食品分离的技术总论课件.ppt

1、海南大学食品学院海南大学食品学院食品分离技术食品分离技术蒋志国蒋志国绪论绪论食品的原辅料也是多种成分组成的混合物，食品的原辅料也是多种成分组成的混合物，生产中要按人们的需要，对食品原辅料进生产中要按人们的需要，对食品原辅料进行取舍，进行这种处理的过程，就是行取舍，进行这种处理的过程，就是食品食品分离过程分离过程。目的目的是排除某种特殊的组分，获得较高纯是排除某种特殊的组分，获得较高纯度的某组分，以便提升产品的价值。进而度的某组分，以便提升产品的价值。进而 1 获得需要的产品获得需要的产品 2 满足食品安全性的要求满足食品安全性的要求 近年食品安全事件回顾 2005年食品安全事件1、苏丹红事件席

2、卷全国2005年2月，在英国最大的食品制造商第一食品公司生产的产品中发现了被欧盟禁用的苏丹红(一号)色素。不到1个月，苏丹红事件席卷中国。2005年3月15日，上海市相关部门在对肯德基多家餐厅进行抽检时，发现新奥尔良鸡翅和新奥尔良鸡腿堡调料中含有“苏丹红一号”成分。从16日开始，在全国所有肯德基餐厅停止售卖这两种产品，同时销毁所有剩余调料。”2006年食品安全事件 1、瘦肉精中毒 9月13日开始，上海市发生多起因食用猪内脏、猪肉导致的疑似瘦肉精食物中毒事故，截至9月16日已有300多人到医院就诊。9月17日上海市食品药品监管部门确认中毒事故为瘦肉精中毒。瘦肉精学名盐酸克伦特罗，是一种平喘药，添

3、加到饲料里，可提高猪的瘦肉率，现已禁用。如果瘦肉精含量过高，可能出现肌肉震颤、头晕、呕吐、心悸等中毒症状。2、“苏丹红”鸭蛋 11月12日，由河北某禽蛋加工厂生产的一些“红心咸鸭蛋”在北京被查出含有苏丹红4号。11月14日，北京食品办又检出六种咸鸭蛋含苏丹红，大连等地也陆续发现含苏丹红的红心咸鸭蛋。国际癌症研究机构将苏丹红4号列为三类致癌物，其初级代谢产物邻氨基偶氮甲苯和邻甲基苯胺均列为二类致癌物，对人可能致癌。2007年食品安全事件 1、2007年8月14日，总数为7.26吨台湾味全旗下的婴儿奶粉在从香港入境时，被深圳检验检疫局检验出阪岐肠杆菌超标，检疫局依法对该批不合格婴儿奶粉作出监督销毁

4、的处理。阪崎肠杆菌（又称阪崎氏肠杆菌）是肠杆菌科的一种，1980年由黄色阴沟肠杆菌更名为阪崎肠杆菌。阪崎肠杆菌能引起严重的新生儿脑膜炎、小肠结肠炎和茵血症，死亡率高达50 以上。2、2007年4月12日，在广西壮族自治区销售的“思念”、“龙凤”品牌云吞及水饺被检出金黄色葡萄球菌。这一检测结果的公布之后，商家采取措施，对购买到问题批次产品的消费者提供退货服务。2008年食品安全事 件全国发生多起哺乳期婴儿食用三鹿奶粉，患有“双肾多发性结石”和“输尿管结石”的病例。9月13日，国务院新闻办举行三鹿奶粉新闻发布会，“确定为重大的食品安全事故。河北省人民政府已经做出决定，对三鹿集团立即停产整顿，并对有

5、关责任人做出处理，对奶牛饲料、原料奶、乳品原料、奶料加工等各个环节进行严格审查，对不法分子和相关工作人员依法、依纪做出严肃处理。”继而，查出熊猫、圣元、蒙牛、伊犁等22家生产的奶粉含有三聚氰胺。2009年食品安全事件 2009年5月11日，卫生部就之前杭州市民状告“王老吉”召开新闻发布会，声明该饮料中含有的夏枯草不在卫生部公布的允许食用的87种中药材名单中，这意味着流传了170多年的凉茶涉嫌违法添加非食用物质，造成了该产品的销量下降。2010年食品安全事件 1、1月17日，北京一中学生饮用雪碧后，出现头疼、眩晕症状。当日入院检查，被确诊为汞中毒。这是在不足3个月内，北京市被发现的第二例喝雪碧后

6、汞中毒事件。2、自1月份以来，武汉白沙洲农副产品大市场对海南省豇豆连续3次检出高毒农药水胺硫磷残留，为此，武汉市农业局规定从2月7日起停止销售来自海南省的豇豆3个月。3、2010年3月19日，调查负责人武汉工业学院教授何东平召开新闻发布会，建议政府相关部门加紧规范废弃油脂收集工作，再次引起了人们对食品安全的担忧。据报道，目前我国每年返回餐桌的地沟油有200至300万吨。医学研究称地沟油中的黄曲霉素强烈致癌，毒过砒霜100倍。4、小龙虾事件 今年7月份开始，南京鼓楼医院急诊科陆续收治了因食用龙虾而入院的病人。这些患者并没有呕吐腹泻等胃肠道症状，而均表现为肌肉酸痛难忍，医生诊断为横纹肌溶解症。情况

7、严重的还因肾功能受损，出现了“酱油尿”。经调查，或因“洗虾粉”致病。蛋白粉三聚氰胺，草酸洗虾粉 食品安全问题的主要原因 一是安全管理不规范所致。二是利益驱动所致。三是庞大的市场诱导所致。四是部分商人缺乏公德心所致教材与参考书张海德张海德.现代食品分离技术现代食品分离技术,中国农业出版社中国农业出版社,2007年年 食品分离技术食品分离技术,华南理工大学出版社华南理工大学出版社,1998年年朱明朱明.食品工业分离技术食品工业分离技术,化学工业出版社化学工业出版社,2005年年陆九芳陆九芳.分离过程化学分离过程化学.清华大学出版社清华大学出版社,1994刘茉娥刘茉娥.新型分离技术基础新型分离技术基

8、础.浙江大学出版社浙江大学出版社,1993 教学目的教学目的 食品分离技术食品分离技术是食品科学类及其相近专业的一门是食品科学类及其相近专业的一门主干课主干课,是一门很重要的专业基础课是一门很重要的专业基础课,它在基础课它在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。用。通过全课程的学习，要求学生掌握食品分离技术通过全课程的学习，要求学生掌握食品分离技术的基本理论及其技术进展，能熟悉各种食品分离的基本理论及其技术进展，能熟悉各种食品分离技术的原理、设备、技术工艺及典型应用等。技术的原理、设备、技术工艺及典型应用等。进一步培养学生运用辩证唯物主义

9、观点和科学方进一步培养学生运用辩证唯物主义观点和科学方法考察、分析和处理工程实际问题法考察、分析和处理工程实际问题;培养学生的培养学生的工程观点以及实验技能和设计能力。工程观点以及实验技能和设计能力。教学方法与学习方法教学方法与学习方法 课堂教学以讲授为主，结合提问、讨论，课堂教学以讲授为主，结合提问、讨论，课后自学一定内容。课后自学一定内容。教学手段采用计算机多媒体课件。教学手段采用计算机多媒体课件。考核方法 学时：学时：理论理论24学时，实验学时，实验8学时学时(设计性实验设计性实验)。考核：考核：课程参与、实验、笔试相结合。课程参与、实验、笔试相结合。GRADING SYSTEMEval

10、uationExams70%Lab Reports20%Class Participation 10%100%第一节食品工业中的分离技术第一节食品工业中的分离技术 一、分离的概念一、分离的概念 分离就是把具有不同性质（物理的、化学的及物分离就是把具有不同性质（物理的、化学的及物质化学的性质）的物质分开。分离过程是一个从质化学的性质）的物质分开。分离过程是一个从无序到有序的过程，是一个熵减小的过程，需要无序到有序的过程，是一个熵减小的过程，需要环境做功来推动过程的进行。这个环境做功来推动过程的进行。这个环境做功环境做功，主，主要就是靠分离剂（物质和能量）来实现。要就是靠分离剂（物质和能量）来实现

11、。分离过程的分离过程的功能功能包括提取、澄清或净化、浓缩、包括提取、澄清或净化、浓缩、干燥和回收等。其干燥和回收等。其目的目的就是提纯、去杂。就是提纯、去杂。分离过程要实现，最基本的需要要了解分离的基本原则分离的基本原则分离的方法分离的方法分离对象分离对象分离过程的基本原则分离过程的基本原则物质通过分离设备，在分离剂（质量分离剂和能物质通过分离设备，在分离剂（质量分离剂和能量分离剂）作用下，得到产物或残留物。量分离剂）作用下，得到产物或残留物。分离方法分离方法 物理方法、化学方法及物理化学方法。物理方法、化学方法及物理化学方法。分离对象分离对象 食品生产过程中的原料、废弃物、中间产食品生产过程

12、中的原料、废弃物、中间产物、产物等等物、产物等等 二、分离技术的分类二、分离技术的分类（一）机械分离（不涉及传质过程）一）机械分离（不涉及传质过程）名称名称分离因子分离因子分离原理分离原理举例举例沉降沉降重力重力密度差密度差水处理水处理离心离心离心力离心力密度差密度差油精制、牛乳脱脂油精制、牛乳脱脂旋风分离旋风分离惯性流动力惯性流动力密度差密度差喷雾干燥喷雾干燥过滤过滤过滤介质过滤介质粒子大小粒子大小除菌、喷雾干燥除菌、喷雾干燥/果汁果汁澄清、颗粒分离澄清、颗粒分离压榨压榨机械力机械力压力下液体压力下液体流动流动油脂生产油脂生产（二）传质分离（二）传质分离 是指在分离过程中，是指在分离过程中，

13、有物质传递过程的发生有物质传递过程的发生。分。分为两大类：平衡分离过程和速率控制分离过程。为两大类：平衡分离过程和速率控制分离过程。平衡分离过程平衡分离过程为借助分离媒介（如热能、溶剂、为借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物系统变为两相系统，再吸附剂等）使均相混合物系统变为两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。的分配为依据而实现分离。速率控制分离过程速率控制分离过程是指借助某种推动力，如浓度是指借助某种推动力，如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用，某些情差、压力差、温度差、电位差等的作用，某些情

14、况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物的分离操作。速度的差异而实现混合物的分离操作。1.平衡分离过程平衡分离过程名称名称原料相态原料相态分离因子分离因子分离原理分离原理工业应用举例工业应用举例蒸发蒸发液体液体热量热量蒸汽压差蒸汽压差液体浓缩液体浓缩蒸馏蒸馏液体液体热量热量蒸汽压差蒸汽压差芳香物质回收芳香物质回收结晶结晶液体液体冷却或蒸发冷却或蒸发利用过饱和度利用过饱和度/熔点熔点糖精制、冻结产糖精制、冻结产品品干燥干燥含湿的固体含湿的固体热量、气体热量、气体水分蒸发水分蒸发食品脱水食品脱水冷冻干燥冷冻干燥液体液体热量、减压热量

15、、减压冻结冻结/升华升华食品干燥食品干燥萃取萃取固体、液体固体、液体萃取剂萃取剂溶解度不同溶解度不同脂肪萃取、天然脂肪萃取、天然产物萃取产物萃取浸提浸提固体固体溶剂溶剂溶解度溶解度油提取、蔗糖抽油提取、蔗糖抽提提吸附吸附液体、气体液体、气体固体吸附剂固体吸附剂吸附势吸附势油脂脱色，水分油脂脱色，水分吸附吸附离子交换离子交换液体液体固体树脂固体树脂离子亲和力离子亲和力乳清脱盐、水的乳清脱盐、水的软化软化 2.速率控制分离过程速率控制分离过程 （1）膜分离）膜分离 膜分离是利用流体中各组分对膜的渗透速膜分离是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。过程率的差别而实现组分分离的

16、单元操作。过程的推动力可以是压力差、浓度差或电位差。的推动力可以是压力差、浓度差或电位差。（2）场分离）场分离 场分离是利用电磁场、重力场、温度场等物场分离是利用电磁场、重力场、温度场等物理场作为推动力，对物质进行分离的过程。理场作为推动力，对物质进行分离的过程。名称名称原料相态原料相态分离因子分离因子分离原理分离原理举例举例反渗透反渗透液体液体压力压力/膜膜膜渗透性膜渗透性果汁浓缩、海水淡化果汁浓缩、海水淡化超滤超滤液体液体压力压力/膜膜膜渗透性膜渗透性乳清粉生产、牛奶浓缩乳清粉生产、牛奶浓缩液膜液膜液体、气体液体、气体浓度浓度/膜膜膜渗透与化膜渗透与化学反应学反应污水处理、生化反应污水处理

17、、生化反应电渗析电渗析液体液体电场电场/膜膜电位差电位差氨基酸脱盐、葡萄糖精制氨基酸脱盐、葡萄糖精制电泳电泳液体液体电场力电场力带电离子扩带电离子扩散迁移散迁移氨基酸、核酸、酶分离氨基酸、核酸、酶分离色谱分色谱分离离气体、液体气体、液体 固相载体固相载体吸附浓度差吸附浓度差难分离物质的分离难分离物质的分离分子蒸分子蒸馏馏液体液体气体扩散气体扩散分子扩散分子扩散甘油单酯分离、从油中分甘油单酯分离、从油中分离维生素离维生素A、E食品工业中的速率控制分离过程食品工业中的速率控制分离过程 （三）其他物理场辅助分离技术（三）其他物理场辅助分离技术 1.超声波萃取超声波萃取 2.微波辅助萃取微波辅助萃取

18、3.超声微波协同萃取超声微波协同萃取 超声波萃取原理超声波萃取原理 超声波是指频率为20千赫50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体(介质)来进行传播。原料中的有效成分在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。（1）加速介质质点运动）加速介质质点运动。高于20 KHz声波频率的超声波在连续介质（例如水）中传播时，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括有效成分的质点）的运动，使介质质点运动获得巨大的加速度和动能。从而使有效成分迅速逸出基体而游离于水中。（2）空化作用）空化作用。超声波在液体介质中传播产

19、生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴，并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在原料上，使其有效成分物质被“轰击”逸出。（3）超声波的振动匀化（）超声波的振动匀化（Sonication）。）。使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。微波辅助萃取原理微波辅助萃取原理 一方面，微波萃取是高频电磁波穿透萃取煤质，到达被萃取物料得内部维管束和腺胞系统。微波能迅速转化为热能使细胞内部温度迅速上升，当细胞内部压力超过细胞壁承受能力，细胞破裂，细胞内有效成分自由流出，能够在较低温度条件下被萃取介质捕获并溶解，进一步过滤并分离，便可获得提取物。另一方面，

20、在微波辐射作用下，微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散速率，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度地保证萃取得质量。三、食品分离技术与分离科学的关系三、食品分离技术与分离科学的关系 食品分离技术指各种分离技术在食品科学食品分离技术指各种分离技术在食品科学与食品工程中的应用与食品工程中的应用，它依据某些理化原，它依据某些理化原理将食品物料中的不同组分进行分离，是理将食品物料中的不同组分进行分离，是食品加工中的一个主要操作过程，是食品食品加工中的一个主要操作过程，是食品工业单元操作的深化和归属。工业单元操作的深化和归属。（一）分离过程与单元操作（一）分离过程与单元

21、操作单元操作单元操作是分离过程的基本单元，单元操作逐步交是分离过程的基本单元，单元操作逐步交叉、渗透和融合而形成了相对独立的叉、渗透和融合而形成了相对独立的分离过程分离过程。分离过程与单元操作的主要区别：分离过程与单元操作的主要区别：分离过程侧重分离方法的共性规律，而单元操作分离过程侧重分离方法的共性规律，而单元操作则侧重分离方法的个性规律；则侧重分离方法的个性规律；分离过程侧重多组分非理想物系，而单元操作则分离过程侧重多组分非理想物系，而单元操作则多侧重二元理想物系。多侧重二元理想物系。（二）食品分离技术与化工分离技术的关系（二）食品分离技术与化工分离技术的关系化工分离技术与其它科学技术相互

22、交叉渗透产生化工分离技术与其它科学技术相互交叉渗透产生一些更新的边缘分离技术，如生物分离技术、膜一些更新的边缘分离技术，如生物分离技术、膜分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术、分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术、超临界流体萃取技术等超临界流体萃取技术等。现代食品分离技术是以化工分离技术为基础和依现代食品分离技术是以化工分离技术为基础和依托，根据化学分离过程的原理与方法，开发符合托，根据化学分离过程的原理与方法，开发符合食品卫生与营养要求的新型分离技术。食品卫生与营养要求的新型分离技术。第二节食品分离过程的特点第二节食品分离过程的特点及选择原则及选择原则 一、食品分离过程的特点一、食品

23、分离过程的特点分离对象种类多，性质复杂。分离对象种类多，性质复杂。产品质量与分离过程密切相关。产品质量与分离过程密切相关。产品要求食用安全。产品要求食用安全。分离对象在分离过程易腐败。分离对象在分离过程易腐败。二、食品分离技术的选择原则二、食品分离技术的选择原则总的原则是先要确定分离的目的，了解待总的原则是先要确定分离的目的，了解待分离混合物中各组分的物理、化学、生物分离混合物中各组分的物理、化学、生物学方面的性质，并要充分关注分离的学方面的性质，并要充分关注分离的目标目标成分成分。对目标成分，要了解目标成分的性质，即对目标成分，要了解目标成分的性质，即相对分子量相对分子量、化学结构化学结构、

24、理化性质理化性质、电荷电荷性性、热敏性以及生物活性热敏性以及生物活性等基础性资料对等基础性资料对确定分离方法的选择起决定性作用。确定分离方法的选择起决定性作用。知道目标成分的性质后，可按下列步骤知道目标成分的性质后，可按下列步骤进行分离工作：进行分离工作：选择和确定对目标成分的定性、定量方法，以便在分离选择和确定对目标成分的定性、定量方法，以便在分离过程中能对目标成分进行检测，对分离效果进行评价。过程中能对目标成分进行检测，对分离效果进行评价。了解物料的性质。例如，物料的粘度、目标成分在了解物料的性质。例如，物料的粘度、目标成分在物料中存在的部位、含量等。物料中存在的部位、含量等。确定分离方法

25、并进行实验。是否可利用自然的能量进行确定分离方法并进行实验。是否可利用自然的能量进行分离？是否为超高纯度的分离？分离规模的大小？按这些分离？是否为超高纯度的分离？分离规模的大小？按这些要求选择合适的分离技术。要求选择合适的分离技术。确定分离方法的评价指标。一般来说，评价指标有：确定分离方法的评价指标。一般来说，评价指标有：回收率、纯度、选择性、经济性、安全性等。回收率、纯度、选择性、经济性、安全性等。中试或工业生产应用的放大设计。中试或工业生产应用的放大设计。三、食品分离技术的评价三、食品分离技术的评价 回收率和产品纯度回收率和产品纯度 产品质量产品质量 产品安全性产品安全性 简化生产工艺简化

26、生产工艺 降低能耗、场地，节省成本降低能耗、场地，节省成本 第三节食品分离技术的重要性及第三节食品分离技术的重要性及其进展其进展一、食品分离技术在食品工业中的地位与作用一、食品分离技术在食品工业中的地位与作用分离技术作为食品工业的基础，是重要的食品分离技术作为食品工业的基础，是重要的食品工艺过程之一。工艺过程之一。利用分离技术可以提高农作物综合利用程度，利用分离技术可以提高农作物综合利用程度，生产高附加值的产品。生产高附加值的产品。利用分离技术可以改进食品的营养与风味。利用分离技术可以改进食品的营养与风味。使产品更加符合卫生、安全的要求。使产品更加符合卫生、安全的要求。改变生产面貌。改变生产面

27、貌。二、食品分离过程的开发二、食品分离过程的开发基础研究开发基础研究开发 针对项目的应用性基础研究和工针对项目的应用性基础研究和工艺特征研究。以实验室研究为主体。艺特征研究。以实验室研究为主体。过程研究进行工艺、产品、设备等的工程放大过程研究进行工艺、产品、设备等的工程放大试验，包括模型试验、微型中试、中间试验、原试验，包括模型试验、微型中试、中间试验、原型装置试验及工业试验的全部过程或部分过程。型装置试验及工业试验的全部过程或部分过程。工程研究包括技术经济评价、概念设计、数学工程研究包括技术经济评价、概念设计、数学模型、放大技术及基础设计等。模型、放大技术及基础设计等。三个关键环节：概念形成

28、到课题的选定、技术与经三个关键环节：概念形成到课题的选定、技术与经济论证济论证(可行性可行性)和工业放大技术。和工业放大技术。三、食品分离技术的发展趋势三、食品分离技术的发展趋势优化传统传质分离设备的设计和操作优化传统传质分离设备的设计和操作 研究和开发新的分离方法和传质设备传研究和开发新的分离方法和传质设备传统分离技术得到发展统分离技术得到发展（基于萃取机理超临界萃基于萃取机理超临界萃取技术、基于吸附平衡机理的色谱分离技术取技术、基于吸附平衡机理的色谱分离技术）食品分离技术的集成化与多级化（食品分离技术的集成化与多级化（优化组优化组合，取长补短，提高分离质量、降低费用合，取长补短，提高分离质

29、量、降低费用）化学反应和分离过程的有机结合（化学反应和分离过程的有机结合（反应萃反应萃取、反应吸收、反应结晶取、反应吸收、反应结晶）思考题思考题1、分离过程有哪些基本原则？、分离过程有哪些基本原则？2、简述分离技术的分类及其分离原理。、简述分离技术的分类及其分离原理。3、选择食品分离技术的原则有哪些？、选择食品分离技术的原则有哪些？4、食品分离过程有什么特点？、食品分离过程有什么特点？5、简述食品分离技术在食品工业中的重要性。、简述食品分离技术在食品工业中的重要性。Concerns of Future Food Processing Plants Environmental issues em

30、issions reduction,elimination or decrease of solid and liquid waste Process improvement better separation technologies Product development new products fractionation Diversification creation of new and added-value products Energy issues improvement of energy utilization,alternative fuels Safety issues sometimes also related to new separation methods