1.9第九章食品濃縮和結(jié)晶下載

第九章食品濃縮和結(jié)晶1第一節(jié)濃縮的目的和分類第二節(jié)蒸發(fā)濃縮第三節(jié)冷凍濃縮第四節(jié)膜濃縮第五節(jié)食品的結(jié)晶本章內(nèi)容簡(jiǎn)介2第一節(jié)濃縮的目的和分類濃縮：從溶液中除去部分溶劑（通常是水）的操作過程，也是溶質(zhì)和溶劑均勻混合溶液的部分分離過程。3一、目的減少重量和體積濃縮去除食品中大量的水分，可減少食品包裝、貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用。提高制品的濃度、增大滲透壓、陣低水分話性、延長(zhǎng)制品的保質(zhì)期。

4100t含固形物6%的番茄肉（去除皮和種子），若將其濃縮成32％的番茄醬，則重量喊至18.7t，體租為原來的1／6，可將貯運(yùn)要求及費(fèi)用大大降低。56濃縮是結(jié)晶操作的預(yù)處理過程及結(jié)晶控制的一種手段。降低食品脫水過程的能耗真空濃縮尤其是多效真空濃縮，常常是食品千燥的前處理過程。

改善產(chǎn)品質(zhì)量。

7甘蔗汁經(jīng)凈化、蒸發(fā)濃縮去除水分，并進(jìn)行濃縮結(jié)晶是蔗糖生產(chǎn)的必經(jīng)工藝過程。

8按濃縮的原理分類平衡濃縮蒸發(fā)濃縮冷凍濃縮非平衡濃縮--膜分離二、分類9日光濃縮法(Solarconcentration)釜(Openkettles)

瞬間蒸發(fā)/急劇蒸發(fā)(Flashevaporation）

薄膜蒸發(fā)(Thin-Filmevaporation)

真空濃縮(vacuumconcentration)

冷凍濃縮(Freezeconcentration)

超率法(Ultrafiltration)逆滲透(Reverseosmosis)按濃縮的方法分類10第二節(jié)蒸發(fā)濃縮

11一、蒸發(fā)濃縮的基本原理

食品工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的濃縮方法。不少食晶物料是水溶液，因此蒸發(fā)指的是水溶液的蒸發(fā)。

12二、蒸發(fā)濃縮過程食品物料的變化食品中熱敏性物質(zhì)的變化沸點(diǎn)和冰點(diǎn)的變化粘度起泡性結(jié)垢性結(jié)晶性風(fēng)味形成與揮發(fā)13三、蒸發(fā)器的類型及選擇

蒸發(fā)器主要由加熱室、分離室組成。加熱室：利用水蒸氣為熱源來加熱被濃縮的物料。分離室：將二次蒸汽中夾帶的霧沫分離出來。

14151617ACBDE181.多效真空蒸發(fā)濃縮及其特點(diǎn)順流加料法

逆流加料法平流加料法

四、蒸發(fā)濃縮過程的節(jié)能與多效蒸發(fā)1920213.多效蒸發(fā)過程的節(jié)能措施蒸發(fā)器的革新蒸汽再壓縮蒸發(fā)機(jī)械再壓縮蒸發(fā)

蒸汽噴射再壓縮法熱泵循環(huán)再壓縮法利用蒸發(fā)器的余熱預(yù)熱物料或用于其它加熱目的22五、蒸發(fā)濃縮過程香味的保護(hù)與回收果蔬香味成分主要是由各種有機(jī)化合物如酯、醇、酸、醛、內(nèi)酯等所組成．其量少于0.1mg/kg，卻是影響果蔬汁品質(zhì)的主要因素。果蔬香味多具揮發(fā)性，因此香味回收是蒸發(fā)液縮過程必須考慮的措施。

23采用低溫蒸發(fā)濃縮設(shè)備，減少香味成分的揮發(fā)采用短時(shí)蒸發(fā)濃縮設(shè)備

蒸餾法回收漿液濃縮工藝措施24第三節(jié)冷凍濃縮冷凍濃縮－－利用冰和水溶液之間的固液相平衡原理的一種濃縮方法。25262.冷凍濃縮過程中溶液的冰點(diǎn)冰點(diǎn)下降的計(jì)算式為：

-RT0ln(1-X)ΔTi=-------------ΔS式中：ΔTi--冰點(diǎn)下降，K；R——摩爾氣體常數(shù)，8.314kJ.kmol-1.K-1T0——未添加溶質(zhì)時(shí)溶濃的冰點(diǎn)，K；X——溶液的濃度，kmol．M-3;ΔS——水轉(zhuǎn)化為冰時(shí)的佰變，1·K-1。273.冷凍濃縮過程中的冰結(jié)晶量和濃縮液量4.冷凍濃縮過程中的溶質(zhì)夾帶和溶質(zhì)脫除5.濃縮終點(diǎn)28二、冷凍濃縮的過程與控制1.冰晶生成及控制1.

冰晶體生成速率2.冰晶生成的方式層狀凍結(jié)懸浮凍結(jié)2.冰晶與濃縮液的分離29303132第四節(jié)

膜濃縮膜濃縮--類似于過濾的濃縮方法，只不過“過濾介質(zhì)”為天然或人工合成的高分子半透膜，如果“過濾”膜只允許溶劑通過，把溶質(zhì)截留下來．使溶質(zhì)在溶液中的相對(duì)濃度提高．就稱為膜濃縮。33一、膜濃縮的種類及操作原理目前在工業(yè)上應(yīng)用較成功的膜濃縮主要有以壓力為推動(dòng)力的反滲透

(ReverOsmosis,簡(jiǎn)稱RO)、超濾(UltraFiltration,簡(jiǎn)稱UF)，以及以電力為推動(dòng)力的電滲析(ED)。341.反滲透在所有膜濃縮技術(shù)中，反滲透的應(yīng)用是最多的，它對(duì)于水溶液中的有機(jī)物，金屬離子，微生物，其它膠體類物質(zhì)具有較高的去除能力；尤其在水中含鹽量大于400mg/L時(shí)效果更好。反滲透的基本工作原理工作原理：

反滲透是與自然滲透方向相反的一種膜濃縮技術(shù)，在滲透與反滲透的過程中都是由半透膜的作用才能完成的。據(jù)下圖我們來分析一下反滲透的工作原理：

在左圖中，我們用半透膜隔開兩種濃度不同的溶液，剛開始時(shí)兩側(cè)水平是平齊的，但由于濃度不同，濃度差造成兩側(cè)的化學(xué)勢(shì)不同,稀溶液中的水透過半透膜向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，直到兩側(cè)達(dá)到平衡為至；現(xiàn)在濃溶液一側(cè)加上一個(gè)外來壓力P2

，滲透速度會(huì)逐步下降，當(dāng)壓力超過某一數(shù)值時(shí)滲透停止，即達(dá)到了滲透平衡。P2－P1＝π

（π即為滲透壓差）當(dāng)P2進(jìn)一步增大時(shí),濃溶液中的水就會(huì)反其原來的滲透方向進(jìn)入稀溶液側(cè)，這就叫做反滲透。影響反滲透效率的因素：壓強(qiáng)、溫度、濃度差極化、膜的壓實(shí)、膜的降解、膜的結(jié)垢等35

Jw=a(P-π)

Jw--透水率m3/m2.h；a--膜常數(shù)；P---壓強(qiáng)；π---滲透壓從公式中可以看出Jw與P成線性關(guān)系，即透水速率正比于溶液壓力與滲透壓的差值。但隨著壓力P的增加線性關(guān)系會(huì)逐漸受到破壞，這主要是由于受到濃度差極化的現(xiàn)象所引起的。Jw△P理論線實(shí)際曲線壓強(qiáng)（P）36變化趨勢(shì)：溫度升高、透水率上升、正相關(guān)；T升高、分子運(yùn)動(dòng)加劇、更多的水分子在了穿過膜孔的機(jī)會(huì)，透水率自然增加。透水速率受溫度的影響通常遵循阿倫尼烏斯公式：或者：Jw–透水率m3/m2.h;a--膜常數(shù)

b--常數(shù)T---熱力學(xué)溫度，KLnJw1/T溫度（T）371.定義：在反滲透過程中，主要是溶劑透過膜，而溶質(zhì)大部分透不過，在分離過程中，在溶液與膜的界面上，溶質(zhì)逐漸積累。當(dāng)其濃度超過主體液濃度時(shí)，產(chǎn)生了界面與主體液之間的濃度梯度，引起溶質(zhì)從界面向主體液擴(kuò)散，這就叫濃度差極化。濃度差極化382.后果：降低了透水速率和膜系統(tǒng)的分離能力溶劑從低濃度向高濃度處擴(kuò)散流動(dòng)，難度自然很大；邊界層溶質(zhì)的增加，推動(dòng)力也增加，動(dòng)耗增加；邊界層的存在，相當(dāng)于膜的厚度增加。3.控制

從流動(dòng)方式上：平行于膜表面流動(dòng)（錯(cuò)流）；b使用較小的管徑的管子；c設(shè)置湍流發(fā)生器產(chǎn)生湍流。39現(xiàn)象：在反滲透時(shí)膜組件一直承受較高的壓力，長(zhǎng)期使用后產(chǎn)生壓實(shí)，膜被壓變形。膜表面的孔與多孔支撐體內(nèi)的孔變小、變少，致使通透性變差，影響了透過速率。解決辦法：增強(qiáng)膜的機(jī)械強(qiáng)度，減少膜的變形；定期進(jìn)行反沖洗，恢復(fù)膜的原有的空隙。膜的壓實(shí)40分生物降解與化學(xué)降解兩種形式?？刂疲哼x用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的膜材料，防止化學(xué)降解；生物降解是微生物在膜上繁殖的結(jié)果，可用清洗消毒方法除；例如可用甲醛溶液或雙氧水溶液對(duì)膜進(jìn)行消毒等。膜的降解41膜的結(jié)垢主要由懸浮物、離子化合物或鹽類物質(zhì)構(gòu)成。懸浮物可通過預(yù)處理除去，離子化合物或鹽類物質(zhì)可以通過添加螯合劑沉淀過濾除去；增加湍流，使物質(zhì)不能在膜表面沉淀。膜的結(jié)垢422.超濾應(yīng)用孔徑為1.0～20.0nm（或更大）的半透膜來過濾含有大分子或微細(xì)粒子的溶液，使大分子或微細(xì)粒子在溶液中得到濃縮的過程稱之為超濾濃縮。超濾的基本原理示意圖43超濾與反滲透：整個(gè)過程非常相近（包括工業(yè)上常用的工藝流程及裝置）

UF：以篩分為主選擇性滲透為輔；透過原理：

RO：以選擇性滲透為主篩分作用為輔膜孔徑：UF＞RO操作壓力：RO>UF工作范圍：截留分子量：500~300，000；通常5，000以上較好分離粒徑：0.0015~0.2μm。4445離子交換膜與電滲析的傳遞過程1.離子交換膜是一種高聚物電解質(zhì)薄膜，它與球形的或不定形的離子交換樹脂具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可分為基膜與活性基團(tuán)兩部分。立體網(wǎng)狀的高分子化合物固定基團(tuán)與可交換離子，可交換離子分為陽離子與陰離子兩種。46R—SO3HR—SO3--+H+

R—N(CH3)3OHR—N(CH3)3++OH-陽離子交換膜離解基膜固定基團(tuán)可離解離子活性基團(tuán)離解陰離子交換膜可離解離子4748二、膜材料的種類及膜組件1.膜的性能--膜的物化穩(wěn)定性和分離透過性能。膜的物化穩(wěn)定性主要是指膜的耐壓性、耐熱性、適用的pH值范圍、化學(xué)惰性、機(jī)械強(qiáng)度。膜的物化穩(wěn)定性主耍取決于構(gòu)成膜的高分子材料。

492.膜的種類纖維素膜聚亞酰胺膜聚砜系膜5051

三、膜濃縮在食品中的應(yīng)用

果汁的濃縮蔗糖液的濃縮干酪制造過程中脫脂乳的濃縮從大豆乳清廢液中提取大豆蛋白質(zhì)電滲析濃縮法制鹽52四、影響膜濃縮的因素

影響反滲透濃縮和超濾濃縮的因素膜材料的種類和性能溶質(zhì)的特性溶液的性質(zhì)53操作條件操作壓力操作溫度

操作時(shí)間濃差極化膜的維護(hù)膜的壓實(shí)膜的降解膜的結(jié)垢54影響電滲析操作的因素膜的極化電解質(zhì)的濃差擴(kuò)散水的滲透壓差滲漏膜的污染和中毒55第五節(jié)食品的結(jié)晶

56一、結(jié)晶的基本原理1.

晶體的特性晶體的結(jié)構(gòu)和形狀晶體的性質(zhì)自范性各向異性均勻性57晶體的結(jié)構(gòu)和形狀582.

溶解度和溶液中的相平衡物質(zhì)的溶解度特征過飽和度（Supersaturation）與結(jié)晶的關(guān)系59過飽和曲線飽和曲線

溶液的過飽和度狀態(tài)與結(jié)晶關(guān)系60613.晶核的形成形成晶核的方法---起晶方法自然起晶法刺激起晶法晶種起晶法62晶核的形成速率及影響因素晶核的形成速率（Nucleationrate）

j＝dN/dt＝KnΔCmmax影響晶核形成的因素634.晶體的生長(zhǎng)晶體的生長(zhǎng)速率影響晶體生長(zhǎng)的因素過飽和度溫度粘度雜質(zhì)其它因素6465二、食品工業(yè)常用的結(jié)晶方法與結(jié)晶設(shè)備

食品工業(yè)常用的結(jié)晶方法與結(jié)晶設(shè)備冷卻法結(jié)晶蒸發(fā)法結(jié)晶真空結(jié)晶法結(jié)晶器的選擇66分批式結(jié)晶器；操作比較容易，谷氨酸和檸檬酸結(jié)晶中都采用。