《溶液冷凍濃縮中冰晶與母液的分離與提純》是依託東莞理工學院，由秦貫豐擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：溶液冷凍濃縮中冰晶與母液的分離與提純
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：秦貫豐
- 依託單位：東莞理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以熱敏性水溶液（如生化製品、原奶乳液、果汁等）為研究對象，以溶液的冷凍濃縮為主線，以冰晶與濃縮母液的分離和提純所涉及的科學問題為核心，把冷凍濃縮及其分離提純過程作為涉及傳熱學、結晶與成核動力學、以及多孔介質流體力學等多學科交叉問題來加以研究。綜合運用結晶動力學，熱力學，傳熱學和多孔介質流體力學的原理和方法，特別針對用於分離提純冰晶的'結晶洗滌柱'的多孔介質現象，如粘性指進效應（viscous fingering）和隧道效應（channeling），揭示其分離提純冰晶的機理、以及導致粘性指進和隧道效應的判據。進而揭示冷凍濃縮所必須把握的各個關鍵環節如製冰（成核）、熟化（結晶）、洗滌（分離提純）之間的內在聯繫及其規律。為發展新一代冷凍濃縮技術奠定理論和實驗基礎。
結題摘要
本課題以熱敏性水溶液（如生化製品、原奶乳液、果汁等）為研究對象，將水溶液冷卻至冰點以下，令水分以結晶狀態 ——“冰”的形式析出。在項目實施過程中以溶液的冷凍濃縮為主線，以冰晶與濃縮母液的分離和提純所涉及的科學問題為核心，把冷凍濃縮及其分離提純過程作為涉及傳熱學、結晶與成核動力學、以及多孔介質流體力學等多學科交叉問題來加以研究。綜合運用結晶動力學，熱力學，傳熱學和多孔介質流體力學的原理和方法，特別針對用於分離提純冰晶的'結晶洗滌柱'的多孔介質現象，如粘性指進效應（viscous fingering）和隧道效應（channeling），揭示其分離提純冰晶的機理、以及導致粘性指進和隧道效應的判據。進而揭示冷凍濃縮所必須把握的各個關鍵環節如製冰（成核）、熟化（結晶）、洗滌（分離提純）之間的內在聯繫及其規律。由於水的結晶(結冰)潛熱只有汽化潛熱的約1/7：即在0攝氏度時水的結冰潛熱是334.11kJ/kg，在70攝氏度時水的汽化潛熱是2415.78 kJ/kg ，因此與蒸發濃縮相比，冷凍濃縮有很大的節能潛力。本課題在2012年建立和改進了一套每小時除水20kg的冷凍濃縮實驗裝置。經測試，該中試規模的實驗設備每小時脫水20公斤（kg/h）能耗只有傳統多效蒸發的約二分之一。由於是在冰點以下濃縮物料，可以推測維生素、活性蛋白（酶）及芬芳風味物質將全都得以保留。本項目為主任基金，時間跨度為一年。在研期間所取得的成果如下： 發表論文： Frank G.F. Qin, Xiaoping Yang, Zhan Ding, Yuanzhi Zuo, Youyan Shao, Runhua Jiang, Xiaoxi Yang.Thermocline stability criterions in single-tanks of molten salt thermal energy storage Applied Energy. 2012 .97: 816–821（SCI，EI雙檢） 申報及獲得專利：1.洗滌和分離晶體的方法和設備 ZL201010511882.x； 2.一種交替製冷的流態化冰漿發生系統 ZL201010618438.8； 3.一種用碟式雙面刮面換熱器製取流態化冰漿的方法和裝置 ZL 201010618955.5
