Koncentrácia potravín a nápojov
Koncentrácia potravín znamená odstránenie časti rozpúšťadla z tekutých potravín pre lepšiu výrobu, konzerváciu a prepravu. Možno ju rozdeliť na odparovanie a koncentráciu mrazením.
Koncentrácia odparovania
Odparovanie funguje na základe rozdielov v prchavosti rozpustenej látky a rozpúšťadla. Keď je prchavosť rozpustenej látky v roztoku malá a rozpúšťadlo má zjavnú prchavosť, rozpúšťadlo sa odparí zahrievaním, aby sa roztok skoncentroval. Potravinový roztok, ktorý sa má skoncentrovať, sa umiestni do odparovača a zahrieva sa externým zdrojom tepla. S rastúcou teplotou sa rozpúšťadlo (voda) v roztoku premení na paru, pretože bod varu vody je relatívne nízky a ľahko sa odparuje.
Počas procesu odparovania para rozpúšťadla uniká nepretržite, zatiaľ čo rozpustená látka (ako napríklad cukor, bielkoviny, minerály, vitamíny, pigmenty a iné neprchavé alebo ťažko prchavé zložky) zostáva v zostávajúcom roztoku vďaka svojmu vyššiemu bodu varu a nižšej prchavosti. Odparená para rozpúšťadla sa potom zachytáva a ochladzuje pomocou kondenzátora, aby sa premenila späť na kvapalnú formu. Tento proces môže spätne získať časť energie a znížiť spotrebu energie. Kondenzovaná voda sa môže recyklovať alebo vypúšťať.
Pôvodný roztok sa po odparení a kondenzácii zahusťuje na menší objem, keďže koncentrácia rozpustenej látky rastie. Koncentrovaný potravinársky roztok sa môže použiť na následné spracovanie, ako je ďalšie sušenie, cukríky, džemy, šťavy alebo ako medziprodukt na výrobu potravín.
V praktickej priemyselnej výrobe sa často používajú viacstupňové alebo viacúčelové odparovacie a koncentračné systémy. Podľa potrieb špecifických výrobných procesov je potrebné presne merať koncentráciu potravín v reálnom čase, aby sa zabezpečila stabilná kvalita produktu a zlepšila sa účinnosť koncentrácie. KontaktDlhomer, online dodávateľ koncentračných meračov, pre viac informáciíonline merač koncentrácieriešenia.
Hlavné vlastnosti odparovania a koncentrácie
Pri odparovaní potravín a nápojov by sa mala vážne zvážiť teplota a čas ohrevu. „Nízka teplota a krátky čas“ slúži hlavne na zabezpečenie čo najvyššej kvality potravín, zatiaľ čo „vysoká teplota a krátky čas“ slúži hlavne na zlepšenie efektívnosti výroby.
Nadmerné zahrievanie spôsobí degeneráciu, zuhoľnatenie a spekanie bielkovín, cukrov a pektínu. Spracovávaný materiál, ktorý je v úzkom kontakte s povrchom prenášajúcim teplo, je náchylný na tvorbu vodného kameňa pri najvyššej teplote v porovnaní s okolitou teplotou materiálu. Po vytvorení vodného kameňa to vážne ovplyvní účinnosť prenosu tepla a dokonca spôsobí bezpečnostné problémy. Pozitívnym opatrením na vyriešenie problému s tvorbou vodného kameňa je zvýšenie rýchlosti kvapaliny. Skúsenosti ukázali, že zvýšenie rýchlosti kvapaliny môže výrazne znížiť tvorbu vodného kameňa. Okrem toho je možné použiť elektromagnetické a chemické metódy proti tvorbe vodného kameňa, aby sa zabránilo potenciálnemu tvorbe vodného kameňa.
Viskozita
Mnohé potraviny obsahujú veľa bielkovín, cukru, pektínu a ďalších zložiek s vysokou viskozitou. Počas procesu odparovania sa viskozita roztoku zvyšuje s koncentráciou, keďže sa znižuje tekutosť, čo výrazne bráni vedení tepla. Preto sa na odparovanie viskóznych produktov zvyčajne používa cirkulácia alebo miešanie vynútené vonkajšou silou.
Penivosť
Potravinárske materiály s vyšším obsahom bielkovín majú väčšie povrchové napätie. Pri odparovaní a varení sa vytvára stále viac a viac stabilných pien, ktoré ľahko spôsobujú, že kvapalina vstupuje do kondenzátora spolu s parou, čo spôsobuje jej stratu. Tvorba peny súvisí s medzifázovým napätím. Medzifázové napätie vzniká medzi parou, prehriatou kvapalinou a suspendovanými pevnými látkami a pevné látky zohrávajú kľúčovú úlohu pri tvorbe peny. Vo všeobecnosti sa povrchovo aktívne látky môžu použiť na reguláciu tvorby peny a na odstránenie peny sa môžu použiť aj rôzne mechanické zariadenia.
Korozívnosť
Niektoré kyslé potraviny, ako napríklad zeleninové a ovocné šťavy, sú náchylné na koróziu výparníka počas odparovania a zahusťovania. V prípade potravín aj mierna korózia často spôsobuje kontamináciu, ktorá robí produkt nespôsobilým. Preto musí byť výparník používaný na kyslé potraviny vyrobený z materiálov odolných voči korózii a tepelne vodivých materiálov a jeho konštrukcia by mala byť ľahko vymeniteľná. Napríklad na zahusťovanie roztoku kyseliny citrónovej sa môžu použiť nepriepustné grafitové vykurovacie trubice alebo kyselinovzdorné smaltované sendvičové výparníky.
Prchavé zložky Mnohé tekuté potraviny obsahujú aromatické a chuťové zložky, ktoré sú prchavejšie ako voda. Keď sa kvapalina odparí, tieto zložky uniknú spolu s parou, čo ovplyvňuje kvalitu koncentrovaného produktu. Hoci koncentrácia pri nízkej teplote môže znížiť stratu chuťových zložiek, dokonalejšou metódou je prijať opatrenia na ich regeneráciu a až po regenerácii ich pridať do produktu.
Koncentrácia mrazu
Tekuté potravinárske suroviny (ako napríklad džúsy, mliečne výrobky alebo iné roztoky obsahujúce veľké množstvo vody) sa chladia v prostredí s nízkou teplotou. Keď teplota klesne pod bod mrazu, molekuly vody v roztoku sa vyzrážajú vo forme ľadových kryštálikov. Je to preto, že voda dosiahne rovnováhu pevnej látky a kvapaliny pri určitej teplote a tlaku. Pod touto teplotou prebytočná voľná voda najprv zamrzne, zatiaľ čo rozpustené látky (ako napríklad cukry, organické kyseliny, pigmenty, arómy atď.) sa kvôli rozdielnej rozpustnosti ťažko zmrazujú s vodou, ale zostávajú v nezmrazenom koncentráte.
Oddelenie ľadových kryštálov
Vytvorené ľadové kryštáliky sa od koncentrátu oddeľujú centrifugáciou, filtráciou alebo inými fyzikálnymi metódami. Tento proces nezahŕňa odparovanie rozpustených látok, takže môže účinne zabrániť degradácii zložiek citlivých na teplo a strate arómy. Koncentrát po oddelení ľadových kryštálikov je zmrazený koncentrovaný produkt, ktorý má výrazne vyššiu koncentráciu rozpustených látok ako pôvodný roztok, pričom si v najväčšej miere zachováva pôvodnú farbu, chuť, nutričnú hodnotu a arómu potraviny.
Kontrola podmienok mrazu
Počas procesu zmrazovania je potrebné presne kontrolovať faktory, ako je rýchlosť zmrazovania, teplota a čas zmrazovania, aby sa optimalizovala veľkosť, morfológia a oddelenie kryštálov ľadu od koncentrátu a zabezpečila sa kvalita konečného produktu. Technológia zmrazovania je vhodná najmä pre potraviny a nápoje citlivé na teplo, ako sú čerstvé ovocné a zeleninové šťavy, biologické produkty, liečivá a luxusné dochucovadlá. Dokáže maximalizovať prirodzenú kvalitu surovín a má vlastnosti úspory energie a vysokej účinnosti. Táto metóda má však aj určité obmedzenia. Napríklad proces zmrazovania nie je možné účinne sterilizovať a môže vyžadovať dodatočnú sterilizačnú úpravu. Okrem toho sa pri niektorých roztokoch s vysokou viskozitou alebo obsahujúcich špeciálne zložky môže zvýšiť obtiažnosť oddelenia kryštálov ľadu od koncentrátu, čo vedie k zníženiu účinnosti zmrazovania a zvýšeniu nákladov.
Čas uverejnenia: 13. februára 2025
