Концентрація на продуктах харчування та напоях
Концентрування харчових продуктів означає видалення частини розчинника з рідких харчових продуктів для кращого виробництва, збереження та транспортування. Його можна розділити на випаровування та концентрування заморожуванням.
Концентрація випаровування
Випаровування працює на основі різниці в летючості розчиненої речовини та розчинника. Коли летючість розчиненої речовини в розчині невелика, а розчинник має очевидну леткість, розчинник випаровують нагріванням для концентрування. Харчовий розчин, який потрібно концентрувати, поміщають у випарник і нагрівають зовнішнім джерелом тепла. Зі зростанням температури розчинник (вода) в розчині перетворюється на пару, оскільки температура кипіння води відносно низька, і вона легко випаровується.
Під час процесу випаровування пари розчинника безперервно виходять, тоді як розчинена речовина (така як цукор, білок, мінерали, вітаміни, пігменти та інші нелеткі або важколеткі компоненти) залишається в решті розчину завдяки вищій температурі кипіння та нижчій леткості. Випарені пари розчинника потім збираються та охолоджуються за допомогою конденсатора для перетворення їх назад у рідку форму. Цей процес може рекуперувати частину енергії та зменшити споживання енергії. Конденсовану воду можна переробляти або скидати.
Вихідний розчин концентрується в меншому об'ємі після випаровування та конденсації зі збільшенням концентрації розчиненої речовини. Концентрований харчовий розчин може бути використаний для подальшої переробки, такої як подальше сушіння, цукерки, варення, соки або як проміжна сировина для виробництва харчових продуктів.
Багатоступеневі або багатоефективні системи випаровування та концентрування часто використовуються в практичному промисловому виробництві. Відповідно до потреб конкретних виробничих процесів, концентрацію харчових продуктів необхідно точно вимірювати в режимі реального часу, щоб забезпечити стабільну якість продукції та підвищити ефективність концентрування. КонтактиЛонметр, постачальника онлайн-вимірювачів концентрації, для отримання додаткової інформаціїонлайн-вимірювач концентраціїрішення.
Основні характеристики випаровування та концентрації
При випаровуванні харчових продуктів та напоїв слід серйозно враховувати температуру та час нагрівання. «Низька температура та короткий час» призначені головним чином для забезпечення максимально можливої якості харчових продуктів, тоді як «висока температура та короткий час» призначені головним чином для підвищення ефективності виробництва.
Надмірне нагрівання призведе до дегенерації, обвуглювання та злежування білків, цукрів та пектину. Оброблений матеріал, що тісно контактує з поверхнею теплопередачі, схильний до утворення накипу за найвищих температур порівняно з температурою навколишнього середовища матеріалу. Утворення накипу серйозно вплине на ефективність теплопередачі та навіть спричинить проблеми безпеки. Позитивним заходом для вирішення проблеми накипу є збільшення швидкості рідини. Досвід показав, що збільшення швидкості рідини може значно зменшити утворення накипу. Крім того, для запобігання потенційному утворенню накипу можна використовувати електромагнітні та хімічні методи боротьби з накипом.
В'язкість
Багато продуктів містять багато білка, цукру, пектину та інших інгредієнтів з високою в'язкістю. Під час процесу випаровування в'язкість розчину збільшується зі збільшенням концентрації, оскільки плинність зменшується, що значно погіршує теплопровідність. Тому для випаровування в'язких продуктів зазвичай використовуються засоби циркуляції або перемішування, що зумовлені зовнішньою силою.
Піноутворюваність
Харчові матеріали з більшим вмістом білка мають більший поверхневий натяг. Під час випаровування та кипіння утворюється все більш стійка піна, яка легко призводить до потрапляння рідини в конденсатор разом з парою, що призводить до її втрати. Утворення піни пов'язане з міжфазним натягом. Міжфазний натяг виникає між парою, перегрітою рідиною та зваженими твердими речовинами, і тверді речовини відіграють ключову роль в утворенні піни. Як правило, поверхнево-активні речовини можуть використовуватися для контролю утворення піни, а також різні механічні пристрої для її усунення.
Корозійність
Деякі кислі продукти, такі як овочеві та фруктові соки, схильні до корозії випарника під час випаровування та концентрування. У харчових продуктах навіть незначна корозія часто призводить до забруднення, що робить продукт непридатним. Тому випарник, що використовується для кислих продуктів, повинен бути виготовлений з корозійностійких та теплопровідних матеріалів, а його конструкція повинна бути легко замінюваною. Наприклад, для концентрування розчину лимонної кислоти можна використовувати непроникні графітові нагрівальні трубки або кислотостійкі емальовані сендвіч-випарники.
Леткі компоненти. Багато рідких продуктів містять ароматичні та смакові компоненти, які є більш леткими, ніж вода. Коли рідина випаровується, ці компоненти випаровуються разом з парою, що впливає на якість концентрованого продукту. Хоча концентрування за низької температури може зменшити втрату смакових компонентів, більш досконалим методом є вжиття заходів щодо відновлення, а потім додавання їх до продукту після відновлення.
Концентрація заморожування
Рідка харчова сировина (наприклад, сік, молочні продукти або інші розчини, що містять велику кількість води) охолоджується в середовищі з низькою температурою. Коли температура падає нижче точки замерзання, молекули води в розчині випадають у осад у вигляді кристалів льоду. Це пояснюється тим, що вода досягає твердо-рідкої рівноваги за певної температури та тиску. Нижче цієї температури надлишок вільної води замерзає першим, тоді як розчинені речовини (такі як цукри, органічні кислоти, пігменти, ароматизатори тощо) нелегко заморожуються з водою через різну розчинність, і залишаються в незамерзлому концентраті.
Відділення кристалів льоду
Утворені кристали льоду відокремлюють від концентрату центрифугуванням, фільтрацією або іншими фізичними методами. Цей процес не передбачає випаровування розчинених речовин, тому він може ефективно запобігти розкладанню термочутливих інгредієнтів та втраті аромату. Концентрат після відділення кристалів льоду є замороженим концентрованим продуктом, який має значно вищу концентрацію розчинених речовин, ніж вихідний розчин, при цьому максимально зберігаючи початковий колір, смак, харчову цінність та аромат їжі.
Контроль умов замерзання
Під час процесу заморожування концентрування такі фактори, як швидкість заморожування, температура та час заморожування, необхідно точно контролювати, щоб оптимізувати розмір, морфологію та відділення кристалів льоду від концентрату для забезпечення якості кінцевого продукту. Технологія заморожування концентрування особливо підходить для термочутливих харчових продуктів та напоїв, таких як свіжі фруктові та овочеві соки, біологічні продукти, фармацевтичні препарати та високоякісні приправи. Вона може максимально використати природну якість сировини та має характеристики енергозбереження та високої ефективності. Однак цей метод також має певні обмеження. Наприклад, процес концентрування неможливо ефективно простерилізувати, і може знадобитися додаткова стерилізаційна обробка. Крім того, для деяких розчинів з високою в'язкістю або тих, що містять спеціальні інгредієнти, може зрости складність відділення кристалів льоду від концентрату, що призводить до зниження ефективності концентрування та збільшення витрат.
Час публікації: 13 лютого 2025 р.
