食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 11 页 ，共 48 页 表示当过饱和度超过某一值时，成核速度增加很快。 但实际上成核速度系按图 10-9 中的虚线进行，在某一过饱和度时成核速度 达到最大。这是因为公式没有考虑到粘度的影响。考虑到粘度的影响，当溶液粘 度大时，分子运动减慢，成核受阻。 (2)温度的影响 由式 = 2 3 2 max 16 / 3 ln s c c G m RTd 可见，温度升高， 成核速度也升高。但温度又对过饱和度有影响，一般温度升高时，过饱和度降低。 所以温度对成核速度的影响要以 T 与 s c c 相互消长速度来决定。根据实验一般成 核速度随温度上升，达到最大值后，温度再升高，成核速度反而降低，如图 10-10 所示。 (3)外加晶体的影响：加入晶体能诱导结晶。晶种可以是同种物质或相同晶 型的物质，有时惰性的无定形物质也可以作为结晶中心。例如，尘埃有时也能导 致结晶。 (4)物理场和电磁波的影响：电、磁场、紫外光、超声波等都能在一定程度 上促进成核。当硬度较高的水用作冷却水时，遇热易成垢，但若加以电磁场，则 可使其成核速度增大。析出晶核较多而不易成结垢。因此，可用此法来防止形成 水垢而影响传热。 其他一些物理因素，如机械震动、摩擦或搅拌等都能促进成核。 6、起晶方法：在过饱和溶液中形成晶核的可能性有： (1)当足够超过平衡状态时，成核自然而然地发生； (2)施以外界作用，例如投入少量溶质固体，抽入少量冷溶液或施以声波振 荡、机械搅拌等加以刺激，在短时间内生成大量晶核； (3)己存在的晶粒作为结晶中心。 在生产上相应地将结晶方法分成：自然起晶法、刺激起晶法和种晶法。 (1)自然起晶法：这是古老的起晶方法。将溶液蒸发冷却至不稳定区域，即 易变区(例如糖液的刺激起晶，糖液的过饱和度系数控制在 1.4 以上，随纯度而异) 时，晶核便形成析出。 特点：由于晶核的生成是逐步产生的，且受概率的影响，生成晶核的数量不 容易控制，晶粒大小也很不一致。古法冰糖的生产即采用此法。 (2)刺激起晶法：将溶液浓缩至介稳区(如糖液刺激起晶时，控制过饱和系数 为 1.1～1.3 左右)时，突然施外加条件的影响，如突然降温、降压、降真空；或 吸入外来固体杂质或灰尘；或机械搅拌回转或振动；或施加电磁场、声波、超声 波及紫外线等，使处于不稳定状态的过饱和溶液受到突然的刺激而析出晶体。（凡 含外来杂质的刺激起晶也称非均相成核。） 优点：起晶速度快，晶粒整齐，粘晶、并晶可以减少。缺点：仍然不容易控 制晶粒的数目和大小，粘晶还易产生。 (3) 种晶法：也称晶核起晶法，在介稳区内实施。将溶液浓缩至介稳区 (如 糖液浓缩至过饱和系为 1.10~1.15 左右)时，投入一定大小和数量的晶体细粉作为 晶种，溶液中逾量的溶质便在加入的晶种表面上析出，最后得到预期大小的晶体
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 11 页 ，共 48 页 表示当过饱和度超过某一值时，成核速度增加很快。 但实际上成核速度系按图 10-9 中的虚线进行，在某一过饱和度时成核速度 达到最大。这是因为公式没有考虑到粘度的影响。考虑到粘度的影响，当溶液粘 度大时，分子运动减慢，成核受阻。 (2)温度的影响 由式 = 2 3 2 max 16 / 3 ln s c c G m RTd 可见，温度升高， 成核速度也升高。但温度又对过饱和度有影响，一般温度升高时，过饱和度降低。 所以温度对成核速度的影响要以 T 与 s c c 相互消长速度来决定。根据实验一般成 核速度随温度上升，达到最大值后，温度再升高，成核速度反而降低，如图 10-10 所示。 (3)外加晶体的影响：加入晶体能诱导结晶。晶种可以是同种物质或相同晶 型的物质，有时惰性的无定形物质也可以作为结晶中心。例如，尘埃有时也能导 致结晶。 (4)物理场和电磁波的影响：电、磁场、紫外光、超声波等都能在一定程度 上促进成核。当硬度较高的水用作冷却水时，遇热易成垢，但若加以电磁场，则 可使其成核速度增大。析出晶核较多而不易成结垢。因此，可用此法来防止形成 水垢而影响传热。 其他一些物理因素，如机械震动、摩擦或搅拌等都能促进成核。 6、起晶方法：在过饱和溶液中形成晶核的可能性有： (1)当足够超过平衡状态时，成核自然而然地发生； (2)施以外界作用，例如投入少量溶质固体，抽入少量冷溶液或施以声波振 荡、机械搅拌等加以刺激，在短时间内生成大量晶核； (3)己存在的晶粒作为结晶中心。 在生产上相应地将结晶方法分成：自然起晶法、刺激起晶法和种晶法。 (1)自然起晶法：这是古老的起晶方法。将溶液蒸发冷却至不稳定区域，即 易变区(例如糖液的刺激起晶，糖液的过饱和度系数控制在 1.4 以上，随纯度而异) 时，晶核便形成析出。 特点：由于晶核的生成是逐步产生的，且受概率的影响，生成晶核的数量不 容易控制，晶粒大小也很不一致。古法冰糖的生产即采用此法。 (2)刺激起晶法：将溶液浓缩至介稳区(如糖液刺激起晶时，控制过饱和系数 为 1.1～1.3 左右)时，突然施外加条件的影响，如突然降温、降压、降真空；或 吸入外来固体杂质或灰尘；或机械搅拌回转或振动；或施加电磁场、声波、超声 波及紫外线等，使处于不稳定状态的过饱和溶液受到突然的刺激而析出晶体。（凡 含外来杂质的刺激起晶也称非均相成核。） 优点：起晶速度快，晶粒整齐，粘晶、并晶可以减少。缺点：仍然不容易控 制晶粒的数目和大小，粘晶还易产生。 (3) 种晶法：也称晶核起晶法，在介稳区内实施。将溶液浓缩至介稳区 (如 糖液浓缩至过饱和系为 1.10~1.15 左右)时，投入一定大小和数量的晶体细粉作为 晶种，溶液中逾量的溶质便在加入的晶种表面上析出，最后得到预期大小的晶体
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 12 页 ，共 48 页 采用该法，晶粒数目和大小较容易控制，较易达到预期的要求。 种晶法是工业结晶常采用的结晶法。除了上述投粉起晶法外，还有分割法和 种糊法。 分割法是把已结晶好的一罐 (晶粒较小)分割成若干部分作为若干罐的晶 种，以此作为下一次结晶的底料。这样，每罐的晶种数量一定。 种糊法是将粒子较小的晶体和溶液混合形成一定浓度的种糊。以种糊作晶 种，晶粒数量可以控制。 7、晶体的培养长大 晶核一旦从溶液中形成后，便不断吸收溶质分子，并在空间按一定的晶格 而排列，晶体得以成长。 其生长速度(晶面生长线速度)公式为： ( ) 2 s s c c K dt dL u = = • − 。事实上，晶 体的生长速度 u 还与粒度有关。 影响结晶速度的因素主要有： (1)浓度与结晶速度的关系：在结晶速率公式中，结晶速率与结晶溶液和相 应饱和溶液浓度之差 (c-c s )成正比，即提高溶液的浓度可以提高结晶速度。但过 高的过饱和系数将使溶液的粘度上升，降低扩散速率，反而使结晶速度下降。另 外，如果过饱和度过高，晶体生长过快，容易发生晶形变化，晶体变成针状或树 枝状。 (2)粘度与结晶速度的关系：扩散系数 k T k ' = (式中 T 为热力学温度， 为 介质粘度， ' k 为与温度无关而与溶质颗粒大小有关的常数)，所以粘度升高结晶 速率就下降。但粘度不是孤立的因素，它随温度和结晶溶液纯度的改变而改变。 在一些工业结晶中已越来越多使用表面活性剂等助剂来降低母液的粘度，从 而提高结晶速度和改善晶形。 (3)温度与结晶速度的关系：温度上升，介质的粘度下降，则扩散系数提高， 扩散速度加快，因而结晶速度提高。对于纯净糖液的结晶，温度每提高 10℃， 结晶速度将提高 1 倍。但温度升高，溶质的溶解度也增加，即 c s 增加，导致（c-c s ） 下降。为了保证足够的过饱和度就必须提高母液的浓度，因而粘度也随之增加。 同时还应考虑提高结晶温度带来的热能消耗增加和物质稳定性下降等不利因素。 因此，结晶温度应综合考虑合理选择。 对于冷却结晶来说，保持一定的过饱和度即一定的 (c-c s )是通过降低温度从 而降低 c s 来实现的。因此，温度的调节就显得更加重要。温度降低太慢，结晶 速度太低；温度降低太快，则溶液的过饱和系数上升，当达到自然起晶条件时， 大量出现二次起晶，即伪晶生成严重，直接影响产品的品质和产率。 (4) 固体（晶体)与溶液间的相对速度对结晶速度的影响：结晶过程中，固体
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 12 页 ，共 48 页 采用该法，晶粒数目和大小较容易控制，较易达到预期的要求。 种晶法是工业结晶常采用的结晶法。除了上述投粉起晶法外，还有分割法和 种糊法。 分割法是把已结晶好的一罐 (晶粒较小)分割成若干部分作为若干罐的晶 种，以此作为下一次结晶的底料。这样，每罐的晶种数量一定。 种糊法是将粒子较小的晶体和溶液混合形成一定浓度的种糊。以种糊作晶 种，晶粒数量可以控制。 7、晶体的培养长大 晶核一旦从溶液中形成后，便不断吸收溶质分子，并在空间按一定的晶格 而排列，晶体得以成长。 其生长速度(晶面生长线速度)公式为： ( ) 2 s s c c K dt dL u = = • − 。事实上，晶 体的生长速度 u 还与粒度有关。 影响结晶速度的因素主要有： (1)浓度与结晶速度的关系：在结晶速率公式中，结晶速率与结晶溶液和相 应饱和溶液浓度之差 (c-c s )成正比，即提高溶液的浓度可以提高结晶速度。但过 高的过饱和系数将使溶液的粘度上升，降低扩散速率，反而使结晶速度下降。另 外，如果过饱和度过高，晶体生长过快，容易发生晶形变化，晶体变成针状或树 枝状。 (2)粘度与结晶速度的关系：扩散系数 k T k ' = (式中 T 为热力学温度， 为 介质粘度， ' k 为与温度无关而与溶质颗粒大小有关的常数)，所以粘度升高结晶 速率就下降。但粘度不是孤立的因素，它随温度和结晶溶液纯度的改变而改变。 在一些工业结晶中已越来越多使用表面活性剂等助剂来降低母液的粘度，从 而提高结晶速度和改善晶形。 (3)温度与结晶速度的关系：温度上升，介质的粘度下降，则扩散系数提高， 扩散速度加快，因而结晶速度提高。对于纯净糖液的结晶，温度每提高 10℃， 结晶速度将提高 1 倍。但温度升高，溶质的溶解度也增加，即 c s 增加，导致（c-c s ） 下降。为了保证足够的过饱和度就必须提高母液的浓度，因而粘度也随之增加。 同时还应考虑提高结晶温度带来的热能消耗增加和物质稳定性下降等不利因素。 因此，结晶温度应综合考虑合理选择。 对于冷却结晶来说，保持一定的过饱和度即一定的 (c-c s )是通过降低温度从 而降低 c s 来实现的。因此，温度的调节就显得更加重要。温度降低太慢，结晶 速度太低；温度降低太快，则溶液的过饱和系数上升，当达到自然起晶条件时， 大量出现二次起晶，即伪晶生成严重，直接影响产品的品质和产率。 (4) 固体（晶体)与溶液间的相对速度对结晶速度的影响：结晶过程中，固体
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 13 页 ，共 48 页 与溶液的相对运动速度一般通过物料的对流循环或外加搅拌器搅拌来实现。 (5)纯度与结晶速度的关系：也可以称作杂质对结晶的影响。溶液中和晶体 共存的物质可能在特定晶面上有吸附作用，一旦被吸附，就降低该晶面的成长速 度。这样，不仅降低了结晶速度，而且晶体也将长成异形晶体。具有这种效果的 物称为媒晶剂。 媒晶剂可以是天然共存的杂质，也可以是特意添加的物质。例如，在甜菜糖 生产中，棉籽糖就具有这种作用。如果棉籽糖含量超过 2%，所得晶形为片状或 针状。又如食盐生产，正常的食盐晶体为立方形晶体，如在盐水中含有微量的铁 氰化钾，就会产生树枝状晶体。 (6)晶粒表面与结晶的关系：从结晶速度公式中可知：结晶速度与晶粒的表面 积成正比。晶粒的表面积与晶粒的直径的平方成正比。即随着结晶过程的进行， 结晶速度逐渐加快。但当固相的量一定时，粒度越细，它的总表面积却越大。根 据上面结晶速度与结晶表面积的关系可知，结晶小颗粒的产品其结晶速度更快， 所需结晶时间较短。在实际生产中，结晶小颗粒的产品要比结晶大颗粒的产品容 易控制，但晶粒太细，晶粒与母液的分离困难，即会影响后续分离操作。 三、结晶方法与结晶设备 （一）结晶方法 在结晶过程中，控制溶液的过饱和度和母液中晶体的含量是结晶操作的技术 基础。 造成和控制溶液过饱和度的方法主要有如下 3 种： (1)直接冷却法：是指单纯的冷却而无明显蒸发作用的方法。包括自然冷却、 冷却水冷却和其他冷媒冷却； (2)蒸发浓缩法：是指单纯的蒸发而不伴随冷却的方法； (3)绝热蒸发法：是结合蒸发和冷却两种作用造成过饱和的方法。此外，在 特殊情况下，也有利用化学反应或添加盐类的方法。 根据上述 3 种造成溶液过饱和的方法可以将结晶方法分成三大类，即蒸发结 晶法、冷却结晶法和自蒸发冷却结晶法。除此之外，如果采用添加盐类，通过盐 类的溶剂化作用以降低溶质的溶解度，从而造成过饱和来进行结晶，那么这种结 晶方法可称为盐析结晶法。 四、食品工业中重要的结晶分离过程 结晶作为一种重要的分离提纯手段在食品工业，特别是食品配料和添加剂的 生产中有着极其重要的地位，许多纯净的食品配料和添加剂是通过结晶手段获得 的，如柠檬酸和柠檬酸盐，蔗糖、葡萄糖、谷氨酸钠、果糖、葡萄糖酸和葡萄糖 酸盐、乳糖、苹果酸和乳酸盐等。下面将葡萄糖结晶过程的操作作简单介绍。 葡萄糖在不同温度下的溶解度相图如图 10-31 所示。 在过饱和状态下，固体相的葡萄糖随温度的不同将以不同的异构体存在，在 50℃以下，固体相是含水 − 葡萄糖 ；在 50℃以上，固体相是无水 − 葡萄糖 ； 在 115℃以上，固体相是无水 −葡萄糖 。葡萄糖的结晶工艺就是根据这些特性 来确定。 现在工业规模生产含水 − 葡萄糖 ，是利用低温结晶法；生产无水 − 葡萄糖 是利用真空罐在较高温度下(约 70℃)的结晶法，采用蒸发式结晶工 艺，结晶相对容易，但晶体较细小，结晶时所要求的过饱和度较高，但结晶易受 杂质影响，要求葡萄糖浆纯度高，大规模生产也不经济；生产无水 −葡萄糖 利
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 13 页 ，共 48 页 与溶液的相对运动速度一般通过物料的对流循环或外加搅拌器搅拌来实现。 (5)纯度与结晶速度的关系：也可以称作杂质对结晶的影响。溶液中和晶体 共存的物质可能在特定晶面上有吸附作用，一旦被吸附，就降低该晶面的成长速 度。这样，不仅降低了结晶速度，而且晶体也将长成异形晶体。具有这种效果的 物称为媒晶剂。 媒晶剂可以是天然共存的杂质，也可以是特意添加的物质。例如，在甜菜糖 生产中，棉籽糖就具有这种作用。如果棉籽糖含量超过 2%，所得晶形为片状或 针状。又如食盐生产，正常的食盐晶体为立方形晶体，如在盐水中含有微量的铁 氰化钾，就会产生树枝状晶体。 (6)晶粒表面与结晶的关系：从结晶速度公式中可知：结晶速度与晶粒的表面 积成正比。晶粒的表面积与晶粒的直径的平方成正比。即随着结晶过程的进行， 结晶速度逐渐加快。但当固相的量一定时，粒度越细，它的总表面积却越大。根 据上面结晶速度与结晶表面积的关系可知，结晶小颗粒的产品其结晶速度更快， 所需结晶时间较短。在实际生产中，结晶小颗粒的产品要比结晶大颗粒的产品容 易控制，但晶粒太细，晶粒与母液的分离困难，即会影响后续分离操作。 三、结晶方法与结晶设备 （一）结晶方法 在结晶过程中，控制溶液的过饱和度和母液中晶体的含量是结晶操作的技术 基础。 造成和控制溶液过饱和度的方法主要有如下 3 种： (1)直接冷却法：是指单纯的冷却而无明显蒸发作用的方法。包括自然冷却、 冷却水冷却和其他冷媒冷却； (2)蒸发浓缩法：是指单纯的蒸发而不伴随冷却的方法； (3)绝热蒸发法：是结合蒸发和冷却两种作用造成过饱和的方法。此外，在 特殊情况下，也有利用化学反应或添加盐类的方法。 根据上述 3 种造成溶液过饱和的方法可以将结晶方法分成三大类，即蒸发结 晶法、冷却结晶法和自蒸发冷却结晶法。除此之外，如果采用添加盐类，通过盐 类的溶剂化作用以降低溶质的溶解度，从而造成过饱和来进行结晶，那么这种结 晶方法可称为盐析结晶法。 四、食品工业中重要的结晶分离过程 结晶作为一种重要的分离提纯手段在食品工业，特别是食品配料和添加剂的 生产中有着极其重要的地位，许多纯净的食品配料和添加剂是通过结晶手段获得 的，如柠檬酸和柠檬酸盐，蔗糖、葡萄糖、谷氨酸钠、果糖、葡萄糖酸和葡萄糖 酸盐、乳糖、苹果酸和乳酸盐等。下面将葡萄糖结晶过程的操作作简单介绍。 葡萄糖在不同温度下的溶解度相图如图 10-31 所示。 在过饱和状态下，固体相的葡萄糖随温度的不同将以不同的异构体存在，在 50℃以下，固体相是含水 − 葡萄糖 ；在 50℃以上，固体相是无水 − 葡萄糖 ； 在 115℃以上，固体相是无水 −葡萄糖 。葡萄糖的结晶工艺就是根据这些特性 来确定。 现在工业规模生产含水 − 葡萄糖 ，是利用低温结晶法；生产无水 − 葡萄糖 是利用真空罐在较高温度下(约 70℃)的结晶法，采用蒸发式结晶工 艺，结晶相对容易，但晶体较细小，结晶时所要求的过饱和度较高，但结晶易受 杂质影响，要求葡萄糖浆纯度高，大规模生产也不经济；生产无水 −葡萄糖 利
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 14 页 ，共 48 页 用真空罐在 110℃以上的结晶法，是在高温下结晶，生产成本高，生产工艺也难， 故不宜采用。 生产含水 − 葡萄糖 的工艺过程： 首先将精制好的葡萄糖浆真空浓缩至一定浓度，该浓度应使该糖浆冷却至 44℃时具有一定的过饱和度(一晶糖，过饱和度系数控制在 l.15~1.25，二晶糖， 控制在 1.20~1.40 范围)。 结晶采用间歇冷却结晶的方式进行。上述浓缩好的葡萄糖浆冷却至 50℃时即 可打入结晶罐，与罐中的湿种混合。若罐中末存湿种，则先打入 1/3 罐糖液，按 糖液量的 0.2%下干种(干的葡萄糖粉)，下种后温度是 45℃，并在此温度下培养 晶种，经过 12~14h，晶种培养好后，再打入剩余的糖液进行结晶。 糖液打入已存有 30%晶种的结晶罐后搅匀 4h。然后，按图 10-32 所示的结晶 降温控制，曲线进行冷却结晶，结晶 72h 即可送去离心分离。 要获得质量好同时收率又高的葡萄糖产品，在结晶时应做到如下几点： (1)葡萄糖浆的纯度要高：糖浆的纯度是影响结晶的重要因素。当糖值达到 97 以上冰结晶时间可降至 30h，同时产品的质量好。 (2)准确调节结晶糖浆的浓度：葡萄糖的结晶速度随过饱和系数的增大而增 快，但过高的过饱和系数会导致大量的细小晶核形成。这样会使得糖膏的颜色发 自，搅拌困难，形成的是细而粘度大的结晶。若温度继续下降，在短时间内，甚 至几分钟内会结成硬块。 实践证明，淀粉糖化液的结晶液(即一晶糖)的过饱和系数控制在 1.15~1.25 范围内，二晶糖控制在 1.20~1.40 范围内为宜。 (3)准确控制结晶糖液的温度 温度和溶液的饱和度是直接相关的。温度控 制过高，会把晶种溶化，影响晶核形成，延长结晶时间。温度下降太慢，就会延 长结晶时间，从而延长生产周期。若温度降得太快，就会形成伪晶，晶粒大小不 匀，杂质的分离发生困难(分蜜困难)。因此，要求按降温曲线均匀地降低温度。 葡萄糖结晶时是放热的，因此开始结晶时糖液的温度稍有升高。 (4)结晶糖液应不断搅拌 搅拌的目的是使糖液浓度均匀，促使晶体与母液 发生相对运动，加快传质，促进晶体长大。采用搅动式结晶；整个结晶过程 3~5d 就可完成；若采用半搅动式结晶，即时隔一定时间搅拌一次，就要 12~15 天时间 才能结晶好；若采用静止式结晶，就需要一个多月的时间，而且结晶成硬块，要 经过轧碎才能进行离心分离。 (5)加入一种形态和一定量的晶种 葡萄糖的晶种形态对于结晶关系很大。在 生产无水α葡萄糖时，若晶种中混入含水α-葡萄糖结晶，糖膏中就会有二种形 态的晶体，结果离心分离很很困难。因此，晶种中不得混有其他构型的晶体，而 且要保证晶种均匀一致。为此，可对晶种进行专门培养。 晶种量也是至关重要的。晶种少，结晶时间长。目前多采用大量晶种的办法， 即将结晶操作完毕后 25 ~30%的糖膏留于结晶罐中，作为下一批的晶种。 第三节 扩散与平衡分离-吸收和脱吸 一、吸收的基本概念 1、定义 气体吸收：是液体与气体在接触过程中，气体或气体中的组分溶解于液体的传质 操作。在食品工业上，吸收操作应用较少，主要是清凉饮料的充（碳酸）气。 二氧化碳在压力作用下，溶于液体饮料之中。当容器打开后，压力突然释放
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 14 页 ，共 48 页 用真空罐在 110℃以上的结晶法，是在高温下结晶，生产成本高，生产工艺也难， 故不宜采用。 生产含水 − 葡萄糖 的工艺过程： 首先将精制好的葡萄糖浆真空浓缩至一定浓度，该浓度应使该糖浆冷却至 44℃时具有一定的过饱和度(一晶糖，过饱和度系数控制在 l.15~1.25，二晶糖， 控制在 1.20~1.40 范围)。 结晶采用间歇冷却结晶的方式进行。上述浓缩好的葡萄糖浆冷却至 50℃时即 可打入结晶罐，与罐中的湿种混合。若罐中末存湿种，则先打入 1/3 罐糖液，按 糖液量的 0.2%下干种(干的葡萄糖粉)，下种后温度是 45℃，并在此温度下培养 晶种，经过 12~14h，晶种培养好后，再打入剩余的糖液进行结晶。 糖液打入已存有 30%晶种的结晶罐后搅匀 4h。然后，按图 10-32 所示的结晶 降温控制，曲线进行冷却结晶，结晶 72h 即可送去离心分离。 要获得质量好同时收率又高的葡萄糖产品，在结晶时应做到如下几点： (1)葡萄糖浆的纯度要高：糖浆的纯度是影响结晶的重要因素。当糖值达到 97 以上冰结晶时间可降至 30h，同时产品的质量好。 (2)准确调节结晶糖浆的浓度：葡萄糖的结晶速度随过饱和系数的增大而增 快，但过高的过饱和系数会导致大量的细小晶核形成。这样会使得糖膏的颜色发 自，搅拌困难，形成的是细而粘度大的结晶。若温度继续下降，在短时间内，甚 至几分钟内会结成硬块。 实践证明，淀粉糖化液的结晶液(即一晶糖)的过饱和系数控制在 1.15~1.25 范围内，二晶糖控制在 1.20~1.40 范围内为宜。 (3)准确控制结晶糖液的温度 温度和溶液的饱和度是直接相关的。温度控 制过高，会把晶种溶化，影响晶核形成，延长结晶时间。温度下降太慢，就会延 长结晶时间，从而延长生产周期。若温度降得太快，就会形成伪晶，晶粒大小不 匀，杂质的分离发生困难(分蜜困难)。因此，要求按降温曲线均匀地降低温度。 葡萄糖结晶时是放热的，因此开始结晶时糖液的温度稍有升高。 (4)结晶糖液应不断搅拌 搅拌的目的是使糖液浓度均匀，促使晶体与母液 发生相对运动，加快传质，促进晶体长大。采用搅动式结晶；整个结晶过程 3~5d 就可完成；若采用半搅动式结晶，即时隔一定时间搅拌一次，就要 12~15 天时间 才能结晶好；若采用静止式结晶，就需要一个多月的时间，而且结晶成硬块，要 经过轧碎才能进行离心分离。 (5)加入一种形态和一定量的晶种 葡萄糖的晶种形态对于结晶关系很大。在 生产无水α葡萄糖时，若晶种中混入含水α-葡萄糖结晶，糖膏中就会有二种形 态的晶体，结果离心分离很很困难。因此，晶种中不得混有其他构型的晶体，而 且要保证晶种均匀一致。为此，可对晶种进行专门培养。 晶种量也是至关重要的。晶种少，结晶时间长。目前多采用大量晶种的办法， 即将结晶操作完毕后 25 ~30%的糖膏留于结晶罐中，作为下一批的晶种。 第三节 扩散与平衡分离-吸收和脱吸 一、吸收的基本概念 1、定义 气体吸收：是液体与气体在接触过程中，气体或气体中的组分溶解于液体的传质 操作。在食品工业上，吸收操作应用较少，主要是清凉饮料的充（碳酸）气。 二氧化碳在压力作用下，溶于液体饮料之中。当容器打开后，压力突然释放
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 15 页 ，共 48 页 就产生二氧化碳的泡腾现象。 脱吸：吸收操作的逆过程称为脱吸。脱吸在食品工业上常用于天然油类的脱臭， 脱臭后才能与人造奶油等食品进行配料。脱吸还广泛用于液体食品 (果汁， 乳制品，饮料、原料水等）的脱气。 2、吸收的理化反应 ①物理吸收：在气体吸收操作中，有的不伴随有明显的化学反应，例如通气 发酵中氧气的吸收，挥发性香精的回收等，可视为单纯的气体溶于液体的物理过 程，称为物理吸收。 ②化学吸收：在气体吸收过程中，伴随有明显的化学反应，例如油脂的氢化 处理，则称为化学吸收。油脂氢化时，氢气鼓泡通过油脂，并发生化学反应。通 常为加速反应，同时还使用催化剂。氢气被油脂吸收后，与油脂分子的不饱和键 起加氢反应，并使之硬化。化学吸收又常见于食品工业上的硫漂操作（SO2 的吸 收） 二、吸收的基本概念和理论 (一) 吸收操作的相平衡 1、气体在液体中的溶解度：在一定条件下，使气体与液体相接触，则气体 就溶解在液体中。气液两相经过相当长时间的接触后，两相必将达到平衡。在达 到平衡时，气体将不再继续溶解称为平衡溶解度。 平衡溶解度是表示吸收过程所能达到的极限。平衡溶解度的大小随物系温 度、压力而变化。 2、气体的平衡溶解度性质： ①溶于液体中的气体，作为溶质，必然产生一定的分压。分压太小表示该溶 质回到气相的能力，当溶质产生的分压与气相中该组分的分压相等时，气液达到 平衡，溶解过程即终止。因此，气体混合物中每一组分可被吸收的程度，不但与 该组分在混合气体中的分压有关，也与该组分溶解后所产生的分压有关。 ②气体的平衡溶解度是可改变的。如气相的总压很高，组分气体的溶解度就 要受总压的影向而变化。但在总压不超过 5 大气压的情况下，这种影响较小，可 以认为与气相的总压无关。但随温度升高而减小。因此，在不少吸收操作中，为 了不使温度上升，往往在进入吸收器的液体管路上装设冷却器，以维持较低的温 度。 2．亨利定律（Henry）：气体吸收到达平衡时，被吸收气体的分压与溶液浓 度之间有一定的函数关系。即在一定的温度下，当气体压力不很高时，稀溶液到 达平衡后，被吸收组分在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。 公式表示如下： CA = H p 式中： CA-溶质在液相中的浓度 H-溶解度系数 p*-平衡时气体在液面上方的分压 或采用下式表示： A mX A y = 式中 yA*-气液平衡时，溶质气体 A 在气相中的浓度 （摩尔分率） XA-溶质气体 A 在液相中的浓度 （摩尔分率）
食品技术原理课程讲稿－第九章食品分离加工 第 15 页 ，共 48 页 就产生二氧化碳的泡腾现象。 脱吸：吸收操作的逆过程称为脱吸。脱吸在食品工业上常用于天然油类的脱臭， 脱臭后才能与人造奶油等食品进行配料。脱吸还广泛用于液体食品 (果汁， 乳制品，饮料、原料水等）的脱气。 2、吸收的理化反应 ①物理吸收：在气体吸收操作中，有的不伴随有明显的化学反应，例如通气 发酵中氧气的吸收，挥发性香精的回收等，可视为单纯的气体溶于液体的物理过 程，称为物理吸收。 ②化学吸收：在气体吸收过程中，伴随有明显的化学反应，例如油脂的氢化 处理，则称为化学吸收。油脂氢化时，氢气鼓泡通过油脂，并发生化学反应。通 常为加速反应，同时还使用催化剂。氢气被油脂吸收后，与油脂分子的不饱和键 起加氢反应，并使之硬化。化学吸收又常见于食品工业上的硫漂操作（SO2 的吸 收） 二、吸收的基本概念和理论 (一) 吸收操作的相平衡 1、气体在液体中的溶解度：在一定条件下，使气体与液体相接触，则气体 就溶解在液体中。气液两相经过相当长时间的接触后，两相必将达到平衡。在达 到平衡时，气体将不再继续溶解称为平衡溶解度。 平衡溶解度是表示吸收过程所能达到的极限。平衡溶解度的大小随物系温 度、压力而变化。 2、气体的平衡溶解度性质： ①溶于液体中的气体，作为溶质，必然产生一定的分压。分压太小表示该溶 质回到气相的能力，当溶质产生的分压与气相中该组分的分压相等时，气液达到 平衡，溶解过程即终止。因此，气体混合物中每一组分可被吸收的程度，不但与 该组分在混合气体中的分压有关，也与该组分溶解后所产生的分压有关。 ②气体的平衡溶解度是可改变的。如气相的总压很高，组分气体的溶解度就 要受总压的影向而变化。但在总压不超过 5 大气压的情况下，这种影响较小，可 以认为与气相的总压无关。但随温度升高而减小。因此，在不少吸收操作中，为 了不使温度上升，往往在进入吸收器的液体管路上装设冷却器，以维持较低的温 度。 2．亨利定律（Henry）：气体吸收到达平衡时，被吸收气体的分压与溶液浓 度之间有一定的函数关系。即在一定的温度下，当气体压力不很高时，稀溶液到 达平衡后，被吸收组分在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。 公式表示如下： CA = H p 式中： CA-溶质在液相中的浓度 H-溶解度系数 p*-平衡时气体在液面上方的分压 或采用下式表示： A mX A y = 式中 yA*-气液平衡时，溶质气体 A 在气相中的浓度 （摩尔分率） XA-溶质气体 A 在液相中的浓度 （摩尔分率）