3.3.6.1 冷冻浓缩的经济性
冷冻浓缩的费用主要取决于装置的生产能力以及每年制造的装置台数。对于大型装 置，具有蒸汽压缩的真空结晶器的冷冻浓缩费用大致低于使用间接式冷却结晶器的冷冻 浓缩费用。
表3-20示出单级结晶器装备费的相对值，这种结晶器是压榨机与洗涤塔相组合的 型式，相对值中没有包括建筑费，依据的物料为橘汁，浓度从12.5%浓缩至45%，除水量 为1000kg/h与10000kg/h。
表3-20 冷冻浓缩装备费相对值
| 冷却结晶器型式 | 间 接 式 | 直接式(有蒸汽压缩) | |
| 生产能力/(kg水/h) | 1000 | 10000 | 10000 |
| 小型装置
大型装置 |
0.97
0.73 |
5.78
4.19 |
3.71
2.66 |
表3-21列出了冷冻浓缩装置中各部分设备费用所占比率，从中可看出何者为控制 因素，对于节约过程费用是一个有力的分析工具。
表3-22示出每除去1000kg水时费用相对值。其计算依据是每年操作7500h，折旧 与维护费用按表3-20费用的25%计。
表3-21 冷冻浓缩总装备费中各部分设备费用所占百分率(费用结构)
| 冷却结晶器型式 | 间 接 式 | 直接式(有蒸汽压缩) | |
| 生产能力/(kg水/h) | 1000 | 10000 | 10000 |
| 冷冻机
蒸汽压缩机+冷凝器 |
19 | 15 | 10
25 |
| 换热器制冷剂/食品 | 30 | 44 | |
| 结晶器
洗涤塔+压缩机 其他 合计 |
20
14 17 100 |
17
16 8 100 |
27
25 13 100 |
表3-22 冷冻浓缩除水费用的相对值
| 冷却结晶器型式 | 间 接 式 | 直接式(有蒸汽压缩) | |
| 生产能力/(kg水/h) | 1000 | 10000 | 10000 |
| 小型装置
大型装置 |
37.30
29.10 |
24.10
18.80 |
13.84
9.32 |
图3-80示出了冷冻浓缩，也示出了具有蒸汽压缩与芳香物回收的双效蒸发浓缩与 四效蒸发浓缩的除水相对费用。从图清楚可见，冷冻浓缩费用比蒸发浓缩费用高，大致地 说，冷冻浓缩的脱水费用是具有蒸汽再压缩与芳香物回收的蒸发浓缩费用的两倍。所以 冷冻浓缩液体食品品质优良是以较高的脱水费用为代价的。在损失一些芳香物为代价的 情况下，仅有蒸汽压缩的真空结晶器，大型冷冻浓缩装置的费用大致降至蒸发浓缩费用的 水平。
图3-80 冷冻浓缩与蒸发浓缩除水费用相对值
3.3.6.2 冷冻浓缩评述
虽然冷冻浓缩从提出这一概念至今已有一个世纪的历史了，但它仍未广泛应用，在食 品工业也是如此。其原因是多方面的，但主要是成本高，经济性差。蒸发浓缩在当前仍然 是技术最成熟、使用最广泛、经济上最合算的浓缩过程。即使就热敏性的果汁而言，在与 精馏法芳香物回收相结合下，30℃以上的蒸发温度，对果汁质量不会有任何可察觉的有害 影响，蒸发器还可在停留时间与停留时间分布上降至最低值。冷冻浓缩昂贵的设备投资 费压倒了产品质量优良的优点。冷冻浓缩在某些工业，如医药工业在当前能找到广泛的 用途，而在食品工业中若要有更多的应用，就要开发更新和更廉价的设备与设计方案，以 使其费用降至蒸发浓缩费用以下。在技术上，冷冻浓缩缺点之一是可溶性固体被冰晶夹 带损失的问题，但随着洗涤塔技术，尤其是洗涤塔与压榨机相结合技术的发展，问题已逐 步明显地得到克服。另一个待解决的主要问题是冷冻浓缩所得的浓缩液的黏度高，以致 使最终浓度低至40%～55%，这是因为浓缩过程中所含诸如果胶、蛋白质和其他胶体物 质也使黏度提高。因此，果汁在冷冻浓缩前有必要先经脱果胶与过滤处理，多级冷冻浓缩 的发展也能在一定程度上克服这个问题。