加圧下での氷結晶の生成速度, 形状及びサイズに対する圧力と過冷却度の影響

压力和过冷度对压力下冰晶形成速率、形状和尺寸的影响

• 批准号: 07660166
• 负责人: 鈴木 寛一
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07660166/
• 关键词: 凍結濃縮; 氷点の圧力依存性; 氷点降下; 加圧融解操作; 氷結晶比表面積; 濃縮液付着率; コーヒー抽出液; 牛乳

本研究では、圧力を利用して氷結晶の生成制御を行なう高効率の凍結濃縮法を開発するために、加圧下での氷結晶の生成及び加圧融解特性、氷結晶の形状、サイズ及び濃縮液の付着率に与える過冷却度と圧力の影響を明らかにすることを目的とした.得られた研究成果の概要は以下のとおりである。1、種氷結晶を用いない場合の過冷却崩壊(自然核発生)温度と冷却速度との関係を検討し、この結果をもとに短時間の加圧・除圧に伴う試料温度の急激な変化を利用することで、任意の過冷却度で自然核を発生させることが可能であることを示した。2、各試料(糖類,牛乳、コーヒー抽出液)の氷点の圧力依存性を濃度20%又は40%の高濃度まで常圧から100MPaの範囲で測定し、各濃度における氷点の圧力依存性はほぼ相似であること、および、分子量不明の試料の氷点の濃度依存性を求めるための見かけの分子量の推定が可能であることを明かとした。3、常圧での凍結では、濃縮液の付着量が多い(比表面積の大きい)針状又は板状の氷結晶が生成したが、この凍結過程に氷点が冷媒温度より低くなるような圧力を一定時間付与する加圧融解操作により氷結晶の形状の改変と微小二次核の消失を促し、その後に続く凍結過程で粒状又は板状で粒径が大きく比表面積の小さな氷結晶を成長させることが可能であることを明かとした。4、その結果、氷結晶への濃縮液の付着量を常圧下で凍結した場合の半分以下にまで減少させ得ること、および凍結速度を従来法より高速にした場合でも本法の効果は顕著であることを認めた。5、氷結晶への濃縮液の付着量は氷結晶の比表面積が同じなら試料粘度にほぼ比例するが、本法では試料濃度の増加に伴う粘度の増加率に比べて濃縮液の付着量の増加率は少なく、圧力付与の効果は濃縮液の粘度が高くなる高濃度範囲においても顕著であり、これらの結果を総合してり凍結濃縮操作への圧力利用の有用性に関する基礎的知見を得た。

This study aims to investigate the effects of pressure on the formation and control of crystals, the development of freeze-concentrate method with high efficiency, the formation and melting characteristics of crystals under elevated pressure, the shape of crystals, the concentration and the supercooling pressure. A summary of the research results is given below. 1. The relationship between supercooling collapse (natural nucleus generation) temperature and cooling rate in the case of seed crystallization is discussed, and the result is discussed. The pressure is increased in a short time. The pressure is removed. The rapid change of sample temperature is utilized. The natural nucleus generation is possible at any supercooling degree. 2. The pressure dependence of each sample (carbohydrate, milk, and urea extract) on the pressure point is determined at a concentration of 20% and a high concentration of 40% at a constant pressure of 100MPa. The pressure dependence of each sample at each concentration is similar. The concentration dependence of the sample with unknown molecular weight is determined. 3, the constant pressure of freezing, concentrate of the amount of payment (Large specific surface area) needle-like and plate-like crystals are formed during the freezing process. The temperature of freon is low. The pressure is applied for a certain time. The shape of crystals is changed. The disappearance of minute secondary nuclei is promoted. After the freezing process, the grain size of plate-like crystals is large. The specific surface area is small. The crystal growth is possible. 4. The effect of this method is to reduce the amount of crystallization concentrate under constant pressure and to reduce the freezing rate under high pressure. 5. The amount of crystalline concentrate is equal to the specific surface area of the crystalline sample. The increase in the concentration of the sample is accompanied by the increase in the viscosity. The increase in the concentration of the crystalline concentrate is smaller than that of the concentrated solution. The pressure is applied to the concentrated solution. The viscosity of the concentrated solution is higher. The results are summarized to provide basic insights into the usefulness of pressure utilization in freeze concentration operations.

项目成果

鈴木寛一: "水溶液の凍結過程に加圧融解を加えた場合の氷晶状態" 化学工学シンポジウムシリーズ47 食品工学4. 54-58 (1995)

铃木宽一：“在水溶液的冷冻过程中添加加压解冻时的冰晶状态”化学工程研讨会系列 47 食品工程 4. 54-58 (1995)