為了能夠在常壓、低溫條件下實(shí)現(xiàn)果汁等熱敏性食品料液的低能耗濃縮,且提高果汁濃縮裝置對料液的適應(yīng)性,提出了一種熱泵與膜蒸餾集成型裝置,介紹了裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理,并研制了小型試驗(yàn)裝置,裝置由熱泵工質(zhì)循環(huán)單元、冷卻液循環(huán)單元和果汁循環(huán)單元組成,在3個循環(huán)單元的協(xié)調(diào)工作下實(shí)現(xiàn)果汁濃縮。以糖度為11°Brix的澄清蘋果汁為料液,進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明裝置可在常壓下實(shí)現(xiàn)蘋果汁中水分的低溫分離,且在蘋果汁進(jìn)膜蒸餾組件的溫度為47.7℃的穩(wěn)定運(yùn)行工況下,裝置從蘋果汁中分離出的冷凝水糖度低于0.1°Brix,電導(dǎo)率為0.16m S·cm-1,裝置節(jié)能倍率為1.61,具有良好的應(yīng)用前景。 

【文章來源】：食品工業(yè). 2020,41(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

熱泵膜蒸餾裝置結(jié)構(gòu)流程圖

圖1 熱泵膜蒸餾裝置結(jié)構(gòu)流程圖熱泵膜蒸餾裝置工作時(shí)，熱泵工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥降壓后進(jìn)入冷卻器汽化吸熱而產(chǎn)生冷能，氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)被壓縮后變?yōu)楦邷馗邏旱墓べ|(zhì)，進(jìn)入加熱器液化而產(chǎn)生熱能，再回到節(jié)流閥；果汁在果汁泵的作用下，被加熱器中的熱泵工質(zhì)加熱后進(jìn)入膜蒸餾組件的中空纖維疏水膜管內(nèi)，果汁中的水分在膜表面汽化形成水蒸氣后穿過膜孔再穿過空氣間隙，到達(dá)殼體內(nèi)壁后被冷卻為冷凝水并被排出膜蒸餾組件，被濃縮后的果汁回到果汁罐；冷卻液在冷卻液泵的作用下，進(jìn)入纏繞在膜蒸餾組件殼體外的繞管內(nèi)，吸收穿膜蒸氣在膜蒸餾組件殼體內(nèi)部冷卻放出的熱能，經(jīng)輔冷器和冷卻器降溫到設(shè)定溫度后，回到冷卻液罐。熱泵膜蒸餾裝置在3個循環(huán)單元的協(xié)調(diào)工作下，實(shí)現(xiàn)果汁濃縮。

由圖3和圖4可知，蘋果汁進(jìn)膜蒸餾組件（測溫點(diǎn)1）溫度、蘋果汁出膜蒸餾組件（測溫點(diǎn)2）溫度、蘋果汁進(jìn)熱泵加熱器（測溫點(diǎn)5）溫度、蘋果汁出熱泵加熱器（測溫點(diǎn)6）溫度均隨時(shí)間的增加而升高，冷卻液進(jìn)膜蒸餾組件（測溫點(diǎn)3）溫度、冷卻液出膜蒸餾組件（測溫點(diǎn)4）溫度、冷卻液進(jìn)熱泵冷卻器（測溫點(diǎn)7）溫度、冷卻液出熱泵冷卻器（測溫點(diǎn)8）溫度均隨時(shí)間的增加而降低，裝置運(yùn)行到25 min后，蘋果汁和冷卻液的溫度變化減緩，逐漸趨于穩(wěn)定。熱泵膜蒸餾裝置運(yùn)行初期，熱泵對蘋果汁的加熱量大于膜蒸餾組件對蘋果汁的吸熱量，因此蘋果汁溫度逐漸升高；隨著裝置的運(yùn)行，熱泵的加熱量逐漸減小，而膜蒸餾組件的吸熱量逐漸增加，當(dāng)熱泵的加熱量和膜蒸餾組件的吸熱量相近時(shí)（約25 min后），蘋果汁溫度變化減緩，逐漸趨于穩(wěn)定。造成冷卻液溫度降低的原因是熱泵膜蒸餾裝置運(yùn)行初期，熱泵對冷卻液的吸熱量大于膜蒸餾組件對冷卻液的放熱量；隨著裝置的運(yùn)行，熱泵的吸熱量逐漸減小，而膜蒸餾組件的放熱量逐漸增加，當(dāng)熱泵的吸熱量和膜蒸餾組件的放熱量相近時(shí)（約25 min后），冷卻液溫度變化減緩，逐漸趨于穩(wěn)定。圖4 熱泵進(jìn)出口溫度變化規(guī)律

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]冷凍濃縮裝置的動態(tài)特性及運(yùn)行優(yōu)化研究[D]. 李銀星.天津科技大學(xué) 2018
[2]多效膜蒸餾技術(shù)用于果汁和煉油廢水濃縮處理的研究[D]. 王煥.天津大學(xué) 2012



本文編號：3518822