第14章 軟飲料加工新技術(shù)

第14章軟飲料加工新技術(shù)1一、種類（一）超高壓殺菌技術(shù)（二）超臨界流體萃取技術(shù)（三）超微粉碎技術(shù)（四）膜分離技術(shù)（五）冷殺菌技術(shù)（六）微膠囊技術(shù)（七）真空冷凍干燥技術(shù)（八）生物膜技術(shù)2（一）超高壓殺菌技術(shù)超高壓殺菌技術(shù)（UHP）是20世紀90年代由日本明治屋食品公司首創(chuàng)的方法。把壓力大于100MPa的壓力稱為超高壓。把產(chǎn)生與維持超高壓的一系列技術(shù)稱為超高壓技術(shù)。3優(yōu)點：可以保留較多的食品原有營養(yǎng)成分；可以較好的保持食品原有風(fēng)味、形狀及活性成分較少產(chǎn)生熱殺菌帶來的異臭及異常物質(zhì)；4壓力范圍常用的壓力范圍是100～1000MPa；一般，細菌、霉菌、酵母在300MPa壓力下可被殺死；鈍化酶需要400MPa以上的壓力；帶芽孢的細菌在600MPa以上的壓力可被殺死。51.超高壓殺菌的基本原理原理：壓力對微生物的致死作用。高壓可導(dǎo)致微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、基因機制以及細胞壁、細胞膜發(fā)生多方面的變化，從而影響微生物原有的生理活動機能，甚至使原有功能破壞或發(fā)生不可逆變化。超高壓技術(shù)采用液態(tài)介質(zhì)進行處理，易實現(xiàn)殺菌均勻、瞬時、高效。62.高壓對食品中營養(yǎng)成分和品質(zhì)的影響蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)在高壓下會凝固變性；淀粉、糖常溫下加壓到400～600MPa可使淀粉糊化，吸水量增加，形成不透明的黏稠糊狀物油脂常溫下加壓到100～200MPa，油脂就會凝固，解壓后能恢復(fù)原狀。73.影響因素

超高壓殺菌效果與壓力大小、時間、施壓方式、處理溫度、微生物種類、食品質(zhì)地、添加物質(zhì)、pH值、水分活度等都有關(guān)系。在一定的范圍內(nèi)，壓力越高，殺菌效果越好；在相同條件下，處理時間延長，殺菌效果也有一定的提高；間歇性加壓處理效果好于連續(xù)處理，原因：第一次加壓會引起芽孢發(fā)芽，第二次加壓則使這些發(fā)芽的營養(yǎng)細胞殺死。83.影響因素溫度對超高壓滅菌的效果影響很大低溫下，會使大多數(shù)的微生物的耐壓力下降，壓力可使低溫下細胞因冰晶析出破壞程度加劇。且細胞膜的結(jié)構(gòu)也易損傷。蛋白質(zhì)在低溫下高壓敏感性提高，易變性。低溫高壓處理對保持食品品質(zhì)，減少熱敏性成分的破壞較為有利。94.殺菌技術(shù)前處理原料超高壓處理裝置調(diào)控系統(tǒng)熱交換器產(chǎn)品罐無菌包裝液態(tài)高壓食品的處理工藝：10高壓脈沖殺菌器11（二）超臨界流體萃取技術(shù)超臨界流體萃?。⊿FE）是一種新型的萃取分離技術(shù)。是一種將超臨界流體作為萃取劑，把一種成分（萃取物）從混合物（基質(zhì)）中分離出來的技術(shù)。121.原理在較低溫度下，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉(zhuǎn)化成液體，當溫度增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質(zhì)而言總存在一個臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc），高于臨界溫度和臨界壓力后，物質(zhì)不會成為液體或氣體，這一點就是臨界點。在臨界點以上的范圍內(nèi)，物質(zhì)狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個范圍之內(nèi)的流體成為超臨界流體（SF）。超臨界流體具有類似氣體的較強穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進行萃取、分離單體。13

二氧化碳（CO2）是最常用的超臨界流體。CO2是安全、無毒、廉價的液體，超臨界CO2具有類似氣體的擴散系數(shù)、液體的溶解力，表面張力為零，能迅速滲透進固體物質(zhì)之中，提取其精華，具有高效、不易氧化、純天然、無化學(xué)污染等特點。142.優(yōu)點(1)可以在接近室溫(35-40℃)及CO2氣體籠罩下進行提取，有效地防止了熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散。(2)使用SFE是最干凈的提取方法，由于全過程不用有機溶劑，因此萃取物絕無殘留溶媒。(3)萃取和分離合二為一，當飽含溶解物的CO2-SCF流經(jīng)分離器時，由于壓力下降使得CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開。1516蜂膠超臨界分離示意圖17（三）超微粉碎技術(shù)超微粉碎:指利用機械或流體動力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3毫米以上的物料顆粒粉碎到1000μm以下的操作技術(shù)，是20世紀70年代以后，為適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種物料加工高新技術(shù)。18粉體的特點：⑴比表面積大⑵可塑性強⑶流動性好191.超微粉碎的作用1）使食品具有獨特的物理化學(xué)性能分散性、吸附性、親和力、溶解性、化學(xué)活性等2）改善食品的口感巧克力配料粒度不能大于25μm，具有細膩滑潤的良好口感，當平均粒徑大于40μm時的口感就明顯粗糙。201.超微粉碎的作用3）充分利用食品一些動植物體的不可食部分如骨、殼(如蛋殼)、蝦皮等，也可通過超微化而成為易被人體吸收利用的鈣源和甲殼素。如：牡蠣殼—物理超微+壓片=超微鈣片211.超微粉碎的作用4）改進或創(chuàng)新食品①纖維食品膳食。借助超微粉碎技術(shù)，使食物纖維微?；苊黠@改善纖維食品的口感和吸收性。②補鈣食品。動物骨、殼、皮等通過超微粉碎后得到的微粉屬有機鈣，比無機鈣容易被人體吸收、利用。③甲殼素。蟹殼、蝦殼、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鮮劑、持水劑、抗氧化劑等，改性后還有其他許多功能性。222.超微粉碎設(shè)備球磨機球磨機中鋼球的主要作用是對物料進行沖擊破碎，同時也起到一定的研磨作用。23氣流磨機是利用高速氣流（300-1200M/S）噴出時形成的強烈多相紊流場使其中的顆粒自撞、摩擦或與設(shè)備內(nèi)壁碰撞、摩擦而引起顆粒粉碎的一種超細粉碎設(shè)備。24振動磨機是以球或棒為介質(zhì)的超微粉碎設(shè)備。介質(zhì)在磨機內(nèi)振動可使小于2mm的物料粉碎至數(shù)微米。25沖擊粉碎機利用圍繞水平軸或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對物料進行強烈沖擊、碰撞和剪切。26超聲波粉碎機超聲波可在待處理的物料中引起超聲空化效應(yīng)，由于超聲波傳播時產(chǎn)生疏密區(qū)，而負壓可在介質(zhì)中產(chǎn)生許多空腔，這些空腔隨振動的高頻壓力變化而膨脹、爆炸，真空爆炸時產(chǎn)生瞬間壓力可達幾千乃至上萬個大氣壓。能將物料震碎。超聲波可使物料產(chǎn)生很大的速度，從而相互碰撞或與容器碰撞而破碎。27均質(zhì)乳化機通過機械作業(yè)或流體力學(xué)效應(yīng)造成高壓、擠壓沖擊和失壓等使料液在高壓下擠研，在強沖擊下發(fā)生剪切，在失壓下膨脹，而達到細化和均質(zhì)的目的。28（四）膜分離技術(shù)膜分離是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離都采用錯流過濾方式。兼有分離、濃縮、純化和精制的功能。291.工藝優(yōu)點（1）在常溫下進行有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質(zhì)，如抗生素等醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮。（2）無相態(tài)變化保持原有的風(fēng)味，能耗極低，其費用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。（3）無化學(xué)變化典型的物理分離過程，不用化學(xué)試劑和添加劑，產(chǎn)品不受污染。30（4）選擇性好可在分子級內(nèi)進行物質(zhì)分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能。（5）適應(yīng)性強處理規(guī)模可大可小，可以連續(xù)也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化。（6）能耗低只需電能驅(qū)動，能耗極低，其費用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。312.技術(shù)特點微濾（MF）孔徑范圍在0.1～1微米，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離。超濾（UF）膜孔徑在0.05um～1nm之間。截留分子量1000～300000。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。納濾（NF）其截留分子量在80～1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米。能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現(xiàn)脫鹽與濃縮。32反滲透（RO）是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動力，而實現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。3334（五）冷殺菌技術(shù)冷殺菌技術(shù)是指在殺菌過程中食品溫度不升高或升高很低的一種安全、高效殺菌方法。冷殺菌不僅有利于保持食品功能成分的生理活性，且還有利于保持色、香、味及營養(yǎng)成分。包括超高壓殺菌、高壓脈沖電場殺菌、磁力殺菌、感應(yīng)電子殺菌、輻照殺菌、脈沖強光殺菌、微波殺菌、超聲波殺菌、臭氧殺菌、抗生素殺菌等。35高壓脈沖電場殺菌屬于一種非熱殺菌技術(shù)；是利用強電場脈沖的介電阻斷原理對食品微生物產(chǎn)生抑制作用。36磁力殺菌在適當環(huán)境下，異體振動磁場對巴氏殺菌食品是有可能的。其應(yīng)用受各種原因和產(chǎn)品厚度的影響限制了其在商業(yè)食品保藏工藝中的應(yīng)用。37微波殺菌是微波熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對細菌膜斷面的電位分布影響細胞膜周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，生長發(fā)育受阻礙死亡。從生化角度來看，細菌正常生長和繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲大分子，微波導(dǎo)致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因或染色體畸變，甚至斷裂。38（六）微膠囊技術(shù)微膠囊技術(shù)是微量物質(zhì)包裹在聚合物薄膜中的技術(shù)，是一種儲存固體、液體、氣體的微型包裝技術(shù)。391.原理具體來說是指將某一目的物（芯或內(nèi)相）用各種天然的或合成的高分子化合物連續(xù)薄膜（壁或外相）完全包覆起來，而對目的物的原有化學(xué)性質(zhì)絲毫無損，然后逐漸地通過某些外部刺激或緩釋作用使目的物的功能再次在外部呈現(xiàn)出來，或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保護芯材的作用，微膠囊的直徑一般為1~500μm，壁的厚度為0.5~150μm，已開發(fā)了粒徑在1μm以下的超微膠囊。40411.技術(shù)方法①噴霧干燥法②噴霧冷凍法與噴霧冷卻法③空氣懸浮法④相分離法⑤擠壓法⑥包接絡(luò)合法⑦界面聚合法⑧復(fù)相乳液法42①噴霧干燥法制備芯材和壁材的混合乳化液，然后將乳化液在干燥器內(nèi)進行噴霧干燥而成。壁材在遇熱時形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起著篩分作用，水或其他溶劑等小分子物質(zhì)可移出，分子大的芯材留在“網(wǎng)”內(nèi)，形成微膠囊顆粒。芯材多為香辛料等風(fēng)味物質(zhì)和油類。434445（七）真空冷凍干燥技術(shù)真空冷凍干燥是將濕物料先凍結(jié)至冰點以下，使水分變成固態(tài)冰，然后在較高的真空度下，使其中的水分不經(jīng)液態(tài)直接升華成氣態(tài)，最終使物料脫水的干燥技術(shù)。凍干秋葵461.原理升華干燥過程實質(zhì)上是一個傳熱、傳質(zhì)同時進行的過程。自然界中所發(fā)生的任何過程都有驅(qū)動力，升華干燥中的傳熱驅(qū)動力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質(zhì)驅(qū)動力為升華界面與蒸汽捕集器（或冷阱）之間的蒸汽分壓差。溫差愈大，傳熱速率愈快；蒸汽分壓差愈大，傳質(zhì)（即蒸汽排除）速率愈快。471.優(yōu)點(1)最大限度地保存食品的色、香、味如蔬菜的天然色素保持不變，各種芳香物質(zhì)的損失可減少到最低限度;冷凍干燥對保存含蛋白質(zhì)食品要比普通冷凍保存的好。(2)適合熱敏性物質(zhì)可以使熱敏性的物料干燥后保留熱敏成分;能保存食品中的各級營養(yǎng)成分，尤其對維生素C，能保存90%以上。(3)在真空和低溫下操作，微生物的生長和酶作用受到抑制。48(4)重量減輕因為脫水徹底，干制品重量輕，體積小，貯藏時占地面積少，運輸方便;(5)復(fù)水快，食用方便因為被干燥物料含有的水分是在凍結(jié)狀態(tài)下直接蒸發(fā)的，故在干燥過程中，水汽不帶動可溶性物質(zhì)移向物料表面，不會在物料表面沉積鹽類形成硬質(zhì)薄皮。不存在因中心水分移向物料表面時對細胞或纖維產(chǎn)生的張力