食品工程高新技術(shù)整理

1、第1章 膜分離1、 膜分離 -“利用膜進(jìn)行物質(zhì)的分離”。2、分類（按推動(dòng)力分）：壓力驅(qū)動(dòng)-反滲透，納濾，超濾，微濾； 電場(chǎng)作用-電滲析； 濃度差-透析/滲透，液膜分離3、特點(diǎn)：1. 分離過(guò)程不發(fā)生相變化，能耗低。2. 分離過(guò)程在常溫下進(jìn)行，適用于熱敏物質(zhì)。3. 適用范圍廣，（例如溶液中大分子與無(wú)機(jī)鹽的分離、 一些共沸物或近沸點(diǎn)物系的分離等）。 4. 分離裝置簡(jiǎn)單，操作容易，易自控、維修。4、反滲透利用膜只透過(guò)溶劑（通常是水）的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力來(lái)克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過(guò)膜而從溶液中分離出。（例如：海水和苦咸水的脫鹽，純水制造，液體的濃縮，等）5、納濾 ：用孔徑1nm左右的膜，在壓力差的推

2、動(dòng)下，將溶液中的百級(jí)的分子等分離出來(lái)的過(guò)程。（例如，工業(yè)水處理，天然藥物分離，發(fā)酵液濃縮等）6、超濾 ： 應(yīng)用孔徑1-20nm（或更大）的超濾膜，在壓力差的推動(dòng)下，將溶液中的大分子或微細(xì)粒子分離出來(lái)的過(guò)程。（ 例如：母乳化牛奶的生產(chǎn)中，乳清蛋白的分離。）7、微濾： 用孔徑0.02-10mm的多孔膜在壓力差作用下分離含有微粒的溶液/氣體的過(guò)程。（例如，空氣凈化，清汁飲料的生產(chǎn)，常作為超濾等過(guò)程的前處理。）8、電滲析：在外加電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜對(duì)離子的選擇透過(guò)性而使溶液中的帶電離子與溶劑有選擇性地分離的過(guò)程。（例如：乳清的脫鹽，氨基酸的分離，去離子水的生產(chǎn)，等。） 9、透析：是利用膜兩側(cè)的

3、濃度差從溶液中分離出小分子物質(zhì)的過(guò)程。（例如：慢性腎臟病患者的治療。） 10、液膜分離：是使用液膜進(jìn)行分離操作的，施加于液膜的推動(dòng)力是濃度差，液膜分離的本質(zhì)是依賴于膜內(nèi)溶解度的不同并伴有化學(xué)反應(yīng)的參與而使物質(zhì)分離的過(guò)程。（例如：廢水處理）11、膜的使用壽命影響因素（1）水解作用（2）膜的壓實(shí)（3）膜的污染控制（1）選擇合適的膜（2）控制操作條件（3）定期清洗與消毒 檸檬酸溶液-對(duì)Fe(OH)2的污染；檸檬酸銨溶液-對(duì)有機(jī)污垢或無(wú)機(jī)污垢；加酶洗滌劑-對(duì)蛋白質(zhì)、多糖、油脂類污染物；水溶性乳化液-對(duì)被油或氧化鐵污染的膜； 雙氧水溶液-對(duì)被排放水污染的膜，等等。12、膜分離流程：1一級(jí)流程 (1)一級(jí)

4、一段連續(xù)式 (2)一級(jí)一段循環(huán)式 (3)一級(jí)多段連續(xù)式 2多級(jí)流程(1)多級(jí)直流式(2)多級(jí)循環(huán)式 13、膜分離裝置系統(tǒng)1.多級(jí)離心泵；2.過(guò)濾器；3.單級(jí)離心泵；4.冷卻器；5.反滲透膜模；6.產(chǎn)品罐；7.超濾膜模；A. 原料液；B.濃縮液；C.脫去的水；D.循環(huán)液；E.透過(guò)液14、電滲析（ Electrodialysis ）中的實(shí)際傳遞過(guò)程 反離子遷移同離子遷移電解質(zhì)滲析水的滲透壓差滲漏水的電滲析15、基本結(jié)構(gòu)1.壓緊板； 2.墊板； 3.電極； 4.墊圈；5.導(dǎo)水板；6.陽(yáng)膜； 7.淡水隔板框； 8.陰膜； 9.濃水隔板框16、電滲析膜：陽(yáng)離子交換膜（陽(yáng)離子選擇性透過(guò)膜）、陰離子交換膜（

5、陰離子選擇性透過(guò)膜）17、膜選擇透過(guò)性原理：例如：磺酸型陽(yáng)離子交換膜可表示為：R SO3H ® R SO3 + H+基膜-活性基團(tuán)®基膜-固定離子 + 可解離離子 季銨型陰離子交換膜可表示為： R N(CH3)3OH ® R N+(CH3)3 + OH18、常用電極材料:石墨,鉛和鉛銀合金(可作陰陽(yáng)極)；不銹鋼(只能作陰極), 鈦, 鉭, 鈮, 鉑, 氮化銀鈦涂釕19、主要構(gòu)件要求：離子交換膜：離子選擇透過(guò)性高，膜電阻小，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度較高，厚度薄，空隙度（幾幾十nm）。隔板：化學(xué)穩(wěn)定性好，價(jià)廉，盡量薄，能形成良好的湍流，有效面積大。電極：導(dǎo)電性好，機(jī)械強(qiáng)

6、度高，化學(xué)穩(wěn)定，耐腐蝕。20、電滲析系統(tǒng)構(gòu)成：1.電滲析器（本體）離子交換膜，隔板，電極，夾緊裝置2.輔助設(shè)備直流電源，泵，流量計(jì)，壓力表，電流表，電壓表，電導(dǎo)儀，pH計(jì)及其他分析儀器等。21、膜對(duì)由一張陽(yáng)膜和一張陰膜及其隔板組成的基本單元稱為膜對(duì)。膜堆一系列這樣的單元組裝在一起即稱為膜堆。級(jí)指一對(duì)電極之間的膜堆。段一臺(tái)電滲析器中濃、淡水隔板水流方向一致的膜堆成為一段。水流方向每改變一次，段數(shù)就增加1。22、本體組裝形式 （1）并聯(lián)組裝 二級(jí)一段并聯(lián) ，三級(jí)一段并聯(lián)，等（2）串聯(lián)組裝 一級(jí)二段串聯(lián) ，二級(jí)二段串聯(lián) ，等（3）并聯(lián)、串聯(lián)綜合組裝 四級(jí)二段 ，四級(jí)四段，等23、電滲析器運(yùn)行中的主要

7、問(wèn)題1.極化：當(dāng)膜表面形成離子“真空”、電流的傳遞主要是靠純水解離產(chǎn)生的H+和OH離子的遷移時(shí)的現(xiàn)象。 （1）極化的危害：耗電量增加；縮短膜的使用壽命；影響電滲析器的正常運(yùn)行 （2）極化的判斷 電流電壓法； pH計(jì)法2.控制極限電流（1）極限電流-是指在不發(fā)生極化現(xiàn)象時(shí)，單位時(shí)間、單位有效膜面積上通過(guò)的最大電流。（2）影響極限電流的因素： -離子濃度­®極限電流­；-水流速度­®極限電流­；-升高溫度­®極限電流­；-隔板厚度，布道形式。3.提高電流效率（1）電流效率 -是電量消耗的理論值與電量消耗的實(shí)際

8、值之比。（2）電流效率的計(jì)算 以NaCl為例計(jì)算： 理論上，每遷移6.02´ 1023個(gè)離子就消耗6.02´ 1023個(gè)單位電量， 6.02´ 1023個(gè)單位電量=96500庫(kù)侖（1法拉第） 則電流效率h為：=（m´96500/g ）´100%式中：m-淡室被除去鹽分的摩爾數(shù) g-實(shí)際消耗的電量 m=Q(C1-C2)/n式中：m-淡室被除去鹽分的摩爾數(shù)；Q-電滲析器的淡水產(chǎn)量，噸/小時(shí)； n-串聯(lián)的膜對(duì)數(shù)； C1、C2-淡室進(jìn)、出口濃度，摩爾/噸因?yàn)?小時(shí)消耗的實(shí)際電量為g = 3600I （庫(kù)侖）式中：I-電滲析器的工作電流（安培）所以 =

9、Q（C1-C2）´96500 / n 3600 I ´ 100% = 26.8´ Q（ C1-C2 ）/ n´ I ´ 100%（3）影響電流效率的因素： 淡水的濃化；“逃水”過(guò)程； 極化作用；漏電在電滲析器的運(yùn)行中，應(yīng)采取如下措施：（1）嚴(yán)格控制操作電流；（2）強(qiáng)化電滲析隔室內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)；（3）定期清洗；（4）定期倒換電極，等。1、膜分離技術(shù)：膜以壓力差，濃度差，電位差為推動(dòng)力，對(duì)流體進(jìn)行分離，分級(jí)，提純，富集的方法2、 膜分離的類型，RO、NF、UF、MF是什么膜分離的代表符號(hào)？按推動(dòng)力分，膜分離可分為壓力驅(qū)動(dòng)式（反滲透，納濾，超濾，微濾）

10、；電場(chǎng)作用式（電滲析）；濃度差式（透析/滲透，液膜分離）。代表的膜分離：反滲透，納濾，超濾，微濾3、 RO、NF、UF、MF的分離對(duì)象，操作壓力范圍。RO:容積中的溶液；NF：溶液中的百級(jí)的分子（孔徑1nm左右的膜）；UF：溶液中的大分子或微細(xì)粒子（孔徑1-20nm（或更大）的超濾膜）；MF：含有微粒的溶液/氣體（孔徑0.02-10微米的多孔膜）。RO：210MPa；NF：12MPa；UF：0.152MPa；MF：0.030.5MPa。4、 你認(rèn)為膜分離的結(jié)構(gòu)形式（構(gòu)型）對(duì)膜分離操作有哪些方面影響？（膜組件的主要特性） 堆積密度（m2/m3）；透水速率（ m2/m3 d）；壓力降；濃差極化；更

11、換方法及所需勞動(dòng)強(qiáng)度。6、影響膜分離效率的因素：（1）操作參數(shù)：壓強(qiáng)、溫度（2）濃差極化及其控制：濃差極化、影響因素（透水速率、溶液粘度、溶質(zhì)在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)、膜表面上溶液的流動(dòng)條件 ）（3）控制：預(yù)處理、溫度、溶液的流動(dòng)、操作方式如何提高效率：極化、極限電流（濃度、流速溫度隔板結(jié)構(gòu)形式）電流效率（淡水的濃化、“逃水”過(guò)程、極化作用、漏電），嚴(yán)格控制操作電流、強(qiáng)化電滲析隔室內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)、定期清洗、定期倒換電極。7、影響壓力式膜分離效果的因素，如何提高分離效率壓強(qiáng)：透水率正比；溫度：透水率；濃差極化（透水速率、溶液粘度、溶質(zhì)在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)、膜表面溶液的流動(dòng)-能耗），預(yù)處理（過(guò)濾）溫度、溶液

12、的流動(dòng)、操作方式（反洗，控制截留液c）壽命（水解、膜的壓實(shí)和污染），選擇合適的膜、控制操作條件、定期清洗8、膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。電滲析的應(yīng)用：脫鹽、食品組分的分離；壓力驅(qū)動(dòng)式膜分離的應(yīng)用：純水制造；乳制品生產(chǎn)；果汁、茶飲料等的澄清脫色；食品添加劑純化濃縮；各種糖液分離純化及濃縮；啤酒、葡萄酒、黃酒的精制加工；天然色素提取液的除雜及濃縮；蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清及精制；酶制劑等發(fā)酵液過(guò)濾澄清及精制、脫鹽、制酸堿、果汁脫酸。9、 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：1. 分離過(guò)程不發(fā)生相變化，能耗低。2. 分離過(guò)程在常溫下進(jìn)行，適用于熱敏物質(zhì)。3. 適用范圍廣，（例如溶液中大分子與無(wú)機(jī)鹽的分離、

13、 一些共沸物或近沸點(diǎn)物系的分離等）。4. 分離裝置簡(jiǎn)單，操作容易，易自控、維修。10、按膜的構(gòu)型分：板式-平板膜，螺旋板式膜，管式-套管膜，列管膜，螺旋管膜其他-毛細(xì)管膜，中空纖維膜11、 常用的膜組件形式：平板式，螺旋卷式， 管式， 中空纖維， 毛細(xì)管膜組件第二章 超臨界流體萃取1、超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction，SFE/SCFE）-利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體具有特異增加的溶解能力而發(fā)展出來(lái)的化工分離技術(shù)。2、超臨界流體特性：物質(zhì)處于其臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上時(shí)，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會(huì)液化，只是密度增大，具有類似液態(tài)性

14、質(zhì)，同時(shí)還保留氣體性能。3、超臨界流體的選擇：密度大、溶解能力強(qiáng)，選擇性好，改變操作參數(shù)，很易調(diào)節(jié)溶解性能，提高產(chǎn)品純度，增加得率、傳質(zhì)速率高、臨界壓力適中臨界溫度適中SCF溶解度的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法：靜態(tài)法、流動(dòng)法、萃取初壓法：（物質(zhì)可被萃取的初始?jí)毫唧w為：將樣品放在微型高壓釜中，將萃取物通過(guò)毛細(xì)管直接噴到薄層色譜板上，并用薄層色譜法鑒定被萃取的化合物。）4、溶解性烴類：碳數(shù)12 全部互溶；碳數(shù)>12 溶解度下降，異構(gòu)烷烴溶解度較大醇類：碳數(shù) 6全部互溶；碳數(shù)>6溶解度，增加側(cè)鏈，溶解度增加酚類：甲基取代，溶解度增加；醚化，溶解度增加；酯類 ：酯化，溶解度增加；醛類：不飽和度對(duì)溶解度

15、沒(méi)明顯影響；苯基取代降低不飽和醛的溶解度萜類：分子量對(duì)其溶解度沒(méi)有影響；極性對(duì)其有影響5、超臨界流體萃取工藝流程 1.基本流程 2.復(fù)合流程食品工業(yè)中的應(yīng)用1.磷脂的分離、純化：磷脂主要由卵黃磷脂和大豆磷脂，天然磷脂富含于蛋黃中；蛋黃粉：蛋黃油43（溶于SCFCO2 ），卵磷脂51（不溶于SCFCO2 ），水6SCF-CO2除蛋黃油：萃取蛋黃油溶出蛋黃粉中的磷脂濃縮磷脂，減壓蒸餾回收乙醇冷凍干燥2.植物油脂的萃取萃取劑精制小麥胚芽油萃取沙棘油3.魚油中提取高度不飽和脂肪酸：海魚及其魚油中富含EPA和DHA，大部分以甘油三酯的形式存在，直接萃取溶解度低，只能起到精制魚油的作用，不能很好的分離。4

16、.SFE用于脫咖啡因：傳統(tǒng)的萃取溶劑有液體二氯甲烷、一氧化二氮、乙酸乙酯等傳統(tǒng)提取方法的缺點(diǎn)：產(chǎn)品純度低、工藝復(fù)雜繁瑣、提取率低、溶劑殘留等5.SEF加工茶葉工藝6.SFE萃取啤酒花中的有效成分：啤酒花是啤酒生產(chǎn)中主要的輔料。它能賦予啤酒特有的苦味和香味，是啤酒釀造中的防腐劑和芳香劑。（二）在天然香料工業(yè)上的應(yīng)用1.植物的芳香成分有精油和某些呈味香味的提取1.抽氣吸附，然后SCF洗脫提茉莉花中的香精油2.液態(tài)CO2和SCF提當(dāng)歸中的精油3.SCF提八角茴香中的精油2.果蔬香氣成分的萃取和濃縮柑橘中柑橘精油的提取l SC-CO2萃取天然香料的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能有效的捕集鮮花自然散發(fā)的香氣：以芹菜為例對(duì)

17、其物理性質(zhì)、香氣、組成進(jìn)行比較苯并呋喃類（3正丁基苯并呋喃酮和瑟丹酸酐均屬此類）是芹菜籽的特征香味物質(zhì)；由于吸附劑的濃縮作用，所需SC- CO2萃取設(shè)備規(guī)模較小，有利于工業(yè)化；兼有溶劑萃取和精餾的特點(diǎn)；傳質(zhì)速率高，較快達(dá)到相平衡，節(jié)省萃取時(shí)間；通常壓力高則溶解能力高，但是也有例外，如當(dāng)歸、啤酒花；操作條件對(duì)精油收率有明顯影響溫度、壓力對(duì)其影響大；萃取產(chǎn)物的特點(diǎn)：與水蒸氣蒸餾相比，SFE- CO2的含氧化合物含量較高，單萜烴含量較低；產(chǎn)品有較多芳香成分；底香好；有效防止熱敏物質(zhì)破壞；不含溶劑殘留物（三）在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用例如：中草藥有效成分提取中草藥化學(xué)成分非常復(fù)雜，包括揮發(fā)油、菇類、內(nèi)酯、醌類

18、、氨基酸、糖、生物堿、苷類、酶、油脂、甾醇等； 從海洋生物中提取一胡蘿卜素； 藥物合成其他化合物的提取：香豆素和木質(zhì)素的提??；黃酮類化合物的提??；醌及其衍生物的提取；糖及其苷類的提取（4） 在分析中的應(yīng)用l 化學(xué)分析：超臨界流體萃取與其他分析方法(如光譜、色譜)的聯(lián)用因自動(dòng)化程度高、定量準(zhǔn)確快速、回收率高和靈敏度高等特點(diǎn)而備受青睞；宜用于分析蒸氣壓低和熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)；可使用細(xì)長(zhǎng)的色譜柱以增加柱效；分析速度比液相色譜快(比氣相色譜慢)；SCF與HPLC和GC相比，可以簡(jiǎn)單地將產(chǎn)品和溶劑分離1. 食品工業(yè)中宜采用什么物質(zhì)作為超臨界流體？為什么？二氧化碳、氧化亞氮、乙烯 等 由于CO2的超臨界溫度

19、接近室溫，且無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)味，安全，對(duì)大部分物質(zhì)不反應(yīng)，不昂貴，可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)成為SF技術(shù)最常用的氣體。2.超臨界流體萃取有幾種工藝流程？3種：分別控制系統(tǒng)的壓力、溫度；吸附方式。3.超臨界流體萃取的應(yīng)用中應(yīng)注意什么？仔細(xì)選用溶劑（溶解度較高，適當(dāng)?shù)呐R界壓力和較低的沸點(diǎn)）及萃取操作條件（壓力、溫度）。（食品的化學(xué)復(fù)雜性和熱敏性）5、超臨界流體的選擇密度大；溶解能力強(qiáng)，選擇性好，改變操作參數(shù)，很易調(diào)節(jié)溶解性能，提高產(chǎn)品純度，增加得率；傳質(zhì)速率高；臨界壓力適中；臨界溫度適中第3章 冷凍干燥1.一般物料中水分的凍結(jié) （1）生物材料中水的存在形式與作用自由水（游離水） -占大部，是細(xì)胞中可溶性物質(zhì)的

20、溶劑。（溶劑，反應(yīng)參與者）結(jié)合水（結(jié)構(gòu)水）- 與大分子物質(zhì)相結(jié)合的水分。 （2）冷凍各階段物材料水的存在形式凍結(jié)以前：-40時(shí)不會(huì)結(jié)冰的水凍結(jié)過(guò)程中:-40時(shí)不會(huì)結(jié)冰的水原有的可溶性物得到濃縮共晶點(diǎn)以下:水與可溶性物以無(wú)定形態(tài)存在,不是一個(gè)定數(shù),與冷卻速度有關(guān),-40C時(shí)不會(huì)結(jié)冰的水（3）材料中水的變化效應(yīng):會(huì)引起材料的可逆或不可逆變化.機(jī)械效應(yīng):由冰晶的長(zhǎng)大造成（緩凍時(shí)冰晶大, 速冷時(shí), 冰晶小, 或出現(xiàn)玻璃體）溶質(zhì)效應(yīng):細(xì)胞外的溶質(zhì)因水分結(jié)冰，濃度增大，向細(xì)胞內(nèi)滲透能力增加，可改變細(xì)胞內(nèi)外的pH值。（二）冷凍干燥中的傳熱與傳質(zhì)1.物料冷凍干燥時(shí)的水分分布2.理想條件下冷凍干燥中的傳質(zhì)與傳熱

21、（2）冷凍升華干燥進(jìn)行的條件傳熱-提供升華潛熱 （傳導(dǎo)，輻射）傳質(zhì)-不斷將升華的水汽除去 （低溫冷凝器/冷阱，真空泵）3.物料冷凍干燥中的三種代表性情形傳熱、傳質(zhì)、輻射4.冷凍干燥速率和干燥時(shí)間 三、裝置系統(tǒng)（一）主要組成 按結(jié)構(gòu)特征分： -制冷、真空、換熱、干燥系統(tǒng) 主要包括四方面的單元操作：冷凍抽真空升華脫水再冷凝(捕水)。 可見(jiàn)： td與51%的能耗相關(guān)； 傳熱與49%的能耗相關(guān)（二）預(yù)凍系統(tǒng)1.方法 （1）冷卻方面： 氣流法；接觸法；液氮；液態(tài)CO2法；等 （2）空間方面： 在干燥箱內(nèi)，在干燥箱外 2. 凍結(jié)操作要考慮的因素 （1）凍結(jié)速度：對(duì)物料的影響，對(duì)干燥的影響； （2）終點(diǎn)溫度

22、：解除共晶混合液(即低共熔混合液)的過(guò)冷度,確定低共熔溫度以及防止凍結(jié)層熔解；（三）蒸汽和不凝氣排除系統(tǒng)1. 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)：冷阱+干式真空泵組合系統(tǒng) 2采用蒸汽噴射泵的真空系統(tǒng)3其他形式的真空系統(tǒng)：中間增壓泵-水力噴射泵、中間增壓泵-水環(huán)泵、水蒸汽噴射泵-水力噴射泵、水蒸汽噴射泵-水環(huán)泵冷阱溫度范圍：低于被干物料的溫度， 一般-40-50.因系統(tǒng)組合不同而用不同的真空泵(1) 干燥箱冷阱機(jī)械真空泵(2) 干燥箱中間增壓泵冷阱機(jī)械真空泵(3)干燥箱冷阱-中間增壓泵-機(jī)械真空泵 冷阱 形式 -管式、板式換熱器 位置 -內(nèi)置，外置（四）供熱系統(tǒng)：傳熱方式-傳導(dǎo)和輻射（五）冷凍干燥裝置的型式：間歇式、連續(xù)

23、式（間歇式冷凍干燥裝置、多箱間歇式連續(xù)式凍干機(jī)）預(yù)凍好的原料裝在淺盤上，通過(guò)空氣鎖連續(xù)地送入凍干室內(nèi)，凍干好的物料也通過(guò)空氣鎖連續(xù)地將料盤送出。冷凍干燥1、冷凍干燥基本過(guò)程：濕物料凍結(jié)(降溫,造成升華條件)升華干燥高真空(降壓,造成升華條件)、加熱(提供升華熱)、冷阱(保證高真空條件實(shí)現(xiàn))干燥物(產(chǎn)品) 特點(diǎn)：適用物料（熱敏、氧敏食品）；產(chǎn)品性能（色香味形，復(fù)水性，生物活性）；設(shè)備能耗能耗高（冷凍、升華、高真空）、設(shè)備要求高2、影響干燥時(shí)間的因素：最大允許的表面Ts (Ps) 物料的初始和終了濕度(Co，Cf)物料干物質(zhì)的松密度a 升華潛熱Ls 料層厚度已干層的導(dǎo)熱系數(shù)d已干層的透水率kd3、

24、冷凍速率及對(duì)食品組織的影響：冰晶的長(zhǎng)大（緩凍時(shí)大, 速冷時(shí)小,或出現(xiàn)玻璃體）；細(xì)胞外的溶質(zhì)因水分結(jié)冰，濃度增大，向細(xì)胞內(nèi)滲透能力增加，可改變細(xì)胞內(nèi)外的pH值。4、冷凍速度分類：速凍和慢凍5、速凍的優(yōu)點(diǎn)（1） 避免在細(xì)胞之間生成大的冰晶體  (2) 減少細(xì)胞內(nèi)水份外析，解凍時(shí)汁液流失少   (3) 細(xì)胞組織內(nèi)部濃縮溶質(zhì)和食品組織，膠體以及各種成分相互接觸的時(shí)間顯著縮短，濃縮的危害性下降到最低程度。 (4) 將食品迅速降低到微生物生長(zhǎng)活動(dòng)溫度之下，有利地抵制微生物的增長(zhǎng)及其生化反應(yīng)（5）食品在凍結(jié)設(shè)

25、備中的停留時(shí)間短，有利于提高設(shè)備的利用率的生產(chǎn)的連續(xù)性6、冷干時(shí)間預(yù)測(cè)7、冷凍干燥設(shè)備系統(tǒng)組成：制冷、真空、換熱、干燥系統(tǒng)8、設(shè)備形式：標(biāo)準(zhǔn)：冷阱+干式真空泵組合系統(tǒng)（干燥箱冷阱機(jī)械真空泵、干燥箱中間增壓泵冷阱機(jī)械真空泵、干燥箱冷阱-中間增壓泵-機(jī)械真空泵 ）、蒸汽噴射泵的真空系統(tǒng)、中間增壓泵-水力噴射泵、中間增壓泵-水環(huán)泵、水蒸汽噴射泵-水力噴射泵、水蒸汽噴射泵-水環(huán)泵9、水蒸氣及不凝氣體的排除：冷阱真空泵的抽氣系統(tǒng)或采用蒸汽噴射泵的真空系統(tǒng)10、升華熱的供應(yīng)方式：傳導(dǎo)和輻射。傳導(dǎo)方式的加熱系統(tǒng)主要是利用載熱體通過(guò)加熱板來(lái)實(shí)現(xiàn)。11、物料預(yù)凍方式：氣流式、液體浸泡式、接觸式、液氮法、液態(tài)二氧

26、化碳法、真空凍結(jié)式等。第3章 微膠囊技術(shù)l 微膠囊：一種具有聚合物壁殼的微型容器或包裝品。微膠囊微膠囊：l 微膠囊造粒技術(shù)將固體,液體或氣體物質(zhì)包埋,封存在一種微型膠囊內(nèi)成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)。l 一般范圍：5-200m，有些也可達(dá)到：0.5-1000m。形狀：?jiǎn)?多核、多核-無(wú)定型、雙壁、微膠囊簇、復(fù)合微膠囊。l 為什么要在食品工業(yè)中應(yīng)用微膠囊技術(shù)？ 最大限度地保持原有的色香味；防止?fàn)I養(yǎng)物和生物活性及特有性能的損失與破壞；使不穩(wěn)定的氣體液體食品變成穩(wěn)定的固體； 掩蓋食品自身的異味。 （一）微膠囊粒子 1. 結(jié)構(gòu)：由單核或多核的囊心物與單層或多層的固體囊壁層構(gòu)成。 2. 形狀：球形,腎形,

27、粒狀,谷粒狀,絮狀,和塊狀。 3. 尺度：一般范圍： 5200微米，有些也可達(dá)到：0.5 1000微米 注意：不宜過(guò)大或過(guò)?。?<5微米-布朗運(yùn)動(dòng)造成不易收集 >300 微米- 表面靜電作用減小 囊壁厚度： 0.2 - 10 微米 （二）材料1心材(囊心物質(zhì))-微膠囊內(nèi)部裝載的物料食品工業(yè)中心材舉例：生物活活性物、 食用油脂、酒類、酶和微生物細(xì)胞、甜味劑，酸味劑，防腐劑、香精，精油、 色素 、 2壁材(包囊物質(zhì))-外部包囊的壁膜物料（1）組成 ：有機(jī)和無(wú)機(jī), 天然或合成的高分子材料（2）壁材的選材原則：能與心材配伍但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 滿足安全衛(wèi)生要求；適當(dāng)?shù)臐B透性、吸濕性、溶解性和

28、穩(wěn)定性等。（3）食品工業(yè)中壁材舉例 植物膠 -阿拉伯膠,瓊脂,藻酸鹽,瓜兒膠,羅望子膠和卡拉膠等 ； 多糖-黃原膠, 阿拉伯聚半乳糖等 淀粉 -玉米,馬玲薯等 交聯(lián)改性、接枝共聚；纖維素- 羧甲基,羧乙基,乙基 ,二醋酸,丁基醋酸,硝酸纖維素等 蛋白質(zhì) -明膠, 酪蛋白, 玉米蛋白, 大豆蛋白等；聚合物-聚乙烯醇, 聚氯乙烯等；蠟與類脂物-石蠟, 蜂蠟, 硬脂酸和甘油酸脂等 （三）微膠囊造粒方法1.物理方法：噴霧干燥, 噴霧凝凍, 空氣懸浮, 真空蒸發(fā)沉積, 靜電結(jié)合, 多孔離心2.物理化學(xué)方法：水相分離, 油相分離, 囊心交換, 擠壓銳孔粉末床, 熔化分散,復(fù)相乳液3.化學(xué)方法：界面聚合,原

29、位聚合,分子包囊,輻射包囊（四）微膠囊的釋放1. 釋放時(shí)間 ：立即 延時(shí)（緩釋）2. 釋放方法：物理、電磁、化學(xué)、機(jī)械方法( 加壓 破形 摩擦)、加熱方法、燃燒、熔化、用酶, 溶劑或水對(duì)其溶解3.釋放模型 （1）零級(jí)型（2）一級(jí)型（3）時(shí)間平方根倒數(shù)（4）其他模型4.釋放機(jī)理 （1）活性心材物質(zhì)通過(guò)囊壁膜的擴(kuò)散釋放（2）用外壓或內(nèi)壓使囊膜破裂釋放出心材（3）用水溶劑等浸漬或加熱等方法使囊膜降解而釋放出心材（五）微膠囊產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)定1.溶出速度：反映囊心物質(zhì)釋放速度的指標(biāo) 測(cè)定方法：因產(chǎn)品具體形式而定 2.心材含量：測(cè)定方法也因產(chǎn)品不同而異，多用采用溶劑或水提取法測(cè)定。如：揮發(fā)性油類心材含量常用

30、索氏提取法測(cè)定3.微膠囊尺寸： 膠囊大小可用顯微鏡進(jìn)行測(cè)量，也可用別的粒度測(cè)定方法測(cè)定二、物理法造粒技術(shù)（一）噴霧干燥法1.步驟：心材 + 壁材溶液 混合液 噴霧 干燥 （分散相） （連續(xù)相） （初始液） （小囊滴） （顆粒成品）2.優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，易工業(yè)化流水作業(yè)，生產(chǎn)能力大，成本低。 缺點(diǎn)：包囊率低，心材可能在壁材外面，影響質(zhì)量，設(shè)備造價(jià)高，能耗大。3噴干法應(yīng)用舉例 壁材水溶液的調(diào)制 10-50% 的 b-環(huán)狀糊精 + 香味物質(zhì) 糊精量的5-40% 均質(zhì)乳化 噴霧干燥 進(jìn)風(fēng)溫度 130-190ºC ,排風(fēng)溫度 60-90ºC 成品（2） 噴霧凍凝法1.造粒原理：壁材以熔融（

31、而非溶解）液體狀與心材混成混合液, 霧化液滴受冷卻后呈固態(tài)粒。2.特點(diǎn)： 低溫或常溫顆?；?3.適合：室溫下為固態(tài)的物質(zhì), 如氫化植物油, 脂肪酸脂, 脂肪醇,蠟類,糖類和某些聚合物作為壁材的場(chǎng)合，以及特別熱敏性物質(zhì)，如維生素, 礦物元素(硫酸亞鐵)和風(fēng)味物質(zhì)等。（三）空氣懸浮法 （流化床法） 又稱Wurster法。2關(guān)鍵因素：心材性質(zhì)-相對(duì)密度，熔點(diǎn)，脆碎度，揮發(fā)度, 粘度等； 壁材性質(zhì)-粘度，濃度，附著力，所含溶劑的性質(zhì)等； 操作條件-噴入方式，氣流的濕度、速度（臨界流速）等。3. 局限性：心材狀態(tài)-須為固體；有濕顆?；フ澈透深w粒碰碎的現(xiàn)象。（四）旋轉(zhuǎn)懸浮分離法1. 原理：材分散于壁材&

32、#174;注入轉(zhuǎn)盤（物料呈單層被壁材包裹）®分離®干燥/凝凍®產(chǎn)品。2. 特點(diǎn)：包裹率高；多余壁材與微膠囊產(chǎn)品的分離效果好。壁材一般為純物質(zhì)，為熱熔型，最好熔化后粘度小于5000cP；心材最好為球形（可小于150mm）。三、物化法微膠囊造粒技術(shù)（一）相分離法1.水相分離法（1）相分離法原理：初始溶液 + 某種物質(zhì)或采用某種手段 形成新相 分離 某種物質(zhì)：例如：非溶劑-絮凝劑，沉淀劑等。 某種手段：例如：改變環(huán)境條件-如溫度，pH等。（2）單凝聚法： 原理： （高分子聚合物性）壁材水溶液 + 水不溶性心材 調(diào)合 3相混合物 + 凝聚劑（奪水或使聚合物失水） 壁材相溶

33、解度降低而凝聚成微膠囊粒凝聚劑： 乙醇， 丙酮，丙醇 異丙醇 之類的沉淀劑） 硫酸鈉，硫酸銨之類的強(qiáng)親水親 酸堿之類pH值調(diào)節(jié)劑 （3）復(fù)凝聚法 兩種帶不同電荷膠體水溶液混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生因受電荷作用而成的復(fù)合物，這種復(fù)合因溶解度降低而會(huì)產(chǎn)生相分離現(xiàn)象， 從而可從水溶液中析出成微膠囊 。（明膠：>4.8時(shí)呈陰離子態(tài)，<4.8時(shí)相反；阿拉伯膠呈陰離子態(tài)，不受pH影響）2.油相分離法心材為水溶性物質(zhì)。3.復(fù)相乳液法W/O/W， O/W/O，W/O/W（二）囊心交換法 1.基本原理-用 真正需要的心材替換先被包囊的心材2.適用于：大多數(shù)水溶液，高極性液， 低沸點(diǎn)液體,結(jié)構(gòu)與比例非常易變的混合型

34、囊心物 （如檸檬油） 3.操作步驟第1步：非極性溶劑預(yù)微膠囊化：用復(fù)凝聚法，用明膠和阿拉伯膠作壁材；第2步：極性液的微膠囊化：用(需膠囊化的)極性溶劑(乘壁尚有高滲透性)對(duì)初始微膠囊中的非極性溶劑進(jìn)行置換；第3步：微膠囊壁處理成非滲透性：再用明膠的非溶劑(如乙醇,丙酮等)處理。（三）擠壓法與銳孔法1.擠壓法：原理-心材壁材乳化液擠壓成絲冷卻固化打斷成粒分離、水洗和干燥成品。 特點(diǎn)-基本上在低溫下操作,適合熱不穩(wěn)定性產(chǎn)品 應(yīng)用-香精香料,維生素C等100多種產(chǎn)品用此法生產(chǎn)2.銳孔法：原理-初始液(如以藻酸鈉作壁材的溶液)通過(guò)銳孔成微粒狀進(jìn)入一種能使其固化的液體(如氯化鈣液)而造成固化(在囊外形成

35、藻酸鈣). （四）粉末床法1.原理：液滴進(jìn)入干粉末會(huì)成球狀。如使液球邊沿沾有被弄濕的粉末,可使得清晰而固定的相分離現(xiàn)象能持久存在。2.產(chǎn)品大?。?毫米級(jí)3.類型（1）心材液 落入 粉末狀的壁材（2）溶劑 落入 由心材壁材混合物構(gòu)成的粉末床（3）由壁材、心材和其他惰性材料組成（4）心材相分散于壁材溶液的分散液滴入成膜材料粉末床（5）熱熔化的心材液 滴入 惰性粉末床（五）熔化分散法1.原理：心材分散于熱熔化型壁材液，分散成微滴并在冷卻介質(zhì)中冷卻，壁材（如蠟類物）固化而成為微膠囊。2.特點(diǎn)：特別適合于水溶性心材物的微膠囊化，冷介質(zhì)可是液體也可是氣體。四、化學(xué)法微膠囊造粒技術(shù)（一）界面聚合法1.原理：

36、利用分別溶解在不同溶劑中的兩種活性單體，當(dāng)一種溶液分散在另一種溶液中時(shí)，兩種活性單體相互在界面發(fā)生聚合反應(yīng)而形成膠囊壁（薄膜）。2.特點(diǎn) （1）聚合反應(yīng)：縮聚或加聚反應(yīng)， 如為前者，反應(yīng)時(shí)會(huì)放酸，不適合易酸變性的材料；（2）用于酶時(shí)，要注意選擇合適的單體；（3）可使疏水性也可使親水性材料的溶液或分散液微膠囊化；（4）膜極薄，約20納米，有半透性； （5）其物性受反應(yīng)時(shí)間影響；（6）微膠囊大?。?1 至幾微米，由第一種單體分散滴的大小決定也受攪拌速度及乳化劑濃度影響。（二）原位聚合法1.原理：在心材滴液表面形成（不溶性的）聚合物膜。與界面聚合的區(qū)別：可溶的單體及催化劑全由分散相或全由連續(xù)相提供。

37、（三）分子包囊法：1.原理：主要指的是一種利用-環(huán)狀糊精分子作為包覆介質(zhì)，發(fā)生在分子水平上的微膠囊化法。2.方法（1）把環(huán)狀糊精和外來(lái)分子混合在一起，然后攪拌混合（2）先使固體環(huán)狀糊精與外來(lái)分子混合，再加水制成糊狀（3）往環(huán)狀糊精溶液中通入氣體（囊心材料）l 食品工業(yè)中的應(yīng)用舉例：食用油脂的粉末化；香精香料的粉末化；噴霧干燥法制造粉末油脂、酒的粉末化心材：70kg的混合油脂(豬油:棉籽油=7:3)壁材：6.5kg酪阮酸鈉+5.8kg結(jié)晶纖維素組成乳化劑：500g蔗糖脂肪酸酯穩(wěn)定劑：0.6kg的Na3PO3步 驟：第1步-壁材制作Na3PO3溶解于83kg水+加入酪骯酸鈉溶解，升溫60， 結(jié)晶纖

38、維素溶解于l5kg水中，將兩種水溶液混合 +乳化劑-à攪均-à均質(zhì)。 第2步-初始液制作：緩慢地往壁材水溶液+混合油脂（心材）-à攪拌混合均勻。 第3步-噴霧干燥：得到產(chǎn)品-粉末化油脂(心材油脂含量為85.5%，壁材蛋白質(zhì)和纖維素含量分別為7.2%和7.1%，水分0.3%)4、微膠囊釋放、時(shí)間（立即、延時(shí)）、方法（物理-電磁、化學(xué)，機(jī)械方法-加壓、破形、摩擦，加熱方法-燃燒、熔化，用酶, 溶劑或水對(duì)其溶解）、機(jī)理（活性心材物質(zhì)通過(guò)囊壁膜的擴(kuò)散釋放，用外壓或內(nèi)壓使囊膜破裂釋放出心材，用水溶劑等浸漬或加熱等方法使囊膜降解而釋放出心材）、控制釋放模型（零級(jí)型、一級(jí)型、時(shí)

39、間平方根倒數(shù)）5、微膠囊產(chǎn)品質(zhì)量的常用評(píng)定指標(biāo)：溶出速度（物質(zhì)釋放速度的指標(biāo)）；心材含量（溶劑或水提取法測(cè)定）微膠囊尺寸（顯微鏡）6、微膠囊造粒方法分類：物理方法噴霧干燥, 噴霧凝凍, 空氣懸浮, 真空蒸發(fā)沉積, 靜電結(jié)合, 多孔離心物理化學(xué)方法水相分離, 油相分離, 囊心交換, 擠壓銳孔粉末床, 熔化分散,復(fù)相乳液化學(xué)方法界面聚合,原位聚合,分子包囊,輻射包囊7、比較第5章 超高溫殺菌1、TRT概念：TRT是英文Thermal reduction time縮寫，中文譯為熱力遞減致死時(shí)間。TRT的含意是使細(xì)菌數(shù)熱致死降低一定程度所需的時(shí)間（min)，因此，TRT可以和D值聯(lián)系起來(lái)，如果降低1個(gè)

40、對(duì)數(shù)周期的菌數(shù)，則TRT1=D ，降低2個(gè)TRT2=2D，依次類推，降低n個(gè)對(duì)數(shù)周期，TRTn=nD;如果n足夠大，例如，n=12, 加熱時(shí)間使細(xì)菌的原始菌數(shù)降低12個(gè)對(duì)數(shù)周期，也即使含菌量菌降到原始菌數(shù)/10122、微生物的耐熱性 腐敗菌是食品殺菌對(duì)象，其耐熱性與食品的殺菌條件有直接關(guān)系。 影響微生物耐熱性的因素有如下幾方面：1.菌種和菌株2.熱處理前菌齡、培育條件、貯存環(huán)境； 3.熱處理時(shí)介質(zhì)或食品成分如酸度或 pH ;4.原始活菌數(shù)；5.熱處理溫度和時(shí)間，作為熱殺菌，這是主導(dǎo)的操作因素。3、 D值是一定溫度下,使細(xì)菌數(shù)降低一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需的加熱時(shí)間,單位是時(shí)間(如,min),D值越大,細(xì)

41、菌的耐熱性越強(qiáng).根據(jù)定義,可以證明D值是熱力致死細(xì)菌殘存數(shù)曲線斜率絕對(duì)值的倒數(shù). D值與溫度有關(guān), 所以.一般用DT(T為加熱溫度)表示,例如,D121代表121下的D值.對(duì)于同一菌種,D值不受原始菌數(shù)的影響,即原始菌數(shù)多少不影響其熱致死規(guī)律.不同菌數(shù)的樣品在熱致死速率曲線中是一組平行線.4、熱致死時(shí)間 (TDT)： “TDT”是英文Thermal Death Time 的縮寫, 它是指在一定溫度下使某種微生物(細(xì)胞或芽孢)完全死亡所需要的時(shí)間,( 溫度一定,時(shí)間不同,加熱到測(cè)不出活菌時(shí)所用的殺菌時(shí)間).討論： 必須強(qiáng)調(diào)指出，TDT這個(gè)概念的提出隱去了細(xì)菌死亡按指數(shù)規(guī)律的實(shí)質(zhì)，也避開(kāi)具體運(yùn)用概

42、率說(shuō)明細(xì)菌死亡的方法，而是模糊地以實(shí)際試管試驗(yàn)法所確定的所謂“完全滅菌”為依據(jù)。因此采用 TDT 法不能清楚地說(shuō)明諸如殺菌終點(diǎn)、原始菌數(shù)不同出現(xiàn)耐熱性差異以及 TDT 試管試驗(yàn)法中常見(jiàn)越級(jí)現(xiàn)象等的實(shí)際間題。5、Z值使熱力致死曲線中的TDT時(shí)間降低一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需提高的溫度值. Z值是熱力致死時(shí)間曲線中斜率的倒數(shù). Z值反映了細(xì)菌對(duì)溫度的敏感性,越大,越不敏感.6、某微生物菌種的殺菌特性曲線 (TDT曲線)可由點(diǎn)、斜率兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定。因此除了由斜率決定的 z 值外，尚需尋求一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)通常選用 121 時(shí)的 TDT 值，并用符號(hào)“ , F ”表之，單位為 min ，稱為 F 值。有了

43、Z 、 F 兩個(gè)參數(shù)，該菌種在任何殺菌溫度 T 下的 TDT 值可表為一般說(shuō)來(lái), 135C/4秒 所得的殺菌效果 SE = 6 9 ,可以滿足商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(含菌量不超過(guò)1/1000)要求.7、(一) 兩種基本的UHT滅菌形式直接式與間接式過(guò)程比較直接式-加熱速率快、熱處理時(shí)間短、食品顏色、風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)成分損失少；控制系統(tǒng)復(fù)雜和加熱蒸汽需要凈化而帶來(lái)產(chǎn)品成本的提高。間接式-成本相對(duì)較低，生產(chǎn)易于控制，傳熱速率相對(duì)較低。在相同的致死率下，高溫加熱時(shí)間較前者為長(zhǎng)，發(fā)生不利化學(xué)反應(yīng)的可能性增大1. 直接式：蒸汽直接與料液混合接觸，對(duì)物料進(jìn)行加熱殺菌。按蒸汽與物料接觸混合的方式可以分為：注射式: 將高壓蒸汽注

44、射到料液中;噴射式: 將料液噴射到蒸汽中特 點(diǎn): 加熱快, 對(duì)蒸汽的潔凈要求高; 必須將蒸汽引入的水分除去.(不適用于揮發(fā)成份多的產(chǎn)品(果汁等)2. 間接式用熱交換器非接觸地?zé)釋a(chǎn)品加熱. 加熱所用的熱流體: 高壓蒸汽, 高壓熱水等.生產(chǎn)成本較前者低, 操作易控制,傳熱較前者慢. 要求用換熱系數(shù)大的換熱器.(二) UHT 殺菌系統(tǒng)流程1. UTH系統(tǒng)的預(yù)殺菌和清洗基本流程：料液->加熱升溫->加熱殺菌->冷卻->出系統(tǒng)(裝罐等) 5. 預(yù)殺菌與清洗UHT 加熱設(shè)備 1.板式熱交換器：傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，容易增減傳熱面積，易清洗，價(jià)格低廉，有泄漏，單位長(zhǎng)度的壓力損失大。

45、2. 環(huán)形套式換熱器：適用于小流量場(chǎng)合, 可適用于較高粘度的場(chǎng)合, 螺旋管傳熱系數(shù)較大，螺旋盤管有彈簧作用, 結(jié)構(gòu)緊湊, 安裝容易, 不易用機(jī)械方法清洗3. 旋轉(zhuǎn)刮板式加熱殺菌設(shè)備：適用于高粘度物料, 易結(jié)垢, 結(jié)焦,結(jié)膜物料.不同的物料,要用不同的刮板. 1. 常見(jiàn)超高溫殺菌的溫度范圍和時(shí)間范圍：135150，28s2. UTH的殺菌效果SE的定義：根據(jù) Glqlesloot , UHT 對(duì)某類細(xì)菌的殺菌效果的定義如下：SE=Log原始芽孢數(shù)/最終芽孢數(shù)3. UTH殺菌的品質(zhì)保證的原理:采用UTH瞬間殺菌技術(shù)可最大程度的保持食品的風(fēng)味和品質(zhì)，主要是因?yàn)槲⑸飳?duì)高溫的敏感程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于食品成分的

46、物理化學(xué)變化對(duì)高溫的敏感程度。因此，該技術(shù)比常規(guī)殺菌方法能更好的保存食品的品質(zhì)和風(fēng)味。第6章 歐姆殺菌1. 歐姆加熱原理：利用電極，將電流直接導(dǎo)入食品內(nèi)部，由食品本身介電性質(zhì)所產(chǎn)生的熱量，已達(dá)到直接殺菌的目的。所用的電流是5060Hz的低頻交流電。2. 影響歐姆加熱的因素：1）內(nèi)因 電導(dǎo)率，介電常數(shù)，比熱，等2）外因 電場(chǎng)強(qiáng)度,頻率,電極間距,流體流速,加熱管截面積，等3）其他 固液混合時(shí)，兩相的發(fā)熱速度差異（一般受液相的發(fā)熱速率影響）3.流速流型如何影響管內(nèi)流動(dòng)物料的歐姆加熱：層流流動(dòng)下歐姆加熱，將導(dǎo)致管中心加熱不足。而管壁處加熱過(guò)度。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免這種穩(wěn)定的層流流動(dòng)，在操作上力求破

47、壞加熱器內(nèi)速度分布的形成。4.固相液相發(fā)熱速率及Boit準(zhǔn)數(shù)對(duì)固液混合物歐姆加熱物料如何影響？1）液相發(fā)熱速率很低時(shí)，熱處理時(shí)間隨其降低迅速增加，整個(gè)速率受液相發(fā)熱速率控制。2）固相加熱速率在低Boit數(shù)值范圍內(nèi)會(huì)大大影響加熱區(qū)內(nèi)顆粒的溫度，從而影響整個(gè)熱處理時(shí)間3）固相大于液相時(shí)，在離開(kāi)加熱器前殺菌已完全實(shí)現(xiàn)，此情況下，熱處理時(shí)間是使液體溫度上升達(dá)到135時(shí)的時(shí)間。5.影響歐姆加熱器進(jìn)出口物料溫差的因素有哪些?如何影響?1）兩極之間的電位差對(duì)其影響最大，且呈正相關(guān)2）加熱管的橫截面積和電導(dǎo)率值越大，進(jìn)出口物料溫差越大。3）兩極間距離，物料流速和物料的比熱容越大，進(jìn)出口物料溫差越小，呈負(fù)相關(guān)。

48、6.歐姆加熱殺菌系統(tǒng)的構(gòu)成：泵，柱式歐姆加熱器，保溫管，控制儀表等。7.歐姆加熱系統(tǒng)如何進(jìn)行系統(tǒng)除熱：通過(guò)殺菌液在循環(huán)管路中的片式換熱器進(jìn)行系統(tǒng)除熱。8.歐姆加熱系統(tǒng)如何清洗：生產(chǎn)結(jié)束后，切斷電源并用水清洗設(shè)備，然后用80的NaOH溶液循環(huán)清洗30min。清洗液的加熱用系統(tǒng)中的片式換熱器。9.歐姆殺菌的特點(diǎn)與效果：特點(diǎn)1）可生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)的大顆粒產(chǎn)品。2）能加熱連續(xù)流動(dòng)的產(chǎn)品,不需換熱面。3）可加工對(duì)剪切敏感的產(chǎn)品。4）熱量可在產(chǎn)品的固體中產(chǎn)生, 不需要傳導(dǎo)對(duì)流作用。5）過(guò)程易控制, 起動(dòng)停止慣性小。效果：1）對(duì)微生物的殺菌效果好2）因?yàn)榧訜釙r(shí)間少，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的破壞少，營(yíng)養(yǎng)素保留多。第7章 超高壓殺菌

49、技術(shù)1. 超高壓殺菌技術(shù)的不同英文名稱及縮寫：high pressure processing, HPP2. 超高壓殺菌應(yīng)用壓力的范圍：（1）蛋白質(zhì) 壓力范圍 100 - 600 MPa之間 （2）碳水化合物400 - 600 MPa （3）油脂 100 - 200 PMa,（4） 其他成分 對(duì)各種小分子物質(zhì)(風(fēng)味, 維生素, 色素等)幾乎沒(méi)有影響。3. 超高壓殺菌（滅菌）技術(shù)概念：將食品以某種方式包裝以后，至于高壓（200MPa以上）裝置中加壓處理，使之達(dá)到滅菌要求的目的。4. 通常流體的不同壓力范圍5.超高壓殺菌的主要優(yōu)點(diǎn)與局限性：1.處理過(guò)程中不加熱，食物保持新鮮；2.處理過(guò)程能應(yīng)用在最

50、終包裝的產(chǎn)品；  3.對(duì)液體食品過(guò)程能作為無(wú)菌過(guò)程的一部分被應(yīng)用；4.酶活力可以停止（也可能由于細(xì)胞壁破裂，酶活力增加）； 5.引起食物組織內(nèi)變化；6.對(duì)細(xì)菌孢子、霉菌和酵母的殺菌有不同高壓及保持時(shí)間要求；7.設(shè)備初裝費(fèi)高 6. 超高壓殺菌工業(yè)化設(shè)備的規(guī)格：7. 高壓殺菌的效果8. 高壓微生物致死的一般解釋：高壓導(dǎo)致微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、基因機(jī)制以及細(xì)胞壁膜發(fā)生多方面的變化，從而影響微生物原有的生理活動(dòng)機(jī)能，甚至使原有的功能破壞或發(fā)生不可逆變化。9. 超高壓對(duì)細(xì)胞形態(tài)的影響：極高的流體靜壓會(huì)影響細(xì)胞的形態(tài)。胞內(nèi)的氣體空泡在0.6MPa壓力下會(huì)破裂。10. 超高壓對(duì)細(xì)胞生化反

51、應(yīng)的影響：11. 超高壓對(duì)基因與遺傳的影響12. 超高壓對(duì)細(xì)胞膜的影響：細(xì)胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)靠氫鍵和疏水鍵來(lái)保持。在壓力作用下細(xì)胞膜的雙層結(jié)構(gòu)的容積隨著每一磷脂分子橫切面積的縮小而收縮。加壓的細(xì)胞膜通常表現(xiàn)出通透性的變化。壓力引起的細(xì)胞膜功能劣化將導(dǎo)致氨基酸攝取受抑制13. 影響超高壓殺菌效果的主要因素：1.pH 2.溫度 3.微生物的生長(zhǎng)階段 4.食品成分14超高壓殺菌的應(yīng)用及效果：1.肉制品加工：品質(zhì)好, 風(fēng)味, 色澤, 嫩度等方面得到改善 2. 水產(chǎn)品加工：可保持水產(chǎn)品原有的新鮮風(fēng)味. 600 MPa下, 使酶失活, 3. 果醬加工：保持原有的色香味 4. 其他應(yīng)用 ：

52、脫色, 脫臭, 改性效果：在滅菌的同時(shí)，能夠較好的保持食品原有的色香味及營(yíng)養(yǎng)成分。 第8章 高壓脈沖電場(chǎng)（PEF）殺菌技術(shù)歐姆殺菌 ： 通入電流使食品內(nèi)部生熱達(dá)到殺菌目的. 特點(diǎn)：-可使顆粒加熱速率(1-2/s)比常規(guī)加熱快得多二、 歐姆加熱基本原理1.原理示意圖：電流為 50-60HZ的低頻交流電。 2.殺菌機(jī)理：熱致死機(jī)制；其他致死機(jī)制：在低頻率(50-60Hz)歐姆加熱，會(huì)發(fā)生電穿孔機(jī)制，這種低頻率會(huì)引起細(xì)胞壁兩側(cè)產(chǎn)生充電效應(yīng)。3.加熱相關(guān)計(jì)算（1）食品內(nèi)部通電產(chǎn)生的熱量 Q = K (gradV ·gradV) = K(V)2 =( V 2/R) 式中：Q-某點(diǎn)處的單位加熱功

53、率(W/m2) K-某點(diǎn)電導(dǎo)率(S/m)(西門子，電阻倒數(shù)) gradV- 任一點(diǎn)處的電位梯度(V/m) -符號(hào)算子4.影響歐姆加熱的因素：（1）內(nèi)因：電導(dǎo)率，介電常數(shù)，比熱，等（2）外因：電場(chǎng)強(qiáng)度,頻率,電極間距,流體流速,加熱管截面積，等（3）其他： 固液混合時(shí)，兩相的發(fā)熱速度差異（一般受液相的發(fā)熱速率影響）三、歐姆殺菌裝置和工藝操作（一）歐姆殺菌裝置1. 裝置系統(tǒng)構(gòu)成基本構(gòu)成：柱式歐姆加熱器 -電極室間連接：帶有絕緣襯里的不銹鋼管；襯里材料：聚偏二氟乙烯(PVDF), 聚醚酮,玻璃； 泵, 保溫管路、控制儀表快速冷卻器物料進(jìn)入歐姆加熱器（二）歐姆殺菌工藝操作（無(wú)菌工藝）1.裝置預(yù)殺菌-用

54、電導(dǎo)率與物料相接近的一定濃度的硫酸鈉溶液循環(huán)；2.過(guò)渡性操作-切換成正式的料液，將殺菌介質(zhì)與料液的交接部分另外收集；3. 正式殺菌 -髙酸食品90-95ºC,壓力0.2MPa；低酸食品120-140°C,0.4MPa 4. 保溫管保溫 5. 換熱器冷卻 6. 出料 7. 系統(tǒng)清洗 -用80的2%氫氧化鈉溶液循環(huán)清洗30min。三、歐姆殺菌方法特點(diǎn)與效果1. 特點(diǎn)（1）可生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)的大顆粒產(chǎn)品（2）能加熱連續(xù)流動(dòng)的產(chǎn)品,不需換熱面（3）可加工對(duì)剪切敏感的產(chǎn)品（4）熱量可在產(chǎn)品的固體中產(chǎn)生, 不需要傳導(dǎo)對(duì)流作用（5）過(guò)程控制易, 起動(dòng)停止慣性小2. 效果（1）傳統(tǒng)方法： 刮板式熱

55、交換器中通過(guò)液相的熱傳導(dǎo)來(lái)加熱, 則理論F0值僅為0.2。（2）營(yíng)養(yǎng)素的保留 ：對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的破壞少，因?yàn)樗璧募訜釙r(shí)間短。 傳統(tǒng)方法的不足：為了使固體達(dá)到F0=5，液相的F0要高出許多。顆粒越大，這種差距越大，造成嚴(yán)重過(guò)熱，營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失。 第二節(jié) 高壓殺菌二、基本原理（一）高壓效應(yīng)1.壓力對(duì)微生物的致死作用（1）形態(tài)結(jié)構(gòu) （2）生物化學(xué)反應(yīng)： 影響反應(yīng)速率：按絕對(duì)速率過(guò)程理論，反應(yīng)過(guò)程要經(jīng)過(guò)某種活化的狀態(tài)，該狀態(tài)區(qū)別于初態(tài)和終態(tài)的活化自由能F* （3）基因機(jī)制：DNA 對(duì)于壓力遠(yuǎn)較蛋白質(zhì)穩(wěn)定, 但DNA的復(fù)制需要酶的中介作用，而酶（4）細(xì)胞壁膜： 通透性發(fā)生變化, 反應(yīng)受影響；結(jié)構(gòu)受體積變化影響, 對(duì)真菌影響更大；生理活動(dòng)功能發(fā)生破壞(或不可逆變化)2.對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分的影響（1）蛋白質(zhì) ：高壓使蛋白質(zhì)變性-原始結(jié)構(gòu)伸展, 導(dǎo)致體積改變； 酶變性, 不良反應(yīng)受到抑制， 壓力范圍 100 - 600 MPa之間 （2）碳水化