食品工程高新技术串讲样本.doc

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1、 超微粉碎技术: 利用各种特殊的粉碎设备, 经过一定的加工工艺流程, 对物料进行碾磨、 冲击、 剪切等, 将粒径在3mm 以上的物料粉碎至粒径为10um-25um以下的微细颗粒, 从而使产品具有界面活性, 呈现出特殊功能的过程
2、 超微粉碎是基于微米技术原理
3、 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
4、 超微粉碎食品的特点
1) 较大程度地保持了物料原有的生物活性和营养成分, 改进了食品的口感;
( 2) 使得食品有很好的固香性、 分散性和溶解性, 利于营养物质的消化吸收;
( 3) 由于空隙增加, 微粉孔腔中容纳一定量的CO2和N2可延长食品保鲜期;
( 4) 原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用, 节约了资源;
( 5) 可配制和深加工成各种功能食品, 增加了品种, 提高了资源利用率。
( 6) 超微粉碎加工技术适用范围广、 操作工艺简单、 产品附加值高、 经济效益显著。

5、 超微粉碎工艺过程有一次粉碎和二次粉碎
6、 气流式: 以压缩空气或过热蒸汽, 经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积压、 磨擦和剪切等作用从而达到粉碎的目的。
7、 磨介式
借助与运动的研磨介质(磨介)所产生的冲击, 以及非冲击式的弯折挤压和剪切等作用力, 达到物料颗粒粉碎的过程。
8、 磨介式粉碎的典型设备有球磨机、 搅拌磨、 胶体磨和振动磨
9、 冷冻粉碎
是在低温状态下对易碎产品进行粉碎。 
10、 冷冻粉碎原理: 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
11、
1) 、 可粉碎胶体含量高, 稠度粘度高的物质。
2) 、 可制成粘度分布均匀的产品。
3) 、 不发生常温粉碎时, 因发热氧化产生的变质现象。
4) 、 不产生气味逸出( 对香辛料) , 粉尘等特别不破碎物质的功效成分
12、 冷冻粉碎工艺过程:
制冷剂( -100℃)液氮制冷 →吸热→原料→冷冻→低温粉碎→收集→干燥→充氮包装→成品
13微胶囊: 指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为5-200μm不等, 形状多样, 取决于原料与制备方法。
微胶囊化: 制备微胶囊的过程称为微胶囊化。
微胶囊化技术: 指将固体、 液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中, 使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。
14、 被包埋的物质称为芯材, 包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材
15、 可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、 半合成高分子和合成高分子材料,
16、 包囊材料选择原则
油溶性囊心物需选水溶性包囊材料
水溶性囊心物则选油溶性包囊材料
即包囊材料应不与囊心物反应,不与囊心物混溶。
高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素,如渗透性、 稳定性、 溶解性、 可聚合性、 粘度、 电性能、 吸湿性及成膜性等
17、 微胶囊的功能
隔离物料间的相互作用, 保护敏感性物质
改变物料的存在状态、 质量和体积
掩盖不良风味、 降低挥发性
控制释放
降低食品添加剂的毒理作用
能使不相容成分均匀地混合
隔离活性成分
18、 释放的方式
扩散, 膜层破裂, 降解
19喷雾干燥法生产微胶囊的工艺流程:
囊材和囊心物质→混合→均质、 乳化→乳化液→在热空气中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品
20、 喷雾干燥法生产微胶囊注意事项
适当的范围内增加壁材含量能够大幅度提高包埋率
进料温度不能太高, 必须考虑到低沸点挥发成分的挥发
提高空气入口温度可提高包埋率、 降低表面的挥发物含量, 且进料的固形物含量越高, 这种作用就越强
21溶剂脱水法生产微胶囊的工艺流程
囊材( 阿拉伯胶) 和囊心物质( 调味香料) →混合→均质、 乳化→乳化液→在乙醇中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品
22、 包结络合法
是一种利用β-环状糊精作为载体, 在分子水平上进行包结的微胶囊化技术
23β-环状糊精作为载体, 为什么能实现在分子水平上实现微胶囊化
β-环状物精分于是由7个葡萄糖分子以α-1, 4糖苷键连接成环状, 分子呈圆柱形, 表面是亲水区, 内有一个中空的近似圆柱形的疏水区。包结络合反应只发生在有水的条件下, 水分子占据了环状物精分子中间的疏水区, 很容易被极性较低的客体分子所取代, 从而进行包埋。
24、 界面聚合法
此方法是将芯材物乳化或分散在一个有壁材的连续相中, 然后在芯材物的表面是经过单体聚合反应而形成微胶囊
25
、 界面聚合法
参加聚合反应的单体, 一种是水溶性的, 另一种是油溶性的, 它们分别位于囊心液滴的内部和外部, 并在囊心液滴的表面上反应形成聚合物薄膜。
26、 Supercritical Fluid: 一种流体( 气体或液体) , 当其温度和压力均超过其相应临界点值时, 该状态下的流体称为超临界流体
27、 临界流体萃取Supercritical  Fluid  Extracting以超临界流体为萃取剂从溶液中提取被溶物质的技术
28、 Supercritical  Fluid  Extracting原理
利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系, 即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响, 在超临界状态下, 将超临界流体与待分离的物质接触, 使其有选择性地把极性大小、 沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。然后借助减压、 升温的方法使超临界流体变成普通气体, 被萃取物质则完全或基本析出, 从而达到分离提纯的目的
29、 超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成
30、 超临界CO2: 是指处于临界温度与临界压力( 称为临界点) 以上状态的一种可压缩的高密度流体 ,
31超临界流体的特点: 比普通液体溶剂传质速率高, 而且扩散系数介于液体和气体之间, 具有较好的渗透性, 而且没有相际效应, 因此有助于提高萃取效率, 并可大幅度节能。
32、 超临界萃取的特点
1) 、 超临界萃取能够在接近室温(35～40℃)及CO2气体笼罩下进行提取, 有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。
2) 是最干净的提取方法, 由于全过程不用有机溶剂, 因此萃取物绝无残留的溶剂物质, 从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染, 保证了100%的纯天然性;
3) 萃取和分离合二为一, 当含有溶解物的CO2流体进入分离器时, 由于压力的下降或温度的变化, 使得CO2与萃取物迅速成为两相( 气液分离) 而立即分开, 不但萃取的效率高而且能耗较少
4) CO2是一种不活泼的气体, 萃取过程中不发生化学反应, 且属于不燃性气体, 无味、 无臭、 无毒、 安全性非常好
5) CO2气体价格便宜, 纯度高, 容易制取, 且在生产中能够重复循环使用, 从而有效地降低了成本;
6) 压力和温度都能够成为调节萃取过程的参数, 经过改变温度和压力达到萃取的目的
33、

2
2
7
5
4
1
3

34、
35、 GAS的主要原理: 当高压气体溶入含有溶质的溶液相内, 使其中的溶剂发生迅速膨胀, 于是大大降低了溶质在其中的溶解度, 导致该溶质的快速结晶析出
36、 当前在工业上应用较成功的膜浓缩主要有以压力为推动力的反渗透 (Rever Osmosis, 简称 RO) 、 超滤(Ultra Filtration,简称 UF), 以及以电力为推动力的电渗析(ED) 。
37、 浓度差极化: 在反渗透过程中, 主要是溶剂透过膜, 而溶质大部分透不过, 在分离过程中, 在溶液与膜的界面上, 溶质逐渐积累。当其浓度超过主体液浓度时, 产生了界面与主体液之间的浓度梯度, 引起溶质从界面向主体液扩散, 这就叫浓度差极化。
38、 浓度差极化后果:
降低了透水速率和膜系统的分离能力
溶剂从低浓度向高浓度处扩散流动, 难度自然很大;
边界层溶质的增加, 推动力也增加, 动耗增加;
边界层的存在, 相当于膜的厚度增加。
39、 浓度差极化控制
a从流动方式上: 平行于膜表面流动( 错流) ;
b 使用较小的管径的管子;
c 设置湍流发生器产生湍流
40、 膜的压实现象: 在反渗透时膜组件一直承受较高的压力, 长期使用后产生压实, 膜被压变形。膜表面的孔与多孔支撑体内的孔变小、 变少, 致使通透性变差, 影响了透过速率。
41膜的压实现象解决方法: 增强膜的机械强度, 减少膜的变形; 定期进行反冲洗, 恢复膜的原有的空隙。
42、 影响反渗透浓缩和超滤浓缩的因素
膜材料的种类和性能, 溶质的特性, 溶液的性质
43、 反渗透浓缩和超滤浓缩操作条件
操作压力
操作温度
操作时间
浓差极化
44、 分子运动自由程: 一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程
45、 分子蒸馏的特点: 操作温度低于物料的沸点 , 蒸馏压强低 , 受热时间短
46蒸煮袋是采用由聚酯、 铝箔、 聚烯烃等材料复合而成的多层复合薄膜用黏合剂经过干法或其它复合后切制或一定尺寸的软质包装容器
47、 软罐头食品是将各种不同的食品原料加工处理后, 装入热熔封口的蒸煮袋内, 经过适度的加热杀菌, 使之成为能长期保存, 食用方便的食品。
48、 无菌包装: 经过杀菌的食品(饮料、 奶制品、 调味品等)在无菌环境中包装, 封闭于经过杀菌的容器中, 以期在不加防腐剂、 不经冷藏的条件下取得较长货架寿命的工艺操作。
49生产无菌产品的必要条件

,

50无菌系统的基本功能和要求

无菌区的建立及维持

经商业无菌处理的半成产品

经商业杀菌处理的包装容器

连续式的监控和记录重要管制因子

包装容器的完整性
52、 不良品追踪调查内容

53、 CIP清洗重要管制点
清洗时间 视附着物的种类而定
清洗剂温度 60-80ºC
清洗剂浓度 1.0-2.0%
流速,温度及压力 1.5-2.0m/s, 10-15m3/Hr, 2Bar
54、 CIP清洗大循环包括: 水-碱-水-酸-水
55、 CIP清洗小循环包括: 水-碱-水
56、 卷材纸盒包装材料各层从外到里的作用如下:
( 1) 外层的PE层可保护印刷的油墨并防潮, 且当包装叠起时保护封口表面。
( 2) 纸板赋予包装应有的机械强度以便成形, 且便于油墨印刷。
( 3) PE使铝箔与纸板之间能紧密相联。
( 4) 铝箔可阻气, 并保护产品防止氧化和免受光照影响。
( 5) 最内层的PE( 或其它塑料) 可提供液体阻隔性。
56、 : 无菌包装程序
包装材料灭菌→无菌填充和包装→无菌产品
↑
原料灭菌→无菌输送
57、 无菌包装环境的形成方法
生产前: 无菌室的灭菌是经过双氧水喷雾和无菌空气干燥来实现的, 无菌空气是经过包装机无菌空气加热器加热来实现的。液态双氧水喷射到无菌热空气中并瞬间蒸发, 无菌空气和双氧水气体的混合物进入无菌室进行灭菌, 冷凝在内表面的双氧水, 经过无菌热空气进行干燥, 完成无菌室的灭菌。
生产中: 无菌室内吹入无菌热空气, 并保持其正压, 20～40mm水柱, 实现无菌状态。
灌装机的灭菌以及纸筒的完整封合
58、 食品膨化就是将大米、 玉米、 麦类、 豆类和薯类等原料, 送入一种专门设计的可连续作业的机械内, 进行高温高压处理后, 在常温常压下使其体积膨胀若干倍, 内部组织呈疏松多孔的海绵状的操作过程。
59、 食品膨化的方法主要有挤压式膨化, 气流式膨化两种
挤压式膨化, 气流式膨化。
60、 挤压食品: 食品物料在压力作用下, 定向地经过一个模板, 连续成形制成的熟或半熟、 膨化或非膨化食品, 称为”挤压食品” 。
61、 蒸煮挤压: 大多数的挤压成型机是将加热蒸煮与挤压成型两种作用有机地结合起来, 使原料经过挤压机后, 成为具有一定形状和质构的产品, 因此挤压技术又叫蒸煮挤压技术
62、 膨化食品特点
不回生, 便于长期贮存
有利于人体消化吸收
应用范围广
生产效率高, 成本低
口感好, 食用方便
无污染。
62、 食品的膨化方法
直接膨化法
是指产品被挤出成型模时直接膨胀形成膨化食品的工艺过程。
间接膨化法
是指从成型模被挤出的没有膨胀的半成品(外形呈球状)经过精心干燥之后再进行烤、 炸、 或微波等手段使其膨胀, 以得到最终膨化食品的工艺过程。
63、 根据膨化的产生原因和设备的不同, 食品的膨化方法可分为
挤压膨化
气流式膨化
焙烤膨化
64、 原料经膨化后会产生各种变化, 其宏观变化可用表观密度和膨化度表示。
表观密度: 单位体积膨化制品的质量。
膨化度: 膨化后制品体积增大的倍数。
65、 挤压技术特点:
(1) 挤压技术来加工谷物食品, 在经过初步粉碎和混合后, 即可用一台挤压机一步完成混炼, 熟化, 破碎, 杀菌, 预干燥, 成型等工艺。
(2) 只要更换挤压模具, 便可方便地改变产品造型。
66、 挤压加工过程的特点和作用
1) 是一个高温高压的过程;
2) 可较方便地调节挤压过程的压力剪切力, 作用和时间;
3) 可将挤压过程应用于某些需高温高压的生化反映过程;

67、 蛋白质在挤压中的变化
植物蛋白经组织化, 可产生类似于肌肉的结构和纤维的特征, 改进了口感、 扩大了它的使用范围、 提高了营养价值。
含有较多蛋白质(50%以上)的原料, 在挤压机内由于所受的剪切和摩擦力的作用, 使维持蛋白质三级结构的氢键、 范德华力、 离子键、 二硫键遭到破坏
热变性和剪切促使蛋白质结构成为类似纤维状的结构
蛋白质在水分含量较高时加热, 会发生变性, 产生絮状沉淀或形成凝胶结构。
挤压的过程是高温、 低水分的加工过程, 过程中物料呈熔融状态, 并经历了均质化的作用。
蛋白质经挤压后, 由于其结构变化而易受酶的作用, 因而其消化利用率得到了提高。
68、 淀粉质在挤压中的变化
纯淀粉先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的无色半透明体
淀粉在升压、 升温和剪切的共同作用下, 大分子结构键断裂而变成了低分子, 如淀粉结构中的1—4糖苷键断裂使其成为葡萄糖、 麦芽糖等, 而更主要的原因是在高温、 高压下, 淀粉分子发生了糊化(α化)
69、 淀粉挤压时起的作用
定型作用
密度控制作用
硬度控制作用
吸水速度控制作用
风味调节
70、 气流膨化是以空气为加热介质, 利用水的瞬时相变及空气压力的变化, 使原料在瞬间由高温高压变为常温常压状态, 原料内的水分突然汽化、 闪蒸, 产生强大的向外膨胀力, 从而成为疏松多孔的海绵状结构, 体积增大至原来的几倍乃至十几倍
71超高压技术( ultra—high pressure processing : 是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其它液体作为传压介质的压力系统中, 经100MPa以上的压力处理, 以达到杀菌, 灭酶和改进食品的功能特性等作用
72、 超高压技术进行食品加工具有的独特之处在于: 它不会使食品的温度升高, 而只是作用于非共价键, 共价键基本不被破坏, 因此食品原有的色、 香、 味及营养成分影响较小。
73、 超高压装置的主要部分是高压容器和加减压装置, 其次是一些辅助设施
74、 超高压装置的特点是承受的压力高(100～1000MPa), 循环载荷次数多(连续工作, 一般为2.5次/h)
75、 食品加压处理的可行性, 其关键在于采用如水之类液体作为传递压力的介质。
如果水一旦变成了冰, 它便失去了创造体系内部各点压力均衡的条件。
在常温下, 若给水施加高于1000MPa的压力, 其状态便成为固态( VI状态的冰) 。这一压力便是实施高压处理的压力上限。
76、 超高压处理的作用机理
超高压处理过程中, 物料在液体介质中体积被压缩, 超高压产生的极高的静压不但会影响细胞的形态, 还能使形成的生物高分子立体结构的氢键、 离子键和疏水键等非共价键发生变化, 使蛋白质凝固、 淀粉等变性, 酶失活或激活, 细菌等微生物被杀死, 也可用来改进食品的组织结构或生成新型食品。
77、 超高压处理过程对蛋白质的影响
对蛋白质一级结构影响的报道。
二级结构是由肽链内和肽链间的氢键维持, 一般高压有利于这一结构的稳定
三级结构是由于二级结构间相互作用而包接在一起形成球形, 高压对三级结构有较大的影响
三级结构的球状蛋白体结合在一起形成四级结构, 这一结构靠非共价键间的相互作用来维持, 对压力非常敏感。
78、 超高压处理过程对微生物的影响
超高压对液体的压缩作用, 影响微生物原有的生理活动机能, 甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化
①高压能够引起细胞形状、 细胞膜及细胞壁的结构和功能都发生变化
当压力增加到405MPa时, 酿酒酵母的细胞核结构和细胞质中的细胞器基本上已经变形;
②在506MPa下细胞核不能够再被识别;
③当压力达到405MPa时, 核内物质从细胞中丢失; 而当压力超过405MPa时; 核内物质几乎完全丢失
79、 超高压食品加工技术特点
、 超高压处理不会使食品色、 香、 味等物理特性发生变化, 不会产生异味, 风味物质、 色素、 维生素等营养成分成份保存完好
超高压处理后, 蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同, 蛋白质呈凝固状变性、 淀粉呈胶凝状糊, 从而获得新型物性的食品
超高压处理能够保持食品的原有风味, 为冷杀菌, 这种食品可简单加热后食用, 从而扩大半成品食品的市场。、 超高压处理是液体介质短时间内等同压缩过程, 从而使食品灭菌达到均匀、 瞬时、 高效, 且比加热法耗能低
不需向食品中加入化学物质, 克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响, 避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用, 保证了食用的安全
菌体不产生抗性, 化学试剂频繁使用, 会使菌体产生抗性, 杀菌效果减弱, 超高压灭菌为一次性杀菌, 对菌体作用效果明显, 不会产生抗性
杀菌效果稳定, 超高压杀菌条件易于控制, 外界环境的影响较小, 而化学试剂杀菌易受水分、 温度、 pH值、 有机环境等的影响, 作用效果变化幅度较大
改进食品质构和风味
超高压杀菌能更好的保持食品的自然风味, 甚至改进食品的高分子物质的构象, 作用于肉类和水产品, 提高了肉制品的嫩度和风味; 作用于原料乳, 有利于干酪的成熟和干酪的最终风味, 还可使干酪的产量增加。
80、 超高压食品加工过程
处理工艺是升压保压卸压三个过程, 一般进料、 卸料为不连续方式生产