Концентрация на храни и напитки
Концентрирането на храната означава отстраняване на част от разтворителя от течната храна за по-добро производство, консервиране и транспортиране. Може да се категоризира като изпарение и концентрация на замръзване.
Концентрация на изпаряване
Изпаряването работи на базата на летливи разлики между разтвореното вещество и разтворителя. Когато летливостта на разтвореното вещество в разтвора е малка и разтворителят има очевидна летливост, разтворителят се изпарява чрез нагряване, за да се концентрира разтворът. Хранителният разтвор, който трябва да се концентрира, се поставя в изпарител и се нагрява от външен източник на топлина. С повишаването на температурата разтворителят (водата) в разтвора ще се превърне в пара, тъй като точката на кипене на водата е относително ниска и тя лесно се изпарява.
По време на процеса на изпаряване парите на разтворителя излизат непрекъснато, докато разтвореното вещество (като захар, протеини, минерали, витамини, пигменти и други нелетливи или трудно летливи компоненти) остава в останалия разтвор поради по-високата си точка на кипене и по-ниската си летливост. След това изпарените пари на разтворителя се събират и охлаждат през кондензатор, за да се превърнат обратно в течна форма. Този процес може да възстанови малко енергия и да намали консумацията на енергия. Кондензираната вода може да бъде рециклирана или изхвърлена.
Първоначалният разтвор се концентрира в по-малък обем след изпаряване и кондензация с увеличаване на концентрацията на разтвореното вещество. Концентрираният хранителен разтвор може да се използва за последваща обработка, като допълнително сушене, бонбони, конфитюри, сокове или като междинна суровина за производство на храни.
Многостепенна или многоефектна система за изпаряване и концентриране често се използват в практическото промишлено производство. Според нуждите на специфичните производствени процеси, концентрацията на храната трябва да бъде точно измерена в реално време, за да се осигури стабилно качество на продукта и да се подобри ефективността на концентрацията. КонтактЛонметър, онлайн доставчик на измерватели за концентрация, за повечеонлайн измервател на концентрациярешения.
Основни характеристики на изпаряването и концентрирането
Температурата и времето за нагряване трябва да се вземат предвид сериозно при изпаряването на храни и напитки. „Ниска температура и кратко време“ е главно за осигуряване на качеството на храната, доколкото е възможно, докато „висока температура и кратко време“ е главно за подобряване на ефективността на производството.
Прекомерното нагряване ще доведе до дегенерация, овъгляване и слепване на протеини, захари и пектин. Обработеният материал, който е в близък контакт с топлопреносната повърхност, е предразположен към образуване на котлен камък за най-високата температура в сравнение с околната температура на материала. Веднъж образуван котлен камък, това ще повлияе сериозно на ефективността на топлообмена и дори ще причини проблеми с безопасността. Положителната мярка за решаване на проблема с мащабирането е да се увеличи скоростта на течността. Опитът показва, че увеличаването на скоростта на течността може значително да намали образуването на котлен камък. Освен това могат да се използват електромагнитни методи против котлен камък и химични методи против котлен камък, за да се предотврати потенциално образуване на котлен камък.
Вискозитет
Много храни съдържат богати на протеини, захар, пектин и други съставки с висок вискозитет. По време на процеса на изпаряване вискозитетът на разтвора се увеличава с концентрацията, тъй като течливостта намалява, което значително възпрепятства топлопроводимостта. Следователно, за изпаряването на вискозни продукти обикновено се приемат мерки за циркулация или разбъркване, принудени от външна сила.
Пеноспособност
Хранителните материали с повече протеини имат по-голямо повърхностно напрежение. При изпаряване и кипене има все повече и по-стабилни пени, които лесно карат течността да навлезе в кондензатора с парата, което води до загуба на течност. Образуването на пяна е свързано с междинното напрежение. Междуфазното напрежение възниква между пара, прегрята течност и суспендирани твърди вещества, а твърдите вещества играят основна роля при образуването на пяна. Като цяло повърхностноактивните вещества могат да се използват за контролиране на образуването на пяна и различни механични устройства също могат да се използват за отстраняване на пяна.
Корозивност
Някои киселинни храни, като зеленчуков сок и плодов сок, са склонни към корозия на изпарителя по време на изпаряване и концентриране. При храните дори леката корозия често причинява замърсяване, което прави продукта неквалифициран. Следователно изпарителят, използван за киселинни храни, трябва да бъде направен от устойчиви на корозия и топлопроводими материали, а структурният дизайн трябва да бъде лесен за подмяна. Например, концентрацията на разтвор на лимонена киселина може да използва непропускливи графитни нагревателни тръби или устойчиви на киселини емайлови сандвич изпарители.
Летливи компоненти Много течни храни съдържат ароматни и вкусови компоненти, които са по-летливи от водата. Когато течността се изпари, тези компоненти ще излязат заедно с парата, което ще повлияе на качеството на концентрирания продукт. Въпреки че концентрацията при ниска температура може да намали загубата на вкусови компоненти, по-перфектен метод е да се вземат мерки за възстановяване и след това да се добавят в продукта след възстановяване.
Концентрация на замразяване
Течните хранителни суровини (като сок, млечни продукти или други разтвори, съдържащи голямо количество вода) се охлаждат в среда с ниска температура. Когато температурата падне под точката на замръзване, водните молекули в разтвора ще се утаят под формата на ледени кристали. Това е така, защото водата достига равновесие твърдо-течно при определена температура и налягане. Под тази температура излишната свободна вода ще замръзне първа, докато разтворените вещества (като захари, органични киселини, пигменти, аромати и т.н.) не се замразяват лесно с вода поради различна разтворимост, но остават в незамразения концентрат.
Разделяне на ледени кристали
Образуваните ледени кристали се отделят от концентрата чрез центрофугиране, филтруване или други физични методи. Този процес не включва изпаряване на разтворените вещества, така че може ефективно да предотврати разграждането на чувствителните към топлина съставки и загубата на аромат. Концентратът след отделяне на ледените кристали е замразеният концентриран продукт, който има значително по-висока концентрация на разтворено вещество от оригиналния разтвор, като същевременно запазва оригиналния цвят, вкус, хранителна стойност и аромат на храната в най-голяма степен.
Контролиране на условията на замръзване
По време на процеса на концентриране чрез замразяване фактори като скорост на замръзване, температура на замръзване и време трябва да бъдат прецизно контролирани, за да се оптимизира размерът на ледените кристали, морфологията и отделянето от концентрата, за да се гарантира качеството на крайния продукт. Технологията за концентриране чрез замразяване е особено подходяща за чувствителни към топлина храни и напитки, като пресни плодови и зеленчукови сокове, биологични продукти, фармацевтични продукти и висококачествени подправки. Той може да увеличи максимално естественото качество на суровините и има характеристиките на енергоспестяване и висока ефективност. Този метод обаче има и определени ограничения. Например, процесът на концентриране не може да бъде ефективно стерилизиран и може да изисква допълнително стерилизиращо третиране. В допълнение, за някои разтвори с висок вискозитет или съдържащи специални съставки, трудността при отделяне на ледени кристали от концентрата може да се увеличи, което води до намалена ефективност на концентрацията и увеличени разходи.
Време на публикуване: 13 февруари 2025 г
