Концентрация продуктов питания и напитков
Концентрация пищевых продуктов означает удаление части растворителя из жидких пищевых продуктов для лучшего производства, сохранения и транспортировки. Ее можно разделить на концентрацию испарением и замораживанием.
Концентрация испарения
Испарение работает на основе летучих различий между растворенным веществом и растворителем. Когда летучесть растворенного вещества в растворе мала, а растворитель имеет очевидную летучесть, растворитель испаряется при нагревании для концентрирования раствора. Пищевой раствор, который необходимо сконцентрировать, помещается в испаритель и нагревается внешним источником тепла. По мере повышения температуры растворитель (вода) в растворе будет превращаться в пар, поскольку температура кипения воды относительно низкая, и она легко испаряется.
В процессе испарения пары растворителя непрерывно улетучиваются, в то время как растворенное вещество (такое как сахар, белок, минералы, витамины, пигменты и другие нелетучие или труднолетучие компоненты) остается в оставшемся растворе из-за его более высокой температуры кипения и более низкой летучести. Затем испаренные пары растворителя собираются и охлаждаются через конденсатор, чтобы преобразовать их обратно в жидкую форму. Этот процесс может рекуперировать часть энергии и снизить ее потребление. Конденсированную воду можно перерабатывать или сбрасывать.
Исходный раствор концентрируется в меньший объем после испарения и конденсации по мере увеличения концентрации растворенного вещества. Концентрированный пищевой раствор может быть использован для последующей обработки, такой как дальнейшая сушка, конфеты, джемы, соки или в качестве промежуточного сырья для производства продуктов питания.
Многоступенчатая или многоэффектная система испарения и концентрирования часто используется в практическом промышленном производстве. В соответствии с потребностями конкретных производственных процессов, концентрация пищевых продуктов должна точно измеряться в режиме реального времени для обеспечения стабильного качества продукции и повышения эффективности концентрирования. КонтактыЛоннметр, поставщик онлайн-измерителей концентрации, для получения дополнительной информациионлайн измеритель концентрациирешения.
Основные характеристики испарения и концентрации
При выпаривании продуктов питания и напитков следует серьезно учитывать температуру и время нагрева. «Низкая температура и короткое время» в основном направлены на обеспечение максимального качества продуктов питания, в то время как «высокая температура и короткое время» в основном направлены на повышение эффективности производства.
Чрезмерный нагрев приведет к дегенерации, обугливанию и слеживанию белков, сахаров и пектина. Обрабатываемый материал, тесно контактирующий с поверхностью теплопередачи, склонен к образованию накипи при самой высокой температуре по сравнению с окружающей температурой материала. После образования накипи она серьезно повлияет на эффективность теплопередачи и даже вызовет проблемы безопасности. Положительной мерой решения проблемы образования накипи является увеличение скорости жидкости. Опыт показал, что увеличение скорости жидкости может значительно снизить образование накипи. Кроме того, для предотвращения потенциального образования накипи можно использовать электромагнитные и химические методы борьбы с накипью.
Вязкость
Многие продукты питания содержат богатый белок, сахар, пектин и другие ингредиенты с высокой вязкостью. В процессе испарения вязкость раствора увеличивается с концентрацией, а текучесть уменьшается, что значительно затрудняет теплопроводность. Поэтому для испарения вязких продуктов обычно применяются меры циркуляции или перемешивания, вызванные внешней силой.
Пенообразуемость
Пищевые материалы с большим содержанием белка имеют большее поверхностное натяжение. При испарении и кипении образуется все больше устойчивых пен, которые легко заставляют жидкость попадать в конденсатор с паром, что приводит к потере жидкости. Образование пены связано с межфазным натяжением. Межфазное натяжение возникает между паром, перегретой жидкостью и взвешенными твердыми частицами, а твердые частицы играют основную роль в образовании пены. Как правило, поверхностно-активные вещества могут использоваться для контроля образования пены, а различные механические устройства также могут использоваться для устранения пены.
Коррозионная активность
Некоторые кислые продукты, такие как овощной и фруктовый сок, подвержены коррозии испарителя во время испарения и концентрирования. Для продуктов питания даже слабая коррозия часто вызывает загрязнение, которое делает продукт непригодным. Поэтому испаритель, используемый для кислых продуктов, должен быть изготовлен из коррозионно-стойких и теплопроводящих материалов, а конструкция конструкции должна быть легко заменяемой. Например, для концентрирования раствора лимонной кислоты можно использовать непроницаемые графитовые нагревательные трубки или кислотостойкие эмалированные испарители сэндвич-типа.
Летучие компоненты Многие жидкие продукты содержат ароматические и вкусовые компоненты, которые более летучи, чем вода. Когда жидкость испаряется, эти компоненты улетучиваются вместе с паром, что влияет на качество концентрированного продукта. Хотя низкотемпературная концентрация может снизить потерю вкусовых компонентов, более совершенным методом является принятие мер по восстановлению и последующее добавление их в продукт после восстановления.
Концентрация замораживания
Жидкое пищевое сырье (такое как сок, молочные продукты или другие растворы, содержащие большое количество воды) охлаждается в среде с низкой температурой. Когда температура падает ниже точки замерзания, молекулы воды в растворе выпадают в осадок в виде кристаллов льда. Это происходит потому, что вода достигает равновесия твердое тело-жидкость при определенной температуре и давлении. Ниже этой температуры сначала замерзает избыточная свободная вода, в то время как растворенные вещества (такие как сахара, органические кислоты, пигменты, ароматизаторы и т. д.) нелегко замерзают вместе с водой из-за разной растворимости, а остаются в незамороженном концентрате.
Разделение кристаллов льда
Образовавшиеся кристаллы льда отделяются от концентрата центрифугированием, фильтрацией или другими физическими методами. Этот процесс не предполагает испарения растворенных веществ, поэтому он может эффективно предотвратить деградацию термочувствительных ингредиентов и потерю аромата. Концентрат после отделения кристаллов льда представляет собой замороженный концентрированный продукт, который имеет значительно более высокую концентрацию растворенных веществ, чем исходный раствор, при этом в наибольшей степени сохраняя исходный цвет, вкус, пищевую ценность и аромат пищи.
Контроль условий замерзания
В процессе концентрирования замораживанием необходимо точно контролировать такие факторы, как скорость замораживания, температура замораживания и время, чтобы оптимизировать размер кристаллов льда, морфологию и отделение от концентрата для обеспечения качества конечного продукта. Технология концентрирования замораживанием особенно подходит для чувствительных к теплу продуктов питания и напитков, таких как свежие фруктовые и овощные соки, биологические продукты, фармацевтические препараты и высококачественные приправы. Она может максимально повысить естественное качество сырья и обладает характеристиками энергосбережения и высокой эффективности. Однако этот метод также имеет определенные ограничения. Например, процесс концентрирования не может быть эффективно стерилизован и может потребовать дополнительной стерилизационной обработки. Кроме того, для некоторых растворов с высокой вязкостью или содержащих специальные ингредиенты может увеличиться сложность отделения кристаллов льда от концентрата, что приведет к снижению эффективности концентрирования и увеличению затрат.
Время публикации: 13 февр. 2025 г.
