《水力空化对糖汁性质的影响及其机理研究》

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制糖过程强化一直是制糖工程的研究热点之一。 糖汁组分及其性质对制糖过程产生重要的影响, 而水力空化对糖汁组分与性质的影响及其机理仍处于理论空白。 该项目研究了不同组成的糖汁水力空化效应特性、 不同水力空化器的蔗汁水力空化效应特性、 水力空化对蔗汁组分的及糖汁性质的影响及其机理, 并结合计算流体力学模拟和分子模拟, 建立糖汁水力空化模型。研究结果表明, 涡轮空化促使糖汁的粘度、 表面张力降低和强化糖汁中SO<,3><'2-> 和 Ca<'2+>生成 CaSO<,3> 沉淀。 糖汁浓度降低、 出口压力增大、 温度升高, 粘度下降率增大; 糖汁浓度升高、 出口压力增大、 温度降低, 表面张力下降率增大; 空化时间延长、 出口压力增大、 温度升高, 糖汁中 SO<,3><'2->和 Ca<'2+>残留量降低。涡轮空化能强化糖汁脱色、 CaSO<,3> 吸附糖汁中的非糖成分。 糖汁脱色优化条件: 空化5s、 温度50℃、 浓度15°Bx、 出口压力0.1MPa, 脱色率达69.14%, 高于无空化作用的脱色率63.03%; CaSO<,3> 吸附非糖成分优化条件: 空化10s、 温度50℃、 浓度15°Bx、 出口压力0.1MPa, 糖汁简纯度达86.99%, 高于无空化作用的简纯度86.18%。撞击流-射流空化协同降低糖液粘度的下降率达6.01%, 优于仅射流空化降低糖液粘度的下降率3.39%; 射流空化促使糖液表面张力下降率达10.00%, 但撞击流-射流空化协同促使糖汁表面张力略有上升; 撞击流-射流空化协同强化 CaSO<,3> 吸附糖液中非糖分作用的糖液简纯度增长率达1.950%, 强于仅射流空化作用的糖液简纯度增长率1.577%; 在合适的空化时间、 空化器入口压力和溶液温度下, 射流空化和撞击流-射流空化协同作用都能降低糖液的色值, 下降率分别可达1.808%和1.756%; 撞击流-射流空化协同作用降低糖液电导率的下降率达1.582%, 优于单独的射流空化作用降低糖液电导率的下降率0.9615%。以上研究结果表明, 水力空化能有效改善糖汁组分及其性质, 为工业制糖工艺的改进,利用水力空化强化制糖生产过程提供基础理论依据。

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