悬浮结晶冷冻浓缩苹果汁的全床离心过滤

丁中祥 秦贯丰 彭可文 原姣姣 蒋润花 尹辉斌 邵友元

(东莞理工学院广东省分布式能源系统重点实验室，广东 东莞 532808)

冷冻浓缩是指溶液中的部分水分被冷冻、转化为较为纯洁的冰晶，然后从液相中除去，使溶液被浓缩的方法。与蒸发浓缩和膜技术相比，冷冻浓缩在生产高品质浓缩液体食品方面具有一些显著的优势。因其在低温条件下进行，不存在气液界面，挥发损失最小[1]。特别是相对于蒸发浓缩生产同类产品时，冷冻浓缩可以更好地保持液体食物的原有风味、营养和颜色[2-4]。此外，理论上水的冷冻潜热为334 kJ/kg，蒸发潜热为2 440 kJ/kg，即前者为后者的1/7。相比传统的蒸发浓缩，冷冻浓缩具有巨大的节能潜力。

Ding等[5]比较了冷冻浓缩和蒸发浓缩的能源成本，并提出了多级冷冻浓缩工艺和原型系统，该系统将刮面换热器、结晶器和洗涤塔相结合，以悬浮结晶方式工作，在刮面换热器冷却表面产生微米级的冰晶颗粒并逐渐长大，这一过程通常被称为奥斯特瓦尔德熟化[5-7]。最后将冰晶压缩形成紧密堆积的冰床，通过洗涤柱将冰晶与浓缩液进行分离和纯化。

在结晶—洗涤柱中，将0 ℃的水从上往下置换出冰晶堆积床中、处于颗粒冰晶之间的浓缩果汁。但该过程存在的问题是不仅对冰晶堆积床的均匀性和各向同性要求非常高，冰晶需要充分的奥斯特瓦尔德熟化，而且还需对冰晶堆积床进行适当的压缩。此外，洗涤前沿向下移动的速度还必须低于洗涤的临界速度，以避免黏性指进和隧道效应[8-9]。……