Συγκέντρωση Τροφίμων & Ποτών
Η συμπύκνωση τροφίμων σημαίνει την αφαίρεση μέρους του διαλύτη από τα υγρά τρόφιμα για καλύτερη παραγωγή, συντήρηση και μεταφορά. Θα μπορούσε να κατηγοριοποιηθεί σε εξάτμιση και συμπύκνωση κατάψυξης.
Συγκέντρωση εξάτμισης
Η εξάτμιση λειτουργεί με βάση τις διαφορές πτητικών μεταξύ της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη. Όταν η πτητικότητα της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα είναι μικρή και ο διαλύτης έχει εμφανή πτητικότητα, ο διαλύτης εξατμίζεται με θέρμανση για να συμπυκνωθεί το διάλυμα. Το διάλυμα τροφής που πρόκειται να συμπυκνωθεί τοποθετείται σε έναν εξατμιστή και θερμαίνεται από μια εξωτερική πηγή θερμότητας. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο διαλύτης (νερό) στο διάλυμα θα μετατραπεί σε ατμό, επειδή το σημείο βρασμού του νερού είναι σχετικά χαμηλό και είναι εύκολο να εξατμιστεί.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εξάτμισης, οι ατμοί του διαλύτη διαφεύγουν συνεχώς, ενώ η διαλυμένη ουσία (όπως ζάχαρη, πρωτεΐνες, μέταλλα, βιταμίνες, χρωστικές ουσίες και άλλα μη πτητικά ή δύσκολα πτητικά συστατικά) παραμένει στο υπόλοιπο διάλυμα λόγω του υψηλότερου σημείου βρασμού και της χαμηλότερης πτητικότητας. Οι εξατμισμένοι ατμοί του διαλύτη συλλέγονται στη συνέχεια και ψύχονται μέσω συμπυκνωτή για να μετατραπούν ξανά σε υγρή μορφή. Αυτή η διαδικασία μπορεί να ανακτήσει κάποια ενέργεια και να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας. Το συμπυκνωμένο νερό μπορεί να ανακυκλωθεί ή να απορριφθεί.
Το αρχικό διάλυμα συμπυκνώνεται σε μικρότερο όγκο μετά την εξάτμιση και τη συμπύκνωση καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας. Το συμπυκνωμένο διάλυμα τροφίμων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επακόλουθη επεξεργασία, όπως περαιτέρω ξήρανση, καραμέλες, μαρμελάδες, χυμούς ή ως ενδιάμεση πρώτη ύλη για την παραγωγή τροφίμων.
Τα συστήματα εξάτμισης και συμπύκνωσης πολλαπλών σταδίων ή πολλαπλών αποτελεσμάτων χρησιμοποιούνται συχνά στην πρακτική βιομηχανική παραγωγή. Ανάλογα με τις ανάγκες των συγκεκριμένων διαδικασιών παραγωγής, η συγκέντρωση τροφίμων πρέπει να μετράται με ακρίβεια σε πραγματικό χρόνο για να διασφαλίζεται σταθερή ποιότητα προϊόντος και να βελτιώνεται η αποτελεσματικότητα της συμπύκνωσης. ΕπικοινωνίαΛονμέτερ, ένας διαδικτυακός προμηθευτής μετρητών συγκέντρωσης, για περισσότεραηλεκτρονικό μετρητή συγκέντρωσηςλύσεις.
Κύρια χαρακτηριστικά της εξάτμισης και της συγκέντρωσης
Η θερμοκρασία και ο χρόνος θέρμανσης θα πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη κατά την εξάτμιση τροφίμων και ποτών. Η «χαμηλή θερμοκρασία και σύντομος χρόνος» αποσκοπεί κυρίως στη διασφάλιση της ποιότητας των τροφίμων όσο το δυνατόν περισσότερο, ενώ η «υψηλή θερμοκρασία και σύντομος χρόνος» αποσκοπεί κυρίως στη βελτίωση της αποδοτικότητας της παραγωγής.
Η υπερβολική θέρμανση θα προκαλέσει αλλοίωση, συσσωμάτωση και συσσωμάτωση πρωτεϊνών, σακχάρων και πηκτίνης. Το επεξεργασμένο υλικό που έρχεται σε στενή επαφή με την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας είναι επιρρεπές σε σχηματισμό αλάτων στην υψηλότερη θερμοκρασία, σε σύγκριση με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος του υλικού. Μόλις σχηματιστεί άλατα, θα επηρεάσει σοβαρά την απόδοση μεταφοράς θερμότητας και θα προκαλέσει ακόμη και προβλήματα ασφάλειας. Το θετικό μέτρο για την επίλυση του προβλήματος της απολέπισης είναι η αύξηση της ταχύτητας του υγρού. Η εμπειρία έχει δείξει ότι η αύξηση της ταχύτητας του υγρού μπορεί να μειώσει σημαντικά τον σχηματισμό αλάτων. Επιπλέον, μπορούν να ληφθούν ηλεκτρομαγνητικές μέθοδοι κατά της απολέπισης και χημικές μέθοδοι κατά της απολέπισης για την πρόληψη πιθανής απολέπισης.
Ιξώδες
Πολλά τρόφιμα περιέχουν πλούσιες πρωτεΐνες, ζάχαρη, πηκτίνη και άλλα συστατικά με υψηλό ιξώδες. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εξάτμισης, το ιξώδες του διαλύματος αυξάνεται με τη συγκέντρωση καθώς μειώνεται η ρευστότητα, γεγονός που εμποδίζει σημαντικά την αγωγιμότητα της θερμότητας. Επομένως, για την εξάτμιση παχύρρευστων προϊόντων, γενικά υιοθετούνται μέτρα κυκλοφορίας ή ανάδευσης που επιβάλλονται από εξωτερική δύναμη.
Αφροποιησιμότητα
Τα τρόφιμα με περισσότερη πρωτεΐνη έχουν μεγαλύτερη επιφανειακή τάση. Κατά την εξάτμιση και τον βρασμό, υπάρχουν όλο και περισσότεροι σταθεροί αφροί, οι οποίοι προκαλούν εύκολα την είσοδο του υγρού στον συμπυκνωτή με τον ατμό, προκαλώντας την απώλεια του υγρού. Ο σχηματισμός αφρού σχετίζεται με την τάση της διεπιφάνειας. Η τάση της διεπιφάνειας εμφανίζεται μεταξύ ατμού, υπερθερμασμένου υγρού και αιωρούμενων στερεών και τα στερεά παίζουν βασικό ρόλο στον σχηματισμό αφρού. Γενικά, τα επιφανειοδραστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του σχηματισμού αφρού και διάφορες μηχανικές συσκευές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την εξάλειψη του αφρού.
Διαβρωτικότητα
Ορισμένα όξινα τρόφιμα, όπως οι χυμοί λαχανικών και οι χυμοί φρούτων, είναι επιρρεπή στη διάβρωση του εξατμιστή κατά την εξάτμιση και τη συμπύκνωση. Για τα τρόφιμα, ακόμη και η ήπια διάβρωση συχνά προκαλεί μόλυνση που καθιστά το προϊόν ακατάλληλο. Επομένως, ο εξατμιστής που χρησιμοποιείται για όξινα τρόφιμα πρέπει να είναι κατασκευασμένος από ανθεκτικά στη διάβρωση και θερμικά αγώγιμα υλικά και ο δομικός σχεδιασμός πρέπει να είναι εύκολος στην αντικατάσταση. Για παράδειγμα, η συμπύκνωση διαλύματος κιτρικού οξέος μπορεί να χρησιμοποιήσει αδιαπέραστους σωλήνες θέρμανσης γραφίτη ή εξατμιστές σάντουιτς από σμάλτο ανθεκτικούς στα οξέα.
Πτητικά συστατικά Πολλά υγρά τρόφιμα περιέχουν αρωματικά και γευστικά συστατικά, τα οποία είναι πιο πτητικά από το νερό. Όταν το υγρό εξατμίζεται, αυτά τα συστατικά θα διαφύγουν μαζί με τον ατμό, επηρεάζοντας την ποιότητα του συμπυκνωμένου προϊόντος. Αν και η χαμηλή θερμοκρασία συμπύκνωσης μπορεί να μειώσει την απώλεια γευστικών συστατικών, μια πιο τέλεια μέθοδος είναι να ληφθούν μέτρα ανάκτησης και στη συνέχεια να προστεθούν στο προϊόν μετά την ανάκτηση.
Συγκέντρωση κατάψυξης
Οι υγρές πρώτες ύλες τροφίμων (όπως χυμοί, γαλακτοκομικά προϊόντα ή άλλα διαλύματα που περιέχουν μεγάλη ποσότητα νερού) ψύχονται σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας. Όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το σημείο πήξης, τα μόρια νερού στο διάλυμα θα καθιζάνουν με τη μορφή κρυστάλλων πάγου. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό φτάνει σε ισορροπία στερεού-υγρού σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση. Κάτω από αυτή τη θερμοκρασία, η περίσσεια ελεύθερου νερού θα παγώσει πρώτα, ενώ οι διαλυμένες ουσίες (όπως σάκχαρα, οργανικά οξέα, χρωστικές, αρώματα κ.λπ.) δεν είναι εύκολο να καταψυχθούν με νερό λόγω διαφορετικής διαλυτότητας, αλλά παραμένουν στο μη κατεψυγμένο συμπύκνωμα.
Διαχωρισμός κρυστάλλων πάγου
Οι σχηματιζόμενοι κρύσταλλοι πάγου διαχωρίζονται από το συμπύκνωμα με φυγοκέντρηση, διήθηση ή άλλες φυσικές μεθόδους. Αυτή η διαδικασία δεν περιλαμβάνει την εξάτμιση των διαλυμένων ουσιών, επομένως μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την υποβάθμιση των θερμοευαίσθητων συστατικών και την απώλεια αρώματος. Το συμπύκνωμα μετά τον διαχωρισμό των κρυστάλλων πάγου είναι το κατεψυγμένο προϊόν συμπύκνωσης, το οποίο έχει σημαντικά υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας από το αρχικό διάλυμα, διατηρώντας παράλληλα το αρχικό χρώμα, τη γεύση, τη θρεπτική αξία και το άρωμα του τροφίμου στο μέγιστο βαθμό.
Έλεγχος συνθηκών κατάψυξης
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συμπύκνωσης με κατάψυξη, παράγοντες όπως ο ρυθμός κατάψυξης, η θερμοκρασία κατάψυξης και ο χρόνος πρέπει να ελέγχονται με ακρίβεια για τη βελτιστοποίηση του μεγέθους, της μορφολογίας και του διαχωρισμού των κρυστάλλων πάγου από το συμπύκνωμα, ώστε να διασφαλίζεται η ποιότητα του τελικού προϊόντος. Η τεχνολογία συμπύκνωσης με κατάψυξη είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για τρόφιμα και ποτά ευαίσθητα στη θερμότητα, όπως φρέσκους χυμούς φρούτων και λαχανικών, βιολογικά προϊόντα, φαρμακευτικά προϊόντα και καρυκεύματα υψηλής ποιότητας. Μπορεί να μεγιστοποιήσει τη φυσική ποιότητα των πρώτων υλών και έχει τα χαρακτηριστικά εξοικονόμησης ενέργειας και υψηλής απόδοσης. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει και ορισμένους περιορισμούς. Για παράδειγμα, η διαδικασία συμπύκνωσης δεν μπορεί να αποστειρωθεί αποτελεσματικά και μπορεί να απαιτεί πρόσθετη επεξεργασία αποστείρωσης. Επιπλέον, για ορισμένα διαλύματα με υψηλό ιξώδες ή που περιέχουν ειδικά συστατικά, η δυσκολία διαχωρισμού των κρυστάλλων πάγου από το συμπύκνωμα μπορεί να αυξηθεί, με αποτέλεσμα τη μειωμένη απόδοση συμπύκνωσης και το αυξημένο κόστος.
Ώρα δημοσίευσης: 13 Φεβρουαρίου 2025
