一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法与流程
- 国知局
- 2024-12-06 12:52:13
本发明属于冷冻浓缩,具体为一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法。
背景技术:
1、现有的冷冻浓缩技术中,普遍采用的原理(物理原理)是:利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理,把水以固态方式从溶液中去除的一种冷冻浓缩方法。主要有:悬浮结晶冷冻浓缩法和渐进冷冻浓缩法。悬浮结晶冷冻浓缩法的原理是:在对稀溶液进行冷冻时,不断排除在液体中悬浮的自由小冰晶,使液体浓度增加的方法。渐进冷冻浓缩法的原理是:在对稀溶液进行冷冻时,随着冰层在冷却面的生成和成长,固液界面附近的溶质被排除到液相侧,导致液相中溶质浓度逐渐升高的浓缩方法。在上述方法的冷冻浓缩过程中,冰晶的分离效果和控制所结冰晶夹带引起的溶质损失,对冷冻浓缩的应用是否成功极为重要,也是导致现有冷冻浓缩设备结构复杂,设备成本高,操作复杂等问题的原因之一。
2、在悬浮结晶冷冻浓缩法中,为了减少溶质夹带在冰晶生成(养成)、培养、过滤、洗冰等环节,有复杂的工艺设备环节;在渐进式冷冻浓缩法中,为了减少溶质夹带在冰晶,需要进行更小速率的冷冻,花费更多的时间;但是,存在冰晶夹带引起的溶质损失依然不可避免。我们知道:物理原理上的限制,利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理,把水以固态方式从溶液中去除的冷冻浓缩方法,存在上述冰晶夹带引起的溶质损失是不可避免的。
3、面对这种不可避免的冰晶夹带引起的溶质损失,生产中会对固液分离(利用固液相关系)的冷冻浓缩方法产生的冰(晶)体进行加热溶解,并将得到的熔体(溶液)进行其他的用途(因为冰体的溶液有溶质夹带),如,用于浓度的调配,或者作为其他产品的风味调整补充原料(有夹带的溶质和风味物质等,比使用纯水相比会更又优势)。
4、在传统常规加热方法下,冰体溶解的时间长,且分段接收的溶液浓度之间的差别不大,所以,溶质回收的效果和效率非常的低。这是因为:在渐进冷冻浓缩法中,在冷却面的生成和成长的冰层是溶质含量低的密实冰(晶)体,其固体结构对热量的传递和夹带溶质的溶解分离流出会形成阻碍性的影响。在悬浮结晶冷冻浓缩法中产生的冰晶,如果采用了压力手段进行固液分离,并使小碎冰晶形成块状冰体时,其块状冰体的固体结构也会对夹带溶质的溶解分离流出会形成阻碍性的影响。在采用传统常规的加热方法下,通过加热溶解方法回收,溶解时间长;而且在其回收过程中,分段接收溶液时,各段回收溶液的浓度差别不够大,回收的效果和效率不高。即,传统常规加热方法,也很难做到各段差别大的有效溶质区分,从而实现高效率的溶质回收。这就是为什么在采用现有的冷冻浓缩技术方法进行冷冻浓缩时,明知固液分离后的冰晶存在溶质夹带,但是生产者宁愿把冰体加热熔化成的熔体(溶液)应用于作为生产调配材料,或者其他用途的原料,也不会在冷冻浓缩过程中增加加热溶解方式进行溶质回收的原因:耗时、效果和效率低。
5、上述的现有冷冻浓缩方法,存在的浓缩效率,以及溶质夹带问题等问题,对冷冻浓缩的应用是否成功极为重要,也是导致现有冷冻浓缩设备结构复杂,设备成本高,操作复杂等问题的原因之一。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题,本发明的主要目的是提出了一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法。
2、为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
3、一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征在于,利用溶质浓度和熔点的负相关关系,把现有冷冻浓缩过程中产生的冰晶送入溶解装置,向冰晶传递热量进行加热溶解;分段留取溶液,得到不同浓度的溶液,实现冰晶夹带的溶质的回收。本发明的回收溶质方法,对冰晶的要求较低,可以简化现有冷冻浓缩方法中对冰晶产生和培育的复杂控制;同时,本方法删减了现有冷冻浓缩方法中冰晶洗涤的操作环节,从而简化设备和操作环节,使设备和操作更为简单。
4、作为本发明所述的一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法的优选方案,其中:产生的冰晶,可以包括各种冷冻浓缩过程中产生的冰晶。如,悬浮结晶冷冻浓缩法和渐进冷冻浓缩方法等。
5、作为本发明所述的一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法的优选方案,其中:渐进冷冻浓缩法中产生的冰晶,送入溶解装置前需要进行固体结构破坏性的破碎;悬浮结晶冷冻浓缩法中产生的冰晶,如果冰晶培养颗粒细小,且在固液分离时没有使细小冰晶形成块状冰体,可以不进行固体结构破坏性的破碎;悬浮结晶冷冻浓缩法中培养的冰晶颗粒太大或者在固液分离时冰晶形成块状冰体时(例如在固液分离时采用压力手段使细小冰晶形成块状冰体),送入溶解装置前需要进行固体结构破坏性的破碎。
6、作为本发明所述的一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法的优选方案,其中:在溶解装置中设置对冰晶固体结构进行破坏性破碎的设备,将冰晶破碎并向其传递热量。
7、作为本发明所述的一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法的优选方案,其中:加热溶解时溶液分离流出的方式为:自然流出、过滤分离、负压抽取或离心分离。
8、作为本发明所述的一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法的优选方案,其中:符合目标浓度的溶液移送下一环节;不符合目标浓度的溶液,可以与下一批原料混合后,送入冷冻浓缩装置中继续进行冷冻浓缩,或者把不符合目标浓度的溶液送入冷冻溶解组件中进行冷冻,之后通过溶解分离回收溶质。
9、为解决上述技术问题,根据本发明的另一个方面,本发明提供了如下技术方案:
10、一种上述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法在食品、化妆品、生物医药、环保处理等领域的应用。
11、一种上述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法在牛奶、酒类、饮料(如果汁、咖啡、茶、豆奶、豆浆等)、化学药液、中草药液、植物提取物、海水淡化、废水处理等领域的应用。
12、一种上述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法在热敏性原料的冷冻浓缩和分离提纯领域的应用。
13、一种上述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法方法在牛奶、酒类、饮料(如果汁、咖啡、茶、豆奶、豆浆等)、化学药液、中草药液、植物提取物、海水淡化、废水处理等的冷冻浓缩和分离提纯领域的应用。
14、本发明的有益效果如下:
15、本发明提出一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,渐进式冷冻浓缩方法产生的冰晶需要对其固体结构进行破坏性的破碎,悬浮结晶冷冻浓缩法中产生的冰晶,如果在固液分离时没有采用压力手段使小碎冰晶形成块状冰体,可以不进行固体结构破坏性的破碎;向冰晶传递热量进行加热溶解,分段留取溶液可得到不同浓度的溶液,实现冰晶夹带的溶质的回收。本发明可以减少现有方法对冷冻浓缩过程中产生的冰晶进行洗涤的环节,简化冷冻浓缩过程,从而简化设备和操作环节;且本发明对冰晶的要求较低,可以简化现有方法中需要对冰晶培育的复杂控制现象,使设备和操作更为简单。
技术特征:1.一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征在于,将现有冷冻浓缩过程中产生的冰晶送入溶解装置,向冰晶传递热量进行加热溶解;分段留取溶液,得到不同浓度的溶液,实现冰晶夹带的溶质的回收。
2.根据权利要求1所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征在于,现有冷冻浓缩过程包括悬浮结晶冷冻浓缩法和渐进冷冻浓缩法。
3.根据权利要求2所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征在于,渐进冷冻浓缩法中产生的冰晶,送入溶解装置前需要进行固体结构破坏性的破碎;悬浮结晶冷冻浓缩法中培养的冰晶颗粒太大或者在固液分离时冰晶形成块状冰体时,送入溶解装置前需要进行固体结构破坏性的破碎。
4.根据权利要求1所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征在于,在溶解装置中设置对冰晶固体结构进行破坏性破碎的设备,将冰晶结构破碎并向其传递热量。
5.根据权利要求1所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征 在于,加热溶解时溶液分离流出的方式为:自然流出、过滤分离、负压抽取或离心分离。
6.根据权利要求1所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法,其特征在于,符合目标浓度的溶液移送下一环节;不符合目标浓度的溶液,与下一批原料混合后,送入冷冻浓缩装置中继续进行冷冻浓缩,或者把不符合目标浓度的溶液送入冷冻溶解组件中进行冷冻,之后通过溶解分离回收溶质。
7.一种权利要求1-6任一项所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法 在食品、化妆品、生物医药、环保处理领域的应用。
8.一种权利要求1-6任一项所述的减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法 在牛奶、酒类、饮料、化学药液、中草药液、植物提取物、海水淡化、废水处理领域的应用。
技术总结本发明属于冷冻浓缩技术领域,具体涉及一种减少冰晶夹带引起的溶质损失的方法。利用溶质浓度和熔点的负相关关系,把冰晶送入溶解装置,向冰晶传递热量进行溶解;分段留取溶液,得到不同浓度的溶液,并实现冰晶夹带的溶质的回收。本发明的回收溶质方法,对冰晶的要求较低,可以简化现有冷冻浓缩方法中对冰晶产生和培育的复杂控制;同时,本方法删减了现有冷冻浓缩方法中冰晶洗涤的操作环节,从而简化设备和操作环节,使设备和操作更为简单。技术研发人员:庄席福受保护的技术使用者:崇义富百乐发展有限公司技术研发日:技术公布日:2024/12/2本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20241204/342878.html
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