Ruoka- ja juomapitoisuus
Elintarvikkeiden väkevöinti tarkoittaa osan liuottimen poistamista nestemäisestä elintarvikkeesta paremman tuotannon, säilyvyyden ja kuljetuksen takaamiseksi. Se voidaan luokitella haihduttamiseen ja pakastusväkevöintiin.
Haihtumispitoisuus
Haihdutus toimii liuenneen aineen ja liuottimen haihtuvien erojen perusteella. Kun liuenneen aineen haihtuvuus liuoksessa on pieni ja liuottimella on huomattavaa haihtuvuutta, liuotin höyrystetään kuumentamalla liuoksen väkevöimiseksi. Väkevöitävä elintarvikeliuos asetetaan höyrystimeen ja lämmitetään ulkoisella lämmönlähteellä. Lämpötilan noustessa liuoksessa oleva liuotin (vesi) muuttuu höyryksi, koska veden kiehumispiste on suhteellisen alhainen ja se on helppo höyrystää.
Haihdutusprosessin aikana liuotinhöyry poistuu jatkuvasti, kun taas liuotettavat aineet (kuten sokeri, proteiini, mineraalit, vitamiinit, pigmentit ja muut haihtumattomat tai vaikeasti haihtuvat komponentit) jäävät jäljelle jäävään liuokseen korkeamman kiehumispisteensä ja alhaisemman haihtuvuutensa vuoksi. Haihtunut liuotinhöyry kerätään sitten talteen ja jäähdytetään lauhduttimen läpi, jolloin se muuttuu takaisin nestemäiseksi. Tämä prosessi voi ottaa talteen osan energiasta ja vähentää energiankulutusta. Tiivistynyt vesi voidaan kierrättää tai poistaa.
Alkuperäinen liuos väkevöidään pienemmäksi tilavuudeksi haihduttamisen ja tiivistämisen jälkeen liuenneen aineen pitoisuuden kasvaessa. Väkevöityä elintarvikeliuosta voidaan käyttää jatkojalostukseen, kuten jatkokuivaamiseen, makeisiin, hilloihin, mehuihin tai elintarvikkeiden tuotannon väliraaka-aineena.
Käytännön teollisessa tuotannossa käytetään usein monivaiheisia tai monitehoisia haihdutus- ja väkevöintijärjestelmiä. Tiettyjen tuotantoprosessien tarpeiden mukaan elintarvikkeiden pitoisuus on mitattava tarkasti reaaliajassa vakaan tuotteen laadun varmistamiseksi ja väkevöintitehokkuuden parantamiseksi. YhteystiedotLonnmetri, verkossa toimiva pitoisuusmittarien toimittaja, lisätietoja vartenonline-pitoisuusmittariratkaisuja.
Haihtumisen ja väkevöinnin pääpiirteet
Lämmityslämpötilaa ja -aikaa on harkittava vakavasti ruoan ja juomien haihduttamisessa. "Matala lämpötila ja lyhyt aika" on tarkoitettu ensisijaisesti ruoan laadun varmistamiseksi mahdollisimman hyvin, kun taas "korkea lämpötila ja lyhyt aika" parantaa pääasiassa tuotantotehokkuutta.
Liiallinen kuumentaminen aiheuttaa proteiinien, sokereiden ja pektiinin rappeutumista, hiiltymistä ja paakkuuntumista. Käsitelty materiaali, joka on läheisessä kosketuksessa lämmönsiirtopinnan kanssa, on altis kalkkikertymille korkeimmassa lämpötilassa verrattuna materiaalin ympäröivään lämpötilaan. Kun kalkkia on muodostunut, se vaikuttaa vakavasti lämmönsiirtotehokkuuteen ja aiheuttaa jopa turvallisuusongelmia. Kalkinmuodostusongelman ratkaisemiseksi positiivinen toimenpide on nesteen nopeuden lisääminen. Kokemus on osoittanut, että nesteen nopeuden lisääminen voi merkittävästi vähentää kalkin muodostumista. Lisäksi voidaan käyttää sähkömagneettisia ja kemiallisia kalkinpoistomenetelmiä kalkinpoistoon.
Viskositeetti
Monissa elintarvikkeissa on runsaasti proteiinia, sokeria, pektiiniä ja muita viskositeettisia ainesosia. Haihdutusprosessin aikana liuoksen viskositeetti kasvaa pitoisuuden kasvaessa juoksevuuden laskiessa, mikä heikentää merkittävästi lämmönjohtavuutta. Siksi viskoosien tuotteiden haihduttamiseen käytetään yleensä ulkoisen voiman pakottamia kierto- tai sekoitusmenetelmiä.
Vaahtoutuvuus
Proteiinipitoisemmilla elintarvikkeilla on suurempi pintajännitys. Haihtuessa ja kiehuessa muodostuu yhä vakaampia vaahtoja, jotka helposti aiheuttavat nesteen pääsyn lauhduttimeen höyryn mukana ja nesteen haihtumisen. Vaahdon muodostuminen liittyy rajapintajännitykseen. Rajapintajännitys syntyy höyryn, ylikuumennetun nesteen ja suspendoituneiden kiinteiden aineiden välillä, ja kiinteillä aineilla on keskeinen rooli vaahdon muodostumisessa. Yleensä pinta-aktiivisia aineita voidaan käyttää vaahdon muodostumisen hillitsemiseen, ja vaahdon poistamiseen voidaan käyttää myös erilaisia mekaanisia laitteita.
Syövyttävyys
Jotkut happamat elintarvikkeet, kuten vihannes- ja hedelmämehut, ovat alttiita höyrystimen korroosiolle haihdutuksen ja väkevöinnin aikana. Elintarvikkeissa jo lievä korroosio aiheuttaa usein kontaminaatiota, joka tekee tuotteesta kelvottoman. Siksi happamien elintarvikkeiden höyrystimen on oltava valmistettu korroosionkestävistä ja lämpöä johtavista materiaaleista, ja sen rakenteen on oltava helposti vaihdettavissa. Esimerkiksi sitruunahappoliuoksen väkevöinnissä voidaan käyttää läpäisemättömiä grafiittilämmitysputkia tai haponkestävää emaloitua sandwich-höyrystintä.
Haihtuvat komponentit Monet nestemäiset elintarvikkeet sisältävät aromaattisia ja makuaineita, jotka ovat haihtuvimpia kuin vesi. Kun neste haihtuu, nämä komponentit poistuvat höyryn mukana, mikä vaikuttaa tiivistetyn tuotteen laatuun. Vaikka alhaisen lämpötilan tiivistäminen voi vähentää makuaineiden hävikkiä, täydellisempi menetelmä on ottaa ne talteen ja lisätä ne tuotteeseen vasta talteenoton jälkeen.
Jäätymispitoisuus
Elintarvikkeiden raaka-aineneste (kuten mehu, maitotuotteet tai muut runsaasti vettä sisältävät liuokset) jäähdytetään matalassa lämpötilassa. Kun lämpötila laskee jäätymispisteen alapuolelle, liuoksen vesimolekyylit saostuvat jääkiteiden muodossa. Tämä johtuu siitä, että vesi saavuttaa kiinteän aineen ja nesteen tasapainon tietyssä lämpötilassa ja paineessa. Tämän lämpötilan alapuolella ylimääräinen vapaa vesi jäätyy ensin, kun taas liuenneet aineet (kuten sokerit, orgaaniset hapot, pigmentit, aromit jne.) eivät ole helposti pakastettavissa veteen erilaisen liukoisuuden vuoksi, vaan ne jäävät jäätymättömään tiivisteeseen.
Jääkiteiden erottuminen
Muodostuneet jääkiteet erotetaan tiivisteestä sentrifugoimalla, suodattamalla tai muilla fysikaalisilla menetelmillä. Tämä prosessi ei sisällä liuenneiden aineiden haihtumista, joten se voi tehokkaasti estää lämpöherkkien ainesosien hajoamisen ja aromin menetyksen. Jääkiteiden erottamisen jälkeen tiiviste on jäätynyt tiivistetuote, jonka liuenneiden aineiden pitoisuus on huomattavasti korkeampi kuin alkuperäisessä liuoksessa, samalla säilyttäen elintarvikkeen alkuperäisen värin, maun, ravintoarvon ja aromin mahdollisimman hyvin.
Jäätymisolosuhteiden hallinta
Pakastekonsentrointiprosessin aikana tekijöitä, kuten jäätymisnopeutta, jäätymislämpötilaa ja -aikaa, on kontrolloitava tarkasti jääkiteiden koon, morfologian ja erottumisen optimoimiseksi tiivisteestä lopputuotteen laadun varmistamiseksi. Pakastekonsentrointiteknologia soveltuu erityisesti lämpöherkille elintarvikkeille ja juomille, kuten tuoreille hedelmä- ja vihannesmehuille, biologisille tuotteille, lääkkeille ja korkealaatuisille mausteille. Se voi maksimoida raaka-aineiden luonnollisen laadun ja sillä on energiansäästö ja korkea hyötysuhde. Tällä menetelmällä on kuitenkin myös tiettyjä rajoituksia. Esimerkiksi konsentrointiprosessia ei voida steriloida tehokkaasti, ja se voi vaatia lisästerilointikäsittelyn. Lisäksi joidenkin korkean viskositeetin omaavien tai erityisiä ainesosia sisältävien liuosten kohdalla jääkiteiden erottaminen tiivisteestä voi vaikeutua, mikä johtaa konsentrointitehokkuuden heikkenemiseen ja kustannusten nousuun.
Julkaisun aika: 13. helmikuuta 2025
