第三篇食品工程高新技术.ppt
第三篇 食品工程高新技术,食品粉碎、造粒新技术 食品包装、杀菌新技术 食品质构调整技术,纲 要,第一章 食品粉碎、造粒新技术,微粉碎与超微粉碎 冷冻粉碎 微胶囊造粒技术,粉碎：利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎的单元操作。 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。,第一节 微粉碎与超微粉碎,一、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,二、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。,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。,三、超微粉碎的方法,气流式,以压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴产生的超音速高湍流气作为颗粒的载体，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。,2AB10型气流粉碎机,AB10型气流粉碎机,三、超微粉碎的方法,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。磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦，即挤压和剪切。其效果取决于磨介的大小、形状、配比、运动方式、物料的填充率、物料的粉碎力等特性。,球磨机,搅拌磨,振动磨,磨介式,四、超微粉碎的应用,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。,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,食品资源的利用,第二节 冷冻粉碎,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。,一、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。,原料前处理 低温冷冻 真空升华干燥 产品后处理,二、冷冻粉碎的工艺流程,对含油脂、糖分、水分多的物料特别有效,第三节 微胶囊造粒技术,微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。 微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微囊产品的技术。 微胶囊内部装载的物料称为心材(或称囊心物质)，外部包裹的壁膜称为壁材(或称包囊材料)。,心 材,心材可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、液液、固固或气液混合体等。 可以作为心材的物质很多，如膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶(SOD)和免疫球蛋白等生物活性物质、氨基酸、维生素、矿质元素、食用油脂、酒类、微生物细胞、甜味剂、酸味剂等。,壁 材,选择壁材的基本原则是：能与心材相配伍，但不发生化学反应；能满足食品工业的安全卫生要求，应具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性和稳定性等。 无机材料和有机材料均可作为微胶囊的壁材，但最常用的是高分子有机材料，包括天然和合成两大类。在食品工业中可使用的壁材有植物胶、淀粉、纤维素、蛋白质、聚合物、蜡与类脂物等。,一、微胶囊的功能,改变物料的存在状态、物料的质量与体积； 隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料； 掩盖不良风味、降低挥发性； 控制释放； 降解食品添加剂的毒理作用。,微胶囊释放速度与囊壁厚度,二、微胶囊的造粒步骤,微胶囊的制作过程是将心材加工成微粉状，引入壁材(成膜物质)，使用特殊方法将壁材物质在芯材粒子表面形成薄膜(也称外壳或保护膜)，最后经过化学或物理处理，达到一定的机械强度，形成稳定的薄膜(也称为壁膜的固化)。 制作微胶囊最关键的是芯材物质的选择和成膜技术。选择芯材的原则是既要考虑芯材的物性，又要兼顾芯材和壁材的相容性及二者的相互作用。,三、微胶囊造粒的方法,四、微胶囊造粒技术的应用,微胶囊化香料和风味剂 微胶囊化食品（果蔬饮料、粉末油脂） 微胶囊化微生物（双歧杆菌） 微胶囊化药物（缓释剂） 微胶囊化酶,第二章 食品包装、杀菌新技术,蒸煮袋与软罐头 无菌包装 超高温杀菌 欧姆杀菌和高压杀菌,第一节 蒸煮袋与软罐头,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通过干法或其他复合后切制或一定尺寸的软质包装容器，适宜于填充多种食品，可热熔封口，并能耐高温高湿热杀菌。 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。,一、蒸煮袋,蒸煮袋的分类 蒸煮袋的基材及其性能 工艺概述,1.蒸煮袋的分类,按其是否具有阻光性可分为带铝箔层的不透明蒸煮袋和不带铝箔层的透明蒸煮袋； 按其耐高温程度分为普通蒸煮袋（耐100121杀菌温度）、高温杀菌蒸煮袋（耐121135杀菌温度）和超高温杀菌蒸煮袋（耐135150杀菌温度）三类； 按包装规格分大型蒸煮袋及小型蒸煮袋。,2.蒸煮袋的基材及其性能,蒸煮袋的基础材料包括：聚乙烯（PE）薄膜、聚丙烯（PP）薄膜、聚酯（PET）薄膜、铝箔（AL）、尼龙（PA）薄膜、聚偏二氯乙烯（PVDC）薄膜、粘合剂。 蒸煮袋的基础材料由外层保护层（印刷层）、中间隔绝层、内层保护层组成，各层材料存在着不同的性能。,机械性能：抗拉强度、刚性或可取拿性、密封性、可开剥性 物理化学性能：隔湿性能、隔氧和其他气体性能、保香性、抗油性、隔光性或透光性、耐腐蚀性、无毒、无臭、无味特性 耐久性能：在冷、热的条件下的稳定性、在高湿度条件下的稳定性、生物降解能力 加工、包装适应性：可印刷性、适应自动化、机械化作业能力、静电性能收缩性能,3.工艺概述,挤出复合 挤出涂布 干法胶粘复合 检验：检样、非破坏性感官检验、典型单体介质试验、强度检验、密闭性能检验、实罐检验、材料及其卫生性能检验,二、软罐头,原辅料的验收及选择 食品加工处理 装填、排气 密封、检验 杀菌、冷却 包装,第二节 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。 “无菌”表明了产品中不含任何影响产品质量的微生物，“完整封合”表明经过了适当的机械手段将产品封合到一定容积的包装内，能防止微生物和气体或水蒸汽进入包装。,一、无菌包装的特点,可以使食品的营养成分得以完好的保存； 采用复合包装材料和真空状态可以使食品免受光、异味和微生物的侵入，使食品不必加防腐剂，运输、仓储不需冷藏； 产品外形呈砖形、包装材料使用纸质，产品的空间利用率高、重量轻，成本低； 符合环保包装的潮流,二、无菌包装的原理,包装材料的无菌 无菌包装材料一般有金属罐、玻璃瓶、塑料容器、复合罐、纸基复合材料、多层复合软包装等几种。 包装产品的无菌 食品物料的杀菌分为热力杀菌和冷菌。无菌包装的食品物料杀菌主要是热力杀菌，其又分超高温杀菌和高温短时杀菌两种。,包装环境的无菌 无菌包装系统主要分为敞开式无菌包装系统和封闭式无菌包装系统。它们之间最大的区别是封闭式无菌包装系统比敞开式无菌包装系统多了无菌室，包装材料要在无菌室内杀菌、成形、灌装。由于无菌室一直通有无菌气体保持其正压，所以无菌室能有效防止微生物的污染，因此在生产中应用广泛。,包装设备的无菌 要实现无菌化包装,我们就必须确保包装设备的无菌。对于包装设备来说,主要杀菌方法有加热法和化学法。,三、无菌包装程序,包装材料的灭菌，原料的商业灭菌，无菌输送，以及在无菌环境下填充，然后完成完整封合以防止再污染，从而生产出无菌产品。 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,1.包装材料灭菌,包材经贴条器贴条后进入具有一定液位的双氧水槽，在70双氧水槽中浸泡10秒钟，杀灭包材表面附着的微生物； 包材经过一对挤压辊轮去掉多余的双氧水，然后经过125无菌空气，所形成的“气刀”吹干包材表面双氧水； 通过向纸筒内不断通入125无菌空气，以便在包装的产品接触表面形成一道无菌空气屏障，能有效地防止微生物的再污染。,2.无菌包装环境的形成,生产前：无菌室的灭菌是通过双氧水喷雾和无菌空气干燥来实现的，无菌空气是通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，通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，2040mm水柱，实现无菌状态。,灌装机的灭菌以及纸筒的完整封合,3.产品的灭菌和无菌输送,产品的灭菌通过超高温瞬时灭菌机来完成，产品的灭菌温度和时间为1374s或13515s。由于温度高、时间短，既保持产品原来的营养成分尽量不损失，又杀灭了产品中的微生物。 超高温瞬时灭菌机输出的热水，经过产品管道灌装机产品回流管道超高温瞬时灭菌机，循环20min，对管道进行灭菌，形成无菌管道。灭菌后的产品经过无菌管道，进行输送，从而完成产品的无菌输送。,第四节 欧姆杀菌和高压杀菌,一、欧姆杀菌 1.定义：以加热为主要目的，电流直接通过食品使热量以内能的形式产生在物料和其他物料内部的技术。 2.特征：采用欧姆加热作为杀菌热源。欧姆加热，也称为焦耳加热、电阻加热、直接电阻加热、电加热和电导加热。,以体积加热方式处理食品液体和颗粒，升温快速均匀，热破坏小； 液体和颗粒之间温度差异很小，产品拥有更高的安全水平； 不存在传热表面，降低了设备结垢的可能性，设备连续运行时间长； 移动部件少，维护费用低。,3.欧姆杀菌技术原理,设备消毒：欧姆加热器、保温管和冷却器用温和盐溶液循环消毒。盐溶液浓度调节到使其电导率接近将处理的物料。无菌贮存罐、交替贮存罐和管路系统用蒸汽消毒。,杀菌操作：整个设备灭菌后，灭菌用的盐溶液用板式换热器冷却，达到稳定状态后，将消毒溶液排掉或收集起来，食品由正位移泵引入系统。交替贮罐的操作压力通过调节交替贮存罐的顶部压力来控制，一般用压缩空气或氮气。该罐用来收集溶液和产品的交替部分。交替的产品收集完毕，产品就可转移到主要的无菌贮存罐中，其顶部压力的调节同交替贮存罐类似。,清洗：产品处理完后，系统用水浸泡及2，70的NaOH循环。改变物料时不需清洗设备，因为一般不会结垢。,二、高压杀菌,将食品原料充填到塑料等柔软的容器中密封，再投入到100600MPa静水压的高压装置中加压处理。,水在高压下体积会被压缩14。水系中被包着于食品中的蛋白质、淀粉等物质在静水压下呈体积减少的趋势，即形成生物高分子立体结构的氢键，离子键，疏水键等非共价键发生变化，结果使蛋白质、淀粉等发生变化，酶失去机制，生命停止活动，细菌等微生物被杀死。,与此相反，形成蛋白质等生物的高分子物质及色素，维生素，香气成分等低分子化合物的共价键却不发生任何变化。,第三章 食品质构调整技术,气流膨化 蒸煮挤压,第一节 气流膨化,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。,气流膨化所需的能量主要由外部加热系统供应 气流膨化的高压是靠密闭容器加热时的水分汽化及空气膨胀所产生的。 气流膨化所使用的原料基本上是粒状的，其膨化过程较少受原料水分和脂肪的影响。,一、气流膨化设备,电热式气流膨化机 过热蒸汽加热式气流膨化机 气流式连续膨化机 流动层式连续膨化机 带式连续膨化机,保持气密条件下的连续进料和排料 定量进料 转动体的活塞还可以在运动时刮去附着在内壁上的粘性物。,二、气流膨化工艺,原料处理（除杂） 水分调整（喷水、均湿） 进料 加热升温、升压（800，0.50.8MPa） 出料膨化 调味、包装,第二节 蒸煮挤压,挤压技术是指物料经预处理（粉碎、调湿、混合）后，经机械作用强使其通过一个专门设计的孔口（模具），以形成一定形状和组织状态的产品。而作为食品加工用的挤压成型技术，则还需具有一定形状和结构的熟化或半熟化的产品。,一、蒸煮挤压的分类,直接挤压膨化食品（挤压膨化食品） 间接挤压膨化食品（挤压成型食品） 挤压组织化食品,二、蒸煮挤压的工艺原理,1.直接挤压膨化技术的工作原理 具有一定水分含量和淀粉含量的物料，在挤压机的套筒内受到螺杆的推动作用和卸料模具（或套筒内的节流装置）的反向阻滞作用，以及受到来自于外部的加热或物料与螺杆、物料与物料、物料与套筒内部的摩擦热的加热作用，其综合作用的结果使物料处于高达38MPa的高压和200左右的高温的状态下。如此高的压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压，因而物料在挤出机套筒内水分不会沸腾蒸发，在如此高温下，物料呈现熔融状态。物料一旦经模具口挤出，压力骤然降低，水分急剧蒸发，产品随之膨胀。水分的散失，带走大量热量，使物料的温度在瞬间骤降到80左右，从而使产品固化定型，得到直接挤压膨化产品。,2.间接挤压膨化技术的工作原理 原料在挤压机内蒸煮并在温度低于100时推进通过摸板，原料面团在低温时成型，这样可防止物料中水分瞬间变为蒸汽而产生膨化。原料经过挤压机，只是让原料达到熟化、半熟化、组织化，以及给予产品一定形状的目的。为了改善产品质量，使产品的质地更为均一，糊化更为彻底，挤出后的半成品还需经过一段时间的恒温恒湿过程，然后进行后期的烘烤或油炸等工艺（产品的膨化工艺）。,3.挤压组织化技术的工作原理 蛋白质含量较高（50%以上）的食品原料在挤压机内，由于受到剪切力和摩擦力的作用，使维持蛋白质三级结构的氢键、范德华力、离子键、双硫键遭到破坏，随着蛋白质三级结构被破坏，进而形成了相对呈线形的蛋白质分子链。这些相对呈线形的蛋白质分子链在一定的温度和水分含量下，变得更为自由，从而更容易发生定向的再结合。随着剪切的不断进行，呈线形的蛋白质分子链不断增多，相邻的蛋白质分子之间的相互吸引而趋于结合，当物料被挤压经过模具时，较高的剪切力和定向流动的作用，更加促使蛋白质分子的线状化、纤维化和直线排列。这样，经过挤出的物料就形成了一定的纤维状结构和多孔的结构。纤维状结构的形成给予产品以良好的口感和弹性；而多孔的结构给予产品以良好的复水性和松脆性。,三、蒸煮挤压的特点,通过蒸煮挤压加工生产的食品，营养损失少，容易被人体消化吸收。 通过蒸煮挤压加工生产的食品不易产生“回生”现象，便于长期保存。 利用蒸煮挤压技术加工的产品口感好，改善了产品的风味。 蒸煮挤压加工技术适用范围广 利用蒸煮挤压加工技术，生产效率高，原料利用率高，无“三废”污染。 产品的卫生水平高，易于保存。,
