现代食品工程高新技术1

微胶囊的定义
微胶囊就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/微胶囊技术
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粒产品的技术。

微胶囊造粒的基本原理/微胶囊化的基本原理
针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包囊。

一般说来，油溶性的心材应采用水溶性的壁材，而水溶性的心材必须采用油溶性的壁材。

微胶囊的功能与局限
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
降低食品添加剂的毒理作用
局限
心材释放后剩下的残壳会引起一些问题。

如果心材和壁材2者都能溶于水，则问题不大，但要选择一种不同溶解度的聚合物使壁壳可以从填充物相中遗留下来而呈现出不连续的分离相，同时要求两相均溶于水，这是相当困难的。

如将控制释放的微胶囊用于悬浮液介质中，则可能由于增加了壁囊的厚度而使心材的释放变得困难。

故在制备微胶囊时，需要权衡微胶囊释放速度和壁囊厚度两方面的因素。

微胶囊的步骤
将心材分散入微胶囊化的介质中
将壁材放入该分散体系中
通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的心材周围。

用物理或化学的方法进行处理
微胶囊产品质量评价方法
溶出速度
通过微胶囊溶出速度的测定可直接反映心材的释放速度。

心材含量的测定
根据心材性质的不同，测定方法也是不一样的。

例如：对于挥发油类微胶囊的测定，通常以索式提取法来计算含油量。

微胶囊尺寸大小的测定
微胶囊的外形一般为圆球形或卵圆形，其大小测定方法可采用显微镜法。

分子包囊法
是一种发生在分子水平上的微胶囊化法，它主要是利用β-环糊精作为胶囊化的包覆介质。

食品工业中常用的几种微胶囊化方法
微胶囊化方法大致可分为化学法、物理法和融合二者的物理化学法。

具体方法可有20余种。

目前能在食品工业中应用的方法只有少数几种。

主要有喷雾干燥法、分子包接法、水相分离法、油相分离法等八种方法。

1．固定化酶和固定化细胞上的应用
归纳起来包括载体结合法、交联法、包囊化法。

举例：包囊化葡萄糖异构酶、包囊化大肠杆菌、包囊化乳糖酶。

2 在传统液体产品固体粉末化过程中的应用
2.1香精香料的粉末化
应用微胶囊技术将液体香味物质包囊化后，能够保护香味物质免受热、光和温度的影响而引起氧化变质，避免有效成分的挥发，可以有效控制香味物质的释放，提高贮存、运输和应用时的方便性。

常用方法有喷雾干燥法、分子包囊法、水相分离法等。

2.2食用油脂的粉末化
极大的提高了粉末油脂产品的质量，拓宽了应用范围。

经常使用的技术有：喷雾干燥法、水相分离法和分子包囊法。

2.3酒的粉末法（喷雾干燥法）
3 食品添加剂包囊化过程中的应用
3.1微胶囊化酸味剂和甜味剂
酸味剂：醋酸、柠檬酸等。

甜味剂：如阿斯巴甜。

3.2微胶囊化防腐剂
微胶囊化低醇度杀菌防腐剂，既避免了直接添加防腐剂引起介质pH值下降影响产品，又保证防腐剂的有效作用。

3.3微胶囊化营养强化剂
通过锐孔法制备蛋氨酸微胶囊；通过喷雾干燥法制备维生素E微胶囊；
通过喷雾干燥法制备维生素C微胶囊；通过油相分离法制备硫酸亚铁微胶囊。

4微胶囊化生理活性物质
生理活性物质包括膳食纤维、活性多糖、多不饱和脂肪酸、活性肽等。

由于部分产品性质不稳定，需要用微胶囊技术进行包囊化处理，以提高它们在功能性食品中的应用。

固定化酶的优点：1）极易与底物和产物分离开
2）可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应
3）在大多数的情况下可以提高酶的稳定性
4）酶反应过程能得到严格的控制
5）产物溶液中没有酶的残留因而简化了提纯工艺
6）较水溶性酶更适合于多酶反应
7）可增加产物的得率并提高产物的质量
8）酶使用效率的提高带来了生产成本的降低
缺点：1）固定化过程中对酶的活力有所损失
2）增加了固定化的成本，工厂开始时投资成本大
3）只能用于水溶性底物，只对小分子底物适宜，对大分子就不适宜 4）与完整菌体相比它不适合多酶反应，特别是需要辅助因子的反应 5）胞内酶必须经过酶的分离处理
超微粉碎技术在食品加工中的应用
1新型功能食品或添加剂
纤维素被现代营养学界称为"第七营养素" ，是防治现代"文明病"和平衡膳食结构的重要功能性基料食品。

借助现代超微粉碎技术，使食物纤维微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性。

补钙食品。

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。

这些有机钙可以作为添加剂，制成高钙高铁的骨粉（泥）系列食品，具有独到的营养保健功能。

甲壳素。

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，改性后还有其他许多功能性。

2软饮料加工
利用气流微粉碎技术，可开发出如粉茶、豆类固体饮料等软饮料。

如果将茶叶在常温、干燥状态下制成茶粉、使粉体的粒径小于5微米，则茶叶的全部营养成分易被人体肠胃直接吸收，可以即冲即饮。

在牛奶生产过程中，利用均质机能使脂肪明显细化。

若98%的脂肪球直径在2微米以下，则可达到优良的均质效果，口感好，易于消化。

调味品加工微粉食品的巨大孔隙造成集合孔腔，可吸收并容纳香气经久不散，这是重要的固香方法之一，因此作为调味品使用的超微粉，其香味和滋味更浓郁、突出。

3巧克力生产
巧克力必须具有细腻滑润的良好口感，因此巧克力配料的粒度不能大于25微米。

当平均粒径大于40微米时，巧克力的口感就明显粗糙。

因此，只有超微粉碎加工巧克力配料才能保证巧克力的质量。

瑞士、日本等国，主要采用五辊精磨机和球磨精磨机。

以上列举了超微粉碎技术在食品加工中的几种应用，其实超微粉碎技术在食品中的应用远远不限于此。

第三章远红外线应用
远红外线概念
工业上波长为2.5--1000微米的电磁波。

远红外作用原理
对红外线敏感的物质，其分子、原子吸收红外线后，不仅会发生能级跃迁，也扩大了以平衡位置为中心的各种运动的幅度，质点的内能量加大。

微观结构质点运动加剧的宏观反映就是物体温度的升高，即物质吸收红外线后，便产生自发的热效应。

由于这种热效应直接产生于物体的内部，所以能快速有效的对物质加热。

食品加热中，为什么可以选择远红外线进行加热？
食品中很多成分在3-10微米的远红外区有很强烈的吸收，受红外线照射后，这些物质在固有的振动频率下产生共振作用，因而吸收远红外线的热能，使物质内部热能改变，具有加热效率良好的性质。

因此在食品加热中，往往选择远红外线进行加热。

从远红外加热原理和食品加工要求看，在食品加工中应用远红外加热所具有哪些优点？(1)热辐射率高
在食品加工的加热的温度范围内，黑体和近似黑体热辐射密度最大的波长正是在2.5-20微米远红外线的波长范围内，因此使用远红外线加热食品有着较高的热辐射率。

(2)热损失小
辐射加热不存在传热界面，远红外线直接辐射到被加热物体的表面，远红外线在空气中传播时的损失很小，即传热损失小。

(3)容易进行操作控制
远红外线具有直接传播、漫反射和镜反射的性质，因此可以通过光的集散、遮断机构，更合理的控制辐射热，以提高加热质量。

(4)加热速度快，传热效率高
热源与物料不直接接触，可以在保证无聊不过热的情况下，提高热源温度。

由于远红外加热速度与热源表面温度和物料温度的4次方之差成正比，因此远红外加热的速度可以比传导和对流传热快很多。

(5)有一定的穿透力
受热比较均匀，不会局部过热。

(6)产品质量好
远红外线的光子能量比紫外线、可见光都要小，因此一般只产生热效应，不会引起食物成分的化学变化。

另外，远红外加热的速度快，食品成分受热分解的可能性也小。

(7)热吸收率高
大部分食材的电磁波吸收峰多集中在远红外线波长范围内，对远红外线都有很高的吸收率。

远红外加热在食品工业中的应用
1 食品远红外干燥
由于远红外加热具有：加热迅速，吸收均一，加热效率高，化学分解作用小，食品原料不易变性等优美，因此对于热敏性物质的干燥表现出独特的优点，目前已用于蔬菜、水产品如鱼、藻类等的干燥。

例如经远红外干燥的菠菜，其维生素C的残存量为一般电热干燥产品的2倍。

面条采用远红外干燥，其产品表面不形成粗糙现象，而且干燥时间大大缩短。

2食品远红外焙烤
远红外焙烤具有加热速度快，表层加热效果好的特点。

在饼干、糕点等面糖制品和肉类制品等的焙烤中已应用的相当普遍。

在鱼肉油炸和煎蛋加工中，使用远红外加热技术均可改善产品的品质，节约时间和成本。

3食品远红外熟成
利用远红外对食品进行熟成处理可以缩短熟成时间。

可应用于酿造食品、鱼肉炼制品、蒸蛋等食品的熟成。

对于腌制食品也有促进发酵的作用。

4食品远红外杀菌
远红外加热杀菌不需经过热媒，其传热可直接由表面渗透到内部，因此远红外线不仅可用于一般的粉状和块状食品的杀菌，且可以用于坚果类食品如咖啡豆、花生和谷物的杀菌和灭霉以及袋装食品的直接杀菌。

4.1谷物和果实的表层杀菌处理
使用远红外照射对谷物和果实进行表面杀菌，不仅可杀灭表面的酵母菌和霉菌，在一定程度上降低表面的微生物污染，且可以有助于脱壳。

4.2 谷物和果实的内部处理
大豆的灭酶处理
豌豆的灭酶处理
饲料用蚕豆的灭酶处理
饼用小麦面粉的处理
油菜籽处理
谷物或果实的内外同时处理
5食品远红外解冻
利用远红外具有内部加热的性质，远红外已较多的应用于冷冻食品的快速解冻中。

第4章微波应用
微波的概念
微波一般是指波长在1mm-1m范围的电磁波。

微波加热的原理
介质从电结构看，一类分子叫无极分子电介质，另一类叫有极分子电介质。

在一般情况下，它们都呈无规则排列，如果把它们置于交变的电场之中，这些介质的极性分子取向也随着电场的极性变化而变化，这就叫做极化。

外加电场越强，极化作用也就越强，外加电场极性变化得越快，极化得也越快，分子的热运动和相邻分子之间的摩擦作用也就越剧烈。

在此过程中即完成了电磁能向热能的转换，当被加热物质放在微波场中时，其极性分子随微波频率以每秒几十亿次的高频来回摆动、摩擦，产生的热量足以使食物在很短的时间内达到热熟的目的。

微波加热在食品加工中的应用
1 食品微波烹调
微波烹调具有方便、快速，维生素等营养成分损失少，鲜嫩多汁等优点。

1.1微波炉烹调食品
蒸炖鱼肉、红烧肉和鸡，还可以烘烤膨化营养面饼、煎炸荷包蛋、蒸制米饭等。

1.2微波炉方便食品
日本的微波炉食品有四大类：高温杀菌食品-红小豆饭；耐热容器装的冷冻食品-虾肉米饭；加水后用微波烹调的食品-各类蛋糕；冷藏食品-咖喱牛肉。

1.3微波炉容器的食品
2食品微波干燥
具有厂房利用率高，干燥速度快，产品质量好，卫生条件好，节能等优点。

采用微波真空干燥的果汁有：橙汁、柠檬汁等，另外还有茶汁和香草提取液。

3食品微波解冻
工业上已用微波加热解冻的食品有：肉、肉制品、水产品、水果制品。

4食品微波杀菌
杀菌机理包括热效应和非热生化效应。

应用于肉制品、禽制品、水产品、水果蔬菜、罐头、奶制品等。

5食品微波焙烤与烘烤
适用微波烘烤的的产品有面包、糕点和多种饼。

也可以用于坚果类的烘烤。

花生、可可豆、杏仁、腰果等。

6微波膨化
利用微波的内部加热特性，使得物料内部迅速受热升温产生大量蒸汽，内部蒸汽往外冲出，形成无数微小孔道，使物料组织膨胀、疏松。

如爆玉米花。

第5章水油混合式深层油炸与真空油炸
水油混合式深层油炸工艺的基本原理
水油混合式深层油炸工艺是指在同一敞口容器中加入油和水，相对密度小的油占据容器的上半部，相对密度大的水则占据容器的下半部，将电热管水平安置在容器的油层中，油炸时食品处在油层中，油水界面处设置水平冷却器以及强制循环风机对水进行冷却，使油水分界的温度控制在55℃以下。

炸制食品时产生的食物残渣从高温油层落下，积存于底部温度较低的水层中，同时残渣中所含的油经过水层分离后又返回油层，落入水中的残渣可以随水排出。

特点与优点：
◎该工艺使油局部受热，因而油的氧化程度显著降低。

自动控温加热器使上层油温保持在180℃~230℃左右，油水分界面的温度控制在55℃以下，下层油温比较低，因而油的氧化程度大为降低，油的重复使用率大大提高。

◎炸制食品时产生的食物残渣由于重力作用从高温油层落下，积存于底部的水层中，可定期经排污口排除，无需过滤处理，避免了传统纯油油炸工艺产生的食物残渣对食品造成的许多不良影响。

与传统油炸工艺设备上的区别：
1）与传统油炸设备比较，水油混合式油炸设备的加热部位位于油层
2）在油水分界面处设置水平冷却器以及强制循环风机，用于对水进行冷却将其控制在55℃以下
3）残渣可以通过水层的分离而得到净化
第10章超高温杀菌
按照加热方式，高温瞬时杀菌可分为哪两类？简述各自原理及应用对象。

按照物料与加热介质接触与否，UHT瞬时杀菌过程可分为：间壁式加热法和直接混合式加热法两类。

直接混合式加热法UHT过程是采用高热纯净的蒸汽直接与待杀菌物料混合接触，进行热交换，使物料瞬间被加热到135-160℃。

由于不可避免地有部分冷凝进入物料，同时又有部分料液水分因受热闪蒸而逸出，因此在物料水分闪蒸过程中，易挥发的风味物质将随之部分去除，故该方式不适用于果汁杀菌，而常常用于牛乳以及其他需脱去不良风味物料的杀菌。

直接混合式加热法可按两种方式进行。

一是注射式，即将高压蒸汽注射到待杀菌物料中；另一种式喷射式，即将待杀菌物料喷射到蒸汽中。

间接式加热UHT过程是采用高压蒸汽或高压水为加热介质，热量经固体换热壁转传给待加热杀菌物料。

由于加热介质不直接与食品接触，所以可较好的保持食品物料的原有风味。

故广泛用于果汁、牛乳等的UHT杀菌过程。

直接混合式加热UHT过程与间接式加热UHT过程相比，前者具有加热速率快、热处理时间短、食品颜色、风味及营养成分损失少的优点，但同时也因为控制系统复杂和加热蒸汽需要净化而带来产品成本的提高。

而后者相对成本较低，生产易于控制，但传热速率相对前者较低。

第11章高压杀菌
高压杀菌的概念
就是将食品物料以某种方式包装以后，置于高压（200MPa以上）装置中加压处理，使之达到灭酶要求的目的。

基本原理
高压杀菌的基本原理就是压力对微生物的致死作用。

高压导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。

欧姆杀菌
欧姆加热是利用电极，将电流直接导入食品，由食品本身介电性质所产生的热量，以达到
直接杀菌的目的。

高压杀菌和加热杀菌的区别
高压杀菌就是将食品物料以某种方式包装以后，置于高压（200MPa以上）装置中加压处理，使之达到灭酶要求的目的。

而加热杀菌是按照微生物一般致死原理，加热温度使微生物处在高于其耐受温度的热环境中致死，达到杀菌的作用。

高压杀菌对对食品品质的影响（蛋白质、淀粉）
传统的食品加工方法主要采用热处理，因此食品中热敏性的营养成分易被破坏。

而采用高压技术处理食品，可以在灭菌的同时，较好地保持食品原有的色、香、味及营养成分。

1高压对蛋白质的影响
高压使蛋白质变性,这是因为压力使蛋白质原始结构伸展,导致蛋白质体积的改变。

如鸡蛋白在超过３００ＭＰａ的压力下会发生不可逆变性，而且压力越高，作用时间越长，变性程度越大；酶是蛋白质，因此在高压作用下，酶会钝化或失活，而且迅速加压可以加速酶的钝化。

2.高压对淀粉及糖类的影响
高压可使淀粉改性。

常温加压到400-600MPa,可使淀粉糊化而呈不透明的糊状物,且吸水量也发生改变。

原因是压力使淀粉分子的长链断裂，分子结构发生改变。

对蜂蜜进行高压杀菌处理，结果发现在微生物致死的情况下，对糖类几乎没有影响。

3. 高压对油脂的影响
油脂类耐压程度低, 常温加压到100-200MPa,基本上变成固体,解除压力后可复原。

另外，高压处理对油脂的氧化有一定的影响。

4. 高压对食品中其他成分的影响
高压对食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分子物质的天然结构几乎没有影响。

高压杀菌在食品工业中的应用
1在肉制品加工中的应用
采用高压技术对肉类进行加工处理，与常规方法相比，在制品的柔嫩度、风味、色泽、成熟度及保藏性等方面都会得到不同程度的改善。

例如，常温下高压处理质粗的牛肉能得到嫩化的牛肉。

2在水产品加工中的应用
高压处理水产品可最大限度地保持水产品的新鲜风味。

例如，高压下处理可使水产品中的酶完全失活，细菌量大大减少，仍保持原有的生鲜味。

3在果酱加工中的应用
在果酱加工中采用高压杀菌，不仅可杀灭微生物，而且还可使果肉糜烂成酱，简化生产工艺。

日本明治屋食品公司采用室温下加压的方法来加工苹果酱，所得制品保持了新鲜水果的色、香、味。

4乳制品加工中的应用
牛乳在室温下经高压处理，其中初始活菌数减少了6个数量级。

5在腌菜加工中的应用
对腌菜进行高压处理时，可使酵母或霉菌致死．即提高了腌菜的保存期又保持了原有的生鲜特色。