第八章 现代食品加工新技术
学习目的与要求
1、高新技术的概念;
2、膜分离的基本特点和方法;
3、膜材料的类型;
4、超临界流体萃取技术的原理和方法;
5、深层油炸的基本理论和方法;真空低温油炸的基本原理和特点。
复习思考题
一、名词解释
膜分离 超滤 超临界流体萃取 微胶囊、心材、壁材、微胶囊制品 真空低温油炸
二、单项选择题
1、膜分离就是采用天然或人工合成的( )，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作等分离方法的总称。
①无机膜 ②纤维膜 ③有机膜 ④高分子薄膜
2、膜分离过程不发生相变化，与有相变化的分离方法或其他方法相比较能耗要( )。
①高 ②相当 ③无法比较 ④低
3、膜分离过程是在( )下进行，特别适用于热敏性物质，如果汁、酶或药品等的分离、分级、浓缩与富集。
①常温 ②高压 ③高温 ④低温
4、以水分子自发地从纯水向盐水一侧渗透，最终双方的化学位达到一致而出现渗透平衡，此时左右两侧的压力差叫做( )
①压力差 ②蒸汽压差 ③扩散力 ④渗透压
5、在醋酸纤维膜中，在( )的作用下，溶液的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键。
①扩散 ②水分 ③温度 ④压力
6、在外界压力作用下，优先吸附的水通过膜，( )则滞留下来从而达到脱盐的目的。
①溶质 ②溶液 ③溶剂 ④水
7、在外压下水分子在膜中的扩散速度比溶质的扩散速度( )得多，故水分子的透过率也大得多。
①慢 ②相当 ③无法比较 ④快
8、膜的透过特性取决于细孔流及水、溶质在容胀膜表面中的扩散系数。通过细孔的溶液量与整个膜的透水量之比愈小，同时水在膜中的扩散系数与溶质在膜中的扩散系数之比愈大，则膜的()。
①溶解性好 ②扩散性好 ③渗透性好 ④选择性好。
9、水可以在膜的自由体积中迁移，而盐只能在水的自由体积中迁移，从而使膜具有()
①渗透性 ②扩散性 ③溶解性 ④选择性。
10、为了减少膜分离过程中的阻碍因素，必须对进料液进行适当的( )。
①前处理 ②后处理 ③加热 ④冷冻
11、在膜分离过程中，承担着分离溶质作用的是( )，所以保护膜不受污染是维持分离过程正常进行的关键。
①膜 ②溶液 ③溶质 ④水
12、利用超临界流体作为( )，可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分。
①固体 ②溶质 ③溶液 ④溶剂
13、如果流体被加热或被压缩至高于基临界点时，则该流体即成为( )。
①超临界固体 ②超临界气体 ③超临界流体 ④超临界液体
14、在食品工业中，常用的萃取剂是( )，这主要是因为它无毒，不易燃易爆，有较低的临界温度和临界压力。
①SO2 ②CO ③NO2 ④CO2
15、超临界流体的密度接近液体的密度，而粘度却接近普通气体，自扩散能力比液体大约( )。
①10倍 ②1000倍 ③1000倍 ④100倍。
16、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( )，因而也将影响其溶解能力。
①相关变化 ②无变化 ③微小变化 ④大幅度变化
17、大多数食品的化学复杂性和热敏性等特性决定了在采用超临界流体萃取时要仔细选用( )及萃取操作条件。
①溶质 ②溶液 ③流体 ④溶剂
18、油炸是将食品置于热油中，食品表面温度迅速升高，( )、表面出现一层干燥层，然后水分汽化层便向食品内部迁移。
①水分液化 ②水分蒸发 ③水分凝固 ④水分汽化
三、多项选择题
1、膜材料是制造各种膜的基础物质，它包括( )。
①化合材料 ②天然材料 ③无机材料 ④有机高分子材料
2、有机膜的材料有( )。
①聚酰胺类 ②纤维素类 ③陶瓷膜 ④聚砜类
3、膜分离工艺可划分为和( )工艺三部分。
①前处理工艺 ②分离工艺流程 ③包装 ④后处理
4、用CO2进行超临界萃取时，随被萃取物质不同而有较大的差异的条件是( )
①流体浓度 ②时间 ③操作压力 ④温度
5、微胶囊技术是用特殊手段将( )包裹在半透明或封闭性微小的高聚物容器内的过程。
①固体 ②液体 ③气体物质 ④凝胶
6、微胶囊的壁材常用的有( )。
①天然高分子化合物 ②合成高分子化合物 ③变性淀粉 ④纤维素衍生物
四、简述题
1、膜分离的特点。
2、常用的膜材料有哪些?
3、中空纤维膜组件的特点。
4、膜分离的工艺及各工艺的操作要点。
5、超临界二氧化碳剂的特点。
6、超临界流体萃取系统由哪些部分组成?
7、简述微胶囊化的机理及操作步骤。
8、常用心材、壁材的种类有哪些?
10、油炸的基本理论。
11、油炸对食品品质的影响。
五、论述题
1、真空低温油炸的基本原理、影响因素及特点。
2、综合应用超临界流体萃取的理论，举例说明其在食品工业中的应用情况。
参考答案：
一、名词解释
膜分离：是采用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作等分离方法的总称。
超滤：在反渗透情况下，如果膜只阻留大分子物质，而且大分子的渗透压不明显，这种情况就称为“超滤”
超临界流体萃取：利用流体(溶剂)在临界点附近某一区域(超临界区)内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能、且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。
微胶囊：是用特殊手段将固体、液体或气体物质包裹在半透明或封闭性微小的高聚物容器内的过程。
微胶囊制品：采用微胶囊技术制得的产品称为微胶囊制品。
心材、壁材：微胶囊的被包覆物和囊壁为两独立相，被包覆的物料称为心材、核或填充物，而囊壁称为皮、外壳或保护膜。
真空低温油炸：是利用在减压的条件下，食品中水分汽化温度降低，能在短时间内迅速脱水，实现在低温条件下对食品的油炸。
二、单项选择题
1、④ 2、④ 3、① 4、④ 5、④ 6、① 7、④ 8、④ 9、④
10、① 11、① 12、④ 13、③ 14、④ 15、④ 16、④ 17、④ 18、④
三、多项选择题
1、③④ 2、①②④ 3、①②④ 4、③④ 5、①②③
6、①②④
四、简述题
1、膜分离的特点。
①能耗要低;②适用于热敏性物质，如果汁、酶或药品等的分离、分级、浓缩与富集;③应用范围广泛;④装置简单、操作容易、易于控制和维修。
2、常用的膜材料有哪些?
膜材料包括有机高分子材料和无机材料。最重要和最常用的膜材料有纤维素类聚合物、芳香聚酰胺和聚砜
3、中空纤维膜组件的特点。
①中空纤维膜不需要支撑材料，在一个组件内可以装几十万到上百万根中空纤维，膜的装填密度很大，此膜组件可以小型化。②中空纤维的耐压性强，受压时不会破裂。③透过膜的水是由极细的中空纤维膜中心部位渗出的，压力损失大，可损失数个大气压。④中空纤维的膜面去污非常困难，只能采用化学法清洗，处理。⑤中空纤维膜一旦损坏，无法更换。
4、膜分离的工艺及各工艺的操作要点。
膜分离工艺可划分为前处理工艺、分离工艺流程和后处理工艺三部分。前处理工艺是指被处理的料液在进入膜分离之前所采取的一系列处理措施;膜分离工艺流程可以通过对组件采取不同方式的配置来满足不同的生产需求，膜组件的配置方式有一级配置和多级配置。一级配置是指进料液经一次加压的膜分离，二级配置是指进料液经二次加压的膜分离，在同一级配置中，排列方式相同的组件组成一个段;后处理工艺包括透过液与浓缩液的后处理和膜污染后的处理：采用反渗透对某种有价值的物质进行浓缩回收时，由于膜的选择透过性，浓缩液的组成会与进料液不完全相同，这时需要对浓缩液进行组分配比的调节，而后方可使用。保护膜不受污染是维持分离过程正常进行的关键，可采用物理、化学等清洗方法。
5、超临界二氧化碳剂的特点。
①分子量大于500道尔顿的物质具有一定的溶解度。
(2)中、低分子量的卤化碳、醛、酮、酯、醇、醚是非常易溶的。
(3)低分子量、非极性的脂族烃(20碳以下)及小分子的芳烃化合物是可溶的。
(4)分子量很低的极性有机物(如羧酸)是可溶的。酰胺、脲、氨基甲酸乙酯、偶氮染料的溶解性较差。
(5)极性基团(如羧基、羟基、氮)的增加通常会降低有机物的溶解性。
(6)脂肪酸及其甘油三酯具有低的溶解性，然而，单酯化作用可增强脂肪酸的溶解性。
(7)同系物中溶解度随分子量的增加而降低。
(8)生物碱、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸和大多数无机盐是不溶的。
6、超临界流体萃取系统由哪些部分组成?
由四部分组成：①溶剂压缩机(即高压泵);②萃取器，③温度、压力控制系统;④分离器和吸收器。
7、简述微胶囊化的机理及操作步骤。
微胶囊化机理主要有：①通过迅速冷却或干燥，将心材包埋在不定形体(玻璃体)的壁材内;②蜡类、脂类做壁材的包埋;③将心材包埋于糖的晶体中;④通过聚合物的交联或凝聚包埋;⑤物理吸附;⑥化学吸附。
微胶囊化可分为以下几个步骤：①首先将已细分散的心材分散于微胶囊化的介质中;②将成膜材料倾入该分散体系中;③通过适当的方法，使壁材聚集、沉积或包覆于分散的心材周围，通常壁材不会全部消耗;④在许多情况下，微胶囊的膜壁是不稳定的，还需要用化学或物理的方法进行处理，以达到一定的机械强度。
8、常用心材、壁材的种类有哪些?
心材：多数的气体、液体和固体材料均可包封于微胶囊内，它们可以是亲水的，也可以是疏水的。食品方面常用的心材主要有如下一些类型：油脂、调味晶、香辛料、各种风味物质、色素、抗氧化剂、表面活性剂、缓冲剂、螯合剂、发酵剂、无机盐、饮料、食用油脂等。
壁材：各种无机材料和有机材料均可用作微胶囊的壁材，而常用的是天然高分子化合物、纤维素衍生物和合成高分子化合物3大类。
9、油炸的基本理论。
将食品置于热油中，食品表面温度迅速升高，水分汽化、表面出现一层干燥层，然后水分汽化层便向食品内部迁移。当食品的表面形成一层干燥层后，其表面温度升至热油的温度，而食品内部的温度慢慢趋向100℃，水分汽化，从表面干燥层的多孔结构中迁出，然后由热油取代原来由水和水蒸气占有的空间。
五、论述题
1、真空低温油炸的基本原理、影响因素及特点。
原理：真空低温油炸是利用在减压的条件下，食品中水分汽化温度降低，能在短时间内迅速脱水，实现在低温条件下对食品的油炸。真空油炸过程中，随着真空度的提高，有越来越多的水分蒸发，带走大量潜热使油温下降，然后真空度和油温处于比较稳定的状态，水分继续蒸发，直至水分下降至一定程度时，内部水分迁移速度减慢，水分逸出速度减小，使得油温在真空度不变的情况下又逐步升高，直至油炸结束。
影响因素：
温度：油炸温度的控制是通过控制真空度的来控制的。不同食品的水分含量不同，并且其营养成分的热稳定性也不同，因此不同食品的油炸温度的控制根据具体情况而有差别，一般控制在100℃左右;真空度：真空度的选择与油温和油炸时间相互依赖，同时也影响油炸产品的质量。对不同的食品物料，真空度控制过程的选择要视具体原料情况及对制品要求而有所不同，但一般保持在92.0～98.7千帕之间;油炸前的预处理：目的有：①是使待炸原料的酶充分失活，使之在过程中有可能尽量保持食品的原色和原味;②是适当提高原料的固形物含量，提高制品的组织强度，降低产品的含油率。前处理的方法有溶液浸泡、热水漂洗和速冻处理等。
特点：温度低、营养成分损失少;水分蒸发快，干燥时间短;对食品具有膨化效果，提高产品的复水性;油脂的劣化速度慢、油耗少。
2、综合应用超临界流体萃取的理论，举例说明其在食品工业中的应用情况
超临界流体萃取是利用流体(溶剂)在临界点附近某一区域(超临界区)内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能、且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。超临界流体萃取技术的最早大规模工业化应用是天然咖啡豆的脱咖啡因。其生产过程大致为：先用机械法清洗咖啡豆，去除灰尘和杂质，接着加蒸汽和水预泡，提高其水分含量达30%～50%，然后将预泡过的咖啡豆装入萃取罐，不断往罐中送入CO2，咖啡因就逐渐被萃取出来。带有咖啡因的CO2被送往清洗罐，使咖啡因转入水相。然后水相中咖啡因用蒸馏法加以回收，CO2则循环使用。提取后的咖啡仍保留其特有的芳香物质。
3、油炸对食品的影响。
加热对油的影响：在油炸过程中，油处于持续高温的状态，油氧化产生不良风味并使油发黑。油分子会聚合生成高分子量的聚合物使油的粘度上升，油的某些分解和聚合的产物对人体是有毒的，因此高温下使用的炸用油不能长时间反复使用，否则将影响人的健康。
加热对油炸食品的影响：油炸的主要目的是改善食品的色、香和风味，其影响因素为：①炸用油的品质;②油的使用时间及其热稳定性;③油炸温度和油炸时间;④食品的大小与表面特性;⑤油炸后的处理。油炸后水分都有显著的减少。油炸产品油脂含量有不同程度的明显提高，所有产品的蛋白质含量都有提高，每一种维生素的热稳定性各不相同，有关维生素在常压深层油炸过程中变化的研究不多。
油炸食品的持油率：不同的食品油炸后，其产品的持油程度不同，食品的持油率高，油需要不断更新，从而使炸油保持新鲜。但产品的含油率不能太高，否则一方面直接关系到耗油量，另一方面直接影响产品的品质、风味和产品的耐藏性，对持油率高的食品在油炸后要进行脱油处理。
