Концентрация на храни и напитки
Концентрирането на храна означава отстраняване на част от разтворителя от течната храна за по-добро производство, съхранение и транспорт. Може да се категоризира на изпаряване и концентриране чрез замразяване.
Концентрация на изпарение
Изпаряването се основава на разликата в летливостта между разтвореното вещество и разтворителя. Когато летливостта на разтвореното вещество в разтвора е малка и разтворителят има очевидна летливост, той се изпарява чрез нагряване, за да се концентрира. Хранителният разтвор, който ще се концентрира, се поставя в изпарител и се нагрява от външен източник на топлина. С повишаване на температурата, разтворителят (водата) в разтвора ще се превърне в пара, тъй като точката на кипене на водата е сравнително ниска и е лесно да се изпари.
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 му точка на кипене и по-ниската му летливост. Изпарените пари на разтворителя след това се събират и охлаждат чрез кондензатор, за да се превърнат обратно в течна форма. Този процес може да възстанови част от енергията 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 нарастване на концентрацията на разтвореното вещество. Концентрираният хранителен разтвор може да се използва за последваща обработка, като например допълнително сушене, бонбони, конфитюри, сокове или като междинна суровина за производство на храни.
Многостепенните или многоефективни системи за изпаряване и концентриране често се използват в практическото промишлено производство. В зависимост от нуждите на специфичните производствени процеси, концентрацията на храните трябва да се измерва точно в реално време, за да се осигури стабилно качество на продукта и да се подобри ефективността на концентрирането. КонтактЛонметър, онлайн доставчик на измервателни уреди за концентрация, за повече информацияонлайн измервател на концентрациярешения.
Основни характеристики на изпаряването и концентрацията
Температурата и времето за нагряване трябва да се вземат предвид сериозно при изпаряване на храни и напитки. „Ниска температура и кратко време“ са предназначени главно за осигуряване на максимално качество на храната, докато „висока температура и кратко време“ са предназначени главно за подобряване на производствената ефективност.
Прекомерното нагряване ще доведе до дегенерация, загаряне и слепване на протеини, захари и пектин. Обработеният материал, който е в тесен контакт с повърхността за топлопренос, е склонен към образуване на котлен камък при най-високите температури в сравнение с околната температура на материала. След като се образува котлен камък, това сериозно ще повлияе на ефективността на топлопреноса и дори ще причини проблеми с безопасността. Положителната мярка за решаване на проблема с котления камък е увеличаването на скоростта на течността. Опитът показва, че увеличаването на скоростта на течността може значително да намали образуването на котлен камък. Освен това, могат да се предприемат електромагнитни и химични методи против котлен камък, за да се предотврати потенциално образуване на котлен камък.
Вискозитет
Много храни са 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 затруднява топлопроводимостта. Следователно, за изпаряване на вискозни продукти обикновено се прилагат мерки за циркулация или разбъркване, принудени от външна сила.
Пенообразуване
Хранителните материали с повече протеини имат по-голямо повърхностно напрежение. При изпаряване и кипене се образуват все по-стабилни пяни, които лесно карат течността да навлезе в кондензатора заедно с парата, което води до загубата ѝ. Образуването на пяна е свързано с междуфазовото напрежение. Междуфазовото напрежение възниква между пара, прегрята течност и суспендирани твърди вещества, като твърдите вещества играят основна роля в образуването на пяна. Обикновено повърхностноактивните вещества могат да се използват за контрол на образуването на пяна, а различни механични устройства могат да се използват и за отстраняване на пяната.
Корозивност
Някои киселинни храни, като зеленчукови и плодови сокове, са склонни към корозия на изпарителя по време на изпаряване и концентриране. При храните дори леката корозия често причинява замърсяване, което прави продукта негоден. Следователно, изпарителят, използван за киселинни храни, трябва да бъде изработен от устойчиви на корозия и топлопроводими материали, а структурният дизайн трябва да е лесен за подмяна. Например, за концентриране на разтвор на лимонена киселина могат да се използват непропускливи графитни нагревателни тръби или киселинно-устойчиви емайлирани 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 се отделят заедно с парата, което ще повлияе на качеството на концентрирания продукт. Въпреки че концентрирането при ниска температура може да намали загубата на вкусови компоненти, по-перфектен метод е да се предприемат мерки за възстановяване и след това да се добавят към продукта след възстановяването.
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 състояние при определена температура и налягане. Под тази температура излишната свободна вода ще замръзне първо, докато разтворените вещества (като захари, органични киселини, пигменти, ароматизатори и др.) не се замразяват лесно с вода поради различната им разтворимост и остават в незамразения концентрат.
Разделяне на ледени кристали
Образуваните ледени кристали се отделят от концентрата чрез центрофугиране, филтриране 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 замразен концентриран продукт, който има значително по-висока концентрация на разтворени вещества 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 замразяване и концентриране, фактори като скорост на замразяване, температура и време на замразяване трябва да бъдат прецизно контролирани, за да се оптимизира размерът, морфологията и отделянето на ледените кристали от концентрата, за да се гарантира качеството на крайния продукт. Технологията за замразяване и концентриране е особено подходяща за чувствителни на топлина храни и напитки, като пресни плодови и зеленчукови сокове, биологични продукти, фармацевтични продукти и висококачествени подправки. Тя 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 допълнителна стерилизация. Освен това, за някои разтвори с висок вискозитет или съдържащи специални съставки, трудността при отделянето на ледените кристали от концентрата може да се увеличи, което води до намалена ефективност на концентрирането и увеличени разходи.
Време на публикуване: 13 февруари 2025 г.
