食品加工与保藏食品浓缩和结晶之食安优秀课件

一、蒸发的种类
按操作室压力可分为： ✓ 常压蒸发 ✓ 加压蒸发 ✓ 减压（真空）蒸发
按二次蒸汽的利用情况可分为： ✓ 单效蒸发 ✓ 多效蒸发
一、蒸发的种类
按操作的方式可分为： ✓ 间歇式 ✓ 连续式 ✓ 循环式
真空蒸发的主要特点
① 在真空条件下，液体的沸点低，有 利于增大加热蒸汽与液体之间的温 差，增大传热效率，减少蒸发器所 需的传热面积；
浓缩的种类
按操作方法可分为蒸发浓缩、冷冻 浓缩、膜浓缩等。
按浓缩的原理，可分为平衡浓缩和 非平衡浓缩。
Ⅱ.蒸发浓缩
使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽 化，从而使溶液中溶质浓度得到提 高的单元操作称为蒸发浓缩，简称 蒸发。
汽化
溶液受热时溶剂分子获得了动能， 当某些溶剂分子的能量足以克服分 子间的吸引力时，溶剂分子就会逸 出液面进入上部空间，成为蒸汽分 子，这就是汽化。
将蒸发过程中产生的二次蒸汽直接 或经加压后引入另一蒸发器，作为 该蒸发器的热源，可提高体系热能 的利用率，这种串联蒸发操作称为 多效蒸发。
间歇式蒸发
又称分批式（或批量式）蒸发。在 蒸发器中料液的添加是不连续的， 随着蒸发的进行，当料液浓缩至所 需的浓度时停止加料和蒸发，把浓 缩液一次性排出，完成一批物料的 蒸发浓缩处理。
1. 冰晶体生成速率
✓冰晶体生成速率取决于冻结速度、冻 结方法、搅拌、溶液浓度和食品成分。
✓当溶液接近冰点时冻结速度过快，容 易形成较多的晶核，冰晶体积细小， 溶质夹带多。
2. 局部过冷
✓在层状冻结中，当冻结面的温度较低 时，靠近冻结面的液体容易出现局部 过冷，导致产生的冰晶细小，冻结层 的溶质脱去率较低。
间歇式蒸发的特点
间歇式蒸发会使部分物料（先进入 蒸发器的那部分物料）长时间受热， 故不适于热敏性物料的浓缩；
设备利用率低；
但该类设备结构简单，最终浓度容 易控制，适于小规模生产 。
连续式蒸发
在蒸发器中料液的添加和排出都是 连续进行的。
该操作方式物料受热时间短，适于 热敏性食品物料，设备利用率高， 处理量大，是常用的浓缩方法。
（一）食品成分的变化 （二）食品物料粘稠性增加 （三）结垢 （四）发泡 （五）结晶 （六）风味形成与挥发 （七）设备的腐蚀
Ⅲ.冷冻浓缩
是利用在低温条件下食品溶液中的 冰和水之间的固液相平衡原理进行 食品溶液浓缩的一种浓缩方法。
冷冻浓缩的优点及应用
过程不涉及加热，可避免食品中热 敏性成分的破坏和食品中芳香物质 的挥发损失，获得高品质制品。
2. 局部过冷
✓搅拌有助于传冷，可防止局部过冷。 ✓浓度较高的溶液初始冻结点较低，在
冻结时不易出现局部过冷的现象。
✓成分不同的食品具有不同的导热性， 导热性能越好的食品，在冻结过程中 越不容易出现局部过冷的现象。
3. 水分的扩散速率
✓冰晶体的成长是晶核周围的水分不断 在晶核表面结晶的结果，水分扩散速 率越快，形成的冰结晶越大。
② 物料在较低温度下蒸发，减少对热 敏性食品成分的破坏；
真空蒸发的主要特点
③ 便于采用低压蒸汽或废蒸汽作为加 热源，有利于多效蒸发，降低能耗；
④ 真空蒸发需要配套的真空系统，会 增大设备投资及动力损耗；
⑤ 由于蒸发潜热随沸点降低而增大， 故热量消耗较大 。
单效蒸发与多效蒸发
蒸发过程产生的二次蒸汽直接冷凝 不再利用的蒸发操作为单效蒸发。
水的相图和三相点
冷冻浓缩的终点
✓食品的低温共熔点为-55～-65℃。 ✓理论上，冷冻浓缩过程可持续进行至
食品的低温共熔点；但实际上在此点 远未到达之前，浓缩液的粘度已经很 高，此时很难将冰晶与浓缩液分开； 因此，冷冻浓缩产品的最终浓度不可 能很高。
冷冻浓缩的溶质夹带现象
✓在冷冻浓缩过程中，析出的冰结晶不 可能达到纯水的状态，总是有或多或 少的溶质混杂在其中，这种现象称为 冷冻浓缩的溶质夹带现象。
这种操作方式的主要缺点是终产品 浓度波动较大，特别是在浓缩比较 大时，控制难度较大。
循环式蒸发
在连续式蒸发器中使一部分浓缩液 返回蒸发器使器内料液浓度逐渐增 加，以提高终产品的浓度一种浓缩 操作方式。
在浓缩比较大时，连续蒸发难以一 次完成的情况下采用循环式蒸发。
二、蒸发浓缩过程中食品物料的变化
食品加工与保藏食 品浓缩和结晶之食
安
Ⅰ.浓缩及其分类
浓缩是从溶液中除去部分溶剂（通 常是水）的操作过程，也是溶液中 溶质和溶剂部分分离的操作过程。
浓缩的目的和作用
✓ 减少食品物料的重量和体积 。 ✓ 提高制品的浓度，增大渗透压、降
低水分活性、延长制品的保质期。 ✓ 浓缩是干燥及结晶的预处理过程。 ✓ 真空浓缩过程还有脱气作用。
二次蒸汽
工业上蒸发浓缩采用的热源通常为 水蒸汽，而蒸发的物料大多是水溶 液，蒸发时产生的蒸气也是水蒸汽。 为了把两者区别开来，称前者为加 热蒸汽或生蒸汽，称后者为二次蒸 汽。
蒸发的必要条件
蒸发的必要条件是不断供给热能wenku.baidu.com 及时排除二次蒸汽。
蒸发的必要条件
如果不设法除去这些二次蒸汽，则 处于液相上部空间的二次蒸汽的气 压将逐渐增大，当气压增至该温度 下水的饱和蒸汽压时，逸出液面与 进入液相的水分将趋于平衡，表观 汽化趋于停止。
✓夹带有内部夹带和表面附着两种。
冷冻浓缩的过程与控制
✓冰晶生成及控制 ✓冰晶与浓缩液的分离 ✓冰晶的洗涤
冰晶生成及控制
✓冷冻浓缩过程，要求形成的冰晶大小 适当。
✓冰晶过小，液固分离困难，溶质夹带 较多；冰晶过大，结晶速度慢，操作 费用高。
影响冰晶大小的因素
1. 冰晶体生成速率 2. 局部过冷 3. 水分的扩散速率 4. 冰晶生成的方式 5. 其他因素
主要用于原果汁、高档饮品、生物 制品、药品、高档调味品的浓缩。
冷冻浓缩的不足之处
浓缩过程微生物和酶的活性得不到 破坏，制品需冷冻保藏。
浓缩比不高，浓缩程度有限。 有溶质损失。 生产成本高。
冷冻浓缩的基本原理
食品溶液中的溶剂（即水）在食品 冷冻过程中形成冰结晶析出，随着 冰晶体的形成和分离，食品溶液中 的水逐渐减少，溶液逐渐被浓缩。
✓影响水分扩散速率的因素主要有溶液 的粘度和搅拌。
✓溶液粘度越高，水分扩散系数越小， 不利于晶核的成长，生成的冰晶会比 较细小。