食品机械与设备(第八章).ppt

食品浓缩机械与设备（第八章） 概论 第一节：真空浓缩设备 真空浓缩的原理 真空浓缩的特点 真空浓缩设备的分类 真空浓缩设备的选择 真空浓缩设备操作流程 单效真空浓缩设备 膜式真空浓缩设备 真空浓缩装置的附属设备 第二节：冷冻浓缩设备 冷冻浓缩的原理 冷冻浓缩的特点 悬浮结晶法 渐进冷冻浓缩法 * * 概论 第一节：真空浓缩设备 第二节：冷冻浓缩设备 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操作,是溶质和溶剂均匀混合液部分分离过程,旨在提高溶液的浓度。在食品加工中,常被用于浓缩果汁、果酱、浓缩乳、功能食品等的生产。 浓缩方法 平衡浓缩 非平衡浓缩 蒸发浓缩 冷冻浓缩 蒸发是利用溶剂和溶质挥发度的差异,从而获得一个有利的汽液平衡条件,达到分离的目的。 冷冻浓缩是利用稀溶液和固体冰在凝固点下的平衡关系,即利用有利的液固平衡条件。冷冻浓缩时,部分水分因放热而结冰,而后用机械分离方法将浓缩液与冰晶分离。 非平衡浓缩是利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程, 两相用半透膜隔开, 分离不是靠两相的直接接触,故称非平衡缩。 优点: 1)增大了加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差,可相应减少蒸发器的传热面积。 2)产生的低压蒸汽或废气可作为加热蒸汽使用,进行多效蒸发,提高经济效益。 3)适合于不耐高温的溶液的浓缩。 4)溶液的沸点降低,蒸发器损失于外界的热量较小。 局限性: 1)附设真空系统,增加了附属机械设备与动力。 2)蒸发潜热随沸点的降低而增大,热量消耗相应增大。 3)随着压力的减少,溶液沸点的降低,物料的粘度增大,减小了对流传热系数,从而也使总传热系数减少。 溶液受热时,溶剂分子获得动能,当某些溶剂分子获得的能量足以克服分子间的吸引力时,溶剂分子就会逸出液面进入上部空间,成为蒸气分子。如果热能不断地供给,生成的蒸气被不断地排除,则可打破溶剂气相与液相之间化学势的平衡,溶剂的气化将持续地进行。工程上为了提高这种气化速度,大多采用在沸腾状态下的气化过程,这种将溶液加热至沸腾,使溶液中部分溶剂气化并排除的过程就是蒸发。食品产品的浓缩,大多是采用蒸发的方法进行的。 1)成分复杂的食品原料大多具有热敏性,以及质量上对产品色、香、味的要求,使得食品的浓缩力求“低温短时”,由于料液的沸点与外压有关,低压相对应于低温,真空浓缩对产品的质量有保障。 2)真空浓缩排除了溶解在料液中的空气、氧气,由于蒸气空间无氧,对易氧化物料的加工品质有利。 3)蒸发速度快,比常压浓缩省时。 4)起到预杀菌或部分杀菌的作用。 5)操作空间密闭,有助于减少微生物对物料的污染。 按加热蒸汽被利用的次数分 单效浓缩设备 多效浓缩设备 带有热泵的浓缩设备 按料液的流程分 循环式比单程式的热利用率高 循环式(自然循环与强制循环) 单程式 按料液蒸发时的分布状态分 非膜式 薄膜式 一般而言,对食品物料的浓缩,结合设备的特点,应考虑物料在蒸发过程中的下面几个性质进行设备的选型: 　　1)物料的热敏性。 　　2)物料对设备的腐蚀性。 　 3)物料在浓缩过程中粘稠度的变化。 　　4)物料在传热界面上的结垢性。 　　5)物料在沸腾时形成泡沫的特性。 　　6)物料的结晶性。 因此,应当首选物料蒸发温度低、停留时间短、真空度高的强制循环设备,避免物料结垢和堵塞管路,注意消泡和捕集泡沫,使用耐腐蚀的不锈钢材质的设备。 单效真空浓缩设备操作流程 多效真空浓缩设备操作流程 顺流法 逆流法 平流法 混流法 冷冻浓缩是将溶液中的一部分水以冰的形式析出,并将其从液相中分离出去,从而使溶液浓缩的方法。对热敏性食品的浓缩特别有利,具有低温操作、气液界面小、微生物增殖少、溶质的劣化及挥发性芳香成分的损失可控制在极低的水平的优点。浓缩的制品或直接作为成品,或作为冷冻干燥过程中的半成品使用. 冷冻浓缩由于是在低温下对溶液的浓缩,因而,对热敏性物料,尤其是食品物料的浓缩非常有利;冷冻浓缩中溶剂水的排除不是通过热加工方法的加热蒸发,而是依靠从溶液到冰晶的相际传递,因此,对低沸点的芳香物质成分可避免因挥发造成的损失,因而对含挥发性芳香物质的食品采用冷冻浓缩,除成本因素外,其品质优于蒸发和膜浓缩加工的产品。冷冻浓缩的缺点主要表现在以下几个方面: 1)工艺对溶液的浓度有要求,冰晶与浓缩液的分离技术要求高,溶液的粘度越大,分离越困难。 2)制成品相对浓度较低,微生物活性未能受到抑制,加工后仍需采用加热等后处理或需要冷冻贮藏。 3)晶液分离时,部分浓缩液(溶质)会因冰晶夹带而损失。 4)生产成本相对较高。 * * * *