食品工程原理6.ppt

食品工程原理 浓 缩 食品浓缩的分类和目的 食品浓缩的分类和目的 食品浓缩的分类和目的 蒸 发 使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸发器。 蒸发需要不断的供给热能。热源使溶液溶剂蒸发时产生二次蒸气不断逸出而排除。 蒸发 食品物料蒸发操作的特点 单效蒸发 单效蒸发 单效蒸发 蒸发设备 包括蒸发器和辅助设备两大部分。蒸发器主要由加热室(器)和分离室(器)两部分组成。 按照溶液在蒸发器中流动情况，分为循环型和单程型两大类。 一、循环型（非膜式）蒸发器 特点：溶液在蒸发器内作连续的循环运动，以提高传热效果、缓和溶液结垢情况。 分类：自然循环和强制循环 自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度不同，产生了密度差而引起的循环运动； 强制循环：依靠外加动力迫使溶液沿一个方向作循环运动。 优点： （1）溶液循环好，传热效率高； （2）结构紧凑，制造方便，操作可靠，应用广泛，有“标准蒸发器”之称。 缺点： （1）完成液粘度大，沸点高； （2）加热室不易清洗； 适于处理结垢不严重，腐蚀性小的溶液。 外加热式蒸发器 辅助设备 （1）汽液分离器（捕沫器） （2）蒸汽冷凝器 在蒸发操作过程中，二次蒸汽若是有用物料或会产生严重污染时，应采用间壁式冷凝器回收；二次蒸汽不被利用时，必须冷凝成水方可排除，同时排除不凝性气体。对于水蒸气的冷凝，可采用汽、水直接接触的混合式冷凝器。 （3）真空装置 水环真空泵、往复式真空泵及喷射泵是常用作抽真空的设备。 蒸发器的选用 溶液的粘度 热敏性 晶体析出 起沫性 腐蚀性 结垢性 处理量 结 晶 固体有晶体和非晶体两种状态 晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序，并成周期性重复排列。 非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。如玻璃。外形为无规则形状的固体。 基本概念与理论 晶体的性状 晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在三维空间呈周期性重复排列，组成一定形式的晶格，外形上表现为一定形状的几何多面体。 晶体有三个特征 　　(1)晶体有整齐规则的几何外形； 　　(2)晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变； 　　(3)晶体有各向异性的特点。 基本概念与理论 晶胞：能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元。其具体形状大小由它的三组棱长a、b、c及棱间交角α、β、γ来表征。单位晶胞是晶体中的最小单位。 晶胞的代表性体现在以下两个方面： 一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素。 一般情况下，晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看成是无数晶胞无隙并置而成的。 根据晶体的特征对称元素根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜等7个晶系。 基本概念与理论 结晶过程 ①形成过饱和溶液； ②产生晶核； ③晶核在良好的环境中长大。 过饱和度是结晶的推动力，其大小会影响晶核的形成速度和晶体的长大速度，影响最终晶体产品的粒度和晶体粒度分布。 基本概念与理论 晶核形成的三种形式： (1)初级均相成核 溶液在不含外来物体时自发产生晶核。 (2)初级非均相成核 在外来物体(如大气微尘、小菌体、溶液中其他不溶性固体微粒等)诱导下产生晶核。 (3)二次成核 溶液中已有溶质晶体存在的条件下形成晶核。 基本概念与理论 晶体的生长 溶质通过扩散作用穿过靠近晶体表面的一个滞流层，从溶液中转移到晶体的表面； 到达晶体表面的溶质长入晶面，使晶体增大，同时放出结晶热； 结晶热传递回到溶液中； 基本概念与理论 根据以上扩散学说，溶质依靠分子扩散作用，穿过晶体表面的滞留层，到达晶体表面；此时扩散的推动力是液相主体的浓度与晶体表面浓度差； 而第二步溶质长入晶面，则是表面化学反应过程，此时反应的推动力是晶体表面浓度与饱和浓度的差值 基本概念与理论 影响晶体生长速度的因素 杂质：改变晶体和溶液之间界面的滞留层特性，影响溶质长入晶体、改变晶体外形、因杂质吸附导致的晶体生长缓慢； 搅拌：加速晶体生长、加速晶核的生成； 温度：促进表面化学反应速度的提高，增加结晶速度； 基本概念与理论 溶解度与过饱和度 AB 线为平衡溶解度曲线或溶解度曲线 CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线，也称过饱和曲线或超溶解度曲线。 基本概念与理论 溶解度与过饱和度