Выполнила студент гр. Мм-166 Кириченко Т.С. Руководитель Доц. Овсянников В.Ю. - презентация

1 Выполнила студент гр. Мм-166 Кириченко Т.С. Руководитель Доц. Овсянников В.Ю.

2 Криоконцентрирование или концентрирование методом вымораживания влаги используется для получения высококачественных жидких концентратов за счет применения температур ниже 0 °С, что перспективно при концентрировании плодовых и овощных соков. Благодаря низким температурам, позволяющим избежать химических и биохимических изменений и минимизировать органолептических свойств соков, нутритивные и органолептические свойства соков, полученные данным методом, оказываются более высокими, чем у соков, концентрированных с помощью традиционного выпаривания.

3 Перенасыщение растворов Образование ядра Рост кристаллов Гетерогенное Гомогенное Основные этапы кристаллизации

4 Кристаллизация происходит при наличии достаточной движущей силы, поэтому требуется перенасыщение исходного раствора. Это состояние, когда раствор не находится в равновесии и есть различие в химическом потенциале между фазой раствора и твердой кристаллической фазой. При вымораживании льда, создается раствор, перенасыщенный водой. После того, как первичные ядра кристаллов льда сформировались, перенасыщенность раствора уменьшается. Ледяные кристаллы формируются, пока разница в химическом потенциале не уменьшится до состояния насыщения.

5 При кристаллическом росте ядра превращаются в кристаллы дополнением молекул из перенасыщенного раствора. Этот процесс состоит из трех этапов: массовая передача диффузией молекул из объема раствора через граничный слой вокруг ядра, объединение молекул в поверхность и одновременная теплопередача от кристалла к объему раствора, теплоты, необходимой для фазового перехода. В зависимости от типа вымораживающей установки и используемого раствора, любой из трех этапов может ограничивать темп роста кристаллов льда.

6 Процессы, сопутствующие образованию кристаллов льда Истощение Агломерация Созревание

7 Если кристалл подвергнут воздействию, часть кристалла может сломаться, что называется истощением. Стрессы могут быть вызваны столкновениями с другими твердыми частицами, типа других кристаллов, стен, элементами мешалки и циркуляционными насосами. Кристаллические фрагменты формируют вторичные ядра. Истощение происходит под влиянием нескольких факторов. При разрушении кристаллов с грубой поверхностью появится больше фрагментов, чем при разрушении кристаллов с гладкой поверхностью. В некоторых типах вымораживающих установок истощение служит для уменьшения размера ледяных кристаллов.

8 Агломерация – процесс, в котором кристаллы сталкиваются и прилипают друг к другу, и, в конечном счете, формируют больший кристалл и общее скопление. Агломерация – побочный эффект, который может произойти в вымораживающих установках в процессе концентрирования и не используется, чтобы управлять размерами ледяных кристаллов. Распределение размера кристаллов, рассеянных в насыщенном растворе, может измениться из-за созревания. Созревание - эффект различия в растворимости между маленькими и большими кристаллами. Меньшие кристаллы имеют тенденцию распадаться, и тогда получающийся раствор основан на больших кристаллах.

9 Примеси Растворимые ( соли, сахара, гликоли) Нерастворимые Растворимые вещества, называют днепрессантами, так как они понижают температуру кристаллизации раствора. Твердые примеси – это нерастворимые частицы, их называют присадками. Присадки и днепрессанты оказывают различное воздействие на процесс получения льда при вымораживании. Криоконцентрации подвергают, как правило, естественные растворы, соки, экстракты, ферментные препараты и др. При этом концентрация и вид днепрессанта в смеси влияет на теплофизические характеристики процесса вымораживания.

10 Диаграмма фазовых изменений водного раствора днепрессанта. Исходя из рис. 3 состояние i характеризует начало появления кристаллов льда в смеси. Рис.3 Диаграмма фазовых изменений: a – начало состояние раствора; i – начало замерзания; b – конечное состояние раствора; f – состояние раствора при кристаллизации воды; e – точка эвтектики.

11 IPF может быть вычислен по формуле: где m льда – масса вымороженного льда, кг; m общ – общая масса вымороженного льда и сконцентрированного продукта, кг. В начальном состоянии a с точкой начала замерзания i, концентрация x i может быть найдена по формуле: где m днепр – масса раствора в состоянии концентрирования, кг.

12 В конечном состоянии b концентрация x f раствора f выражается: Из приведенных выше уравнений, отношение (1) и концентрации может быть выражено следующим уравнением:

13 При этом криоскопические характеристики напрямую зависят от комплекса указанных соединений в растворе. Также отмечено, что на понижение криоскопической температуры раствора в большей степени оказывают влияние неорганические соединения в растворе и низшие спирты, а наименьшее полисахариды и растворимые белки. Растворимые примеси Органические (водорастворимые беловые соединения, аминокислоты, высшие спирты, полисахариды) Неорганические (минеральные соли, основания, кислоты)

14 Повышению эффективности регулирования роста кристаллов льда в растворах и препятствования «налипания» его на теплообменной поверхности способствуют различные присадки – это, в основном, мелкодисперсные твердые частицы клеточной структуры плодов и овощей, которые могут служить центрами кристаллизации в процессе льдообразования. Их применение также позволяет регулировать массовую концентрацию льда в смеси. Однако наличие твердых примесей в растворе, подвергаемом концентрированию вымораживанием влаги способствует увеличению потерь растворимых веществ концентрата, которые захватываются при агломерации кристаллами льда за счет из адсорбции в ламинарном подслое, окружающем частицу присадки.

15