物理化學實驗報告

物理化學實驗報告院系：班級：學號：姓名：實驗名稱：山藥等藥食同源產品的開發(fā)與保鮮日期：11月16日和17日組員：山藥一組一、目的和規(guī)定淮山藥作為高營養(yǎng)食品含有大量蛋白質、糖類、B族維生素、維生素C、維生素E、葡萄糖、粗蛋白氨基酸、膽汁堿、尿囊素、及碘、鈣、鐵、磷等人體不可缺少的無機鹽和微量元素等營養(yǎng)成分。那么淮山藥的功效與作用有哪些呢？

1.健脾益胃、助消化：

山藥含有淀粉酶、多酚氧化酶等物質，有助于脾胃消化吸取功效，是一味平補脾胃的藥食兩用之品。不管脾陽虧或胃陰虛，皆可食用。臨床上慣用治脾胃虛弱、食少體倦、泄瀉等病癥；

2.滋腎益精：

山藥含有多個營養(yǎng)素，有強健機體，滋腎益精的作用。大凡腎虧遺精，婦女白帶多、小便頻數(shù)等癥，皆可服之；

3.益肺止咳：

山藥含有皂甙、黏液質，有潤滑，滋潤的作用，故可益肺氣，養(yǎng)肺陰，治療肺虛痰嗽久咳之癥；

4.減少血糖：

山藥含有粘液蛋白，有減少血糖的作用，可用于治療糖尿病，是糖尿病人的食療佳品；

5.延年益壽：

山藥含有大量的黏液蛋白、維生素及微量元素，能有效制止血脂在血管壁的沉淀，防止心血疾病，獲得益志安神、延年益壽的功效；

6.抗肝昏迷

近年研究發(fā)現(xiàn)山藥含有鎮(zhèn)靜作用，可來抗肝昏迷在中醫(yī)藥學的傳統(tǒng)之中，論藥與食的關系是現(xiàn)有同處，亦有異處。但從發(fā)展過程來看，遠古時代是同源的，后經幾千年的發(fā)展，藥食分化，若再往此后的前景看，也可能返樸歸真，以食為藥，以食代藥。中國中醫(yī)學自古以來就有“藥食同源”（又稱為“醫(yī)食同源”）理論。這一理論認為：許多食物既是食物也是藥品，食物和藥品同樣同樣能夠防治疾病。在古代原始社會中，人們在尋找食物的過程中發(fā)現(xiàn)了多個食物和藥品的性味和功效，認識到許多食物能夠藥用，許多藥品也能夠食用，兩者之間很難嚴格分辨。這就是“藥食同源”理論的基礎，也是食物療法的基礎。中醫(yī)藥學尚有一種中藥的概念是：全部的動植物、礦物質等也都是屬于中藥的范疇，中藥是一種非常大的藥品概念。但凡中藥，都能夠食用，只但是是一種用量上的差別而已，也就是說法：毒性作用大的食用量小，而毒性作用小的食用量大。因此嚴格地說，在中醫(yī)藥中，藥品和食物是不分的，是相對而言的：藥品也是食物，而食物也是藥品；食物的副作用小，而藥品的副作用大。這就是“藥食同源”的另一種含義。真空冷凍干燥是物料脫水的一種抱負的辦法,含有保持物質原有的活性成分及營養(yǎng)成分不變,物品干燥后不僅色、香、味、形不變,且保存數(shù)年后,復水仍能保持其原有風味及活性成分,該技術被廣泛采用在醫(yī)藥工業(yè)、生物研究、營養(yǎng)保健品、特色食品等行業(yè).二、基本原理其它干燥辦法同樣，要維持升華干燥的不停進行，必須滿足兩個基本條件，即熱量的不停供應和生成蒸汽的不停排除。在開始階段，如果物料溫度相對較高，升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。但隨著升華的進行，物料溫度很快就降到與干燥室蒸汽分壓相平衡的溫度，此時，若沒有外界供熱，升華干燥便停止進行。在外界供熱的狀況下，升華所生成的蒸汽如果不及時排除，蒸汽分壓就會升高，物料溫度也隨之升高，當達成物料的凍結點時，物料中的冰晶就會融化，冷凍干燥也就無法進行了。供應熱量的過程是一種傳熱過程，排除蒸汽的過程是一種傳質的過程，因此，升華干燥過程實質上是一種傳熱、傳質同時進行的過程。自然界中所發(fā)生的任何過程都有驅動力，升華干燥中的傳熱驅動力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質驅動力為升華界面與蒸汽捕集器（或冷阱）之間的蒸汽分壓差。溫差愈大，傳熱速率愈快；蒸汽分壓差愈大，傳質（即蒸汽排除）速率愈快。凍干時，既要保持產品的優(yōu)良品質，又要獲得較快的干燥速率。升華所需要的潛熱必須由熱源通過外界傳熱過程傳送到被干燥物料的表面，然后再通過內部傳熱過程傳送到物料內冰升華的實際發(fā)生處。所產生的水蒸氣必須通過內部傳質過程達成物料的表面，再通過外部傳質過程轉移到蒸汽捕集器（冷阱）中。任何一種過程或幾個過程一起都可能成為干燥過程的“瓶頸”，它取決于凍干設備的設計、操作條件以及被干燥物料的特性。只有同時提高傳熱、傳質效率，增加單位體積凍干物料的表面積，才干獲得更快的干燥速率。水有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三中態(tài)相.根據(jù)熱力學中的相平衡理論,隨壓力的減少,水的冰點變化不大,而沸點卻越來越低,向冰點靠近.當壓力降到一定的真空度時,水的沸點和冰點重疊,冰就能夠不經液態(tài)而直接汽化為氣體,這一過程稱為升華.食品的真空冷凍干燥,就是在水的三相點下列,即在低溫低壓條件下,使食品中凍結的水分升華而脫去.三、儀器設備凍干食品生產最重要的設備為食品用真空冷凍干燥機組，該機組的性能，能耗和操作自動化程度的高低決定了凍干食品生產公司的技術水平的高低，食品用凍干機分間歇式和持續(xù)式。持續(xù)式機組在國內公司尚屬少見。間歇式凍干機由干燥箱體、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等5部分構成。

⑴干燥箱體有圓筒形及方形兩種重要的形式，各有優(yōu)點，圓筒形制造容易，但無法運用的空間多；方形則相反，空間運用率高，但制造較困難。

⑵加熱系統(tǒng)大多數(shù)采用輻射傳熱，輻射板由陽極電鍍鋁制成，導熱介質有導熱油，飽和水、二次蒸汽，有機溶劑如丙二醇、甘油等，熱源均系用高壓水蒸汽。

⑶真空系統(tǒng)采用機械真空泵，有羅茨泵＋油封泵及羅茨泵＋羅茨泵＋大氣噴射＋水環(huán)泵兩種，兩者重要區(qū)別是前者不能抽水蒸汽，因此對冷阱效率規(guī)定較高，優(yōu)點是能耗小，后者則正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺點是能耗較大。

⑷制冷系統(tǒng)由制冷機組與冷卻排管構成，作水蒸汽捕集器（亦稱冷阱）依其與輻射板組件的相對位置，有以下幾個形式：①底置式：放置在輻射板組件的底部；②側置式：放置在輻射板組件的兩側；③后置式：放置在輻射板組件的背面；④另置式：放置在輻射板組件不在同一容器內，另外一種容器放置，兩容器之間有一種短而粗的管件連接。

⑸控制系統(tǒng)有手動控制及自動控制兩大類，自動控制又分儀表自動控制與PLC可編程序控制兩類。以PLC可編程序控制最先進，現(xiàn)在已有專用的凍干程序控制儀問世，是在PLC基礎上按凍干規(guī)定而設計的，能自動完畢凍干過程中復雜的控制操作，并且有貯存數(shù)據(jù)的功效。四、實驗環(huán)節(jié)工藝流程

原料選擇→整頓→預凍結→升華干燥→后解決→包裝、貯藏。

操作要點

⑴預解決普通預解決是指升華干燥前的全部解決，因此干燥前凍結也屬于預解決。原料預解決和常規(guī)的果蔬干燥及果蔬速凍制品相似，如需進行挑選、清洗、去皮、切分、燙漂、冷卻等解決。

預凍結是把經前解決后的原料進行冷凍解決，它是凍干的重要工序。由于果蔬在冷凍過程中會發(fā)生一系列復雜的生物化學及物理化學變化，因此預凍的好壞將直接影響到凍干果蔬質量。冷凍過程中重點考慮的是被凍結物料的凍結速率對其質量和干燥時間的影響。速凍與慢凍有下列差別：速凍產生的冰晶較小，慢凍產生的冰晶較大；大的冰晶有助于升華，小的冰晶不利于升華；小的冰晶對細胞的影響較小，冰晶越小，干燥后越能反映出產品原來的組織構造和性能。但凍結速率高，所需的能耗也高。應綜合考慮，選擇一種最優(yōu)的凍結速率，在確保凍干食品質量的同時，使所需的冷凍能耗最低。

⑵升華干燥是凍干食品生產過程中的核心工藝。要控制好工藝條件：

①裝載量干燥時，凍干機的濕重裝載量即單位面積干燥板上被干燥的質量，是決定干燥時間的重要因素。被干燥食品的厚度也是影響干燥時間的因素。

冷凍干燥時，物料的干燥是由外層向內層推動，因此，被干燥物料較厚時，需要較長的干燥時間。在實際干燥時，被干燥物料均被切成15～30mm的均一厚度。單位面積干燥板所應裝載的物料量，應根據(jù)加熱方式及干燥食品的各類而定。在采用工業(yè)化大規(guī)模裝置進行干燥時，若干燥周期為6～8h，則干燥板物料裝載量為5～15kg/m2。

②干燥溫度冷凍干燥時，為能縮短干燥時間，必須有效地供應冰晶升華所需要的熱量，因此設計出多個實用的加熱方式。干燥溫度必須是控制在以不引發(fā)被干燥物料中冰晶融解、已干燥部分不會因過熱而引發(fā)熱變性的范疇內。因此，在單一加熱方式中，干燥板的溫度在升華旺盛的干燥早期應控制在70～80℃，干燥中期在60℃，干燥后期在40～50℃。

③干燥終點的判斷干燥終點可用下列指征來鑒定：物料溫度與加熱板溫度基本趨于一致并保持一段時間；泵組（或冷阱）真空計與干燥室真空計趨于一致，并保持一段時間；干燥室真空計冷阱溫度基本上回復到設備空載時的指標并保持一段時間；對有大蝶閥的凍干機，可關閉大蝶閥，真空機基本不下降或下降極少。以上4個鑒定根據(jù)，即可單獨使用，亦可組合或聯(lián)合使用。

⑶后解決后解決涉及卸料，半成品選別，包裝等工序。

凍干結速后，往干燥室內注入氮氣或干燥空氣破除真空，然后立刻移出物料在一種相對濕度50%下列，溫度22～25℃，塵埃少的密閉環(huán)境中卸料，并在相似的環(huán)境中進行半成品的選別及包裝。由于凍干后的物料含有龐大的表面積，吸濕性非常強，因此需要在一種較為干燥的環(huán)境下，完畢這些工序的操作。

⑷包裝與貯存食品凍干后含有龐大的表面積，食品中的某些成分直接裸露到空氣中，易接觸到空氣中的氧及吸附水分，從而造成凍干食品的逐步變質。另首先，大多數(shù)凍干食品均含有天然色澤，這些天然色素易在光照下降解。在氧化作用及色素降解過程中，溫度也是一種影響這類化學反映的重要因素。因此，凍干食品的包裝重要考慮如何避免或減輕上述4個因素的影響。

凍干食品所含有的多孔海綿狀構造，現(xiàn)有其有利的一面，也有其不利的一面：一是產品一旦暴露于空氣中容易吸濕和氧化降質，因此，凍干食品應抽真空包裝，最佳充氮包裝；二是凍干食品所占體積相對較大，不利于包裝、運輸、銷售，因此凍干食品常被壓縮后包裝。另外，多孔疏松狀構造使得凍干食品在運輸、銷售途中極易破碎，因此，對于那些不便壓縮包裝的凍干食品，應含有一定保護作用的包裝材料或包裝形式。

凍干食品慣用的包裝材料為PE袋及復合鋁鉑袋，PE袋慣用作大包裝用，復合鋁鉑袋慣用作小包裝用，外包裝普通都選用牛皮瓦楞紙板箱，其大小符合集裝箱運輸之需要，用PE袋作內包裝時，為強化其隔絕氧、水、汽的作用，慣用雙層，必要時，還可采用鐵罐包裝，但價格較高，應用不很普遍。不管采用何種包裝材料，均需采用抽真空充氮，并添加除氧劑及干燥劑。

凍干食品應貯存在陰涼、干燥處，如有條件，最佳放置在低溫低濕的環(huán)境中，保質期普通為1～2年，采用鐵罐包裝時可適宜延長。實例淮山藥⑴工藝流程

原料→分檢→清洗→切段→鋪盤→預凍結→凍干→卸料→半成品分檢→包裝→入庫。

⑵操作要點

原料規(guī)定新鮮，無病害、無損傷。

分檢按原料驗收辦法將合格的原料挑選出來，注意剔除夾雜物，

清洗用流動水漂洗，洗去表面泥沙。

切段用切片機切成2～3mm的小圓片。

鋪盤把截切好的山藥均勻鋪入凍干盤中。

速凍鋪好盤后的山藥片連同凍干盤一起推入急凍庫中速凍，注意放置好測溫探頭，當溫度達成－25℃下列，維持3h。

凍干開始抽至真空，后在真空狀態(tài)下共9個環(huán)節(jié)：1）溫度減少到-20℃，設定15min,持續(xù)6h。2）設定溫度到-15℃，設定5min,持續(xù)4h。3）設定溫度到-15℃，設定10min,持續(xù)4h。4）設定溫度到0℃，設定20min,持續(xù)1h。5）設定溫度到10℃，設定15min,持續(xù)1h。6）設定溫度到20℃，設定10min,持續(xù)1h。7)設定溫度到50℃，設定10min,持續(xù)2h。8)設定溫度到60℃，設定10min,持續(xù)2h。9)設定溫度到60℃，設定5min,持續(xù)2h。

卸料卸料應在密閉、少塵埃的干凈區(qū)域內進行，室內相對濕度50%下列，溫度22～25℃，卸料后如來不及進行半成品分檢，則應先密閉口在容器中。

半成品分檢重要挑去夾雜物，分切不良及其它不合格品，其環(huán)境規(guī)定與卸料同。

包裝按與客戶訂立合同時的規(guī)格包裝，普通有5kg/箱、8kg/箱、10kg/箱可供選擇，為避免堆疊時外包裝箱變形，外箱常設計成高箱式（四方底，高為底邊長的兩倍半左右），且裝料時只裝至離頂2～2.5cm為宜。五、原始數(shù)據(jù)凍干盤重：2830.7g總物料濕重：1319.0g皿重:33.8275g濕重:51.2155g102℃干燥3小時后絕干重量：7.2464g真空冷凍干燥后物料+凍干盤重=3173.0g干燥物料凈重：342.3g水重:976.7g復水性數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2原始重量（g）1.1410.98910s后3.1242.26120s后3.5412.47530s后3.6322.75650s后3.8402.778六、實驗總結

我國在50年代引進真空冷凍干燥技術，引用于醫(yī)藥及生物制品。60年代末到70年代中期，廣東、北京、上海、大連等地相繼建起了凍干食品生產基地。但后來由于形勢的因素以及當時的凍干產品成本高缺少市場而相繼停產或拆除。到了80年代后期，某些外商看中了中國豐富的原料市場，開始在大陸投資設廠。到了90年代，隨著商品經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，市場凍干食品的需求越來越大，特別是外商為打開中國市場，紛紛提供設備貸款以及包銷部分產品，促使某些食品公司大膽引進國外設備建廠，而國內某些廠家亦爭先恐后推出國產凍干設備，一時間，凍干食品行業(yè)呈現(xiàn)一派興旺和蓬勃發(fā)展的景象。但真正有經濟效益的公司并不多，相稱公司由于未經充足論證后即倉促建線生產，在原料供應、銷售市場、工藝技術等均不占優(yōu)勢的狀況下，只得臨時停產以觀市場，昂貴的進口設備閑置或部分閑置，實在令人惋惜。更有個別公司花巨款購置（國產）或引進的是低劣凍干設備，產量低、品質差，根本不能進行商業(yè)化生產。

現(xiàn)在，江蘇、浙江、湖南、湖北、河南、陜西、新疆、福建等地又相繼建成了一批凍干食品生產基地。截止97年12月止，中國大陸地區(qū)共有300臺（套）食品用凍干機在運轉，年產成品約幾千t，重要品種有蘑菇、香菇、豌豆、蘆筍、小香蔥、胡蘿卜、生姜、蝦仁、牛肉丁、豬肉丁、蘋果、梨、香蕉、方便湯料、方便粥等。產品除一小部分供高檔方便食品配伍外，大部分銷往國際市場。

⑷我國凍干食品的發(fā)展前景我國的農副產品資源極其豐富，品種多、質量好、價格低，急需深加工增值。另外，我國的中草藥、貴重動、植物品種繁多，可生產出含有特色的凍干名貴產品。另首先，我國勞動力密集，加工凍干食品的成本比其它國家低得多。這種低成本，對外商產生了巨大的吸引力，近年來，外商轉向中國求購大量凍干食品，這就為我國發(fā)展凍干食品提供了機遇。加入WTO后，象這種高科技含量的行業(yè)市場前景越來越好。

生產成本高是凍干食品的最大缺點，但是隨著凍干技術的提高，凍干設備的日益完善，特別是凍干設備的國產化，凍干食品的生產成本必將并且已經進一步減少。另外，與罐藏食品、冷凍食品相比，凍干食品的運輸、貯存