食品分离技术-总论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,海南大学食品学院,食品分离技术,蒋志国,绪论,食品为什么要分离？,食品的原辅料也是多种成分组成的混合物，生产中要按人们的需要，对食品原辅料进行取舍，进行这种处理的过程，就是,食品分离过程,。,目的,是排除某种特殊的组分，获得较高纯度的某组分，以便提升产品的价值。进而,1,获得需要的产品,2,满足食品安全性的要求,近年食品安全事件回顾,2005,年食品安全事件,1,、苏丹红事件席卷全国,2005,年,2,月，在英国最大的食品制造商第一食品公司生产的产品中发现了被欧盟禁用的苏丹红,(,一号,),色素。不到,1,个月，苏丹红事件席卷中国。,2005,年,3,月,15,日，上海市相关部门在对肯德基多家餐厅进行抽检时，发现新奥尔良鸡翅和新奥尔良鸡腿堡调料中含有“苏丹红一号”成分。从,16,日开始，在全国所有肯德基餐厅停止售卖这两种产品，同时销毁所有剩余调料。”,2006,年食品安全事件,1,、瘦肉精中毒,9,月,13,日开始，上海市发生多起因食用猪内脏、猪肉导致的疑似瘦肉精食物中毒事故，截至,9,月,16,日已有,300,多人到医院就诊。,9,月,17,日上海市食品药品监管部门确认中毒事故为瘦肉精中毒。瘦肉精学名盐酸克伦特罗，是一种平喘药，添加到饲料里，可提高猪的瘦肉率，现已禁用。如果瘦肉精含量过高，可能出现肌肉震颤、头晕、呕吐、心悸等中毒症状。,2,、“苏丹红”鸭蛋,11,月,12,日，由河北某禽蛋加工厂生产的一些“红心咸鸭蛋”在北京被查出含有苏丹红,4,号。,11,月,14,日，北京食品办又检出六种咸鸭蛋含苏丹红，大连等地也陆续发现含苏丹红的红心咸鸭蛋。国际癌症研究机构将苏丹红,4,号列为三类致癌物，其初级代谢产物邻氨基偶氮甲苯和邻甲基苯胺均列为二类致癌物，对人可能致癌。,2007,年食品安全事件,1,、,2007,年,8,月,14,日，总数为,7.26,吨台湾味全旗下的婴儿奶粉在从香港入境时，被深圳检验检疫局检验出阪岐肠杆菌超标，检疫局依法对该批不合格婴儿奶粉作出监督销毁的处理。,阪崎肠杆菌（又称阪崎氏肠杆菌）是肠杆菌科的一种，,1980,年由黄色阴沟肠杆菌更名为阪崎肠杆菌。阪崎肠杆菌能引起严重的新生儿脑膜炎、小肠结肠炎和茵血症，死亡率高达,50,以上。,2,、,2007,年,4,月,12,日，在广西壮族自治区销售的“思念”、“龙凤”品牌云吞及水饺被检出金黄色葡萄球菌。这一检测结果的公布之后，商家采取措施，对购买到问题批次产品的消费者提供退货服务。,2008,年食品安全事 件,全国发生多起哺乳期婴儿食用三鹿奶粉，患有“双肾多发性结石”和“输尿管结石”的病例。,9,月,13,日，国务院新闻办举行三鹿奶粉新闻发布会，“,确定为重大的食品安全事故。河北省人民政府已经做出决定，对三鹿集团立即停产整顿，并对有关责任人做出处理，对奶牛饲料、原料奶、乳品原料、奶料加工等各个环节进行严格审查，对不法分子和相关工作人员依法、依纪做出严肃处理。,”,继而，查出熊猫、圣元、蒙牛、伊犁等,22,家生产的奶粉含有三聚氰胺。,2009,年食品安全事件,2009,年,5,月,11,日，卫生部就之前杭州市民状告“王老吉”召开新闻发布会，声明该饮料中含有的夏枯草不在卫生部公布的允许食用的,87,种中药材名单中，这意味着流传了,170,多年的凉茶涉嫌违法添加非食用物质，造成了该产品的销量下降。,2010,年食品安全事件,1,、,1,月,17,日，北京一中学生饮用雪碧后，出现头疼、眩晕症状。当日入院检查，被确诊为汞中毒。这是在不足,3,个月内，北京市被发现的第二例喝雪碧后汞中毒事件。,2,、自,1,月份以来，武汉白沙洲农副产品大市场对海南省豇豆连续,3,次检出高毒农药水胺硫磷残留，为此，武汉市农业局规定从,2,月,7,日起停止销售来自海南省的豇豆,3,个月。,3,、,2010,年,3,月,19,日，调查负责人武汉工业学院教授何东平召开新闻发布会，建议政府相关部门加紧规范废弃油脂收集工作，再次引起了人们对食品安全的担忧。据报道，目前我国每年返回餐桌的地沟油有,200,至,300,万吨。医学研究称地沟油中的黄曲霉素强烈致癌，毒过砒霜,100,倍。,4,、小龙虾事件,今年,7,月份开始，南京鼓楼医院急诊科陆续收治了因食用龙虾而入院的病人。这些患者并没有呕吐腹泻等胃肠道症状，而均表现为肌肉酸痛难忍，医生诊断为横纹肌溶解症。情况严重的还因肾功能受损，出现了“酱油尿”。经调查，或因“洗虾粉”致病。,蛋白粉三聚氰胺，草酸洗虾粉,食品安全问题的主要原因,一是安全管理不规范所致。,二是利益驱动所致。,三是庞大的市场诱导所致。,四是部分商人缺乏公德心所致,教材与参考书,张海德,.,现代食品分离技术,中国农业出版社,2007,年,食品分离技术,华南理工大学出版社,1998,年,朱明,.,食品工业分离技术,化学工业出版社,2005,年,陆九芳,.,分离过程化学,.,清华大学出版社,1994,刘茉娥,.新型分离技术基础,.,浙江大学出版社,1993,教学目的,食品分离技术,是食品科学类及其相近专业的一门主干课,是一门很重要的专业基础课,它在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。,通过全课程的学习，要求学生掌握食品分离技术的基本理论及其技术进展，能熟悉各种食品分离技术的原理、设备、技术工艺及典型应用等。,进一步培养学生运用辩证唯物主义观点和科学方法考察、分析和处理工程实际问题,;,培养学生的工程观点以及实验技能和设计能力。,教学方法与学习方法,课堂教学以讲授为主，结合提问、讨论，课后自学一定内容。,教学手段采用计算机多媒体课件。,考核方法,学时：,理论,24,学时，实验,8,学时,(,设计性实验,),。,考核：,课程参与、实验、笔试相结合。,GRADING SYSTEM,Evaluation,Exams,70%,Lab Reports,20%,Class Participation,10%,100%,第一节食品工业中的分离技术,一、分离的概念,分离就是把具有不同性质（物理的、化学的及物质化学的性质）的物质分开。分离过程是一个从无序到有序的过程，是一个熵减小的过程，需要环境做功来推动过程的进行。这个,环境做功,，主要就是靠分离剂（物质和能量）来实现。,分离过程的,功能,包括提取、澄清或净化、浓缩、干燥和回收等。其,目的,就是提纯、去杂。,分离过程要实现，最基本的需要要了解,分离的基本原则,分离的方法,分离对象,分离过程的基本原则,物质通过分离设备，在分离剂（质量分离剂和能量分离剂）作用下，得到产物或残留物。,分离方法,物理方法、化学方法及物理化学方法。,分离对象,食品生产过程中的原料、废弃物、中间产物、产物等等,二、分离技术的分类,（,一）机械分离（不涉及传质过程）,名称,分离因子,分离原理,举例,沉降,重力,密度差,水处理,离心,离心力,密度差,油精制、牛乳脱脂,旋风分离,惯性流动力,密度差,喷雾干燥,过滤,过滤介质,粒子大小,除菌、喷雾干燥,/,果汁澄清、颗粒分离,压榨,机械力,压力下液体流动,油脂生产,（二）传质分离,是指在分离过程中，,有物质传递过程的发生,。分为两大类：平衡分离过程和速率控制分离过程。,平衡分离过程,为借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物系统变为两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。,速率控制分离过程,是指借助某种推动力，如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用，某些情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物的分离操作。,1.,平衡分离过程,名称,原料相态,分离因子,分离原理,工业应用举例,蒸发,液体,热量,蒸汽压差,液体浓缩,蒸馏,液体,热量,蒸汽压差,芳香物质回收,结晶,液体,冷却或蒸发,利用过饱和度,/,熔点,糖精制、冻结产品,干燥,含湿的固体,热量、气体,水分蒸发,食品脱水,冷冻干燥,液体,热量、减压,冻结,/,升华,食品干燥,萃取,固体、液体,萃取剂,溶解度不同,脂肪萃取、天然产物萃取,浸提,固体,溶剂,溶解度,油提取、蔗糖抽提,吸附,液体、气体,固体吸附剂,吸附势,油脂脱色，水分吸附,离子交换,液体,固体树脂,离子亲和力,乳清脱盐、水的软化,2.,速率控制分离过程,（,1,）膜分离,膜分离是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。过程的推动力可以是压力差、浓度差或电位差。,（,2,）场分离,场分离是利用电磁场、重力场、温度场等物理场作为推动力，对物质进行分离的过程。,名称,原料相态,分离因子,分离原理,举例,反渗透,液体,压力,/,膜,膜渗透性,果汁浓缩、海水淡化,超滤,液体,压力,/,膜,膜渗透性,乳清粉生产、牛奶浓缩,液膜,液体、气体,浓度,/,膜,膜渗透与化学反应,污水处理、生化反应,电渗析,液体,电场,/,膜,电位差,氨基酸脱盐、葡萄糖精制,电泳,液体,电场力,带电离子扩散迁移,氨基酸、核酸、酶分离,色谱分离,气体、液体,固相载体,吸附浓度差,难分离物质的分离,分子蒸馏,液体,气体扩散,分子扩散,甘油单酯分离、从油中分离维生素,A,、,E,食品工业中的速率控制分离过程,（三）其他物理场辅助分离技术,1.,超声波萃取,2.,微波辅助萃取,3.,超声微波协同萃取,超声波萃取原理,超声波是指频率为,20,千赫,50,兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体,(,介质,),来进行传播。原料中的有效成分在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。,（,1,）加速介质质点运动,。高于,20KHz,声波频率的超声波在连续介质（例如水）中传播时，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括有效成分的质点）的运动，使介质质点运动获得巨大的加速度和动能。从而使有效成分迅速逸出基体而游离于水中。,（,2,）空化作用,。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴，并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在原料上，使其有效成分物质被“轰击”逸出。,（,3,）超声波的振动匀化（,Sonication,）。,使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。,微波辅助萃取原理,一方面，微波萃取是高频电磁波穿透萃取煤质，到达被萃取物料得内部维管束和腺胞系统。微波能迅速转化为热能使细胞内部温度迅速上升，当细胞内部压力超过细胞壁承受能力，细胞破裂，细胞内有效成分自由流出，能够在较低温度条件下被萃取介质捕获并溶解，进一步过滤并分离，便可获得提取物。,另一方面，在微波辐射作用下，微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散速率，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度地保证萃取得质量。,三、食品分离技术与分离科学的关系,食品分离技术指各种分离技术在食品科学与食品工程中的应用,，它依据某些理化原理将食品物料中的不同组分进行分离，是食品加工中的一个主要操作过程，是食品工业单元操作的深化和归属。,（一）分离过程与单元操作,单元操作,是分离过程的基本单元，单元操作逐步交叉、渗透和融合而形成了相对独立的,分离过程,。,分离过程与单元操作的主要区别：,分离过程侧重分离方法的共性规律，而单元操作则侧重分离方法的个性规律；,分离过程侧重多组分非理想物系，而单元操作则多侧重二元理想物系。,（二）食品分离技术与化工分离技术的关系,化工分离技术与其它科学技术相互交叉渗透产生一些更新的边缘分离技术，如生物分离技术、膜分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术、超临界流体萃取技术等。,现代食品分离技术是以化工分离技术为基础和依托，根据化学分离过程的原理与方法，开发符合食品卫生与营养要求的新型分离技术。,第二节食品分离过程的特点及选择原则,一、食品分离过程的特点,分离对象种类多，性质复杂。,产品质量与分离过程密切相关。,产品要求食用安全。,分离对象在分离过程易腐败。,二、食品分离技术的选择原则,总的原则是先要确定分离的目的，了解待分离混合物中各组分的物理、化学、生物学方面的性质，并要充分关注分离的,目标成分,。,对目标成分，要了解目标成分的性质，即,相对分子量,、,化学结构,、,理化性质,、,电荷性,、,热敏性以及生物活性,等基础性资料对确定分离方法的选择起决定性作用。,知道目标成分的性质后，可按下列步骤进行分离工作：,选择和确定对目标成分的定性、定量方法，以便在分离过程中能对目标成分进行检测，对分离效果进行评价。,了解物料的性质。例如，物料的粘度、目标成分在物料中存在的部位、含量等。,确定分离方法并进行实验。是否可利用自然的能量进行分离？是否为超高纯度的分离？分离规模的大小？按这些要求选择合适的分离技术。,确定分离方法的评价指标。一般来说，评价指标有：回收率、纯度、选择性、经济性、安全性等。,中试或工业生产应用的放大设计。,三、食品分离技术的评价,回收率和产品纯度,产品质量,产品安全性,简化生产工艺,降低能耗、场地，节省成本,第三节食品分离技术的重要性及其进展,一、食品分离技术在食品工业中的地位与作用,分离技术作为食品工业的基础，是重要的食品工艺过程之一。,利用分离技术可以提高农作物综合利用程度，生产高附加值的产品。,利用分离技术可以改进食品的营养与风味。,使产品更加符合卫生、安全的要求。,改变生产面貌。,二、食品分离过程的开发,基础研究开发针对项目的应用性基础研究和工艺特征研究。以实验室研究为主体。,过程研究进行工艺、产品、设备等的工程放大试验，包括模型试验、微型中试、中间试验、原型装置试验及工业试验的全部过程或部分过程。,工程研究包括技术经济评价、概念设计、数学模型、放大技术及基础设计等。,三个关键环节：概念形成到课题的选定、技术与经济论证,(,可行性,),和工业放大技术。,三、食品分离技术的发展趋势,优化传统传质分离设备的设计和操作,研究和开发新的分离方法和传质设备传统分离技术得到发展（,基于萃取机理超临界萃取技术、基于吸附平衡机理的色谱分离技术,）,食品分离技术的集成化与多级化（,优化组合，取长补短，提高分离质量、降低费用,）,化学反应和分离过程的有机结合（,反应萃取、反应吸收、反应结晶,）,思考题,1,、分离过程有哪些基本原则？,2,、简述分离技术的分类及其分离原理。,3,、选择食品分离技术的原则有哪些？,4,、食品分离过程有什么特点？,5,、简述食品分离技术在食品工业中的重要性。,Concerns of Future Food Processing Plants,Environmental issues emissions reduction,elimination or decrease of solid and liquid waste,Process improvement better separation technologies,Product development new products fractionation,Diversification creation of new and added-value products,Energy issues improvement of energy utilization,alternative fuels,Safety issues sometimes also related to new separation methods,