浅谈浓缩技术的研究

新疆农业大学科学技术学院本科生专业文献综述题目: 浅谈浓缩技术的研究姓名: 石莹莹专业: 食品科学与工程班级: 062班学号: 065202617指导教师: 冯作山职称: 教授2009年12月10日新疆农业大学科学技术学院制浅谈食品浓缩技术的研究现状作者：新疆农业大学科学技术学院食品科学与工程 062班石莹莹 065202617指导老师：冯作山摘要：本篇文章主要阐述了我国浓缩技术的研究现状，分别介绍了食品工业中几种液体浓缩技术，如蒸发浓缩、闪蒸浓缩、蒸馏浓缩、反渗透浓缩、超滤浓缩、透析（渗析）浓缩、电渗析浓缩、冷冻浓缩等，主要对其中的蒸发浓缩、膜浓缩、冷冻浓缩三大浓缩技术的原理、操作技术进行了阐述说明，并通过各浓缩技术方法之间的相互比较，总结其优点和缺点，根据其优缺点来确定各个方法的使用范围，方便食品加工中对浓缩技术的选择。

关键字：浓缩技术；优缺点；选择Abstract: This text mainly expound the newly application of concentration technology, separately introduce several concentration technology, such as: evaporate concentration, momentary concentration, distill concentration, reverse osmosis, surpass filter, dialyze concentration, freeze concentration and so on. In this text expound the principle and operation of evaporate concentration, osmosis concentration and freeze concentration. According to the comparation of these concentration technology, concluding the advantages and disadvantages, make it convenience to make a choice of these concentration technology in food processing.Key word: concentration; advantage and disadvantage ; option一、食品浓缩的目的在食品加工中，一些液态原料或半成品，如果蔬汁液及牛奶等，一般都含有大量的水分（75%-90%），而有营养价值的物质如果糖、有机酸、维生素、盐类、果胶等只占5%-10%,这些物质对热敏感性都很强。

在生产中为了便于储藏运输或作为其他工序的预处理，往往要进行浓缩处理。

浓缩过程中既要提高其浓度，又要使食品溶液的色、香、味尽可能地保存下来。

所以，浓缩是一个比较复杂的过程，是除去食品原料或半成品中部分溶剂（通常是水）的单元操作。

食品浓缩的目的：①作为干燥的预处理以降低产品的加工热耗。

如制作乳粉时需使鲜乳由含水率88%降至3%，若用真空浓缩，每蒸发1Kg水分，需要消耗1.1Kg的加热蒸汽；而用喷雾干燥，每蒸发1Kg水分需要消耗3-4Kg的加热蒸汽，故先浓缩后干燥，可以大大节省热能。

②提高产品质量。

如鲜乳经浓缩再喷雾干燥，所得乳粉颗粒大，密度大，复原性、冲调性和分散性均有改善。

③提高制品浓度，增加制品的储藏性。

用浓缩方法提高制品的糖度或盐分可降低制品的水分活度，使制品达到微生物学上安全的程度，延长制品的有效储藏期，如将含盐的肉类萃取液浓缩到不致产生细菌性的腐败。

④减少产品的体积和质量，便于运输。

如在果品产地，就地制成浓缩果汁，然后运往销售地，稀释加工后出售。

⑤浓缩用作某些结晶操作的预处理。

⑥提取果汁中的芳香物质。

二、食品浓缩的方法在食品工业中有好几种液体浓缩技术，最普通的是蒸发和膜浓缩；冷冻浓缩是另一种浓缩技术，尽管大规模的应用受到限制，但在最近几十年中已经得到了很好的发展。

表1列举了液体浓缩的各种技术。

表1 食品加工中应用的一些普遍浓缩技术三、主要浓缩技术1.蒸发浓缩蒸发浓缩是食品工厂中使用最广泛的浓缩方法。

通过物料沸腾将水分除去，在沸腾时所产生的蒸汽被分离后，则剩下浓缩物。

蒸发浓缩在各种食品的加工操作中得到应用，如果汁、蔬菜汁和乳制品的浓缩。

蒸发浓缩于用于盐或糖精制前的浓缩，用于从高浓度糖浆来生产硬糖。

在果酱和果冻的生产中，加糖果汁或果泥物料经浓缩可抑制微生物的生长提高货架期的稳定性和产生理想的质地。

许多产品在脱水前先进行浓缩，生产乳粉就是这样。

一般说来，当从产品中除去大部分水时，用蒸发去除水分比直接用干燥方法更便宜些。

蒸发过程的两个必要组成部分是加热料液使容积水沸腾汽化和不断除去汽化产生的水蒸气。

一般前一部分在蒸发器中进行，后一部分在冷凝器中完成。

如果蒸发生成的二次蒸汽不再被用作加热介质，而是直接送到冷凝器中冷凝，称为单效蒸发（single-effect evaporation）。

如果第一个蒸发器产生的二次蒸汽引入第二个蒸发器作为加热蒸汽，两个蒸发器串联工作，第二个蒸发器产生的二次蒸汽送到冷凝器排除，则称为双效蒸发，双效蒸发是多效蒸发（multiple-effect evaporation）中最简单的一种。

多效蒸发是将多个蒸发器串联起来的系统，后效的操作压力和沸点均较前效低，仅在压力最高的首效使用新鲜蒸汽作加热蒸汽，产生的二次蒸汽作为后效的加热蒸汽，亦即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，只有末效二次蒸汽才用冷却介质冷凝。

可见多效蒸发明显减少加热蒸汽耗量，也明显减少冷却水耗量。

蒸发浓缩可在常压或减压下进行。

常压浓缩才用开放式设备，在食品加工中应用最多的是薄膜蒸发浓缩。

真空条件下的浓缩必须采用密封设备，主要是真空蒸发浓缩。

1.1薄膜蒸发浓缩薄膜蒸发浓缩根据料液作用力和加热特点，有升、降膜式薄膜蒸发浓缩、离心式薄膜蒸发浓缩、板式薄膜蒸发浓缩。

升、降膜式薄膜蒸发器是一种外加热式蒸发器。

液态物料通过加热室一次就达到所需浓度，浓缩后的物料沿加热管壁呈膜状流的而进行传热和蒸发。

其主要优点是传热效率高，蒸发速度快，蒸发时间短（10-20s），所造成的热损失少，适合于热敏性料液的浓缩，如食品工业果汁及乳制品的生产。

离心式薄膜蒸发浓缩是料液从上部分配管上的喷嘴喷入各离心盘之间的间隙内，在离心力作用下，均匀分布成薄膜状，而且迅速向盘的周边运动，在运动过程中进行蒸发。

它是一种传热效率很高、蒸发强度大的较新型浓缩设备。

料液受热时间很短，约1-2s，形成0.1mm的液膜，特别适合果汁和其他热敏性液体的浓缩。

由于离心盘间的距离小，故对黏度大、易结晶、易结垢的物料不大适用。

设备结构比较复杂，造价较高，传动系统的密封处易泄露，影响真空度。

1.2真空蒸发浓缩减压下的蒸发常称为真空蒸发。

目前，为了提高浓缩产品的质量，食品工业广泛采用真空蒸发进行浓缩操作。

即一般在18-8kPa低压状态下，以蒸汽间接加热方式，对料液加热，使其在低温下沸腾蒸发。

这样物料温度低，且加热所用蒸汽与沸腾料液的温差增大，在相同传热条件下，比常压蒸发的蒸发速率高，可减少料液营养的损失，并可利用低压蒸汽作为蒸发热源。

因真空蒸发时冷凝器和蒸发器料液侧的操作压力低于大气压，必须依靠真空泵不断从系统中抽走不凝气来维持负压的工作环境。

采用真空蒸发的基本目的是降低料液的沸点。

与常压蒸发比较，它有以下优点：①溶液沸点降低，可增大蒸发器的传热温差，所需的换热面积减少；②溶液沸点低，可以应用温度较低的低压蒸汽和废热蒸汽作热源，有利于降低生产费用和投资；③蒸发温度低，对浓缩热敏性食品物料有利；④蒸发器操作温度低，系统的热损失少。

当然，真空蒸发也有缺点：因蒸发温度低，料液黏度大，传热系数较小。

因系统内负压，完成液排出需用泵，冷凝水也需用泵或高位产生压力排出。

真空泵和输液泵都使能耗增加。

2.膜浓缩利用选择性渗透膜进行浓缩是一项正在快速发展的技术，它已经在许多食品加工中得到应用。

膜分离的基础是分子的大小不同，对半孔膜的渗透性不同，小分子比大分子更容易通过膜。

由于水分子是食品中最小的分子之一，用恰当的相对分子质量截留值的膜很容易实现浓缩。

膜分离技术在乳品工业，用于从乳蛋白中分离水和其他相对分子质量小的分子，其他方面的应用包括果汁、调味剂和糖浆等的浓缩。

根据组成膜的物质把膜分成液膜和固膜两种。

膜浓缩（分离）即是一种使用膜的浓缩（分离）方法。

该方法的优点是过程比较简单，没有相变，可在常温下操作，既节省能源，又适合对热敏性物质的浓缩（分离）。

食品工业中应用较成功的膜浓缩主要有：以压力差为推动力的反渗透浓缩；以电力为推动力的电渗析浓缩。

反渗透和超滤的操作大致是：原料液在一定压力下进入过滤器，溶剂通过具有支撑多孔板的半透膜，溶质留于滤膜前，操作方法有间歇式和连续式两种，目前工业上大都以连续式为主。

3.冷冻浓缩冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固-液相平衡的一种浓缩方法。

食品中部分水被冻结，在浓缩产物中产生一种含冰晶的浆状物，然后用某种洗涤技术使冰晶分离。

若某一种液态食品在充分搅拌下冷冻，冰晶成核生长，可得到一种比较纯的冰晶弄浆，通过离心分离或其他分离技术将这些纯冰晶分离出来，留下的就是浓缩产品。

为了尽可能减少黏附在冰晶表面的浓缩物，必须减少产品损失，需对冰晶进行清洗。

在现代冷冻浓缩系统中，采用洗涤柱来分离冰晶浓缩物，以确保冰晶中含有的产品少。

冷冻浓缩由于蒸发浓缩和膜浓缩，由于低温操作不存在气-液界面，因而产品质量高，像牛奶、果汁等热敏性物料，在低温下冷冻浓缩后可保持其原来的品质。

另外，用洗涤柱分离冰晶时，不存在气-液界面，因此冷冻浓缩产品也保持了物料的原风味。

但是，冷冻浓缩的成本大大高于蒸发浓缩或膜浓缩，使该技术缺乏竞争力。

当产品的质量要求高时，可以用这种方法来浓缩；冷冻浓缩的另一个不足是，低温下从高黏度、高浓度的物料液中分离和清洗冰晶异常困难，这导致产品损失大和效率降低，使浓缩受到限制。

尽管商业上尚未完全应用该技术，但已经应用在某些液态食品上，包括果汁、乳制品、醋、咖啡、茶叶提取物、啤酒和白酒及其他风味食品。

冷冻浓缩用于酒精饮料的浓缩要优于其他浓缩技术，冷冻浓缩为从较易挥发的酒精中分离水提供了有效的方法。

冷冻浓缩技术的进一步发展必将使其得到更广泛的应用。

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