冷冻浓缩作为一种新型的、绿色的果汁低温浓缩技术近年来受到了人们的广泛关注,荔枝作为典型的热带、亚热带水果,味道鲜美,营养丰富,其浓缩汁的生产具有广阔的市场需求。然而荔枝汁热敏性强,传统的热浓缩方法难以满足需要。本文以荔枝汁为研究对象,采用多级冷冻浓缩工艺,对浓缩前后荔枝汁的各项理化指标进行对比分析,并且对浓缩过程中冰晶生长规律以及热传递系数的变化进行研究,较系统地阐述了影响荔枝汁冷冻浓缩效果的各种因素,具体研究工作和结果如下。利用温度记录仪探讨了荔枝汁浓度(C)与冰点温度(Tf)的关系,并得出结论:浓度越大,冰点越低,二者关系的回归方程为:Tf = -0.00654C2+0.0855C -1.0981(R2=0.9998)。利用冰点下降法,可通过在线测量浓缩过程中荔枝汁温度的变化,据此再监测其浓度的变化,并判断固液分离的最佳时间。采用具有独立养晶罐的浓缩设备对荔枝汁进行多级浓缩,经处理后可溶性固形物含量由16.3°Brix提高到47.6°Brix,约为3倍原汁浓度。其中,单次浓缩最高可使固形物含量提高12°Brix,浓缩效率94%,冰晶夹带损失最低为1.5%,浓缩效果显著,溶质损失率低。测定了各级冷冻浓缩荔枝汁复原后pH值、总酸、还原糖、蛋白质和氨基酸含量,发现与原汁相比没有显著变化。维生素C含量略有下降,4级浓缩后保留率约为85%,远远小于热浓缩损失(保留率仅9%)。荔枝汁的各种糖、酸、糖酸比等各组分之间的比例基本不受浓缩级数影响,口感良好。采用激光粒度仪在线观测了冰晶的生长过程,冰晶尺寸分布呈轻微的振荡曲线,浓度越大则分布越平衡,冰晶生长范围越小。其中,初始浓度在15～20°Brix附近生成的冰晶平均粒径最好,约在50μm左右。同时,随着初始荔枝汁浓度的增加,浓缩处理后生成的冰晶质量分数减小。通过对溶液温度变化的分析,研究了在持续的刮板操作下荔枝汁由无相变的制冷阶段过渡到有相变的结晶浓缩阶段热传递系数的变化,建立了荔枝汁在刮板式换器中热传递系数的理论计算模型,并分析了冰晶厚度对热传递的影响。