食品分离技术练习题

食品分离技术：是指各种分离技术（包括物理、化学的以及物理化学的）在食品

科学及食品工程中的应用。

食品分离技术的重要性：

①食品分离技术是食品工业的基础。是食品生产的主要工序。如茶叶提取、糖的精制，植物油提取。

②提高食品原料的综合利用程度。

③保持和改进食品的营养和风味。

④去除原料和产品中的有害成分，使之符合食品卫生要求。

⑤改变食品行业的生产面貌。

食品分离过程的特点：

①分离对象种类繁多，结构复杂；

②产品质量与分离过程关系密切；

③食品安全性要求分离技术效率高，选择性强；

④为防止食品分离过程中发生腐败，需要控制分离条件，缩短分离时间。

食品分离方法的确定：

①查找待分离组分的基本性质；

②选择和确立对该组分进行定性定量测定的方法；

③了解原料的特性及待分离组分的含量等性质；

④确立所用分离技术及对分离条件进行实验选择；

⑤对分离效果进行评价；

⑥中试和工业放大设计。

分离技术工业化前景的评价：

①分离效率及其选择性；②产品质量；③产品安全性；

④生产工艺的简化；⑤生产成本。

沉淀分离的目的：

①通过沉淀使目标成分达到浓缩和去杂质的目的；

②通过沉淀使已纯化的产品由液态变为固态。

沉淀分离通常的方法：

①无机沉淀剂沉淀分离：以盐类作为沉淀剂

②有机沉淀剂沉淀分离：以有机溶剂作为沉淀剂

③非离子多聚体沉淀剂沉淀分离

④等电点沉淀法

⑤共沉淀分离法

⑥变性沉淀分离法：使目标成分变性

盐析法的原理

当盐浓度较高时，盐离子与水分子作用，使水的活度降低，原来溶液中大部

分的自由水转变为盐离子的水化水，从而降低蛋白质极性基团与水分子之间的作

用，破坏蛋白质分子表面的水化层，使之聚集沉淀。

影响盐析效果的因素

①蛋白质浓度的影响

高浓度的蛋白溶液，可减少盐的用量；但共沉现象严重。

用低浓度蛋白溶液进行盐析，需用较多的盐，共沉作用较轻。

②离子强度的影响

高盐浓度则盐析，离子强度越大，蛋白质的溶解度越低。

③离子类型对盐析效果的影响

盐析剂种类很多，不同种类的盐对蛋白溶解度的影响是不同的；离子半径小且电荷高的离子对盐析作用的影响较强，离子半径较大而电荷低的离子影响较弱；不同种类的盐对溶解度的影响，主要是对Ks值的影响，，Ks值越大，该盐的盐析效果越好。

④温度的影响

温度是影响溶质溶解度的重要因素，升高温度可以增加许多无机盐和小分子有机化合物的溶解度；

但在高盐浓度中，蛋白质等生物大分子物质的溶解度随温度的升高反而减小

⑤PH值对盐析效果的影响

β值除与蛋白质和温度有关外，还与pH有关；

盐析pH的选择要以不降低产物的活性为原则；

由于蛋白质在等电点时最易沉淀，故可选择等电点的pH作为盐析pH

2．什么是等电点

两性电解质在不同PH值的溶液中具有不同的解离状态，电荷情况也不同，能使

两性电解质处于荷电性为零的PH值，极为该两性电解质的等电点，通常以PI 表示。

等电点沉淀基本原理

蛋白质处于等电点时，其净电荷为零，由于相邻蛋白质分子之间没有静电斥力而趋于聚集沉淀。因此在其他条件相同时，它的溶解度达到最低点。在等电点以上或以下的pH时，蛋白质分子携带同种符号的净电荷而相互排斥，阻止了单个分

子聚集成沉淀，因此溶解度较大。

等电点是如何确定的

PI=1/2(PK1+PK2)

生物大分子的分离和除杂、提纯的其它沉淀分离方法：

①变性沉淀法生成盐类复合物沉淀法②非离子型聚合物沉淀法

超临界流体是指热力学状态处于临界点CP(Pc、Tc)之上的流体（临界点是气、液界面刚刚消失的状态点）。

超临界流体的性质特征：

①超临界流体的P－V－T性质

稍高于临界点温度的区域，压力稍有变化，即引起密度的很大变化，这时，超

临界流体密度已接近于该物质的液体密度，而此时的状态仍为气态，因此，超临界流体具有高的扩散性，与液体溶剂萃取相比，其过程阻力大大降低

②超临界流体的传递性质

由于超临界流体的自扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体萃取相比，可以

很快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现

③超临界流体的溶解能力

超临界流体的溶解能力，与密度有很大关系，在临界区附近，操作压力和温度的微小变化，会引起流体密度的大幅度变化，因而也将影响其溶解能力。

④超临界流体的萃取选择性

对萃取剂的要求：按相似相溶原则，选用的超临界流体与被萃取物质的化学性质

越相似，溶解能力就越大。

从操作角度看，使用超临界流体为萃取剂时的操作温度越接近临界温度，溶解能力也越大。

利用超临界流体完成萃取过程的基本原理是什么

在流体的临界温度点附近，压力的微小变化，都会引起密度的较大变化。且密度越高，对物质的溶解能力就越高。因此，超临界流体萃取技术就是利用超临界流

体的这种密度变化的特性，控制适当的操作条件，在高密度条件下（高压、低温）下，将带分离组分萃取出来，然后改变操作条件（稍提温或降压），将待分离组分分析出得以分离。

超临界流体萃取特征有那些。

①超临界流体的溶解能力随着其密度的增大而提高，因此，通过改变超临界流体的密度，可将待分离成分萃取和分离。②在接近临界点处只要温度和压力有微小

的变化，超临界流体的溶解度和密度都会有较大的变化。③萃取过程完成后，超临界流体由于状态的改变，易从分离成分中脱出，不给原料造成污染，因此适于食品和医药等行业。④萃取剂临界温度适中、化学性质稳定、无腐蚀性，适用于

热敏和易氧化成分的分离。⑤属高压技术，需要相应的高压设备

超临界CO2作为萃取剂与常规的有机溶剂相比的优点（采用原因）：

①可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性

物质的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。

②CO2化学性质稳定，无毒无害，不易燃易爆。

③控制工艺参数可以分离得到不同的产物，可用来萃取多种产品，而且原料中的重金属、无机物、尘土等都不会被CO2溶解带出。

④能耗少；热水、冷水全都是闭路循环，无废水、废渣排放。CO2也是闭路循环，仅在排料时带出少许，不会污染环境。

⑤全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，100%的纯天然，符合当今“绿色环保”、“回归自然”的高品位追求

结合P31页图3-3说明超临界流体萃取的典型流程。P31

等温变压法：控制系统的温度。超临界萃取是在产品溶质溶解度为最大时的温度

下进行。然后萃取液通过热交换器使之冷却。将温度调节可以在分离器中加以收集。溶剂可经再压缩进入萃取器循环使用。

等压变温法：控制系统的压力。富含溶质的萃取液经减压阀降压。溶质可在分离器中分离收集。溶剂也经再压缩循环使用或者径直排放

吸附法：在定压绝热条件下，溶剂在萃取器中萃取溶质。然后借助合适的吸附材料如活性炭等以吸收萃取液中的溶剂。

5．举例说明超临界流体萃取技术在食品工业中的应用。

①动植物油的萃取分离 :超临界法：萃取率高，选择性好，无溶剂残留，无污染；工艺简单，只需控制温度和压力即可得到不同组分的产物。②脱咖啡因③啤酒花萃取④食品原料处理⑤鱼油中DHA的提取⑥生化制品及天然产物提取⑦二氧

化碳超临界萃取大蒜素

膜分离法：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

膜分离技术特点：

①高效的分离过程②低能耗③接近室温的工作温度④纯物理过程，品质稳定性好⑤连续化操作，灵活性强⑥环保，无污染⑦投资少

什么叫渗透，渗析，对应的分离方法有那些

渗透：当利用半透膜把两种不同浓度的溶液隔开时，浓度较低的溶液中的溶剂(如水)自动地透过半透膜流向浓度较高的溶液，直到化学位平衡为止的现象。电渗透、热渗透、渗透、反渗透。

渗析：又称透析。一种以浓度差为推动力的膜分离操作，利用膜对溶质的选择

透过性 ,实现不同性质溶质的分离。即利用半透膜能透过小分子和离子但不能

透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。电渗析、

热渗析、压渗析、渗析。

反渗透的分离技术基本原理：

若在一选择性膜的两边分别放入纯溶剂A和含溶质的稀溶液B,在等温、等压的起始条件下,因纯溶剂A的化学位μAL大于稀溶液中溶剂的化学位μAR,此时溶剂向稀溶液侧渗透,此过程为浓度差作用下的渗透。随着溶剂的渗透,稀溶液侧液面升高,静压力增大,化学位上升,当达到渗透平衡时,稀溶液侧液面上升位能ρgh为稀溶液的渗透压,用π表示。若在稀溶液侧施加一大于π的静压,使μAR>μAL,溶剂便向纯溶液侧渗透,此过程即为反渗透。其必须满足的两个条件是:一个择性透过膜和一个大于渗透压的静压差。

影响反渗透操作的因素有那些。58-59

超滤分离技术的基本原理：

超滤实际上是减压过滤,它是在减压条件下,使样品通过具有一定孔径的半透膜,大分子和不容物留在膜上并与小分子的待测组分分离。与反渗透类似，越滤的推动力也是压差，在溶液侧加压，使溶剂透过膜而得到分离。与反渗透不同的是，

在超滤过程中，小分子溶质将随同溶剂一起透过超滤膜。在超滤中，其分离的物理因素较物化因素更为重要。超滤适用于1-50nm的生物大分子的分离，如蛋白质、病毒等。操作压力常为结合P71-73页图5-5到5-9 说明实验室膜分离装置的归属。P70-73

反渗透和超滤技术的共同点和区别分别是什么

共同点：原理相同，半渗透膜

不同点：超物理因素重要，反物化因素重要；超包括筛分过滤作用和选择性渗透作用，反只有后者；超滤膜孔径稍大，操作压力较低。

举例说明反渗透及超滤技术的工业化应用。

超滤膜分离技术应用领域

超滤膜的应用也十分广泛

反渗透预处理、饮用水制备；

制药、色素提取；

阳极电泳漆和阴极电泳漆的生产；

电子工业高纯水的制备、工业废水的处理。

主要应用实例：

纯水的制备。超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净水和医用无菌水等。

食品工业中的废水处理。在牛奶加工厂中用超滤技术可从乳清中分离蛋白和低分

子量的乳糖。

在医药和生化工业中用于处理热敏性物质，分离浓缩生物活性物质，从生物中提取药物等。

汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。汽车、家具等制品的电泳涂装淋洗水中常含有1％～2％的涂料（高分子物质），用超滤装置可分离出清水重复用于清洗，同时又使涂料得到浓缩重新用于电泳涂装。

果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可除去果汁的果胶和酒中的微生物

等杂质，使果汁和酒在净化处理的同时保持原有的色、香、味，操作方便，成本

较低。

造纸厂的废水处理。

浓差极化：在反渗透过程中，由于水不断地透过膜，引起膜表面附近的溶液浓度升高，从而在膜的高压一侧溶液中，从膜表面到主体溶液之间形成一个浓度梯度，引起溶质从浓的部分向淡的部分扩散，这一现象即为浓差极化。浓差极化会导致渗透压增加，从而使得有限操作压力减少。

膜分离在食品工业中的应用：

A 饮料工业中的应用：果汁的预浓缩（反渗透CA膜）、果汁的澄清（超滤CA、聚砜）；

B 乳液工业中干酪用脱脂乳的浓缩（反渗、超滤）；

C 豆制品工业：大豆蛋白的回收（超滤、反渗透）；

D 纯水制造工业中：杂质去除与纯水获取（反、超、为、渗析）；

E 其他工艺：淀粉加工、蛋白质回收（反、超）、酒精澄清杀菌（反）

反渗透膜组件的几种形式：

卷式、极框式、中空纤维式、管式。

管式和中空纤维式又可分为内压式（膜涂于管内，料液由管内走）和外压式（膜

涂于管外，料液走管外间隙）

结晶：指物质从液态（溶液或熔融体）或蒸汽形成晶体的过程。是获得纯净

固态物质的重要方法之一。

晶体：是质点（分子、原子或离子）在空间有规则地排列的固体物质。

晶面：围绕晶体的天然平面

晶棱：两个晶面的交线

晶胞：组成空间点阵结构的基本单位成为晶胞。晶体就是由许多晶胞密集堆砌

而成的。

晶格：假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。

液晶：某些液体的内部结构和固态晶体一样，明显具有规律性的空间排列，这种晶体称为液晶。

2.不同有机物形成的晶体有什么不同。P135-136

有机酸，单糖，核苷酸，氨基酸，维生素，辅酶：相对分子量小，结构简单，分

子型或离子型晶体

多糖、蛋白质、酶、核酸：M大，结构复杂，分子不易定向聚集，难获结晶。支

链少、对称性好比反之易结晶。分子越大越南结晶

3.形成晶体的条件有那些。P135-138

物质的性质（M小，支链少，对称性好），溶质的纯度（杂质含量越低越利于结晶），溶液的饱和度（过饱和区内形成晶核，饱和区内生长），溶剂的选择(不与结晶成分反应，有较大温度系数，利于除杂，操作方便、安全、回收、成本。)

常用工业化结晶方法有那些。

蒸发浓缩结晶法、加沉淀剂结晶法、温差结晶法、其他

食盐；味精；砂糖；（蒸发浓缩结晶法）溶菌酶；蛋白质；酶（加沉淀剂结晶法）；活性木瓜酶（结晶衍生物法）。

分子蒸馏与精馏有什么区别。P143-144

分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操作，它依据分子运动平均自由程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。

分子蒸馏技术的特点：

①操作温度低：常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的，而分子蒸馏是靠不同物质的分子运动平均自由程的差别进行分离的，也就是说后者在分离过程中，

蒸气分子一旦由液相中逸出（挥发）就可实现分离，而并非达到沸腾状态。因此，

分子蒸馏是在远离沸点下进行操作的。

②蒸气压强低：由分子运动平均自由程公式可知，要想获得足够大的平均自由程．必须通过降低蒸馏压强来获得。

③受热时间短：鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动平均自由程的差别而实现

分离，因而装置中加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动平均自由程（即间距很小），这样，由液面逸出的轻分子几乎未发生碰撞即达到冷凝面．所以受热

时间很短。

④不可逆性：普通蒸馏是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成互相平

衡状态。而分子蒸馏过程中，从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，中间不与其它分子发生碰撞，理论上没有返回蒸发面的可能性，所以，分子蒸馏是不可逆的。

⑤没有沸腾鼓泡现象：普通蒸馏有鼓泡、沸腾现象。分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发，在低压力下进行，液体中无溶解的空气，因此在蒸馏过程中不能使整个

液体沸腾，没有鼓泡现象。

⑥分离程度及产品收率高：分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏难以分离的物质，而且就两种方法均能分的物质而言，分子蒸馏的分离程度更高。从两种方法相同条件下的挥发度不同可以看出这一点。

无毒、无害、无污染、无残留：可得到纯净安全的产物，且操作工艺简单，设备

少。

分子蒸馏技术相关参数：

薄膜厚度、停留时间（名义停留时间直接取决于：加热面长度、物料粘度、表面

载荷、要求的产量。一般停留时间为10-25s。）、蒸发量

分子运动的平均自由程：任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，而在一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不相同。在某时间间隔内自由程的平

均值称为平均自由程。

结合图9-1；9-2简单说明其流程。P145

分子蒸馏装置的组成部分：加热器、补集器、高真空系统

分子蒸馏设备的种类：降膜式分子蒸馏釜、刮极式短程蒸馏器、离心式分子蒸馏釜

举例说明分子蒸馏在食品工业中有那几个方面的应用。P147-148

不同沸点产品的分离：如脂肪酸甘油单酯的分离：

脂肪酸甘油三酯的水解产物由甘油单酯和甘油双酯组成，如何分离得到甘油单酯呢可以采用分馏方法吗

从混合物中分离低含量组分：采用二级分子蒸馏，可以从油中分离VA或VE。

从蒸馏残液中分离微量的挥发性组分：采用二级分子蒸馏可以对香料除臭等。

热敏性物质的浓缩、提纯

典型应用：从鱼油中提取DHA和EPA、天然及合成维生素E的提取等。此外，分子蒸馏技术还用于提取天然辣椒红色素、?-亚麻酸、精制羊毛酯以及卵磷脂、酶、维生素、蛋白质等的浓缩。

吸附是如何产生的吸附力的本质是什么P160

影响吸附过程因素：吸附剂性质，吸附物性质、溶液pH 的影响、温度的影响、其它组分的影响

①吸附剂性质：

吸附容量（a 比表面，b 空隙度）

吸附速度（a 粒度，b 孔径分布）

机械强度（使用寿命）

②吸附物性质:

a表面张力降低的物质

b溶质在易溶解的溶剂中吸附量小

c极性吸附剂易吸附极性物质

d同系物极性越小，越易被非极性吸附剂吸附

③溶液pH 的影响（解离度）

④温度的影响（吸附热，溶解度）

⑤其它组分的影响（促进/干扰/互不影响）

大网格吸附剂的应用：

工业废水处理、食品添加剂的分离精制、化学制品的脱色、血液的净化等、提取

各种有机化合物。用于中草药有效成分、维生素和抗菌素等的分离提纯以及天然

产物的分离

常用的吸附操作技术

亲和吸附、参数泵吸附、变压吸附

微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。以最大限度保持原有的色香味、性能、

生物活性，防止营养物质被破坏。

微胶囊的功能

①粉末化：将不易加工贮存的气体、液体原料固体化,从而提高其溶解性、流动

性和贮藏稳定性,如粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等。例如:将液体油脂作为心材,选择适当的壁材,运用微胶囊技术就可产生出固体粉末油脂,非常方便地添加于各种食品原料中。有报导说,在国外,目前约有数十种微胶囊产品的粉末油

脂作为食品工业原料,应用于各类营养保健食品或功能型食品。

②降低挥发性：防止风味成分的挥发,减少风味损失。

③降低毒性：减少食品添加剂的毒理作用等，如硫酸亚铁阿司匹林等药物包裹后，可通过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制造靶制剂，达到定向释放效果。

④提高物质的稳定性(易氧化，易见光分解，易受温度或水分影响的物质)：许多食品添加剂制成微胶囊产品后,由于有壁材的保护,能够防止其氧化,避免或降低紫外线、温度和湿度等方面的影响,确保营养成分不损失,特殊功能不丧失。

⑤能使不相容成分均匀地混合：运用微胶囊技术,将可能相互反应的组分分别制

成微胶囊产品,使它们稳定在一个物系中,各种有效成份有序地释放,分别在相应时刻发生作用,以提高和增进食品产品的风味和营养。例如:有些粉状食品对酸味剂十分敏感。因为酸味剂吸潮会引起产品结块;并且酸味剂所在部位pH 值变化很大,导致周围色泽变化,使整包产品外观不雅。将酸味剂微胶囊化以后,可延缓对敏感成分的接触和延长食品保存期限。

⑥掩味：某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味,这些味道可以用微胶囊技术加以掩蔽。这种微胶囊产品在口腔里不溶化,而在消化道中才溶解,释放出内容物,发挥营养作用。

⑦隔离活性成分：能保持食品中微量营养素和生理活性物质对人体的活性作用。

⑧控制心材释放和作用的时间和数量：微胶囊产品经由预先设计的溶解和释放的机理,可提供特殊的释放方式。

可以选用那些物质作为微胶囊的壁材

微胶囊理想壁材的特点：

①高浓度时有良好的流动性

②能乳化心材形成稳定乳化体系

③易干燥及易脱溶

④良好溶解性

⑤可食性性与经济性

如 1 碳水化合物（麦芽糊精、玉米淀粉糖浆：这两种碳水化合物本身不具备乳

化能力,成膜能力也差,但它们具有高浓度时低粘度的特点,因此如果与其他具有乳化性的壁材配合后,可提高体系的固形物浓度,有利于降低干燥能耗,减少生产成本。环糊精：也不具备乳化能力,但其分子中疏水性空腔能同具有一定大小与

形状的疏水性分子形成稳定的非共价复合物,从而起到稳定心材,掩盖心材异味的作用。壳聚糖主要用在复凝聚法微胶囊技术,纤维素及其衍生物主要用在水溶性食品添加剂如甜味剂、酸味剂以及酶或细胞的包埋剂。蔗糖具有溶解速度快、

热稳定性高、价格低、来源广的特点,常被用来作为微胶囊的壁材,以往的研究主要限于在挤压法、共结晶两种微胶囊化工艺中使用,最近已开始有将蔗糖用作喷雾干燥法微胶囊工艺的壁材的报道。具有乳化性能的碳水化合物只有辛酰基琥珀

酸酯化变性淀粉,这种淀粉分子结构中同时包含亲水亲脂基团,因此具备乳化心材的能力,且已被FDA正式批准使用,它还具备高固形物浓度时低粘度的特点,比传统的阿拉伯胶具有更强的优越性。)

2 胶质(海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶可分别用于高脂食品,风味料,汤料与果汁等的包埋剂。阿拉伯胶由于含有约 1 %左右具乳化性的蛋白质,能够乳化心材,而且溶解性能好,因此在微胶囊技术中用途最为广泛,研究最多,它主要应用在风味料的微胶囊化技术中,但阿拉伯胶的来源价格高且供应不稳定。黄原胶是一种微生物

多糖,虽然和海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶一样不具乳化能力,但它在溶液中粘度较大,利于改善乳状液的流变性,增加乳化体系的稳定性,另外在体系固形物含量较低时添加适量的黄原胶,可以提高进料粘度,这对于喷雾干燥过程中形成较大的雾

滴十分有利,因此在体系中使用黄原胶有利于微胶囊化工艺过程的实现,便于降低生产成本,黄原胶来源广,其价格与其他胶质相比也不算贵,因此黄原胶是较为实用的一种微胶囊壁材辅料。)

3 脂质(脂质一般用作喷雾冷却法微胶囊工艺的壁材,主要用于水溶性材料或固体物质等的微胶囊技术,以它为壁材的微胶囊产品在水中不溶解但具有一定条件

释放的功能。卵磷脂应用于微胶囊技术的主要在于它在较低温度下就可形成卵磷

脂胶束,因而可用于生物活性物质如酶类的微胶囊。卵磷脂作为乳化剂与其他壁

材如聚乙烯复配可对甜味剂、风味料等进行微胶囊化,作为一种营养强化剂,它本身也已被制成微胶囊化产品。脂质体微胶囊化技术主要应用在医学上作为药物载体,除保持药物的生理活性外,还有定向释放的作用,该技术对于食品工业而言尚不现实。)

4 蛋白质（主要在于其乳化性能,能够在两相界面形成有良好粘弹性的界面膜,从而有效促进微胶囊过程。研究表明乳清蛋白能与麦芽糊精配合作为奶油或挥发

性良好的微胶囊化壁材。大豆蛋白是一种分子量极大的球状蛋白,在制备O/ W 乳状液时能定向吸附到油/ 水界面形成较强的界面膜,但乳化油滴过程中其球状结构的受热展开使大量憎水基团暴露,导致其在水相的溶解度大大下降。因此以

其为主要壁材的微胶囊产品溶解性能欠佳,人们在大豆蛋白功能性质的长期研究

中发现采用酶法改性是解决大豆蛋白溶解性的行之效的方法 ,即通过酶水解,打断大豆蛋白质的分子主链,一方面减小分子的大小,另一方面由于肽键的断裂,使体系的亲水基团大大增加,从而使分子的亲水性增加,达到改善溶解性之目的。研究表明大豆分离蛋白经酶法改性后溶解性大幅度上升,在pH > 8. 0后可完全溶于水中,而且尚有一定的乳化能力,因此用它来作为水溶性微胶囊化产品的壁材

有一定的可能性。酪蛋白乳化能力很强但溶解性不够理想,酪蛋白酸钠乳化能力与溶解性均好,但价格太高,不宜作为主要壁材使用。明胶是亲水胶体,也是一种重要的蛋白源,已成为许多食品中的重要功能性成分,有许多广泛的用途,明胶同时具备乳化性,成膜性,而且也易溶于水,符合作为胶囊壁材中蛋白源要求。另一

方面,明胶还有价格低,来源广的优势,更适合于工业化大生产中使用,实际上明胶也是微胶囊技术中至今为止用得最为广泛的一种蛋白源。目前为止大部分报道主要集中于明胶与其他一些离子型多糖采用复凝聚法形成微胶囊。）

微胶囊释放的方式：

扩散

膜层破裂

降解

常用的微胶囊化方法有：

①物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊,主要有空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法等。

②化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆,常使用的是界面聚合法和原位聚合法。

③物理化学法：通过改变条件(温度、ｐＨ值加入电解质等)使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊,具体有凝聚法、油相分离法、干

燥浴法、熔化分散冷凝法等。

④空气悬浮法：该方法是一种适合于多种包囊材料的微胶囊化技术。其工艺过程是先将固体粒状的囊心物质分散悬浮在承载气流中，然后在包囊室内将包囊材料喷洒在循环流动的囊心物质粒子上，囊心物质粒子悬浮在上升的空气流中，并靠承载气流本身的湿度调节来对产品实行干燥。该方法可以使包囊材料以溶剂、水溶液乳化剂分散系统成热溶物等形式包囊，通常只适用于包制固体的囊心物质，

目前一般多用于香精香料以及脂溶性维生素等的微胶囊化。

⑤喷雾干燥是食品工业中应用最普遍的一种微胶囊技术、其工艺过程经济且灵

活，所使用的设备适应性强、产品质量好。喷雾干燥法也是最古老的包埋方法之一，早在1930年就已应用于香料的包埋。喷干法是最常用和成本最低廉的微胶

囊化方法。该法微胶囊造粒的原理是：首先制备乳化分散相，即把芯材分散在已液化的壁囊材中混合形成溶液，后加入乳化剂，热分散体系经均质变成水包油型

乳状液，最后进行喷雾干燥即可。

喷雾干燥法

喷雾干燥法的工艺流程如下所示：

囊材和囊心物质→混合→均质、乳化→乳化液→在热空气中雾化和干燥→脱

水→微胶囊产品

喷雾干燥的过程主要包括4个部分：

预处理、乳化部分、均质部分、喷雾干燥

⑥喷雾凝冻法（喷雾冷冻法与喷雾冷却法）与喷雾干燥过程类似，不同点主要

有以下两点：干燥室内空气的温度及包壁材料的选用。一般的喷雾干燥是用热空气将物料的水份蒸发，而冷却喷雾和冷冻喷雾则是用冷空气将干燥室内的温度冷

却到室温或所需冷冻温度，远低于所用壁材如脂质（硬脂酸）或蜡质的凝固点。

对于冷冻喷雾，壁材一般选用某种植物油或其衍生物，也可选用其他类型的脂肪，熔点在45℃～122℃的硬脂酸酯具有提高微胶囊产品的分散性并有一定的乳化

效果。冷冻喷雾最早用在固体食品添加剂的包埋，如硫酸亚铁、酸味剂、维生素、固体香精、敏感物料及不溶于一般溶剂中的特殊物料。液态物料转换成固态后，

也能进行冷冻喷雾。加工后的产品外形像珍珠粒，可溶于水，但芯材只能在壁材的熔点下才能释放。由于能够通过调节壁材的熔点控制芯材的释放，这一技术适用于保护许多水溶性的物料，用此技术生产的香精应用于焙烤食品时，产品在烘烤受热时，香味才能挥发出来。

溶剂脱水法：这是针对上述喷雾干燥法的不足而被开发出来的一种新型的微胶囊

化技术。其主要的工艺原理就是首先将含有一定包囊材料的水溶性囊心及其乳化

液制成均匀的混合液，然后再将这种液体混合到一定的极性溶剂中，利用液体溶剂吸收微囊液滴中的水分从而达到干燥的目的，最终形成一种结构坚实的微型胶

囊颗粒并从溶液中沉淀出来。

该法的工艺流程如下所示：

囊材（阿拉伯胶）和囊心物质（调味香料）→混合→均质、乳化→乳化液→在

乙醇中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品

主要特点：整个的工艺过程都是在较低的温度下来进行的，而且还能在人为控制的纯溶剂中进行，目前主要用于那些热敏性且易被氧化的一些香料的粉末化生

产。

孔膜挤压法：这是一种在低温条件下进行的微囊化技术。其作用机理是首先将悬浮在一种液化了的碳水化合物介质中的囊心物质的混合物，经过一系列的孔膜用压力挤压到一种盛有脱水液的水溶液中，当被经过孔膜挤压出来的这种混合物在

接触到脱水液体时，包囊材料便发生硬化并随之包覆在囊心物质的表面上，然后再从脱水液中分离出由于挤压所形成的细丝，对其进行干燥并研成粉末状，以便降低它的吸湿性，这样便形成了初产品。该工艺特别适用于那些对热不稳定的囊

心物质，其微胶囊化产品的货架期明显的高于采用其它微胶囊技术的制得的产

品。目前该工艺主要用于生产微胶囊化的香科及色素等。

包结络合法：这是一种利用β-环状糊精作为载体，在分子水平上进行包结的微

胶囊化技术。β-环状物精分于是由7个葡萄糖分子以α-1，4糖苷键连接成环状，分子呈圆柱形，表面是亲水区，内有一个中空的近似圆柱形的疏水区。包结

络合反应只发生在有水的条件下，水分子占据了环状物精分子中间的疏水区，很容易被极性较低的客体分子所取代，从而进行包埋。

旋转分离法：其工艺原理是先将囊心物质的颗粒混在一种纯的经过液化的包囊材

料中，然后将它们倾注在一个转盘中，使过量的液体包囊材料展开并使其形成一

层比颗粒直径还要薄的液膜，这时过量的液体包囊材料便会在雾化时形成细小的

微粒，从而可以与最终的包囊产品相分离并加以回收，而核心粒子在离开转盘时便会被包囊材料所包埋。包囊过的粒子可以通过冷凝或者干燥的方法来进行固

化。

流化床喷涂法：此法又称为空气悬浮包埋法。它是由美国威斯康星大学 D. E. Wurster 教授发明的，故通常又将这种方法称为Wurster 法。将囊心颗粒置于流化床中，通入空气使囊心分散悬浮在承载空气中，然后将溶解或熔化的壁材通过雾化喷头，喷洒在循环流动的囊心粒子上，并沉淀于表面,经过反复多次循环，形成厚度适中均匀的壁膜。

静电结合法：这是一种利用静电作用形成微胶囊的特殊方法，由于需要特殊的设备，因此它不是一种制备微胶囊的常用方法。其基本原理是当两种带相反电荷的气溶胶相互碰撞由于静电作用而相互吸引会使它们结合在一起，利用这种原理也可使粒径很小的微粒结合形成微胶囊。

界面聚合法：此方法是将芯材物乳化或分散在一个有壁材的连续相中，然后在芯材物的表面是通过单体聚合反应而形成微胶囊。参加聚合反应的单体，一种是水溶性的，另一种是油溶性的，它们分别位于囊心液滴的内部和外部，并在囊心液滴的表面上反应形成聚合物薄膜。利用界面聚合法可以使疏水性材料的溶液或分

散液微胶囊化，也可以使亲水性材料的水溶液或分散液微胶囊化。

凝聚法：又称相分离法，指在囊心物质与包囊材料的混合物中，加入另一种物质或溶剂或采用其他适当的方法，使包囊材料的溶解度降低，使其自溶液中凝聚出来产生一个新的相，故叫做相分离凝聚法。

此法一般按以下三步进行：

制备三种不相溶的化学相→囊膜的沉积→囊膜的固化

凝聚法分单凝聚法、复凝聚法两种。单凝聚法是指以一种高分子化合物为壁材，

将芯材分散其中后加入凝聚剂(乙醇或硫酸钠等亲水物)后，由于大量的水分与凝聚剂结合，致使包埋物的溶解度下降凝聚成微胶囊。复凝聚法是指以两种相反电荷的壁材作包埋物，芯材分散其中后，在一定条件下两种壁材由于电荷间的相互作用使溶解度下降而凝聚成微胶囊。壁膜形成后，还需通过加热、交联或去溶剂等方法使之进一步固化。然后用过滤、离心的方法收集胶囊，用适当溶剂洗涤，再通过喷雾干燥或流化床等方法生成自由流动的分散颗粒。

冷冻真空干燥又称冷冻干燥或冻干，是进行物质干燥的方法之一。通常将含有大量水分的生物活性物质先行降温预冻成固体，再在真空和适度加温（一般不超过40℃）条件下使固体分子直接升华成水汽抽出，最后使生物活性物质形成疏松多孔、体积不变的干燥物的过程，称为冷冻真空干燥。

冻干食品的特点：

①能有效地保护热敏性物质的生物活性。如酶、微生物、激素等经冷冻干燥后对

生物活性影响甚微，有效地降低了氧分子对微生物、酶等活性物质的作用，从而保护了物质的性状。

②优质：基本保持食品原有的色、香、味、形，维生素和蛋白质等营养物质损失少。

③方便：物质在冻结状态下升华干燥后呈海绵状结构，体积几乎不变，加水后能迅速溶解并且恢复原来状态食用或加工前，复水快，可直接食用或烹调。

④不用冷藏：通过冷冻干燥可将物质中95％以上的水分除去，有利于冻干物的长期保藏而不致变质密封包装后，可在常温下长期贮存、运输和销售。

⑤重量轻：满足宇航、旅游等人员需求。

⑥成本高：冻干食品成本是热风干燥食品的4～6倍

冻干机的主要组成部分：

控制系统、加热系统、干燥箱、冷凝器、真空系统、制冷系统

制冷系统的组成部分：冷冻机、冻干箱和冷凝器及内部管道等组成，冷冻机可以是相互独立的几套或合用一套。

冻干箱供热不足或过多会对冻干过程或产品产生的影响：

①供热不足：升华热补充不上，造成冻干品温度下降，饱和蒸气压随之下降，在

捕水器温度不变情况下，水蒸气驱动压差减小。

②供热过多：升华界面容易融化，此外，升华干燥层可能出现塌陷。