Batch-wise process of cherry juice freeze concentration | Исследование процесса циклического концентрирования вишневого сока вымораживанием

Russian. Исследован процесс концентрирования вишневого сока способом вымораживания (ВМ). Установлены основные параметры, влияющие на процесс ВМ. К ним относятся: температура кипения хладагента в испарителе вымораживающей установки (-17 град. C), площадь поверхности теплообменных элементов, отнесенной к единице полезного объема аппарата, расход сока, подаваемого в аппарат и начальное содержание сухих веществ в исходном соке. При расходе исходного продукта 2*10E-5 куб.м/с и начальном содержании сухих веществ в продукте 12,4% показано, что с уменьшением температуры кипения хладагента до -23 град. С в испарителе вымораживающей установки удельное количество вымороженного льда монотонно увеличивается с 0,1 до 0,3 кг/(куб.м*с). Увеличение носит нелинейный характер и происходит вследствие перехода значительного количества свободной воды в твердую фазу из-за высоких значений температурного напора между циркулирующим соком и теплообменной поверхностью установки. В то же время, увеличение начального содержания сухих веществ в соке до 24% приводит к монотонному снижению удельного количества вымороженного льда до 0,12 кг/(куб.м*с). При увеличении удельной площади поверхности теплообменных элементов удельные затраты энергии на ВМ 1 кг льда прямо пропорционально повышаются, достигая максимальной величины 0,470 кВт*ч/кг при максимальной удельной площади поверхности теплообменных элементов 127 кв.м/куб.м. Наибольшие затраты энергии требуются на ВМ сока с минимальным начальным содержанием сухих веществ. Полученные данные позволяют оценить характер процесса вымораживания вишневого сока, выбрать режимы вымораживания, рассчитать затраты энергии на проведение тепловой обработки процесса концентрирования.

English. Batch-wise process of cherry juice freeze concentration is analyzed. The basic factors influencing the process of freezing are found out. They are: the boiling point of refrigerant in the freezing unit (-17 deg C), surface area of heat exchange elements per working volume of the unit, the juice flow rate and initial content of dry matter in the original juice. If product consumption is 2*10E-5 cub. m/s and original dry matter content is 12.4% it is shown that with the decrease of the refrigerant boiling point to -23 deg C in the vaporizer of the freezing unit specific quantity of frozen out ice increases monotonically from 0.1 to 0.3 kg/(cub.m*s). The increase is of non-linear and due to the transition of a significant quantity of free water into the solid phase because of the high temperature difference between the circulating juice and the heat exchange surface of the unit. At the same time the increase in original juice dry matter content to 24% results in monotonous decrease of the specific quantity of frozen out ice to 0.12 kg/(cub.m*s).With an increase in the specific surface area of heat exchange elements the specific energy consumption to freeze out 1 kg ice is found out to increase in direct proportion reaching maximum value of 0.470 kWh/kg at the maximum specific surface area of heat exchange elements (127 sq.m/cub.m). The greatest energy consumption is found to be when a juice with the minimum initial content of dry matter is frozen out. The obtained information is of great importance for estimation and prediction of freeze concentration process, regimes of freezing cherry juice the energy consumption for the heating of the concentration process.