食品分离技术.
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立方晶系 四方晶系 斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系 六方晶系 三方晶系
3、晶体的特点
自限性:具有自发地生长成为结晶多面体的 可能性 均匀性:晶体中每一宏观质点的物理性质和 化学组成都相同 各向异性:晶体的几何特性及物理效应常随 方向的不同而表现出数量上的差异 具有一定的熔点 对称性 最小热力学能和最大稳定性
2、蔗糖-水系统相平衡
图中任意点表示的是物系 的一种状态 E点为最低共熔点 AE为冰点曲线，BE溶解度 曲线 浓度低于E点的浓度，只是 冷冻浓缩的操作，只有浓 度高于E点的浓度，才是冷 冻结晶的操作。
(三)过饱和度(Supersaturation) 1、过饱和溶液：理论上，在任意温度下，溶液 的浓度超过饱和浓度， 就有溶质析出，但实际 上，把不饱和溶液用冷却或浓缩的方法使其略 呈过饱和状态，一般并无结晶析出而成为过饱 和溶液，只有达到某种程度的过饱和状态，才 有晶体析出。 过饱和溶液糖液：将饱和糖液慢慢冷却或慢慢 蒸发，当糖液中溶解的蔗糖量超过该温度下的 溶解度时，仍无蔗糖析出，这种糖液叫做过饱 和糖液。
(四)晶核的理论
1、成核过程
在一定温度和纯度下，当糖液浓度逐渐升高以至于过饱和 时，分子的运动范围逐渐缩小，分子间的吸引力大于排斥 力时，蔗糖分子变互相吸引，形成所谓蔗糖分子的堆积点， 即小的结晶体，并且自糖液中析出，这种在一定浓度下蔗 糖从溶液中析出的过程就叫起晶。 A + A = A2 A2+ A = A3
第一节 物理与机械分离----结晶
一、结晶的基本概念
1 、结晶定义： 凡是从匀相中形成固体
颗粒者，统称为结晶
结晶是制备纯品的有效方法，由于晶体外 观好，易于被消费者喜爱，一般生产中常 以结晶作为最后一步的精制操作。 比如在食品配料和添加剂都是通过结晶获 得的。如葡萄糖酸，蔗糖、谷氨酸钠等。
4、蔗糖晶体中存在的杂质
①胶体：带负电荷的胶体物质，能被稍带 正电荷的蔗糖晶体所吸引，使蔗 糖色度值深。 ②晶内水：晶体大，含水量高，晶体小， 晶体内含水量迅速小将0.03%。 ③无机盐：Ca2+、Fe3+和亚硫酸根离子 容易被蔗糖结晶体吸附入晶体之 内。
(二)液-固系统的相平衡
1、溶解度：是指在一定温度下， 100g溶剂所能溶解的溶质的最大限度 (克数)。 溶解度与溶质的化学性质和溶剂的性质 有关，还与压力及物质颗粒的大小有关。 纯蔗糖溶液的溶解度为
2、工业结晶过程
①从水溶液中结晶以获得固体产品； ②从稀溶液中由水的冻结以浓缩溶质，即 冷冻浓缩； ③控制结晶操作以获得某些流变学特性。 本章主要讨论从水溶液中结晶出所需产 品的结晶过程，属于物理分离手段。
(1)食品工业中的结晶过程
从水溶液中结晶：包括两种情况。
一是结晶操作作为获得纯净固体的一种物理分离手段。 例如制造葡萄糖； 另一种是结晶必须加以控制的场合，如蜂蜜中的糖分， 冰淇淋中的乳糖等。
AB线以上为过饱和溶液区，此区又分为两部分：
在AB与CD线之间称为介稳区 (Metastable region)，在 这个区域中，不会自发地产生晶核，但如果溶液中已加了 晶种 (在过饱和溶液中人为地加入少量溶质晶体的小颗粒， 称为加晶种)，这些晶种就会长大，称长晶。 CD线以上是不稳区 (Labile region)，在此区域中，溶液 能自发地产生晶核，若原始浓度为E的结晶溶液在没有溶 剂损失的情况下冷却到F点，溶液刚好达到饱和，但不能 结晶，因为它还缺乏作为推动力的过饱和度。
从F点继续冷却到G点的一段期间，溶液经过介稳 区，虽已处于过饱和状态，但仍不能自发地产生 晶核 (但却可以长晶)。只有冷却到G点以下温度 后，溶液中才能自发地产生晶核，越深入不稳区 (例如达到H点)，自发产生的晶核也越多。 图中EF’G’线代表恒温蒸发过程。在工业结晶中往 往结合使用冷却和蒸发，此过程可由EF’G”线代表。
稀溶液中水的冻结：这种情形主要用以浓缩溶质， 称为冷冻浓缩。 控制结晶操作使制品获得一些流变学特性，例如： 人造奶油中脂肪的结晶控制等。
二、结晶的基本原理
(一)、晶体的基本概念 1、晶体：是质点（分子、原子或离子）在 空间有规则地排列的固体物质。
有规则的排列即为质点按照空间点阵结构的数 学方式Hale Waihona Puke Baidu列。
2、晶胞：组成空间点阵结构的基本单位成 为晶胞。
晶体就是由许多晶胞密集堆砌而成的。
晶体的分类
在晶体中，不论其大小或外形是否完整， 其内部的晶胞和晶胞在空间重复出现的方 式都是一样的。因此，由立方体晶胞构成 的晶体可以是立方体，也可以是五面体、 六面体、七面体等。
晶体的结构
晶体的对称要素：对称面、对称轴、对称中心。 晶体外形对称轴与晶系：
=1.0~1.2 属于介稳区，可使已有的晶体长大，并且 有新的晶核形成。加晶种、养晶核加一些助晶操作可控 制在此介稳区域，又称育晶区； =1.2~1.3 属于中间区，不仅已有的晶体长大，同时 也能有新的晶核形成。刺激起晶常控制在此范围，同时 在该区域也常产生伪晶。 >1.3 能自然起晶，晶核大量产生
2、不纯糖液中蔗糖溶解度用饱和系数表示
3、过饱和系数：过饱和程度的大小用过饱和 系数来表示，符号： 。
4、溶液的过饱和度与结晶的关系
图中的 AB 线为平衡溶解度曲线 (Solubility Equilibrium curve)或溶解度曲线 CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线， 也称过饱和曲线 (Supersolubility curve)或过溶解度 曲线，它与平衡溶解度曲线大致平行。这两根曲线将浓 度-温度图分割为3个区域。 1、在AB曲线以下是稳定区，在此区中溶液尚末达到饱 和，因此没有结晶的可能。
5、过饱和系数对结晶的影响 ①当 >1，表示溶液为过饱和溶液；其中
②当 =1，表示溶液为饱和溶液； ③当 <1，表示溶液为不饱和溶液，此时称为溶 晶区，糖液不饱和，晶体只能溶解，不能长大，在 整理晶粒和伪晶（非起晶阶段形成的新的晶核）时， 过饱和控制在零的范围。 因此，要使结晶进行的先决条件是： >1
3、晶体的特点
自限性:具有自发地生长成为结晶多面体的 可能性 均匀性:晶体中每一宏观质点的物理性质和 化学组成都相同 各向异性:晶体的几何特性及物理效应常随 方向的不同而表现出数量上的差异 具有一定的熔点 对称性 最小热力学能和最大稳定性
2、蔗糖-水系统相平衡
图中任意点表示的是物系 的一种状态 E点为最低共熔点 AE为冰点曲线，BE溶解度 曲线 浓度低于E点的浓度，只是 冷冻浓缩的操作，只有浓 度高于E点的浓度，才是冷 冻结晶的操作。
(三)过饱和度(Supersaturation) 1、过饱和溶液：理论上，在任意温度下，溶液 的浓度超过饱和浓度， 就有溶质析出，但实际 上，把不饱和溶液用冷却或浓缩的方法使其略 呈过饱和状态，一般并无结晶析出而成为过饱 和溶液，只有达到某种程度的过饱和状态，才 有晶体析出。 过饱和溶液糖液：将饱和糖液慢慢冷却或慢慢 蒸发，当糖液中溶解的蔗糖量超过该温度下的 溶解度时，仍无蔗糖析出，这种糖液叫做过饱 和糖液。
(四)晶核的理论
1、成核过程
在一定温度和纯度下，当糖液浓度逐渐升高以至于过饱和 时，分子的运动范围逐渐缩小，分子间的吸引力大于排斥 力时，蔗糖分子变互相吸引，形成所谓蔗糖分子的堆积点， 即小的结晶体，并且自糖液中析出，这种在一定浓度下蔗 糖从溶液中析出的过程就叫起晶。 A + A = A2 A2+ A = A3
第一节 物理与机械分离----结晶
一、结晶的基本概念
1 、结晶定义： 凡是从匀相中形成固体
颗粒者，统称为结晶
结晶是制备纯品的有效方法，由于晶体外 观好，易于被消费者喜爱，一般生产中常 以结晶作为最后一步的精制操作。 比如在食品配料和添加剂都是通过结晶获 得的。如葡萄糖酸，蔗糖、谷氨酸钠等。
4、蔗糖晶体中存在的杂质
①胶体：带负电荷的胶体物质，能被稍带 正电荷的蔗糖晶体所吸引，使蔗 糖色度值深。 ②晶内水：晶体大，含水量高，晶体小， 晶体内含水量迅速小将0.03%。 ③无机盐：Ca2+、Fe3+和亚硫酸根离子 容易被蔗糖结晶体吸附入晶体之 内。
(二)液-固系统的相平衡
1、溶解度：是指在一定温度下， 100g溶剂所能溶解的溶质的最大限度 (克数)。 溶解度与溶质的化学性质和溶剂的性质 有关，还与压力及物质颗粒的大小有关。 纯蔗糖溶液的溶解度为
2、工业结晶过程
①从水溶液中结晶以获得固体产品； ②从稀溶液中由水的冻结以浓缩溶质，即 冷冻浓缩； ③控制结晶操作以获得某些流变学特性。 本章主要讨论从水溶液中结晶出所需产 品的结晶过程，属于物理分离手段。
(1)食品工业中的结晶过程
从水溶液中结晶：包括两种情况。
一是结晶操作作为获得纯净固体的一种物理分离手段。 例如制造葡萄糖； 另一种是结晶必须加以控制的场合，如蜂蜜中的糖分， 冰淇淋中的乳糖等。
AB线以上为过饱和溶液区，此区又分为两部分：
在AB与CD线之间称为介稳区 (Metastable region)，在 这个区域中，不会自发地产生晶核，但如果溶液中已加了 晶种 (在过饱和溶液中人为地加入少量溶质晶体的小颗粒， 称为加晶种)，这些晶种就会长大，称长晶。 CD线以上是不稳区 (Labile region)，在此区域中，溶液 能自发地产生晶核，若原始浓度为E的结晶溶液在没有溶 剂损失的情况下冷却到F点，溶液刚好达到饱和，但不能 结晶，因为它还缺乏作为推动力的过饱和度。
从F点继续冷却到G点的一段期间，溶液经过介稳 区，虽已处于过饱和状态，但仍不能自发地产生 晶核 (但却可以长晶)。只有冷却到G点以下温度 后，溶液中才能自发地产生晶核，越深入不稳区 (例如达到H点)，自发产生的晶核也越多。 图中EF’G’线代表恒温蒸发过程。在工业结晶中往 往结合使用冷却和蒸发，此过程可由EF’G”线代表。
稀溶液中水的冻结：这种情形主要用以浓缩溶质， 称为冷冻浓缩。 控制结晶操作使制品获得一些流变学特性，例如： 人造奶油中脂肪的结晶控制等。
二、结晶的基本原理
(一)、晶体的基本概念 1、晶体：是质点（分子、原子或离子）在 空间有规则地排列的固体物质。
有规则的排列即为质点按照空间点阵结构的数 学方式Hale Waihona Puke Baidu列。
2、晶胞：组成空间点阵结构的基本单位成 为晶胞。
晶体就是由许多晶胞密集堆砌而成的。
晶体的分类
在晶体中，不论其大小或外形是否完整， 其内部的晶胞和晶胞在空间重复出现的方 式都是一样的。因此，由立方体晶胞构成 的晶体可以是立方体，也可以是五面体、 六面体、七面体等。
晶体的结构
晶体的对称要素：对称面、对称轴、对称中心。 晶体外形对称轴与晶系：
=1.0~1.2 属于介稳区，可使已有的晶体长大，并且 有新的晶核形成。加晶种、养晶核加一些助晶操作可控 制在此介稳区域，又称育晶区； =1.2~1.3 属于中间区，不仅已有的晶体长大，同时 也能有新的晶核形成。刺激起晶常控制在此范围，同时 在该区域也常产生伪晶。 >1.3 能自然起晶，晶核大量产生
2、不纯糖液中蔗糖溶解度用饱和系数表示
3、过饱和系数：过饱和程度的大小用过饱和 系数来表示，符号： 。
4、溶液的过饱和度与结晶的关系
图中的 AB 线为平衡溶解度曲线 (Solubility Equilibrium curve)或溶解度曲线 CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线， 也称过饱和曲线 (Supersolubility curve)或过溶解度 曲线，它与平衡溶解度曲线大致平行。这两根曲线将浓 度-温度图分割为3个区域。 1、在AB曲线以下是稳定区，在此区中溶液尚末达到饱 和，因此没有结晶的可能。
5、过饱和系数对结晶的影响 ①当 >1，表示溶液为过饱和溶液；其中
②当 =1，表示溶液为饱和溶液； ③当 <1，表示溶液为不饱和溶液，此时称为溶 晶区，糖液不饱和，晶体只能溶解，不能长大，在 整理晶粒和伪晶（非起晶阶段形成的新的晶核）时， 过饱和控制在零的范围。 因此，要使结晶进行的先决条件是： >1