The Heat Pump Application to the Food Concentration

열 펌프의 식품 농축에의 이용 연구

The performance and applicability to food concentration of heat pump were investigated. During heating the water of spa from $43^{\circ}C$ to $51^{\circ}C$, COP's of heat pump (R-12, 150 HP) were 4.03 at heating part and 3.5 at cooling part. And, the efficiency of compressor (${\alpha}$) was 0.477 While the city water was heated to $39^{\circ}C$ by heat pump (R-22, 10 HP), its COP's were 3.0 at heating part and 1.87 at cooling part. During concentrations sucrose solution by centrifugal evaporator (ALFA-LAVAL CO, CTIB) with heat pump, heat capacity for condensating water vapor was required greater 15% than the latent heat for concentrating and then the overall heat transfer coefficient was $1196\;Kcal/m^{2}.\;h.\;^{\circ}C$. When low temperature concentration ($30-35^{\circ}C$, 28-40 Torr) of garlic extract was carried out by the water of $60^{\circ}C$ and $15^{\circ}C$ adjusted by heat pump, the ratio of heat capacity for concentrating vs. that for condensating of water vapor was 0.961.

고효율의 열발생장치인 열펌프중, 국내에서 이용중인 압축식 열펌프에 대해 성능시험 및 식품농축분야에 이용코자 실증시험을 하였다. 국내에서 $43^{\circ}C$의 온천수를 $51^{\circ}C$까지 가열하기 위해 설치, 운전중인 냉매압축식열펌프(프레온12, 150HP)의 성적계수는 가열측이 4.03, 냉각측이 3.5로 나타났으며, 압축기 효율(${\alpha}$)은 0.477이었다. 또, 압축식열펌프를 국산화하기 위해 개발된 10HP의 열펌프(프레온22)에서 시수를 $39^{\circ}C$까지 가열하는 경우의 성적계수는 가열측이 3.0, 냉각측이 1.87이었다. 원심식농축기(${\alpha}$-LAVAL, CT1B)에 열펌프를 부착한후 설탕물의 농축실험을 한 결과, 수증기 응축에 소비된 열량이 농축에 필요한 증발잠열보다 15%정도 많이 소비되었고, 총괄열전달계수는 $1196\;Kcal/m^{2}{\cdot}h{\cdot}^{\circ}C$이었다. 또, 열펌프에서 제조되는 $60^{\circ}C$와 $15^{\circ}C$의 물을 열원으로 하여 마늘추출액을 저온농축(증발온도 : $30{\sim}35^{\circ}C$, 진공도 : $28{\sim}40$Torr)한 결과 농축에 소비된 열량과 수증기 응축열량과의 비는 0.961로 나타나 열펌프의 냉매 응축열과 증발열이 열수지 조절이 용이한 조건이었다. 따라서, 열펌프의 식품농축 분야에의 적용성은 매우 좋은 것으로 나타났다.