物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系：班級：學(xué)號：姓名：實(shí)驗(yàn)名稱：山藥等藥食同源產(chǎn)品的開發(fā)與保鮮日期：2012年11月16日和17日組員：山藥一組一、目的和要求淮山藥作為高營養(yǎng)食品含有大量蛋白質(zhì)、糖類、B族維生素、維生素C、維生素E、葡萄糖、粗蛋白氨基酸、膽汁堿、尿囊素、及碘、鈣、鐵、磷等人體不可缺少的無機(jī)鹽和微量元素等營養(yǎng)成分。那么淮山藥的功效與作用有哪些呢？

1.健脾益胃、助消化：

山藥含有淀粉酶、多酚氧化酶等物質(zhì)，有利于脾胃消化吸收功能，是一味平補(bǔ)脾胃的藥食兩用之品。不論脾陽虧或胃陰虛，皆可食用。臨床上常用治脾胃虛弱、食少體倦、泄瀉等病癥；

2.滋腎益精：

山藥含有多種營養(yǎng)素，有強(qiáng)健機(jī)體，滋腎益精的作用。大凡腎虧遺精，婦女白帶多、小便頻數(shù)等癥，皆可服之；

3.益肺止咳：

山藥含有皂甙、黏液質(zhì)，有潤滑，滋潤的作用，故可益肺氣，養(yǎng)肺陰，治療肺虛痰嗽久咳之癥；

4.降低血糖：

山藥含有粘液蛋白，有降低血糖的作用，可用于治療糖尿病，是糖尿病人的食療佳品；

5.延年益壽：

山藥含有大量的黏液蛋白、維生素及微量元素，能有效阻止血脂在血管壁的沉淀，預(yù)防心血疾病，取得益志安神、延年益壽的功效；

6.抗肝昏迷

近年研究發(fā)現(xiàn)山藥具有鎮(zhèn)靜作用，可來抗肝昏迷在中醫(yī)藥學(xué)的傳統(tǒng)之中，論藥與食的關(guān)系是既有同處，亦有異處。但從發(fā)展過程來看，遠(yuǎn)古時(shí)代是同源的，后經(jīng)幾千年的發(fā)展，藥食分化，若再往今后的前景看，也可能返樸歸真，以食為藥，以食代藥。中國中醫(yī)學(xué)自古以來就有“藥食同源”（又稱為“醫(yī)食同源”）理論。這一理論認(rèn)為：許多食物既是食物也是藥物，食物和藥物一樣同樣能夠防治疾病。在古代原始社會(huì)中，人們在尋找食物的過程中發(fā)現(xiàn)了各種食物和藥物的性味和功效，認(rèn)識(shí)到許多食物可以藥用，許多藥物也可以食用，兩者之間很難嚴(yán)格區(qū)分。這就是“藥食同源”理論的基礎(chǔ)，也是食物療法的基礎(chǔ)。中醫(yī)藥學(xué)還有一種中藥的概念是：所有的動(dòng)植物、礦物質(zhì)等也都是屬于中藥的范疇，中藥是一個(gè)非常大的藥物概念。凡是中藥，都可以食用，只不過是一個(gè)用量上的差異而已，也就是說法：毒性作用大的食用量小，而毒性作用小的食用量大。因此嚴(yán)格地說，在中醫(yī)藥中，藥物和食物是不分的，是相對而言的：藥物也是食物，而食物也是藥物；食物的副作用小，而藥物的副作用大。這就是“藥食同源”的另一種含義。真空冷凍干燥是物料脫水的一種理想的方法,具有保持物質(zhì)原有的活性成分及營養(yǎng)成分不變,物品干燥后不僅色、香、味、形不變,且保存數(shù)年后,復(fù)水仍能保持其原有風(fēng)味及活性成分,該技術(shù)被廣泛采用在醫(yī)藥工業(yè)、生物研究、營養(yǎng)保健品、特色食品等行業(yè).二、基本原理其它干燥方法一樣，要維持升華干燥的不斷進(jìn)行，必須滿足兩個(gè)基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開始階段，如果物料溫度相對較高，升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。但隨著升華的進(jìn)行，物料溫度很快就降到與干燥室蒸汽分壓相平衡的溫度，此時(shí)，若沒有外界供熱，升華干燥便停止進(jìn)行。在外界供熱的情況下，升華所生成的蒸汽如果不及時(shí)排除，蒸汽分壓就會(huì)升高，物料溫度也隨之升高，當(dāng)達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)時(shí)，物料中的冰晶就會(huì)融化，冷凍干燥也就無法進(jìn)行了。供給熱量的過程是一個(gè)傳熱過程，排除蒸汽的過程是一個(gè)傳質(zhì)的過程，因此，升華干燥過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱、傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。自然界中所發(fā)生的任何過程都有驅(qū)動(dòng)力，升華干燥中的傳熱驅(qū)動(dòng)力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力為升華界面與蒸汽捕集器（或冷阱）之間的蒸汽分壓差。溫差愈大，傳熱速率愈快；蒸汽分壓差愈大，傳質(zhì)（即蒸汽排除）速率愈快。凍干時(shí)，既要保持產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，又要取得較快的干燥速率。升華所需要的潛熱必須由熱源通過外界傳熱過程傳送到被干燥物料的表面，然后再通過內(nèi)部傳熱過程傳送到物料內(nèi)冰升華的實(shí)際發(fā)生處。所產(chǎn)生的水蒸氣必須通過內(nèi)部傳質(zhì)過程到達(dá)物料的表面，再通過外部傳質(zhì)過程轉(zhuǎn)移到蒸汽捕集器（冷阱）中。任何一個(gè)過程或幾個(gè)過程一起都可能成為干燥過程的“瓶頸”，它取決于凍干設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作條件以及被干燥物料的特征。只有同時(shí)提高傳熱、傳質(zhì)效率，增加單位體積凍干物料的表面積，才能取得更快的干燥速率。水有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三中態(tài)相.根據(jù)熱力學(xué)中的相平衡理論,隨壓力的降低,水的冰點(diǎn)變化不大,而沸點(diǎn)卻越來越低,向冰點(diǎn)靠近.當(dāng)壓力降到一定的真空度時(shí),水的沸點(diǎn)和冰點(diǎn)重合,冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接汽化為氣體,這一過程稱為升華.食品的真空冷凍干燥,就是在水的三相點(diǎn)以下,即在低溫低壓條件下,使食品中凍結(jié)的水分升華而脫去.三、儀器設(shè)備凍干食品生產(chǎn)最主要的設(shè)備為食品用真空冷凍干燥機(jī)組，該機(jī)組的性能，能耗和操作自動(dòng)化程度的高低決定了凍干食品生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平的高低，食品用凍干機(jī)分間歇式和連續(xù)式。連續(xù)式機(jī)組在國內(nèi)企業(yè)尚屬少見。間歇式凍干機(jī)由干燥箱體、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等5部分組成。

⑴干燥箱體有圓筒形及方形兩種主要的形式，各有優(yōu)點(diǎn)，圓筒形制造容易，但無法利用的空間多；方形則相反，空間利用率高，但制造較困難。

⑵加熱系統(tǒng)大多數(shù)采用輻射傳熱，輻射板由陽極電鍍鋁制成，導(dǎo)熱介質(zhì)有導(dǎo)熱油，飽和水、二次蒸汽，有機(jī)溶劑如丙二醇、甘油等，熱源均系用高壓水蒸汽。

⑶真空系統(tǒng)采用機(jī)械真空泵，有羅茨泵＋油封泵及羅茨泵＋羅茨泵＋大氣噴射＋水環(huán)泵兩種，兩者主要區(qū)別是前者不能抽水蒸汽，因此對冷阱效率要求較高，優(yōu)點(diǎn)是能耗小，后者則正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺點(diǎn)是能耗較大。

⑷制冷系統(tǒng)由制冷機(jī)組與冷卻排管構(gòu)成，作水蒸汽捕集器（亦稱冷阱）依其與輻射板組件的相對位置，有如下幾種形式：①底置式：放置在輻射板組件的底部；②側(cè)置式：放置在輻射板組件的兩側(cè)；③后置式：放置在輻射板組件的后面；④另置式：放置在輻射板組件不在同一容器內(nèi)，另外一個(gè)容器放置，兩容器之間有一個(gè)短而粗的管件連接。

⑸控制系統(tǒng)有手動(dòng)控制及自動(dòng)控制兩大類，自動(dòng)控制又分儀表自動(dòng)控制與PLC可編程序控制兩類。以PLC可編程序控制最先進(jìn)，現(xiàn)在已有專用的凍干程序控制儀問世，是在PLC基礎(chǔ)上按凍干要求而設(shè)計(jì)的，能自動(dòng)完成凍干過程中復(fù)雜的控制操作，并且有貯存數(shù)據(jù)的功能。四、實(shí)驗(yàn)步驟工藝流程

原料選擇→整理→預(yù)凍結(jié)→升華干燥→后處理→包裝、貯藏。

操作要點(diǎn)

⑴預(yù)處理一般預(yù)處理是指升華干燥前的所有處理，所以干燥前凍結(jié)也屬于預(yù)處理。原料預(yù)處理和常規(guī)的果蔬干燥及果蔬速凍制品相同，如需進(jìn)行挑選、清洗、去皮、切分、燙漂、冷卻等處理。

預(yù)凍結(jié)是把經(jīng)前處理后的原料進(jìn)行冷凍處理，它是凍干的重要工序。由于果蔬在冷凍過程中會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的生物化學(xué)及物理化學(xué)變化，因此預(yù)凍的好壞將直接影響到凍干果蔬質(zhì)量。冷凍過程中重點(diǎn)考慮的是被凍結(jié)物料的凍結(jié)速率對其質(zhì)量和干燥時(shí)間的影響。速凍與慢凍有以下差別：速凍產(chǎn)生的冰晶較小，慢凍產(chǎn)生的冰晶較大；大的冰晶有利于升華，小的冰晶不利于升華；小的冰晶對細(xì)胞的影響較小，冰晶越小，干燥后越能反映出產(chǎn)品原來的組織結(jié)構(gòu)和性能。但凍結(jié)速率高，所需的能耗也高。應(yīng)綜合考慮，選擇一個(gè)最優(yōu)的凍結(jié)速率，在保證凍干食品質(zhì)量的同時(shí)，使所需的冷凍能耗最低。

⑵升華干燥是凍干食品生產(chǎn)過程中的核心工藝。要控制好工藝條件：

①裝載量干燥時(shí)，凍干機(jī)的濕重裝載量即單位面積干燥板上被干燥的質(zhì)量，是決定干燥時(shí)間的重要因素。被干燥食品的厚度也是影響干燥時(shí)間的因素。

冷凍干燥時(shí)，物料的干燥是由外層向內(nèi)層推進(jìn)，因此，被干燥物料較厚時(shí)，需要較長的干燥時(shí)間。在實(shí)際干燥時(shí)，被干燥物料均被切成15～30mm的均一厚度。單位面積干燥板所應(yīng)裝載的物料量，應(yīng)根據(jù)加熱方式及干燥食品的各類而定。在采用工業(yè)化大規(guī)模裝置進(jìn)行干燥時(shí)，若干燥周期為6～8h，則干燥板物料裝載量為5～15kg/m2。

②干燥溫度冷凍干燥時(shí)，為能縮短干燥時(shí)間，必須有效地供給冰晶升華所需要的熱量，因此設(shè)計(jì)出各種實(shí)用的加熱方式。干燥溫度必須是控制在以不引起被干燥物料中冰晶融解、已干燥部分不會(huì)因過熱而引起熱變性的范圍內(nèi)。因此，在單一加熱方式中，干燥板的溫度在升華旺盛的干燥初期應(yīng)控制在70～80℃，干燥中期在60℃，干燥后期在40～50℃。

③干燥終點(diǎn)的判斷干燥終點(diǎn)可用下列指征來判定：物料溫度與加熱板溫度基本趨于一致并保持一段時(shí)間；泵組（或冷阱）真空計(jì)與干燥室真空計(jì)趨于一致，并保持一段時(shí)間；干燥室真空計(jì)冷阱溫度基本上回復(fù)到設(shè)備空載時(shí)的指標(biāo)并保持一段時(shí)間；對有大蝶閥的凍干機(jī)，可關(guān)閉大蝶閥，真空機(jī)基本不下降或下降很少。以上4個(gè)判定依據(jù)，即可單獨(dú)使用，亦可組合或聯(lián)合使用。

⑶后處理后處理包括卸料，半成品選別，包裝等工序。

凍干結(jié)速后，往干燥室內(nèi)注入氮?dú)饣蚋稍锟諝馄瞥婵?，然后立即移出物料在一個(gè)相對濕度50%以下，溫度22～25℃，塵埃少的密閉環(huán)境中卸料，并在相同的環(huán)境中進(jìn)行半成品的選別及包裝。因?yàn)閮龈珊蟮奈锪暇哂旋嫶蟮谋砻娣e，吸濕性非常強(qiáng)，因此需要在一個(gè)較為干燥的環(huán)境下，完成這些工序的操作。

⑷包裝與貯存食品凍干后具有龐大的表面積，食品中的一些成分直接裸露到空氣中，易接觸到空氣中的氧及吸附水分，從而導(dǎo)致凍干食品的逐漸變質(zhì)。其次，大多數(shù)凍干食品均具有天然色澤，這些天然色素易在光照下降解。在氧化作用及色素降解過程中，溫度也是一個(gè)影響此類化學(xué)反應(yīng)的重要因素。因此，凍干食品的包裝主要考慮如何防止或減輕上述4個(gè)因素的影響。

凍干食品所具有的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，既有其有利的一面，也有其不利的一面：一是產(chǎn)品一旦暴露于空氣中容易吸濕和氧化降質(zhì)，所以，凍干食品應(yīng)抽真空包裝，最好充氮包裝；二是凍干食品所占體積相對較大，不利于包裝、運(yùn)輸、銷售，因此凍干食品常被壓縮后包裝。此外，多孔疏松狀結(jié)構(gòu)使得凍干食品在運(yùn)輸、銷售途中極易破碎，因此，對于那些不便壓縮包裝的凍干食品，應(yīng)具有一定保護(hù)作用的包裝材料或包裝形式。

凍干食品常用的包裝材料為PE袋及復(fù)合鋁鉑袋，PE袋常用作大包裝用，復(fù)合鋁鉑袋常用作小包裝用，外包裝通常都選用牛皮瓦楞紙板箱，其大小符合集裝箱運(yùn)輸之需要，用PE袋作內(nèi)包裝時(shí)，為強(qiáng)化其隔絕氧、水、汽的作用，常用雙層，必要時(shí)，還可采用鐵罐包裝，但價(jià)格較高，應(yīng)用不很普遍。不論采用何種包裝材料，均需采用抽真空充氮，并添加除氧劑及干燥劑。

凍干食品應(yīng)貯存在陰涼、干燥處，如有條件，最好放置在低溫低濕的環(huán)境中，保質(zhì)期通常為1～2年，采用鐵罐包裝時(shí)可適當(dāng)延長。實(shí)例淮山藥⑴工藝流程

原料→分檢→清洗→切段→鋪盤→預(yù)凍結(jié)→凍干→卸料→半成品分檢→包裝→入庫。

⑵操作要點(diǎn)

原料要求新鮮，無病害、無損傷。

分檢按原料驗(yàn)收方法將合格的原料挑選出來，注意剔除夾雜物，

清洗用流動(dòng)水漂洗，洗去表面泥沙。

切段用切片機(jī)切成2～3mm的小圓片。

鋪盤把截切好的山藥均勻鋪入凍干盤中。

速凍鋪好盤后的山藥片連同凍干盤一起推入急凍庫中速凍，注意放置好測溫探頭，當(dāng)溫度達(dá)到－25℃以下，維持3h。

凍干開始抽至真空，后在真空狀態(tài)下共9個(gè)步驟：1）溫度降低到-20℃，設(shè)定15min,持續(xù)6h。2）設(shè)定溫度到-15℃，設(shè)定5min,持續(xù)4h。3）設(shè)定溫度到-15℃，設(shè)定10min,持續(xù)4h。4）設(shè)定溫度到0℃，設(shè)定20min,持續(xù)1h。5）設(shè)定溫度到10℃，設(shè)定15min,持續(xù)1h。6）設(shè)定溫度到20℃，設(shè)定10min,持續(xù)1h。7)設(shè)定溫度到50℃，設(shè)定10min,持續(xù)2h。8)設(shè)定溫度到60℃，設(shè)定10min,持續(xù)2h。9)設(shè)定溫度到60℃，設(shè)定5min,持續(xù)2h。

卸料卸料應(yīng)在密閉、少塵埃的潔凈區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)相對濕度50%以下，溫度22～25℃，卸料后如來不及進(jìn)行半成品分檢，則應(yīng)先密閉口在容器中。

半成品分檢主要挑去夾雜物，分切不良及其它不合格品，其環(huán)境要求與卸料同。

包裝按與客戶簽訂合同時(shí)的規(guī)格包裝，通常有5kg/箱、8kg/箱、10kg/箱可供選擇，為防止堆疊時(shí)外包裝箱變形，外箱常設(shè)計(jì)成高箱式（四方底，高為底邊長的兩倍半左右），且裝料時(shí)只裝至離頂2～2.5cm為宜。五、原始數(shù)據(jù)凍干盤重：2830.7g總物料濕重：1319.0g皿重:33.8275g濕重:51.2155g102℃干燥3小時(shí)后絕干重量：7.2464g真空冷凍干燥后物料+凍干盤重=3173.0g干燥物料凈重：342.3g水重:976.7g復(fù)水性數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)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、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

我國在50年代引進(jìn)真空冷凍干燥技術(shù)，引用于醫(yī)藥及生物制品。60年代末到70年代中期，廣東、北京、上海、大連等地相繼建起了凍干食品生產(chǎn)基地。但后來由于形勢的原因以及當(dāng)時(shí)的凍干產(chǎn)品成本高缺乏市場而相繼停產(chǎn)或拆除。到了80年代后期，一些外商看中了中國豐富的原料市場，開始在大陸投資設(shè)廠。到了90年代，隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，市場凍干食品的需求越來越大，特別是外商為打開中國市場，紛紛提供設(shè)備貸款以及包銷部分產(chǎn)品，促使一些食品企業(yè)大膽引進(jìn)國外設(shè)備建廠，而國內(nèi)一些廠家亦爭先恐后推出國產(chǎn)凍干設(shè)備，一時(shí)間，凍干食品行業(yè)呈現(xiàn)一派興旺和蓬勃發(fā)展的景象。但真正有經(jīng)濟(jì)效益的企業(yè)并不多，相當(dāng)企業(yè)由于未經(jīng)充分論證后即倉促建線生產(chǎn)，在原料供應(yīng)、銷售市場、工藝技術(shù)等均不占優(yōu)勢的情況下，只好暫時(shí)停產(chǎn)以觀市場，昂貴的進(jìn)口設(shè)備閑置或部分閑置，實(shí)在令人惋惜。更有個(gè)別企業(yè)花巨資購買（國產(chǎn)）或引進(jìn)的是低劣凍干設(shè)備，產(chǎn)量低、品質(zhì)差，根本不能進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

目前，江蘇、浙江、湖南、湖北、河南、陜西、新疆、福建等地又相繼建成了一批凍干食品生產(chǎn)基地。截止97年12月止，中國大陸地區(qū)共有300臺(tái)（套）食品用凍干機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，年產(chǎn)成品約幾千t，主要品種有蘑菇、香菇、豌豆、蘆筍、小香蔥、胡蘿卜、生姜、蝦仁、牛肉丁、豬肉丁、蘋果、梨、香蕉、方便湯料、方便粥等。產(chǎn)品除一小部分供高檔方便食品配伍外，大部分銷往國際市場。

⑷我國凍干食品的發(fā)展前景我國的農(nóng)副產(chǎn)品資源極其豐富，品種多、質(zhì)量好、價(jià)格低，急需深加工增值。此外，我國的中草藥、珍貴動(dòng)、植物品種繁多，可生產(chǎn)出具有特色的凍干名貴產(chǎn)品。另一方面，我國勞動(dòng)力密集，加工凍干食品的成本比其他國家低得多。這種低成本，對外商產(chǎn)生了巨大的吸引力，近年來，外商轉(zhuǎn)向中國求購大量凍干食品，這就為我國發(fā)展凍干食品提供了機(jī)遇。加入WTO后，象這種高科技含量的行業(yè)市場前景越來越好。

生產(chǎn)成本高是凍干食品的最大缺點(diǎn)，但是隨著凍干技術(shù)的提高，凍干設(shè)備的日益完善，尤其是凍干設(shè)備的國產(chǎn)化，凍干食品的生產(chǎn)成本必將而且已經(jīng)進(jìn)一步降低。另外，與罐藏食品、冷凍食品相比，凍干食品的運(yùn)輸、貯