冷冻浓缩技术
冷冻浓缩.
(4)、液态原料干燥设备： 1、喷雾干燥设备：压力式，离心式，气流式。 2、流化床干燥设备：振动气流式，气流式，气流喷吹式，振动喷吹式。 3、泡沫层干燥设备。 4、滚筒式干燥设备。
(二)真空干燥设备
1．真空干燥的基本原理 由于气压愈低，水的沸点也愈低，因此，只有在低气压条件下才有可能用较
低的温度来干燥物料，当压力低至（2～0.1）mmHg(或266～13Pa)的高真空度时， 物体内的水分以冰晶体状态直接升华干燥。
带搅拌的渐进浓缩装置示意图 * 渐进冷却浓缩法最大的特点就是形成一个整体的冰结晶，固液界面小，使
得浓缩液与冰结晶的分离相对容易，同时，装置简单，控制方便 。
冷冻浓缩的应用状况
该项技术可以用于啤酒浓缩\橙汁浓缩\速溶咖啡\葡萄酒浓缩以及海水脱盐等方面.
设备投资大和日常维护费用高,以及对冰核生成及其生长机理的研究和数据积累 不足,致使该项技术的可操作性和操作的稳定性比较差.因此,目前主要还是实验研究 以及初步利用阶段.
机 械 搅 拌 式 干 燥 器
a、转筒式（回转式、管式）； b、转子式；c、涡轮式；d、转盘式； e、盘式干燥塔；f、螺旋式；g、振动式。
a、喷吹式；b、振动式；c、振吹式；d、单室式；e、多室式 流化床干燥器
a、管式；b、旋风分离器式；c、空气喷泉式；e、综合式 气流干燥器
(3)、块状物料干燥设备： 1、流化床干燥器; 2、喷吹式流化床干燥器; 3、振动流化床干燥器; 4、振动喷吹式流化床干燥器。
YZG真空干燥器
FZG真空干燥器
SZG系列双锥回转真空干燥机
真空干燥设备的应用
真空干燥技术应用于那些结构、质地、外观、风味和营 养成分在高温条件下容易发生变化或分解的食品，干燥 后的产品的速溶性和品质较好。
中药浓缩技术
四、膜浓缩
膜浓缩分离可分为： 1）反渗透（膜孔径d1nm）； 2）纳滤（膜孔径d＝1-10nm）； 3）超滤（膜孔径d=10-100nm）； 4）微滤（膜孔径d0.1m）。
四、膜浓缩
2）膜蒸馏浓缩
其传质过程可分为： （1）水分子在热侧膜面处蒸发形成水蒸气； （2）水蒸气通过膜的微孔从膜面的热侧扩散 到冷侧； （3）传递到冷侧膜面的水蒸气重新冷凝成水。 因而膜蒸馏是一蒸发过程。
与以压力为传质驱动力的膜分离（反渗透） 方式不同，膜蒸馏是以温度为驱动力。
五、吸附分离浓缩
四、膜浓缩
此外，膜蒸馏、渗透蒸馏、联合膜 技术、膜分离与传统分离方法结合分离 技术也属于膜分离技术的范畴。
四、膜浓缩
1）反渗透浓缩技术是以压力为传质驱 动力（1-100 atm），通过膜对物质进行 分离浓缩的膜过程。整个过程不加热、 无相变，常温下即可完成操作。
四、膜浓缩
图 反渗透膜浓缩过程原理示意图
中药浓缩技术
二、冷冻浓缩
冷冻中浓缩药操浓作缩是技将稀术溶进液展降温，直
至溶液中的部分水冻结成冰晶，并将冰 晶分离出来，从而使得溶液变浓。
因此，冷冻浓缩实质上是水或其他
溶剂从待浓缩提取液中结晶分离出来的 过程。
该过程涉及固-液两相之间的相平衡 规律（即热力学,研究过程进行的极限） 和传热、传质规律（即动力学，研究过 程进行的速率）。
Thanks
大孔吸附树脂主要由高分子材料制成，利用 其具有的很大比表面积、不同大小的孔径和极性 特性，可以选择性吸附提取液中一些有用的化合 物成份。
近年来，大孔吸附树脂在中药及天然药物活 性成份和有效部位的分离、纯化中应用越来越多。 适用于：
食品的浓缩技术之冷冻浓缩
食品的浓缩技术之冷冻浓缩(一)原理和缺点冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间固液相平衡原理的一种浓缩方法，即将溶液的部分溶剂以冰的形式析出，并将其从液相中分离出去从而使料液浓缩。
采用冷冻浓缩方法，对溶液的浓度有一定的要求。
当溶液中溶质浓度超过低共熔点浓度时，冷冻的结果表现为溶质转化成晶体析出，表现为结晶。
这样不仅不会提高溶液中溶质的浓度，反而会降低溶质的浓度。
而当溶液中溶质浓度低于低共熔点时，其冷却结果则表现为溶剂(水分)成晶体(冰晶)析出。
随着溶剂成晶体析出的同时，余下溶液中的溶质浓度也就提高了，此即冷冻浓缩的基本原理。
由此可见，冷冻浓缩的操作包括两个步骤，首先是部分水分从水溶液中结晶析出，而后将冰晶与浓缩液加以分离。
结晶和分离两步操作可在同一设备中或在不同设备中进行。
冷冻浓缩方法比较适用于对热敏性物料、生物制药、中草药及对色、香、味均有较高要求的饮料等的浓缩，因为冷冻浓缩过程中，溶液中水分的排除是靠溶液到冰晶的相际传递，避免了加热蒸发，从而减少了挥发性物质和易变性物质的损失。
为了更好地使操作中形成的冰晶不混有溶质，分离时又不致使冰晶夹带溶质，防止造成过多的溶质损失，结晶操作时应尽量避免局部过冷，分离操作也要很好地加以控制。
冷冻浓缩具有独特的优越性，对于含挥发性芳香物质的食品采用冷冻浓缩，其制品品质将优于蒸发浓缩和膜浓缩法。
冷冻浓缩也存在不可避免的缺点，主要包括：1.冷冻浓缩方法受溶液浓度的限制，而且冰晶与浓缩液可能分离的程度也影响浓缩的效果。
一般而言，溶液粘度愈高，分离就愈困难。
2.冷冻加工过程中，细菌和酶的活性得不到抑制，所以制品还必须再经热处理或加以冷冻保藏。
3.冷冻过程中会造成不可避免的溶质损失且成本高。
(二)冷冻浓缩中的结晶过程冷冻浓缩中的结晶为溶剂的结晶。
同常规的溶质结晶操作一样，被浓缩的溶液中的水分也是利用冷却除去结晶热的方法使其结晶析出。
冷冻浓缩的结晶过程可在多种设备中进行，包括管式、板式、搅拌夹套式等热交换器以及真空结晶器，内冷转鼓式结晶器、带式冷却结晶器等设备。
冷冻浓缩
醋
此方法为对醋浓缩的最有效方 法。 应用：对于腌菜工业来说意义重 大。
◎
乳品工业
节能：通过其高效的加工节省了能 源。 口感：冷冻浓缩牛奶复原后的口感 与鲜牛奶毫无差别。
液相的搅拌速度 冰前沿移动速度 冻结初期的过冷却度
前景
渐进冷冻浓缩法投资少、方 便推广, 近期会有较大的发展， 不断完善之后, 有望在更多的领 域内采用。
渐进冷冻浓缩技术研究方向：
消除冰结初期的过冷却, 以避免形成 树枝状冰结晶(Dendritecrystal) ; 提高冰晶纯度, 以减少溶质损失; 提高浓缩终点与浓缩效率; 适用装置的开发。
‘
冷冻浓缩过程
结晶大小
•结晶成本 •分离成本
常用的结晶方法
悬浮结晶冷冻浓缩法
ห้องสมุดไป่ตู้
渐进冷冻浓缩法
优缺点
优点：能够迅速形成洁净的冰晶 且浓缩终点较大。 缺点：冰结晶与浓缩液的固液分 离比较困难。
局限性
由于投资大、成本高, 引用该系统 进行冷冻浓缩加工的厂家很有限, 还未能在更大的范围内推广。
悬浮结晶法的研究问题:
增大冰晶直径减小单位体积冰晶的 表面积 更加有效地控制结晶过程, 以避免 二次核的生成
特点 形成一个整体的冰结晶, 固液 界面小, 使得母液与冰结晶的分离 变得非常容易。同时其装置简单, 控制方便，如能合理应用必将会 大幅度降低冷冻浓缩的成本。
影响浓缩效果的主要因素：
冷冻浓缩的应用
咖啡
早期：喷雾干燥 冷冻干燥 如今：冷冻浓缩与喷雾干燥 结合使用
果汁工业
考虑因素：质量 费用 权衡：冷冻浓缩与蒸发浓缩相结合 优点：除了口感纯正、天然，而且 还可以防止颜色发生改变
啤酒工业
简述冷冻浓缩的原理和方法
简述冷冻浓缩的原理和方法冷冻浓缩是一种常见的食品加工方法，用于制备浓缩果汁、浓缩牛奶、浓缩鱼汁等产品。
其原理是通过冷冻或冷冻-蒸发的方式，将原料中的水分部分或全部去除，以达到浓缩的目的。
冷冻浓缩的原理是利用物质在低温下溶解度降低的特性。
一般情况下，随着温度的下降，物质的溶解度逐渐减少。
当温度降至冰点以下时，溶质的溶解度急剧降低。
因此，在冷冻浓缩过程中，通过控制冷冻室的温度，可以使溶质（如果汁中的糖分、盐分等）的溶解度下降，从而利用冷冻时溶质与溶剂的分离，实现浓缩效果。
冷冻浓缩方法主要分为直接冷冻浓缩和冷冻-蒸发浓缩两种。
1. 直接冷冻浓缩直接冷冻浓缩是将原料注入冷冻室，通过低温冷冻使其中的水分结冰。
冷冻过程中，结冻的水分分离出来并形成冰晶，通过筛网或离心等方法分离。
而含有浓缩成分的部分，则在冷冻室中形成稀薄果汁状。
随后，通过进一步分离、干燥，可获得浓缩果汁等。
2. 冷冻-蒸发浓缩冷冻-蒸发浓缩是先将原料进行冷冻，然后再通过升温进行蒸发。
这种方法的特点是能够更好地保持原料中的营养成分和口感。
在冷冻-蒸发浓缩方法中，原料首先被冷冻至较低温度，其中的水分结冰。
然后通过升温使冰晶融化，变成液态，此时冷冻浓缩物含有浓缩成分。
接着，将冷冻浓缩物送入蒸发器，通过提供热量进行蒸发。
在蒸发过程中，水分逐渐蒸发，而浓缩成分（如果汁中的糖分、酸分等）则质量不变地集中在液体中。
最终，经过冷却和分离等步骤，可得到浓缩果汁等产品。
冷冻浓缩的好处在于能够保留原料中的营养成分和风味。
由于冷冻浓缩过程中较低的温度，可以最大限度地防止维生素、酶等营养成分的热敏性损失。
此外，冷冻浓缩还能够在保持浓缩成分的同时，保持原料中的口感和风味。
当然，冷冻浓缩过程也有一些技术挑战和注意事项。
首先，需要严格控制冷冻浓缩室的温度和冷冻速度，以确保溶质的溶解度适当降低，从而达到理想的浓缩效果。
其次，对于冷冻-蒸发浓缩方法，需要在控制冷冻温度的同时，对蒸发过程中的温度、压力和时间等进行合理控制，以避免浓缩成分的丢失。
简述冷冻浓缩的原理及作用
简述冷冻浓缩的原理及作用
冷冻浓缩是一种物理方法，通过冷冻和蒸发两个步骤，将液体中的水分分离出来，达到浓缩的目的。
首先，在低温下将液体冷凝，使其转化为固体状态。
这样可以使水分结晶并形成冰晶，与其他溶质分离开来。
然后，通过减小压力，将冷凝的固体蒸发，使水从冰晶直接转化为水蒸气。
由于水蒸气的蒸发速度相对较快，而其他组分很难蒸发，因此可以实现分离和浓缩水分的目的。
冷冻浓缩的作用主要有以下几个方面：
1. 浓缩：通过冷冻浓缩，液体中的水分可以被分离出来，使得溶液中水分的浓度大幅度增加。
这对于一些需要提高溶液浓度的工艺来说是非常有益的。
2. 分离：冷冻浓缩可以将液体中溶质与水分分离开来，实现对不同成分的分离。
这在一些需要纯化、提取或者回收液体中的特定物质时非常有用。
3. 保鲜：在冷冻浓缩的过程中，水分会被冷凝和蒸发，从而减少了液体中的活性水分含量。
这可以延缓微生物的繁殖和食物的腐败，从而实现对食品的保鲜作用。
需要注意的是，冷冻浓缩只能处理液态物质中的水分，对于气态物质中的水分无
法直接处理。
同时，该方法并不适用于所有物质，一些物质在冷冻后可能会发生结晶破坏等问题。
因此，在实际应用中需要对不同物质和工艺进行具体分析和调整。
冷冻浓缩的基本原理
冷冻浓缩的基本原理
冷冻浓缩的基本原理是在低温常压下利用稀溶液与冰在冰点以下固液相平衡关系来实现的。
具体来说，是将溶液中的水分子凝固成冰晶体，然后用机械手段将冰去除，从而减少了溶液中的溶剂水，提高溶液浓度，使溶液得到浓缩。
在冷冻浓缩过程中，溶液的温度需低于其冰点，以保持低温状态并防止冰晶融化。
相比传统的蒸发浓缩，冷冻浓缩具有较低的能耗和更好的保持原物料原有品质和风味的优点。
因为冷冻浓缩是在低温下操作，可以避免物料的热分解和芳香物质的挥发，从而更好地保存食品的原有品质和风味。
此外，由于冷冻浓缩是在常压下进行，操作简便且安全。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅相关文献或咨询食品加工领域专家。
冷冻浓缩的基本原理
t—过滤时间，s
µ —滤液黏度，Pa·s
L —冰床厚度，m
K —冰床透过率
ε0 —冰床孔隙率
dp —冰晶平均粒径，m A —冰床过滤面积，m2
ΔP—冰床上、下游压力差，Pa
由上式可以看出，在分离操作中，生产能力与浓缩液的黏度成反比，与 冰晶粒度平方成正比。
二、冷冻浓缩的冻结方式—分离过程（2）
分离设备的物料衡算
三、冷冻浓缩的结晶
影响最优冰晶体尺寸的因素 结晶形式 结晶条件 分离型式 浓缩液的价值（往往是主要因素）
浓缩液价值愈高，要求溶质损失愈少，就要求冰 晶体的体积较大。
四、相场法简介
常用的微观组织数值模拟方法主要有三类: ① 概率方法(Probabilistic Method)--概率方法，也称为随机方
冷冻浓缩的基本原理
冷冻浓缩的基本原理
目录
一、概述 二、冷冻浓缩的冻结方式 三、冷冻浓缩的结晶 四、相场法简介
温馨提示
冷冻浓缩过程
原料液
冷却
结晶 分离
水
浓缩液
一、概述—发展状况
自上世纪50年代末学者们开始关注冷冻浓缩这一 工艺以来，人类对冷冻浓缩技术的研究已有较长的 历史。荷兰Eindhoven大学(埃因霍芬理工大学 )Thijssen等在70年代成功地利用奥斯特瓦尔德成 熟效应设置了再结晶过程造大冰晶，并建立了冰晶 生长与种晶大小及添加量的数学模型，从此冷冻浓 缩技术被应用于工业化生产。
因此，若冷点处所产生的小晶核立即从该处移出并与 含大晶体的溶液主体均匀混合，则所有小晶核将溶解。 这种以消耗小晶体为代价而使大晶体成长的作用，常为 工业悬浮冻结操作中所采用。
二、冷冻浓缩的冻结方式—悬浮冻结（3）
悬浮冻结（发生在受搅拌的冰晶悬浮液） 影响晶体粒度的因素 悬浮冻结中的晶核形成速率 悬浮冻结中的过冷度不均匀 平衡温度概念 临界直径概念 大小不同晶体混合液的主体溶液
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悬浮冻结的特点
在悬浮冻结过程中，晶核形成速率与溶质浓度 成正比，并与溶液主体过冷度的平方成正比。由于结晶热 一般不可能均匀地从整个悬浮液中除去，所以总存在着局 部的点其过冷度大于溶液主体的过冷度。从而在这些局部 冷点处，晶核形成就比溶液主体快得多，而晶体成长就要 慢一些。因此，提高搅拌速度，使温度均匀化，减少这些 冷点的数目，对控制晶核形成过多是有利的。
在悬浮冻结操作中，如将小晶体悬浮液与大 晶体悬浮液混合还一起，混合后的溶液主体温度将介于大、 小晶体的平衡温度之间。由于此主体温度高于小晶体的平 衡温度，小晶体就溶解，相反大晶体就会长大。
因此，若冷点处所产生的小晶核立即从该处 移出并与含大晶体的溶液主体均匀混合，则所有小晶核将 溶解。这种以消耗小晶体为代价而使大晶体成长的作用， 常为工业悬浮冻结操作中所采用。
层状冻结的特点
悬浮冻结法
另一种，发生在搅拌的晶体悬浮液中．称为悬 浮冻结。它是一种不断排除在母液中悬浮的自 由小冰晶，使母液浓度增加而实现浓缩的方法。
以此为基础制造的Grenco冷冻浓缩设备至今仍被作为冷冻浓缩 设备的代表,其浓缩过程如图3所示。
悬浮冻结法
该过程首先将被浓缩物料泵入刮板式热交换器中,生成部 分细微的冰结晶后送入再结晶罐,由于奥斯特瓦尔德效应, 小冰晶融化,大冰晶成长,然后通过洗净塔排除冰晶并用部 分冰融解液冲液及回收冰晶表面附着的浓缩液,清洗液回 流至进料端,浓缩液则循环至所要求的组成后从结晶罐底 部排出。这一方法用于速溶咖啡、速溶茶、浓缩橙汁等的 生产,得到了高质量产品。但由于投资大、成本高,引用该 系统进行冷冻浓缩加工的厂家很有限,还未能在更大的范 围内推广
综上所述对悬浮结晶法应注意研究的问题有:增大冰晶直径减小单位体 积冰晶的表面积;更加有效地控制结晶过程,以避免二次核的生成。
（2）分离过程
对于冰晶一浓缩液的过滤分离，过滤床层为冰晶床通常浓缩 液透过冰床的流动为层流，过滤速度的计算式为：
由上式可以看出，在分离操作中，生产能力与浓缩 液的粘度成反比，与冰晶粒度平 方成正比。
晶成长速度有关，晶体成长速度与溶质向晶面 的扩散作用和晶面上的析晶反应作用有关，因 此，可利用结晶操作的条件来控制晶体大小和 数量。
结晶形式
一种是在管式、板式、转鼓式以及带式设备 中进行的，称为层状冻结。这种冻结是晶层 依次沉积在先前由同一溶液所形成的晶层之 上，是—种单向的冻结。冰晶长成针状或棒 状，带有垂直可分为冷却过程、冰结晶生 成与长大的结晶过程及冰和浓缩液的分 离过程。冷冻浓缩依结晶方式的不同可 分为悬浮结晶冷冻浓缩法和渐进冷冻浓 缩法
结晶过程
结晶的大小不仅与结晶成本有关，而且也与 此后的分离有关 ，因此，要降低结晶和分离的 成本，减少溶质的损失，必须要有适当大小的冰 晶。 晶体的大小和数量与溶液冷却速度和冰
冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固 液相平衡原理，将水以固态方式从溶液中 去除的一种浓缩方法。具有可在低温下操 作;气液界面小;微生物增殖、溶质的劣化 及挥发性芳香成分的损失可控制在极低的 水平等优点。冷冻浓缩是近年来发展迅速 的一种浓缩方式。
基本原理
图1为表示水溶液与冰之间的固液平 衡关系的示意图,图中物系组成为质量分数。
与冷冻浓缩有关的是共晶点E（溶液组成wE）
以左的部分。DE为溶液组成和冰点关系的冻 结曲线，冻结曲线上侧是溶液状态，下侧是 冰和溶液的共存状态。 在温度T的状态下，
冷却组成为wA的溶液到T时，开始有冰晶析
出，TA是溶液的冰点，继续冷却至B点，残
留溶液的组成增加为wB，凝固温度降为TB， 理论上讲最终可浓缩至wE，这就是冷冻浓缩
由于在母液中形成大量的冰结晶,单位体积冰晶的表面积很大,所以悬 浮结晶法的优、缺点都非常突出。其优点是能够迅速形成洁净的冰晶 且浓缩终点较大,但是冰结晶与浓缩液的固液分离比较困难比较困难。 为了方便分离,希望得到尽可能大的冰结晶以减少总的固液界面,因此 需要使再结晶槽保持较小过冷却度,以避免二次核的生成,以使冰结晶 缓慢地成长,最后成较大的冰晶[6]。该过程对装置和操作的要求均较 高。同时,由于低温下浓缩液粘度大,也给固液分离增加了困难,在目前 采用的方法中,离心法和加压法分离效果不佳,洗净法回收效果较好[7], 但是大量洗净液的再浓缩会降低生产效率并使能耗增加。这些都是造 成悬浮结晶法成本高的原因
SUCCESS
THANK YOU
2019/10/29
二 装置系统
1 结晶设备：管式、板式、搅拌夹套式、刮板式等热交 换器，以及真空结晶器、内冷转鼓式结晶器、带式冷却结 晶器等设备。
2分离设备：压滤机、过滤式离心机、洗涤塔，以及由这些 设备组合而成的分离装置等。
（1）结晶装置
1 直接冷却式真空冻结器 在此冻结器中，溶液在绝对随力267Pa下沸腾，液温为-3℃。 优点：不必设置冷却面。 缺点：蒸发掉的部分芳香物质将随同蒸气或惰性气体一起逸出
冷冻浓缩技术
1 基本理论和介绍 2 装置系统 3 冷冻浓缩的应用 4 冷冻浓缩的发展前景
发展状况
welcom自e 上to世u纪se50t年he代se末P学ow者er们Po开in始t 关te注mp冷la冻te浓s, New 缩这Co一nt工en艺t 以de来si，gn人, 类10对y冷ea冻rs浓e缩xp技er术ie的nc研e 究已有 较长的历史。荷兰Eindhoven大学Thijssen等在70年 代成功地利用奥斯特瓦尔德成熟效应设置了再结晶 过程造大冰晶,并建立了冰晶生长与种晶大小及添加 量的数学模型,从此冷冻浓缩技术被应用于工业化生 产。
而损失。 在食品工业中，由于芳香物质的损失问题，直接冷却法
冻结装置的应用受到限制。但是，这种冻结器若与适当的吸收器组合 起来，可以显著减少芳香物质的损失。
2 内冷式结晶器
第 一种是产生固化悬浮液的结晶器，属于层状冻结。 优点：因为部分固化，所以即使稀溶液也可浓缩到40％以上，具有 洗涤简便的特点。