冷凍濃縮在橙汁中的研究與應(yīng)用.pdf

1、本項目運用非熱力濃縮方法中的冷凍濃縮方法，利用冰與水溶液之間的固液相平衡的原理，將水分從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的冰，使橙汁溶液的濃度得到提高，便于大量運輸，減少運輸成本。與蒸發(fā)濃縮、反滲透濃縮對比，冷凍濃縮具有其獨特的優(yōu)勢，揮發(fā)性芳香成分損失極少，因此，對我國的橙汁加工業(yè)有著重要的意義。 冷凍濃縮包括漸進式結(jié)晶法和懸浮式結(jié)晶法，由于漸進式結(jié)晶法在應(yīng)用中易在冷的壁面結(jié)成厚冰層，冰的導(dǎo)熱系數(shù)很小，結(jié)冰很慢，因此在大規(guī)模應(yīng)用上存在困難，且容易

2、將果汁中的溶質(zhì)和纖維素等包含在冰層中，難以分離。而懸浮式凍結(jié)法由于在母液中形成大量的冰結(jié)晶，單位體積冰晶的表面積很大，能夠迅速形成潔凈的冰晶且濃縮終點較大，因此，懸浮式結(jié)晶法在應(yīng)用上更優(yōu)于漸進式結(jié)晶法。研究結(jié)果包括： (1)在濃縮過程中，選擇適宜的初始冷凍溫度，控制冰晶生長速率，對保持冰晶純度具有重要的意義，冷媒溫度在-2.5～-3℃范圍內(nèi)對橙汁進行制冷是比較理想的初始冷凍溫度范圍，冰融解液濃度低于0.5％： (2)以懸

3、浮式結(jié)晶法來制取冰晶，傳熱效果優(yōu)于漸進式結(jié)晶法，在冷凍溫度為-2.5℃、-3℃和-3.5℃下得到的懸浮冰與層狀冰進行比較，懸浮冰的冰晶純度均低于層狀冰。 (3)對濃縮液、冰晶中可溶性固形物含量與冷凍時間的關(guān)系以及冰晶增長動力學(xué)進行研究，并通過數(shù)學(xué)模型dm<,1>/dt=Km<,1>{1-m<,1>/m<,I,max>)進行模擬，對未知系數(shù)β假設(shè)初值β<,0>在初始狀態(tài)給定下，應(yīng)用龍格一庫塔法解數(shù)值解，然后采用搜索法求解。比較實驗

4、值和計算值，得出一次濃縮K<,1>=0.7183/hr，K<,1>=1.4；二次濃縮K<,2>=0.6181/hr，K<,2>=1.3時擬合程度最高，有效的論證了實驗的可靠性。 (4)橙汁采用二次濃縮，一級濃縮從初始濃度為13°Bx濃縮為26.4°Bx，冰融解液濃度為1.5％；二級濃縮從濃度為20.8°BX濃縮為34.2°Bx的最終濃縮液，冰融解液濃度為1.75％。 (5)測定濃縮液濃度變化過程中的濃縮液的凍結(jié)點溫度，并