食品的分割处理.docx

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食品的分割处理

食品的分割处理

一、分割处理

1、概念

将原料切成一定尺寸的特定形态称为分割。

2、分割机械的种类

• 切片机：

由往复运动的台及回转刀所构成。

用于肉、面包、蔬菜等的切片。

• 切块机：

切成小方块的机器。

用于马铃薯、水果等的切块。

• 面团分割机：

用于面团的分割。

• 线切机：

用于饼干、乳酪等的切断。

以金属线切断饼干面团，特征为面团不附着于金属线。

• 带锯机：

锯带以高速上下移动的方式锯断原料。

适用于冷冻或生鲜屠体肉的分割。

• 面条切截机：

辊筒的间隙调整至切刀的沟轮幅度以内，用于面带的切断。

图1:

切片机

二、食品的物理机械分离

分离因子

分离原理

举例

机械分离

沉降

重力

密度差

水处理

离心

离心力

密度差

油精制、牛乳脱脂

旋风分离

惯性流动力

密度差

喷雾干燥

过滤

过滤介质

粒子大小

除菌、油喷雾干燥/果汁澄清、颗粒分离

压榨

机械力

压力下液体流动

油脂生产

平衡分离

蒸发

热

蒸汽压差

液体浓缩

蒸馏

热

蒸汽压差

芳香回收

结晶

冷却或蒸发

溶解度或熔点

糖精制、冻结产品

干燥

热

水蒸发

食品脱水

冷冻干燥

热

冻结/升华

食品干燥

反渗透

压力/膜

膜渗透性

果汁浓缩

超滤

压力/膜

膜渗透性

乳清粉生产、牛服浓缩

汽提

非挥发气体（蒸汽）

溶解度差

油脂脱臭

浸提

溶剂

有择溶解度

油提取、蔗糖抽提

吸附

固体吸附剂

吸附势

油脂脱色

离子交换

固体树脂

离子亲和力

乳清脱盐、水软化

1、过滤

（1）重要性和应用

图2:

转鼓真空过滤机

（2）操作原理

    就是将物料通过过滤介质，留下一定大小的粒子。

如图3所示.过滤与其他膜分离（超滤和反渗透）的区别在于被子分离粒子的大小,通常,过滤的粒子大小为0.1μm或更大。

含有因固体分散体的液体被压过过滤介质，过滤器保留固体粒子，液体通过。

典型的是，尽管过滤的压力（30-75psi200-500kPa）一般比超滤中使用的压力（50-150psi，350-1000Pa）要稍低，并大大低于反渗透使用的压力（150-1500psi，1-10Mpa），但是将液体压过膜仍然要用轻微的压力。

图3

    过滤体系有各种形式和构造,最常用的一种是板框过滤,如图4所示,在过滤器的每一个板面安放过滤布,以便悬浮液能够被泵入到两块过滤板之间的空室中，通过控制对悬浮液施加压力,液体被迫通过过滤器。

滤渣则保持在过滤介质中。

滤渣在过滤器中堆积直至液体不再通过。

此时，过滤器的流动必须反向，使过滤器中所含有的滤渣清除出来。

图4

    另一种普通的过滤机是连续旋转过滤机，它能连续操作，能大流量加工。

旋转过滤机有许多种形式，在图5中有两种形式。

在连续转鼓机中，被过滤的悬浮液在转鼓表面形成一层过滤介质，液体组分被吸入内部。

鼓内有真空，增加过滤的速率和效率。

当鼓旋转大约3/4时，干的过滤饼被除去并收集。

在连续旋转带式过滤机中，浆料被装上带顶部，过滤是在带上从开头到末端的移动进行的，使液体通过过滤机并在底部被收集。

一旦达到终点或转折点时，过滤饼被除去和收集。

还有，在许多情况下真空操作可提供足够的推动力使过滤率提高。

旋转带式过滤机经常用在油脂分馏中除去结晶脂类物质。

图5:

连续旋转过滤机

2、压榨

（1）重要性和应用

压榨可以定义为从半固体物料中加压

：

典型的种子榨油的加工步骤排出液体。

脱壳种子

↓

轧坯

↓

调理←蒸汽水

↓

螺旋压榨→榨饼

↓

过滤

↓

澄清油

（2）操作原理

    当种子被置于相当大的压力下，种子的细胞会破裂，则所含的油流出来。

如图7所示。

为了使内部结构破裂，借助于某些压力应用装置，使种子在平板或过滤器中进行压榨。

间歇式压榨从可可豆中榨出可可油使用的压力高达41Mpa（6000psi）。

便可以通过活塞装置或在间隙越来越窄的腔体内盘的旋转施加压力。

图9.7显示了螺旋压榨机的工作原理。

图6：

液压式压滤机

图7

3、离心

图8:

立式过滤离心机

（1）重要性和应用

应用离心机精制油的简单流程

油料↓←NaOH

滞留混合器

↓

离心→皂脚

油↓←水

离心→水

↓

干燥器→真空

↓

精制油

（2）操作原理

    在离心机中利用旋转力来分离不同密度的物料。

在油精制中，用离心机根据密度差来从水相（皂液）中分离出油相。

在典型的离心分离机中，如图9所示，有许多圆盘片，相互重叠，间隔很小（不到1cm）。

盘子的形状像漏斗呈45度角。

圆盘垛以5000-6000r/min旋转产生相当大的离心力，未精制的油进入到圆盘垛的底部，通过圆盘上的一系列洞孔进入圆盘垛中。

密度比油大的水相，被迫到离心机的外部区域，油迁移到离心机的内部，在圆盘垛的中心被收集。

油相和水相两股液流都从离心机的顶部通过各自的路线被除去。

图9

三、食品的扩散平衡分离

1、结晶

（1）重要性和应用

食品

晶体结构

物理属性

冰琪琳

冰

光滑

冻结食品

冰

质量和质构

巧克力

油脂

光滑、脆硬、光泽、脂肪颗粒稳定性

人造奶油、黄油

油脂

光滑、硬度、呈粒度

方登糖

糖

光滑

锅熬糖

糖

脆度

豆形胶质软糖等

糖

脆度

糖衣谷物制品

糖

外观（糖霜）

（2）操作原理

    为了形成结晶，液相需要冷却到冻结点（如冰或脂肪的熔化状态）下或者浓缩到溶解度（如蔗糖、盐等溶液）之上。

为了在食品中冻成冰,产品必须冻结到冻结点（熔化点）之下,冻结点是由相对小分子质量溶质（盐、糖等）的浓度决定的。

像盐和单糖这样比较小的分子，对水的冻结点（熔点）有重要的影响。

当食品冻结时，未冻结物质在这些可溶性组分中变得更浓，冻结点下降。

在冻结浓缩过程中，冻结点下降不断进行，直到食品达到玻璃过渡态点。

图10，11

2、蒸馏

（1）重要性和应用

蒸馏被广泛用于化学和石油加工工业中分离具有不同挥发性的组分。

（2）操作原理

    当一种含有不同蒸汽压组分的物质被加热时，易挥发的组分（低蒸汽压）很容易挥发，能够从不易挥发组分（高蒸汽压）中分离。

在简单的间歇式蒸镏中,液体混合物被加热到煮沸,形成的蒸汽被分离并浓缩而产生一个挥发组分高的产物（蒸馏液），使剩留液体（残液）中的这些挥发组分被排完。

    在大部分工业蒸馏操作中，物料进入蒸馏柱，当物料连续流过体系时被加热。

蒸汽上升到柱子顶部并被除去（同时），而残留液体降到瓶底使它们被分离（图12）。

当液体和蒸汽流在蒸馏柱中相互通过时，汽液增加蒸馏柱中的分离，一部分浓缩蒸汽被加到柱子的顶部（回流）；一部分脚子被汽化（在重沸器中）并被加到柱子的底部，如图12所示。

这样，可加快蒸汽流向柱的上部和液体流向柱的下部。

图12

3、吸收/汽提

（1）重要性和应用

通过将一种组分选择性吸收或溶解到液体中来除去蒸汽相中的少量杂质，被称为吸收。

如：

除去空气中的氨或硫化氢。

通过选择性吸收到气流中来除去液相中的杂质称为汽提。

如：

植物油的脱臭。

（2）操作原理

    吸收或汽提的推动力是杂质化合物在液相和气相中的浓度差。

在吸收中，杂质迁移到液相中直至达到平衡，而在汽提中，杂质迁移到气相中达到平衡。

在汽提中，两组分之间的蒸汽压差为选择性去除挥发组分（脂肪酸等）提供了推动力。

在油脂脱臭中，汽提在真空条件（压力小于1kPa或0.15psia）和高温（200-275℃）下进行的,以增加组分之间的蒸汽压差。

图13，14

4、提取

（1）重要性和应用

    当固态原料中的一种组分被溶解在液体溶剂中时，这种组分就被提取，这就称作为浸提或固液抽提。

（2）操作原理

    固液提取依据的基本原理是固液之间存在的浓度差，它引起分子从一处扩散到另一处。

如图15所示。

实际上，固体中溶质的扩散不是浸出的惟一机制。

在固液提取过程中，也存在溶质从固体表面洗出、提取物从粒子间微孔中的置换和溶解化反应（或不溶性前体中诱导反应产生可溶性溶质）

图15

    浸提可以间歇式加工也可以连续进行。

在间歇加工中，溶剂与制备后的固体密切接触，间歇时间由可溶性组分溶出固体的扩散速率来决定。

一批固体被提取后，空出容器、清洗，重新装入固体。

一组间歇提取器如图16所示。

已经设计出几种连续浸提过程，包括螺旋传递提取器和渗滤提取器。

溶剂提取片状油籽的连续渗滤提取器流程见图17。

在这种情况中，薄片物料被充入到分离的漏斗中，并沿提取器运动。

溶剂从每个床的顶部加入并在底部沥干收集。

溶剂的加入方向与薄片物料床的移动是逆向的。

也可以使用移动的传递带沿着提取器的长度而输送固体，溶剂以类似的方式逆流输入。

左图为图16，右图为图17

5、吸附

（1）重要性和应用

除去食品中少量成分可以通过选择性吸附到固体表面来完成。

如：

食品加工中的一些应用有糖浆和植物油的脱色、水处理中除去污染物和发酵液的澄清。

（2）操作原理

    吸附是一种表面现象，某些分子根据分子间作用于力可以连结到固体表面，吸附的程度取决于溶质和吸附剂之间的特殊亲和力。

一般来说，被吸附的化合物量取决于所用吸附剂（固体）的质量（或更确切地说是表面积）、被吸附组分的浓度和吸附作用的能量。

当被吸附物质的分子浓度和现有吸附剂面积最高时，吸附一开始就很快发生。

随着被子吸附物质分子浓度的下降和吸附剂被吸附的分子越来越饱和，吸附的速率则下降。

最终，吸附剂被吸附分子饱和，而分离不再可能。

此时，固体必须被处理或再生，并使用新鲜的吸附剂。

通常，每当有可能增中加工的经济性时，吸附剂就再生。

↓油↓漂白土

油罐

↓

真空漂白器

↓

过滤器→用过的黏土

↓

脱色油

图：

植物油连续真空脱色

6、离子交换

（1）重要性和应用

    在某些方面，在从食品加工流程中分离组合时，离子交换与吸附技术相当相似。

。

离子交换和吸附之间的主要差异在于被分离组分的性质。

在离子交换中。

像盐这样的离子化合物被分离是基于它们的电荷。

一种离子交换树脂在其表面含有一定的离子组分，它可以与液相中的离子组分交换。

如：

软化水、从精制的糖浆中除去一定的盐类化合物。

以及在酒的澄清中去除酒石酸盐。

（2）操作原理

    离子交换也是一种表面现象，即树脂表面的离子与液相中含有的其他离子进行交换。

这种交换的推动力是由于不同种类离子的吸附能差。

离子交换就是树脂上已经存在的吸附能较弱的一种离子被溶液中有较高吸附能的一种离子所取代。

例如，水的软化通常是离子交换树脂上最初的钠离子与硬水中的钙和镁离子进行交换。

钠盐在高温时不会沉淀，而且也不会形成水垢，这个过程常称为阳离子交换，这是因为只有阳离子（正电荷离子）被交换。

也有阴离子交换剂和混合离子交换剂。

为了使水完全脱盐（除去全部离子），可以用混合床离子交换，也可连续用阳离子和阴离子床。

大多数的家用饮水机仅仅用阳离子交换处理。

图18

7、渗透/电渗析

（1）重要性和应用

渗析是让物料能过一个依据分子大小具有选择通透性的膜来除去可溶性溶质。

如：

治疗肾脏病人，就是用渗析从血液中选择性地除去某些组分。

如：

从啤酒中除去酒精、乳清选择性脱盐和从油脂中除去风味化合物。

（2）操作原理

    电渗析是用特殊膜来分离带电离子，这种膜对一定大小并带电荷的粒子有选择性。

阴离子交换膜带有阳离子,而排斥带正电荷的溶质（阳离子）,阳离子交换膜排斥带阴电荷的溶质（阴离子）。

也就是说，阳离子交换膜对阳离子有渗析，但对阴离子则没有，而阴离子交换膜对阴离子有渗析，但对阳离子则没有。

在电渗析池中，如图19，20所示，阴离子膜和阳离子膜以交替方式排列。

在外加电场的影响下，正电荷和负电荷分子以相反方向向相应电荷膜移动。

然而，阳离子不能通过阴离子交换膜。

阴离子不能通过阳离子交换膜。

而且，两种离子都从盐水溶液中除去。

因此，剩余溶液已经清除盐分子。

图19，20