V果蔬渗透透脱水设设备设计计摘 要渗透脱水水的脱水水具有能能耗低，营营养成分分损失少少的特点点由于于它可以以在较短短的时间间内除去去水果、蔬蔬菜里的的水分而而不损坏坏其组织织，使它它们仍能能保持原原有风味味、色泽泽、营养养和品质质，而且且感观与与新鲜时时几乎一一样，因因此是一一种颇受受看好的的加工技技术生产中渗渗透脱水水设备要要解决几几个主要要方面的的问题：：连续循循环大量量的高粘粘度渗透透液，样样品原料料飘浮现现象（样样品原料料比重小小于渗透透液的比比重）工工业生产产中需要要考虑的的几个问问题：使使样品原原料浸泡泡在渗透透液中，对对样品原原料的操操作要轻轻柔；原原料样品品与渗透透液的比比值要尽尽可能的的小本次设计计的设备备主要结结构有振振荡槽，原原料筐 ，循环环泵，振振荡马达达，空气气压缩机机等机械振荡荡式渗透透脱水设设备结构构简单，渗渗透溶液液设计有有回流管管道，能能够有效效调节渗渗透溶液液浓度，同同时设置置气压缸缸的上下下运动，振振荡马达达的左右右方向的的机械振振动，加加上原料料框下方方压缩空空气管的的扰流，和和循环泵泵的喷淋淋可以强强化渗透透脱水过过程的进进行，进进而最大大限度的的提升传传质效率率。
关键词 ：果蔬蔬，渗透透脱水，振振荡设备备Desiign ofDDewaaterringg Euippmennt ffor Fruuitss annd VVegeetabblessABSTTRACCTDewaaterringg teechnnoloogy hass loow eenerrgy connsummptiion,, loow llosss chharaacteerissticcs oof nnutrriennts Beccausse iit ccan be remmoveed iin aa shhortt peeriood oof ttimee frruitts aand veggetaablees iin wwateer wwithhoutt daamagge tto ttheiir oorgaanizzatiion,, soo thhat theey ccan maiintaain thee orrigiinall fllavoor, collor,, nuutriitioon aand quaalitty, andd seensoory andd allmosst tthe samme aas wwhenn frreshh, iit iis aa poopullar proomissingg prroceessiing tecchnoologgy.Prodducttionn off deewatteriing equuipmmentt too adddreess sevveraal mmajoor iissuues:: a conntinnuouus ccyclle oof iinfiiltrratiion of a llargge nnumbber of higgh-vvisccosiity liuidd, tthe sammplee maaterriall flloattingg inn thhe pphennomeenonn (tthe prooporrtioon oof ssamppless off raaw mmateeriaals is lesss tthann thhe ppropporttionn off liiquiid ppeneetraatioon) Inddusttriaal pprodducttionn neeedss too coonsiiderr seeverral isssuess: tthe sammplees iimmeerseed iin oosmooticc sooluttionn off raaw mmateeriaals,, thhe ooperratiion of thee saamplle mmateeriaal tto bbe ggenttle;; raaw ssampple andd thhe rratiio oof ppermmeatte tto bbe aas ssmalll aas pposssiblle.The maiin sstruuctuuress off thhe ddeviice aree osscilllattionn trrouggh, raww maaterriall baaskeet, Cirrcullatiion pummp, vibbrattionn mootorrs, andd aiir ccomppresssorrs.Mechhaniicall viibraatioon-ttypee deewatteriing devvicee off siimplle sstruuctuure,, thhe ddesiign of osmmotiic ssoluutioon rretuurn pippe, cann efffecctivvelyy reegullatee ossmottic conncenntraatioon, andd seet tthe airr prresssuree cyylinnderr moovinng uup aand dowwn, lefft aand rigght mottor dirrecttionn off osscilllattionn off meechaaniccal vibbrattionns, couupleed wwithh thhe ccomppresssedd aiir ppipee maaterriall innterrferrencce bbox bellow floow, andd ciircuulattionn puump sprray cann sttrenngthhen thee prroceess of osmmotiic ddehyydraatioon ccarrriedd ouut, andd thhen maxximiize thee effficcienncy of masss ttrannsfeer eenhaanceemenntKEYWWORDDS: fruiits andd veegettablles，oosmooticc deehyddrattionn，osccilllatiion devvicee目 录摘要IABSTTRACCTIII1 绪论论11.1 课题目目的及意意义11.2 渗透脱脱水的基基本原理理21.2..1 渗渗透脱水水的几种种相似定定义31.2..2 渗渗透脱水水技术不不同于常常规干燥燥的特点点31.2..3 原原料和浸浸渍液的的选择332 果蔬蔬渗透脱脱水开发发国内外外研究现现状和前前景52.1果果蔬渗透透脱水的的现状552.1..1渗透透溶液的的选择552.1..2 渗渗透溶液液的浓度度62.1..3 温温度选择择62.1..4 渗渗透脱水水的时间间62.1..5 水水果样品品和渗透透液的比比例72.1..6 渗渗透脱水水过程中中搅拌的的选择772.1..7 压压力的影影响72.2渗渗透脱水水的应用用前景773 设备备设计的的总体构构思和基基础设备备的设计计93.1 工业上上常见的的问题993.2 具体的的问题及及详细的的指标993.3 设备设设计的的的构思1103.3..1 渗渗透方式式的选择择103.3..2 关关于渗透透效率的的问题1103.3..3 有有关浮料料的问题题113.3..4 关关于渗透透液的循循环使用用113.4 渗透脱脱水设备备方案图图113.4..1 设设备结构构特征1123.4..2 实实际运行行情形：：133.4..3 具具体操作作方法1133.4..4 设设备的优优点1333.5 基础设设备的设设计1333.5..1 原原料筐的的设计1133.5..2 振振荡槽的的设计1144 主要要设备的的设计1154.1 振荡马马达的设设计1554.1..1 电电机结构构和运行行原理1154.1..2 电电机参数数计算及及设计1164.1..3 电电机样机机参数1184.1..4 振振荡电机机的电压压，振荡荡频率，额额定转速速，额定定功率的的选择1184.2 离心泵泵的选型型设计1184.3 关于气气缸的选选型1994.4 空气压压缩机的的选型1194.5 框状空空气管的的设计2204.5..1 框框状空气气管的直直径（内内径）确确定2004.5..2 空空气管接接头的选选用2005辅助设设备的设设计2225.1空空气过滤滤器的选选型2225.2溶溶液输出出和回流流管道的的设计2235.2..1 溶溶液输出出和回流流管道的的作用2245.2..2 溶溶液输出出和回流流管道的的直径确确定2445.2..3 溶溶液输出出和回流流管道的的管件选选用2445.3 消毒机机256 结论论与建议议266.1 结论2666.2 建议266致谢277参考文献献2835果蔬渗透脱水设备设计1 绪论论1.1 课题目目的及意意义果蔬渗透透脱水是是指在一一定温度度下，将将水果或或蔬菜浸浸入高渗渗透压的的溶液，即即糖溶液液或盐溶溶液中，利利用细胞胞膜的半半渗透性性使物料料中水分分转移到到溶液中中，达到到除去部部分水分分的一种种技术。
与与传统的的热风脱脱水相比比，由于于水分的的转移而而没有发发生相的的变化即即无需加加热，因因而渗透透脱水的的脱水具具有能耗耗低，营营养成分分损失少少的特点点由于于它可以以在较短短的时间间内除去去水果、蔬蔬菜里的的水分而而不损坏坏其组织织，使它它们仍能能保持原原有风味味、色泽泽、营养养和品质质，而且且感观与与新鲜时时几乎一一样，因因此是一一种颇受受看好的的加工技技术在生产中中，渗透透脱水可可以作为为果蔬加加工的一一种前处处理方式式，与果果蔬干燥燥、冷冻冻、罐藏藏等方法法组合使使用渗渗透脱水水后的产产品进一一步干燥燥时使用用果蔬的的干制品品，渗入入到组织织内部的的糖分可可对果蔬蔬制品起起到一定定的保护护作用，从从而可以以避免或或限制使使用二氧氧化硫，同同时增加加了产品品在贮藏藏期的色色素稳定定性 另外，从从生产角角度来说说，经渗渗透脱水水的果蔬蔬再行干干燥时，产产品的干干燥时间间可缩短短10～15 ％，同同时由于于体积和和重量的的减少，使使干燥的的有效荷荷载增加加2～3 倍，从从而大大大节省了了能耗渗渗透脱水水水果用用来制作作果酱时时，可使使产品的的感官品品质优于于普通果果酱由由于渗透透脱水具具有诸多多好处，将将使这一一技术作作为果蔬蔬前处理理方法而而得到广广泛的推推广应用用，应用用的日益益广泛。
渗透脱水水早期的的研究主主要集中中在脱水水的可能能性、渗渗透脱水水的影响响因素、渗渗透过程程中的物物理和化化学现象象等近近年来，对对渗透脱脱水过程程中的物物质迁移移进行了了广泛深深入的研研究，建建立了许许多动态态模型目目前，渗渗透脱水水技术的的研究主主要集中中在果蔬蔬加工，已已报道的的品种主主要有：：苹果、菠菠萝、香香蕉、草草莓、芒芒果、桃桃、梨、葡葡萄、杏杏子、樱樱桃、猕猕猴桃、土土豆、蘑蘑菇、番番茄及胡胡萝卜等等水果和蔬蔬菜的人人类摄取取维生素素、矿物物质、有有机酸、膳膳食纤维维等营养养成分和和生理活活性成分分的主要要来源，其其在平衡衡膳食中中占有非非常重要要的地位位在人人们日益益追求安安全、营营养、保保健、方方便的绿绿色食品品中，脱脱水果蔬蔬越来越越受到人人们的青青睐，已已成为我我国出口口创汇的的主要产产品之一一为了了最大限限度的保保留脱水水果蔬的的色香味味和维生生素等热热敏性成成分或生生理活性性成分，渗渗透脱水水技术联联合其它它干燥技技术，如如热风、冷冷冻、微微波、远远红外干干燥技术术等目目前，国国际国内内蔬菜加加工的数数量和需需求不断断上升，加加工的方方法不断断更新，渗渗透脱水水可以作作为脱水水蔬菜、速速冻蔬菜菜、罐藏藏蔬菜的的前处理理方法。
而而通过渗渗透脱水水制得的的中等水水分的水水果可作作为甜点点心、酸酸奶、冰冰淇淋等等的原料料，提高高果品的的利用价价值和经经济效益益渗透脱水水技术应应用于水水果、蔬蔬菜、肉肉类、鱼鱼类等，可可较好地地保持果果蔬、肉肉类加工工后的品品质，降降低加工工能耗，因因此这一一技术受受到国际际食品界界的广泛泛关注食食品渗透透脱水技技术的应应用具有有悠久的的历史，如如传统蔬蔬菜、肉肉类、鱼鱼类的盐盐腌，水水果的蜜蜜制和糖糖制等但但直到上上世纪660年代代，人们们才开始始深入地地研究这这一技术术的机理理及其和和干燥、冷冷冻、杀杀菌、罐罐藏等方方法的组组合应用用研究究发现，渗渗透脱水水技术广广泛适用用于水果果、蔬菜菜、肉类类、鱼类类，可较较好地保保持果蔬蔬加工后后的品质质，降低低加工能能耗加加拿大、法法国、英英国、德德国、意意大利、希希腊、比比利时、瑞瑞士、荷荷兰等国国家的113个课课题组，在在19997———20000年对对渗透脱脱水进行行了专门门研究，以以求为渗渗透处理理的工业业化应用用提供理理论和技技术支持持过去的几几十年里里，国外外渗透脱脱水研究究和应用用非常活活跃；与与此同时时，这方方面的研研究也引引起国内内科研工工作者的的关注。
渗渗透脱水水作为栅栅栏技术术的一种种手段结结合其它它技术，实实现了对对果蔬原原料原有有品质的的保持例例如将渗渗透脱水水的水果果产品在在低温下下贮存可可以最大大限度保保存水果果的风味味、色泽泽和营养养成分渗渗透脱水水技术结结合其它它技术的的应用可可以参照照表1表1-11 渗透透脱水技技术在果果蔬加工工中的应应用应用举例部分脱水水（固体体原料）配配合其它它加工手手段巴士灭菌菌、低温温冷藏、冷冷冻、进进一步干干燥脱水水（常压压气体干干燥、真真空干燥燥、冷冻冻干燥、微微波干燥燥等）腌制糖渍（浸浸糖）、盐盐渍（浸浸盐）调整产品品配方（目目的在于于）获得更好好的感官官品质，改善产品品的结构构（通过过添加钙钙离子、酶酶制剂来来突出产产品的结结构特点点：弹性性、咀嚼嚼性等），强化营养养（添加加一些功功能因子子），延长保质质期（添添加生物物防腐剂剂、化学学防腐剂剂）综合运用用上述三三种手段段开发保质质期更长长的微加加工果蔬蔬产品总之，渗渗透脱水水技术在在不断完完善自身身技术方方法和设设备的同同时，与与其它食食品加工工技术结结合的联联合技术术在理论论的建立立，完善善和应用用中将向向着更深深更广的的方向发发展，将将作为果果蔬加工工的前处处理方法法而得到到广泛的的应用。
果蔬渗透脱水与传统的热风脱水相比由于水分的转移而没有发生相的变化即无需加热因而渗透脱水的脱水具有能耗低营养成分损失少的特点由于它可以在较短的时间内除去水果蔬菜里的水分而不损坏其组织使它们仍能保持原有风味色泽营养和品质而且感观与新鲜时几乎一样,因此是一种颇受看好的加工技术渗透脱水作为果蔬加工的一种前处理方式与果蔬真空低温干燥等方法组合使1.2 渗透脱脱水的基基本原理理分子扩散散是在相相内有浓浓度差（或或浓度梯梯度）存存在的条条件下，由由于分子子的无规规则运动动而导致致的物质质传递现现象果果蔬内的的水分和和浸渍液液之间存存在浓度度差，所所以达到到脱水的的效果1.2..1 渗渗透脱水水的几种种相似定定义 （1）渗渗透脱水水是指利利用渗透透原理对对水果和和其它原原料进行行部分去去除水分分的过程程，在这这个过程程中通常常将被处处理的样样品浸入入到水分分活度（aaw）低的的含有溶溶质（渗渗透剂）的的水溶液液（渗透透液,通通常用糖糖溶液）中中处理一一定时间间来达到到去除产产品部分分水分的的目的2） 果蔬的的渗透脱脱水技术术是指果果蔬在一一定的温温度下，浸浸入一高高渗透压压的溶液液中（糖糖溶液或或盐溶液液），去去除其中中部分水水分的一一种方法法。
它是是基于天天然果蔬蔬细胞壁壁作为半半透膜，在在渗透脱脱水过程程中，主主要存在在两个相相反过程程，果蔬蔬中的水水分流入入溶液，同同时溶液液中的溶溶质逐渐渐渗入果果蔬，这这两个过过程进行行的程度度取决于于半透膜膜两边溶溶质和水水的量[[2]1.2..2 渗渗透脱水水技术不不同于常常规干燥燥的特点点 与常规规干燥相相比，渗渗透脱水水有两方方面的特特点：（1）物物料在浸浸泡脱水水的同时时，也附附集了溶溶质本身身；（2）浸浸泡脱水水处理后后的产品品还不是是最终产产品（货货架期还还不稳定定），仍仍需要配配合其他他的加工工手段，如如：干燥燥、冷冻冻、巴氏氏灭菌、罐罐藏或添添加防腐腐剂等才才可以最最终生产产出货架架期稳定定的产品品 （3）与与传统的的热风脱脱水相比比，由于于水分的的转移而而没有发发生相的的变化即即无需加加热，因因而渗透透脱水具具有能耗耗低，营营养成分分损失少少的特点点；（4）由由于它可可以在较较短的时时间内除除去水果果、蔬菜菜里面的的水分而而不损坏坏其组织织，使它它们仍能能保持原原有风味味、色泽泽、营养养和品质质，而且且感官和和新鲜时时几乎一一样，因因此是一一种颇受受看好的的食品加加工技术术。
1.2..3 原原料和浸浸渍液的的选择苹果是世世界四大大水果之之一，是是世界温温带地区区栽培的的最重要要的果树树品种和和我国北北方主要要的水果果品种之之一，在在世界和和我国果果品市场场中占有有重要的的位置目目前，我我国种植植的苹果果种类繁繁多，产产量也很很大，特特别是近近二十年年来，我我国在苹苹果种植植方面取取得了突突飞猛进进的发展展相关关资料显显示，自自20001年以以来，我我国的苹苹果产量量已连续续多年位位居世界界第一位位，其中中20007年的的产量达达到了约约24000万吨吨，占世世界苹果果总产量量的比重重也由110年前前的355%上升升至目前前的455%左右右我国国苹果产产量如此此之大，已已经大大大超过了了鲜销的的需求因因此，发发展苹果果加工行行业已经经势在必必行所所以本设设备的果果蔬代表表选择了了苹果在选择渗渗透液溶溶质种类类和浓度度时要考考虑以下下几个方方面的因因素渗渗透脱水水产品感感官评价价结果是是选择渗渗透剂的的首要因因素其其次要考考虑渗透透剂的成成本渗渗透剂的的水溶性性也是要要考虑的的因素，换换句话说说就是渗渗透剂要要水溶性性高，在在使用同同样重量量单位的的溶质时时能够达达到较高高的渗透透液浓度度。
溶质质降低渗渗透液水水分活度度的能力力是另一一个考虑虑因素，水水分活度度直接影影响渗透透脱水的的效果典典型的渗渗透剂有有无机盐盐、单元元醇类和和多羟基基有机物物（蔗糖糖、乳糖糖、麦芽芽糊精、果果葡糖浆浆）蔗蔗糖和食食盐是最最常用的的两种渗渗透剂（渗渗透液溶溶质），当当然任何何与水互互溶的溶溶质或溶溶剂理论论上都可可以作为为渗透剂剂，所以以用蔗糖糖最为苹苹果的渗渗透液溶溶质水为为溶剂2 果蔬蔬渗透脱脱水开发发国内外外研究现现状和前前景2.1果果蔬渗透透脱水的的现状 用来进进行蔬菜菜脱水的的方法有有以下几几种: 渗透脱脱水,热热风干燥燥，微波波干燥，真真空干燥燥，红外外辐射干干燥等果果蔬渗透透脱水是是指果蔬蔬在一定定温度下下，浸入入一高渗渗透压的的溶液中中，除去去其中部部分水分分的一种种方法因因植物细细胞壁是是一种半半渗透膜膜，具有有部分选选择性，因因此在渗渗透脱水水时，存存在两个个相反的的质传递递过程植植物细胞胞中的水水分透过过膜进入入溶液，溶溶液中的的溶质也也有一部部分渗透透到细胞胞中去，在在目前节节能的大大背景下下，渗透透脱水成成为了热热点热热风干燥燥需要的的时间长长，耗能能大，生生产成本本大，而而且果蔬蔬品质不不好保证证，常常常被氧化化。
微波波干燥是是目前研研究的比比较成熟熟而且应应用前景景也很广广阔的一一种脱水水方法，也也可以与与其它方方式结合合进行联联合脱水水真空空干燥主主要利用用水分的的沸点是是随着压压力的降降低而减减小的原原理，可可以在较较低的温温度下对对果蔬进进行脱水水，有利利于保持持果蔬的的原味红红外辐射射是，当当红外线线频率和和分子结结合的振振动频率率相一致致时，红红外线能能量就能能转换为为分子的的振动能能量，高高分子物物质温度度就上升升.这就就是红外外线辐射射加热的的机理果蔬体积积小,脱水效效果明显显果蔬蔬组织结结构的严严实程度度、初始始不溶性性固形物物与可溶溶性固形形物的含含量、细细胞间距距、水溶溶性果胶胶和原果果胶的比比例、酶酶活性的的大小等等等都是是制约脱脱水效果果的因素素水果果外表皮皮蜡质含含量越低低,除水效效果越明明显,因此,果蔬渗渗透脱水水前往往往进行皮皮处理主主要是使使用一些些化学物物质除去去果皮中中的蜡质质层,增加半半透膜的的脱水作作用, 一般使使用C110～C188 的脂脂肪酸乙乙酯对果果皮进行行处理Constantine 等人(1984) 研究得出:用1 %的油酸乙酯来浸泡甜玉米和未成熟的玉米30s , 然后进行空气干燥, 其脱水效果大大提高。
Punting 等人(1970) 研究发现处理樱桃、葡萄、杏子的油酸乙酯的最佳浓度分别为1 %、2 %和2 %～5 %Marco Riva 报道经油酸乙酯处理的葡萄的脱水效果大大提高这些实验研究表明:水果表皮对水的渗透性是制约渗透脱水效果的因素加拿大的L Yu 等人(1997) 对樱桃和蓝莓的皮处理进行研究, 选用以下三种方法: a1 蒸汽处理30s , b1 在90 ℃条件下在热水中浸泡30s , c1 用1 %的豆蔻酸乙酯在30 ℃条件下浸1min ; 实验证实, 经以上处理的樱桃和蓝莓再进行渗透脱水时,其脱水效果大增,而且可缩短随后进行的空气干燥时间; 特别是在13718kPa 压力下,经过30s蒸汽处理的试样,其渗透脱水效果最佳2.1..1渗透透溶液的的选择常用的渗渗透溶液液中的溶溶质为:: 蔗糖糖、葡萄萄糖、果果糖、玉玉糖浆、麦麦芽糊精精、乳糖糖、氯化化钠、柠柠檬酸钠钠一般般说来,,溶液用用作水果果的渗透透脱水液液,盐溶液液用作蔬蔬菜的渗渗透脱水水液渗渗透溶质质的分子子量及其其离子行行为在很很大程度度上影响响着水分分的去除除量、固固形物的的获得以以及达到到平衡时时的分含含量FFeiggn KKayaak RRetaakinng ((19996) 研究豌豌豆的脱脱水现象象时发现现: 330 %%的柠檬檬酸钠溶溶液和660 %%的蔗糖糖溶液的的水分活活度相当当, 但柠柠檬酸钠钠的脱水水效果比比蔗糖要要强, 这主要要是因为为柠檬酸酸钠与蔗蔗糖的不不同分子子量、不不同离子子行为所所致。
Remmy SSureely 等人(119944) 实实验证实实, 渗透透过程中中, 果蔬蔬吸入溶溶质的数数量与其其分子量量直接有有关, 如果溶溶质分子子量较小小, 果蔬蔬吸入溶溶质的量量随时间间的延长长而增加加, 如果果溶质分分子量较较大的话话,溶质吸吸入则不不明显也也有研究究者将盐盐与糖混混合使用用, 因为为盐与糖糖之间有有增效作作用, 这样处处理效果果良好La Maguey (1992) 在蘑菇的脱水试验中发现, 先用高浓度的糖溶液处理, 再用高浓度的盐溶液处理, 不但脱水效果好,而且糖溶液可以防止盐溶液的盐分渗入蘑菇也有研究者在渗透溶液中加入一些添加剂,如:抗坏血酸、柠檬酸、山梨醇M1L 1Erba (1994) 的实验表明:在糖浆中加入山梨醇可减少杏子和桃子脱水后固形物含量的增加,并可减少水分的过多失去分别用果糖溶液和果糖溶液添加山梨醇的溶液处理杏子和桃子, 尽管两者的可溶性固形物和不溶性固形物含量的比例相同, 但经添加山梨醇的果糖溶液处理后的杏子和桃子组织结构更柔软因此,用含山梨醇的糖溶液处理后的水果更适宜作零食, 或用于制作糕点、冰淇淋和酸奶,除此之外,山梨醇可防止果蔬褐变,山梨醇改善水果产品的组织结构的机理还有待进一步研究。
2.1..2 渗渗透溶液液的浓度度一般说来来,渗透溶溶液的浓浓度越高高,果蔬的的失水量量越大,,其产品品的总固固形物和和可溶性性固形物物的含量量均增加加很多多研究均均采用665°Be′左右的的糖溶液液,5 %～15 %的盐盐溶液浓浓度过低低, 脱水水效果不不明显;; 但浓浓度过高高, 溶液液的粘度度增加,, 给脱脱水过程程中的搅搅拌带来来困难2.1..3 温温度选择择渗透扩散散过程受受温度变变化的影影响温温度在渗渗透过程程中的效效果可以以用Arrrheeniuus公式式描述较较高温度度条件下下细胞体体积通常常增大，细细胞本身身通透性性也会增增加，样样品内部部的综合合物质传传输能力力相应加加快；同同时渗透透液的粘粘度也相相应降低低，样品品外部渗渗透液中中物质交交换速度度加快另另外也有有报道，升升高温度度可以加加快渗透透过程中中的样品品脱水能能力但不不会改变变可溶性性固形物物的获得得尽管管如此，在在使用温温度的过过程中要要注意温温度的界界限，超超过6000℃的渗透透温度常常常会对对样品的的细胞膜膜和植物物组织造造成破坏坏Viide等等人在他他们的研研究中也也指出，超超过5000℃的渗透透温度会会造成苹苹果块的的风味损损失和颜颜色变暗暗。
在实实际操作作中对于于温度的的选择要要依据样样品特性性、渗透透干燥的的目的和和工艺来来确定2.1..4 渗渗透脱水水的时间间浸泡时间间越长,, 果蔬蔬的失水水量越多多一般般浸泡时时间5～6h 为宜如如果渗透透时间过过长, 则影响响着果蔬蔬的感官官品质和和营养品品质一一般说来来,不值得得用渗透透脱水方方法使果果蔬的失失重达550 %%以上事事实上,, 用糖糖溶液进进行水果果脱水时时,刚开始始, 由于于渗透压压作用,, 水分分很快从从水果组组织中进进入糖溶溶液, 实验证证明, 水果刚刚浸没后后的2hh 内水水分浸出出最快,, 而糖糖分子由由于分子子较大,, 不容容易很快快就透过过细胞膜膜, 所以以在达到到渗透平平衡时主主要是水水分从水水果组织织中进入入糖溶液液2.1..5水果果样品和和渗透液液的比例例水果样品品和渗透透液比例例是指单单位重量量水果所所需要的的渗透液液的单位位重量数数过小小的比例例会造成成样品渗渗出水分分对渗透透液进行行稀释，从从而使渗渗透脱水水过程中中渗透液液浓度波波动比较较大在在研究和和中试规规模生产产中为了了避免渗渗透液浓浓度波动动带来的的干扰影影响，常常常采用用较大的的比例（大大于1：：20//30）。
这这样做一一方面可可以避免免因渗出出水分的的稀释作作用带来来干扰,, 另一一方面也也可以简简化渗透透脱水过过程中的的物质传传递模型型从工工业生产产的角度度讲，需需要这一一比例尽尽可能的的小，这这样有助助于减小小厂房的的规模，可可以降低低渗透液液和生产产成本,, 同时时也便于于对渗透透液进行行管理2.1..6 渗渗透脱水水过程中中搅拌的的选择渗透脱水水的特点点是通过过渗透液液从固体体样品中中取出水水分；固固体样品品一般组组织结构构比较脆脆、比重重小，渗渗透处理理时样品品被浸泡泡在比重重大、粘粘度高的的渗透液液中研研究表明明对高浓浓度情况况下的渗渗透脱水水，搅拌拌过程有有利于渗渗透脱水水本身原原因在于于通过对对渗透液液的连续续搅拌，渗渗透液和和样品表表面相交交的渗透透液层组组分可以以得到不不断更新新，进而而保证了了维持渗渗透脱水水进行所所必需的的样品和和渗透液液之间的的渗透压压差对对于搅拌拌速度对对渗透脱脱水的理理论、系系统地研研究还是是非常缺缺乏的；；在生产产过程中中，选择择搅拌速速度能够够保证渗渗透液内内部溶质质浓度均均一、温温度均匀匀即可[[9]2.1..7 压压力的影影响X Q Shii , P FFritto ((19995) 在真空空条件下下对杏子子、草莓莓、菠萝萝等进行行脱水效效果的试试验, 研究发发现, 在40 ℃条件下下,使用真真空脱水水可使菠菠萝的失失水量增增加24413 %、杏杏子的失失水量增增加24412 %、草草莓的失失水量增增加15512 %。
真真空脱水水可大大大缩短脱脱水时间间,而溶质质很少渗渗入水果果而且且发现,,40 ℃条件下下, 真空空渗透处处理以上上三种水水果的失失水量与与50 ℃条件下下的常压压渗透脱脱水效果果相当,, 可见见, 使用用真空脱脱水可使使水果在在较低的的温度条条件下进进行脱水水如果果果蔬的的孔隙度度大的话话,真空脱脱水效果果显著2.2渗渗透脱水水的应用用前景渗透脱水水可以在在较短的的时间内内除去果果蔬的水水分而不不损坏果果蔬的组组织结构构,经过渗渗透脱水水的果蔬蔬产品仍仍具有果果蔬应有有的风味味、色泽泽、质构构、营养养品质,, 其产产品的感感官品质质相当不不错,与新鲜鲜果蔬几几乎一样样渗透透脱水可可以作为为果蔬加加工的一一种前处处理方式式, 与果果蔬干燥燥、冷冻冻、杀菌菌、罐藏藏等方法法组合使使用渗渗透脱水水后的产产品进一一步干燥燥生产果果蔬干制制品,渗入到到组织内内部的糖糖分可对对果蔬制制品起到到一定的的保护作作用, 可以避避免或限限制使用用二氧化化硫, 同时增增加了产产品在储储藏期间间的色素素稳定性性,少量糖糖分的渗渗入可使使产品比比普通产产品更温温和可口口从生生产的角角度来说说,经渗透透脱水的的果蔬再再进行干干燥, 产品的的干燥时时间可缩缩短100 %～～15 % ,, 同时时由于体体积和重重量的减减少, 使干燥燥的有效效荷载增增加了22～3倍,从而大大大节省省了能耗耗。
渗透透脱水后后的产品品用来制制作罐头头可使用用产品的的感官品品质优于于普通罐罐头产品品,这一步步关键是是是将水水果处理理至200～24°Briickss , 使水果果的天然然风味物物质增加加,在以后后的加热热处理时时,颜色和和质地的的稳定性性提高,,并且由由于重量量和体积积的减少少,装罐能能力提高高渗透透脱水后后的产品品进行冷冷冻干燥燥使原料料体积变变小及固固形物增增加,冷冻干干燥的荷荷载和加加工能力力可提高高三倍果果蔬的冷冷冻往往往需要消消耗大量量的能源源以冷冻冻新鲜原原料中所所含的大大量水分分,经渗透透脱水后后, 果蔬蔬水分含含量减少少, 冷冻冻期间能能源消耗耗降低,, 同时时,由于重重量和体体积减少少,包装、运运输及销销售处理理等过程程中的费费用相应应减少,, 而且且, 这样样的冷冻冻产品解解冻时组组织破坏坏明显减减少与与冷冻前前的空气气干燥相相比,既节省省了能源源,又避免免了新鲜鲜原料因因空气干干燥造成成的品质质下降渗渗透脱水水后的葡葡萄若用用来榨汁汁, 由于于糖酸比比提高,, 再经经发酵制制得的葡葡萄酒的的感官品品质也得得以提高高由于于渗透脱脱水在果果蔬的品品质保持持和能源源消耗方方面的优优势,它作为为果蔬加加工的前前处理方方法得到到了国际际食品界界的广泛泛关注,,是一些些发达国国家努力力探索的的一项课课题(加拿大大、法国国、英国国、德国国、意大大利、希希腊、比比利时、西西班牙、瑞瑞士、荷荷兰的十十三个课课题组正正对渗透透脱水的的应用进进行研究究,被研究究的不光光是果蔬蔬,还有鱼鱼、肉等等) 。
在在大规模模工业应应用时,,亟待解解决的问问题还有有渗透溶溶液的在管理理、如何何来控制制溶液的的浓度、如如何来回回收溶液液、如何何来确保保渗透溶溶液的微微生物指指标的安安全性等等等目目前, 快餐业业蓬勃发发展, 汉堡包包、三明明治、比比萨饼的的制作需需大量的的中等水水分含量量的蔬菜菜,如:西红柿柿、花菜菜、蘑菇菇、胡萝萝卜等等等,渗透脱脱水是制制备这些些脱水蔬蔬菜的优优选方法法目前前, 国际际国内蔬蔬菜加工工的数量量和需求求不断上上升, 加工的的方法不不断更新新,渗透脱脱水可以以作为脱脱水菜、速速冻菜、罐罐藏菜的的前处理理方法我我国尽管管是世界界上第一一水果生生产国,,但高产产并没有有高效我我国长期期以来重重视水果果的采前前栽培、病病虫害防防治, 却忽视视采后处处理, 致使水水果在分分级、包包装、运运输等过过程中腐腐烂损失失严重,, 每年年约有225 %%的产品品因变烂烂而不能能利用果果品加工工业是实实现水果果采后减减损增值值的主要要途径之之一通通过渗透透脱水制制得的中中等水分分的水果果可作为为甜点心心、酸奶奶、冰淇淇淋等的的原料,, 这样样可以提提高果品品的延伸伸效益随随着应用用性研究究的深入入,渗透脱脱水将作作为果蔬蔬加工的的前处理理方法而而得到广广泛应用用。
3 设备备设计的的总体构构思和基基础设备备的设计计3.1 工业上上常见的的问题生产中渗渗透脱水水设备要要解决几几个主要要方面的的问题：：连续循循环大量量的高粘粘度渗透透液，样样品原料料飘浮现现象（样样品原料料比重小小于渗透透液的比比重）工业生产产中需要要考虑的的几个问问题：①使样品品原料浸浸泡在渗渗透液中中②对样品品原料的的操作要要轻柔③原料样样品与渗渗透液的的比值要要尽可能能的小同时要选选择容易易控制的的参数来来调节控控制渗透透脱水工工艺，如如温度、渗渗透液浓浓度、压压力、渗渗透液搅搅拌速度度尽管管渗透脱脱水技术术具有广广阔的应应用前景景，但在在实际生生产上这这一技术术主要用用来生产产糖浸的的水果，生生产过程程的控制制依靠经经验来实实现工工业生产产主要是是间歇式式的生产产模式生生产中，新新鲜的水水果切块块首先浸浸泡在糖糖溶液中中一定时时间，渗渗透液温温度保持持在300-8000C之间间；然后后进行风风干，待待产品最最终水分分含量达达到155%---20%% （重重量比）即即风干结结束渗透脱水水技术工工业化的的一个主主要瓶颈颈是没有有足够的的资料信信息来设设计一个个合理的的、连续续的渗透透脱水设设备。
在在渗透脱脱水工艺艺放大过过程中，有有三个主主要问题题需要解解决：果果蔬样品品与渗透透液的有有效接触触（果蔬蔬原料的的密度低低于渗透透液的密密度，果果蔬原料料常常漂漂浮在渗渗透液表表面上），有有效利用用大量的的渗透液液，有效效地循环环利用渗渗透液降降低生产产成本、减减少废物物排放3.2 具体的的问题及及详细的的指标根据对现现有渗透透脱水技技术的理理解和认认识，下下面一些些指标可可以用来来在设计计渗透脱脱水工艺艺、渗透透脱水设设备时作作参考包包括功能能需求和和控制需需求B功能1：：固体样样品能够够与渗透透液在高高浓度下下依然保保持良好好接触具体的控控制标准准有六个个：B11:: 在渗渗透液和和样品之之间能够够有相对对快速、分分布均匀匀的运动动；B12:: 不存存在对样样品的机机械损伤伤（样品品没有破破损、没没有刮伤伤）；B13:: 控制制渗透脱脱水的处处理时间间：在连连续渗透透脱水设设备中，控控制样品品在渗透透脱水反反应器中中的停留留时间；；B14:: 具有有盛纳不不同形状状样品的的能力（整整个、块块、片）；；B15:: 能够够减低渗渗透液与与样品的的比例（有有助于降降低生产产成本、降降低生产产设备的的尺寸）；；B16:: 避免免渗透脱脱水过程程中样品品与空气气接触而而造成的的氧化反反应。
功能2：：能够容容许渗透透液的进进入和排排出功能3：：能够容容许原料料样品的的投入和和成品的的取出功能4：：能够有有效控制制渗透脱脱水过程程中的工工艺参数数B41:: 样品品和渗透透液的温温度；B42:: 渗透透液的浓浓度；B43:: 样品品和渗透透液的外外界压力力；B44:: 渗透透脱水过过程中的的搅拌状状态功能5：：符合相相关的机机械、电电力操作作条件和和相应的的食品操操作规范范能功能6：：生产制制造渗透透脱水设设备的成成本要合合理在工艺、设设备设计计过程中中，要尽尽可能地地满足功功能要求求（F）和和控制要要求（CC）；对对设备传传送带即即要保证证样品物物料在高高渗溶液液中的浸浸泡又要要保证样样品物料料的顺利利传输好好在目前前已有许许多成熟熟的工业业技术可可以供渗渗透脱水水技术应应用选择择3.3 设备设设计的的的构思前人根据据的设计计资料和和相关实实际问题题，确定定几大基基本设备备，并对对相关问问题细节节确定设设备的可可行性3.3..1 渗渗透方式式的选择择按照渗透透液与样样品的接接触方式式可以对对不同渗渗透脱水水进行归归类，大大致分为为以下几几类：①渗透液液在样品品外部：：样品浸浸泡在渗渗透液中中、渗透透液有搅搅拌（连连续、间间歇）或或没有搅搅拌，渗渗透液淋淋浴样品品等形式式②渗透液液通过注注射方式式注入样样品内部部。
③固体渗渗透剂涂涂抹在样样品表面面上④通过环环境压力力改变来来改善物物质传递递效果⑤通过预预处理样样品改变变样品细细胞壁通通透性实实现改善善物质传传递效果果⑥在渗透透脱水的的同时运运用其他他手段改改善物质质传递效效果我选取的的是上述述的第一一种脱水水方式，即即渗透液液在样品品外部样样品浸泡泡在渗透透液中渗渗透脱水水的特点点是通过过渗透液液从固体体样品中中取出水水分；固固体样品品一般组组织结构构比较脆脆、比重重小，渗渗透处理理时样品品被浸泡泡在比重重大、粘粘度高的的渗透液液中3.3..2 关关于渗透透效率的的问题工业上大大部分采采取搅拌拌的方式式来提高高效率，渗透液搅拌状态对渗透脱水过程中样品水分损失和可溶性固形物搅拌有助于高浓度、高粘度渗透液中样品中的物质扩散说明对高浓度情况下的渗透脱水，搅拌过程有利于渗透脱水本身原因在于通过对渗透液的连续搅拌，渗透液和样品表面相交的渗透液层组分可以得到不断更新，进而保证了维持渗透脱水进行所必需的样品和渗透液之间的渗透压差对于搅拌速度对渗透脱水的理论、系统地研究还是非常缺乏的；在生产过程中，选择搅拌速度能够保证渗透液内部溶质浓度均一、温度均匀即可尽管搅拌拌有这些些好处，但但是考虑虑到搅拌拌可能会会对原料料造成损损伤，我我选择另另一种方方式也就就是振荡荡来替换换这种方方式不但但可以避避免损伤伤原料，使得苹苹果片与与糖浆接接触的更更充分，同同时解决决糖浆浓浓度不均均温度不不均的问问题，不不但提高高了渗透透脱水的的质量，而而且也加加快了速速度，节节省了时时间，提提高了效效率，更更加具有有经济性性。
具体的就就是通过过一个振振荡马达达或者偏偏心电动动机来完完成左右右方向的的振荡至至于上下下方向的的振荡是是通过空空气压缩缩机完成成的，而而原料框框的运动动考虑到到马达的的振荡和和其本身身的上下下运动决决定用摆摆动气缸缸完成详详见具体体设计3.3..3 有有关浮料料的问题题关于浮料料的问题题，在工工业上很很常见，也也参考了了很多解解决方案案，像把把原料筐筐分层设设置的，或或者用圆圆料桶完完全进入入浸渍液液中的，并并缓慢旋旋转的渗渗透等我考虑这这个问题题，为了了填料方方便，结结构简单单，成本本低，我我通过一一个循环环泵的工工作从振荡槽底底部抽取取糖浆，再再从振荡荡槽的外外围管道道开孔通通过类似似喷淋的的把糖浆浆液喷洒洒下来，冲冲力比较较大一点点，把浮浮料打下下这和和空气压压缩机的的上下振振荡形成成扰流的的作用不不谋而合合，可以以把原料料充分的的调动起起来，避避免原料料一直漂漂浮在液液面的表表面3.3..4 关关于渗透透液的循循环使用用在渗透脱脱水过程程中，苹苹果中的的水分流流向渗透透液中，渗渗透液浓浓度下降降，脱水水能力下下降；伴伴随着风风味物质质、色素素、各种种酸类、蛋蛋白质、果果胶类物物质渗入入渗透液液中，渗渗透液的的化学特特性、物物理化学学特性、感感官特性性等也随随着渗透透脱水过过程的进进行而逐逐渐改变变。
所以以准备用用消毒机机和溶质质添加桶桶保证糖糖浆的浓浓度，质质量等从从而解决决有效利利用大量量的渗透透液，有有效地循循环利用用渗透液液降低生生产成本本的问题题3.4 渗透脱脱水设备备方案图图经过构思思确定设设备，机机械振荡荡式渗透透脱水设设备结构构简单，渗渗透溶液液设计有有回流管管道，能能够有效效调节渗渗透溶液液浓度，同同时设置置气压缸缸的上下下运动，振振荡马达达的左右右方向的的机械振振动，加加上原料料框下方方压缩空空气管的的扰流，以以及循环环泵的喷喷淋作用用可以强强化渗透透脱水过过程的进进行，进进而最大大限度的的提升传传质效率率 具体结结构见下下图：图3-11果蔬渗渗透脱水水设备1—空气气压缩机机 2—空气过过滤器 33—框状压压缩空气气管 4——网格状状原料框框 5—振荡槽槽 6—高度度杀菌机机 7——溶液添添加桶 8——循环泵泵 9—喷液管管 100—竖直布布置气压压缸11—振振荡马达达（1）该该机械振振荡式果果蔬渗透透脱水设设备的组组成：（a）该该设备包包含一个个振荡槽槽，其振振荡槽四四侧底端端各设有有一个支支座；（b）槽槽体右侧侧设计有有一个浸浸渍液输输出管道道，其浸浸渍液输输出管接接入高温温杀菌机机并经浸浸渍液添添加桶而而由浸渍渍液回流流管道导导入振荡荡槽内；；（c）振振荡槽底底面外接接有一个个连接有有空气压压缩机和和空气过过滤器的的框状空空气管，该该框状空空气管并并于下方方设置有有两个透透孔；（d）空空气管上上面设置置有一略略为倾斜斜且断面面成“U”的网格格状原料料框，且且在原料料框的左左侧设置置有一开开启门，用用于对渗渗透好的的果蔬进进行卸料料动作，原原料框右右侧设置置有两个个抽送隔隔板，以以控制渗渗透脱水水过程中中的浮料料问题；；（e）在在原料框框的内侧侧上端设设置有与与气压缸缸活塞杆杆相连接接，左侧侧外端连连接一个个振荡马马达。
3.4..1 设设备结构构特征振荡部分分包括振振荡槽，其其振荡槽槽四侧低低端各设设有一脚脚架，上上端外侧侧有一个个原料输输出道，另另外槽体体侧缘接接设有一一浸渍液液输出管管，其浸浸渍液输输出管接接入高温温杀菌机机并经浸浸渍液添添加桶而而由浸渍渍液回流流管导入入振荡槽槽内，振振荡槽内内底面接接一空气气压缩机机及空气气滤清机机的框状状空气管管，该框框状空气气管并于于下方设设有复数数透孔，框框状空气气管上方方则是网网状原料料筐，该该原料筐筐呈网格格状，且且原料筐筐其右侧侧边设有有一个启启门，而而在上端端两侧则则与气压压缸轴臂臂相连接接，左外外侧顶端端接设一一个振荡荡马达，连连接在振振荡槽外外侧有一一个循环环泵其从从下方抽抽取蔗糖糖浆液，然然后经由由上放管管道喷入入原料槽槽内藉藉由以上上构件，原原料筐和和气压缸缸上、下下运动，振振荡马达达左、右右振荡，下下方空气气管透孔孔冲出空空气，上上方有喷喷淋浆液液而使使原料筐筐内的浸浸渍物得得到一良良好浸渍渍效果3.4..2 实实际运行行情形：：原料筐44上端连连接气缸缸10伸长长时把原原料筐下下方到振振荡槽55内，原原料筐外外振荡马马达111启动，使使原料筐筐产生左左右振荡荡。
经空空气压缩缩机1压缩的的空气，经经过空气气管3的透管管冒出浸浸渍后糖糖度不足足，可将将浸渍液液由浸渍渍液输出出管导出出，并经经高度杀杀菌机杀杀菌6及及浸渍液液添加桶桶7补足足浸渍液液糖度，再再重新又又浸渍液液回流管管流回振振荡槽内内循环环泵8一一直在工工作从原原料筐下下来是开开始，到到填料时时结束，如如此循环环在整整个浸渍渍过程完完毕后，气气缸通过过轴臂拉拉起整个个原料筐筐上升至至高于振振荡槽槽槽面，并并打开原原料筐开开启门，此此时振荡荡马达仍仍不断震震荡，使使原料顺顺由原料料筐倾斜斜滑落与与输出道道而送出出3.4..3 具具体操作作方法在振荡槽槽内放入入4000kg的的蔗糖浆浆液糖度度为255及处理理好的原原料即苹苹果片然然后进行行振荡动动作，该该振荡动动作系列列每隔220分钟钟马达振振荡1分分钟左右右，另外外压缩机机以2kkg/的的压力每每隔100分钟空空气经过过透孔喷喷出，持持续5分分钟，如如此配合合大约22～5小小时该过过程结束束，对于于苹果需需要2小小时即可可3.4..4 设设备的优优点本设备的的优点：：①浸渍原原料速度度较快，若若以一般般传统浸浸渍方法法，原料料需6～～12小小时，用用此种方方法可以以节省33～5小小时。
②②原料在在浸渍中中较稳定定，浸渍渍均衡，一一般浸渍渍槽在浸浸渍之后后糖度含含量不均均衡③③不需要要人工操操作④④不需人人力搅动动原料，所所以浸渍渍后原料料破坏少少，而且且卫生条条件佳⑤⑤在浸渍渍过程中中有上下下左右方方向的振振荡以及及吹入空空气，原原料不会会酸败及及发酵3.5 基础设设备的设设计对于果蔬蔬渗透脱脱水设备备来说，其其最基础础的设备备就是装装原料的的容器和和装浸渍渍液的容容器在这这里称之之为原料料筐和振振荡槽3.5..1 原原料筐的的设计根据原料料与浸渍渍液体重重量的最最佳比例例为1：：10 所以原原料筐内内的苹果果为400kg 由于原原料是切切成片状状的，体体积可知知设定其其长宽高高的比例例为6::3:22 可得得其尺寸寸为长为为1.334m 宽为00.677 高为为0.445m其材料选选为奥氏氏体不锈锈钢，取取其壁厚厚为5mmm 与与马达连连接处为为10mmm的钢钢板 其其连接方方式是焊焊接在原原料筐上上的3.5..2 振振荡槽的的设计选取材料料为奥氏氏体不锈锈钢，初初步定溶溶液是4400kkg蔗糖糖糖浆 取其长长宽高的的比是66：3::2 根根据容积积计算可可得根据据容器尺尺寸。
长长为1..48 m 宽宽为0..86mm高为00.5mm材料为奥奥氏体不不锈钢导导热性能能差，热热导率低低，且具具有极好好的塑性性和韧性性，可以以进行各各种锻造造压延和和拉拔加加工所所以取原原料筐的的壁厚定定为100mm 地角支座座的设计计两个钢钢板焊接接在一起起属于直直角焊接接，其倾倾斜角度度为255度具体体尺寸如如图3--2图3-22 地角角支座4 主要要设备的的设计4.1 振荡马马达的设设计参考原理理方案设设计中，机机械振荡荡式果蔬蔬渗透脱脱水设备备的工艺艺动作原原理，这这里需要要一个进进行短行行程往复复直线运运动的振振荡马达达马达达即电动动机，振振荡马达达即是振振荡电机机在需需要往复复直线运运动的场场合中，如如空气压压缩机、泵泵、振动动器和人人工心脏脏等，常常规做法法是采用用旋转电电机，通通过曲柄柄等机械械机构将将电机的的旋转运运动转换换为直线线运动在在转换过过程中，部部分能量量消耗在在曲柄机机械结构构中降低低了系统统效率，此此外，可可靠性和和无油化化的实现现都不如如直接采采用直线线振荡电电机[110]参参考夏永永明等撰撰写的文文摘《双双定子直直线振荡荡电机的的设计》，这这里采用用类似的的设计方方法。
为为了实现现快速、短短行程直直线往复复运动的的高效性性和高可可靠性，提提出一种种具有具具有两个个定子铁铁芯的双双定子直直线振荡荡电机结结构，双双定子直直线振荡荡电机由由单相电电源驱动动，机械械振动频频率和电电源频率率相同，铁铁芯叠。