【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 研究。 滲透溶液的濃度一般說(shuō)來(lái),滲透溶液的濃度越高,果蔬的失水量越大,其產(chǎn)品的總固形物和可溶性固形物的含量均增加。很多研究均采用 65176。Be′左右的糖溶液 ,5 %～15 %的鹽溶液。濃度過(guò)低, 脫水效果不明顯。 但濃度過(guò)高, 溶液的粘度增加 , 給脫水過(guò)程中的攪拌帶來(lái)困難。 溫度選擇 滲透擴(kuò)散過(guò)程受溫度變化的影響。溫度在滲透過(guò)程中的效果可以用 Arrhenius 公式描述。較高溫度條件下細(xì)胞體積通常增大，細(xì)胞本身通透性也會(huì)增加，樣品內(nèi)部的綜合物質(zhì)傳輸能力相應(yīng)加快；同時(shí)滲透液的粘度也相應(yīng)降低，樣品外部滲透液中物質(zhì)交換速度加快。另外也有報(bào)道，升高溫度可以加快滲透過(guò)程中的樣品脫水能力但不會(huì)改變可溶性固形物的獲得。盡管如此，在使用溫度的過(guò)程中要注意溫度的界限，超過(guò)600℃的滲透溫度常常會(huì)對(duì)樣品的細(xì)胞膜和植物組織造成破壞。Vide 等人在他們的研究中也指出，超過(guò) 500℃的滲透溫度會(huì)造成蘋(píng)果塊的風(fēng)味損失和顏色變暗。在實(shí)際操作中對(duì)于溫度的選擇要依據(jù)樣品特性、滲透干燥的目的和工藝來(lái)確定。 滲透脫水的時(shí)間浸泡時(shí)間越長(zhǎng), 果蔬的失水量越多。一般浸泡時(shí)間 5～6h 為宜。如果滲透時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 則影響著果蔬的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。一般說(shuō)來(lái),不值得用滲透脫水方法使果蔬的失重達(dá) 50 %以上。事實(shí)上, 用糖溶液進(jìn)行水果脫水時(shí),剛開(kāi)始, 由于滲透壓作用, 水分很快從水果組織中進(jìn)入糖溶液, 實(shí)驗(yàn)證明, 水果剛浸沒(méi)后的 2h 內(nèi)水分浸出最快, 而糖分子由于分子較大, 不容易很快就透過(guò)細(xì)胞膜, 所以在達(dá)到滲透平衡時(shí)主要是水分從水果組織中進(jìn)入糖溶液。 水果樣品和滲透液的比例水果樣品和滲透液比例是指單位重量水果所需要的滲透液的單位重量數(shù)。過(guò)小的比例會(huì)造成樣品滲出水分對(duì)滲透液進(jìn)行稀釋?zhuān)瑥亩節(jié)B透脫水過(guò)程中滲透液濃度波動(dòng)比較大。在研究和中試規(guī)模生產(chǎn)中為了避免滲透液濃度波動(dòng)帶來(lái)的干擾影響，常常采用較大的比例（大于 1：20/30） 。這樣做一方面可以避免因滲出水分的稀釋作用帶來(lái)干擾, 另一方面也可以簡(jiǎn)化滲透脫水過(guò)程中的物質(zhì)傳遞模型。從工業(yè)生產(chǎn)的角度講，需要這一比例盡可能的小，這樣有助于減小廠房的規(guī)模，可以降低滲透液和生產(chǎn)成本, 同時(shí)也便于對(duì)滲透液進(jìn)行管理 滲透脫水過(guò)程中攪拌的選擇滲透脫水的特點(diǎn)是通過(guò)滲透液從固體樣品中取出水分；固體樣品一般組織結(jié)構(gòu)比較脆、比重小，滲透處理時(shí)樣品被浸泡在比重大、粘度高的滲透液中。研究表明對(duì)高濃度情況下的滲透脫水，攪拌過(guò)程有利于滲透脫水本身。原因在于通過(guò)對(duì)滲透液的連續(xù)攪拌，滲透液和樣品表面相交的滲透液層組分可以得到不斷更新，進(jìn)而保證了維持滲透脫水進(jìn)行所必需的樣品和滲透液之間的滲透壓差。對(duì)于攪拌速度對(duì)滲透脫水的理論、系統(tǒng)地研究還是非常缺乏的；在生產(chǎn)過(guò)程中，選擇攪拌速度能夠保證滲透液內(nèi)部溶質(zhì)濃度均一、溫度均勻即可 [9]。 壓力的影響X Q Shi , P Frito (1995) 在真空條件下對(duì)杏子、草莓、菠蘿等進(jìn)行脫水效果的試驗(yàn), 研究發(fā)現(xiàn), 在 40 ℃條件下 ,使用真空脫水可使菠蘿的失水量增加 2413 %、杏子的失水量增加 2412 %、草莓的失水量增加 1512 %。真空脫水可大大縮短脫水時(shí)間,而溶質(zhì)很少滲入水果。而且發(fā)現(xiàn),40 ℃條件下, 真空滲透處理以上三種水果的失水量與 50 ℃條件下的常壓滲透脫水效果相當(dāng), 可見(jiàn), 使用真空脫水可使水果在較低的溫度條件下進(jìn)行脫水。如果果蔬的孔隙度大的話,真空脫水效果顯著 。??7 滲透脫水的應(yīng)用前景滲透脫水可以在較短的時(shí)間內(nèi)除去果蔬的水分而不損壞果蔬的組織結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)滲透脫水的果蔬產(chǎn)品仍具有果蔬應(yīng)有的風(fēng)味、色澤、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì), 其產(chǎn)品的感官品質(zhì)相當(dāng)不錯(cuò),與新鮮果蔬幾乎一樣。滲透脫水可以作為果蔬加工的一種前處理方式, 與果蔬7 / 34干燥、冷凍、殺菌、罐藏等方法組合使用。滲透脫水后的產(chǎn)品進(jìn)一步干燥生產(chǎn)果蔬干制品,滲入到組織內(nèi)部的糖分可對(duì)果蔬制品起到一定的保護(hù)作用, 可以避免或限制使用二氧化硫, 同時(shí)增加了產(chǎn)品在儲(chǔ)藏期間的色素穩(wěn)定性,少量糖分的滲入可使產(chǎn)品比普通產(chǎn)品更溫和可口。從生產(chǎn)的角度來(lái)說(shuō),經(jīng)滲透脫水的果蔬再進(jìn)行干燥, 產(chǎn)品的干燥時(shí)間可縮短 10 %～15 % , 同時(shí)由于體積和重量的減少, 使干燥的有效荷載增加了 2～3 倍,從而大大節(jié)省了能耗。滲透脫水后的產(chǎn)品用來(lái)制作罐頭可使用產(chǎn)品的感官品質(zhì)優(yōu)于普通罐頭產(chǎn)品,這一步關(guān)鍵是是將水果處理至 20～24176。Bricks , 使水果的天然風(fēng)味物質(zhì)增加,在以后的加熱處理時(shí),顏色和質(zhì)地的穩(wěn)定性提高,并且由于重量和體積的減少,裝罐能力提高。滲透脫水后的產(chǎn)品進(jìn)行冷凍干燥使原料體積變小及固形物增加,冷凍干燥的荷載和加工能力可提高三倍。果蔬的冷凍往往需要消耗大量的能源以冷凍新鮮原料中所含的大量水分,經(jīng)滲透脫水后, 果蔬水分含量減少, 冷凍期間能源消耗降低, 同時(shí),由于重量和體積減少,包裝、運(yùn)輸及銷(xiāo)售處理等過(guò)程中的費(fèi)用相應(yīng)減少, 而且, 這樣的冷凍產(chǎn)品解凍時(shí)組織破壞明顯減少。與冷凍前的空氣干燥相比,既節(jié)省了能源,又避免了新鮮原料因空氣干燥造成的品質(zhì)下降。滲透脫水后的葡萄若用來(lái)榨汁, 由于糖酸比提高, 再經(jīng)發(fā)酵制得的葡萄酒的感官品質(zhì)也得以提高。由于滲透脫水在果蔬的品質(zhì)保持和能源消耗方面的優(yōu)勢(shì),它作為果蔬加工的前處理方法得到了國(guó)際食品界的廣泛關(guān)注,是一些發(fā)達(dá)國(guó)家努力探索的一項(xiàng)課題(加拿大、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、意大利、希臘、比利時(shí)、西班牙、瑞士、荷蘭的十三個(gè)課題組正對(duì)滲透脫水的應(yīng)用進(jìn)行研究,被研究的不光是果蔬,還有魚(yú)、肉等) 。在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用時(shí),亟待解決的問(wèn)題還有滲透溶液的在線管理、如何來(lái)控制溶液的濃度、如何來(lái)回收溶液、如何來(lái)確保滲透溶液的微生物指標(biāo)的安全性等等。目前, 快餐業(yè)蓬勃發(fā)展, 漢堡包、三明治、比薩餅的制作需大量的中等水分含量的蔬菜,如:西紅柿、花菜、蘑菇、胡蘿卜等等,滲透脫水是制備這些脫水蔬菜的優(yōu)選方法。目前, 國(guó)際國(guó)內(nèi)蔬菜加工的數(shù)量和需求不斷上升, 加工的方法不斷更新,滲透脫水可以作為脫水菜、速凍菜、罐藏菜的前處理方法。我國(guó)盡管是世界上第一水果生產(chǎn)國(guó),但高產(chǎn)并沒(méi)有高效。我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)重視水果的采前栽培、病蟲(chóng)害防治, 卻忽視采后處理, 致使水果在分級(jí)、包裝、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中腐爛損失嚴(yán)重, 每年約有 25 %的產(chǎn)品因變爛而不能利用。果品加工業(yè)是實(shí)現(xiàn)水果采后減損增值的主要途徑之一。通過(guò)滲透脫水制得的中等水分的水果可作為甜點(diǎn)心、酸奶、冰淇淋等的原料, 這樣可以提高果品的延伸效益。隨著應(yīng)用性研究的深入,滲透脫水將作為果蔬加工的前處理方法而得到廣泛應(yīng)用 。??93 設(shè)備設(shè)計(jì)的總體構(gòu)思和基礎(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì) 工業(yè)上常見(jiàn)的問(wèn)題生產(chǎn)中滲透脫水設(shè)備要解決幾個(gè)主要方面的問(wèn)題：連續(xù)循環(huán)大量的高粘度滲透液，樣品原料飄浮現(xiàn)象（樣品原料比重小于滲透液的比重） 。工業(yè)生產(chǎn)中需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題：①使樣品原料浸泡在滲透液中②對(duì)樣品原料的操作要輕柔③原料樣品與滲透液的比值要盡可能的小同時(shí)要選擇容易控制的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)控制滲透脫水工藝，如溫度、滲透液濃度、壓力、滲透液攪拌速度。盡管滲透脫水技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，但在實(shí)際生產(chǎn)上這一技術(shù)主要用來(lái)生產(chǎn)糖浸的水果，生產(chǎn)過(guò)程的控制依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)主要是間歇式的生產(chǎn)模式。生產(chǎn)中，新鮮的水果切塊首先浸泡在糖溶液中一定時(shí)間，滲透液溫度保持在 30800C 之間；然后進(jìn)行風(fēng)干，待產(chǎn)品最終水分含量達(dá)到 15%20% （重量比）即風(fēng)干結(jié)束。滲透脫水技術(shù)工業(yè)化的一個(gè)主要瓶頸是沒(méi)有足夠的資料信息來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)合理的、連續(xù)的滲透脫水設(shè)備。在滲透脫水工藝放大過(guò)程中，有三個(gè)主要問(wèn)題需要解決：果蔬樣品與滲透液的有效接觸（果蔬原料的密度低于滲透液的密度，果蔬原料常常漂浮在滲透液表面上） ，有效利用大量的滲透液，有效地循環(huán)利用滲透液降低生產(chǎn)成本、減少?gòu)U物排放。 具體的問(wèn)題及詳細(xì)的指標(biāo)根據(jù)對(duì)現(xiàn)有滲透脫水技術(shù)的理解和認(rèn)識(shí)，下面一些指標(biāo)可以用來(lái)在設(shè)計(jì)滲透脫水工藝、滲透脫水設(shè)備時(shí)作參考。包括功能需求和控制需求 B功能 1：固體樣品能夠與滲透液在高濃度下依然保持良好接觸。具體的控制標(biāo)準(zhǔn)有六個(gè)：B11: 在滲透液和樣品之間能夠有相對(duì)快速、分布均勻的運(yùn)動(dòng)；B12: 不存在對(duì)樣品的機(jī)械損傷（樣品沒(méi)有破損、沒(méi)有刮傷） ；B13: 控制滲透脫水的處理時(shí)間：在連續(xù)滲透脫水設(shè)備中，控制樣品在滲透脫水反應(yīng)器中的停留時(shí)間；B14: 具有盛納不同形狀樣品的能力（整個(gè)、塊、片） ；B15: 能夠減低滲透液與樣品的比例（有助于降低生產(chǎn)成本、降低生產(chǎn)設(shè)備的尺寸）9 / 34；B16: 避免滲透脫水過(guò)程中樣品與空氣接觸而造成的氧化反應(yīng)。功能 2：能夠容許滲透液的進(jìn)入和排出。功能 3：能夠容許原料樣品的投入和成品的取出功能 4：能夠有效控制滲透脫水過(guò)程中的工藝參數(shù)。B41: 樣品和滲透液的溫度；B42: 滲透液的濃度；B43: 樣品和滲透液的外界壓力；B44: 滲透脫水過(guò)程中的攪拌狀態(tài)。功能 5：符合相關(guān)的機(jī)械、電力操作條件和相應(yīng)的食品操作規(guī)范能。功能 6：生產(chǎn)制造滲透脫水設(shè)備的成本要合理。在工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡可能地滿(mǎn)足功能要求（F）和控制要求（C） ；對(duì)設(shè)備傳送帶即要保證樣品物料在高滲溶液中的浸泡又要保證樣品物料的順利傳輸。好在目前已有許多成熟的工業(yè)技術(shù)可以供滲透脫水技術(shù)應(yīng)用選擇。 設(shè)備設(shè)計(jì)的的構(gòu)思前人根據(jù)的設(shè)計(jì)資料和相關(guān)實(shí)際問(wèn)題，確定幾大基本設(shè)備，并對(duì)相關(guān)問(wèn)題細(xì)節(jié)確定設(shè)備的可行性 滲透方式的選擇 按照滲透液與樣品的接觸方式可以對(duì)不同滲透脫水進(jìn)行歸類(lèi)，大致分為以下幾類(lèi)：①滲透液在樣品外部：樣品浸泡在滲透液中、滲透液有攪拌（連續(xù)、間歇）或沒(méi)有攪拌，滲透液淋浴樣品等形式②滲透液通過(guò)注射方式注入樣品內(nèi)部。③固體滲透劑涂抹在樣品表面上④通過(guò)環(huán)境壓力改變來(lái)改善物質(zhì)傳遞效果⑤通過(guò)預(yù)處理樣品改變樣品細(xì)胞壁通透性實(shí)現(xiàn)改善物質(zhì)傳遞效果⑥在滲透脫水的同時(shí)運(yùn)用其他手段改善物質(zhì)傳遞效果我選取的是上述的第一種脫水方式，即滲透液在樣品外部樣品浸泡在滲透液中滲透脫水的特點(diǎn)是通過(guò)滲透液從固體樣品中取出水分；固體樣品一般組織結(jié)構(gòu)比較脆、比重小，滲透處理時(shí)樣品被浸泡在比重大、粘度高的滲透液中。 關(guān)于滲透效率的問(wèn)題工業(yè)上大部分采取攪拌的方式來(lái)提高效率，滲透液攪拌狀態(tài)對(duì)滲透脫水過(guò)程中樣品水分損失和可溶性固形物攪拌有助于高濃度、高粘度滲透液中樣品中的物質(zhì)擴(kuò)散。說(shuō)明對(duì)高濃度情況下的滲透脫水，攪拌過(guò)程有利于滲透脫水本身。原因在于通過(guò)對(duì)滲透液的連續(xù)攪拌，滲透液和樣品表面相交的滲透液層組分可以得到不斷更新，進(jìn)而保證了維持滲透脫水進(jìn)行所必需的樣品和滲透液之間的滲透壓差。對(duì)于攪拌速度對(duì)滲透脫水的理論、系統(tǒng)地研究還是非常缺乏的；在生產(chǎn)過(guò)程中，選擇攪拌速度能夠保證滲透液內(nèi)部溶質(zhì)濃度均一、溫度均勻即可。盡管攪拌有這些好處，但是考慮到攪拌可能會(huì)對(duì)原料造成損傷，我選擇另一種方式也就是振蕩來(lái)替換這種方式不但可以避免損傷原料，使得蘋(píng)果片與糖漿接觸的更充分，同時(shí)解決糖漿濃度不均溫度不均的問(wèn)題，不但提高了滲透脫水的質(zhì)量，而且也加快了速度，節(jié)省了時(shí)間，提高了效率，更加具有經(jīng)濟(jì)性。具體的就是通過(guò)一個(gè)振蕩馬達(dá)或者偏心電動(dòng)機(jī)來(lái)完成左右方向的振蕩至于上下方向的振蕩是通過(guò)空氣壓縮機(jī)完成的，而原料框的運(yùn)動(dòng)考慮到馬達(dá)的振蕩和其本身的上下運(yùn)動(dòng)決定用擺動(dòng)氣缸完成詳見(jiàn)具體設(shè)計(jì) 有關(guān)浮料的問(wèn)題關(guān)于浮料的問(wèn)題，在工業(yè)上很常見(jiàn)，也參考了很多解決方案，像把原料筐分層設(shè)置的，或者用圓料桶完全進(jìn)入浸漬液中的，并緩慢旋轉(zhuǎn)的滲透等。我考慮這個(gè)問(wèn)題，為了填料方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，我通過(guò)一個(gè)循環(huán)泵的工作從振蕩槽底部抽取糖漿，再?gòu)恼袷幉鄣耐鈬艿篱_(kāi)孔通過(guò)類(lèi)似噴淋的把糖漿液噴灑下來(lái)，沖力比較大一點(diǎn)，把浮料打下。這和空氣壓縮機(jī)的上下振蕩形成擾流的作用不謀而合，可以把原料充分的調(diào)動(dòng)起來(lái)，避免原料一直漂浮在液面的表面。 關(guān)于滲透液的循環(huán)使用在滲透脫水過(guò)程中，蘋(píng)果中的水分流向滲透液中，滲透液濃度下降，脫水能力下降；伴隨著風(fēng)味物質(zhì)、色素、各種酸類(lèi)、蛋白質(zhì)、果膠類(lèi)物質(zhì)滲入滲透液中，滲透液的化學(xué)特性、物理化學(xué)特性、感官特性等也隨著滲透脫水過(guò)程的進(jìn)行而逐漸改變。所以準(zhǔn)備用消毒機(jī)和溶質(zhì)添加桶保證糖漿的濃度，質(zhì)量等從而解決有效利用大量的滲透液，有效地循環(huán)利用滲透液降低生產(chǎn)成本的問(wèn)題 滲透脫水設(shè)備方案圖經(jīng)過(guò)構(gòu)思確定設(shè)備，機(jī)械振蕩式滲透脫水設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滲透溶液設(shè)計(jì)有回流管道，能夠有效調(diào)節(jié)滲透溶液濃度，同時(shí)設(shè)置氣壓缸的上下運(yùn)動(dòng)，振蕩馬達(dá)的左右方向的機(jī)械振動(dòng)，加上原料框下方壓縮空氣管的擾流，以及循