摘要
液体食品生产和加工中，浓缩是最重要的单元操作之一，采用的方法主要包括蒸发、反渗透、冷冻浓缩等。在传统梨汁生产工艺中，常采用蒸发法提浓原汁，但梨汁中部分有机物组分高温时会分解或随水蒸发，造成部分营养物质流失。近年来，随着人们对果汁高感官和营养品质需求的不断增长，越来越多的研究者开始寻求改进的食品加工技术。由于冷冻浓缩全程处于低温状态，几乎可保留全部营养物质，所得产品质量高，因此该技术非常适合热敏性液体食品的加工。本文对梨汁的冷冻浓缩过程进行了研究和探讨。具体的研究工作和主要结论如下： 本课题对冷冻浓缩和热浓缩前后梨汁的营养物质及挥发性物质进行对比分析，证实冷冻浓缩技术在梨汁加工中的优势。考察了悬浮式、带有冷却核管的渐进式和管式渐进式三种不同的冷冻浓缩技术，探究了降温速率、结晶终温、终温熟化时间、内外温差等对出晶温度和浓缩效果的影响，通过对比梨汁浓缩液和余液的糖度，最终选定管式结晶器作为本文的主要研究对象。 其次，通过单因素实验，探讨了降温速率、结晶终温、终温熟化时间对浓缩液糖度和溶质损失率的影响，确定了适用于梨汁冷冻浓缩工艺的实验条件及参数：降温速率0.2℃/min；结晶终温-10℃；终温熟化时间60min。通过管式结晶器可将梨汁提浓至40°Brix。为进一步降低溶质损失率，在冷冻初期引入冰膜，并对带冰膜的冷冻浓缩工艺进行了优化。主要探讨冰膜形成工艺及其与后期冷冻浓缩结合过程中各操作参数对浓缩液糖度和溶质损失率的影响，最终确定了较优的实验条件及参数：降温速率0.0667℃/min；结晶终温-12℃；终温熟化时间30min；冰膜厚度为0.127-0.179cm。 为探究带冰膜的冷冻浓缩过程中冰晶的生长规律，实验考察了冷冻过程中各温度区间内糖度、溶质损失率、结晶中心孔道直径以及冰层密度的变化。冰层生长速率和糖分在固液界面处扩散速率的相对大小是影响糖度和溶质损失率的直接原因。通过MATLAB建立中心浓缩液质量和冰晶质量随时间变化的生长动力学模型，发现仿真模型与实验结果吻合。该模型的建立为宏观上较好地把握生产实验进度提供了一定的理论依据，为实现冷冻浓缩梨汁规模化生产提供一定参考。
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