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荔枝汁冷冻浓缩技术研究

作　者: 曾杨
导　师: 曾新安
学　校: 华南理工大学
专　业: 制糖工程
关键词: 冷冻浓缩荔枝汁维生素C 冰点粒径热传递系数
分类号: TS255.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

冷冻浓缩作为一种新型的、绿色的果汁低温浓缩技术近年来受到了人们的广泛关注,荔枝作为典型的热带、亚热带水果,味道鲜美,营养丰富,其浓缩汁的生产具有广阔的市场需求。然而荔枝汁热敏性强,传统的热浓缩方法难以满足需要。本文以荔枝汁为研究对象,采用多级冷冻浓缩工艺,对浓缩前后荔枝汁的各项理化指标进行对比分析,并且对浓缩过程中冰晶生长规律以及热传递系数的变化进行研究,较系统地阐述了影响荔枝汁冷冻浓缩效果的各种因素,具体研究工作和结果如下。利用温度记录仪探讨了荔枝汁浓度(C)与冰点温度(Tf)的关系,并得出结论:浓度越大,冰点越低,二者关系的回归方程为:Tf = -0.00654C2+0.0855C -1.0981(R2=0.9998)。利用冰点下降法,可通过在线测量浓缩过程中荔枝汁温度的变化,据此再监测其浓度的变化,并判断固液分离的最佳时间。采用具有独立养晶罐的浓缩设备对荔枝汁进行多级浓缩,经处理后可溶性固形物含量由16.3°Brix提高到47.6°Brix,约为3倍原汁浓度。其中,单次浓缩最高可使固形物含量提高12°Brix,浓缩效率94%,冰晶夹带损失最低为1.5%,浓缩效果显著,溶质损失率低。测定了各级冷冻浓缩荔枝汁复原后pH值、总酸、还原糖、蛋白质和氨基酸含量,发现与原汁相比没有显著变化。维生素C含量略有下降,4级浓缩后保留率约为85%,远远小于热浓缩损失(保留率仅9%)。荔枝汁的各种糖、酸、糖酸比等各组分之间的比例基本不受浓缩级数影响,口感良好。采用激光粒度仪在线观测了冰晶的生长过程,冰晶尺寸分布呈轻微的振荡曲线,浓度越大则分布越平衡,冰晶生长范围越小。其中,初始浓度在15～20°Brix附近生成的冰晶平均粒径最好,约在50μm左右。同时,随着初始荔枝汁浓度的增加,浓缩处理后生成的冰晶质量分数减小。通过对溶液温度变化的分析,研究了在持续的刮板操作下荔枝汁由无相变的制冷阶段过渡到有相变的结晶浓缩阶段热传递系数的变化,建立了荔枝汁在刮板式换器中热传递系数的理论计算模型,并分析了冰晶厚度对热传递的影响。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-23
  1.1 冷冻浓缩技术概况及应用  12-17
    1.1.1 冷冻浓缩的原理  12-13
    1.1.2 冷冻浓缩的结晶方式  13-15
    1.1.3 冷冻浓缩的应用  15-17
  1.2 荔枝汁加工现状及发展趋势  17-19
    1.2.1 荔枝概述  17
    1.2.2 荔枝的营养价值  17-18
    1.2.3 荔枝汁的需求  18
    1.2.4 荔枝汁的加工现状  18-19
  1.3 浓缩果汁的加工技术  19-22
    1.3.1 浓缩果汁的优势  20
    1.3.2 浓缩方法  20-22
    1.3.3 冷冻浓缩荔枝汁的意义  22
  1.4 本文的研究目的及研究内容  22-23
第二章冷冻浓缩设备及工艺优化  23-37
  2.1 实验材料及实验设备  23-24
    2.1.1 实验材料  23
    2.1.2 仪器设备  23-24
  2.2 实验方法  24-29
    2.2.1 传统冷冻浓缩荔枝汁生产工艺流程  24
    2.2.2 操作要点  24-25
    2.2.3 存在的问题  25
    2.2.4 优化后的生产工艺  25-27
    2.2.5 实验操作过程  27-28
    2.2.6 可溶性固形物含量的测定  28-29
    2.2.7 荔枝汁冰点温度的测定  29
    2.2.8 浓缩效率  29
  2.3 结果与讨论  29-35
    2.3.1 荔枝汁浓度与冰点温度的关系  29-32
    2.3.2 多级冷冻浓缩结果  32-34
    2.3.3 浓缩效率  34-35
  2.4 本章小结  35-37
第三章冷冻浓缩对荔枝汁品质的影响  37-48
  3.1 实验材料及实验设备  37-39
    3.1.1 实验材料  37
    3.1.2 主要试剂  37-38
    3.1.3 仪器设备  38-39
  3.2 实验方法  39-40
    3.2.1 荔枝汁的冷冻浓缩  39
    3.2.2 传统热浓缩  39
    3.2.3 营养物质的测定  39-40
  3.3 结果与讨论  40-46
    3.3.1 荔枝原汁部分营养成分及传统热浓缩损失  40-41
    3.3.2 冷冻浓缩对荔枝汁营养成分的影响  41-42
    3.3.3 冷冻浓缩对糖成分的影响  42-43
    3.3.4 冷冻浓缩对酸成分的影响  43-45
    3.3.5 冷冻浓缩对氨基酸的影响  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章荔枝汁浓度对冰晶生长的影响  48-56
  4.1 实验材料及实验设备  48-49
    4.1.1 实验材料  48
    4.1.2 仪器设备  48-49
  4.2 实验方法  49
    4.2.1 浓缩荔枝汁的制备  49
    4.2.2 荔枝汁浓度的测定  49
    4.2.3 冰晶生长过程中温度和粒度的测定  49
    4.2.4 冰晶与浓缩液分离  49
  4.3 结果与讨论  49-55
    4.3.1 冷冻浓缩热反应曲线  49-51
    4.3.2 荔枝汁浓度对冰晶质量分数的影响  51-52
    4.3.3 荔枝汁浓度对冰晶粒径的影响  52-54
    4.3.4 荔枝汁浓度对固液分离效果的影响  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章冷冻浓缩过程中的热传递系数  56-68
  5.1 实验材料及实验设备  56-57
    5.1.1 实验材料  56
    5.1.2 仪器设备  56-57
  5.2 实验方法  57-61
    5.2.1 荔枝汁的制备  57
    5.2.2 荔枝汁浓度的测定  57
    5.2.3 荔枝汁密度的测定  57
    5.2.4 冰晶生长过程中溶液和冷壁温度的测定  57-58
    5.2.5 无相变阶段的热传递分析  58-59
    5.2.6 有相变阶段的热传递分析  59-61
  5.3 结果与讨论  61-67
    5.3.1 无相变阶段的热传递系数  61-64
    5.3.2 有相变阶段的热传递系数  64-67
  5.4 本章小结  67-68
结论与展望  68-70
参考文献  70-76
攻读硕士学位期间取得的研究成果  76-77
致谢  77

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