冷凍濃縮在橙汁中的研究與應用.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晶法和懸浮式結晶法，由于漸進式結晶法在應用中易在冷的壁面結成厚冰層，冰的導熱系數(shù)很小，結冰很慢，因此在大規(guī)模應用上存在困難，且容易

2、將果汁中的溶質和纖維素等包含在冰層中，難以分離。而懸浮式凍結法由于在母液中形成大量的冰結晶，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，懸浮式結晶法在應用上更優(yōu)于漸進式結晶法。研究結果包括： (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、浮式結晶法來制取冰晶，傳熱效果優(yōu)于漸進式結晶法，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系以及冰晶增長動力學進行研究，并通過數(shù)學模型dm<,1>/dt=Km<,1>{1-m<,1>/m<,I,max>)進行模擬，對未知系數(shù)β假設初值β<,0>在初始狀態(tài)給定下，應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點溫度，并