Koncentrace potravin a nápojů
Koncentrace potravin znamená odstranění části rozpouštědla z tekutých potravin pro lepší výrobu, konzervaci a přepravu. Lze ji rozdělit na odpařování a koncentraci mrazením.
Koncentrace odpařování
Odpařování funguje na základě rozdílů v těkavosti rozpuštěné látky a rozpouštědla. Pokud je těkavost rozpuštěné látky v roztoku malá a rozpouštědlo má zjevnou těkavost, rozpouštědlo se odpařuje zahříváním, aby se roztok zakoncentroval. Koncentrovaný potravinářský roztok se umístí do odpařovače a zahřívá se externím zdrojem tepla. S rostoucí teplotou se rozpouštědlo (voda) v roztoku přemění na páru, protože bod varu vody je relativně nízký a voda se snadno odpařuje.
Během procesu odpařování páry rozpouštědla unikají nepřetržitě, zatímco rozpuštěná látka (jako je cukr, bílkoviny, minerály, vitamíny, pigmenty a další netěkavé nebo obtížně těkavé složky) zůstává ve zbývajícím roztoku díky svému vyššímu bodu varu a nižší těkavosti. Odpařené páry rozpouštědla se poté shromažďují a ochlazují pomocí kondenzátoru, aby se přeměnily zpět na kapalnou formu. Tento proces může rekuperovat část energie a snížit spotřebu energie. Kondenzovanou vodu lze recyklovat nebo vypouštět.
Původní roztok se po odpaření a kondenzaci zahušťuje na menší objemy s rostoucí koncentrací rozpuštěné látky. Koncentrovaný potravinářský roztok lze použít k následnému zpracování, jako je další sušení, výroba bonbonů, džemů, džusů nebo jako meziprodukt pro výrobu potravin.
V praktické průmyslové výrobě se často používají vícestupňové nebo víceúčelové odpařovací a koncentrační systémy. V závislosti na potřebách konkrétních výrobních procesů je nutné přesně měřit koncentraci potravin v reálném čase, aby byla zajištěna stabilní kvalita produktu a zlepšila se účinnost koncentrace. KontaktLónmetr, online dodavatel koncentračních měřičů, pro více informacíonline měřič koncentraceřešení.
Hlavní vlastnosti odpařování a koncentrace
Teplota a doba ohřevu by měly být při odpařování potravin a nápojů vážně zvažovány. „Nízká teplota a krátká doba“ slouží především k zajištění co nejvyšší kvality potravin, zatímco „vysoká teplota a krátká doba“ slouží především ke zlepšení efektivity výroby.
Nadměrné zahřívání způsobí degeneraci, usazování a spékání bílkovin, cukrů a pektinu. Zpracovávaný materiál, který je v těsném kontaktu s teplosměnným povrchem, je náchylný k tvorbě vodního kamene při nejvyšších teplotách ve srovnání s okolní teplotou materiálu. Jakmile se vodní kámen vytvoří, vážně ovlivní účinnost přenosu tepla a dokonce způsobí bezpečnostní problémy. Pozitivní opatření k řešení problému s tvorbou vodního kamene je zvýšení rychlosti kapaliny. Zkušenosti ukázaly, že zvýšení rychlosti kapaliny může výrazně snížit tvorbu vodního kamene. Kromě toho lze k zabránění potenciální tvorbě vodního kamene použít elektromagnetické a chemické metody proti usazování vodního kamene.
Viskozita
Mnoho potravin obsahuje velké množství bílkovin, cukrů, pektinů a dalších složek s vysokou viskozitou. Během procesu odpařování se viskozita roztoku zvyšuje s koncentrací, protože se snižuje jeho tekutost, což výrazně ztěžuje vedení tepla. Proto se pro odpařování viskózních produktů obvykle používá cirkulace nebo míchání vynucené vnější silou.
Pěnivost
Potraviny s vyšším obsahem bílkovin mají větší povrchové napětí. Při odpařování a varu vzniká stále více stabilních pěn, které snadno způsobí, že kapalina vstoupí do kondenzátoru s párou, což způsobí její ztrátu. Tvorba pěny souvisí s mezifázovým napětím. Mezifázové napětí vzniká mezi párou, přehřátou kapalinou a suspendovanými pevnými látkami a pevné látky hrají klíčovou roli při tvorbě pěny. Obecně lze k regulaci tvorby pěny použít povrchově aktivní látky a k jejímu odstranění lze použít také různá mechanická zařízení.
Korozivní účinnost
Některé kyselé potraviny, jako jsou zeleninové a ovocné šťávy, jsou náchylné ke korozi výparníku během odpařování a zahušťování. U potravin i mírná koroze často způsobuje kontaminaci, která činí produkt nevhodným. Proto musí být výparník používaný pro kyselé potraviny vyroben z korozivzdorných a tepelně vodivých materiálů a jeho konstrukční provedení by mělo být snadno vyměnitelné. Například pro zahušťování roztoku kyseliny citronové lze použít nepropustné grafitové topné trubice nebo kyselinovzdorné smaltované sendvičové výparníky.
Těkavé složky Mnoho tekutých potravin obsahuje aromatické a chuťové složky, které jsou těkavější než voda. Když se kapalina odpaří, tyto složky uniknou spolu s párou, což ovlivňuje kvalitu koncentrovaného produktu. Ačkoli koncentrace při nízkých teplotách může snížit ztrátu chuťových složek, dokonalejší metodou je přijmout opatření k jejich regeneraci a poté je přidat do produktu po regeneraci.
Koncentrace mrazu
Tekuté potravinářské suroviny (jako jsou džusy, mléčné výrobky nebo jiné roztoky obsahující velké množství vody) se ochladí v prostředí s nízkou teplotou. Když teplota klesne pod bod mrazu, molekuly vody v roztoku se srážejí ve formě ledových krystalků. Je to proto, že voda dosahuje rovnováhy pevná látka-kapalina při určité teplotě a tlaku. Pod touto teplotou přebytečná volná voda zmrzne jako první, zatímco rozpuštěné látky (jako jsou cukry, organické kyseliny, pigmenty, aromata atd.) se kvůli rozdílné rozpustnosti snadno nezmrazují s vodou, a proto zůstávají v nezmrazeném koncentrátu.
Oddělení ledových krystalů
Vzniklé ledové krystalky se od koncentrátu oddělují centrifugací, filtrací nebo jinými fyzikálními metodami. Tento proces nezahrnuje odpařování rozpuštěných látek, takže může účinně zabránit degradaci tepelně citlivých složek a ztrátě aroma. Koncentrát po oddělení ledových krystalků je zmrazený koncentrovaný produkt, který má výrazně vyšší koncentraci rozpuštěných látek než původní roztok, přičemž si v co největší míře zachovává původní barvu, chuť, nutriční hodnotu a aroma potraviny.
Řízení podmínek mrazu
Během procesu lyofilizace je třeba přesně kontrolovat faktory, jako je rychlost mražení, teplota a doba mražení, aby se optimalizovala velikost, morfologie a oddělení krystalků ledu od koncentrátu a zajistila se tak kvalita konečného produktu. Technologie lyofilizace je vhodná zejména pro potraviny a nápoje citlivé na teplo, jako jsou čerstvé ovocné a zeleninové šťávy, biologické produkty, léčiva a luxusní koření. Může maximalizovat přirozenou kvalitu surovin a vyznačuje se úsporou energie a vysokou účinností. Tato metoda má však i určitá omezení. Například proces lyofilizace nelze účinně sterilizovat a může vyžadovat dodatečnou sterilizaci. Kromě toho se u některých roztoků s vysokou viskozitou nebo obsahujících speciální složky může zvýšit obtížnost oddělení krystalků ledu od koncentrátu, což vede ke snížení účinnosti lyofilizace a zvýšení nákladů.
Čas zveřejnění: 13. února 2025
