農(nóng)產(chǎn)品加工工程優(yōu)秀課件

第六章農(nóng)產(chǎn)品加工工程

§1概述方便消費(fèi)——營養(yǎng)集中、可口衛(wèi)生、易貯運(yùn)等。提高使用價(jià)值——例如，甘薯1200T，原值21.6億元，加工為：一、農(nóng)產(chǎn)品的加工目的１、原料預(yù)處理——剔選、分級(jí)、清選、脫殼、去皮。２、尺寸減小——切割、破碎。３、分離——分離出所需的物質(zhì)，如榨油、復(fù)面等。４、混合——５、殺菌——加熱。６、發(fā)酵和酶處理——改變物料的結(jié)構(gòu)、風(fēng)味等。二、常用的工藝§2原料預(yù)處理１、選用的洗劑：洗滌劑、殺菌劑、熱水等。２、洗滌方法：根據(jù)物料特點(diǎn)、原料污染情況、投資條件選用的洗滌方法：一、清理（一）濕法清理（清洗）物料的臨界速度由以下經(jīng)驗(yàn)公式求得：參見P15例1豌豆的平均值徑求﹡電磁分離：清理金屬；﹡對(duì)于有規(guī)則尺寸或形狀的物料，可用篩分或其他方法分離雜質(zhì)。二、物料分選

——分級(jí)（按尺寸、形狀、重量、顏色等物理特征）分選的效率：3、按物料的光學(xué)特性分選：（1）色選機(jī)農(nóng)產(chǎn)品顏色與成熟度、味道、糖分含量和維生素含量有關(guān)。具體方法如下：將一定波長(zhǎng)的光（或電磁波）照射物料，根據(jù)反光強(qiáng)度鑒別。（如柑桔的黃和綠，對(duì)678nm的光反射差別大：黃反射強(qiáng)度高，綠反射強(qiáng)度低），用光電管作為反射光的傳感器，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲝?qiáng)度。I=SRI—電流強(qiáng)度；S—測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度；R—反射率?！鶠榱讼叽?、形狀和位置對(duì)S的影響，通常用兩種波長(zhǎng)的光照射，然后計(jì)算兩電流的比值（I1/I2）、差值（I1-I2）或相對(duì)差值（I1-I1/I2）。I1/I2=S1R1/S2R2因?yàn)橥粶y(cè)試系統(tǒng)的S1=S2，故I1/I2=R1/R2。※一般情況下，物料要先排成一行，逐個(gè)落入光箱進(jìn)行鑒別。（P159圖6—4）(2)內(nèi)部質(zhì)量分選機(jī)——物料吸收光線的特性。光學(xué)密度（opticaldensity）：OD=log(E1/E2)E1—射向物料的光波密度；E2—透過物料的光波密度。即入射光量與反射光量（或透射光量）之比?！ǔＳ猛干渎剩ɑ蚍瓷渎剩┑箶?shù)的常用對(duì)數(shù)表示，又稱吸光度。（見P26）※用一定波長(zhǎng)的光照射物料時(shí)，透光性越差，光密度值就越大。可用于鑒別農(nóng)產(chǎn)品的成熟度及局部變質(zhì)情況?！z測(cè)玉米的酶變程度：波長(zhǎng)L=800nm~950nm·檢測(cè)大米的白度：波長(zhǎng)L=600nm~850nm·檢測(cè)桃子和蘋果成熟度：分別波長(zhǎng)L桃=700nm~7400nm；L蘋=600nm~700nm※為了消除尺寸、形狀對(duì)測(cè)量精度的影響，可采用兩波長(zhǎng)所得的OD的差值進(jìn)行鑒別?！itting’s定律——能耗與顆粒表面積的變化正比。·Bond’s定律——：※實(shí)踐證明:·Kick’s定律適用于“粗破碎”；·Ritting’s定律適用于“細(xì)破碎”（因?yàn)榇藭r(shí)表面積大大增加）；·Bond’s定律在介于以上兩者之間的情況下適用。·尺寸減小時(shí)，會(huì)引起：①脂肪酸和維生素A氧化，使?fàn)I養(yǎng)價(jià)值↓；②果蔬切碎（或切片）時(shí)—維生素C下降（黃瓜的VC下降78%）；③色、香、味、滋味都會(huì)有些變化。二、剪切式機(jī)械1、有支撐切割的穩(wěn)定夾持條件：切割速度一般可降為2m/s左右；定、動(dòng)刀片間隙為0.5mm左右，刃口厚度（銳利度），一般為10～100μm。1、普通粉碎（一般通過6~60目篩孔）（1）錘片式粉碎機(jī)：①末端線速度70~90m/s；②篩子孔徑為0.8~5mm。（2）齒爪式粉碎機(jī)：定動(dòng)齒的間隙為3.5mm左右。2、微粉碎（可通過80~170目篩孔）——多為無篩式。常用的粉碎機(jī)為渦輪式粉碎機(jī)。包括葉輪、徑向隔板、固定的齒板。葉輪轉(zhuǎn)速為2500~21000r/min，產(chǎn)生渦流使物料摩擦、擠壓，同時(shí)受到撞擊、剪切作用。三、撞擊式的尺寸減小機(jī)械3、超微粉碎（200~325目）：成品粒度可達(dá)1（1）機(jī)械式超微粉碎機(jī)：由葉片、圓柱或錐形磨套組成。（2）超音速氣流噴射式粉碎機(jī)果品加工－>破碎漿果（d=3~5cm）—>榨汁（過大過小都降低出汁率）1、主要部件①砂輪磨片：36＃粒度的碳化硅或氧化鎂金鋼砂澆鑄，有40%的氣孔。②鋼磨片③石磨④陶瓷磨片：80年代初研制，密實(shí)、易清洗，生產(chǎn)率比砂輪高5~10%，產(chǎn)品可通過200目以上篩孔，粒度可達(dá)1~30四、磨碎機(jī)械——依靠外擠壓和摩擦（可達(dá)80~320目）2、種類根據(jù)磨片形狀有：平面磨、錐形磨和圓柱體磨，一般動(dòng)、定磨片上有齒紋。其中圓柱體磨又稱磨輥，成對(duì)使用，快慢速比2.5：1，且有齒形、齒數(shù)、排列、兩輥間隙等要求。

※生產(chǎn)率↑，完整性↑，損失↓2、壓榨分離（一般需先經(jīng)過破碎）浸出法—物料侵在溶劑中，提出可溶部分。（1）壓榨法：·油類：預(yù)先加熱——降低油的粘度和水分，增加潤(rùn)滑性的出油率?！に悾菏┝^小，逐漸加力；或加入助榨劑（如稻殼），以便汁液的排除。①影響出汁率（或出油率）的因素：·原料的生長(zhǎng)條件和成熟度；·細(xì)胞壁的破壞情況；·物料的變形阻力，物料層的厚度；·壓力的增加速率、加壓時(shí)間、最大壓力的大?。弧の锪系臏囟群椭旱恼吵矶鹊?。②壓榨機(jī)的種類以及參數(shù)：·批量式（如裹包式）—·連續(xù)式（螺旋式壓榨機(jī)）：a、組成：螺旋軸（榨螺）和帶孔的機(jī)筒（榨籠）或篩筒（榨汁時(shí)）；b、壓縮比：含量↓，n↓時(shí)為6.8~7.5；含量↑，n↑時(shí)為7.5~14，最高為18。c、榨螺轉(zhuǎn)速n和出餅厚度δ：一般取n=60~110r/min，δ=0.3~2mm。③萃?。涸诨旌衔镏屑尤肽撤N溶劑，利用各成分溶解度不同而將需要成分提出。3、離心分離：常用于兩種液相分離或?qū)⑷芤褐械墓腆w分離出去（澄清）（∵離心力=mRω2）?！し蛛x兩種液相時(shí)，分界面圓柱的半徑（根據(jù)圖示，將書中公式作了修改）：※若為了得到重液——?jiǎng)t減小回轉(zhuǎn)半徑Ra→Rn↓(分離時(shí)間↑。重液要經(jīng)Rb→Ra的距離，在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間>輕液)要得到輕液—增加—Ra↑Rn→↑、分離時(shí)間↓·用于液、固分離（澄清）時(shí)：確保固體顆粒分離的液體流量按下公式計(jì)算：（※此式也用于計(jì)算最小可分離的Dmin）②不可壓縮的（不變形濾渣如淀粉、土粒）——流動(dòng)阻力與濾餅兩測(cè)壓差和固體顆粒沉積速度無關(guān)?！ぐ催^濾過程分：恒速過濾和恒壓過濾·當(dāng)濾餅不可壓縮時(shí)：∵過濾基本公式：Vc—通過單位體積濾液后所沉積的濾餅體積；Vd—將過濾介質(zhì)想象為過濾開始前已有Vd體積的濾液通過后所沉積的濾餅，而折合成的濾液的“當(dāng)量”體積。a.恒速過濾的流量，由基本公式積分得：△P—t時(shí)刻過濾的介質(zhì)兩側(cè)壓力差（KPa）；

V—濾液的體積（m3）；μ—濾漿粘度（Pa·s）；r—濾餅比阻（1/m）；A—過濾面積（m2）?！捎么耸焦浪阈枰膲毫Σ睢鱌。b.恒壓過濾時(shí)由基本公式積分得：※td—對(duì)應(yīng)于Vd所需要的過濾時(shí)間?！V餅可壓縮時(shí)：·過濾機(jī)分類：（1）按動(dòng)力不同：①壓力式過濾機(jī)—壓力泵②真空式過濾機(jī)—真空泵（2）按結(jié)構(gòu)：①板框式壓濾機(jī)——②葉式壓濾機(jī)——③轉(zhuǎn)筒真空式過濾機(jī)——①微濾膜（MF）—膜孔?=0.05～2.0μm，能阻留分子量>20萬～100萬的微粒；②超微粒膜(UF)—膜孔?=0.0015～2.0μm；能阻留分子量>500～50萬的微粒；③反滲透膜（RO）-—膜孔?<0.002μm，可淡化海水（達(dá)85%以上的脫鹽率）二、膜分離1、膜的類型（1）根據(jù)孔徑：（2）根據(jù)膜的結(jié)構(gòu)：①板柜式膜——②中空纖維膜——③管式膜——④螺旋卷式膜——※②、④單位體積的表面積最小，目前使用較廣（3）根據(jù)膜的材料：①醋酸纖維膜—耐酸、堿、溫度和壓力性能↓②高分子聚合物膜—應(yīng)用最廣。③陶瓷膜—性能最好，耐各種PH值、400℃高溫、5MPa以上壓力（50個(gè)大氣壓）2、名詞定義：（1）阻留分子量—能被膜表面阻留下來的最小微粒的分子量。如澄清蘋果汁的阻留分子量為5萬。（2）滲透速率(V/m2·h)—單位膜面積、單位時(shí)間內(nèi)通過液體體積。（常用蒸餾水的水通量來表示膜的透過性能）。液料→↓膜→透過液阻留液（3）滲透壓（π表示）—液體停止水的滲透所需施壓的壓力。3、膜的工作機(jī)理：分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在膜的一側(cè)，液料中的溶質(zhì)形成濃度梯度（濃度最高的一層稱為凝膠層）—稱為濃度極化；形成濃度極化后，凝膠層不再增厚。（即液料中溶質(zhì)向膜面擴(kuò)散的速度=凝膠層的溶質(zhì)向液料中的擴(kuò)散速度）·膜兩側(cè)的壓力差：①微濾和超濾膜：②反滲膜：π—滲透壓。（※一般Pp較小，可以忽略）·膜的滲透速率：①微濾和超濾膜：J=KA㏑（c1/c2）(㎏/m2·h)K——傳質(zhì)系數(shù)；A——膜面積（m2）；C1——濃度極化時(shí)，膜表面的溶質(zhì)濃度（%）C2——液料中溶質(zhì)濃度（%）。②反滲膜：J=KA（△P2﹣π）K——傳質(zhì)系數(shù)；A——膜面積（m2）；π=MRT（T為絕對(duì)溫度）；M—摩爾分子濃度（mol/m3）；R—?dú)怏w常數(shù)（KPa/mol·k）；T—絕對(duì)溫度。作用：①干燥—分離水；②濃縮—分離水；③能使蛋白質(zhì)變性，沉淀后分離。復(fù)作用：①破壞某些營養(yǎng)成分；②能耗較高。1、干燥——熱空氣、介電加熱、輻射等方法：三、熱分離：熱空氣干燥：熱空氣物料表面內(nèi)部水分蒸發(fā)蒸汽被空氣帶走對(duì)流傳熱傳導(dǎo)、傳熱吸熱、升壓·干燥過程：初始恒濕階段恒速干燥階段降速干燥階段不再干燥當(dāng)達(dá)到濕球溫度臨界溫度平衡水分·恒速干燥，熱氣流應(yīng)滿足的三個(gè)條件：①適當(dāng)高的干球溫度；②較低的相對(duì)濕度；③較高的氣流速度↑→使氣體膜厚度↓?！び绊懜稍锼俣鹊囊蛩兀孩俑稍餀C(jī)的特性—干球溫度、相對(duì)濕度、流速、表面換熱系數(shù)等。②食品特性—濕度、表面積與體積的比值、成分（脂肪↑干得慢）、狀態(tài)（帶皮否、厚度等）?！鳠岷蛡髻|(zhì)的計(jì)算式：傳熱速率：(※空氣向濕沙布的傳熱速率)質(zhì)量的變化(※沙布中水分向空氣的傳質(zhì)速率)在恒速干燥階段（濕球處的熱量達(dá)平衡狀態(tài)）：傳熱與傳質(zhì)速度平衡。因此：λ—濕球溫度下的蒸發(fā)潛熱（KJ/kg）。·平流干燥時(shí)：·穿流干燥時(shí)：·平放于盤中干燥時(shí)，恒速干燥的干燥時(shí)間：·噴霧干燥時(shí)，水分從球狀液滴蒸發(fā)：·降速干燥時(shí)階段的干燥時(shí)間Hs——濕球溫度下飽和水蒸氣壓力（Kpa）；Ha——水蒸氣分壓（Kpa）?！鶡峥諝飧稍餀C(jī)種類—谷倉式、箱式、帶式、流化床式、滾筒式、隧道式、噴霧式等。2、蒸發(fā)濃縮液料加熱升溫到沸點(diǎn)和蒸發(fā)所需要的熱量（不計(jì)傳熱的熱量損失）。傳熱速率：·真空濃縮影響液料蒸發(fā)速度的主要因素：①加熱蒸汽與液料間的溫差—濃縮↑，沸點(diǎn)↑，從而使溫差逐漸↓；②真空度—通常使沸點(diǎn)降至40~50℃（過低投資大）；傳熱面結(jié)垢情況—與液料溫差↓→傳熱速度↓→還能使成分發(fā)生變化；↓形成邊界層，熱阻↑④液料粘度—μ

↑（Re↓），傳熱速度↓。※工業(yè)上，通常將兩個(gè)以上的真空濃縮設(shè)備串聯(lián)使用，（真空度逐級(jí)略升高些，以保持液料與加熱蒸汽的溫差），可提高熱效率?！?混合·其均勻性取決于：①各成分相對(duì)粒度的大小、相對(duì)密度、顆粒形狀；②混合機(jī)性能；③各成分的結(jié)塊性能、含水量、表面性能、流動(dòng)性等?！ぞ鶆蛐栽u(píng)價(jià)是取多個(gè)成品樣品中某成分的均方差一、固態(tài)物料的混合x—某成分的濃度；n—樣本數(shù)?！?duì)混合機(jī)的評(píng)價(jià)——混合程度①當(dāng)各成分的量相近時(shí)：σopt—理想混合樣品的標(biāo)準(zhǔn)均方差；σ0—開始混合時(shí)樣品的標(biāo)準(zhǔn)均方差。②當(dāng)某成分的量很小時(shí)：M1—適用于各成分的量相近，混合質(zhì)量要求不高時(shí)；M2—適用于跟M1相反的情況；M3—適用于固態(tài)跟液態(tài)混合?；旌蠒r(shí)間可依下式確定：（※適用于粉體的混合）M—混合程度；k—混合率常數(shù)（依混合性能和成分的性能而定）；tm—混合時(shí)間。其中:D—攪拌器直徑(m)；n—攪拌器轉(zhuǎn)速(r/s)；Dt—混合器溶積直徑(m)；Z—液面高度(m)。（指n種液體或少量固體與液體的混合）二、液態(tài)物料的混合混合機(jī)的能量消耗：混合物的密度：混合物的粘度：§6殺菌含水量較高→水分活度高→微生物（容易利用）1、熱殺菌（1）溫度—取決于：①微生物或酶的熱阻、加熱條件（濕加熱、干加熱）、物料PH值、容器大小等；②一般細(xì)菌細(xì)胞的死亡溫度50~60℃，與蛋白質(zhì)凝固的溫度相近。（2）時(shí)間t∝ln（被殺微生物數(shù)量）根據(jù)加熱溫度，濕加熱分：①“巴氏殺菌”法：＜100℃的熱水；②高溫殺菌法：＞100℃，時(shí)間短（物料品質(zhì)要好些）（用于高酸性飲料）；③超高溫殺菌法：150℃左右，數(shù)秒鐘。2、微波殺菌：f=300~30萬MHz電磁波，常用915MHz。3、紫外線殺菌：L=320～400nm.L=275～320nmL=180～275nm：250~265nm為殺菌最強(qiáng)，一般用254nm。主要使用參數(shù)：照度和時(shí)間因?yàn)樽贤饩€穿透