Koncentracija hrane i pića
Koncentriranje hrane znači uklanjanje dijela otapala iz tekuće hrane radi bolje proizvodnje, očuvanja i transporta. Može se podijeliti na isparavanje i koncentraciju smrzavanjem.
Koncentracija isparavanja
Isparavanje funkcionira na temelju razlika u hlapljivosti otopljene tvari i otapala. Kada je hlapljivost otopljene tvari u otopini mala, a otapalo ima očitu hlapljivost, otapalo se isparava zagrijavanjem kako bi se otopina koncentrirala. Otopina hrane koju treba koncentrirati stavlja se u isparivač i zagrijava vanjskim izvorom topline. Kako temperatura raste, otapalo (voda) u otopini pretvara se u paru, jer je vrelište vode relativno nisko i lako isparava.
Tijekom procesa isparavanja, para otapala kontinuirano izlazi, dok otopljena tvar (poput šećera, proteina, minerala, vitamina, pigmenata i drugih nehlapljivih ili teško hlapljivih komponenti) ostaje u preostaloj otopini zbog višeg vrelišta i niže hlapljivosti. Isparena para otapala zatim se skuplja i hladi pomoću kondenzatora kako bi se ponovno pretvorila u tekući oblik. Ovim procesom može se dobiti dio energije i smanjiti potrošnja energije. Kondenzirana voda može se reciklirati ili ispustiti.
Izvorna otopina se nakon isparavanja i kondenzacije koncentrira u manji volumen kako se povećava koncentracija otopljene tvari. Koncentrirana otopina hrane može se koristiti za daljnju obradu, kao što je daljnje sušenje, bomboni, džemovi, sokovi ili kao međusirovina za proizvodnju hrane.
Višestupanjski ili višeefektivni sustavi isparavanja i koncentracije često se koriste u praktičnoj industrijskoj proizvodnji. Prema potrebama specifičnih proizvodnih procesa, koncentraciju hrane potrebno je točno mjeriti u stvarnom vremenu kako bi se osigurala stabilna kvaliteta proizvoda i poboljšala učinkovitost koncentracije. KontaktLonmetar, online dobavljač mjerača koncentracije, za više informacijaonline mjerač koncentracijerješenja.
Glavne značajke isparavanja i koncentracije
Temperaturu i vrijeme zagrijavanja treba ozbiljno uzeti u obzir prilikom isparavanja hrane i pića. "Niska temperatura i kratko vrijeme" prvenstveno služe za osiguranje što veće kvalitete hrane, dok "visoka temperatura i kratko vrijeme" uglavnom služe za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje.
Prekomjerno zagrijavanje uzrokovat će degeneraciju, naslage i sljepljivanje proteina, šećera i pektina. Obrađeni materijal koji je u bliskom kontaktu s površinom za prijenos topline sklon je stvaranju kamenca pri najvišim temperaturama u usporedbi s okolnom temperaturom materijala. Nakon što se kamenac stvori, to će ozbiljno utjecati na učinkovitost prijenosa topline, pa čak i uzrokovati sigurnosne probleme. Pozitivna mjera za rješavanje problema stvaranja kamenca je povećanje brzine tekućine. Iskustvo je pokazalo da povećanje brzine tekućine može značajno smanjiti stvaranje kamenca. Osim toga, mogu se poduzeti elektromagnetske i kemijske metode protiv stvaranja kamenca kako bi se spriječilo potencijalno stvaranje kamenca.
Viskoznost
Mnoge namirnice bogate su proteinima, šećerom, pektinom i drugim sastojcima visoke viskoznosti. Tijekom procesa isparavanja, viskoznost otopine raste s koncentracijom kako se fluidnost smanjuje, što značajno otežava provođenje topline. Stoga se za isparavanje viskoznih proizvoda općenito primjenjuju mjere cirkulacije ili miješanja prisilno djelovanjem vanjske sile.
Pjenušavost
Prehrambeni materijali s više proteina imaju veću površinsku napetost. Prilikom isparavanja i vrenja stvara se sve više stabilnih pjena, što lako uzrokuje ulazak tekućine u kondenzator s parom, uzrokujući gubitak tekućine. Stvaranje pjene povezano je s međupovršinskom napetošću. Međupovršinska napetost javlja se između pare, pregrijane tekućine i suspendiranih čvrstih tvari, a čvrste tvari igraju ključnu ulogu u stvaranju pjene. Općenito, surfaktanti se mogu koristiti za kontrolu stvaranja pjene, a razni mehanički uređaji mogu se koristiti i za uklanjanje pjene.
Korozivnost
Neke kisele namirnice, poput povrtnog i voćnog soka, sklone su koroziji isparivača tijekom isparavanja i koncentriranja. Kod hrane, čak i blaga korozija često uzrokuje kontaminaciju koja proizvod čini nekvalitetnim. Stoga isparivač koji se koristi za kiselu hranu mora biti izrađen od materijala otpornih na koroziju i toplinski vodljivih, a strukturni dizajn treba biti lako zamjenjiv. Na primjer, za koncentraciju otopine limunske kiseline mogu se koristiti nepropusne grafitne cijevi za grijanje ili kiselootporni emajlirani sendvič isparivači.
Hlapljive komponente Mnoge tekuće namirnice sadrže aromatične i okusne komponente, koje su hlapljivije od vode. Kada tekućina ispari, te komponente će izaći zajedno s parom, što utječe na kvalitetu koncentriranog proizvoda. Iako koncentriranje na niskim temperaturama može smanjiti gubitak okusnih komponenti, savršenija metoda je poduzeti mjere oporavka, a zatim ih dodati u proizvod nakon oporavka.
Koncentracija smrzavanja
Tekući prehrambeni sirovinski materijal (poput soka, mliječnih proizvoda ili drugih otopina koje sadrže veliku količinu vode) hladi se u okruženju niske temperature. Kada temperatura padne ispod točke smrzavanja, molekule vode u otopini će se taložiti u obliku kristala leda. To je zato što voda dostiže ravnotežu kruto-tekućine pri određenoj temperaturi i tlaku. Ispod ove temperature, višak slobodne vode će se prvo smrznuti, dok se otopljene tvari (poput šećera, organskih kiselina, pigmenata, aroma itd.) ne mogu lako smrznuti s vodom zbog različite topljivosti, već ostaju u nesmrznutom koncentratu.
Odvajanje kristala leda
Nastali kristali leda odvajaju se od koncentrata centrifugiranjem, filtracijom ili drugim fizikalnim metodama. Ovaj proces ne uključuje isparavanje otopljenih tvari, pa može učinkovito spriječiti razgradnju sastojaka osjetljivih na toplinu i gubitak arome. Koncentrat nakon odvajanja kristala leda je smrznuti koncentrirani proizvod, koji ima znatno veću koncentraciju otopljene tvari od izvorne otopine, a pritom u najvećoj mjeri zadržava izvornu boju, okus, nutritivnu vrijednost i aromu hrane.
Kontroliranje uvjeta smrzavanja
Tijekom procesa koncentriranja smrzavanjem, faktori poput brzine smrzavanja, temperature i vremena smrzavanja moraju se precizno kontrolirati kako bi se optimizirala veličina kristala leda, morfologija i odvajanje od koncentrata te osigurala kvaliteta konačnog proizvoda. Tehnologija koncentriranja smrzavanjem posebno je prikladna za hranu i pića osjetljiva na toplinu, poput svježih voćnih i povrtnih sokova, bioloških proizvoda, farmaceutskih proizvoda i vrhunskih začina. Može maksimizirati prirodnu kvalitetu sirovina i ima karakteristike uštede energije i visoke učinkovitosti. Međutim, ova metoda ima i određena ograničenja. Na primjer, proces koncentriranja ne može se učinkovito sterilizirati i može zahtijevati dodatnu sterilizaciju. Osim toga, za neke otopine s visokom viskoznošću ili one koje sadrže posebne sastojke, poteškoća odvajanja kristala leda od koncentrata može se povećati, što rezultira smanjenom učinkovitošću koncentriranja i povećanim troškovima.
Vrijeme objave: 13. veljače 2025.
