食品分离技术-总论

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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
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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
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。
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• 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。
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（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 。
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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。
• 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
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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。
溶解度不同 脂肪萃取、天然 产物萃取
浸提 吸附 离子交换
固体
溶剂
溶解度
液体、气体 固体吸附剂 吸附势
液体
固体树脂 离子亲和力
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油提取、蔗糖抽 提
油脂脱色，水分 吸附
乳清脱盐、水的 软化 24
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。
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（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。
海南大学食品学院
食品分离技术
蒋志国
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绪论
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食品为什么要分离？
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➢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
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。
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• 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。
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（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。
• 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。
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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。
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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。
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• 2010年食品安全事件
GRADING SYSTEM
Evaluation Exams Lab Reports Class Participation
70% 20% 10% 100%
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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。
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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。
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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。
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• 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
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①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。
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• ②分离方法 • 物理方法、化学方法及物理化学方法。 • ③分离对象 • 食品生产过程中的原料、废弃物、中间产
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• 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）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。
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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 干燥
液体
冷却或蒸发 利用过饱和度/ 糖精制、冻结产
熔点
品
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
• 1 获得需要的产品
• 2 满足食品安全性的要求
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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。”
物、产物等等
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二、分离技术的分类
（一）机械分离（不涉及传质过程）
名称 沉降 离心 旋风分离 过滤
压榨
分离因子 分离原理
举例
重力
密度差
水处理
离心力
密度差 油精制、牛乳脱脂
惯性流动力 密度差
喷雾干燥
过滤介质 粒子大小 除菌、喷雾干燥/果汁 澄清、颗粒分离
机械力
压力下液体 流动
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油脂生产
• （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。
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食品工业中的速率控制分离过程
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
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• 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
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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20 KHz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。
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。
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
色谱分 离
分子蒸 馏
液体
电场力 带电离子扩散 迁移
气体、液体 固相载体 吸附浓度差
液体
气体扩散 分子扩散
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氨基酸、核酸、酶分离
难分离物质的分离
甘油单酯分离、从油中分 离维生素A、E26
• （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
• 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。
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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。