物理化学实验报告

物理化学实验报告院系：班级：学号：姓名：实验名称：山药等药食同源产品的开发与保鲜日期：11月16日和17日组员：山药一组一、目的和规定淮山药作为高营养食品含有大量蛋白质、糖类、B族维生素、维生素C、维生素E、葡萄糖、粗蛋白氨基酸、胆汁碱、尿囊素、及碘、钙、铁、磷等人体不可缺少的无机盐和微量元素等营养成分。那么淮山药的功效与作用有哪些呢？

1.健脾益胃、助消化：

山药含有淀粉酶、多酚氧化酶等物质，有助于脾胃消化吸取功效，是一味平补脾胃的药食两用之品。不管脾阳亏或胃阴虚，皆可食用。临床上惯用治脾胃虚弱、食少体倦、泄泻等病症；

2.滋肾益精：

山药含有多个营养素，有强健机体，滋肾益精的作用。大凡肾亏遗精，妇女白带多、小便频数等症，皆可服之；

3.益肺止咳：

山药含有皂甙、黏液质，有润滑，滋润的作用，故可益肺气，养肺阴，治疗肺虚痰嗽久咳之症；

4.减少血糖：

山药含有粘液蛋白，有减少血糖的作用，可用于治疗糖尿病，是糖尿病人的食疗佳品；

5.延年益寿：

山药含有大量的黏液蛋白、维生素及微量元素，能有效制止血脂在血管壁的沉淀，防止心血疾病，获得益志安神、延年益寿的功效；

6.抗肝昏迷

近年研究发现山药含有镇静作用，可来抗肝昏迷在中医药学的传统之中，论药与食的关系是现有同处，亦有异处。但从发展过程来看，远古时代是同源的，后经几千年的发展，药食分化，若再往此后的前景看，也可能返朴归真，以食为药，以食代药。中国中医学自古以来就有“药食同源”（又称为“医食同源”）理论。这一理论认为：许多食物既是食物也是药品，食物和药品同样同样能够防治疾病。在古代原始社会中，人们在寻找食物的过程中发现了多个食物和药品的性味和功效，认识到许多食物能够药用，许多药品也能够食用，两者之间很难严格分辨。这就是“药食同源”理论的基础，也是食物疗法的基础。中医药学尚有一种中药的概念是：全部的动植物、矿物质等也都是属于中药的范畴，中药是一种非常大的药品概念。但凡中药，都能够食用，只但是是一种用量上的差别而已，也就是说法：毒性作用大的食用量小，而毒性作用小的食用量大。因此严格地说，在中医药中，药品和食物是不分的，是相对而言的：药品也是食物，而食物也是药品；食物的副作用小，而药品的副作用大。这就是“药食同源”的另一种含义。真空冷冻干燥是物料脱水的一种抱负的办法,含有保持物质原有的活性成分及营养成分不变,物品干燥后不仅色、香、味、形不变,且保存数年后,复水仍能保持其原有风味及活性成分,该技术被广泛采用在医药工业、生物研究、营养保健品、特色食品等行业.二、基本原理其它干燥办法同样，要维持升华干燥的不停进行，必须满足两个基本条件，即热量的不停供应和生成蒸汽的不停排除。在开始阶段，如果物料温度相对较高，升华所需要的潜热可取自物料本身的显热。但随着升华的进行，物料温度很快就降到与干燥室蒸汽分压相平衡的温度，此时，若没有外界供热，升华干燥便停止进行。在外界供热的状况下，升华所生成的蒸汽如果不及时排除，蒸汽分压就会升高，物料温度也随之升高，当达成物料的冻结点时，物料中的冰晶就会融化，冷冻干燥也就无法进行了。供应热量的过程是一种传热过程，排除蒸汽的过程是一种传质的过程，因此，升华干燥过程实质上是一种传热、传质同时进行的过程。自然界中所发生的任何过程都有驱动力，升华干燥中的传热驱动力为热源与升华界面之间的温差，而传质驱动力为升华界面与蒸汽捕集器（或冷阱）之间的蒸汽分压差。温差愈大，传热速率愈快；蒸汽分压差愈大，传质（即蒸汽排除）速率愈快。冻干时，既要保持产品的优良品质，又要获得较快的干燥速率。升华所需要的潜热必须由热源通过外界传热过程传送到被干燥物料的表面，然后再通过内部传热过程传送到物料内冰升华的实际发生处。所产生的水蒸气必须通过内部传质过程达成物料的表面，再通过外部传质过程转移到蒸汽捕集器（冷阱）中。任何一种过程或几个过程一起都可能成为干燥过程的“瓶颈”，它取决于冻干设备的设计、操作条件以及被干燥物料的特性。只有同时提高传热、传质效率，增加单位体积冻干物料的表面积，才干获得更快的干燥速率。水有固态、液态、气态三中态相.根据热力学中的相平衡理论,随压力的减少,水的冰点变化不大,而沸点却越来越低,向冰点靠近.当压力降到一定的真空度时,水的沸点和冰点重叠,冰就能够不经液态而直接汽化为气体,这一过程称为升华.食品的真空冷冻干燥,就是在水的三相点下列,即在低温低压条件下,使食品中冻结的水分升华而脱去.三、仪器设备冻干食品生产最重要的设备为食品用真空冷冻干燥机组，该机组的性能，能耗和操作自动化程度的高低决定了冻干食品生产公司的技术水平的高低，食品用冻干机分间歇式和持续式。持续式机组在国内公司尚属少见。间歇式冻干机由干燥箱体、加热系统、真空系统、制冷系统、控制系统等5部分构成。

⑴干燥箱体有圆筒形及方形两种重要的形式，各有优点，圆筒形制造容易，但无法运用的空间多；方形则相反，空间运用率高，但制造较困难。

⑵加热系统大多数采用辐射传热，辐射板由阳极电镀铝制成，导热介质有导热油，饱和水、二次蒸汽，有机溶剂如丙二醇、甘油等，热源均系用高压水蒸汽。

⑶真空系统采用机械真空泵，有罗茨泵＋油封泵及罗茨泵＋罗茨泵＋大气喷射＋水环泵两种，两者重要区别是前者不能抽水蒸汽，因此对冷阱效率规定较高，优点是能耗小，后者则正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺点是能耗较大。

⑷制冷系统由制冷机组与冷却排管构成，作水蒸汽捕集器（亦称冷阱）依其与辐射板组件的相对位置，有以下几个形式：①底置式：放置在辐射板组件的底部；②侧置式：放置在辐射板组件的两侧；③后置式：放置在辐射板组件的背面；④另置式：放置在辐射板组件不在同一容器内，另外一种容器放置，两容器之间有一种短而粗的管件连接。

⑸控制系统有手动控制及自动控制两大类，自动控制又分仪表自动控制与PLC可编程序控制两类。以PLC可编程序控制最先进，现在已有专用的冻干程序控制仪问世，是在PLC基础上按冻干规定而设计的，能自动完毕冻干过程中复杂的控制操作，并且有贮存数据的功效。四、实验环节工艺流程

原料选择→整顿→预冻结→升华干燥→后解决→包装、贮藏。

操作要点

⑴预解决普通预解决是指升华干燥前的全部解决，因此干燥前冻结也属于预解决。原料预解决和常规的果蔬干燥及果蔬速冻制品相似，如需进行挑选、清洗、去皮、切分、烫漂、冷却等解决。

预冻结是把经前解决后的原料进行冷冻解决，它是冻干的重要工序。由于果蔬在冷冻过程中会发生一系列复杂的生物化学及物理化学变化，因此预冻的好坏将直接影响到冻干果蔬质量。冷冻过程中重点考虑的是被冻结物料的冻结速率对其质量和干燥时间的影响。速冻与慢冻有下列差别：速冻产生的冰晶较小，慢冻产生的冰晶较大；大的冰晶有助于升华，小的冰晶不利于升华；小的冰晶对细胞的影响较小，冰晶越小，干燥后越能反映出产品原来的组织构造和性能。但冻结速率高，所需的能耗也高。应综合考虑，选择一种最优的冻结速率，在确保冻干食品质量的同时，使所需的冷冻能耗最低。

⑵升华干燥是冻干食品生产过程中的核心工艺。要控制好工艺条件：

①装载量干燥时，冻干机的湿重装载量即单位面积干燥板上被干燥的质量，是决定干燥时间的重要因素。被干燥食品的厚度也是影响干燥时间的因素。

冷冻干燥时，物料的干燥是由外层向内层推动，因此，被干燥物料较厚时，需要较长的干燥时间。在实际干燥时，被干燥物料均被切成15～30mm的均一厚度。单位面积干燥板所应装载的物料量，应根据加热方式及干燥食品的各类而定。在采用工业化大规模装置进行干燥时，若干燥周期为6～8h，则干燥板物料装载量为5～15kg/m2。

②干燥温度冷冻干燥时，为能缩短干燥时间，必须有效地供应冰晶升华所需要的热量，因此设计出多个实用的加热方式。干燥温度必须是控制在以不引发被干燥物料中冰晶融解、已干燥部分不会因过热而引发热变性的范畴内。因此，在单一加热方式中，干燥板的温度在升华旺盛的干燥早期应控制在70～80℃，干燥中期在60℃，干燥后期在40～50℃。

③干燥终点的判断干燥终点可用下列指征来鉴定：物料温度与加热板温度基本趋于一致并保持一段时间；泵组（或冷阱）真空计与干燥室真空计趋于一致，并保持一段时间；干燥室真空计冷阱温度基本上回复到设备空载时的指标并保持一段时间；对有大蝶阀的冻干机，可关闭大蝶阀，真空机基本不下降或下降极少。以上4个鉴定根据，即可单独使用，亦可组合或联合使用。

⑶后解决后解决涉及卸料，半成品选别，包装等工序。

冻干结速后，往干燥室内注入氮气或干燥空气破除真空，然后立刻移出物料在一种相对湿度50%下列，温度22～25℃，尘埃少的密闭环境中卸料，并在相似的环境中进行半成品的选别及包装。由于冻干后的物料含有庞大的表面积，吸湿性非常强，因此需要在一种较为干燥的环境下，完毕这些工序的操作。

⑷包装与贮存食品冻干后含有庞大的表面积，食品中的某些成分直接裸露到空气中，易接触到空气中的氧及吸附水分，从而造成冻干食品的逐步变质。另首先，大多数冻干食品均含有天然色泽，这些天然色素易在光照下降解。在氧化作用及色素降解过程中，温度也是一种影响这类化学反映的重要因素。因此，冻干食品的包装重要考虑如何避免或减轻上述4个因素的影响。

冻干食品所含有的多孔海绵状构造，现有其有利的一面，也有其不利的一面：一是产品一旦暴露于空气中容易吸湿和氧化降质，因此，冻干食品应抽真空包装，最佳充氮包装；二是冻干食品所占体积相对较大，不利于包装、运输、销售，因此冻干食品常被压缩后包装。另外，多孔疏松状构造使得冻干食品在运输、销售途中极易破碎，因此，对于那些不便压缩包装的冻干食品，应含有一定保护作用的包装材料或包装形式。

冻干食品惯用的包装材料为PE袋及复合铝铂袋，PE袋惯用作大包装用，复合铝铂袋惯用作小包装用，外包装普通都选用牛皮瓦楞纸板箱，其大小符合集装箱运输之需要，用PE袋作内包装时，为强化其隔绝氧、水、汽的作用，惯用双层，必要时，还可采用铁罐包装，但价格较高，应用不很普遍。不管采用何种包装材料，均需采用抽真空充氮，并添加除氧剂及干燥剂。

冻干食品应贮存在阴凉、干燥处，如有条件，最佳放置在低温低湿的环境中，保质期普通为1～2年，采用铁罐包装时可适宜延长。实例淮山药⑴工艺流程

原料→分检→清洗→切段→铺盘→预冻结→冻干→卸料→半成品分检→包装→入库。

⑵操作要点

原料规定新鲜，无病害、无损伤。

分检按原料验收办法将合格的原料挑选出来，注意剔除夹杂物，

清洗用流动水漂洗，洗去表面泥沙。

切段用切片机切成2～3mm的小圆片。

铺盘把截切好的山药均匀铺入冻干盘中。

速冻铺好盘后的山药片连同冻干盘一起推入急冻库中速冻，注意放置好测温探头，当温度达成－25℃下列，维持3h。

冻干开始抽至真空，后在真空状态下共9个环节：1）温度减少到-20℃，设定15min,持续6h。2）设定温度到-15℃，设定5min,持续4h。3）设定温度到-15℃，设定10min,持续4h。4）设定温度到0℃，设定20min,持续1h。5）设定温度到10℃，设定15min,持续1h。6）设定温度到20℃，设定10min,持续1h。7)设定温度到50℃，设定10min,持续2h。8)设定温度到60℃，设定10min,持续2h。9)设定温度到60℃，设定5min,持续2h。

卸料卸料应在密闭、少尘埃的干净区域内进行，室内相对湿度50%下列，温度22～25℃，卸料后如来不及进行半成品分检，则应先密闭口在容器中。

半成品分检重要挑去夹杂物，分切不良及其它不合格品，其环境规定与卸料同。

包装按与客户订立合同时的规格包装，普通有5kg/箱、8kg/箱、10kg/箱可供选择，为避免堆叠时外包装箱变形，外箱常设计成高箱式（四方底，高为底边长的两倍半左右），且装料时只装至离顶2～2.5cm为宜。五、原始数据冻干盘重：2830.7g总物料湿重：1319.0g皿重:33.8275g湿重:51.2155g102℃干燥3小时后绝干重量：7.2464g真空冷冻干燥后物料+冻干盘重=3173.0g干燥物料净重：342.3g水重:976.7g复水性数据1数据2原始重量（g）1.1410.98910s后3.1242.26120s后3.5412.47530s后3.6322.75650s后3.8402.778六、实验总结

我国在50年代引进真空冷冻干燥技术，引用于医药及生物制品。60年代末到70年代中期，广东、北京、上海、大连等地相继建起了冻干食品生产基地。但后来由于形势的因素以及当时的冻干产品成本高缺少市场而相继停产或拆除。到了80年代后期，某些外商看中了中国丰富的原料市场，开始在大陆投资设厂。到了90年代，随着商品经济的发展和人民生活水平的提高，市场冻干食品的需求越来越大，特别是外商为打开中国市场，纷纷提供设备贷款以及包销部分产品，促使某些食品公司大胆引进国外设备建厂，而国内某些厂家亦争先恐后推出国产冻干设备，一时间，冻干食品行业呈现一派兴旺和蓬勃发展的景象。但真正有经济效益的公司并不多，相称公司由于未经充足论证后即仓促建线生产，在原料供应、销售市场、工艺技术等均不占优势的状况下，只得临时停产以观市场，昂贵的进口设备闲置或部分闲置，实在令人惋惜。更有个别公司花巨款购置（国产）或引进的是低劣冻干设备，产量低、品质差，根本不能进行商业化生产。

现在，江苏、浙江、湖南、湖北、河南、陕西、新疆、福建等地又相继建成了一批冻干食品生产基地。截止97年12月止，中国大陆地区共有300台（套）食品用冻干机在运转，年产成品约几千t，重要品种有蘑菇、香菇、豌豆、芦笋、小香葱、胡萝卜、生姜、虾仁、牛肉丁、猪肉丁、苹果、梨、香蕉、方便汤料、方便粥等。产品除一小部分供高档方便食品配伍外，大部分销往国际市场。

⑷我国冻干食品的发展前景我国的农副产品资源极其丰富，品种多、质量好、价格低，急需深加工增值。另外，我国的中草药、贵重动、植物品种繁多，可生产出含有特色的冻干名贵产品。另首先，我国劳动力密集，加工冻干食品的成本比其它国家低得多。这种低成本，对外商产生了巨大的吸引力，近年来，外商转向中国求购大量冻干食品，这就为我国发展冻干食品提供了机遇。加入WTO后，象这种高科技含量的行业市场前景越来越好。

生产成本高是冻干食品的最大缺点，但是随着冻干技术的提高，冻干设备的日益完善，特别是冻干设备的国产化，冻干食品的生产成本必将并且已经进一步减少。另外，与罐藏食品、冷冻食品相比，冻干食品的运输、贮存