保健食品的生产工艺和生产技术

1、1,保健食品的生产工艺和生产技术,2,生产工艺,在确定生产工艺时，应掌握以下基本原则： 1、工艺应合理、稳定、成熟，适合工业化生产； 2、工艺不能对产品的功能产生不利影响； 3、工艺连续性强，尽量减少手工操作； 4、工艺简单、流程简捷； 5、运行成本低； 6、尽可能采用先进技术和先进设备；,3,生产技术,一、提取技术 提取分离时应注意以下几个问题： 了解功效成分/标志性成分的性质 应根据需要选择提取分离方法 功效成分/标志性成分的稳定性 了解原料的性质：成分，结构 提取分离方法的选择：安全、高效、简单、经济,4,I、溶剂浸提法,浸提是利用适当的溶剂从原料中将可溶性有效成分浸出的过程。浸出方法有

2、以下3种。 1浸渍法 2煎煮法 3渗透法,5,II、水蒸气蒸馏法,水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性、不溶于水或难溶于水，又不会与水发生反应的物质的提取，不能随水蒸气一同蒸发、或遇热易分解的化学物质不能采用水蒸气蒸馏法。 水蒸气蒸馏主要用于某些芳香油，某些小分子酸性化合物、大蒜素等的提取。,6,III、压榨法,此法适用于含油多的果实，如柑橘、柠檬等，将果实及蔬菜等用螺旋压榨机或水压机压榨，压榨是利用机械力将含水较多的果实及蔬菜或含油多的种子的细胞破坏，从而得到汁液或油液的方法。,7,基本原理,超临界流体萃取是一种新型的分离技术，它是利用流体在超临界状态时具有密度大、黏度小、分散系数大等优良的传质特性

3、而成功开发的。 超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10100倍；因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来。,IV 超临界二氧化碳提取法,8,超临界流体,物质的沸点和外界的压力存在着一定的正相关关系。当外界 的压力升高时，物质的沸点将升高；当外界的压力降低时，物质 的沸点也随之降低。在日常生活 中，人们可以观察到水在沿海地 区的沸点为100左右，而在高 海拔

4、的山区或高原，水的沸点可 能明显低于100。这是由于不 同海拔高度上气压不同所造成的。,9,物质的沸点和外界的压力之间的正相关关系并不是永远不变 的。对于某一特定的物质来讲，当外界压力超过一定值时，其沸 点和外界压力之间的正相关关系就不存在了。沸点和压力之间的 这种正相关关系消失的临界值称为临界点。它包括临界温度和临 界压力。 超临界流体是指物质处在其临界温度和临界压力之上的一种 状态。当物质处于超临界状态时具有流体的性质。但它既不同于 液体，也不同于气体，是一种介于气体和液体之间的流体，故称 为超临界流体。超临界流体的一些特性简介如下。,超临界流体,10,超临界流体,（）密度、黏度和扩散系数

5、等居于气体和液体之间（见表1） 表1 气体、液体和超临界流体密度、黏度和扩散系数的比较,（）密度随着压力增加而增加，而随温度增加而降低。 （）具有较强溶解力，可作为溶剂使用。,11,超临界流体介质的选择,一些物质的临界温度和临界压力见表14-2。 从表14-2可以看出：在各种物质中，CO2较易达到超临界状态。 CO2的一些优点如下。 （）无毒，无味，不易燃，操作安全，无污染。 （）无食品安全法规方面的障碍。 （）黏度低，扩散性高。 （）溶解力强。 （）价格便宜，纯度高，可循环使用。 （）临界温度和压力低，容易达到，对热敏物质的萃取有利。 （） CO2性质稳定，惰性，对产物有保护作用。,12,与

6、其他溶剂相比， CO2的性质决定了它适于用做功能食品、医药产品中天然产物的萃取剂。 表14-2 一些物质的临界温度和临界压力,13,夹带剂的研究,寻求良好的夹带剂，对提高溶解度，改善选择性和增加收率，对实现SFE的工业化生产，将起到关键作用。表6-3是几个超临界流体萃取辅助剂的实例。,14,超临界流体萃取技术及其特点,超临界CO2流体的萃取过程示意如下图。,被萃取的物质,CO2源,被萃取的物质进入超临界CO2流体,被萃取的物质从CO2中分离,CO2,被萃取物质的收集,CO2 的 重 复 使 用,超临界流体形成,超临界流体的密度降低或相变,16,超临界流体提取法的优点,(1)待提取的物料不需研成

7、细末可以成小块状。 (2)不破坏原提取物的溶质和其他成分的功能性。 (3)只改变温度和压力即可从食品中提取不同的化合物成分。 (4)提取物纯度高。 (5)工艺操作简单，耗能低，可以省去常规的蒸馏和蒸发阶段。 (6)成本低，二氧化碳溶剂比其他溶剂更便宜。,17,超临界流体萃取技术的应用,在保健食品生产中，超临界萃取技术主要用于以下方面： (1)功能性油脂的提取 (2)多不饱和脂肪酸分离 (3)天然香料、食用色素的提取 (4)植物中功能成分的提取 (5)糖及苷类的提取 (6)超临界CO2萃取磷脂的研究,18,小结,经过30多年的研究，人们对于超临界萃取技术已有了深刻的认识。保健品、化妆品食品添加剂

8、、香料、天然中草药的萃取和提纯仍然是超临界流体的研究和应用的重要领域。超临界萃取技术是一种新型的分离技术，萃取机理以及过程控制因素等方面的认识有待进一步深化和完善。,19,V.微波萃取,把微波用在浸取方面，发现它能强化浸取过程，降低生产时间、能源、溶剂的消耗以及废物的产生，同时可以提高产率和提取物的纯度，既降低了操作费用，又合乎环境保护的要求，是一种有良好发展前途的新工艺。,20,微波是一种频率在300-300103 MHZ之间电磁波,具有波动性、高频性、热特性和耐热性四大基本特性。,21,微波萃取的条件及步骤,(1)条件 装置一般要求为带有控温附件的微波制样设备； 萃取用制样杯一般为聚四氟乙

9、烯材料制成的样品杯； 萃取溶剂为具有极性的溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮； 实验要求：控制溶剂温度使其不沸腾，或待测物不分解 (2)萃取步骤 准确称取一定量的待测样品置于微波制样杯内，根据萃 取物情况加入适量的萃取溶剂。按微波制样要求，把装 有样品的制样杯放到密封罐子中，然后把密封罐放到微 波制样炉里。设置目标温度和萃取时间就即可。,22,微波萃取工艺流程,选料,清洗,微波萃取,分离,浓缩,干燥,粉化,产品,23,微波萃取的特点及与传统热萃取的区别,质量高，可有效地保护食品中的功能成分； 对萃取物具有高选择性； 回收率高； 省时（30s10min) 加热速度快，易于控温； 溶剂用量少（较常规少50-

10、90%)，低能耗。,24,微波萃取在食品中的应用,(1)萃取香精油 (2)在油脂中的应用 (3)在提取天然产物有效成分中的应用,25,二、 沉降、分离技术,分离纯化工艺是食品等行业中应用极其广泛的一种技术，在生产过程中不可缺少。保健食品生产中常碰到分离问题，如有效成分的分离纯化，无用成分的去除及主要营养成分和功效成分标志性成分的浓缩等。,26,I、沉降技术,沉降技术是利用某种力的作用，利用分散介质与分散介质的密度差，使之发生相对运动而分离的过程。 沉降技术在食品工业中可用于以下几方面。 (1)增稠 利用沉降达到悬浮液的沉淀增大浓度。 (2)用作分级或分离 利用同一物质粒子的粒径不同或不同物质粒

11、子的密度不同而使之分离。 (3)澄清 利用沉降除去悬浮液的浑浊杂质，使果汁酒类得到澄清。,27,II、分离技术,食物提取后往往是一种混悬液，即固体的食物渣、沉降杂质等和液体(含有可溶性成分的浸出液)的混合物，需加以分离。两种相对密度不同的不相混溶的液体的分离，可以采用分离法。,28,离心分离技术,利用离心机的高速旋转的功能，使混合液中的固体与液体或两种不相溶的液体产生不同的离心力，从而达到分离的方法。 优点：生产能力大、分离效果好，成品纯度高 种类：常速离心机、高速离心机、超速离心机,29,膜分离技术,用天然或人工合成的高分子膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分

12、离、分级、提纯和浓缩的方法。 分为：超滤、微滤、反渗透、电渗析、纳滤等(Video),31,Cellulose Teflon nylon,33,三、浓缩技术,浓缩是保健食品生产中常用的工艺之一，用溶剂进行有效成分或营养成分提取后，回收溶剂一般用浓缩方法；物质的提取液由于固体物含量过低，需要经过浓缩达到一定的含量；提取液进行后续处理时，也常需要提高浓度，如结晶、喷雾干燥等，都要设计浓缩这道工艺。,34,1蒸发浓缩,蒸发，是使液状物料浓缩的方法之一。凡是液体或水果、蔬菜压汁均可用蒸发的方法进行浓缩。 传统蒸发，就是加热使液料沸腾而使气体飞入空间。而现代蒸发则改用低温，低压蒸发的方法，以免损坏有效成

13、分。,35,2冷冻浓缩,冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理的一种浓缩方法。冷冻浓缩的包括两个步骤，首先是部分水分从水溶液中结晶析出，而后将冰晶与浓缩液加以分离。因此冷冻浓缩方法特别适用于热敏食品的浓缩。,36,37,3常压浓缩,常压浓缩是在常压下使溶液进行蒸发。如果溶剂为有机溶剂，常常进行冷凝回收，以便回收利用并防止空气污染。 浓缩设备一般由加热器、蒸发器、冷凝器和溶剂接收器组成。常压浓缩设备比较简单，操作方便，但由于蒸发温度高，能耗较大。尤其在浓缩后期，溶液浓度升高，沸点进一步上升，溶液中的许多成分容易在高温条件下焦化、分解、氧化，使产品质量下降。,38,4.真空浓缩,真空浓缩又称

14、减压浓缩，在工业生产中应用极为普通，保健食品生产中也采用最多。 真空浓缩具有很多优点： 1)在较低温度下蒸发，可以节省大量能源； 2)物料不受高温影响，避免了热不稳定成分的破坏和损失，更好地保存了原料的营养成分和香气； 3)一些糖类、蛋白质、果胶、黏液质等黏性较大的物料，低温蒸发可防止物料焦化。,39,5反渗透浓缩,反渗透浓缩是近20年来发展起来的新技术。 反渗透用于果蔬汁及其他食品溶液的浓缩，与传统的蒸发法相比，具有较好的保持果蔬汁风味、营养成分，降低能耗和操作简单等优点，而且能提高果蔬汁的稳定性。多年来，人们采用反渗透对苹果、梨、柑、菠萝、葡萄、番茄等果汁浓缩，果汁品质优于热浓缩法。在国外

15、，反渗透已用于牛奶、水果汁、氨基酸溶液的浓缩。,40,小结,总体来看，目前用于保健食品浓缩的方法还是以真空蒸发为主，而反渗透浓缩技术在不远的将来有可能以其突出的优点，在许多方面获得应用。,41,四、干燥技术,食品干燥是将食品原料经过在自然条件下或人工控制条件下促使其水分蒸发，使其含水量降到足以防止腐败变质的程度，并在低水分条件下长期储藏的一种食品加工方法。 干燥的主要目的，是保护生鲜食品免遭腐败或以液体为原料制作固体制剂。干燥的结果，又带来搬运方便，容易吃这些好处，并且有时候还会增加美味，也可产生不同的香味。,42,1.加热干燥,靠热源使空气加热，通过此热空气使之干燥，有将从燃料出来的火和烟，

16、直接导入干燥器内，使之干燥的直接加热式；将热导入空气加热机，靠加热了的空气使之干燥的间接加热式还有将加热板加热，在加热板上将要加热的材料压住使之干燥这种方式的加热干燥叫热板加热,44,2气流干燥(热风干燥),气流干燥是使热空气与被干燥物料直接接触，短时间达到干燥目的的一种方法。此法具有干燥时间短、处理量大、适应性广、结构简单、制造方便等特点。气流干燥是利用热的干燥气流进行干燥的一种方法。主要用于干燥固体食物，如奶粉、葡萄干、食盐、面粉、谷物等。,46,3接触干燥,待干燥物料直接与加热面接触进行干燥的方法优点是干燥速度快，热能利用率高，适用于化学性质稳定的浓缩液或稠性液体的干燥。,47,4.辐射

17、干燥,辐射干燥主要是红外辐射干燥。红外线具有一定的穿透能力，可以穿透物料表面层到一定深度，从内部加热物料。物料潮湿部位比干燥部位能更多地吸收辐射能，使得干燥过程的辐射能可以自动调节，这是传导于燥和对流干燥所不具备的特点。,48,5喷雾干燥,喷雾干燥是食品工业通常采用的加工方法，用该方法生产出的食品在我们每个家庭中随处可见，诸如速溶咖啡、咖啡伴侣、蛋黄粉、奶粉、汤料、婴儿食品、奶酪粉、果汁粉等。这些经喷雾干燥加工的食品具有良好的外观和原有的营养价值,50,51,6加压干燥,加压是在能够加热、加压的密闭容器中，放人谷类、半干燥的水果、蔬菜等密封起来，从外部加热，达到一定压力、温度时，打开盖，使之返

18、回大气中，借此来使食品膨胀、干燥的，膨化食品便是一例。,52,7真空冷冻干燥,(1)真空冷冻干燥原理 食品的真空冷冻干燥，就是在水的三相点以下，即在低温低压条件下，使食品中冻结的水分升华而脱去。,53,五、杀菌技术,常见的食物腐败主要由腐败微生物引起。为了保存食物，首先要进行杀灭和抑制微生物的杀菌技术处理。过去，应用加热杀死微生物的原理，发展了各种加热杀菌技术。但是对于热敏感的食物在加热杀菌中会发生负面的影响，因为化学变化会导致营养组分的破坏、损失，或导致不良风味等。为此，一方面发展了减少加热损害的杀菌技术，一方面则发展非加热的冷杀菌技术。,54,I、超高压杀菌技术,超高压杀菌技术是20世纪9

19、0年代由日本明治屋食品公司首创的杀菌方法，首先应用于工业生产，开发了超高压杀菌的果酱商品。目前，正在研究开发新的应用领域，试图用于泡菜、鱼酱等传统食品。由于超高压装置需要较高的投入，因此尚需解决高成本的问题。,55,II、低温杀菌,低温杀菌是对食品中存在的微生物进行部分杀菌的加热方法。通常使用100以下的温度。该法主要适用于pH值为4.5以下的酸性食品及采用较强加热处理会明显导致品质降低的食品。在近几年，对牛奶及保存期较短的商品也采用该法。 法国开发了这种特别用于调理菜肴的杀菌技术。他们将菜肴配料混装在特定的包装袋中，在真空下进行低温调理杀菌，可以避免多次加热杀菌带来的对成品质量的不良影响。近

20、年，日本又开发了低温充气包装杀菌技术，也可应用于某些调理食品。,56,III、生物保藏,被认为是自然保藏法。利用拮抗微生物或天然杀菌素以控制食品中本身存有的致病菌生长以及霉菌毒素原生真菌的生长。这是食品生物技术中日趋活跃的研究开发领域之一，很有开发应用前景。,57,IV、巴氏杀菌,巴氏杀菌是最早的杀菌方法，利用热水作为传热介质。杀菌条件为6163、30min，或7275、1015min。这种杀菌方法，由于所需时间长，生产过程不连续，长时间受热容易使某些热敏成分变化，杀菌也不够理想。目前在大中型食品厂中已很少采用。 许多工厂将巴氏杀菌进行改造，采用8590温度，保温12min进行杀菌。这种杀菌方

21、法，在较短时间内达到杀菌目的，效果较好。如果采用连续化杀菌，生产能力大，产品质量也较好。,58,V、超高温瞬间杀菌,超高温杀菌简称UHT杀菌。一般加热温度为100150，加热时间28s，加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程称为UHT杀菌。这种杀菌方法，能在瞬间达到杀菌目的，杀菌效果特别好，几乎可以达到或接近灭菌要求，而引起的化学变化很小。它具有提高处理能力、节约能源、缩小设备体积、稳定产品质量等特点，并可实行设备原地无拆卸循环清洗。,59,1设备分类,(1)直接混合式UHT工作原理(应用于豆奶生产线) 料液经过平衡罐准备后，由板式换热器预热到85后，进入蒸汽喷射器直接与蒸汽混合杀菌，温度为14

22、2。为达到杀菌目的，在蛇形管中保温4s，最后进入脱臭，闪蒸系统。此系统采用真空泵负压抽气，豆奶因减压而急剧膨胀，温度很快降至75左右，并去除水分和腥味，恢复豆奶中原有的水分，再对豆奶均质、冷却，最后无菌储存或直接灌装。,2.工艺流程,板式换热式UHT,62,VI、微波杀菌,基本原理 微波杀菌主要是在微波热效应和非热效应作用下，使微生物体内的蛋白质和生理活性物质发生变异和破坏，从而导致细胞的死亡。,63,VII、欧姆杀菌,欧姆杀菌是一种新型热杀菌的加热方法，它借通入的电流使食品内部产生热量达到杀灭细菌的目的。欧姆杀菌可使颗粒的加热速率与液体的加热速率十分接近，并获得比常规方法更快的颗粒加热速率(12s)。因而可缩短加工时间，得到高品质产品。,64,VIII、紫外线杀菌,紫外线的杀菌作用在于促使细胞质的变性。当微生物细胞吸入紫外线后，由于产生光化学作用引起细胞内成分特别是核酸、原浆蛋白等发生化学变化，使细胞质变性。尤其是抑制DNA的复制和细胞分裂，使微生物细胞受伤甚至死灭。波长为250260nm的紫外线杀菌效果最强。 紫外线一般用于对附着于原料上的细菌进行直接照射杀菌，对工作室、储藏室内进行空气杀菌，对水进行消毒。对液态食品进行杀菌、对