馬夢(mèng)晴,高海生
(1 山東圣琪生物有限公司,山東 濟(jì)寧,272000;2 河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院)
食品加工過程中新技術(shù)的應(yīng)用
馬夢(mèng)晴1,2,高海生2*
(1 山東圣琪生物有限公司,山東 濟(jì)寧,272000;2 河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院)
從概述、方法、應(yīng)用實(shí)例、發(fā)展趨勢(shì)等方面綜述了超微粉碎技術(shù)、微膠囊造粒技術(shù)、遠(yuǎn)紅外線技術(shù)、水油混合深層油炸與真空油炸技術(shù)、膜分離技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)等在食品工業(yè)中的應(yīng)用。
食品加工工藝;新技術(shù)應(yīng)用;超微粉碎技術(shù);微膠囊造粒技術(shù);遠(yuǎn)紅外線技術(shù);水油混合深層油炸與真空油炸技術(shù);膜分離技術(shù);超臨界流體萃取技術(shù)
現(xiàn)代食品工業(yè)為滿足人們的營養(yǎng)和消費(fèi)需求,正向著追求安全、營養(yǎng)、美味、快捷、方便、多樣性的趨勢(shì)發(fā)展。傳統(tǒng)的食品加工技術(shù)往往很難適應(yīng)現(xiàn)代食品加工業(yè)的發(fā)展,不能滿足開發(fā)新產(chǎn)品的要求。先后開發(fā)出了超微粉碎技術(shù)、微膠囊造粒技術(shù)、遠(yuǎn)紅外線技術(shù)、水油混合深層油炸與真空油炸技術(shù)、膜分離技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)等,陸續(xù)在食品工業(yè)中得到應(yīng)用。因此,依靠科學(xué)技術(shù)提高生產(chǎn)效率,降低成本,改善食品品質(zhì),開發(fā)新品種已成為食品工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
根據(jù)原料和成品顆粒的大小和粒度,粉碎可分為粗粉碎、細(xì)粉碎、微粉碎和超微粉碎等4種類型[1]。近年來,超微粉碎技術(shù)隨著現(xiàn)代化工、電子、生物、材料及礦產(chǎn)開發(fā)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展而興起,它是一種利用特殊的粉碎設(shè)備,通過一定的加工工藝流程,對(duì)物料進(jìn)行碾磨、沖擊、剪切等作用,從而將粒徑0.5~5.0 mm的物料顆粒粉碎至10~25 μm以下的高科技尖端技術(shù)[2]。當(dāng)物料被加工到10 μm以下后,微粉體具有巨大的比表面、空隙率和表面能,從而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流動(dòng)性等多方面的活性和物理化學(xué)方面的新特性。因此,超微粉碎技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用,必將帶來傳統(tǒng)工藝、配方的改進(jìn),為新產(chǎn)品的開發(fā)帶來巨大的推動(dòng)力[3]。
1.1 方法
超微粉碎方法按性質(zhì)分為化學(xué)合成法和機(jī)械式粉碎法。前者產(chǎn)量低、加工成本高、應(yīng)用范圍窄;后者在保留物料原有的化學(xué)性質(zhì)的同時(shí),成本低、產(chǎn)量大,是制備超微粉體的主要手段,現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。機(jī)械式粉碎法根據(jù)粉碎過程中物料載體種類的不同又分為干法粉碎和濕法粉碎。干法粉碎有氣流式、高頻振動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)球(棒)磨式、錘擊式和自磨式等幾種形式;濕法粉碎主要使用膠體磨和均質(zhì)機(jī)[4]。
目前超微技術(shù)廣泛應(yīng)用各類食品的加工,包括果蔬加工、肉類加工、調(diào)味品加工等各個(gè)方面(表1)[5]。
1.2 特點(diǎn)
超微粉碎技術(shù)有以下特點(diǎn):①粉碎速度快,不會(huì)產(chǎn)生局部過熱,可低溫粉碎生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品;②粒徑細(xì),分布均勻,增加了微粉的比表面積,使吸附性、溶解性等亦相應(yīng)增大;③超微粉碎后的超微粉一般可直接用于產(chǎn)品生產(chǎn),節(jié)省原料,提高利用率;④超微粉碎是在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行,避免了空氣中灰塵污染;⑤經(jīng)過超微粉碎后的原料,具有極大的比表面,提高了發(fā)酵和酶解過程的化學(xué)反應(yīng)速度,節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間;--------------------
*通訊作者(1962),男,教授,碩士研究生導(dǎo)師。主要研究方向:食品科學(xué)與工程。E-mail:spxghs@163.com。
⑥粒徑小,更容易吸附在小腸內(nèi)壁,加速了營養(yǎng)物質(zhì)的釋放速率,有利于食品營養(yǎng)成分的吸收。除上述外,針對(duì)食品加工業(yè),超微粉碎技術(shù)在改善食物口感的同時(shí),可以使某些食品加工過程或工藝產(chǎn)生革命性的變化,促進(jìn)了食品加工在原料、品種等方面的創(chuàng)新[6,7]。
表1 超微粉碎技術(shù)在各類食品加工中的應(yīng)用
1.3 應(yīng)用實(shí)例
楊珺[8]將鱉甲超微粉碎到10 μm以下,飼喂動(dòng)物試驗(yàn)表明,動(dòng)物對(duì)鈣的吸收增強(qiáng),并且免疫調(diào)節(jié)能力也增強(qiáng)。孫君社[9]將調(diào)味料、燉肉王、十三香、孜然超微粉碎到10~25 μm,提高了食品的色、香、味及加工特性。翟文俊[10]在凍干條件下利用超微粉碎工藝,使乳鴿粉的粒徑達(dá)到0.50~0.01 μm,大大增強(qiáng)了速溶性、吸附性和親和力,原料細(xì)胞壁的破碎可使其中的營養(yǎng)成分、微量元素和維生素充分釋放,成為極易吸收的活性離子,完美地保持了乳鴿的天然色、香、味及營養(yǎng),且易于貯存。吳玉德等[11]采用超微粉碎技術(shù)生產(chǎn)姜汁、大棗復(fù)合保健營養(yǎng)果茶,試驗(yàn)得到的產(chǎn)品口感爽滑細(xì)膩,酸甜適口,且具有良好穩(wěn)定性。
1.4 發(fā)展趨勢(shì)
超微粉碎加工技術(shù)適用范圍廣,操作工藝簡單,產(chǎn)品附加值高,經(jīng)濟(jì)效益顯著,是食品加工業(yè)的新技術(shù)、新手段,對(duì)于傳統(tǒng)食品加工工藝和配方的改進(jìn)及新產(chǎn)品的開發(fā),尤其是保健食品(功能食品)的開發(fā)將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。超微粉碎技術(shù)已經(jīng)成為食品加工領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),與傳統(tǒng)的加工技術(shù)相交叉衍生出許多新的學(xué)科,促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展,其必將成為食品和藥品行業(yè)占重要位置的新型加工技術(shù)。
由粉末狀的原料制成顆粒狀成品的加工過程稱之為造粒。通過造??梢蕴岣呤称吩诳诟?、風(fēng)味、顏色、比重等方面的均一性,在外形美觀的同時(shí),有效改善因吸濕而引起的食品變性[12]。對(duì)于微膠囊造粒技術(shù),它是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一個(gè)微型膠囊內(nèi)成為一種固體微粒產(chǎn)品,它能夠使被包裹的物料與外界環(huán)境隔離,達(dá)到最大限度地保持其原有的色香味、性能和生物活性,防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)破壞和損失,并具有緩釋功能[13]。該造粒技術(shù)中所用到的微膠囊是指一種具有聚合物殼壁的微型容器和包裝物。由于此項(xiàng)技術(shù)可以改變物質(zhì)形態(tài)(通常是將原先不易加工貯存的氣體、液體轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的固體形式)、保護(hù)敏感成分、隔離活性物質(zhì)、降低揮發(fā)性,使不相溶成分混合并降低某些化學(xué)添加劑的毒性等,為食品工業(yè)高新技術(shù)的開發(fā)展現(xiàn)了良好前景[14]。
微膠囊的大小一般為5~200 μm,囊壁的厚度一般在0.12 μm至幾微米內(nèi),在特定的條件下,囊壁所包埋的組分可以在控制的速率下釋放。在食品工業(yè)中,為了獲得特殊的膠囊化產(chǎn)品,關(guān)鍵就是要選擇好具有該特性的壁材。目前在食品工業(yè)中最常用的壁材為植物膠、阿拉伯膠、海藻酸納、卡拉膠、瓊脂等,其次是淀粉及其衍生物,如各種類型的糊精、低聚糖。此外還有蛋白質(zhì)類、油脂類等。在微膠囊化技術(shù)中,應(yīng)該根據(jù)不同芯材的要求,選擇適當(dāng)?shù)谋诓腫15]。
2.1 方法
微膠囊造粒技術(shù)中所采用的方法可以分為物理法、化學(xué)法和物化法等3類[16]。①物理法:噴霧干燥法,噴霧凝凍法,空氣懸浮法,靜電結(jié)合法,真空蒸發(fā)沉淀法和多孔離心法。其中噴霧干燥法以其操作靈活,成本低廉,具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量而成為食品工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的微膠囊化方法。②化學(xué)法:界面聚合法,原位聚合法,分子包囊法和輻射包囊法。③物化法:水相分離法,油相分離法,囊心交換法,擠壓法,銳孔法,粉末床法,熔化分散法和復(fù)相乳液法。
2.2 應(yīng)用實(shí)例
微膠囊造粒技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè),使許多傳統(tǒng)的工藝過程得到簡化,同時(shí)也使許多用通常技術(shù)手段無法解決的問題得到了解決,極大的推動(dòng)了食品工業(yè)由低級(jí)初加工向高級(jí)深加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)變。目前,該技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:
2.2.1食品微膠囊化 將傳統(tǒng)液體產(chǎn)品如液體香精香料、油脂、醬油、醋等固體粉末化。以液體香精香料為例,將其微膠囊化成固體粉末,可以在食品加工或食品配方中使用更為方便[17]。用于香精香料微膠囊的方法很多,包括噴霧干燥法、擠壓法、噴霧凝凍法等,其中以Swisher設(shè)計(jì)的擠壓方法成為目前商業(yè)生產(chǎn)方法的基礎(chǔ)。他將香精油和抗氧化劑及分散劑加入DE值為42的谷物淀粉糖漿,并將溫度控制在85~125 ℃的范圍內(nèi),將這一混合物劇烈攪拌,并用氮?dú)馀懦鯕?,形成的乳狀液被擠入到不相混溶的液體中(如植物油或礦物油)。將冷凝的固體磨成一定的顆粒大小,并用溶劑(如異丁醇)除去表面油,然后真空干燥,得到含香精油質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%~10%的產(chǎn)品[18]。
2.2.2食品添加劑微膠囊化 為避免食品添加劑受外界不良影響而變質(zhì),利用微膠囊的緩釋功能使添加劑的效能更充分的發(fā)揮。趙中勝[19]在牛肉香精微膠囊化研究中,以微膠囊化效率作為選擇的指標(biāo),采用噴霧干燥法對(duì)均質(zhì)和噴霧干燥的條件進(jìn)一步優(yōu)化,確定了最佳的均質(zhì)和噴霧干燥的工藝參數(shù),微膠囊化效率最高可達(dá)到91.26%,且微膠囊化后的牛肉香精香型穩(wěn)定、留香時(shí)間長、顏色均一、流動(dòng)性好、擴(kuò)散快。
2.2.3營養(yǎng)強(qiáng)化劑和生物活性物質(zhì)微膠囊化 張新武[20]通過試驗(yàn)確定了阿膠元粉微膠囊化最佳生產(chǎn)工藝條件:以酶解處理后的阿膠水解濃縮液為芯材,以m(麥芽糊精)∶m(β-環(huán)糊精)=1.5∶ 1為壁材,m(壁材)∶m(芯材)=1∶ 1.5,包埋溫度30 ℃,包埋時(shí)間1 h,真空干燥8 h。與傳統(tǒng)方法相比,所得產(chǎn)品具有良好的溶解性和流動(dòng)性,服用方便,口感好,最大限度減少阿膠元粉生產(chǎn)中活性物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的損失,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。萬義玲[21]以殼聚糖、海藻酸鈉為壁材,用自制魚油做為芯材,采用復(fù)凝聚法制備魚油微膠囊產(chǎn)品,并以產(chǎn)品的外形,粒徑大小、產(chǎn)率、效率、緩釋性能作為評(píng)價(jià)指標(biāo),系統(tǒng)地得出制備魚油微膠囊的最佳工藝條件。
2.2.4酶或細(xì)胞固定化 王霞[22]通過與游離葡萄糖氧化酶做對(duì)比,研究了海藻酸鈉—?dú)ぞ厶前窈蟮奈⒛z囊化葡萄糖氧化酶(CACH-GOD)對(duì)面粉粉質(zhì)特性、拉伸特性和焙烤品質(zhì)的影響。結(jié)果顯示:微膠囊化葡萄糖氧化酶對(duì)面團(tuán)的作用速度更為合理,對(duì)面粉的粉質(zhì)、拉伸特性有明顯的改善效果。添加微膠囊化葡萄糖氧化酶的面包品質(zhì)好,面包的比容、高徑比和質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)都優(yōu)于游離的葡萄糖氧化酶。
2.3 發(fā)展趨勢(shì)
微膠囊化技術(shù)是食品行業(yè)中引入的一項(xiàng)新技術(shù),對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的推動(dòng)作用。目前影響微膠囊化技術(shù)在食品工業(yè)中的推廣障礙主要是成本較高,其次是所用的壁材中,相當(dāng)一部分不屬于食品添加劑范圍,還必須開發(fā)同樣性能的食品壁材,有些方法還遇到廢水回收或處理等相關(guān)問題而限制了它的應(yīng)用。但隨著人們對(duì)微膠囊化技術(shù)認(rèn)識(shí)的不斷加深,新材料新設(shè)備的不斷開發(fā),微膠囊化技術(shù)將會(huì)沿著它這一獨(dú)特的方式活躍于食品工業(yè)中。
凡溫度高于0(K)的物體都有向外發(fā)射粒子的能力,輻射粒子所具有的能量稱為輻射能。物體轉(zhuǎn)化本身的熱能向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。熱輻射是電磁輻射,即電磁波。電磁波按其波長分為宇宙射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波等。其中,紅外線位于可見光和微波之間,可再細(xì)分為短紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外線。一般認(rèn)為波長在3~30 μm的稱為遠(yuǎn)紅外線[23]。
物質(zhì)由正負(fù)電荷交錯(cuò)存在的分子所組成時(shí),其分子具有幾種振動(dòng)方式,每一種振動(dòng)方式有固定的振動(dòng)頻率。各種振動(dòng)方式吸收與其相應(yīng)的電磁波能量,加速自己的分子運(yùn)動(dòng),而使溫度升高。除了水、酒精以外,塑料、涂料、纖維和食品等高分子物質(zhì)也容易吸收紅外線。當(dāng)紅外線頻率和分子結(jié)合的振動(dòng)頻率相一致時(shí),紅外線能量就能轉(zhuǎn)換為分子的振動(dòng)能量,高分子物質(zhì)溫度就上升,這即是紅外線輻射加熱的機(jī)理,同時(shí)也是在食品工業(yè)中采用遠(yuǎn)紅外線加熱的原理。
3.1 特點(diǎn)
遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)的特性有[24,25]:①內(nèi)部加熱,加熱速度快,節(jié)省能源。遠(yuǎn)紅外加熱與傳統(tǒng)的加熱方式相比,在生產(chǎn)效率上提高了20%~30%,節(jié)電30%~50%,節(jié)省其他能源約30%。若以蒸汽或熱風(fēng)為熱源,則遠(yuǎn)紅外線的加熱干燥時(shí)間只是采用其他加熱方法的1/10~1/20。②操作方便。遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,易于安裝、操作和維護(hù),只要根據(jù)原料選用合適的輻射元件,設(shè)計(jì)合適的烘道即可。③污染少,安全性高。由于遠(yuǎn)紅外加熱是輻射加熱,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而且電熱石英管安全性高,對(duì)人體傷害小。④易于控制溫度。由于遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備采用儀表自動(dòng)操作控制,有利于控制加熱溫度。⑤改善產(chǎn)品品質(zhì)。遠(yuǎn)紅外線有一定的穿透能力,使得物料的內(nèi)部和表面分子同時(shí)吸收了輻射能,產(chǎn)生自發(fā)熱效應(yīng),使水分和其他溶劑分子蒸發(fā),受熱均勻,避免了由于受熱不均熱脹而產(chǎn)生的形變或質(zhì)變。
3.2 應(yīng)用實(shí)例
遠(yuǎn)紅外線在食品加工過程中主要應(yīng)用于干燥和加熱,被廣泛地應(yīng)用在谷物、蔬菜、水果、食糖、茶葉、煙草、面團(tuán)、糕點(diǎn)、烘制面包、餅干、蛋糕、點(diǎn)心、熏烤肉、魚、香腸制品、消毒面粉等的加熱和干燥。另外在谷物、牛乳、果汁、啤酒殺菌防腐等方面也有所應(yīng)用[26]。
遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用,包括水產(chǎn)品、肉制品和酒類的加工,以及食品的防腐殺菌。Sakai等[27]用遠(yuǎn)紅外線技術(shù)來解凍冷藏的生金槍魚片,能夠很好保持金槍魚的外觀和營養(yǎng)。在制作木松魚片時(shí)利用遠(yuǎn)紅外輻射燒軟,可縮短1/3~1/2的加熱時(shí)間,并兼有殺菌效果,還能防止?fàn)I養(yǎng)成分流失,可獲得均勻的加熱,水分增加也不多,可省去均勻水分的暗蒸工藝。P.Sheridan等[28]應(yīng)用遠(yuǎn)紅外線技術(shù)制作肉餅進(jìn)行了研究,通過中波紅外線和遠(yuǎn)波紅外線的比較實(shí)驗(yàn),得出遠(yuǎn)紅外線能更快地升高肉餅的中心溫度,而且在加熱過程中不依賴肉餅中的脂肪含量。釀酒器利用遠(yuǎn)紅外加熱原理,使容器內(nèi)溫度保持在28 ℃,促使果汁外流,從而釀到果子酒。另外,在我國白酒的釀造過程中,其中陳化過程可以利用遠(yuǎn)紅外技術(shù),以加快陳化速度,縮短陳化時(shí)間,同時(shí)加快形成酒的風(fēng)味。Arambula等[29]利用遠(yuǎn)紅外線加熱細(xì)菌內(nèi)毒素時(shí),180 ℃溫度下加熱120 min或250 ℃下加熱30 min,細(xì)菌內(nèi)毒素轉(zhuǎn)為陰性。
遠(yuǎn)紅外線用于干燥和烤焙時(shí),主要包括果蔬和藥材等的加工,以及糧食的貯存。Mongpraneet等[30]運(yùn)用真空條件對(duì)威爾士洋蔥進(jìn)行遠(yuǎn)紅外干燥,得到的洋蔥脫水效果好,降低洋蔥復(fù)水的可能性。另外,王軍等[31]通過遠(yuǎn)紅外技術(shù)的處理,脫水產(chǎn)品在冷藏條件下由原來的保存時(shí)間2~4 d延長到現(xiàn)在的21~28 d。傳統(tǒng)干燥機(jī)多采用高溫通風(fēng)方式,強(qiáng)制地去除糧食表面的水分,而遠(yuǎn)紅外線干燥機(jī)利用遠(yuǎn)紅外線的輻射,從谷物中心開始加溫,采用低溫(最高風(fēng)溫為外界氣溫+12 ℃)通風(fēng)的方式即可除去水分。由于熱風(fēng)溫度低,有效地保持了谷物的品質(zhì),對(duì)于水稻干燥,有效地減少了爆腰增率[32]。黃朝暉等[33]利用變溫遠(yuǎn)紅外干燥西洋參,與恒溫?zé)犸L(fēng)干燥相比較,遠(yuǎn)紅外干燥的西洋參質(zhì)量優(yōu)于熱風(fēng)干燥的。盧曉黎[34]以鮮甘薯為主要原料,采用遠(yuǎn)紅外線技術(shù)應(yīng)用于甘薯酥脆餅干的烘烤,獲得很好的效果。
3.3 發(fā)展趨勢(shì)
雖然到目前為止已獲悉部分物質(zhì)的紅外吸收光譜帶,但這都是對(duì)單一純凈物質(zhì)分析的結(jié)果。食品有其多樣性與復(fù)雜性,各物質(zhì)的混合或結(jié)合是否為其帶來吸收頻譜的改變未有研究,食品紅外光譜數(shù)據(jù)庫有待建立。
隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展,能源的需求矛盾日益加深,具有節(jié)能特性的遠(yuǎn)紅外技術(shù)受到了高度的重視,在電力十分緊張的情況下,遠(yuǎn)紅外加熱水平的提高,在節(jié)能和提高加熱干燥物質(zhì)量方面具有十分重要的意義,這一技術(shù)在食品加工業(yè)中的應(yīng)用也將越來越廣泛。
4.1 水油混合深層油炸技術(shù)
隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快,油炸食品已成為許多人飲食中不可缺少的方便食品。淺層煎炸(如煎炸雞蛋、餡餅等)嚴(yán)格地講不能列入油炸工藝中,油炸應(yīng)指深層油炸,它適合于加工不同形狀的食品,可分為純油油炸和水油混合油炸。其中,水油混合深層油炸是近年來國外新興的一種工藝技術(shù),它有著傳統(tǒng)純油油炸不可比擬的優(yōu)點(diǎn),因而受到食品加工企業(yè)、中西式快餐店的歡迎,有著廣闊的市場(chǎng)前景。
4.1.1傳統(tǒng)純油油炸工藝對(duì)食品的不良影響 傳統(tǒng)純油油炸工藝對(duì)食品的不良影響包括以下幾點(diǎn):①油炸過程中,全部的油均處于持續(xù)的高溫狀態(tài),當(dāng)食品所釋放的水分和氧氣同油接觸時(shí),油便會(huì)氧化生成羰基化合物、酮基酸、環(huán)氧酸等物質(zhì),這些物質(zhì)均會(huì)使食品產(chǎn)生不良的味道,并使油變黑。隨著油使用時(shí)間的延長,在無氧狀態(tài)下,油分子會(huì)與各種產(chǎn)物聚合生成環(huán)狀化合物及高分子聚合物,使油的粘度上升,降低油的傳熱系數(shù),增加食品的持油率,影響食品的質(zhì)量與安全性。重復(fù)使用幾次后的油便失去了食用價(jià)值。②油炸過程中產(chǎn)生的食物碎屑,會(huì)慢慢積存于油炸器的底部,時(shí)間一長就會(huì)被炸成碳屑,使油變污濁,特別是在反復(fù)炸制腌肉類食品時(shí)還會(huì)生成一種名為亞硝基吡啶的致癌物。同時(shí),食物殘?jiān)街谟驼ㄊ称返谋砻?,?huì)使油炸食品質(zhì)量劣化。③油在高溫條件下被反復(fù)使用,不飽和脂肪酸會(huì)產(chǎn)生熱氧化反應(yīng),生成過氧化物,直接妨礙肌體對(duì)食品脂肪和蛋白質(zhì)的吸收,降低其營養(yǎng)效價(jià)。④油在高溫條件下被反復(fù)使用,油的某些分解產(chǎn)物會(huì)在不斷的聚合、分解過程中,產(chǎn)生許多種毒性不盡相同的油脂聚合物,如環(huán)狀單聚體、二聚體及多聚體,這些物質(zhì)在人體內(nèi)達(dá)到一定的含量會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)麻痹,甚至危及人的生命。
4.1.2水油混合式深層油炸工藝 水油混合式深層油炸工藝是指在同一敞口容器中加入油和水,相對(duì)密度小的油占據(jù)容器的上半部,相對(duì)密度大的水則占據(jù)容器的下半部,將電熱管水平安置在容器的油層中,油炸時(shí)食品處在油層中,油水界面處設(shè)置水平冷卻器以及強(qiáng)制循環(huán)風(fēng)機(jī)對(duì)水進(jìn)行冷卻,使油水分界的溫度控制在55 ℃以下。炸制食品時(shí)產(chǎn)生的食物殘?jiān)鼜母邷赜蛯勇湎?,積存于底部溫度較低的水層中,同時(shí)殘?jiān)兴挠徒?jīng)過水層分離后又返回油層,落入水中的殘?jiān)梢噪S水排出。
油炸機(jī)是食品油炸加工的關(guān)鍵設(shè)備,采用水油混合式油炸工藝的油炸機(jī)又叫水濾式油炸機(jī),包括小型間歇水濾式油炸機(jī)和大型水濾式連續(xù)油炸機(jī),依照油水的比質(zhì)量不同、互不相溶、自動(dòng)分層的原理而設(shè)計(jì)[35]。在油槽中設(shè)有高溫油層(加熱油層)、緩沖油層(過濾油層)和水層(沉淀層)。安進(jìn)等[36]對(duì)水油混合式油炸機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。
相比于傳統(tǒng)油炸機(jī),采用油水混合油炸機(jī)具有的優(yōu)勢(shì)可概括為以下5個(gè)方面。①油炸過程使油局部受熱,因而油的氧化程度顯著降低。自動(dòng)控溫加熱器使上層油溫保持在180~230 ℃,油水分界面的溫度控制在55 ℃以下,下層油溫比較低,因而油的氧化程度大為降低,油的重復(fù)使用率大大提高。②炸制食品時(shí)產(chǎn)生的食物殘?jiān)捎谥亓ψ饔脧母邷赜蛯勇湎?,積存于底部的水層中,可定期經(jīng)排污口排除,無需過濾處理,避免了傳統(tǒng)純油油炸工藝產(chǎn)生的食物殘?jiān)鼘?duì)食品造成的許多不良影響。③反復(fù)油炸食品后的油不需過濾。炸制過程中油始終保持新鮮狀態(tài),所炸食品不但香、味俱佳,而且其外觀品質(zhì)良好。④避免了傳統(tǒng)純油油炸過程中油因氧化聚變而成為廢油的浪費(fèi),大大降低了油的損耗,節(jié)油效果十分明顯。4.1.3發(fā)展趨勢(shì) 傳統(tǒng)油炸工藝中存在的許多問題,使消費(fèi)者對(duì)油炸食品都抱有一種敬而遠(yuǎn)之的態(tài)度,認(rèn)為油炸食品都含有一定量的致癌物,油炸食品營養(yǎng)損失大等。其實(shí)在油炸過程中由于食品表面干燥層形成了一層干殼,使食品內(nèi)部的溫度一般不會(huì)超過100 ℃,因而油炸對(duì)食品營養(yǎng)成分的破壞很少,它對(duì)食品營養(yǎng)成分的破壞程度一般都不大于其它的烹調(diào)方法。利用水油混合深層油炸工藝炸制的食品克服了傳統(tǒng)油炸食品的諸多不足,不久的將來,該技術(shù)會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。
4.2 真空油炸技術(shù)
低溫真空油炸技術(shù)始于1972年的美國專利,提出了原始的封閉式油炸模式。1977年,日本專利提出油炸香蕉設(shè)備及工藝,自此以后的十幾年,涉及美國、日本、加拿大、荷蘭、德國、香港、臺(tái)灣等10多個(gè)國家和地區(qū)的100多項(xiàng)專利陸續(xù)問世,此時(shí),果蔬脆片在一些發(fā)達(dá)國家的市場(chǎng)上形成消費(fèi)熱點(diǎn),其市場(chǎng)定位檔次較高。從20世紀(jì)90年代以來,國外的油炸食品研究多側(cè)重于深層油炸技術(shù)[37~39],包括降低產(chǎn)品脂肪含量,改善產(chǎn)品品質(zhì),以及建立油炸過程中水分蒸發(fā)和脂肪吸收的模型。
我國食品科研機(jī)構(gòu)在引進(jìn)真空油炸技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了多方位的吸收與創(chuàng)新。1993年,我國將真空油炸技術(shù)列為國家星火計(jì)劃開發(fā)項(xiàng)目,此后,我國在真空油炸技術(shù)方面的研究逐漸成熟。2005年,中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院包裝和食品機(jī)械總公司生產(chǎn)了YZG-10 型真空壓力浸漬油炸脫油離心設(shè)備,該設(shè)備自動(dòng)化程度高,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短了加工時(shí)間,效率比傳統(tǒng)常壓浸漬設(shè)備提高5~10倍,并較大程度地提高了產(chǎn)品質(zhì)量[40]。
4.2.1特點(diǎn) 真空油炸技術(shù)是將油炸和脫水作用有機(jī)地結(jié)合在一起,使原料處于負(fù)壓狀態(tài),在這種相對(duì)缺氧的條件下進(jìn)行食品加工可以減輕甚至避免氧化作用(如脂肪酸敗、酶促褐變等)所帶來的危害[41]。該技術(shù)的特點(diǎn)如下:①可以降低物料中水分的蒸發(fā)溫度,與常壓油炸相比,熱能消耗相對(duì)較小,油炸溫度大大降低,可以減少食品中維生素等熱敏性成分的損失,有利于保持食品的營養(yǎng)成分,避免食品焦化。②可以造成缺氧的環(huán)境,能有效殺滅細(xì)菌和某些有害的微生物,減輕物料及炸油的氧化速度,提供了防止物料褐變的條件,抑制了物料霉變和細(xì)菌感染,有利于產(chǎn)品儲(chǔ)存期的延長。③在足夠低的壓強(qiáng)下,物料組織因外壓的降低將產(chǎn)生一定的膨松作用。真空狀態(tài)還縮短了物料的浸漬、脫氣和脫水的時(shí)間。④借助壓差的作用,加速物料中物質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)和氣體擴(kuò)散,從而提高物料處理的速度和均勻性[35]。
4.2.2應(yīng)用實(shí)例 真空油炸包括油炸鍋、真空發(fā)生裝置、冷凝器、熱源和油加熱器。真空發(fā)生裝置多采用真空泵來完成,也可采用蒸汽噴射泵。熱源多數(shù)采用鍋爐供熱,也可采用直接燃燒加熱、電加熱。
低溫真空油炸技術(shù)在問世以來的30多年間,眾多的食品科研機(jī)構(gòu)、食品加工企業(yè)不斷發(fā)展成熟起來,其加工范圍也由開始時(shí)的水果蔬菜擴(kuò)展到肉制品、干果類、昆蟲類、水產(chǎn)品、中草藥等。國內(nèi)有關(guān)該技術(shù)的研究中,祁芳斌[42]比較了不同甘薯品種及其真空油炸后脆片的水分、脂肪和質(zhì)地等性狀。結(jié)果表明,閩薯7-3、巖薯5號(hào)為較理想的低溫真空油炸加工品種。隨著油炸溫度和真空度的升高,甘薯脆片的干燥速度加快,同時(shí)脆度逐漸提高。在溫度85 ℃,真空度0.085 MPa條件下油炸20 min,可獲得外形完整的高品質(zhì)甘薯脆片。馬力等[43]將低溫真空減壓膨化技術(shù)應(yīng)用于牛肉干的加工得到了較好的成效,同時(shí)研究了油炸溫度、油炸時(shí)間和冷凍溫度、冷凍時(shí)間對(duì)牛肉干品質(zhì)的影響,并得出加工工藝的最佳條件:對(duì)鹵制處理的牛肉選取120 ℃,油炸8 min;對(duì)腌制處理的牛肉選取120 ℃,7 min的工藝條件,分別可獲得最佳的產(chǎn)品質(zhì)量。林琳[44]以新鮮大黃魚為原料,采用低溫真空油炸技術(shù)進(jìn)行處理:在真空度為0.03 MPa,溫度為145 ℃下油炸120 s,生產(chǎn)出的大黃魚休閑食品顏色金黃透明,魚肉軟硬適中,口感好,其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥80%,水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤6%等,得到較好品質(zhì)的大黃魚干制休閑食品。
4.2.3發(fā)展趨勢(shì) 真空油炸食品在國際市場(chǎng)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn),大有取代傳統(tǒng)油炸食品之勢(shì)。而國內(nèi)雖然有大量關(guān)于真空油炸技術(shù)方面的研究報(bào)道,但在市場(chǎng)上的真空油炸食品幾乎尋覓不到。結(jié)合目前的實(shí)際情況,真空油炸技術(shù)應(yīng)用于食品加工的發(fā)展有著美好的前景和廣大的市場(chǎng),為了更加快速的發(fā)展此項(xiàng)產(chǎn)業(yè),要著重于以下幾個(gè)方面的研究:第一,進(jìn)行深入的理論研究,設(shè)計(jì)更加自動(dòng)化、連續(xù)化、高效節(jié)能的真空油炸加工設(shè)備,從而降低能耗降低成本;第二,不斷進(jìn)行試驗(yàn)研究,開發(fā)新的真空油炸產(chǎn)品的品種和類型,充分挖掘其加工潛力和市場(chǎng)潛力;第三,在整個(gè)真空油炸的過程中,深化對(duì)各個(gè)單元操作的機(jī)理研究,同時(shí)可以聯(lián)合其他的干燥方法如熱風(fēng)干燥,真空微波干燥,從而進(jìn)一步優(yōu)化加工工藝,提高真空油炸食品的品質(zhì),降低含脂率,完善產(chǎn)品的感官性狀,開發(fā)廣闊的市場(chǎng)。
1784年,Abble Nelkee發(fā)現(xiàn)水能自然地?cái)U(kuò)散到裝有酒精的豬膀朧內(nèi),首次揭示了膜分離現(xiàn)象。進(jìn)入20世紀(jì),膜分離技術(shù)的發(fā)展歷史大致可分為:30年代微孔過濾(Microfiltration),40年代透析(Dialysis),50年代電滲析( Electrodialysis),60年代反滲透(Reverse Osmosis),70年代超濾(Ult Rafiltration),80年代氣體分離(Gas Separation),90年代滲透汽化或稱滲透蒸發(fā)(Pervaporation)。20世紀(jì)上半葉,制造濾膜的企業(yè)開始出現(xiàn),但膜分離技術(shù)的大發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用是在60年代以后。由于膜分離技術(shù)能耗低,無污染等特點(diǎn),與傳統(tǒng)分離技術(shù)的高能耗,污染環(huán)境形成鮮明的對(duì)比,使得膜分離技術(shù)成為分離科學(xué)中重要的組成部分,廣泛的應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、水處理、生物等領(lǐng)域。
5.1 方法
膜分離是在外界能量或化學(xué)位差的推動(dòng)下,用選擇性透過膜作為選擇膜,使混合物中的一部分通過選擇性透過膜,一部分被截留,并且各組分透過膜的遷移率不同,達(dá)到對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純和濃縮的目的。根據(jù)膜分離技術(shù)的原理可以知道,膜是膜分離技術(shù)的核心。膜材料的物理化學(xué)性質(zhì),膜的分離透性和膜的使用成本對(duì)膜分離技術(shù)起著決定性的影響。在分離不同溶質(zhì)時(shí),先知道被分離物質(zhì)的分子量,按其分子量的大小來考慮選用哪一種分離形式,以免造成膜表面有附著物和孔堵塞。主要膜分離方法的基本特征見表2[45]。
表2 主要膜分離方法基本特征
5.2 應(yīng)用實(shí)例
膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
5.2.1在乳制品加工中的應(yīng)用 根據(jù)超濾膜過濾特性,利用超濾膜可以將牛奶中一些組分分離。蛋白質(zhì)分子量較大,超濾膜可以截留幾乎全部的蛋白質(zhì),而水、乳糖、可溶性鹽類等組分可以自由通過,過濾后可以得到蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)80%的脫脂濃乳[46]。E Renner等[47]實(shí)驗(yàn)證明,在低溫保藏條件下,乳酸菌對(duì)截留物的變化并不敏感,而大腸菌群數(shù)量卻顯著下降,既保證了牛奶的風(fēng)味,又提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)膜的截留特性,過濾后,牛奶中營養(yǎng)成分將會(huì)發(fā)生變化,其中原奶中90%左右的乳糖將被除去,這符合亞洲人的口味。
5.2.2在酒類加工中的應(yīng)用 反滲透法生產(chǎn)低度啤酒。首先將啤酒經(jīng)反滲透濃縮,由于膜對(duì)酒精的截留能力差,一定量的透過液一齊被分離出來,然后用不含酒精的溶液(如無菌水)稀釋濃縮液,這樣就降低了啤酒的酒精度,另外使用電滲析和離子交換樹脂聯(lián)合裝置,可除去水中細(xì)菌、病毒、殘留農(nóng)藥等,凈化啤酒釀造用水[45]。
白酒中常含有棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯等物質(zhì),溶于酒精不溶于水,當(dāng)酒度和溫度降低時(shí),這些物質(zhì)溶解度降低而使白酒混濁,影響產(chǎn)品質(zhì)量,這些混濁物粒徑小,比質(zhì)量輕,用常規(guī)法不佳,但用超濾法分離就可保證白酒質(zhì)量。朱志玲等[48]采用膜UF(超濾)技術(shù)有效除去了白酒因高級(jí)脂肪酸乙酯含量過高降度后出現(xiàn)的渾濁、失光現(xiàn)象,且過濾效果好,酒中香味物質(zhì)損失少,運(yùn)行成本低。
目前常用反滲透和超濾技術(shù)使葡萄酒澄清,除去葡萄汁中的野生酵母和雜菌以及果膠等固形物質(zhì)。在葡萄酒過濾過程中,一般采用濾芯的精度為0.20~0.45 μm,可以濾除酒液中的酵母和細(xì)菌,防止在貯藏時(shí)再次發(fā)酵。曹恒霞等[49]采用超濾法對(duì)葡萄酒進(jìn)行處理,在分離沉降物時(shí),具有除菌的作用,使酒質(zhì)澄清透明,口感良好。
5.2.3在調(diào)味品加工中的應(yīng)用 用膜UF分離技術(shù)精制醬油和食醋,是醬油和食醋生產(chǎn)中一項(xiàng)先進(jìn)的后處理工藝,對(duì)于提高產(chǎn)品檔次,開發(fā)新品種具有特殊功效。經(jīng)試驗(yàn)篩選出的濾膜對(duì)醬油中細(xì)菌的去除率達(dá)到99%以上,經(jīng)膜UF處理后的食醋能防止返混,有效保存期達(dá)到1年以上[50]。由于超濾膜的選擇性,醬油中的氨基酸、鹽、有機(jī)酸等小分子風(fēng)味物質(zhì)透過膜,其他的大分子物質(zhì)如微生物菌體、大分子蛋白質(zhì)、雜質(zhì)顆粒沉淀等則被截留,從而獲得澄清透明的醬油,但是膜材料易被污染,主要由蛋白質(zhì)污染,是生產(chǎn)效率和運(yùn)行成本的重要影響因素[51]。
5.2.4在果汁、茶飲料加工中的應(yīng)用 常規(guī)的果汁濃縮采用多級(jí)真空濃縮法,果汁中含有大量的芳香成分、蛋白質(zhì)和糖等物質(zhì),在加熱作用下,容易導(dǎo)致芳香成分的揮發(fā)和果汁褐變。目前較好的果汁濃縮技術(shù)是膜分離技術(shù),多采用反滲透技術(shù)。有數(shù)據(jù)表明,采用反滲透法,果汁中芳香成分可保留30%~60%。分離時(shí)的操作條件影響果汁風(fēng)味物質(zhì)的截留,通常操作溫度升高會(huì)使風(fēng)味物質(zhì)的透過率增加。操作壓力增加,縮短了操作時(shí)間,減少了因揮發(fā)和膜吸附造成的風(fēng)味成分損失,使截留液中的風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)增多[52]。
膜分離技術(shù)濃縮茶汁,采用超濾+反滲透的工藝,避免了其它濃縮法的高溫、相變,而超濾則可以解決沉淀混濁及冷后渾現(xiàn)象,同時(shí)又為反滲透膜濃縮做準(zhǔn)備,去除了茶汁中的大分子如蛋白質(zhì)等[53]。羅龍新等[54]分別用EC(蒸發(fā))、UF(超濾)+RO(反滲透)、UF(超濾)+EC(蒸發(fā))、RO(反滲透)等4種工藝,對(duì)綠茶、紅茶、烏龍茶汁進(jìn)行濃縮實(shí)驗(yàn),得出UF+RO工藝對(duì)保留化學(xué)成分和香味品質(zhì)最佳,且從茶汁中取出蛋白質(zhì)、果膠的效果最佳,茶汁的澄清度高。
5.3 發(fā)展趨勢(shì)
隨著社會(huì)的快速發(fā)展,更多的新型膜材料被發(fā)現(xiàn),膜分離技術(shù)與食品加工行業(yè)有著緊密的聯(lián)系,傳統(tǒng)的分離技術(shù)逐漸被取代。但是目前膜材料大部分均是化學(xué)材料制成的產(chǎn)品,可降解性差,從而造成壞境的污染。同時(shí),在分離過程中,膜材料容易被堵塞,導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)能力差。現(xiàn)階段關(guān)于膜分離技術(shù)的研究應(yīng)該致力于環(huán)保型、可降解型的膜材料開發(fā),避免對(duì)環(huán)境的污染。
近年來,我國食品工業(yè)迅速發(fā)展,伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,建立環(huán)境友好型社會(huì)。膜分離技術(shù)由于它環(huán)保型、節(jié)約型等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中,可為我國創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[55]。
超臨界流體(Supercritical Fluid,簡稱SCF)是指溫度壓力均處于臨界點(diǎn)以上的流體。超臨界流體是一種處于氣體與液體之間的流體狀態(tài),具有與液體相近的密度,與氣體接近的粘度,擴(kuò)散系數(shù)介于氣體和液體之間,由于這些性質(zhì),超臨界流體具有傳統(tǒng)溶劑所無法比擬的溶解能力、流動(dòng)性能和傳遞性能。超臨界流體最重要的性質(zhì)是具有很大的壓縮性,在臨界點(diǎn)附近,壓力和溫度的微小變化可以引起流體密度較大的變化,超臨界流體的溶解能力主要取決于密度,密度增加,溶解能力增強(qiáng);密度減小,溶解能力減弱。因此,可以利用壓力、溫度的變化來實(shí)現(xiàn)萃取和分離過程。
超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,簡稱SFE),是以超臨界流體為溶劑,利用其高滲透性和高溶解能力來提取分離混合物的過程。早在1879年,英國的Hannary和Hogarth就通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SCF對(duì)物質(zhì),特別是對(duì)非揮發(fā)性物質(zhì)具有特殊的溶解力[56]。但直到20世紀(jì)60年代,Zosel用SFE技術(shù)脫除咖啡豆中的咖啡因獲得成功并使之工業(yè)化,其作為一門新型分離技術(shù)才日益受到人們的關(guān)注。1978年聯(lián)邦德國建成了第一個(gè)利用超臨界流體萃取技術(shù)從咖啡豆脫除咖啡因的工廠[57]。我國從1981年起開始了此項(xiàng)技術(shù)的研究,目前超臨界流體萃取技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、香料等多種領(lǐng)域之中。
6.1 方法
超臨界流體萃取過程分萃取和分離2個(gè)階段,根據(jù)分離條件的不同,超臨界流體萃取過程分等溫變壓法、等壓變溫法和吸附法。在超臨界流體萃取的工藝過程中,對(duì)超臨界流體的要求首先是具有良好的溶解性能,其次還要求其具備良好的選擇性。提高超臨界流體選擇性的基本原則是:操作溫度應(yīng)和超臨界流體的溫度相接近;超臨界流體的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)和待分離溶質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相近。
超臨界流體的選定是超臨界流體萃取的主要關(guān)鍵,應(yīng)根據(jù)分離對(duì)象與目的不同,選定超臨界流體萃取中使用的溶劑。作為萃取溶劑的超臨界流體必須具備以下條件[58]:①萃取劑需具有化學(xué)穩(wěn)定性,對(duì)設(shè)備沒有腐蝕性。②臨界溫度不能太低或太高,最好接近室溫或接近操作溫度。③操作溫度應(yīng)低于被萃取溶質(zhì)分解溫度或變質(zhì)溫度;臨界壓力不能太高,可節(jié)約壓縮動(dòng)力費(fèi)。④選擇性好,容易得到高純度制品。⑤溶解度要高,可以減少溶劑的循環(huán)量。⑥萃取溶劑要容易獲取,價(jià)格要便宜,并且在醫(yī)藥、食品等工業(yè)上使用時(shí),萃取劑必須對(duì)人體沒有任何毒性。
常用的超臨界流體有CO2,SO2,NH3,H2O,CH3OH,C2H5OH,C2H6,C3H8,C4H10,C5H12,C2H4,CClF3等[59]。這些萃取劑中CO2最為常用,是因?yàn)槌R界CO2密度大,溶解能力強(qiáng),傳質(zhì)速率高;臨界壓力適中(7.4 MPa),容易實(shí)現(xiàn),臨界溫度31 ℃,分離過程可在接近室溫條件下進(jìn)行;并且具備了無毒、無臭、無腐蝕性、無殘留、不燃、防氧化、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。
6.2 應(yīng)用實(shí)例
超臨界流體CO2尤其適用于不穩(wěn)定天然產(chǎn)物和生理活性物質(zhì)的提取和分離。例如利用超臨界流體萃取小麥胚芽油,與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比,具有工藝簡單,便于分離,無溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn),所得小麥胚芽油色澤淺,風(fēng)味好,酸價(jià)低[60];香草蘭是一種多年生的藤本熱帶香料植物,有“食品香料之王”的美稱,與傳統(tǒng)成本高、費(fèi)時(shí)的有機(jī)溶劑萃取方法相比,用超臨界CO2萃取香草蘭香料在最佳操作條件下,香料萃取率可達(dá)到8.36%,且無溶劑殘留[61]。
6.3 發(fā)展趨勢(shì)
超臨界流體特別是超臨界CO2萃取技術(shù)以其提取率高、產(chǎn)品純度好、過程能耗低、后處理簡單和無毒、無三廢、無易燃易爆危險(xiǎn)等諸多傳統(tǒng)分離技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì),近年來得到了廣泛的應(yīng)用。在食品工業(yè)中的應(yīng)用,既有從原料中提取和純化少量有效成分的功能,還可以去除一些影響食品的風(fēng)味和有礙人體健康的物質(zhì)。例如采用超臨界萃取技術(shù)脫除咖啡因[62];萃取啤酒花中的有效成分;以及開發(fā)那些具有高附加值的保健用油,如米糠油、小麥胚芽油、沙棘油和葡萄籽油等;并取得了工業(yè)應(yīng)用成果,在食品工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[63,64]。
[1] 劉樹立,王華.超微粉碎技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用進(jìn)展[J].干燥技術(shù)與設(shè)備,2007,5(1):35-38.
[2] 高福成,鄭建仙.食品工程高新技術(shù)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2009.
[3] 張慜,王亮.超微粉碎在食品加工中的研究進(jìn)展[J].無錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,22(4):106-110.
[4] 劉樹立,王春艷,盛占武,等.超微粉碎技術(shù)在食品工業(yè)中的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].四川食品與發(fā)酵,2006,42(6):5-7.
[5] 張潔,于穎,徐桂花.超微粉碎技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,2010,31(1):51-54.
[6] 郭旭東,郭宇延,刁其玉,等. 超微粉碎技術(shù)在中草藥上的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代中藥,2011,13(9):40-44.
[7] 尹州.超微粉碎技術(shù)及其在食品加工中的應(yīng)用[J].食品工程,2011(7):171-173.
[8] 楊珺,鄒全明,王東昕.鱉甲超微細(xì)粉碎免疫調(diào)節(jié)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[J].食品科學(xué),2000,21(3):40-42.
[9] 孫君社,吳小華.傳統(tǒng)調(diào)味料的超微粉化及其表征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2000,16(6):123-125.
[10] 翟文俊,趙勝.乳鴿凍干超微粉的加工工藝[J].陜西教育學(xué)院學(xué)報(bào),2000,16(1):85-87.
[11] 吳玉德.宋文超.翟登攀,等.超微粉碎技術(shù)生產(chǎn)姜汁、大棗復(fù)合保健營養(yǎng)果茶生產(chǎn)工藝的試驗(yàn)研究[J].科技信息,2011(21):425-426.
[12] 宋洪波,遲玉杰,鄧尚貴,等.食品加工新技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2013.
[13] 宋彥顯,閔玉濤.食品加工的高新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國食物與營養(yǎng),2010(4):32-34.
[14] 張峻,齊崴, 韓志慧, 等.食品微膠囊超微粉碎加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.
[15] 錢列生,芮漢明.食品微膠囊技術(shù)[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢,2007,27(9):201-205.
[16] 王延圣,蘇平.微膠囊技術(shù)在植物精油中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技, 2012,33(10):453-456.
[17] Wampler D J.Flavor encapsulation: a method for providing maximum stability for dry flavor systems[J].Cereal Food World,1992,37(11): 817-820.
[18] 林旭輝.食品香精香料及加香技術(shù)[M].北京:輕工業(yè)出版社,2010.
[19] 趙中勝,鐔雪瑩,查恩輝.牛肉香精微膠囊化的研究[J].中國調(diào)味品,2013,38(8):43-46.
[20] 張新武,侯鋼北,孫志偉,等.方便型阿膠元粉的微膠囊化工藝技術(shù)研究及開發(fā)[J].食品工業(yè),2013,34(8):81-83.
[21] 萬義玲,洪鵬志,邱彩虹.魚油(南海低值魚)微膠囊化工藝的研究[J].食品科學(xué),2007,28(5):120-125.
[22] 王霞,朱科學(xué),錢海峰,等.微膠囊化葡萄糖氧化酶對(duì)面粉烘焙品質(zhì)的改良研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2008,34(5):66-70.
[23] 褚治德,汪健生,孟憲玲.紅外加熱輻射的基本理論與實(shí)踐研究[C]//《紅外技術(shù)》編輯部、中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社.第十三屆全國紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集.武漢:《紅外技術(shù)》編輯部、中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社,2011.
[24] 黃鳴,黎錫流,李澤坤.微波與遠(yuǎn)紅外線加熱在食品加工中的應(yīng)用[J].廣州食品工業(yè)科技,2002,18(2):60-63.
[25] 程曉燕,劉建學(xué).遠(yuǎn)紅外技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用與進(jìn)展[J].食品科技,2003(10):14-16.
[26] 楊華.遠(yuǎn)紅外技術(shù)及其在食品工業(yè)上的應(yīng)用與展望[J].包裝與食品機(jī)械,2006,24(3):46-50.
[27] Sakai N,Morita N,Ping Qiu,et al.Two-dimensional heat transfer analysis of the thawing process of tuna by far-infrared radiation[J].Journal of the Japanese Society for Food Science&Technology-Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi,1995,42(7):524- 530.
[28] Sheridan P,Shilton N.Application of far infa-red radiation to cooking of meat products[J].Journal of Food Engineering,1999(41):203-208.
[29] Arambula V G,Figueroa J D C,Martinez bustos F.Milling and processing parameters for corn tortillas from extruded instant dry masa flour[J].Journal of Food Science ,1998,63(2):338-341.
[30] Mongpraneet S,Abe T,Tsurusaki T.Accelerated drying of welsh onion by far infrared radiation under vacuum conditions[J]. Journal of Food Engineering,2002,55(2):147-156.
[31] 王軍,段素華.真空冷卻紅外線干燥技術(shù)在脫水產(chǎn)品保鮮工藝中的應(yīng)用分析[J].鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2002,23(3):76-79,82.
[32] 崔金福,廖敏超,蔣寶泉.遠(yuǎn)紅外線輻射加熱在谷物干燥上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2001(8):34-35.
[33] 黃朝暉,張連學(xué),王英平,等.恒溫?zé)犸L(fēng)和變溫遠(yuǎn)紅外干燥西洋參的對(duì)比研究[J].特產(chǎn)研究,2002(3):11-14.
[34] 盧曉黎,雷鳴,沈成刃,等.遠(yuǎn)紅外線烘烤制作甘薯酥脆餅干的工藝探討[J].食品科學(xué),2002,23(8):202-206.
[35] 劉洪義,楊旭,吳澤全,等.食品油炸技術(shù)及其關(guān)鍵設(shè)備的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2011(6):95-98.
[36] 安進(jìn).水油混合式油炸機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械,2008,24(6):97-98.
[37] Rayner M,Ciolfi V,Maves B,et al.Development and application of soy-protein films to reduce fat intake in deep-fried foods[J].Journal of the science of food and agriculture,2000,80(6):777-782.
[38] Wu Y,Rhim J W,Weller C L,et al.Moisture loss and lipid oxidation for precooked beef patties in edible coatings and films[J].Journal of food science,2000,65(2):300-304.
[39] Sahin S,Sastry S K,Bayindirli L.Heat transfer during frying of potato slices[J].LWT-food science and technology,1999,32(1):19-24.
[40] 李偉榮,任愛清,陳國寶.果蔬真空油炸脫水技術(shù)研究及展望[J].保鮮與加工,2010,10(4):5-7.
[41] 張俊艷.真空油炸技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā),2013,34(10):129-132.
[42] 祁芳斌,陳發(fā)興.低溫真空油炸甘薯脆片的研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2009,31(3):549-553.
[43] 馬力,張國棟,劉學(xué)興,等.真空油炸改善牛肉干品質(zhì)的研究[J].肉類研究,2003(4):12-14.
[44] 林琳,謝超,朱贊清.養(yǎng)殖大黃魚低溫真空油炸的工藝[J].食品研究與開發(fā),2010,31(1):60-63.
[45] 伍小紅.膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā),2005,26(2):11-13.
[46] 韓虎子,楊紅.膜分離技術(shù)現(xiàn)狀及其在食品行業(yè)的應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵科技,2012,48(5):23-26.
[47] E Renner,M H Abd El-Salam.Application of ultrafiltration in the dairy industry[M].Barking:Elseviser Science Publisher Ltd,1991.
[48] 朱志玲,劉賢福,崔廣麗,等.膜超濾技術(shù)在低度濃香型曲酒中的應(yīng)用[J].釀酒科技,2002,23(4):87-88.
[49] 曹恒霞,姜海鳳,唐禮升,等.膜技術(shù)在酒類生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].釀酒科技,2011(6):83-85.
[50] 楊方威,馮敘橋,曹雪慧,等.膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].食品科學(xué),2013,35(11):330-338.
[51] 黃文彪.醬油超濾過程的膜污染問題[J].廣州食品工業(yè)科技,2003,19(3):83-84.
[52] 蘇學(xué)素,焦必寧.膜分離技術(shù)在果汁濃縮中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2008,22(5):679-685.
[53] 趙文峻.膜分離技術(shù)在食品飲料行業(yè)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(5):5-6.
[54] 羅龍新,尹軍峰,錢曉軍.茶汁膜分離濃縮工藝與熱蒸發(fā)濃縮工藝的比較研究[J].茶葉科學(xué),2000,20(1):30-35.
[55] 劉勝國,李旭敏.膜分離技術(shù)在食品工業(yè)清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品科技,2007,23(6):95-97.
[56] Hanny J B,Hogarth J.On the solubility of solids in gases[J]. Proceedings of the Royal Society of London,1879,29:178-188.
[57] 王偉麗.劉學(xué)武.張曉冬,等.超臨界流體萃取技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā),2002,23(1):4-6.
[58] 劉志偉.超臨界流體萃取技術(shù)及其在食品工業(yè)中的研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2004,25(2):3-6.
[59] 岳松,馬力,張國棟,等.超臨界流體萃取技術(shù)及其在食品加工中的應(yīng)用[J].四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,21(3):73-75,89.
[60] 李書國,陳輝,李雪梅,等.超臨界CO2流體萃取小麥胚芽油工藝的研究[J].食品科學(xué),2002,23(8):151-153.
[61] 符史良,周江,黃茂芳,等.用超臨界CO2萃取香草蘭香料[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2002,14(4):452-454.
[62] 王建鳴.超臨界萃取技術(shù)的新進(jìn)展[J].高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,20(1):56-58,64.
[63] 丁一剛,霍旭明.超臨界流體的技術(shù)與應(yīng)用[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志,2002,23(4):3-6.
[64] 周如梅.超臨界萃取技術(shù)在天然產(chǎn)物中的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2005,24(7):15-17.
(責(zé)任編輯:朱寶昌,楊靜)
Abstract: The application of new technology in food processing industry was reviewed from the several aspects in this paper. The techniques included the superfine grinding technology, the microcapsule granulation technology, the far infrared technology, the water and oil mixing deep fried and vacuum frying technology, the membrane separation technology and the supercritical fluid extraction technology.
Keywords: food processing; new technology application; superfine grinding technology; microcapsule granulation technology; far infrared technology; water and oil mixing deep fried and vacuum frying technology; membrane separation technology; supercritical fluid extraction technology
ProgressonNewTechnologyinFoodProcessingIndustry
MA Mengqing1,2, GAO Haisheng2
(1 Shandong Bio Sunkeen Co., Ltd, Jining Shandong, 272000; 2 College of Food Science & Technology, Hebei Normal University of Science & Technology; China)
TS201.1
A
1672-7983(2017)02-0049-11
10.3969/J.ISSN.1672-7983.2017.02.009
河北省百名優(yōu)秀創(chuàng)新人才支持計(jì)劃(項(xiàng)目編號(hào):BRⅡ-115),秦皇島市食品工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2011-60),河北科技師范學(xué)院科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2012-07)。
2017-06-28
馬夢(mèng)晴(1991-),女,碩士。主要研究方向:食品科學(xué)與工程。