保健食品的生产工艺和生产技术

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：①了解功效成分/标志性成分的性质②应根据需要选择提取分离方法③功效成分/标志性成分的稳定性④了解原料的性质：成分，结构⑤提取分离方法的选择：安全、高效、简单、经济4I、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。浸出方法有以下3种。1．浸渍法2．煎煮法3．渗透法5II、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。6III、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10~100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（１）密度、黏度和扩散系数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状态密度/(g/mL)黏度(Pa·s)扩散系数/(cm3/s)气体约10-30.5-3.5(×10-4)0.01-1.0超临界流体0.2-0.90.2-1.0(×10-3)3.3-0.1(×10-4)液体0.8-1.00.5-2.0(×10-2)0.5-2.0(×10-5)（２）密度随着压力增加而增加，而随温度增加而降低。（３）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。（１）无毒，无味，不易燃，操作安全，无污染。（２）无食品安全法规方面的障碍。（３）黏度低，扩散性高。（４）溶解力强。（５）价格便宜，纯度高，可循环使用。（６）临界温度和压力低，容易达到，对热敏物质的萃取有利。（７）CO2性质稳定，惰性，对产物有保护作用。12与其他溶剂相比，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流体临界温度/℃临界压力/MPa乙烯（C2H4）9.35.0氟利昂（CClF3）28.93.8二氧化碳（CO2）31.17.3乙烷（C2H6）32.34.8一氧化氮（N2O）36.57.2丙烯（C3H6）91.94.6丙烷（C3H8）96.74.2氨（NH3）132.511.2正己烷（C6H14）234.23.0水（H2O）374.222.013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、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。19V.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300-300×103MHZ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①质量高，可有效地保护食品中的功能成分；②对萃取物具有高选择性；③回收率高；④省时（30s—10min)⑤加热速度快，易于控温；⑥溶剂用量少（较常规少50-90%)，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。26I、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。27II、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。28①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29②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)31CelluloseTeflonnylon33三、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。341．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，以免损坏有效成分。352．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。36373．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。384.真空浓缩真空浓缩又称减压浓缩，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。395．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，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。421.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，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．442．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。463．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。474.辐射干燥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