农产品加工学-我国农产食品精深加工现状及发展

我国农产食品精深加工现状及发展趋势,一、,指食品支出金额在消费性总支出金额中所占的比例。这是国际上通用的衡量居民生活水平高低的一项重要指标，比例在59%以上为贫困，50-59%为温饱，40-50%为小康，40%以下为富裕。我国居民从温饱到小康向富裕发展。,我国食品消费现状,二、消费者的关心,消费者的关心、要求越来越多，越苛刻!,食品要求,食品本身,食品商品,产品要求是什么？,心理要求哪里、如何生产的？,安全,符合标准,营养,感官,生产背景,伦理,担保要求谁？,认证,溯源,产品/包装系统要求,包装功能与美学,信息,方便,产品/营销系统要求,销售渠道,价格,三、农产品与农产食品,农产品（Agro-products）是指种植业、养殖业、林业、水产业生产的各种植物、动物的初级产品及初级加工品。具体包括种植、饲养、采集、编织、加工以及捕捞、狩猎等产业的产品。广义农产食品：农业生产的可供人类食用的动植物产品，既包括对农、林、牧、水产各业产品及物料，也包括野生动植物资源。狭义农产食品（Agri-Food）：种植业收获的可供人类食用的产品，包括粮食、油料、水果、蔬菜、豆类、薯类、甘蔗、甜菜等及其野生可食用植物资源。,我国跨越寒、温、热三带，自然条件复杂，已查明的植物总数逾50多万种，有世界“园林之母”之称。,4.1营养学分类：4.1.1提供碳水化合物：粮谷和薯类（稻米、小麦、大麦、燕麦、玉米、高粱、稷、荞麦以及甘薯、马铃薯等），这些农产品为人类和动物提供能量。4.1.2提供植物蛋白和油脂：大豆、花生、油菜籽、芝麻、葵花籽、核桃、油棕等4.1.3提供维生素和矿物质：果品、蔬菜类（各种水果、干果、蔬菜的根、茎、叶、花、果以及食用菌类、食用花卉类）,四、农产食品分类,4.2农学分类4.2.1粮油类：我国已栽培利用的粮油作物60多种主要是农作物的籽粒，也包括富含淀粉和蛋白质的植物根茎组织。谷类作物：水稻、小麦、大麦、玉米、高粱、荞麦等；豆类作物：大豆（黄豆）、绿豆、蚕豆等；薯类作物（根茎类作物）：红薯（甘薯）、马铃薯、魔芋等，化学成分主要以碳水化合物、蛋白质和脂肪为主。,4.2.2果品类：我国果树作物800多种，已栽培利用的100多种，按果实构造不同，可分为仁果类、核果类、浆果类、柑桔类、坚果类等。野生果品类：刺梨、沙棘、桑椹、蓝莓等。部分野生果品正在人工驯化栽培。,西番莲(Plissims)是西番莲科(Passfloraceae)，西番莲属(Passionfloral)，多年生常绿藤本植物，又名鸡蛋果、百香果(Passionfruit)、时计果、洋石榴。其果为典型的热带、亚热带浆果，原产于南美洲的巴西到阿根廷一带,4.2.3蔬菜类：我国蔬菜种类繁多，全国主要的蔬菜有80多种，栽培的约有60多种。蔬菜大部分属于草本植物。蔬菜按其可食用部位进行分类，可以分为以下类：根莱类，茎菜类，叶莱类，花莱类，果菜类，食用菌类，食用花卉类，野生可食野菜。近年来大量引进国外新品种。,（1）野生可食野菜：主要指目前已开发利用对人体有特殊营养功能的一些野生蔬莱类，如蕨菜、枸杞头、荠菜、菊花脑、马兰头等。人工驯化栽培。,（2）食用菌类：是一类可供食用的低等植物的总称，属于真菌，以子实体供食用。常见的有蘑菇，香菇、平菇、金针菇、滑菇、猴头、竹荪、银耳等。工厂化种植。,（3）食用花卉：指可供食用的一些花器官，既有草本植物又有木本植物，如桂花、玫瑰花、洋槐花、菊花以及花粉等。温室化栽培。,水生蔬菜包括莲藕、菱白、慈姑、水芹、菱角、荸荠、芡实、蒲菜、莼菜、豆瓣菜、水芋、水蕹菜和蒌蒿13种、300多个品种。目前我国常年种植面积在67万hm2左右，其中莲藕面积就达33.3万hm2，产量300万吨以上，分别占世界总面积和总产量的50%左右和80%以上；其次为茭白，其栽培总面积在3万hm2以上。是水生蔬菜的主要生产国。我国的水生蔬菜以出口为主，销往日本、韩国和东南亚等十多个国家和地区，其中日本市场上我国水生蔬菜占70%以上份额。,4.3植物学分类,1、禾本科：水稻、小麦、大麦、玉米、高粱、甘蔗、薏苡（苡米、六谷）、芦苇等2、蓼科：荞麦3、豆科：大豆、绿豆、蚕豆、花生4、十字花科：油菜、萝卜、白菜、芥菜、甘蓝5、旋花科：甘薯6、茄科：马铃薯、烟草、辣椒、茄子、番茄,7、其它：锦葵科（棉花）、胡麻科（芝麻）、菊科（向日葵、莴苣）、伞形科（胡萝卜、芹菜）、葫芦科（瓜类）、蔷薇科（桃、李、苹果等）、芸香科（柑橘、橙、柚等,五、农产食品加工（Agri-foodprocessing）农产食品加工概念：是运用物理、化学和生物手段对农业生产的可食性植物原料进行加工，以满足市场和消费者需求的过程。,5.1农产品初加工与精深加工,初加工（Simpleprocessing）：加工程度浅，层次少，产品与原料相比，理化性质、营养成分变化小的加工过程或者根本不涉及农产品内在成分改变的加工。深加工（DeepProcessing）：加工程度深，层次多，经过多道工序，原料的理化性质发生较大变化、营养成分分割很细，并且按照需求进行重新搭配的加工过程。精加工（FineProcessing)：则是从加工过程的质量和加工后产品的质量两个角度界定的，是相对粗加工而言的。深加工主要是从加工层次的角度来理解的，一般情况下，深加工后产品质量都好，所以精深加工就连成一个词，其实它们之间也没有必然的正关系。,5.2按照技术先进性，分为传统加工和现代加工。传统加工：以传统的技术为手段，常建立在手工操作的基础上，凭借经验积累进行生产。我国很多加工业仍然是作坊式的传统加工;现代加工：是运用先进实用技术、现代高新技术和信息技术，建立在现代机器工业的基础上，进行大批量生产。现代加工需要现代科学和现代管理知识作支撑。技术先进性与加工程度的关系：技术先进程度不等同于加工程度，运用先进的加工技术，出来的产品可能是初加工，例如：碾米机碾米，相对于石舂是现代技术，但仍然是初加工；传统技术进行的加工，也能对农产品进行深加工，例如酿酒，虽然是传统技术，但是深加工(至少从工序来讲)。,5.3按照加工方法，可分为物理机械加工、化学加工和生物加工。物理机械加工：主要有粉碎、筛选、搅拌、加热、浓缩、干燥、压榨、过滤等工序，如碾米和磨粉,热、光、电、声、波、压等；化学加工：主要包括水解、解析、中和、凝聚等，如制糖；生物加工：包括生物酶法、微生物发酵等，生物方法为主的加工类型。如酿酒,5.4按照资源的节约程度，可以将农产品加工分为资源消耗型加工和高效利用型加工。资源消耗型加工：属线性加工模式，资源利用次数少。高效利用型加工：属循环利用模式，资源利用次数多。提高农产品加工综合利用能力也是促进我国农产品加工发展的方向之一。,3R（Reduction，Reuse，Resource）原则,六、国内外农产食品加工现状分析,我国利用约占全球7%的土地养育着占全球22%的人口。并且近几年来我国耕地面积逐渐减少。我国国土面积960万km2，占世界土地面积的7.2%，居世界第三位。我国耕地面积19.51亿亩（1996年），人均耕地1.59亩，当于世界平均数3.75亩的44%；2006年耕地面积为1827亿亩；2010年守住18亿亩耕地红线。我国人口数约13.2亿（2007），2009年约13.4亿，2010年13.7亿，世界人口数约68亿，迄今世界人口突破70亿。,6.1中外农产品产量（2009）,美洲大陆科技发展促进了大豆产量的提高(单产和总产):不但满足了美洲本身的需要,还保障了世界其它地区的需求,大豆,豆粕,Rawdatasource:GlobalTradeInformationServicesInc,26,2010年大豆贸易,6.2GrossOutputValueofFoodIndustryinChina,Duringeleventh5years(2005-2010),Chinasfoodindustryhasmaintainedfastandsoundgrowth,averagegrowthratewasmorethan20%,withasteadyincreaseineconomicbenefits.TopfiveprovincesareShandong,Henan,Sichuan,Guangdong,Jiangsu,6.3国内外农产食品加工现状对比,中国原料、半成品,发达国家精深加工品,出口,出口,废弃物,七、应用于农产食品加工的主要先进技术,1、计算机视觉技术计算机视觉技术是利用一个代替人眼的图像传感器获取物体的图像，然后将图像转化为一个数据阵，再利用计算机来分析图像，最后完成与视觉有关的任务。主要用于农产品品质自动识别和分级方面，如谷粒表面裂纹检测；水果等农产品表面缺陷和损伤的检测；根据大小、形状、颜色，对黄瓜、土豆、苹果、梨、玉米、鸡蛋、大米等进行自动分级。通过此项技术节省大量人力、物力和财力。,色选机,色选机是根据白米与异色粒或玻璃、塑料等无机物对光的吸收或反射光波的不同而进行选别的一种设备。现代色选机是一种集光、电、机及自动控制的先进的色选设备。用于大米、糙米等粮食，从而保证了白米的卫生等级。,色彩选别机,色选机原理与工艺图,物料经过振荡喂料器进入溜槽下滑，经过色选区，被CCD和NIR传感器捕捉异色粒、玻璃（图中黄色物料）等，然后色选机的中央处理单元通过计算，指令喷射阀动作，从而将异品种剔除出去。色选机的流量、感度、背景板等参数都能进行在线调整，极大方便了不同品种的色选效果。RMGS色选机特点：分辨率高，可分辨出0.14mm以上斑点粒；多种功能同时选。,鸡蛋的颜色、重量、破损、裂纹、血斑、污物等。避免了鸡蛋在包装过程中容易产生的二次污染，提高了鸡蛋无公害品质。,2、超高压处理技术超高压杀菌技术是将食品放入液体介质中，即将食品原料充填到柔软容器中密封，再将其投入到净水的高压装置中高压处理，加1001000MPa的压力一段时间后，如同加热一样，使酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质失活，变性及糊化，同时杀灭食品中的微生物的过程。其优点是保持了食品的原有风味、色泽和营养价值，灭菌均匀，无污染、操作安全，耗能低，同时延长了保质期。已经用于大豆蛋白、水果、香料、果汁、啤酒、罐头、咖啡等食品的加工中。,Pasteurizationusing400-600MPaatroomtemperatureforafewminutesinindustryreality.Fresh-likequalityattributesPasteurizedshelfstablehighacidfoods(pHvaluelessthan4.5)Pasteurizedlowacidfoodproducts(pHvaluemorethan4.5),Proteinstates:orderofevents,oligomer(4o),monomer(3o),moltenglobule(2o),unfolded(1o),aggregation,pressure,atmP,12kbar,10kbar,35kbar,effectsoncovalentbonds(0o),30kbar,*note:waterturnsintoiceabove10kbaratroomtemp.,Simplifiedvisualizationoftheorderofeventsintermsofwaterpackingandthevolumesofstructures.,Fig.1Wheatstarchsuspensions(5%w/w,x400)native(a),15minat500MPa,20C(b),15minat0,1MPa,90C(c).,HHPProductionisGlobal,StanstedFluidPower,42,3、超微粉碎技术超微粉碎技术是将物料粉碎到10m以下进行研究和应用，使微粉体具有巨大的比表面、空隙率和表面能，从而使物料具有溶解性、高吸附性、高流动性等多方面的活性和物理化学方面的新特性。其在食品工业中应用的优点是最大限度的保留粉体中营养成分、生物活性成分；提高利用率；提高发酵、酵解过程中的化学反应速度；利于机体对食品营养成分的吸收。超微粉碎技术已应用于各种粮食、果蔬的干制品，生产全营养食品。并被广泛应用于汤料、咖啡、果汁粉、水果等食品中。,球磨机,结构：筒体、给料、卸料、传动装置粉碎原理：离心力和重力（冲击、研磨、摩擦、剪切等作用）技术参数：转速磨介尺寸磨介充填率：球磨机内研磨介质所点截面积与筒体截面积的百分比值。,超细微颗粒直径范围,微米级:1mm1m亚微米级:0.5m100nm纳米级:100nm,NaturalCelllulosefibrin,ChineseWolfberry,whiteearfungi,ChineseYam,Ganoderma,SubmicronFood,茶叶超细粉碎,100nmSub-micron1m,FunctionalTea-GrainMilk,Selenium-rich“Teas”,GreenTea,MulberryTea,Antioxidant,(Selenium+Polyphenols),1-deoxynojirimycin(DNJ),NaturalGlucosidaseInhibitor,DietaryFiber,+,+,+,NaturalInsulinModulator,GABA,Pre-germinatedbrownRice,Super-micronization,Oatmeal,SuperfinePowderofGreenTeaLeaf,Pre-germinatedBrownrice(richGABA),FunctionalDrink,GreenTeaBrownRiceMilk,SpecialforPre-diabetesPopulation,Selenium-richMulberryTea&Pre-germinatedBrown-riceMilk,MulberryTeaMilk,Rich-GABA&DNJ,5MinLater,24hrsLater(-4oC),Left:Greentealeafplushottapwater:RightSubmicronSe-GreenteapowderplusClusteredwater,StabilityStudy,TeainfusionandSubmicronTeaclustertea,ColorChanged,Tealeaf,Tealeaf,4、膜分离技术膜分离技术是利用天然或合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。具有加工温度不高、无毒、无害、无残留、无污染、分离效率高等特点，广泛应用在：果蔬汁、糖浓缩，澄清和无菌化；谷物蛋白的分离、大豆乳清中功能性成分的分离以及谷物油脂的精炼，天然色素、马铃薯加工业废水中回收蛋白质的分离和浓缩(UF)；酱油、醋的除菌、除浊(UF)；解决低度白酒、保健酒的沉淀以及生啤酒的除酵母等。,Aexampleofmembraneseparationinwheypowderproduction,Spraydrying,UFandROmembraneusedinpurewaterproduction,5、微波技术微波技术是利用能量对物料加热达到生产要求的一种新技术，对水分子特别有效，可使物料中的水迅速散失，达到良好的干燥效果。通过微波加热干燥的食品，营养成分及色、香、味基本接近食物的天然品质。在世界上用微波对蔬菜、粮食等农产品进行干燥加工是主要应用。此外，还有微波解冻、微波杀菌、微波焙烤、微波膨化、微波灭酶活保鲜和微波烹饪等。,6、超临界萃取技术超临界萃取技术，具有使用安全、分离效率高、可防止萃取物热劣化及抗氧化和净菌等作用。主要应用在三个方面：提取风味物质，如香辛料、呈味物质等；提取农产品中某些特定成分或脱除，如从可可豆、咖啡豆和向日葵中提取油脂等；提取色素，脱除异味，如提取辣椒色素、高粱色素。,TheextractladenCO2issenttoaseparator(60-120bar)viaapressurereductionvalve.Atreducedtemperatureandpressureconditions,theextractprecipitatesoutintheseparator.TheextractfreeCO2stream,leavingtheseparatoristhenrecycledtotheextractor.,essentialoilsandfragrancesfromspices,flowersandChineseherbs,7、微胶囊技术（Microencapsulation）微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一个由天然或合成高分子制成的胶囊内成为一种固体微粒产品的技术，直径一般为5200m。主要作用：改变包裹食品的性质，如耐热性与储藏性；有效减少物料与外界布朗因素的接触，最大限度的保持营养物质、色香味和生物活性；可使不易加工储存的气体或液体转化成稳定的固体形式，可大大地防止或延缓农产品裂变的发生。主要应用：香精、香料、油脂、酱油、醋等传统液体产品固体粉末化；将营养强化剂和生物活性物质微胶囊化等。,8、冷冻干燥技术,冷冻干燥(真空冷冻干燥，冷冻升华干燥，分子干燥)，它是将湿物料先冻结至冰点以下（-5-20），使水分变成固态冰，然后在较高的真空度下（0.09MPa），将冰直接转化为蒸汽而除去，物料即被干燥。在食品工业中，常用于肉类、水产类、蔬菜类、蛋类、速溶咖啡、速溶茶、香料、酱油等。,黄秋葵,vacuumdeaerator,9、COMPLETEASEPTICColdfillingLINES,Pretreatment:Washing,Crushing-grinding,Enzymetreatment,JuiceExtraction,UHTSterilization,Cooling,Bottlefilling,Sealing,Labeling,Storage,Addingsugar,citricortartaricacidAndothers,intensivehomogenizationformincingofpulpparticles,Automaticpackaging,Germfreeairtransferbeltfortwotimessterilizationandonetimewashing,PlasticmaterialsofPET(polyethyleneterephthalate)bottle,extrusion,blowmolding,lasersprayingthecode,Automaticstacking,八、农产食品加工质量标准和质量控制体系。80年代初，英、法、德等国家采用国际标准已达80%。-日本国家标准有90%以上采用国际标准-发达国家目前采用国家标准的面更广，某些标准甚至高于现行的CAC标准水平-发达国家基本垄断了国际标准的制修订工作我国国家标准只有40%左右等同采用或等效采用了国际标准，不适应行业发展与农产品出口。我国GAP、GMP、HACCP、ISO程序化质量管理体系还不完善。,Certification,(1)AgriculturalsectorHazardFreeAgri-Produces,GreenFoodOrganicFoodGAP,(2)FoodIndustryHealthyFoodQualityandSafetyGMPHACCPISO,现代农产食品供应链的安全控