食品科学概论（第2版）：浓缩原理、目的及注意事项

（一）浓缩原理及目的

浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操作，使溶质和溶剂达到分离的过程。从原理上可分为平衡浓缩和非平衡浓缩，前者是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和溶剂分离的方法，比如蒸发、结晶和冷冻浓缩。

食品进行浓缩的目的在于，除去食品中的水分，减少包装、运输和储藏的费用；提高制品的浓度，延长货架期；作为干燥或结晶操作的前处理过程。

（二）浓缩方法

1.蒸发

蒸发是食品工业中应用最为广泛的浓缩方法之一。蒸发是液体表面汽化的过程，可在任何温度下发生。在工业生产中，一般需要加热，可以在低于沸点时蒸发，也可以在沸点时进行沸腾蒸发。然而，有的液体在沸点或低于沸点时会氧化或分解，需要进行减压蒸发（即真空蒸发）。真空蒸发有利于热敏性物质的保存，但是要求蒸发系统配置减压装置，使系统的投资和操作费用增加。

2.结晶

（1）结晶过程：是溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成和晶体生长两个阶段。①晶核生成：晶核的生产有三种形式，即初级均相成核、初级非均相成核及二次成核。在过饱和溶液中，溶液自发产生晶核的过程，称为初级均相成核；溶液在外来物（如大气中的微尘）的诱导下生成晶核的过程，称为初级非均相成核；在已有晶体存在的条件下产生晶核的过程，称为二次成核。二次成核也属于非均相成核过程，它是在晶体之间或晶体与其他固体（器壁、搅拌器等）碰撞时所产生的微小晶粒的诱导下发生的。②晶体成长：在过饱和溶液中已有晶体形成或加入晶体后，以过饱和度为推动力，溶质质点会继续一层层地在晶体表面有序排列，晶体将长大，此过程称为晶体成长。一般分为三个步骤：首先，带结晶溶质借扩散作用穿过靠近晶体表面的静止液层，从溶液中转移至晶体表面；然后，到达晶体表面的溶质嵌入晶面，使晶体长大，同时放出结晶热；最后，放出来的结晶热传导至溶液中。(www.xing528.com)

（2）结晶方法与设备：结晶的方法一般有两种：①蒸发溶剂法：是以蒸发方式造成溶液过饱和的结晶方法，适用于温度对溶解度影响不大的物质，所用的设备称为蒸发式结晶器。比如沿海地区的“晒盐”就是利用这种方法。②冷却热饱和溶液法：可分为直接冷却法和真空冷却结晶法两种。直接冷却法是指用单纯的冷却方式造成溶液过饱和的结晶方法，此法没有明显的蒸发，适用于溶解度随温度的升高而显著增大的物质，采用设备为冷却式结晶器。比如，北方地区的盐湖，夏季温度高，湖面上无晶体出现；而到冬季，气温降低，石碱、芒硝等物质就从盐湖里结晶出来。真空冷却结晶法是使溶剂在真空下闪蒸而使溶液绝热冷却的方法，此法适用于具有正溶解度特性而溶解度随温度变化中等的物质，采用设备为真空式结晶器。

（3）影响结晶过程的因素：对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。因此，晶核生成速率、晶体生长速率及晶体在结晶器中的平均停留时间对晶体产品的粒度及其分布具有重要的影响。另外，结晶溶剂的选择、冷却温度的控制及搅拌过程的控制等都会对结晶产生影响。

3.冷冻浓缩

是近年来发展迅速的一种浓缩方式，是在低温常压下利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理的一种浓缩方法，较适用于热敏性食品的浓缩。具有可阻止不良化学变化和生物化学变化及风味、香气和营养损失小等优点。然而，由于冷冻浓缩本身不具有杀菌灭酶的作用，因此浓缩制品必须冻藏或再加热处理，才能保藏。

（1）冷冻浓缩原理：当水溶液中所含溶质浓度低于共溶浓度时，溶液被冷却后，水（溶剂）便形成冰晶析出，剩余溶液的溶质浓度则由于冰晶数量和冷冻次数的增加而大大提高，其过程包括如下三步：结晶（冰晶的形成）、重结晶（冰晶的成长）、分离（冰晶与液相分开）。

（2）冷冻浓缩方式：①直接接触冷冻浓缩：冷冻溶液产生冰晶的最简单和最有效的一种方法是让制冷剂（如氟利昂、CO2、液氮等）在通过被浓缩食品时直接汽化。制冷剂直接接触所引起的制冷效果会促使冰晶形成。但是，制冷剂会直接扩散到食品中，导致食品风味的损失，因此，采用直接接触冷冻浓缩获得的食品内在质量不好。②间接接触冷冻浓缩：要求制冷剂在金属壁的一侧汽化或流动，使另一侧或热交换表面的食品被冷冻。采用这种浓缩方式，可保持食品原有的风味和香味，但是，必须小心控制冷凝速度，以使冰晶的形成和生长达到最佳。