RU2807706C1 - Method of orange juice cryoconcentrating - Google Patents
Method of orange juice cryoconcentrating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807706C1 RU2807706C1 RU2023105881A RU2023105881A RU2807706C1 RU 2807706 C1 RU2807706 C1 RU 2807706C1 RU 2023105881 A RU2023105881 A RU 2023105881A RU 2023105881 A RU2023105881 A RU 2023105881A RU 2807706 C1 RU2807706 C1 RU 2807706C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- freezing
- stage
- ice
- dry matter
- orange juice
- Prior art date
Links
- 235000015205 orange juice Nutrition 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству концентрированного апельсинового сока.The invention relates to the food industry, namely to the production of concentrated orange juice.
Известен способ вакуумного концентрирования соков прямого отжима (патент RU 2677982, опубл. 22.01.2019), который заключается в том, что сок подвергается вакуумной сушке при остаточном давлении 4-5 кПа и толщине слоя 20 мм. Для подвода теплоты при этом используется импульсный способ, а интенсивность нагрева контролируется по температуре продукта, которая на протяжении всего процесса не превышает 35 °С.There is a known method for vacuum concentration of directly pressed juices ( patent RU 2677982, published on January 22, 2019 ), which consists in the fact that the juice is subjected to vacuum drying at a residual pressure of 4-5 kPa and a layer thickness of 20 mm. A pulsed method is used to supply heat, and the heating intensity is controlled by the temperature of the product, which does not exceed 35 °C throughout the entire process.
Недостатком указанного способа является высокая металлоемкость применяемой установки так как требуется обеспечить большую площадь испарения при небольшой толщине слоя продукта.The disadvantage of this method is the high metal consumption of the installation used, since it is necessary to provide a large evaporation area with a small thickness of the product layer.
Известен способ концентрирования водных растворов (патент RU 94036655, опубл. 27.07.1996), который состоит в том, что в концентрируемый раствор вводят жидкость с температурой кипения ниже 0 °С (например, жидкий азот) с последующим отделением кристаллов льда. При этом раствору создают пленочный режим течения в поле центробежных сил, а жидкость вводят в раствор в направлении к оси вращения поля центробежных сил в виде сверхзвукового закрученного потока.There is a known method for concentrating aqueous solutions ( patent RU 94036655, published on July 27, 1996 ), which consists of introducing a liquid with a boiling point below 0 ° C (for example, liquid nitrogen) into the concentrated solution, followed by the separation of ice crystals. In this case, the solution is created in a film flow mode in the field of centrifugal forces, and the liquid is introduced into the solution in the direction to the axis of rotation of the field of centrifugal forces in the form of a supersonic swirling flow.
Недостатком указанного способа являются относительно высокие потери сухих веществ в образующемся льду из-за большой скорости вымораживания.The disadvantage of this method is the relatively high loss of dry matter in the resulting ice due to the high freezing rate.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является способ концентрирования органических примесей в водных растворах и устройство для его осуществления (патент SU 701651, опубл. 05.12.1979). Данный способ заключается в том, что вымораживание осуществляют в цилиндрическом контейнере, теплоту от стенок которого отводят с помощью хладагента, а в центральную часть емкости вводят подают теплоноситель с одновременным перемешиванием раствора в этой зоне. Перепад температуры между центральной зоной и периферией равен 10-35 °С.The closest technical solution to the proposed invention is a method for concentrating organic impurities in aqueous solutions and a device for its implementation ( patent SU 701651, published 12/05/1979 ). This method consists in the fact that freezing is carried out in a cylindrical container, heat is removed from the walls of which using a refrigerant, and a coolant is introduced into the central part of the container with simultaneous mixing of the solution in this zone. The temperature difference between the central zone and the periphery is 10-35 °C.
Недостатком указанного способа являются повышенные энергозатраты так как теплота от теплоносителя в конечном счете передается хладагенту, что обуславливает повышенные энергозатраты на производство искусственного холода и нагрева теплоносителя для обеспечения требуемого перепада температуры между центральной зоной и периферией.The disadvantage of this method is increased energy consumption since the heat from the coolant is ultimately transferred to the refrigerant, which causes increased energy consumption for the production of artificial cold and heating of the coolant to ensure the required temperature difference between the central zone and the periphery.
Техническим результатом настоящего изобретения является снижение потерь сухих веществ в образующемся льду при высокой степени концентрирования апельсинового сока.The technical result of the present invention is to reduce the loss of dry substances in the resulting ice at a high degree of concentration of orange juice.
Технический результат достигается тем, что криоконцентрирование апельсинового сока производится в емкостном криоконцентраторе в 2 ступени: на первой ступени температура теплообменной поверхности составляет минус 3,5°С, вымораживание ведут до достижения количества образовавшегося льда 50% от массы исходного раствора, далее концентрат направляют на вторую ступень, где вымораживание производят при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения количества образовавшегося льда 42% от массы исходного раствора, а лед, образующийся на обеих ступенях после плавления смешивается и направляется на параллельную ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения количества образовавшегося льда 55% от массы исходного раствора. После этого концентрат, полученный на параллельной ступени, направляется обратно на первую ступень вымораживания. Технологическая схема данного способа приведена на фиг. 1.The technical result is achieved by the fact that cryoconcentration of orange juice is carried out in a capacitive cryoconcentrator in 2 stages: at the first stage, the temperature of the heat exchange surface is minus 3.5 ° C, freezing is carried out until the amount of ice formed reaches 50% of the mass of the original solution, then the concentrate is sent to the second stage where freezing is carried out at a heat exchange surface temperature of minus 5°C until the amount of ice formed reaches 42% of the mass of the original solution, and the ice formed at both stages after melting is mixed and sent to a parallel freezing stage at a heat exchange surface temperature of minus 3°C until reaching the amount of ice formed 55% of the mass of the original solution. After this, the concentrate obtained in the parallel stage is sent back to the first freezing stage. The technological diagram of this method is shown in Fig. 1.
За счет использования двухступенчатой технологии вымораживания удается повысить концентрацию сухих веществ в 2,3 раза, а использование параллельной ступени позволяет сократить потери сухих веществ в образующемся льду до 1,5%.By using a two-stage freezing technology, it is possible to increase the concentration of dry substances by 2.3 times, and the use of a parallel stage allows reducing the loss of dry substances in the resulting ice to 1.5%.
Примеры выполненияExecution examples
Пример 1. Пример одноступенчатого криоконцентрированияExample 1. Example of one-stage cryoconcentration
Исходный апельсиновый сок с содержанием сухих веществ 12,3% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 6°С до достижения степени вымораживания 70%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 15,8%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 10,8%. The original orange juice with a solids content of 12.3% is subjected to freezing at a heat exchange surface temperature of minus 6°C until a freezing degree of 70% is achieved. The ice is melted and removed from the system, the resulting concentrate is characterized by a dry matter content of 15.8%. The dry matter content in the removed ice is 10.8%.
Таким образом, степень концентрирования составляет 1,3, а потери сухих веществ составляют 61%, что является крайней низким показателем эффективности.Thus, the degree of concentration is 1.3, and the loss of solids is 61%, which is an extremely low efficiency indicator.
Пример 2. Пример одноступенчатого криоконцентрированияExample 2. Example of one-stage cryoconcentration
Исходный апельсиновый сок с содержанием сухих веществ 12,3% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3,5°С до достижения степени вымораживания 50%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 19,7%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 4,9%. The original orange juice with a solids content of 12.3% is subjected to freezing at a heat exchange surface temperature of minus 3.5°C until a freezing degree of 50% is achieved. The ice is melted and removed from the system, the resulting concentrate is characterized by a dry matter content of 19.7%. The dry matter content in the removed ice is 4.9%.
Таким образом, степень концентрирования составляет 1,6, а потери сухих веществ составляют 20%, что является низким показателем эффективности.Thus, the degree of concentration is 1.6, and the loss of solids is 20%, which is a low efficiency indicator.
Пример 3. Пример двухступенчатого криоконцентрирования без параллельной ступениExample 3. Example of two-stage cryoconcentration without parallel stage
Исходный апельсиновый сок с содержанием сухих веществ 12,3% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3,5°С до достижения степени вымораживания 50%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 19,7%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 4,9%. The original orange juice with a solids content of 12.3% is subjected to freezing at a heat exchange surface temperature of minus 3.5°C until a freezing degree of 50% is achieved. The ice is melted and removed from the system, the resulting concentrate is characterized by a dry matter content of 19.7%. The dry matter content in the removed ice is 4.9%.
Далее концентрат направляется на вторую ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения количества образовавшегося льда 42% от массы исходного раствора. Концентрат, получаемый на второй ступени, характеризуется содержанием сухих веществ 28,3%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 7,8%.Next, the concentrate is sent to the second stage of freezing at a heat exchange surface temperature of minus 5°C until the amount of ice formed reaches 42% of the mass of the original solution. The concentrate obtained at the second stage is characterized by a dry matter content of 28.3%. The dry matter content in the removed ice is 7.8%.
Лед на обеих ступенях плавится и удаляется из системы. Таким образом, степень концентрирования составляет 2,3, а потери сухих веществ составляют 33%, что является низким показателем эффективности.The ice in both stages is melted and removed from the system. Thus, the degree of concentration is 2.3, and the loss of solids is 33%, which is a low efficiency indicator.
Пример 4. Пример двухступенчатого криоконцентрирования с параллельной ступеньюExample 4. Example of two-stage cryoconcentration with parallel stage
Исходный апельсиновый сок с содержанием сухих веществ 12,3% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3,5°С до достижения степени вымораживания 50%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 19,7%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 4,9%. The original orange juice with a solids content of 12.3% is subjected to freezing at a heat exchange surface temperature of minus 3.5°C until a freezing degree of 50% is achieved. The ice is melted and removed from the system, the resulting concentrate is characterized by a dry matter content of 19.7%. The dry matter content in the removed ice is 4.9%.
Далее концентрат направляется на вторую ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения количества образовавшегося льда 42% от массы исходного раствора. Концентрат, получаемый на второй ступени, характеризуется содержанием сухих веществ 28,3%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 7,8%.Next, the concentrate is sent to the second stage of freezing at a heat exchange surface temperature of minus 5°C until the amount of ice formed reaches 42% of the mass of the original solution. The concentrate obtained at the second stage is characterized by a dry matter content of 28.3%. The dry matter content in the removed ice is 7.8%.
Лед на обеих ступенях плавится, смешивается и направляется на параллельную ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения количества образовавшегося льда 55% от массы исходного раствора. После этого концентрат, полученный на параллельной ступени с содержанием сухих веществ 12,3%, направляется обратно на первую ступень вымораживания. Лед, образуемый на параллельной ступени вымораживания, характеризуется содержанием сухих веществ 0,45%.The ice at both stages is melted, mixed and sent to a parallel freezing stage at a heat exchange surface temperature of minus 3°C until the amount of ice formed reaches 55% of the mass of the original solution. After this, the concentrate obtained at the parallel stage with a dry matter content of 12.3% is sent back to the first freezing stage. The ice formed at the parallel freezing stage is characterized by a dry matter content of 0.45%.
Степень повышения концентрации сухих веществ по данной технологии составляет 2,3, а потери сухих веществ 1,5%, что является высоким показателем эффективности криоконцентрирования.The degree of increase in the concentration of dry substances using this technology is 2.3, and the loss of dry substances is 1.5%, which is a high indicator of the efficiency of cryoconcentration.
Таким образом, предлагаемая двухступенчатая технология криоконцентрирования обеспечивает увеличение степени повышения сухих веществ апельсинового сока, а параллельная ступень вымораживания позволяет заметно снизить потери сухих веществ по сравнению с обычной технологией одноступенчатого криоконцентрирования.Thus, the proposed two-stage cryoconcentration technology provides an increase in the degree of increase in orange juice solids, and a parallel freezing step can significantly reduce the loss of dry substances compared to the conventional single-stage cryoconcentration technology.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807706C1 true RU2807706C1 (en) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU701651A1 (en) * | 1977-04-04 | 1979-12-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод | Method and apparatus for concentrating organic solvents in aqueous solutions |
| SU1517916A1 (en) * | 1987-06-02 | 1989-10-30 | Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства | Method of preserving juices |
| JP2003265150A (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-24 | Kagome Co Ltd | Method of freeze concentration for vegetable/fruit juice and freeze concentrated product and equipment for the same |
| RU2505243C2 (en) * | 2012-05-05 | 2014-01-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method for production of blended sublimated vegetable juice |
| RU2651279C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-04-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Device for concentrating solutions with freezing and receiving ice |
| US20180116235A1 (en) * | 2013-08-29 | 2018-05-03 | Meiji Co., Ltd. | Production method for concentrated product using freeze-concentration method |
| RU2743796C1 (en) * | 2020-01-09 | 2021-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Cryo-concentrator of carrousel-type food fluids |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU701651A1 (en) * | 1977-04-04 | 1979-12-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод | Method and apparatus for concentrating organic solvents in aqueous solutions |
| SU1517916A1 (en) * | 1987-06-02 | 1989-10-30 | Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства | Method of preserving juices |
| JP2003265150A (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-24 | Kagome Co Ltd | Method of freeze concentration for vegetable/fruit juice and freeze concentrated product and equipment for the same |
| RU2505243C2 (en) * | 2012-05-05 | 2014-01-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method for production of blended sublimated vegetable juice |
| US20180116235A1 (en) * | 2013-08-29 | 2018-05-03 | Meiji Co., Ltd. | Production method for concentrated product using freeze-concentration method |
| RU2651279C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-04-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Device for concentrating solutions with freezing and receiving ice |
| RU2743796C1 (en) * | 2020-01-09 | 2021-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Cryo-concentrator of carrousel-type food fluids |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Макарычева В.В. Исследования процессов криоконцентрирования / В.В. Макарычева // Холодильная техника и биотехнологии: Сборник тезисов I Национальной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Кемерово, 01 января - 31, 2019 года. Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2019, c. 160-162. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108479406B (en) | Forward osmosis-membrane distillation coupled fruit juice concentrating device and concentrating method | |
| EP0424999B1 (en) | Process for producing concentrated food liquids | |
| CN204952342U (en) | Concentrated crystal system of carnallite solution | |
| US4091635A (en) | Apparatus for concentrating a feed stream | |
| CN104886702A (en) | A clarified and concentrated fruit juice preparation method | |
| WO2008155640A1 (en) | Process and apparatus for concentrating dilute solution | |
| RU2807706C1 (en) | Method of orange juice cryoconcentrating | |
| CN111905398A (en) | Process for producing nickel cobalt salt and ammonium salt by continuous crystallization | |
| CN111362492A (en) | Double-effect MVR evaporation treatment method | |
| RU2805848C1 (en) | Method for cryoconcentration of grapefruit juice | |
| RU2807707C1 (en) | Method of apple juice cryoconcentrating | |
| RU2807704C1 (en) | Method of pomegranate juice cryoconcentrating | |
| RU2805849C1 (en) | Milk cryoconcentration method | |
| RU2818334C1 (en) | Cherry juice cryoconcentration method | |
| GB1172837A (en) | Concentration Process for Fruit Juices. | |
| RU2805846C1 (en) | Method of cryoconcentrating of grape juice | |
| RU2805851C1 (en) | Method for cryoconcentration of whey | |
| RU2805850C1 (en) | Method for cryoconcentrating butter milk | |
| RU2803875C1 (en) | Method of cryoconcentrating blood plasma of slaughtered animals | |
| CN102838180B (en) | Rare metal wastewater zero discharge process | |
| WO1988008258A1 (en) | Citrus juice concentrate processor | |
| CA2567388A1 (en) | Method for producing tomato paste and powder using reverse osmosis and evaporation | |
| CN102150908B (en) | Method for vacuum microwave concentration of fruit juice | |
| US3525230A (en) | Sized crystal classification | |
| CN114394706B (en) | Evaporation-freezing coupling high-concentration salt wastewater treatment method and system based on heat pump |