Concentrare în alimente și băuturi
Concentrarea alimentelor înseamnă îndepărtarea unei părți din solvent din alimentele lichide pentru o producție, conservare și transport mai bune. Aceasta poate fi clasificată în concentrare prin evaporare și congelare.
Concentrația de evaporare
Evaporarea funcționează pe baza diferențelor de volatilitate dintre substanța dizolvată și solvent. Când volatilitatea substanței dizolvate din soluție este mică, iar solventul are o volatilitate evidentă, solventul este vaporizat prin încălzire pentru a concentra soluția. Soluția alimentară care urmează să fie concentrată este plasată într-un evaporator și încălzită de o sursă de căldură externă. Pe măsură ce temperatura crește, solventul (apa) din soluție se va transforma în vapori, deoarece punctul de fierbere al apei este relativ scăzut și este ușor de vaporizat.
În timpul procesului de evaporare, vaporii de solvent se elimină continuu, în timp ce substanța dizolvată (cum ar fi zahărul, proteinele, mineralele, vitaminele, pigmenții și alte componente nevolatile sau dificil de volatilizat) rămâne în soluția rămasă datorită punctului său de fierbere mai ridicat și volatilității mai mici. Vaporii de solvent evaporați sunt apoi colectați și răciți printr-un condensator pentru a-i transforma înapoi în formă lichidă. Acest proces poate recupera o parte din energie și poate reduce consumul de energie. Apa condensată poate fi reciclată sau evacuată.
Soluția inițială este concentrată într-un volum mai mic după evaporare și condensare, pe măsură ce concentrația de substanță dizolvată crește. Soluția alimentară concentrată poate fi utilizată pentru procesare ulterioară, cum ar fi uscarea ulterioară, dulciuri, gemuri, sucuri sau ca materie primă intermediară pentru producția de alimente.
Sistemele de evaporare și concentrare în mai multe etape sau cu efecte multiple sunt adesea utilizate în producția industrială practică. În funcție de nevoile proceselor specifice de producție, concentrația alimentelor trebuie măsurată cu precizie în timp real pentru a asigura o calitate stabilă a produsului și a îmbunătăți eficiența concentrării.Lonnmeter, un furnizor online de contoare de concentrație, pentru mai multe informațiicontor de concentrație onlinesoluții.
Principalele caracteristici ale evaporării și concentrării
Temperatura și timpul de încălzire trebuie luate în considerare cu seriozitate în evaporarea alimentelor și băuturilor. „Temperatura scăzută și timpul scurt de încălzire” au ca scop principal asigurarea calității alimentelor cât mai mult posibil, în timp ce „temperatura ridicată și timpul scurt de încălzire” are ca scop principal îmbunătățirea eficienței producției.
Încălzirea excesivă va cauza degenerarea, carbonizarea și aglomerarea proteinelor, zaharurilor și pectinei. Materialul procesat care intră în contact strâns cu suprafața de transfer termic este predispus la depuneri de calcar la cele mai ridicate temperaturi, comparativ cu temperatura ambiantă a materialului. Odată ce se formează depuneri de calcar, acestea vor afecta serios eficiența transferului de căldură și vor cauza chiar probleme de siguranță. Măsura pozitivă pentru a rezolva problema depunerilor de calcar este creșterea vitezei lichidului. Experiența a arătat că creșterea vitezei lichidului poate reduce semnificativ formarea depunerilor de calcar. În plus, se pot lua metode anti-depunere electromagnetică și chimică pentru a preveni potențiala depunere de calcar.
Viscozitate
Multe alimente conțin proteine bogate, zahăr, pectină și alte ingrediente cu vâscozitate ridicată. În timpul procesului de evaporare, vâscozitatea soluției crește odată cu concentrația, pe măsură ce fluiditatea scade, ceea ce împiedică semnificativ conductivitatea căldurii. Prin urmare, pentru evaporarea produselor vâscoase, se adoptă în general măsuri de circulație sau agitare forțată de o forță externă.
Spumare
Materialele alimentare cu mai multe proteine au o tensiune superficială mai mare. La evaporare și fierbere, apar spume din ce în ce mai stabile, ceea ce face ca lichidul să intre ușor în condensator odată cu aburul, provocând pierderea acestuia. Formarea spumei este legată de tensiunea interfacială. Tensiunea interfacială apare între abur, lichidul supraîncălzit și solidele în suspensie, iar solidele joacă un rol esențial în formarea spumei. În general, agenții tensioactivi pot fi utilizați pentru a controla formarea spumei, iar diverse dispozitive mecanice pot fi, de asemenea, utilizate pentru a elimina spuma.
Corozivitate
Unele alimente acide, cum ar fi sucul de legume și sucul de fructe, sunt predispuse la coroziunea evaporatorului în timpul evaporării și concentrării. În cazul alimentelor, chiar și o coroziune ușoară provoacă adesea contaminare care face ca produsul să fie necalificat. Prin urmare, evaporatorul utilizat pentru alimentele acide trebuie să fie fabricat din materiale rezistente la coroziune și conductive termic, iar designul structural ar trebui să fie ușor de înlocuit. De exemplu, pentru concentrarea soluției de acid citric se pot utiliza tuburi de încălzire impermeabile din grafit sau evaporatoare sandwich emailate rezistente la acid.
Componente volatile Multe alimente lichide conțin componente aromatice și de aromă, care sunt mai volatile decât apa. Când lichidul se evaporă, aceste componente se vor elimina odată cu aburul, afectând calitatea produsului concentrat. Deși concentrarea la temperatură scăzută poate reduce pierderea componentelor de aromă, o metodă mai potrivită este luarea unor măsuri de recuperare și adăugarea lor în produs după recuperare.
Concentrație de congelare
Materia primă alimentară lichidă (cum ar fi sucul, produsele lactate sau alte soluții care conțin o cantitate mare de apă) este răcită într-un mediu cu temperatură scăzută. Când temperatura scade sub punctul de îngheț, moleculele de apă din soluție vor precipita sub formă de cristale de gheață. Acest lucru se datorează faptului că apa atinge echilibrul solid-lichid la o anumită temperatură și presiune. Sub această temperatură, excesul de apă liberă va îngheța mai întâi, în timp ce substanțele dizolvate (cum ar fi zaharurile, acizii organici, pigmenții, aromele etc.) nu se îngheață ușor cu apa din cauza solubilității diferite, ci rămân în concentratul necongelat.
Separarea cristalelor de gheață
Cristalele de gheață formate sunt separate de concentrat prin centrifugare, filtrare sau alte metode fizice. Acest proces nu implică evaporarea substanțelor dizolvate, astfel încât poate preveni eficient degradarea ingredientelor sensibile la căldură și pierderea aromei. Concentratul obținut după separarea cristalelor de gheață este produsul congelat de concentrare, care are o concentrație de substanță dizolvată semnificativ mai mare decât soluția originală, păstrând în același timp culoarea, gustul, valoarea nutritivă și aroma originală a alimentelor în cea mai mare măsură.
Controlul condițiilor de îngheț
În timpul procesului de concentrare prin congelare, factori precum viteza de congelare, temperatura și timpul de congelare trebuie controlați cu precizie pentru a optimiza dimensiunea cristalelor de gheață, morfologia și separarea de concentrat, pentru a asigura calitatea produsului final. Tehnologia de concentrare prin congelare este potrivită în special pentru alimente și băuturi sensibile la căldură, cum ar fi sucurile proaspete de fructe și legume, produsele biologice, produsele farmaceutice și condimentele de înaltă calitate. Aceasta poate maximiza calitatea naturală a materiilor prime și are caracteristici de economisire a energiei și eficiență ridicată. Cu toate acestea, această metodă are și anumite limitări. De exemplu, procesul de concentrare nu poate fi sterilizat eficient și poate necesita un tratament suplimentar de sterilizare. În plus, pentru unele soluții cu vâscozitate ridicată sau care conțin ingrediente speciale, dificultatea de a separa cristalele de gheață de concentrat poate crește, rezultând o eficiență redusă a concentrării și costuri crescute.
Data publicării: 13 februarie 2025
