동결농축(凍結濃縮)의 개선(改善)을 위한 기초적연구(基礎的硏究) -II. 빙결정(氷結晶)의 성장속도(成長速度)와 입경분포(粒徑分布)-

Basic Studies in Improvement of Freeze Concentration -(II) The Growth Rate and the Variety in Diameters of Ice Crystals-

본(本) 연구(硏究)에서는 3종(種)의 잎담배 추출액(抽出液)을 시료(試料)로 하여 동결농축(凍結濃縮)에 관(關)한 기초적(基礎的) 실험(實驗)과 검토(檢討)를 행(行)하였으며, 자작(自作)한 과냉각액(過冷却液) 공급형(供給形) 연속(連續) 교반조(攪拌槽)을 써서 빙결정(氷結晶) 성장속도(成長速度)와 과냉각도(過冷却度) 및 빙결정(氷結晶)의 입경분포(粒徑分布)를 측정(測定)한 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 공급(供給) 과냉각액(過冷却液)의 과냉각도(過冷却度) $0.2{\sim}0.6^{\circ}C$에서 빙결정(氷結晶)의 평균입경(平均粒徑)은 $0.04{\sim}0.1cm$였다. 2. 순수(純水) 및 시료용액(試料溶液)에서 생성(生成)된 빙결정(氷結晶)의 α축방향성장속도(軸方向成長速度) v는 과냉각도(過冷却度) $0.1^{\circ}C$ 이하에서 과냉각도(過冷却度)에 비례했다. 즉, v=0.058 ${\Delta}t_b$였다. 또한 농도(濃度) 20%까지의 비례상수는 농도(濃度)에 의존(依存)하지 않았다. 3. 빙결정(氷結晶) 성장속도(成長速度)는 입경(粒徑)에 의존(依存)하지 않았다. 4. 빙결정(氷結晶)의 성장속도(成長速度)는 확산(擴散)과 전열(傳熱)의 율속과정(律速過程)뿐만 아니라 결정화(結晶化) 과정(過程)도 고려하지 않으면 안된다. 5. 핵발생속도(核發生速度)는 Huige et al의 결과(結果)에 비해 현저하게 작았다. 그 원인은 조내(槽內)의 빙결정농도(氷結晶濃度)와 교반속도(攪拌速度)가 Huige et al의 실험(實驗)에 비해 매우 작았기 때문이다.

Being used the three kinds of aqueous solution of tobacco extracts as a new experimental material, experiment and theoretical analysis are performed. Measurements are made with a apparatus designed and constructed by the author.The average diameter of the ice crystals is 0.04-0.1cm between 0.2 and $0.6^{\circ}C$ of the subcooling temperature of the solution. The growth rate of ice crystals in direction of axies A, $V_a$ is in proportion to the subcooling temperature, viz; $v_a=0.058{\Delta}t_b,\;where\;{\Delta}t_b<0.1^{\circ}C$ The growth rate of ice crystal have to be considered not only the mass diffusion and the heat transfer of rate controlling but also the process in ice crystallization. The growth rate of ice crystal is found to be independent on the concentration of the solution and a diameter of ice crystal.