第四章-浓缩技术.ppt

食品工程高新技术 授课教师:林向阳 博士 2009-10 目 录 目 录 浓缩技术在食品工业中的应用 授课教师:林向阳 2009-11-25 前 言 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。 浓缩虽然是比较简单的工艺，但采用工艺不当，也会造成一定损失。在工厂中浓缩主要有蒸发浓缩、常压浓缩、真空浓缩等方法，近20年来，又出现了反渗透膜浓缩等新技术。 蒸发浓缩 蒸发，是使浓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汽体飞入空间。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。 蒸发浓缩 蒸发器主要由加热室(器)和分离室(器)两部分组成。加热室的作用是利用水蒸气为热源来加热被浓缩的料液。加热室的型式随着技术的改进而不断发展。最初采用的是夹套式和管式，其后有卧式短管加热室和竖式短管加热室。为了强化传热过程．采用强制循环代替自然循环。也有采用带叶片的刮板薄膜蒸发器等。 蒸发器分离室的作用是将二次蒸汽中央带的雾沫分离出来。为使这些雾滴下落回到液体中，分离室须具有足够大的直径和高度以降低蒸汽流速，并有充分机会使其返回波体中。分离室的型式，最切是将其置于加热室之上并与后者成为为一体。其后，出现了外加热型加热室(加热器)，分离室也就独立成为分离器。 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。采用冷冻浓缩方法，溶液在浓度上是有限度的。当溶液中溶质浓度超过低共熔浓度时，过饱和溶液冷却的结果表现为溶质转化成品体析出，此即结晶操作的原理。这种操作，不但不会提高溶液中浓质的浓度，相反却会降低溶质的浓度。但是当溶液中所含溶质浓度低于低共熔浓度时，则冷却结果表现为溶剂(水分)成晶体(冰晶)析出。随着溶剂成品体析出的同时，余下溶液中的溶质浓度显然就提高了，此即冷冻浓缩的基本原理。 冷冻浓缩两个步骤 冷冻浓缩的操作包括两个步骤: 首先是部分水分从水溶液中结晶析出; 而后将冰晶与浓缩浓加以分离。 冷冻浓缩方法特别适用于热敏食品的浓缩。 冷冻浓缩的主要优点 由于溶液中水分的排除不是用加热蒸发的方法，而是靠从溶液到冰晶的相间传递，所以可以避免芳香物质固加热所造成的挥发损失。 冷冻浓缩就可以充分显示出它独特的优越性。将这种方法应用于合挥发性芳香物质的食品浓缩。 冷冻浓缩能够很好保持果汁的色泽、风味、香气和营养成分。因为在全过程中，果汁处于低温条件下(一般-3℃～-7℃)，果汁中几乎不发生可能产生的化学变化和生物化学反应。 冷冻浓缩的主要缺点 (1) 采用这种方法，不仅受到溶液浓度的限制，而且还取决于冷晶与浓缩液可能分离的程度。一般而言，溶液粘度愈高，分离就愈因难； (2) 因为加工过程中，细菌和酶的活性得不到抑制，所以制品还必须再经热处理或加以冷冻保藏； (3) 过程中会造成不可避免的溶质损失； (4) 成本高。到目前为止，冷冻浓缩法尚有许多技术问题未获满意解决，特别是在成本高，溶质损失严重这些问题上，致使这项新技术还不能成为广泛的应用。 工业化使用 实验型冷冻干燥机 台式冷冻干燥机 冻干设备 冻干设备 冻干设备 间歇式冻干机 冻干食品生产最主要的设备为食品用真空冷冻干燥机组，该机组的性能，能耗和操作自动化程度的高低决定了冻干食品生产企业的技术水平的高低，食品用冻干机分间歇式和连续式。连续式机组在国内企业尚属少见。间歇式冻干机由干燥箱体、加热系统、真空系统、制冷系统、控制系统等5部分组成。 ⑴干燥箱体 有圆筒形及方形两种主要的形式，各有优点，圆筒形制造容易，但无法利用的空间多；方形则相反，空间利用率高，但制造较困难。 ⑵加热系统 大多数采用辐射传热，辐射板由阳极电镀铝制成，导热介质有导热油，饱和水、二次蒸汽，有机溶剂如丙二醇、甘油等，热源均系用高压水蒸汽。 ⑶真空系统 采用机械真空泵，有罗茨泵＋油封泵及罗茨泵＋罗茨泵＋大气喷射＋水环泵两种，两者主要区别是前者不能抽水蒸汽，因此对冷阱效率要求较高，优点是能耗小，后者则正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺点是能耗较大。 ⑷制冷系统 由制冷机组与冷却排管构成，作水蒸汽捕集器（亦称冷阱）依其与辐射板组件的相对位置，有如下几种形式：①底置式：放置在辐射板组件的底部；②侧置式：放置在辐射板组件的两侧；③后置式：放置在辐射板组件的后面；④另置式：放置在辐射板组件不在同一容器内，另外一个容器放置，两容器之间有一个短而粗的管件连接。 ⑸控制系统 有手动控制及自动控制两大类，自动控制又分仪表自动控制与PLC可编程序控制两类。以PLC可编