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冷冻浓缩（FC）是一种将溶液中的部分水分冷冻、转化为纯洁的冰晶,然后除去,以达到浓缩溶液的目的,可能成为蒸发浓缩的一种替代方法。本论文以苹果汁为研究对象,探究了冷冻浓缩前后与真空蒸发浓缩前后效果的对比,程序控制离心分离与洗涤分离效果的对比以及智能化冷冻浓缩仪的研发与性能分析测试。基于悬浮式结晶冷冻浓缩（SFC）应用了一台三位一体的智能化多级冷冻浓缩仪。将苹果汁作为研究对象测试了该仪器的性能,在冷却阶段,刮面换热器在第一、二、三级冷冻浓缩的换热系数分别为0.23±0.00 k J·m-2·℃-1、0.11±0.02 k J·m-2·℃-1和0.22±0.02 k J·m-2·℃-1;冷冻阶段的换热系数分别为0.54±0.03 k J·m-2·℃-1、0.44±0.02k J·m-2·℃-1和0.29±0.01 k J·m-2·℃-1;产冰速率分别为28.66±1.59 kg·h-1·m-2、20.38±3.50kg·h-1·m-2和9.55±1.91 kg·h-1·m-2。与传统SFC工艺的设备复杂和操作繁琐相比,该系统简约高效,并可将冷冻浓缩复杂的操作控制交由机器完成。采用悬浮式结晶冷冻浓缩苹果汁,单级浓缩比约为1.8（即从10%增浓至18%）。经三级冷冻浓缩后苹果汁的浓度从原先的10.5°Bx增加至34.5°Bx;维生素C和芳香物（乙酸丁酯为例）的保留率均在90%以上;同时对还原糖的破坏和果汁颜色的影响很小;此外,可溶性组分在冰晶和母液中的分配系数在0.0081-0.067范围;三级冷冻浓缩后对应的可溶性固溶物回收率为98%,可溶性固溶物损失约2%。用真空蒸发浓缩苹果汁的平行对比试验的结果显示当苹果浓缩汁为33.6°Bx,维生素C的保留率为84.5%,芳香物为43.9%。显然就营养及风味保存而言,冷冻浓缩远优于蒸发浓缩。对在液体食品加工及工业化领域开拓和应用冷冻浓缩技术提供了参考和依据。由于在结晶-洗涤柱中,对冰床的熟化度、洗涤速率及洗涤水温度要求较高,极易发生隧道效应,故采用离心过滤的方法代替冷浓缩过程中操作复杂和易发生隧道效应的洗涤操作。考察探究了离心时间对冰晶与浓缩液分离效果的影响。单级浓缩比约为1.92（即从10%增浓至19.2%）,经三级冷冻浓缩后苹果汁的浓度从原先的10.5°Bx增加至40.3°Bx;第一级、第二级和第三级冷冻浓缩的浓缩比分别为1.92、1.45和1.41;冰晶中的溶质浓度分别为0.2°Bx、1.0°Bx和4.5°Bx;回收率分别为0.996、0.985和0.954;可溶性固溶物在冰晶和母液中的分配系数分别为0.0102、0.0351和0.1117;结晶率分别为0.4376、0.4168和0.4084。同时建立了离心过滤数学模型,冰床的渗透率为4×10-8 m2,渗透系数为0.16 m·s-1,阻力为1.84×107 m-1,滤饼比阻为7.47×103 m·kg-1。悬浮结晶冷冻浓缩与离心过滤相结合的方法在苹果汁的浓缩分离效果上明显优于传统的块状冷冻结晶离心法。同时避免了悬浮结晶过程中洗涤操作易产生的隧道效应。