第14章软饮料加工新技术

1、第第14章章 软饮料加工新技术软饮料加工新技术1一、种类一、种类p（一）超高压杀菌技术（一）超高压杀菌技术p（二）超临界流体萃取技术（二）超临界流体萃取技术p（三）超微粉碎技术（三）超微粉碎技术p（四）膜分离技术（四）膜分离技术p（五）冷杀菌技术（五）冷杀菌技术p（六）微胶囊技术（六）微胶囊技术p（七）真空冷冻干燥技术（七）真空冷冻干燥技术p（八）生物膜技术（八）生物膜技术2（一）超高压杀菌技术（一）超高压杀菌技术p超高压杀菌技术（超高压杀菌技术（UHP）是）是20世纪世纪90年代由日本年代由日本明治屋食品公司首创的方法。明治屋食品公司首创的方法。p把压力大于把压力大于100MPa的压力称为超

2、高压。的压力称为超高压。p把产生与维持超高压的一系列技术称为超高压技把产生与维持超高压的一系列技术称为超高压技术。术。3p优点：优点：n 可以保留较多的食品原有营养成分；可以保留较多的食品原有营养成分；n 可以较好的保持食品原有风味、形状及活性可以较好的保持食品原有风味、形状及活性成分成分n 较少产生热杀菌带来的异臭及异常物质；较少产生热杀菌带来的异臭及异常物质；4压力范围压力范围p常用的压力范围是常用的压力范围是1001000MPa；n 一般，细菌、霉菌、酵母在一般，细菌、霉菌、酵母在300MPa压力下可压力下可被杀死；被杀死；n 钝化酶需要钝化酶需要400MPa以上的压力；以上的压力；n

3、带芽孢的细菌在带芽孢的细菌在600MPa以上的压力可被杀死。以上的压力可被杀死。51.超高压杀菌的基本原理超高压杀菌的基本原理p原理：压力对微生物的致死作用。原理：压力对微生物的致死作用。n 高压可导致微生物的形态、结构、生物化学反应、高压可导致微生物的形态、结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁、细胞膜发生多方面的变化，基因机制以及细胞壁、细胞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。有功能破坏或发生不可逆变化。p 超高压技术采用液态介质进行处理，易实现杀菌均匀、超高压技术采用液态介质进行处理，易实现杀

4、菌均匀、瞬时、高效。瞬时、高效。62.高压对食品中营养成分和品质的影响高压对食品中营养成分和品质的影响p蛋白质蛋白质n 蛋白质在高压下会凝固变性；蛋白质在高压下会凝固变性；p淀粉、糖淀粉、糖n 常温下加压到常温下加压到400600MPa可使淀粉糊化，吸水量可使淀粉糊化，吸水量增加，形成不透明的黏稠糊状物增加，形成不透明的黏稠糊状物p油脂油脂n 常温下加压到常温下加压到100200MPa，油脂就会凝固，解压，油脂就会凝固，解压后能恢复原状。后能恢复原状。73.影响因素影响因素p 超高压杀菌效果与压力大小、时间、施压方式、超高压杀菌效果与压力大小、时间、施压方式、处理温度、微生物种类、食品质地、添

5、加物质、处理温度、微生物种类、食品质地、添加物质、pH值、水分活度等都有关系。值、水分活度等都有关系。n 在一定的范围内，压力越高，杀菌效果越好；在一定的范围内，压力越高，杀菌效果越好；n 在相同条件下，处理时间延长，杀菌效果也有一定的在相同条件下，处理时间延长，杀菌效果也有一定的提高；提高；n 间歇性加压处理效果好于连续处理，间歇性加压处理效果好于连续处理，原因：原因：第一次加第一次加压会引起芽孢发芽，第二次加压则使这些发芽的营养压会引起芽孢发芽，第二次加压则使这些发芽的营养细胞杀死。细胞杀死。83.影响因素影响因素p温度对超高压灭菌的效果影响很大温度对超高压灭菌的效果影响很大n 低温下，会

6、使大多数的微生物的耐压力下降，压力可低温下，会使大多数的微生物的耐压力下降，压力可使低温下细胞因冰晶析出破坏程度加剧。且细胞膜的使低温下细胞因冰晶析出破坏程度加剧。且细胞膜的结构也易损伤。结构也易损伤。n 蛋白质在低温下高压敏感性提高，易变性。蛋白质在低温下高压敏感性提高，易变性。p低温高压处理对保持食品品质，减少热敏性成分低温高压处理对保持食品品质，减少热敏性成分的破坏较为有利。的破坏较为有利。94.杀菌技术杀菌技术前处理前处理原料原料超高压处超高压处理装置理装置调控系统调控系统热交换器热交换器产品罐产品罐无菌包装无菌包装p液态高压食品的处理工艺：液态高压食品的处理工艺：10高压脉冲杀菌器高

7、压脉冲杀菌器11（二）超临界流体萃取技术（二）超临界流体萃取技术p超临界流体萃取超临界流体萃取（SFE）是一种新型的萃取分离）是一种新型的萃取分离技术。是一种将超临界流体作为萃取剂，把一种技术。是一种将超临界流体作为萃取剂，把一种成分（萃取物）从混合物（基质）中分离出来的成分（萃取物）从混合物（基质）中分离出来的技术。技术。121.原理原理p 在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个总存在一个临界温度（临界温度（T

8、c）和临界压力（）和临界压力（Pc），高于临界温，高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。在临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之界点。在临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。）。p 超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。分离单体。 13p

9、 二氧化碳二氧化碳（CO2）是最常用的超临界流体。）是最常用的超临界流体。pCO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。等特点。142.优点优点p(1)可以在接近室温可以在接近室温(35-40)及及CO2气体笼罩下进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。行提取，有效地防止了热敏性物质的

10、氧化和逸散。p(2)使用使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒。用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒。p(3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开。取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开。1516p蜂胶超临界分离示意图蜂胶超临界分离示意图17（三）超微粉碎技术（三）超微粉碎技术p超微粉碎超微粉碎:指利用机械或流体动力的方法克服固体指利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚

11、力使之破碎，从而将内部凝聚力使之破碎，从而将3毫米以上的物料颗毫米以上的物料颗粒粉碎到粒粉碎到1000m 以下的操作技术，是以下的操作技术，是20 世纪世纪70 年代以后，为适应现代高新技术的发展而产生的年代以后，为适应现代高新技术的发展而产生的一种物料加工高新技术。一种物料加工高新技术。18p粉体的特点：粉体的特点：n 比表面积大比表面积大n 可塑性强可塑性强n 流动性好流动性好191.1.超微粉碎的作用超微粉碎的作用p1）使食品具有独特的物理化学性能）使食品具有独特的物理化学性能n 分散性、吸附性、亲和力、溶解性、化学活性等分散性、吸附性、亲和力、溶解性、化学活性等p2）改善食品的口感）改

12、善食品的口感n 巧克力配料粒度不能大于巧克力配料粒度不能大于25m，具有细腻滑润的良，具有细腻滑润的良好口感，当平均粒径大于好口感，当平均粒径大于40m时的口感就明显粗糙时的口感就明显粗糙。201.1.超微粉碎的作用超微粉碎的作用p3）充分利用食品）充分利用食品n 一些动植物体的不可食部分如骨、壳一些动植物体的不可食部分如骨、壳(如蛋壳如蛋壳)、虾皮、虾皮等，也可通过超微化而成为易被人体吸收利用的钙源等，也可通过超微化而成为易被人体吸收利用的钙源和甲壳素。和甲壳素。n 如：牡蛎壳如：牡蛎壳物理超微物理超微+压片压片=超微钙片超微钙片211.1.超微粉碎的作用超微粉碎的作用p4）改进或创新食品）

13、改进或创新食品n 纤维食品膳食。纤维食品膳食。借助超微粉碎技术，使食物纤维微借助超微粉碎技术，使食物纤维微粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性。粒化，能明显改善纤维食品的口感和吸收性。n 补钙食品。补钙食品。动物骨、壳、皮等通过超微粉碎后得到动物骨、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。的微粉属有机钙，比无机钙容易被人体吸收、利用。n 甲壳素。甲壳素。蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉末可用作蟹壳、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保鲜剂、持水剂、抗氧化剂等，改性后还有其他许多功能性。功能性。222.超微粉碎设备超微粉碎设

14、备p球磨机球磨机n 球磨机中钢球的主要作用是对物料进行冲击破碎，同球磨机中钢球的主要作用是对物料进行冲击破碎，同时也起到一定的研磨作用。时也起到一定的研磨作用。23p气流磨机气流磨机n 是利用高速气流（是利用高速气流（300-1200M/S）喷出时形成的强烈）喷出时形成的强烈多相紊流场使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰多相紊流场使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞、摩擦而引起颗粒粉碎的一种超细粉碎设备。撞、摩擦而引起颗粒粉碎的一种超细粉碎设备。24p振动磨机振动磨机n 是以球或棒为介质的超微粉碎设备。介质在磨机内振是以球或棒为介质的超微粉碎设备。介质在磨机内振动可使小于动可使小于2mm的物

15、料粉碎至数微米。的物料粉碎至数微米。25p冲击粉碎机冲击粉碎机n 利用围绕水平轴或垂直轴高速旋转的转子对物料进行利用围绕水平轴或垂直轴高速旋转的转子对物料进行强烈冲击、碰撞和剪切。强烈冲击、碰撞和剪切。26p超声波粉碎机超声波粉碎机n超声波可在待处理的物料中引起超声空化效应，由于超超声波可在待处理的物料中引起超声空化效应，由于超声波传播时产生疏密区，而负压可在介质中产生许多空声波传播时产生疏密区，而负压可在介质中产生许多空腔，这些空腔随振动的高频压力变化而膨胀、爆炸，真腔，这些空腔随振动的高频压力变化而膨胀、爆炸，真空爆炸时产生瞬间压力可达几千乃至上万个大气压。能空爆炸时产生瞬间压力可达几千乃

16、至上万个大气压。能将物料震碎。将物料震碎。n超声波可使物料产生很大的速度超声波可使物料产生很大的速度 ，从而相互碰撞或与容器碰撞而，从而相互碰撞或与容器碰撞而 破碎。破碎。27p均质乳化机均质乳化机n 通过机械作业或流体力学效应造成高压、挤压冲击和通过机械作业或流体力学效应造成高压、挤压冲击和失压等使料液在高压下挤研，在强冲击下发生剪切，失压等使料液在高压下挤研，在强冲击下发生剪切，在失压下膨胀，而达到细化和均质的目的。在失压下膨胀，而达到细化和均质的目的。28（四）膜分离技术（四）膜分离技术p膜分离膜分离n 是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在

17、通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（膜（MF）、超滤膜（）、超滤膜（UF）、纳滤膜（）、纳滤膜（NF）、反渗透）、反渗透膜（膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。）等，膜分离都采用错流过滤方式。n 兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能。兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能。291.工艺优点工艺优点p （1）在常温下进行）在常温下进行n有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药

18、、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。p （2）无相态变化）无相态变化n保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的的1/3-1/8。p （3）无化学变化）无化学变化n典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。30p （4）选择性好）选择性好n可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能。能。p （5）适应性强）适应性强n处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操

19、处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。作方便，易于自动化。p （6）能耗低）能耗低n只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8。312.技术特点技术特点p 微滤（微滤（MF）n孔径范围在孔径范围在0.11微米，微米，其基本原理是筛孔分离过程。其基本原理是筛孔分离过程。n微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。p 超滤（超滤（UF）n膜孔径在膜孔径在0.05um1nm之间。截留分子量之间。截留分子量1000300000。n以膜两侧的压

20、力差为驱动力，只允许水及比膜孔径小的小分子物质以膜两侧的压力差为驱动力，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。p 纳滤（纳滤（NF）n其截留分子量在其截留分子量在801000的范围内，孔径为几纳米。的范围内，孔径为几纳米。n能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩。能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩。32p 反渗透（反渗透（RO）n 是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为子物质或小分子物质

21、的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。n 截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截的截留率在留率在98%以上，出水为无离子水。以上，出水为无离子水。3334（五）冷杀菌技术（五）冷杀菌技术p冷杀菌技术冷杀菌技术是指在杀菌过程中食品温度不升高或是指在杀菌过程中食品温度不升高或升高很低的一种安全、高效杀菌方法。冷杀菌不升高很低的一种安全、高效杀菌方法。冷杀菌不仅有利于保持食品功能成分的生理活性，且还有仅有利于保持食品功能成分的生理活性，且还有利于保持色、香、味及营养成分。利于保

22、持色、香、味及营养成分。p包括包括n 超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、磁力杀菌、感应电超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、磁力杀菌、感应电子杀菌、辐照杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、超声子杀菌、辐照杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、超声波杀菌、臭氧杀菌、抗生素杀菌等。波杀菌、臭氧杀菌、抗生素杀菌等。35p高压脉冲电场杀菌高压脉冲电场杀菌n 属于一种非热杀菌技术；属于一种非热杀菌技术；n 是利用强电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生是利用强电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。抑制作用。36p磁力杀菌磁力杀菌n 在适当环境下，异体振动磁场对巴氏杀菌食品是有可在适当环境下，异体振动磁场对巴氏杀菌食品

23、是有可能的。能的。n 其应用受各种原因和产品厚度的影响限制了其在商业其应用受各种原因和产品厚度的影响限制了其在商业食品保藏工艺中的应用。食品保藏工艺中的应用。37p微波杀菌微波杀菌n 是微波热效应和生物效应共同作用的结果。是微波热效应和生物效应共同作用的结果。n 微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞膜周围电子和微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。n 从生化角度来看，细菌正常生长和繁殖的核酸（从生化角度来看

24、，细菌正常生长和繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（和脱氧核糖核酸（DNA）是由若干氢键紧密连接而成）是由若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。38（六）微胶囊技术（六）微胶囊技术p微胶囊技术微胶囊技术是微量物质包裹在聚合物薄膜中的是微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术，是一种储存固体、液体、气体的微型包技术，是一种储存固体、液体、气体的微型包装技术。装技术。391.原理原理n 具体来说是指将某一目的物（芯或内相）用各种具体来说是指将某一目的物（芯或

25、内相）用各种天然的或合成的高分子化合物连续薄膜（壁或外相）天然的或合成的高分子化合物连续薄膜（壁或外相）完全包覆起来，而对目的物的原有化学性质丝毫无完全包覆起来，而对目的物的原有化学性质丝毫无损，然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目损，然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目的物的功能再次在外部呈现出来，或者依靠囊壁的的物的功能再次在外部呈现出来，或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用，微胶囊的直径一般屏蔽作用起到保护芯材的作用，微胶囊的直径一般为为 1500m，壁的厚度为，壁的厚度为 0.5150m，已开发了，已开发了粒径在粒径在 1m 以下的超微胶囊。以下的超微胶囊。40411.技术

26、方法技术方法p 喷雾干燥法喷雾干燥法p 喷雾冷冻法与喷雾冷却法喷雾冷冻法与喷雾冷却法p 空气悬浮法空气悬浮法p 相分离法相分离法p 挤压法挤压法p 包接络合法包接络合法p 界面聚合法界面聚合法p 复相乳液法复相乳液法42喷雾干燥法喷雾干燥法p制备芯材和壁材的混合乳化液，然后将乳化液在制备芯材和壁材的混合乳化液，然后将乳化液在干燥器内进行喷雾干燥而成。干燥器内进行喷雾干燥而成。p壁材在遇热时形成一种网状结构，起着筛分作用，壁材在遇热时形成一种网状结构，起着筛分作用，水或其他溶剂等小分子物质可移出，分子大的芯水或其他溶剂等小分子物质可移出，分子大的芯材留在材留在“网网”内，形成微胶囊颗粒。内，形成

27、微胶囊颗粒。p芯材多为香辛料等风味物质和油类。芯材多为香辛料等风味物质和油类。434445（七）真空冷冻干燥技术（七）真空冷冻干燥技术p真空冷冻干燥真空冷冻干燥是将湿物料先冻结至冰点以下，使是将湿物料先冻结至冰点以下，使水分变成固态冰，然后在较高的真空度下，使其水分变成固态冰，然后在较高的真空度下，使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。脱水的干燥技术。冻冻干干秋秋葵葵461.原理原理p升华干燥过程实质上是一个传热、传质同时进行升华干燥过程实质上是一个传热、传质同时进行的过程。自然界中所发生的任何过程都有驱动力，的过程。自然界中所

28、发生的任何过程都有驱动力，升华干燥中的传热驱动力为热源与升华界面之间升华干燥中的传热驱动力为热源与升华界面之间的温差，而传质驱动力为升华界面与蒸汽捕集器的温差，而传质驱动力为升华界面与蒸汽捕集器（或冷阱）之间的蒸汽分压差。温差愈大，传热（或冷阱）之间的蒸汽分压差。温差愈大，传热速率愈快；蒸汽分压差愈大，传质（即蒸汽排除）速率愈快；蒸汽分压差愈大，传质（即蒸汽排除）速率愈快。速率愈快。471.优点优点p (1)最大限度地保存食品的色、香、味最大限度地保存食品的色、香、味n如蔬菜的天然色素保持不变，各种芳香物质的损失可减少到最如蔬菜的天然色素保持不变，各种芳香物质的损失可减少到最低限度低限度;冷冻干燥对保存含蛋白质食品要比普通冷冻保存的好。冷冻干燥对保存含蛋白质食