热泵与膜蒸馏集成型果汁低温浓缩装置

发布时间：2021-11-25 21:24

　　为了能够在常压、低温条件下实现果汁等热敏性食品料液的低能耗浓缩,且提高果汁浓缩装置对料液的适应性,提出了一种热泵与膜蒸馏集成型装置,介绍了装置的结构和工作原理,并研制了小型试验装置,装置由热泵工质循环单元、冷却液循环单元和果汁循环单元组成,在3个循环单元的协调工作下实现果汁浓缩。以糖度为11°Brix的澄清苹果汁为料液,进行了试验研究,结果表明装置可在常压下实现苹果汁中水分的低温分离,且在苹果汁进膜蒸馏组件的温度为47.7℃的稳定运行工况下,装置从苹果汁中分离出的冷凝水糖度低于0.1°Brix,电导率为0.16m S·cm-1,装置节能倍率为1.61,具有良好的应用前景。 

【文章来源】：食品工业. 2020,41(12)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

热泵膜蒸馏装置结构流程图

图1 热泵膜蒸馏装置结构流程图热泵膜蒸馏装置工作时，热泵工质经节流阀降压后进入冷却器汽化吸热而产生冷能，气态工质进入压缩机被压缩后变为高温高压的工质，进入加热器液化而产生热能，再回到节流阀；果汁在果汁泵的作用下，被加热器中的热泵工质加热后进入膜蒸馏组件的中空纤维疏水膜管内，果汁中的水分在膜表面汽化形成水蒸气后穿过膜孔再穿过空气间隙，到达壳体内壁后被冷却为冷凝水并被排出膜蒸馏组件，被浓缩后的果汁回到果汁罐；冷却液在冷却液泵的作用下，进入缠绕在膜蒸馏组件壳体外的绕管内，吸收穿膜蒸气在膜蒸馏组件壳体内部冷却放出的热能，经辅冷器和冷却器降温到设定温度后，回到冷却液罐。热泵膜蒸馏装置在3个循环单元的协调工作下，实现果汁浓缩。

由图3和图4可知，苹果汁进膜蒸馏组件（测温点1）温度、苹果汁出膜蒸馏组件（测温点2）温度、苹果汁进热泵加热器（测温点5）温度、苹果汁出热泵加热器（测温点6）温度均随时间的增加而升高，冷却液进膜蒸馏组件（测温点3）温度、冷却液出膜蒸馏组件（测温点4）温度、冷却液进热泵冷却器（测温点7）温度、冷却液出热泵冷却器（测温点8）温度均随时间的增加而降低，装置运行到25 min后，苹果汁和冷却液的温度变化减缓，逐渐趋于稳定。热泵膜蒸馏装置运行初期，热泵对苹果汁的加热量大于膜蒸馏组件对苹果汁的吸热量，因此苹果汁温度逐渐升高；随着装置的运行，热泵的加热量逐渐减小，而膜蒸馏组件的吸热量逐渐增加，当热泵的加热量和膜蒸馏组件的吸热量相近时（约25 min后），苹果汁温度变化减缓，逐渐趋于稳定。造成冷却液温度降低的原因是热泵膜蒸馏装置运行初期，热泵对冷却液的吸热量大于膜蒸馏组件对冷却液的放热量；随着装置的运行，热泵的吸热量逐渐减小，而膜蒸馏组件的放热量逐渐增加，当热泵的吸热量和膜蒸馏组件的放热量相近时（约25 min后），冷却液温度变化减缓，逐渐趋于稳定。图4 热泵进出口温度变化规律

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3518822