具有很高的真空度。,2019/11/13,120,油炸食品的包装,油炸食品的灭菌比较彻底，同时由于表面有一层含脂量较高的硬壳，微生物不容易侵入，因此保存期较长。但是由于表皮脂肪含量较高，从而十分容易被氧化而引起酸败。因此油炸食品的包装要注意防止氧气的渗入。 油炸食品的小包装可以用双向拉伸聚丙烯徐FVDC聚、乙烯、涂PVDC玻璃纸聚乙烯、 聚酯铝箔聚乙烯。油炸食品的大包装可用双向拉伸聚丙烯镀银聚乙烯。,2019/11/13,121,食用油炸食品对人体的几点危害,一、丙烯酰胺对人体的危害 丙烯酰胺是一种结构简单的小分子有机化合物，纯品为透明结晶状固体，可以溶解与水。在油炸食品中丙烯酰胺的含量是相当高的，其属中等毒类，对眼睛和皮肤有一定的刺激作用，可经皮肤、呼吸道和消化道吸收，并有部分在体内蓄积，主要影响神经系统。一次性大剂量摄入会引起中枢神经系统的功能，脑尤为明显，表现为脑出血症状。另有关动物实验证实，丙烯酰胺含量高还能使动物患生殖系统癌症。,2019/11/13,122,食用油炸食品对人体的几点危害,二、亚硝酸盐类物质对人体危害 经常吃油炸食品，其癌症的发病率远远高于不吃或极少进食油炸食物的人群。这时由于，食品在油炸过程中，高温不仅使得油脂的维生素、等营养在高温下受到破坏产生氧化物质，大大降低了的营养价值，而且此过程中会产生大量的亚硝酸盐类，这类物质是世界公认的强致癌物质。,2019/11/13,123,食用油炸食品对人体的几点危害,三、3，4苯并芘 对人体的危害 3,4-苯并芘是一种强致癌物。自然界中，它产生于煤炭、石油等不完全燃烧和加工过程中。但是，目前不少研究标明，食品油炸过程中，高温也会使油脂产生3,4-苯并芘，长期食用会对使人致癌。,2019/11/13,124,食用油炸食品对人体的几点危害,铝含量严重超标 油炸食品中通常加入了大量疏松剂明矾。明矾主要成分是铝，而过量摄入铝会对人体有害。铝是两性元素，就是说铝与酸与碱都能起反应，反应后形成的化合物，容易被肠道吸收，并可进入大脑，影响小儿智力发育,而且可能导致老年性痴呆症。另外，做油条时的面团经过明矾处理后，碱性很高，使维生素B1都损失掉。,2019/11/13,125,食用油炸食品对人体的几点危害,五、另外，现在人群中较多的肥胖、高脂血症、糖尿病、脂肪肝和冠心病等“富贵”病症，也与常食用油炸食品有着很大的关系。不少研究都表明，常吃油炸食物的人，此类“富贵病”的发病率要远远高于不吃或极少进食油炸食物的人群。,2019/11/13,126,有效减少油炸食品危害的几种方法,1油温控制在200L以下，最好使用控温油炸锅。 2油连续使用不可过长，及时换添新油。 3油使用后马上过滤，除去分解物质，延长油脂使用寿命。 4颜色深、太油腻、味道不好的油炸食品不能吃，不要贪小大大。 5油烟大、泡沫多的油已坏，不能使用。,2019/11/13,127,有效减少油炸食品危害的几种方法,6油炸食品一次不能多吃也不能经常吃，吃后要注意蛋白质摄取量，保持营养均衡。 7最好使用部分氢化过的植物油或加入抗氧化剂的油来炸剂食品。 8如能在真空减压下油炸食品，油不会引起酸败，比较理想。,2019/11/13,128,食品分离新技术-膜分离,2019/11/13,129,本章内容概况,1.基本内容 (1) 膜分离类型及基本原理 (2) 膜材料 （3）膜分离的应用 2.课程的重点、难点 各种膜分离的原理、特点 3.课程教学要求 (1)掌握各种膜分离方法的原理 (2)了解膜分离的应用,2019/11/13,130,一、膜分离类型,微滤(Microfiltration, MF) 超滤(Ultrafiltration, UF) 纳滤(Nanofiltration, NF) 反渗透(Reverse osmosis, RO) 透析（Dialysis） 渗透汽化（ osmosis vaporization,OV ）,2019/11/13,131,1、微滤,1.1 膜孔径 ： 0.02-10m 1.2 推动力 ：压力差 1.3 分离机理：筛分 原料液在压差作用下，其中水(溶剂)透过膜上的微孔流到膜的低压侧，为透过液，大于膜孔的微粒被截留，从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。,2019/11/13,132,1.3 分离对象：直径0.05-10 m 的微粒或分子量大于100万的高分子物质 1.4 操作压力 ：0.010.2MPa,2019/11/13,133,微滤膜,电镜下的聚醚砜微滤膜,2019/11/13,134,微滤膜,均为均匀的多孔膜，孔径较大,2019/11/13,135,微滤膜的研究历史及概况,1907年Bechhold首先制得系列化多孔火棉胶膜，至今有近百年历史。而微孔膜的广泛应用是从二战之后开始的。 我国MF研究始于70年代初，开始以混合纤维素膜（CACN ）膜片为主，于80年代相继开发成功醋酸纤维素膜、二氟化树脂 膜（PVDF）、尼龙等膜片，多通道无机微孔膜也实现产业化 。目前在医药、饮料、饮用水、食品、电子、环保等领域有较广泛的应用。,2019/11/13,136,微滤在工业上的应用,1：水处理行业 除去细菌和固体杂质,纯净水制造设备,2019/11/13,137,微滤在工业上的应用,2、电子工业 半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理,2019/11/13,138,微滤在工业上的应用,3、制药行业 医用纯水除菌、除热原，药物除菌,2019/11/13,139,微滤在工业上的应用,4、食品工业 酒、饮料中酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤 、蛋白的分离,微滤机,2019/11/13,140,食品工业中的应用成果,1、陶瓷膜微滤分离酪蛋白和乳清蛋白 2、有机微滤膜 处理对啤酒品质的影响 3、微滤和反渗透膜组合工艺浓缩罗汉果汁的研究,2019/11/13,141,2、超滤,2.1 膜孔径 ： 相对分子质量103-106 2.2 推动力 ：压力差 2.3 原理 超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化 。,2019/11/13,142,2.4 分离对象 ：筛除 5-10m以上的颗粒 2.5 操作压力：通常为40-700Mpa,超滤装置,2019/11/13,143,超滤膜,特点：高效、通透性好 、稳定性好 保存：1甲醛溶液浸泡,2019/11/13,144,超滤的研究历史,超滤起源于是1748年，Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语，1896年，Martin制出了第一张人工超滤膜，其20世纪60年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始，70年代和80年代是高速发展期，90年代以后开始趋于成熟。 我国对该项技术研究较晚，70年代尚处于研究期限，80年代末，才进入工业化生产和应用阶段。,2019/11/13,145,超滤在工业中的应用,1：环境工程 废水的处理 相关的研究成果： (1)陶瓷膜超滤装置处理冷轧含有废水 （2）超滤-反渗透双膜法深度处理皮革废水的中试研究 (3) 未经废水的超滤前处理工艺研究,2019/11/13,146,超滤在工业中的应用,2、医药、食品工业 分离纯化和浓缩一些大分子物质 相关成果 （1）超滤法提纯茶多酚的研究 （2）超滤法分离丹皮多糖的研究 （3）超滤洋葱伯克霍尔德菌CF-66发酵液提取抗菌物质的研究 （4）超滤分离癞葡萄水溶性降糖活性物质 （5）超滤法分离黑豆抗氧化活性肽,2019/11/13,147,3、纳滤,3.1 操作压力：0.5-2.0Mpa 3.2 分离对象：相对分子质量界限为200-1000Da，分子大小约为1nm的小分子 3.3 推动力：压力差,2019/11/13,148,3.4原理,介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程,2019/11/13,149,3.5 纳滤膜,无孔膜，操作压力低，通量大。稳定性好,纳滤膜的电子扫描图,2019/11/13,150,纳滤在工业上的应用,1、超纯水制备,超纯水制备设备,纳滤水“有点甜”,纳滤净水器,2019/11/13,151,纳滤在工业上的应用,2、食品工业-果汁高度浓缩、功能性低聚糖的分离和精制,大豆低聚糖,2019/11/13,152,纳滤在工业上的应用,3、医药工业 3.1中药提取物的分离纯化（银杏叶提取物的浓缩、橘子黄色素的提取等） 3.2 生物制品的分离纯化（多肽、蛋白质、核酸、抗生素等）,2019/11/13,153,纳滤技术存在的问题,1、膜的研制（如何提高其分离精度、耐溶剂、耐氧化和抗污染等性能,尤其是膜污染问题） 2、新兴膜材料的开发（不易被污染） 3、膜工艺（集成工艺的开发和过程优化以延长膜的使用寿命,降低生产成本） 有关纳滤的研究在我国方兴未艾,许多纳滤技术目前仍停