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1、1緒論需要圖紙請聯(lián)系QQ174320523圖紙另付費吉林大學(xué)食品工程系統(tǒng)設(shè)計說明書冷凍濃縮系統(tǒng)的設(shè)計作者姓名：班級：學(xué)號：導(dǎo)師姓名：2012年9月-17-1緒論1緒論1.1課程設(shè)計提出的背景及應(yīng)用價值近年來，隨著人們生活水平的提高，高品質(zhì)、高附加值產(chǎn)品日益增加，高檔飲料、果汁、生物制藥等也逐漸成為人們?nèi)粘ＯM的主體。推動了食品加工技術(shù)與方法的發(fā)展。食品原料中含有的營養(yǎng)成分與風(fēng)味物質(zhì)等要得到最大限度的保護(hù)就離不開冷凍濃縮技術(shù)。自上世紀(jì)50年代末學(xué)者們開始關(guān)注冷凍濃縮這一工藝以來，人類對冷凍濃縮技術(shù)的研究已有較長的歷史。荷蘭Eind
2、hoven大學(xué)Thijssen等在70年代成功地利用奧斯特瓦爾德成熟效應(yīng)設(shè)置了再結(jié)晶過程造大冰晶,并建立了冰晶生長與種晶大小及添加量的數(shù)學(xué)模型,從此冷凍濃縮技術(shù)被應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。依此制造的Grenco冷凍濃縮設(shè)備在食品工業(yè)中用于果汁、葡萄酒、咖啡提取物、牛奶等的濃縮，得到了高質(zhì)量的產(chǎn)品。由于冷凍濃縮的基本原理很簡單，我國傳統(tǒng)的老陳醋生產(chǎn)工藝中就曾應(yīng)用過冷凍濃縮技術(shù)。近年來，該技術(shù)在國內(nèi)已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中，并在相關(guān)理論和設(shè)備開發(fā)上取得了許多新進(jìn)展?！?.釀酒業(yè)。冷凍濃縮的優(yōu)勢尤其可用于釀酒產(chǎn)業(yè)。冷凍濃縮技術(shù)最先在啤酒工業(yè)中應(yīng)
3、用，可在除去冰晶的同時除去形成混濁的多酚、丹寧酸等物質(zhì)，從而減少啤酒的貯存容積，特別是對冷凍濃縮后的啤酒采用混合水技術(shù)可以完全恢復(fù)到原來的啤酒。后來，有人通過對葡萄酒進(jìn)行冷凍分離試驗,發(fā)現(xiàn)酒精和還原糖比較易于利用冷凍法在液相中進(jìn)行濃縮分離，通過冷凍濃縮技術(shù)改善了干白葡萄酒的品質(zhì)?！ ?.-17-1緒論制藥業(yè)。冷凍濃縮已發(fā)展應(yīng)用到制藥工業(yè)，因此它為開發(fā)新產(chǎn)品和改良品種大開方便之門，并且通過其高效的加工節(jié)省能源。用冷凍濃縮工藝對中藥水提取液進(jìn)行中試規(guī)模的濃縮試驗制取口服液，試驗表明用冷凍濃縮工藝代替真空蒸發(fā)濃縮可免去某些口服液制造過
4、程中的醇沉工序，從而改善口服液的口感。3.果汁工業(yè)。全世界的柑橘汁主要為橙汁，在橙汁中尤以冷凍濃縮橙汁為主要貿(mào)易方式。柑橘是我國南方最主要的果樹，品種資源豐富，產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)效益大。我國果汁飲料還處于起步階段，目前我國飲料總產(chǎn)量為1440多萬噸，而純果汁和含果汁較多的飲料不到40萬噸，僅占果汁飲料的25%左右，可見果汁飲料的發(fā)展空間很大。其中濃縮果汁（含果汁10%以上）年產(chǎn)大約26萬噸，僅占全國飲料總量的2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場需求，需要進(jìn)口補充不足。在果汁生產(chǎn)過程中，原產(chǎn)地的果汁濃縮加工是解決產(chǎn)地原料消化、果汁貯運的有效手段。同時
5、果汁濃縮汁的可溶性固形物含量高達(dá)70%-80%，濃縮高導(dǎo)致糖度和酸度大為提高，這可以抑制微生物引起的腐敗，提高產(chǎn)品的保藏性。此外為了克服加工季節(jié)的矛盾，延長加工期，也常將果汁制成濃縮汁。可見加工果汁濃縮汁是必要而且可行的，有著廣闊的發(fā)展前景。1.2研究和使用現(xiàn)狀 食品冷凍濃縮技術(shù)與傳統(tǒng)濃縮方法相比，其濃縮產(chǎn)品的質(zhì)量是最好的，但仍存在某些問題。當(dāng)物料粘度高時難以生成大冰晶，且由于迅速冷卻而形成的微小冰晶不能徹底從母液中分離出來，難以回收附在冰晶上的可溶性固形物和一些有效成分，從而限制了它的推廣與使用。-17-1緒論近年來有關(guān)冷凍濃
6、縮的理論和技術(shù)又取得一些新進(jìn)展。其中，將冰核細(xì)菌(簡稱INA細(xì)菌)用于食品冷凍濃縮中，是生物技術(shù)在食品中的一項獨特應(yīng)用。國外已有相關(guān)文獻(xiàn)報道，表明INA細(xì)菌可顯著提高食品的過冷點，縮短冷凍時間，節(jié)省大量能源；還可促進(jìn)較大冰晶的生長，使結(jié)晶操作成本降低，同時又使分離操作所需費用及因冰晶夾帶所引起的溶質(zhì)損失減少。冷凍濃縮是在溶液冰點以下的低溫進(jìn)行操作，沒有經(jīng)過加熱處理，避免了物料中成分的熱分解，以及芳香物質(zhì)的揮發(fā)，食品原有品質(zhì)和風(fēng)味得到充分保存。此外，整個加工操作均在低溫下實現(xiàn)，低溫也抑制微生物的增殖，降低微生物帶來的污染風(fēng)險。對于
7、能耗，從理論上分析可知，冷凍濃縮遠(yuǎn)低于蒸發(fā)濃縮，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。目前，冷凍濃縮主要應(yīng)用于藥物、高檔果汁等。冷凍濃縮技術(shù)現(xiàn)已證明優(yōu)質(zhì)可靠，極具市場活力。隨著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，冷凍濃縮這一低能耗、可生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的加工技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α４朔椒ǔ擞糜跐饪s，也可考慮用于有機廢水的處理，活性物質(zhì)的回收再利用等方面。同時，整體的冰結(jié)晶又是很好的蓄冷、降溫用冷源。這些方面對于保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)資源的再利用都是很有意義的?！ ?.3本設(shè)計的內(nèi)容本設(shè)計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
8、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(jìn)式結(jié)晶法和懸浮式結(jié)晶法，由于漸進(jìn)
