《食品科學概論 本科》課件4食品工程原理

1、第一節(jié) 食品的熱加工原理第二節(jié) 食品的干燥原理第三節(jié) 食品的濃縮原理第四節(jié) 食品的分離原理第五節(jié) 食品的粉碎與篩分原理第六節(jié) 食品的攪拌混合、均質(zhì)和乳化原理第七節(jié) 食品的冷凍原理第八節(jié) 食品的膜分離原理第四章 食品工程原理第一節(jié) 食品的熱加工原理一、傳熱的基本概念和原理 熱量的傳遞是由于物體或系統(tǒng)內(nèi)不同部分之間存在溫度差而引起的。根據(jù)傳熱機理的不同，傳熱有三種基本方式：熱傳導、對流傳熱、輻射傳熱。 熱傳導:又稱導熱，可以通過固體、液體和氣體進行。當物體存在溫度差時，通過物質(zhì)的分子、原子和電子的振動、位移和相互碰撞發(fā)生能量的傳遞，這種傳遞稱為熱傳導。 輻射傳熱:物體以發(fā)射電磁波形式傳遞能量的過程

2、稱為輻射，被傳遞的能量稱為輻射能。物體可由不同的原因產(chǎn)生電磁波，其中因熱的原因引起的電磁波輻射，即為熱輻射。 對流傳熱:是不同溫度的流體因攪拌、流動引起的流體質(zhì)點宏觀位移導致的傳熱過程。流體流過與流體平均溫度不同的固體壁面時的熱交換過程在工程上稱為對流傳熱。二、高溫對微生物菌群的影響 當食品中微生物菌群與高溫接觸時，各個微生物細胞的變化和微生物活力的降低使得微生物數(shù)量隨著時間的增加而減少，這可通過標準微生物學方法進行定量測定。在所給定的高溫下，隨著時間的增加，微生物數(shù)量以對數(shù)減少。在微生物與高溫初始接觸的短時間內(nèi)，營養(yǎng)細胞數(shù)量之間的差異與細菌芽孢數(shù)量相比是明顯的。營養(yǎng)細胞受熱后數(shù)量急速下降，而

3、細菌芽孢數(shù)量的減少會有一定時間的滯后期。然而減少的模型是相同的。三、熱加工對食品質(zhì)量的影響 大部分食品在高于環(huán)境溫度時，會引起質(zhì)量很大的變化。雖然應用一些高溫加工方法使許多食品在食用前產(chǎn)生有益的和有利的變化，但是與保藏加工有關的溫度、時間關系的增大通常會引起質(zhì)量屬性的降低。這些質(zhì)量下降存在各方面，包括風味、質(zhì)構、顏色以及熱敏性營養(yǎng)素的減少。一般來說，必須根據(jù)這些食品質(zhì)量的變化，正確地制定熱加工條件以避免過度加工和造成產(chǎn)品質(zhì)量不必要的下降。第二節(jié) 食品的干燥原理一、 食品干燥基本概念和理論 食品濕物料的形態(tài)和物理性質(zhì) 濕物料按其外觀形態(tài)的不同分為下面幾種：散粒體、晶體、塊狀、片狀、條狀、粉末狀、

4、膏糊狀、液態(tài)。 濕物料按其物理化學性質(zhì)的不同可分為兩大類：液態(tài)和濕固態(tài)。液態(tài)物料包括溶液、膠體溶液和非均相的液態(tài)物料，其主要特征是具有流動性。固態(tài)濕物料是最常見的食品物料，它包括晶體、膠體和生物組織體。食品濕物料中水分存在的形式和表示法 食品水分又稱為食品含水率，水分含量的表示有干基水分和濕基水分兩種。濕物料中水分的活度 濕物料中水分的活度對干燥速率有決定性作用，是濕物料干燥的重要因素。水分活度(Aw)是指物料表面水分的蒸汽壓與相同溫度下純水的飽和蒸汽壓之比。干燥介質(zhì)的特性 在食品干燥生產(chǎn)中，從濕物料中除去水分通常采用熱空氣為干燥介質(zhì)，干燥過程中熱空氣既是載熱體，又是載濕體。濕空氣中的水蒸氣量

5、不斷發(fā)生變化，而絕干空氣的質(zhì)量恒定。食品物料與干燥介質(zhì)間的平衡關系 由于物料表面的水蒸氣分壓與介質(zhì)的水蒸氣分壓的壓差作用，使兩相之間的水分不斷地進行傳遞，經(jīng)過一段時間后，物料表面的水蒸氣分壓與空氣中的水蒸氣分壓將會相等，物料與空氣之間的水分達到動態(tài)平衡，此時物料中所含的水分為該介質(zhì)條件下物料的平衡水分。 干燥過程中的傳熱與傳質(zhì) 食品物料的干燥過程是熱量傳遞和質(zhì)量傳遞同時存在的過程，伴隨著傳熱(物料對熱量的吸收)、傳質(zhì)(水分在物料中的遷移)，物料達到干燥的目的。熱量和質(zhì)量是通過物料內(nèi)部和外部傳遞來實現(xiàn)的。 二、干燥過程中食品物料的主要變化物理狀態(tài)的變化 任何脫水過程幾乎都造成物料的收縮現(xiàn)象。物料

6、干縮的程度及均勻性對其復水性有很大的影響，干縮程度小、收縮均勻的物料復水性較好，反之較差。 食品物料在干燥過程中，除發(fā)生永久性的收縮變形外，還會出現(xiàn)組織干裂或破碎等現(xiàn)象。另外，在食品不同部位所產(chǎn)生的不等收縮又往往會造成物料奇形怪狀的翹曲。干縮 干燥過程中造成物料表面硬化的原因主要有：一是食品干燥過程中，物料內(nèi)部的溶質(zhì)隨水分向物料表面的不斷移動；二是由于干燥初期，食品物料與介質(zhì)間溫差和濕度差過大，致使物料表面溫度急驟升高，水分蒸發(fā)過于強烈，而使物料表面迅速達到絕干狀態(tài)，形成一層干燥的薄膜，造成物料表面的硬化。 物料內(nèi)部多孔的產(chǎn)生是由于物料中的水分在干燥進程中被去除，原來被水分所占據(jù)的空間由空氣填

7、充而成為空穴，干制品組織內(nèi)部就形成一定的孔隙而具有多孔性。表面硬化物料內(nèi)部多孔性的形成 化學性質(zhì)的變化 蛋白質(zhì)的變化: 通常食品物料較長時間暴露在71以上的熱空氣中，對蛋白質(zhì)有一定破壞作用。 脂肪的變化: 脫水過程中，食品(特別是含油脂食品)物料中的油脂極易發(fā)生氧化，干燥溫度升高，脂肪氧化嚴重。 維生素的變化: 高溫對食品物料中的維生素均有不同程度的破壞。 食品色澤的改變: 由于高溫作用，在物料干燥過程中，食品原有的色澤發(fā)生變化。碳水化合物參與的酶促褐變與非酶促褐變反應是干制食品變成黃色、褐色或黑色的主要原因。溫度越高，處理時間越長，色素變化量越多。三、食品干燥方法對流干燥：又稱熱風干燥，熱量

8、以對流的方式傳遞給濕物料，使食品材料中的水分汽化，達到干燥的目的。接觸干燥：被干燥物料與加熱面處于密切接觸狀態(tài)，蒸發(fā)水分的能量來自傳導方式進行的干燥冷凍干燥：是一種特殊形式的真空干燥方法。物料水分則是在固態(tài)下即從冰晶體直接升華成水蒸氣，因此冷凍干燥又稱為升華干燥。 輻射干燥：熱量通過電磁波的形式由輻射加熱器傳遞給食品材料表面，再通過材料自身的熱量傳遞，使內(nèi)部的水分汽化，達到干燥的目的。 第三節(jié) 食品的濃縮原理一、蒸發(fā) 蒸發(fā)是食品工業(yè)中應用最為廣泛的濃縮方法之一。蒸發(fā)是利用溶質(zhì)和溶劑揮發(fā)度的差異，通過加入熱能的方法使溶劑汽化，而溶質(zhì)不揮發(fā)，從而達到分離的目的。 使含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移

9、出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)，所采用的設備稱為蒸發(fā)器。蒸發(fā)的必要條件為熱能的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。 工業(yè)上的蒸發(fā)操作經(jīng)常在減壓下進行，這種操作稱為真空蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有以下幾個特點：減壓下溶液的沸點下降，有利于處理熱敏性物料，且可利用低壓強的蒸汽或廢蒸汽作為熱源。溶液的沸點隨所處的壓強減少而降低，故對相同壓強的加熱蒸汽而言，當溶液處于減壓時可以提高總傳熱溫差，但與此同時，溶液的粘度加大，所以總傳熱系數(shù)下降。真空蒸發(fā)系統(tǒng)要求有造成減壓的裝置，使系統(tǒng)的投資費用和操作費用提高。二、結(jié)晶 結(jié)晶是從液相或氣相生成形狀一定、分子(或原子、離子)有規(guī)則排列的晶體的現(xiàn)象。與其他分離

10、的單元操作相比，結(jié)晶過程具有如下特點：能從雜質(zhì)含量相當多的溶液或多組分的熔融混合物中產(chǎn)生純凈的晶體；能耗少，操作溫度低，對設備材質(zhì)要求不高，一般亦很少有“三廢”排放，有利于環(huán)境保護；結(jié)晶產(chǎn)品包裝、運輸、儲存或使用都很方便。三、冷凍濃縮 冷凍濃縮是利用冰與水溶液之間的固液相平衡原理的一種濃縮方法。冷凍濃縮適用于熱敏性食品的濃縮，可防止食品中的芳香物質(zhì)的揮發(fā)損失。 冷凍濃縮的主要缺點是：冷凍濃縮過程本身不具有殺菌滅酶作用，因此濃縮制品必須凍藏或再加熱處理，才能保存；采用這種方法制品的濃度不僅受低共熔濃度限制也受冰晶與濃縮液分離的難易程度影響，一般濃度越高，粘度越大，分離就越困難；濃縮過程會造成不可

11、避免的溶質(zhì)損失，且成本高。第四節(jié) 食品的分離原理一、過濾 過濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力作用下使連續(xù)相流體通過介質(zhì)的孔道，而分散相顆粒被截留，從而實現(xiàn)分離的操作。過濾被廣泛應用于食品加工中。通常過濾用于澄清像果汁或植物油一類的液體食品，或從空氣或流體食品中除去微生物和從液相中分離出固體(即糖精制、脂肪分級等)。二、壓榨 壓榨是通過機械壓縮力將液相從液固兩相混合物中分離出來的一種單元操作，在壓榨過程中液相流出而固相截留在壓榨面之間。 壓榨的基本原理：是將物料置于兩個表面之間，對物料施加壓力使液體分離釋出。釋出的液體透過物料內(nèi)部空隙流向自由邊緣或表面。 壓榨的一個潛在應用是半固體食品在加熱干燥

12、前預先被機械脫水。在這種情況下，用機械手段除去水所需的能量比加熱脫水所需的能量要少。壓榨技術在食品加工中的一個基本應用是從種子中榨油。另一個應用是壓榨水果生產(chǎn)果汁。三、離心 離心分離是利用離心慣性力實現(xiàn)物料中固液或液液兩相間以及液液固三相間的分離，在食品工業(yè)上經(jīng)常碰到的是液固相(懸浮液)或液液相(浮濁液)的分離。實現(xiàn)離心分離的專用設備稱為離心機。 離心分離在食品加工中應用：從牛奶中分離奶油和植物油的精煉，及啤酒工業(yè)、魚蛋白濃縮物加工和從果汁中除去細胞碎片。離心過濾也被用于食品工業(yè)中從結(jié)晶漿液中分離結(jié)晶產(chǎn)品(乳糖、蔗糖)。四、蒸餾 蒸餾是分離液體混合物的一種重要方法。蒸餾分離的基礎是根據(jù)液體混合

13、物中各組分的揮發(fā)度差異，通過加熱的方法使混合物形成氣、液兩相，各組分在兩相中濃度不同，從而實現(xiàn)混合物的分離。 蒸餾可以按不同方法分類。按操作原理可分為水蒸氣蒸餾、簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾、分子蒸餾和各種特殊蒸餾。按操作方式可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。按操作壓強可分為常壓蒸餾、加壓蒸餾和真空(減壓)蒸餾。按液體混合物所含組分數(shù)目可分為雙組分蒸餾和多組分蒸餾。五、吸收 通過將一種組分選擇性吸收或溶解到液體中來除去蒸汽相中的少量雜質(zhì)，被稱為吸收。然而食品加工中吸收技術的應用是有限的。相反的過程是通過選擇性吸收到氣流中來除去液相中的雜質(zhì)稱為汽提。在食品加工中，汽提用于植物油的脫臭。 吸收或汽提的推動力是

14、雜質(zhì)化合物在液相和氣相中的濃度差。在吸收中，雜質(zhì)遷移到液相中直至達到平衡，而在汽提中，雜質(zhì)遷移到氣相中達到平衡。在汽提中，兩組分之間的蒸汽壓差為選擇性去除揮發(fā)組分(脂肪酸等)提供了推動力。六、提取 當固態(tài)原料中的一種組分被溶解在液體溶劑中時，這種組分就被提取，這就稱作為浸提或固液抽提。固液提取依據(jù)的基本原理是固液之間存在的濃度差，它引起分子從一處擴散到另一處。實際上，固體中溶質(zhì)的擴散不是浸出的惟一機制。在固液提取過程中，也存在溶質(zhì)從固體表面洗出、提取物從粒子間微孔中的置換和溶解化反應(或從不溶性前體中誘導反應產(chǎn)生可溶性溶質(zhì))。 七、吸附 吸附屬于傳質(zhì)分離過程，是使氣體或液體流動相與多孔固體顆粒

15、相接觸，使流動相中一種或多種組分被吸附于固體表面，以達到分離的操作。其中具有吸附能力的固體顆粒相稱為吸附劑，流動相中被吸附的組分稱為吸附質(zhì)。 根據(jù)流動相的不同，可將吸附分為液體吸附和固體吸附，在食品工業(yè)中用到的主要是液體吸附。若吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力僅為分子間的引力，該吸附稱為物理吸附或范德華吸附。若吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力為化學力，即兩者已進行化學反應生成了某種物質(zhì)，這種吸附稱為活性吸附。八、離子交換 離子交換過程是一種特殊的吸附過程，但它又不同于吸附，離子交換是一個化學過程。在食品工業(yè)生產(chǎn)中離子交換是分離提純某些產(chǎn)品的一種單元操作技術。其中提供可交換離子的不溶性固體稱為離子交換劑，可

16、交換陽離子的交換劑稱為陽離子交換劑，可交換陰離子的交換劑稱為陰離子交換劑。 離子交換樹脂可根據(jù)活性基團的性質(zhì)，分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類，每一類根據(jù)其不同的交換性能又可分為強型和弱型離子交換劑兩種。根據(jù)樹脂的物理結(jié)構，離子交換樹脂又可分為凝膠型和大孔型兩類。 第五節(jié) 食品的粉碎與篩分原理一、食品的粉碎 “粉碎”是固體物料尺寸由大變小過程的總稱，是利用機械力來克服固體物料內(nèi)部凝聚力使之破碎成符合要求的小顆粒的單元操作，它包括“破碎”和“粉磨”?！捌扑椤敝赣纱罅蠅K變成小料塊的過程，包括粗碎和中碎；粉磨則是指由小料塊變成細粉體的過程，也稱作磨碎或研磨，包括微粉碎和超微粉碎。 根據(jù)被粉碎物

17、料和成品粒度的大小，粉碎可分為粗粉碎、中粉碎、微粉碎和超微粉碎四種。二、篩分與篩析 篩分是利用篩分器(或簡稱篩子)將粒度不同的固體顆?；旌衔锓蛛x成若干部分的單元操作。在篩分過程中，通過篩孔的物料稱作篩過物，未能通過的稱作篩留物。篩分結(jié)果，使每一部分顆粒的大小都比原來更均勻。在工業(yè)上，常用篩分法將粒狀或粉狀物料按規(guī)定的粒度范圍相分離。除此之外，還通過利用篩孔大小不同的一套篩子進行粒度分級，測定和分析粉碎產(chǎn)物的粒度組成特性，即進行過篩分析(簡稱篩析)。 篩分方法： 根據(jù)物料性質(zhì)的差異及對篩析結(jié)果精度要求的不同，篩分分析有干法和濕法之分。如果對篩析的精確度要求不甚嚴格，通常直接進行干法篩析。但如果物

18、料含水較多、互相粘結(jié)時，應采用干濕聯(lián)合篩析法，才能得到比較精確的結(jié)果。為了促使物料顆粒通過篩孔，提高篩分效率和生產(chǎn)能力，物料與篩網(wǎng)之間必須作相對運動。因此可將篩分設備分為固定式和運動式兩類，依篩面形狀又可將運動式分為滾筒篩和平面篩二種。第六節(jié) 食品的攪拌混合、均質(zhì)和乳化原理一、攪拌混合的基本理論均勻度：是指一種或幾種組分的濃度或其他物理量如溫度等的均勻性。分離尺度：表示組分或熱量這類可分散的“參量”的未分散部分的大小。分離強度：表示兩相鄰團塊間濃度、溫度等參量的差異，同時也表示團塊中的參量值與完全均勻后的參量平均值之間的差異。 混合過程有三種機理：對流混合、分子擴散混合和剪力混合。在一般的混合

19、過程中，往往有一個由對流混合到擴散混合的逐漸過度過程。分離尺度大時，多為對流混合，分離尺度小時，多為擴散混合。對高粘度流體的混合，既無明顯的分子擴散現(xiàn)象，又難以造成良好的湍流，以分割組分元素，這種情況下混合的主要機理是剪力。 二、均質(zhì) 均質(zhì)也稱勻漿，是使懸浮液(或乳化液)體系中的分散物質(zhì)微?；?、均勻化的處理過程。這種處理同時起降低分散物尺度和提高分散物分布均勻性的作用。 均質(zhì)是通過均質(zhì)設備對物料的作用實現(xiàn)的，如高壓均質(zhì)機、膠體磨、超聲波乳化器、高速攪拌器等都有均質(zhì)功能。這些設備產(chǎn)生均質(zhì)作用的本質(zhì)是使料液中的分散物質(zhì)受流體力學上剪切作用而得到破碎。但產(chǎn)生這種剪切作用的能量密度大小，因設備的不同有

20、很大的差異。 三、乳化 將油和水攪拌時，由于剪切等作用界面不斷分裂，界面面積急劇增大，界面能形成極大的力，聚結(jié)的速度也急劇加快。由于乳化劑具有表面活性(親水、親油性)，它向油水界面吸附，使界面能降低，防止油或水回復原狀。此外，因乳化劑分子膜將液滴包住，可防止碰撞的液滴彼此又合并。同時由于形成表面雙電層，當兩個液滴相互接近時，因電的相斥作用防止凝聚。乳化劑的這種作用使原熱力學不穩(wěn)定體系的乳液可以保持為穩(wěn)定體系。乳化機理 乳化液在重力場或其他力場中，均多少具有不穩(wěn)定的特性，即系統(tǒng)遲早會產(chǎn)生兩相分層現(xiàn)象，亦即輕相上浮，重相下降。沉降速度是乳化液產(chǎn)生分層現(xiàn)象的直接原因。對于一定的系統(tǒng)，雖然靜置時兩相密

21、度差和外相粘度不發(fā)生變化，而液滴的大小卻因界面張力的作用而發(fā)生變化。因此，界面張力成為影響乳化液穩(wěn)定性的間接因素，所以，乳化液是一種熱力學上不穩(wěn)定的系統(tǒng)。影響乳化液穩(wěn)定性的主要因素：液滴的大?。?液滴的沉降速度與滴徑的平方成正比。兩相密度差： 沉降速度與兩相密度差成正比。粘度： 粘度高，可減慢液滴的并合，分散介質(zhì)高粘度起著防止液滴并合、保持乳化液穩(wěn)定的作用。粒子的電荷： 當使用離子性表面活性劑作乳化劑時，因增加了分散液滴的電荷，加強了液滴的相互排斥，所以也有阻止合并的作用。 乳化液形成的方法 是將成分子狀態(tài)分散的液體凝聚成適當大小的液滴的方法； 是將一種液體加到另一種液體中同時進行強烈攪拌而生

22、成乳化分散物的方法。工業(yè)上主要應用分散法，這種方法是使大液滴群不斷地分裂為微粒群。因本身所形成的分散液滴能很快并合，所以也不可能分散為大量的極細微粒，為此，除使用強烈的機械微?；?，一般還要添乳化劑和穩(wěn)定劑。凝聚法分散法 (emulsifier)是指能夠改善乳化體中各種構成相之間的表面張力，從而提高其穩(wěn)定性的食品添加劑。乳化劑的HLB值(親水親油平衡值)不同，其作用也不同。HLB值在1.53.0之間的乳化劑具消泡作用，HLB值在3.56.0之間的乳化劑為油溶性乳化劑，HLB值在79之間的乳化劑具有濕潤作用，HLB值在818之間的為水溶性乳化劑，HLB值在1315之間的具有清洗作用，HLB值在1

23、518的具有助溶作用。乳化劑 第七節(jié) 食品的冷凍原理 一、制冷基本概念制冷量： 也稱制冷能力，是在一定的操作條件(制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過冷溫度)下，單位時間制冷劑從被冷凍物取出的熱量。制冷劑 ： 是制冷系統(tǒng)中實現(xiàn)制冷循環(huán)的工作介質(zhì)。工業(yè)上常用的制冷劑有氨、氟利昂-12、氟利昂-22等。載冷劑： 在間接制冷中，用廉價物質(zhì)作媒介載體實現(xiàn)制冷裝置與被冷卻物體或空間的熱交換，這種媒介載體稱為載冷劑，也稱冷媒。常用的載冷劑有水、鹽水和有機化合物等。 二、食品的凍結(jié)水的凍結(jié)曲線 食品凍結(jié)過程是食品中自由水形成冰晶體的物理過程。食品中的水分以自由水和結(jié)合水兩種形式存在。自由水是可以結(jié)冰的水分。結(jié)合水與

24、固形物結(jié)合在一起，冷凍時不能凍結(jié)成冰。水凍結(jié)成冰的一般過程是先降溫過冷，而后在冰點溫度下形成冰晶體的過程。水在常壓下的冰點為0。但實際上在凍結(jié)曲線上，冰晶體往往不是一到0就形成，而是要先經(jīng)過一個過冷過程。即水溫要降到低于冰點溫度才會出現(xiàn)從液態(tài)到固態(tài)的相轉(zhuǎn)變。 食品的凍結(jié)曲線 冷凍食品往往含有大量水分，其凍結(jié)過程大致與水凍結(jié)成冰的過程相似。根據(jù)溶液冰點降低原理，食品的初始凍結(jié)點總是低于水的冰點。 食品在凍結(jié)時的溫度時間關系是一條溫度不斷降低的曲線，即其凍結(jié)過程不在一個溫度下進行。即使在溫度遠低于冰點情況下，仍有部分自由水沒有凍結(jié)。含有少量水的未凍結(jié)的高濃度溶液，只有當溫度降低到低共熔點時，才會全

25、部凝結(jié)成固體。一般凍藏食品的溫度僅為-18左右。其中的水分實際上并未完全凍結(jié)。 凍結(jié)對食品的影響物理性質(zhì)變化 密度和內(nèi)壓: 水在0凍結(jié)成冰時，首先表現(xiàn)出體積的膨脹(膨脹率約為9%)，而冰進一步降溫會發(fā)生體積上的收縮。一般情況下，水凍結(jié)總是密度變小。凍結(jié)是從外向內(nèi)進行的，食品外部先形成冰層。當內(nèi)部水分因凍結(jié)而膨脹時會受到外部凍結(jié)層的阻礙，于是產(chǎn)生內(nèi)壓，即所謂凍結(jié)膨脹壓。當內(nèi)壓超過外層凍結(jié)層的強度屈服限時，外層便破裂，內(nèi)壓消失。在采用溫度較低的液氮進行凍結(jié)時，較厚的產(chǎn)品表面出現(xiàn)龜裂，就是因產(chǎn)生內(nèi)壓而造成的。比熱容: 由于冰的比熱容是水的1/2，因此總的來說，凍結(jié)食品的比熱容也較未凍結(jié)時的小。并且由

26、于食品凍結(jié)時水是逐漸變成冰的，因此食品凍結(jié)時的比熱容并非定值。熱導率: 由于冰的熱導率約為水的4倍，因此凍結(jié)食品的熱導率較未凍結(jié)時的大。同樣，食品在凍結(jié)過程中，其熱導率也不是定值。但總的變化趨勢是，隨著凍結(jié)的進行，食品的熱導率不斷增大。汁液流失: 食品經(jīng)凍結(jié)解凍后，內(nèi)部結(jié)晶冰就融解成水。它不能被肉質(zhì)吸收重新回到原來狀態(tài)時，這部分水分就分離出來成為流失液。干耗量: 凍結(jié)過程不僅是個傳熱過程，而且是個傳質(zhì)過程，會有一些水分從食品表面蒸發(fā)出來，從而引起干耗。凍結(jié)食品質(zhì)構的變化 凍結(jié)過程中溫度降低到食品冰點時，處于細胞間隙內(nèi)的那些與親水膠體結(jié)合較弱或以低濃度溶液狀態(tài)存在的水分，首先形成冰晶體，并出現(xiàn)胞

27、內(nèi)水分向細胞間已形成的冰晶體遷移聚集的趨勢，這種趨勢將一直保持到溫度降到足以使細胞內(nèi)汁液就地轉(zhuǎn)化為冰晶為止。 凍結(jié)過程進行得越慢，上述的水分重新分布愈顯著。由于細胞內(nèi)水分向細胞間遷移，結(jié)果造成細胞內(nèi)濃度的增加，其冰點進一步下降，于是水分外逸量又會再次增加。正是這樣，細胞間的冰晶體顆粒就愈長愈大，破壞了食品的細胞組織，降低了冷凍食品的復原質(zhì)量。凍結(jié)過程如果以較快速度完成，則上述的水分重新分布，造成組織破壞的程度將得到緩和。食品凍結(jié)方法與裝置 空氣凍結(jié)法是以空氣作為載冷劑，接受來自制冷循環(huán)中制冷劑的冷量，將其傳給與載冷劑直接相接觸的食品的凍結(jié)方法?？諝鈨鼋Y(jié)法又可分為靜止空氣凍結(jié)法、送風凍結(jié)法和流化

28、凍結(jié)法。目前空氣凍結(jié)法是應用最廣泛的凍結(jié)方法?？諝鈨鼋Y(jié)法的裝置有管架式靜止空氣凍結(jié)裝置、隧道式凍結(jié)裝置、傳送帶式連續(xù)凍結(jié)裝置等。浸漬凍結(jié)與液化氣體凍結(jié)及裝置 食品浸漬于低溫不凍液體中進行凍結(jié)的方法稱為浸漬凍結(jié)法，供此法凍結(jié)用的裝置稱為浸漬凍結(jié)裝置。 液化氣體凍結(jié)法是用液化氣體作冷凍介質(zhì)，凍結(jié)溫度一般在-73以下，常用的介質(zhì)有液氮、液態(tài)二氧化碳。此法是一種不用冷凍機的凍結(jié)方法，其特點是介質(zhì)使用后不回收。接觸凍結(jié)裝置 接觸冷凍法是使食品與兩側(cè)冷凍平板直接接觸而凍結(jié)的方法。冷凍平板通常是金屬中空板，其間通以載冷劑或制冷劑。冷凍裝置依冷凍板的取向方式，可分為橫式和豎式兩種。 第八節(jié) 食品的膜分離原理一

29、、概述膜分離過程 一般膜分離過程是按所選用的膜的孔徑、 傳質(zhì)推動力和傳遞機理進行分類，根據(jù)推動力本質(zhì)的不同，又可分為四類：以靜壓力差為推動力的過程；以蒸汽分壓差為推動力的過程；以濃度差為推動力的過程；以電位差為推動力的過程。膜的分類及性質(zhì) 膜分離技術的核心是分離膜。衡量一種分離膜是否有實用價值，要看是否具有以下條件：要有高的截留率和高的透過量；要有強的抗物理、化學和微生物侵蝕的性能；要有好的柔韌性和足夠的機械強度；使用壽命長，pH適用范圍廣；成本合理，制備方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。 目前應用較廣的分離膜是合成高分子聚合物膜。聚合物按其結(jié)構與作用特點可分為微孔膜、均質(zhì)膜、非對稱性膜和離子交換膜四類。

30、膜性能包括膜的分離透過性和物化穩(wěn)定性。二、反滲透反滲透機理 滲透是由于化學位梯度的存在而引起的自發(fā)擴散現(xiàn)象。當對水溶液施加大于溶液滲透壓的壓力時，水將通過反滲透膜流向膜的另一側(cè)。此過程大致可分為三步：水從料液主體傳遞到膜表面；進入膜表面，并通過膜的活性層；從膜的活性層進入支撐層的孔道，然后流出膜，同時溶質(zhì)也將有少量沿同樣途徑通過膜而進入透過液。 反滲透的滲透通量 高的滲透通量是膜性能的一個主要指標。反滲透過程的滲透通量主要與以下因素有關。膜兩側(cè)壓差: 所施壓力越高，透過液通量越大，對于恒定的滲透壓差而言，膜的耐壓性限制了膜兩側(cè)的最大壓力降。物料特征: 進料液中各組分的性質(zhì)在許多方面影響透過液通量。溫度: 在反滲透中，操作溫度高可提高透過液通量。但升高溫度受到膜熱穩(wěn)定性的限制。進料液濃度: 進料液中可溶性溶質(zhì)的濃度會影響滲透壓，提高進料液濃度意味著濃差極化程度的增