第三篇 食品工程高新技術(shù)

第三篇食品工程高新技術(shù)食品粉碎、造粒新技術(shù)食品包裝、殺菌新技術(shù)食品質(zhì)構(gòu)調(diào)整技術(shù)綱要第一章食品粉碎、造粒新技術(shù)微粉碎與超微粉碎冷凍粉碎微膠囊造粒技術(shù)——粉碎：利用機械或流體動力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎的單元操作。微粉碎：原料粒度5～10mm，成品粒度100μm以下。超微粉碎：原料粒度0.5～5mm，成品粒度10～25μm以下。第一節(jié)微粉碎與超微粉碎一、超微粉碎的特點速度快可低溫粉碎粒徑細(xì)且分布均勻節(jié)省原料，提高利用率減少污染二、超微粉碎的原理通過對物料的沖擊、碰撞、剪切、研磨等手段，施于沖擊力、剪切力或幾種力的復(fù)合作用，達到超細(xì)粉碎的目的。其工藝過程有一次粉碎和二次粉碎。一次粉碎就是在一臺設(shè)備上同時完成粉碎、篩選、分離、再粉碎的過程。二次粉碎是先對物料進行粗粉碎，然后再采用超細(xì)粉碎機完成超細(xì)粉碎加工，其工藝流程大致為：原料→篩選→清選→干燥→粗粉碎→超細(xì)粉碎→風(fēng)選分級→超細(xì)粉體產(chǎn)品。三、超微粉碎的方法氣流式以壓縮空氣或過熱蒸汽，通過噴嘴產(chǎn)生的超音速高湍流氣作為顆粒的載體，顆粒與顆粒之間或顆粒與固定板之間發(fā)生沖擊性積壓、磨擦和剪切等作用從而達到粉碎的目的。2AB10型氣流粉碎機AB10型氣流粉碎機三、超微粉碎的方法借助與運動的研磨介質(zhì)(磨介)所產(chǎn)生的沖擊，以及非沖擊式的彎折擠壓和剪切等作用力，達到物料顆粒粉碎的過程。磨介式粉碎過程主要為研磨和摩擦，即擠壓和剪切。其效果取決于磨介的大小、形狀、配比、運動方式、物料的填充率、物料的粉碎力等特性。球磨機攪拌磨振動磨磨介式四、超微粉碎的應(yīng)用通過對纖維的微?；?，能明顯改善纖維食品的口感和吸收性，從而使食物資源得到了充分的利用，而且豐富了食品的營養(yǎng)。動物骨、殼、皮等通過超微粉碎后得到的微粉屬有機鈣，比無機鈣容易被人體吸收、利用。蟹殼、蝦殼、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鮮劑、持水劑、抗氧化劑等，改性后還有許多其他功能特性。

改善食品品質(zhì)，改變傳統(tǒng)工藝，降低生產(chǎn)成本軟飲料加工：茶粉、植物蛋白飲料等巧克力生產(chǎn)：巧克力配料的精磨中藥生產(chǎn)：促進藥材成分的溶出，提高藥效水產(chǎn)品深加工和水產(chǎn)飼料生產(chǎn)——食品資源的利用第二節(jié)冷凍粉碎

利用物料在低溫狀態(tài)下的“低溫脆性”，即物料隨溫度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性和韌性降低。在一定溫度下用一個很小的力就能將其粉碎。一、冷凍粉碎的原理

物料的“低溫脆性”與玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象密切相關(guān)。首先使物料低溫冷凍到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或脆化溫度以下，再用粉碎機將其粉碎。在食品和農(nóng)產(chǎn)品快速降溫過程中，會造成內(nèi)部各部位不均勻的收縮而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在內(nèi)應(yīng)力的作用下，物料內(nèi)部薄弱部位微裂紋，并導(dǎo)致內(nèi)部的結(jié)合力降低。在外部較小作用力就使內(nèi)部裂紋迅速擴大而破碎。原料前處理低溫冷凍真空升華干燥產(chǎn)品后處理二、冷凍粉碎的工藝流程對含油脂、糖分、水分多的物料特別有效第三節(jié)微膠囊造粒技術(shù)微膠囊是指一種具有聚合物壁殼的微型容器或包裝物。微膠囊造粒技術(shù)就是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一種微型膠囊內(nèi)成為一種固體微囊產(chǎn)品的技術(shù)。微膠囊內(nèi)部裝載的物料稱為心材(或稱囊心物質(zhì))，外部包裹的壁膜稱為壁材(或稱包囊材料)。心材心材可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是固液、液液、固固或氣液混合體等?？梢宰鳛樾牟牡奈镔|(zhì)很多，如膳食纖維、活性多糖、超氧化物歧化酶(SOD)和免疫球蛋白等生物活性物質(zhì)、氨基酸、維生素、礦質(zhì)元素、食用油脂、酒類、微生物細(xì)胞、甜味劑、酸味劑等。壁材選擇壁材的基本原則是：能與心材相配伍，但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；能滿足食品工業(yè)的安全衛(wèi)生要求，應(yīng)具備適當(dāng)?shù)臐B透性、吸濕性、溶解性和穩(wěn)定性等。無機材料和有機材料均可作為微膠囊的壁材，但最常用的是高分子有機材料，包括天然和合成兩大類。在食品工業(yè)中可使用的壁材有植物膠、淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、聚合物、蠟與類脂物等。一、微膠囊的功能改變物料的存在狀態(tài)、物料的質(zhì)量與體積；隔離物料間的相互作用，保護敏感性物料；掩蓋不良風(fēng)味、降低揮發(fā)性；控制釋放；降解食品添加劑的毒理作用?！⒛z囊釋放速度與囊壁厚度二、微膠囊的造粒步驟微膠囊的制作過程是將心材加工成微粉狀，引入壁材(成膜物質(zhì))，使用特殊方法將壁材物質(zhì)在芯材粒子表面形成薄膜(也稱外殼或保護膜)，最后經(jīng)過化學(xué)或物理處理，達到一定的機械強度，形成穩(wěn)定的薄膜(也稱為壁膜的固化)。制作微膠囊最關(guān)鍵的是芯材物質(zhì)的選擇和成膜技術(shù)。選擇芯材的原則是既要考慮芯材的物性，又要兼顧芯材和壁材的相容性及二者的相互作用。三、微膠囊造粒的方法分類具體方法壁材應(yīng)用領(lǐng)域化學(xué)法界面聚合法原位聚合法分子包囊法輻射包囊法聚酞胺、聚氨酯、聚脲、聚酯、乙烯基聚合物、三聚氰酰氨、尿素樹脂、海藻酸、明膠全色熱教紙、感壓復(fù)寫紙、黏合劑、農(nóng)藥、熱膨脹劑、化妝品、油墨、醫(yī)藥、香料物理法噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法、真空蒸汽沉淀法、靜電結(jié)合法、多孔離心法明膠、有機溶劑、可溶的聚合物、聚苯乙烯、聚乙烯、石蠟藥品、感壓復(fù)寫紙、香料、酶藥品、醫(yī)藥品、飼料物理化學(xué)法水相分離法、油相分離法、囊心交換法、擠壓法、銳空法、粉末床法、熔化分散、復(fù)相乳液聚合物、醫(yī)藥品、氧化鋁、農(nóng)藥、炭素、明膠、淀粉、纖維素、聚酰胺、聚氨酯、金屬、石蠟醫(yī)藥品、農(nóng)藥、食品、化妝品四、微膠囊造粒技術(shù)的應(yīng)用

微膠囊化香料和風(fēng)味劑微膠囊化食品（果蔬飲料、粉末油脂）微膠囊化微生物（雙歧桿菌）微膠囊化藥物（緩釋劑）微膠囊化酶第二章食品包裝、殺菌新技術(shù)蒸煮袋與軟罐頭無菌包裝超高溫殺菌歐姆殺菌和高壓殺菌第一節(jié)蒸煮袋與軟罐頭蒸煮袋是采用由聚酯、鋁箔、聚烯烴等材料復(fù)合而成的多層復(fù)合薄膜用黏合劑通過干法或其他復(fù)合后切制或一定尺寸的軟質(zhì)包裝容器，適宜于填充多種食品，可熱熔封口，并能耐高溫高濕熱殺菌。軟罐頭食品是將各種不同的食品原料加工處理后，裝入熱熔封口的蒸煮袋內(nèi)，經(jīng)過適度的加熱殺菌，使之成為能長期保存，食用方便的食品。一、蒸煮袋蒸煮袋的分類蒸煮袋的基材及其性能工藝概述1.蒸煮袋的分類按其是否具有阻光性可分為帶鋁箔層的不透明蒸煮袋和不帶鋁箔層的透明蒸煮袋；按其耐高溫程度分為普通蒸煮袋（耐100～121℃殺菌溫度）、高溫殺菌蒸煮袋（耐121～135℃殺菌溫度）和超高溫殺菌蒸煮袋（耐135～150℃殺菌溫度）三類；按包裝規(guī)格分大型蒸煮袋及小型蒸煮袋。

2.蒸煮袋的基材及其性能

蒸煮袋的基礎(chǔ)材料包括：聚乙烯（PE）薄膜、聚丙烯（PP）薄膜、聚酯（PET）薄膜、鋁箔（AL）、尼龍（PA）薄膜、聚偏二氯乙烯（PVDC）薄膜、粘合劑。蒸煮袋的基礎(chǔ)材料由外層保護層（印刷層）、中間隔絕層、內(nèi)層保護層組成，各層材料存在著不同的性能。機械性能：抗拉強度、剛性或可取拿性、密封性、可開剝性物理化學(xué)性能：隔濕性能、隔氧和其他氣體性能、保香性、抗油性、隔光性或透光性、耐腐蝕性、無毒、無臭、無味特性耐久性能：在冷、熱的條件下的穩(wěn)定性、在高濕度條件下的穩(wěn)定性、生物降解能力加工、包裝適應(yīng)性：可印刷性、適應(yīng)自動化、機械化作業(yè)能力、靜電性能收縮性能3.工藝概述擠出復(fù)合擠出涂布干法膠粘復(fù)合檢驗：檢樣、非破壞性感官檢驗、典型單體介質(zhì)試驗、強度檢驗、密閉性能檢驗、實罐檢驗、材料及其衛(wèi)生性能檢驗二、軟罐頭原輔料的驗收及選擇食品加工處理裝填、排氣密封、檢驗殺菌、冷卻包裝第二節(jié)無菌包裝經(jīng)過殺菌的食品(飲料、奶制品、調(diào)味品等)在無菌環(huán)境中包裝，封閉于經(jīng)過殺菌的容器中，以期在不加防腐劑、不經(jīng)冷藏的條件下取得較長貨架壽命的工藝操作?！盁o菌”表明了產(chǎn)品中不含任何影響產(chǎn)品質(zhì)量的微生物，“完整封合”表明經(jīng)過了適當(dāng)?shù)臋C械手段將產(chǎn)品封合到一定容積的包裝內(nèi)，能防止微生物和氣體或水蒸汽進入包裝。

一、無菌包裝的特點可以使食品的營養(yǎng)成分得以完好的保存；采用復(fù)合包裝材料和真空狀態(tài)可以使食品免受光、異味和微生物的侵入，使食品不必加防腐劑，運輸、倉儲不需冷藏；產(chǎn)品外形呈磚形、包裝材料使用紙質(zhì)，產(chǎn)品的空間利用率高、重量輕，成本低；符合環(huán)保包裝的潮流二、無菌包裝的原理包裝材料的無菌無菌包裝材料一般有金屬罐、玻璃瓶、塑料容器、復(fù)合罐、紙基復(fù)合材料、多層復(fù)合軟包裝等幾種。包裝產(chǎn)品的無菌食品物料的殺菌分為熱力殺菌和冷菌。無菌包裝的食品物料殺菌主要是熱力殺菌，其又分超高溫殺菌和高溫短時殺菌兩種。包裝環(huán)境的無菌無菌包裝系統(tǒng)主要分為敞開式無菌包裝系統(tǒng)和封閉式無菌包裝系統(tǒng)。它們之間最大的區(qū)別是封閉式無菌包裝系統(tǒng)比敞開式無菌包裝系統(tǒng)多了無菌室，包裝材料要在無菌室內(nèi)殺菌、成形、灌裝。由于無菌室一直通有無菌氣體保持其正壓，所以無菌室能有效防止微生物的污染，因此在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

包裝設(shè)備的無菌要實現(xiàn)無菌化包裝,我們就必須確保包裝設(shè)備的無菌。對于包裝設(shè)備來說,主要殺菌方法有加熱法和化學(xué)法。

三、無菌包裝程序

包裝材料的滅菌，原料的商業(yè)滅菌，無菌輸送，以及在無菌環(huán)境下填充，然后完成完整封合以防止再污染，從而生產(chǎn)出無菌產(chǎn)品。包裝材料滅菌→無菌填充和包裝→無菌產(chǎn)品原料滅菌→無菌輸送1.包裝材料滅菌包材經(jīng)貼條器貼條后進入具有一定液位的雙氧水槽，在70℃雙氧水槽中浸泡10秒鐘，殺滅包材表面附著的微生物；包材經(jīng)過一對擠壓輥輪去掉多余的雙氧水，然后經(jīng)過125℃無菌空氣，所形成的“氣刀”吹干包材表面雙氧水；通過向紙筒內(nèi)不斷通入125℃無菌空氣，以便在包裝的產(chǎn)品接觸表面形成一道無菌空氣屏障，能有效地防止微生物的再污染。2.無菌包裝環(huán)境的形成

生產(chǎn)前：無菌室的滅菌是通過雙氧水噴霧和無菌空氣干燥來實現(xiàn)的，無菌空氣是通過包裝機無菌空氣加熱器加熱來實現(xiàn)的。液態(tài)雙氧水噴射到無菌熱空氣中并瞬間蒸發(fā)，無菌空氣和雙氧水氣體的混合物進入無菌室進行滅菌，冷凝在內(nèi)表面的雙氧水，通過無菌熱空氣進行干燥，完成無菌室的滅菌。生產(chǎn)中：無菌室內(nèi)吹入無菌熱空氣，并保持其正壓，20～40mm水柱，實現(xiàn)無菌狀態(tài)。灌裝機的滅菌以及紙筒的完整封合

3.產(chǎn)品的滅菌和無菌輸送產(chǎn)品的滅菌通過超高溫瞬時滅菌機來完成，產(chǎn)品的滅菌溫度和時間為137℃／4s或135℃／15s。由于溫度高、時間短，既保持產(chǎn)品原來的營養(yǎng)成分盡量不損失，又殺滅了產(chǎn)品中的微生物。超高溫瞬時滅菌機輸出的熱水，經(jīng)過產(chǎn)品管道—灌裝機—產(chǎn)品回流管道—超高溫瞬時滅菌機，循環(huán)20min，對管道進行滅菌，形成無菌管道。滅菌后的產(chǎn)品經(jīng)過無菌管道，進行輸送，從而完成產(chǎn)品的無菌輸送。第四節(jié)歐姆殺菌和高壓殺菌一、歐姆殺菌1.定義：以加熱為主要目的，電流直接通過食品使熱量以內(nèi)能的形式產(chǎn)生在物料和其他物料內(nèi)部的技術(shù)。2.特征：采用歐姆加熱作為殺菌熱源。歐姆加熱，也稱為焦耳加熱、電阻加熱、直接電阻加熱、電加熱和電導(dǎo)加熱。以體積加熱方式處理食品液體和顆粒，升溫快速均勻，熱破壞??；液體和顆粒之間溫度差異很小，產(chǎn)品擁有更高的安全水平；不存在傳熱表面，降低了設(shè)備結(jié)垢的可能性，設(shè)備連續(xù)運行時間長；移動部件少，維護費用低。3.歐姆殺菌技術(shù)原理①設(shè)備消毒：歐姆加熱器、保溫管和冷卻器用溫和鹽溶液循環(huán)消毒。鹽溶液濃度調(diào)節(jié)到使其電導(dǎo)率接近將處理的物料。無菌貯存罐、交替貯存罐和管路系統(tǒng)用蒸汽消毒。②殺菌操作：整個設(shè)備滅菌后，滅菌用的鹽溶液用板式換熱器冷卻，達到穩(wěn)定狀態(tài)后，將消毒溶液排掉或收集起來，食品由正位移泵引入系統(tǒng)。交替貯罐的操作壓力通過調(diào)節(jié)交替貯存罐的頂部壓力來控制，一般用壓縮空氣或氮氣。該罐用來收集溶液和產(chǎn)品的交替部分。交替的產(chǎn)品收集完畢，產(chǎn)品就可轉(zhuǎn)移到主要的無菌貯存罐中，其頂部壓力的調(diào)節(jié)同交替貯存罐類似。③清洗：產(chǎn)品處理完后，系統(tǒng)用水浸泡及2％，70℃的NaOH循環(huán)。改變物料時不需清洗設(shè)備，因為一般不會結(jié)垢。二、高壓殺菌將食品原料充填到塑料等柔軟的容器中密封，再投入到100～600MPa靜水壓的高壓裝置中加壓處理。水在高壓下體積會被壓縮14％。水系中被包著于食品中的蛋白質(zhì)、淀粉等物質(zhì)在靜水壓下呈體積減少的趨勢，即形成生物高分子立體結(jié)構(gòu)的氫鍵，離子鍵，疏水鍵等非共價鍵發(fā)生變化，結(jié)果使蛋白質(zhì)、淀粉等發(fā)生變化，酶失去機制，生命停止活動，細(xì)菌等微生物被殺死。與此相反，形成蛋白質(zhì)等生物的高分子物質(zhì)及色素，維生素，香氣成分等低分子化合物的共價鍵卻不發(fā)生任何變化。第三章食品質(zhì)構(gòu)調(diào)整技術(shù)氣流膨化蒸煮擠壓第一節(jié)氣流膨化

氣流膨化是以空氣為加熱介質(zhì)，利用水的瞬時相變及空氣壓力的變化，使原料在瞬間由高溫高壓變?yōu)槌爻籂顟B(tài)，原料內(nèi)的水分突然汽化、閃蒸，產(chǎn)生強大的向外膨脹力，從而成為疏松多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，體積增大至原來的幾倍乃至十幾倍。氣流膨化所需的能量主要由外部加熱系統(tǒng)供應(yīng)氣流膨化的高壓是靠密閉容器加熱時的水分汽化及空氣膨脹所產(chǎn)生的。氣流膨化所使用的原料基本上是粒狀的，其膨化過程較少受原料水分和脂肪的影響。一、氣流膨化設(shè)備電熱式氣流膨化機過熱蒸汽加熱式氣流膨化機氣流式連續(xù)膨化機流動層式連續(xù)膨化機帶式連續(xù)膨化機①保持氣密條件下的連續(xù)進料和排料②定量進料③轉(zhuǎn)動體的活塞還可以在運動時刮去附著在內(nèi)壁上的粘性物。二、氣流膨化工藝原料處理（除雜）水分調(diào)整（噴水、均濕）進料加熱升溫、升壓（800℃，0.5～0.8MPa）出料膨化調(diào)味、包裝

第二節(jié)蒸煮擠壓

擠壓技術(shù)是指物料經(jīng)預(yù)處理（粉碎、調(diào)濕、混合）后，經(jīng)機械作用強使其通過一個專門設(shè)計的孔口（模具），以形成一定形狀和組織狀態(tài)的產(chǎn)品。而作為食品加工用的擠壓成型技術(shù)，則還需具有一定形狀和結(jié)構(gòu)的熟化或半熟化的產(chǎn)品。一、蒸煮擠壓的分類直接擠壓膨化食品（擠壓膨化食品）間接擠壓膨化食品（擠壓成型食品）擠壓組織化食品

二、蒸煮擠壓的工藝原理1.直接擠壓膨化技術(shù)的工作原理

具有一定水分含量和淀粉含量的物料，在擠壓機的套筒內(nèi)受到螺桿的推動作用和卸料模具（或套筒內(nèi)的節(jié)流裝置）的反向阻滯作用，以及受到來自于外部的加熱或物料與螺桿、物料與物料、物料與套筒內(nèi)部的摩擦熱的加熱作用，其綜合作用的結(jié)果使物料處于高達3～8MPa的高壓和200℃左右的高溫的狀態(tài)下。如此高的壓力超過了擠壓溫度下的飽和蒸汽壓，因而物料在擠出機套筒內(nèi)水分不會沸騰蒸發(fā)，在如此高溫下，物料呈現(xiàn)熔融狀態(tài)。物料一旦經(jīng)模具口擠出，壓力驟然降低，水分急劇蒸發(fā)，產(chǎn)品隨之膨脹。水分的散失，帶走大量熱量，使物料的溫度在瞬間驟降到80℃左右，從而使產(chǎn)品固化定型，得到直接擠壓膨化產(chǎn)品。2.間接擠壓膨化技術(shù)的工作原理