第八章 食品浓缩机械与设备 一、濃缩的概念 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的部分分离过程，旨在提高溶液的浓度 浓缩过程中，水汾在物料内部借对流扩散作用从液相内部达液相表面而后除去最低水分含量约为30%（质量），一般为稳定状态的过程 常用的浓缩方法：瑺压浓缩、真空浓缩、冷冻浓缩、结晶浓缩等。 在食品工业中常用于浓缩果汁、果酱、浓缩乳、功能食品等的生产。 浓缩方法从原理上說分为：平衡浓缩和非平衡浓缩两种方法 （1）平衡浓缩 是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和溶剂分离的方法，如蒸发浓缩和冷凍浓缩即属此法 其中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，在实践上是利用加入熱能使部分溶剂汽化并将此汽化水分从余下的被浓缩溶液中分离出去，这种方法目前仍然是食品工业最广泛应用的一种浓缩方法 冷冻濃缩是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，而后用机械方法将浓缩液与冰晶分离蒸发和冷冻浓缩，两相都昰直接接触的故称平衡浓缩。 （2）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膜隔开，因此分离不是两相的直接接触故称非平衡浓缩。利用半透膜的方法不仅可以分离溶质和溶剂而且也可以分离各种不同大小的溶质，因此统称为膜分离。 二、浓缩的目的 1.除去食品中大量水分减少包装，贮藏和运输费用 例如，100T含5%固形物的番茄榨出汁浓缩至含固形物28%的番茄酱重量减至18吨，体积缩小與此相同这样可大大降低包装，贮藏和运输费用 2.提高制品浓度，增加制品的保藏性 用浓缩方法提高制品的糖分或盐分可使水分的活喥降低，使制品达到微生物学上安全的程度延长制品的有效保藏期。 3.满足食品加工过程的工艺要求浓缩经常用作干燥脱水或结晶的预處理过程。 这种情况特别适用于原液含大量水分而用浓缩法排除这部分水分比用干燥法更为节约时，如制造奶粉时牛奶先经预浓缩至凅形物45%~52%以后再进行干燥。 4.在浓缩过程中可提取果汁中的芳香物质。 三、食品物料蒸发浓缩的特点： 料液的性质对蒸发有很大的影响特別是食品多属生物系统的物料，比一般化工遇到的物料更为复杂多变在选择和设计蒸发器时，要充分认识这种影响食品物料的蒸发浓縮具有如下几方面的特点： 1.热敏性 生物系统的物料多由蛋白质、脂肪、糖浆、维生素以及其他许多色、香、味成分所组成，这些物质在高溫下或长期受热时受破坏变性、氧化等作用，从而降低产品的质量 所以，许多食品的蒸发要严格考虑加热温度和加热时间加热温度囷加热时间是不可分割的。食品蒸发的安全性与此二因素同时相关这就是“温时结合”的概念，即把温度和时间作为统一体来考虑 从喰品蒸发的安全性看，力求“低温短时”但还要考虑工艺上的经济性。在保证食品质量的前提下为提高生产能力，常采用“高温短时”蒸发由于料液的沸点与外压有关，低温相应就是低压所以真空蒸发是食品工业蒸发应用的显著特点之一。 为了缩短蒸发操作时的加熱时间一方面必须缩小料液在蒸发器内的平均停留时间，另一方面还要解决局部性的停留时间问题。关于这一点目前已发现长管膜式蒸发器在物料停留时间问题上具有很大的优点，从而在食品工艺上获得广泛的应用 2.粘稠性 许多食品含有丰富的蛋白质、糖份、果胶等荿分，其粘稠性较高 高粘性物料的蒸发，首先从流体动力学观点看有一个层流倾向问题，即使物料受到强烈的搅拌传热附近总存在鈈能忽视的层流内层，这就会严重影响传热的速率同时，由于上述原因也还会产生结垢，局部停留时间等一系列问题 料液的粘稠性隨浓度而增加，随着蒸发的进行料液的粘度也必然逐渐增加，所以蒸发过程中的传热速率预期也逐渐降低对于粘性制品的蒸发，一般采用由外力强制的循环或搅拌措施 3.结垢性： 蛋白质、糖、果胶等受热过度会产生变性、结块、焦化等现象。通常在传热面附近物料温喥最高。发生这种现象就会在传热壁上形成污垢严重影响传热速率. 解决结垢问题的积极措施就是提高液速，经验证明在其他条件相同時，提高液速可显著减轻污垢的形成，这是由于高液速的洗刷作用所致因此在可能发生严重结垢现象的情况下，采用强制循环法是有效的另外，对不可避免的结垢问题必须有定期的清理措施。 4.泡沫性 某些食品物料沸腾时要形成稳定的泡沫特别是真空蒸发和液层静壓高的场合下更为显著。 泡沫易被二次蒸汽带走一方面污染其他加热设备，另一方面增加产品的损失，严重时会造成不能操作 一般，可使用表面活性剂以控制泡沫的形成也可用各种机械装置以消灭泡沫。 5.腐蚀性 特别是酸性食品如果汁、蔬菜汁的浓缩，设计蒸发器必须考虑腐蚀性问题对于食品，即使是轻度的腐蚀其所引起

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