Mat- och dryckeskoncentration
Livsmedelskoncentrering innebär att man avlägsnar en del av lösningsmedlet från flytande livsmedel för bättre produktion, konservering och transport. Det kan delas in i avdunstning och fryskoncentrering.
Avdunstningskoncentration
Avdunstning fungerar utifrån skillnader i flyktighet mellan löst ämne och lösningsmedel. När flyktigheten hos det lösta ämnet i lösningen är liten och lösningsmedlet har tydlig flyktighet, förångas lösningsmedlet genom uppvärmning för att koncentrera lösningen. Livsmedelslösningen som ska koncentreras placeras i en förångare och värms upp av en extern värmekälla. När temperaturen stiger kommer lösningsmedlet (vattnet) i lösningen att omvandlas till ånga, eftersom vattnets kokpunkt är relativt låg och det är lätt att förånga.
Under avdunstningsprocessen avgår lösningsmedelsångan kontinuerligt, medan det lösta ämnet (såsom socker, protein, mineraler, vitaminer, pigment och andra icke-flyktiga eller svårflyktiga komponenter) finns kvar i den återstående lösningen på grund av dess högre kokpunkt och lägre flyktighet. Den avdunstade lösningsmedelsångan samlas sedan upp och kyls genom en kondensor för att omvandla den tillbaka till flytande form. Denna process kan återvinna en del energi och minska energiförbrukningen. Det kondenserade vattnet kan återvinnas eller släppas ut.
Den ursprungliga lösningen koncentreras till mindre volym efter avdunstning och kondensation i takt med att koncentrationen av löst ämne ökar. Den koncentrerade livsmedelslösningen kan användas för efterföljande bearbetning, såsom ytterligare torkning, godis, sylt, juice eller som en mellanliggande råvara för livsmedelsproduktion.
Flerstegs- eller flereffektsindunstning- och koncentreringssystem används ofta i praktisk industriell produktion. Beroende på specifika produktionsprocessers behov måste livsmedelskoncentrationen mätas noggrant i realtid för att säkerställa stabil produktkvalitet och förbättra koncentreringseffektiviteten. KontaktLonnmeter, en online-leverantör av koncentrationsmätare, för meronline-koncentrationsmätarelösningar.
Huvuddragen i avdunstning och koncentrering
Uppvärmningstemperatur och -tid bör beaktas noga vid indunstning av livsmedel och drycker. "Låg temperatur och kort tid" är främst för att säkerställa livsmedelskvaliteten så mycket som möjligt, medan "hög temperatur och kort tid" främst är för att förbättra produktionseffektiviteten.
Överdriven uppvärmning orsakar degeneration, förkolning och klumpbildning av proteiner, sockerarter och pektin. Det bearbetade materialet som kommer i nära kontakt med värmeöverföringsytan är benäget att avskala vid högsta temperatur, jämfört med materialets omgivande temperatur. När avskala väl har bildats kommer det allvarligt att påverka värmeöverföringseffektiviteten och till och med orsaka säkerhetsproblem. Den positiva åtgärden för att lösa problemet med avskaling är att öka vätskehastigheten. Erfarenheten har visat att en ökning av vätskehastigheten kan minska bildandet av avskaling avsevärt. Dessutom kan elektromagnetiska och kemiska metoder mot avskaling vidtas för att förhindra potentiell avskaling.
Viskositet
Många livsmedel innehåller mycket protein, socker, pektin och andra ingredienser med hög viskositet. Under indunstningsprocessen ökar lösningens viskositet med koncentrationen i takt med att flytbarheten minskar, vilket avsevärt hindrar värmeledningen. Därför används generellt cirkulations- eller omrörningsåtgärder som tvingas fram av yttre kraft för indunstning av viskösa produkter.
Skumbarhet
Livsmedel med mer protein har högre ytspänning. Vid avdunstning och kokning bildas mer och mer stabila skum, vilket lätt gör att vätskan kommer in i kondensorn med ångan, vilket orsakar att vätskan förloras. Skumbildning är relaterad till gränsytspänning. Gränsytspänning uppstår mellan ånga, överhettad vätska och suspenderade fasta ämnen, och fasta ämnen spelar en central roll i bildandet av skum. Generellt kan tensider användas för att kontrollera skumbildningen, och olika mekaniska anordningar kan också användas för att eliminera skum.
Korrosivitet
Vissa sura livsmedel, såsom grönsaksjuice och fruktjuice, är benägna att korrosion uppstår i förångaren under avdunstning och koncentrering. För livsmedel orsakar även mild korrosion ofta kontaminering som gör produkten okvalificerad. Därför måste förångaren som används för sura livsmedel vara tillverkad av korrosionsbeständiga och värmeledande material, och den strukturella konstruktionen bör vara lätt att byta ut. Till exempel kan koncentreringen av citronsyralösningen använda ogenomträngliga grafitvärmerör eller syrabeständiga emaljförångare av sandwichtyp.
Flyktiga komponenter Många flytande livsmedel innehåller aromatiska och smakgivande komponenter, vilka är mer flyktiga än vatten. När vätskan avdunstar kommer dessa komponenter att släppas ut tillsammans med ångan, vilket påverkar kvaliteten på den koncentrerade produkten. Även om lågtemperaturkoncentrering kan minska förlusten av smakkomponenter, är en mer perfekt metod att vidta återvinningsåtgärder och sedan tillsätta dem i produkten efter återvinning.
Fryskoncentration
Flytande livsmedelsråvaror (såsom juice, mejeriprodukter eller andra lösningar som innehåller en stor mängd vatten) kyls i en lågtemperaturmiljö. När temperaturen sjunker under fryspunkten kommer vattenmolekylerna i lösningen att fällas ut i form av iskristaller. Detta beror på att vatten når fast-flytande jämvikt vid en specifik temperatur och tryck. Under denna temperatur fryser överskott av fritt vatten först, medan lösta ämnen (såsom sockerarter, organiska syror, pigment, aromer etc.) inte lätt kan frysas med vatten på grund av olika löslighet, utan förblir i det ofrysta koncentratet.
Separation av iskristaller
De bildade iskristallerna separeras från koncentratet genom centrifugering, filtrering eller andra fysikaliska metoder. Denna process involverar inte avdunstning av lösta ämnen, så den kan effektivt förhindra nedbrytning av värmekänsliga ingredienser och förlust av arom. Koncentratet efter separering av iskristallerna är den frysta koncentrerade produkten, som har en betydligt högre koncentration av lösta ämnen än den ursprungliga lösningen, samtidigt som den bibehåller livsmedlets ursprungliga färg, smak, näringsvärde och arom i största möjliga utsträckning.
Kontroll av frysförhållanden
Under fryskoncentreringsprocessen måste faktorer som fryshastighet, frystemperatur och tid kontrolleras exakt för att optimera iskristallernas storlek, morfologi och separation från koncentratet för att säkerställa slutproduktens kvalitet. Fryskoncentreringsteknik är särskilt lämplig för värmekänsliga livsmedel och drycker, såsom färska frukt- och grönsaksjuicer, biologiska produkter, läkemedel och exklusiva kryddor. Den kan maximera råvarornas naturliga kvalitet och har egenskaper som energibesparing och hög effektivitet. Denna metod har dock också vissa begränsningar. Till exempel kan koncentreringsprocessen inte steriliseras effektivt och kan kräva ytterligare steriliseringsbehandling. Dessutom kan svårigheten att separera iskristaller från koncentratet öka för vissa lösningar med hög viskositet eller som innehåller speciella ingredienser, vilket resulterar i minskad koncentreringseffektivitet och ökade kostnader.
Publiceringstid: 13 februari 2025
