芹菜汁蒸发浓缩过程营养损失动力学模型与质量评估

论文摘要

本文针对异形竖板降膜蒸发器的特点,将其应用于芹菜汁的蒸发浓缩。以芹菜汁中的维生素C作为营养指标,研究了恒容热过程中维生素C的损失动力学模型,进而建立了蒸发浓缩过程营养损失动力学模型和质量评估准则,该评估准则反映了芹菜汁热力浓缩过程中浓度的提高和品质损失对蒸发过程质量的综合影响。本文建立的浓缩过程品质(维生素C)损失动力学模型预测值与实测值吻合良好,并以质量评估准则为依据,对异形竖板降膜蒸发器和波纹管降膜蒸发器对芹菜汁蒸发浓缩过程中的质量进行比较。本文还研究了异形竖板降膜蒸发器浓缩芹菜汁时的蒸发特性,建立了液膜侧传热系数关联式,模型预测值与实验值吻合较好,综合分析了蒸发温度、传热温差、物料流量、物料浓度等操作参数对传热性能的影响,并且以波纹管降膜蒸发器作为参考对象,对两种蒸发器的传热性能进行比较。研究结果表明,异形竖板降膜蒸发器适宜于芹菜汁等热敏性食品液体的蒸发浓缩。同时,由于其特殊的波纹表面对物料侧的强化和内腔分布着的许多凸形焊点对冷凝侧的传热强化,异形竖板降膜蒸发器具有良好的传热性能。观察发现,异形竖板降膜蒸发器浓缩芹菜汁时不易结垢,易于清洗。异形竖板降膜蒸发器具有良好的综合性能,在食品工业中具有一定的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 国内外浓缩蔬菜汁市场的现状及发展前景
• 2.1.1 国外市场的现状及发展概况
• 2.1.2 国内市场的现状及发展概况
• 2.2 蔬菜汁饮料的种类
• 2.3 芹菜及芹菜汁生产概况
• 2.3.1 芹菜的主要营养成分及作用
• 2.3.2 维生素C的主要功效及其含量测定
• 2.3.3 芹菜汁的生产过程
• 2.4 食品品质损失动力学
• 2.4.1 营养损失速率常数的影响因素
• 2.4.2 动力学一般模型
• 2.5 蔬菜汁浓缩技术
• 2.6 蒸发器的常用形式
• 2.7 蔬菜汁降膜蒸发设备研究概况
• 2.7.1 波纹竖管降膜蒸发器传热性能的研究
• 2.7.2 异形竖板降膜蒸发器传热性能的研究
• 2.7.3 流动膜和传热
• 2.8 本文研究内容
• 3 理论研究
• 3.1 恒容热过程食品品质损失动力学模型
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 反应级数
• 3.1.3 损失动力学模型的确定
• 3.2 蒸发浓缩过程维生素C损失动力学的研究
• 3.3 异形竖板降膜蒸发器特性的理论研究
• 3.3.1 降膜流动过程
• 3.3.2 传热过程
• 3.3.3 异形竖板降膜蒸发器传热系数
• 3.3.4 液膜传热系数的计算
• 3.4 蒸发浓缩过程质量评估准则
• 3.5 浓缩工艺的优化问题
• 4 实验装置和实验方法
• 4.1 蒸发浓缩过程实验装置流程
• 4.1.1 物料系统
• 4.1.2 真空系统
• 4.1.3 测量系统
• 4.2 实验主体设备部件
• 4.2.1 异形竖板降膜蒸发器的结构
• 4.2.2 传热元件
• 4.2.3 布液装置
• 4.3 实验原理与方法
• 4.3.1 实验公式的推导
• 4.3.2 传热量Q的计算
• 4.3.3 实验所需测得数据
• 4.3.4 蒸发浓缩过程实验步骤
• 4.4 芹菜汁恒容热过程营养损失动力学实验研究
• 4.4.1 恒容热过程实验装置
• 4.4.2 实验材料
• 4.4.3 恒容热过程实验步骤
• 5 实验研究与分析
• 5.1 实验结果
• 5.2 芹菜汁溶液参数的确定
• 5.3 芹菜汁蒸发浓缩过程营养损失动力学模型
• 5.3.1 恒容热过程维生素C损失动力学模型
• 5.3.2 反应级数的验证
• 5.3.3 蒸发浓缩过程中维生素C损失动力学模型的研究
• 5.3.4 几种模型的比较
• 5.4 蒸发浓缩过程质盆评估准则的应用
• 5.5 异形竖板降膜蒸发器与波纹管降膜蒸发器的评估比较
• 5.6 异形竖板降膜蒸发器蒸发浓缩特性的研究
• 5.6.1 传热系数关联式
• 5.6.2 传热性能的影响因素
• 5.6.3 实验值与预测值的比较
• 5.6.4 传热性能影响因素的显著性分析
• 5.6.5 影响蒸发强度的主要因素
• 5.6.6 异形竖板降膜蒸发器与波纹管降膜蒸发器传热性能的比较
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 10 致谢
• 附录I
• 附录II
• 附录III