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Keywords:

  • freezing;
  • thawing;
  • concentration;
  • ice crystal;
  • ice crystal morphology

Abstract

The concentration phenomena during freezing and thawing were investigated to study the feasibility of freeze–thaw process as a concentration operation. An aqueous dye solution was employed as a model binary eutectic solution. The localised concentration in the frozen matrix was determined, and the concentration profile of the melting solution during thawing was examined. It was found that the solution obtained during thawing showed higher concentration than the original solution, and the concentration did not correspond to the amount of solute localised in the frozen matrix. It was suggested that the concentration phenomena during thawing would be governed by the melting droplet growth rate at the melting interface and by the diffusion rate of solute from eutectic phases to the droplet.

On a observé le phénomène de la concentration durant le gel et le dégel afin de déterminer la faisabilité du processus de gel et de dégel en tant qu'opération de concentration. On a utilisé une solution colorante aqueuse comme solution eutectique binaire de modèle. On a déterminé la concentration localisée dans la matrice congelée et examiné le profil de concentration de la solution durant la décongélation. On a noté que la solution obtenue durant la décongélation présentait une concentration supérieure à la solution d'origine, et que la concentration ne correspondait pas à la quantité de soluté localisée dans la matrice congelée. Il a été suggéré que le phénomène de concentration durant le dégel serait régi par le taux de croissance des gouttelettes issues de la fonte à la surface et par le taux de diffusion du soluté à partir des phases eutectiques à la gouttelette.