Mat- og drikkevarekonsentrasjon
Matkonsentrering betyr å fjerne deler av løsemiddelet fra flytende mat for bedre produksjon, konservering og transport. Det kan kategoriseres som fordampning og frysekonsentrering.
Fordampningskonsentrasjon
Fordampning fungerer på grunnlag av forskjeller i flyktighet mellom oppløst stoff og løsemiddel. Når flyktigheten til det oppløste stoffet i løsningen er liten og løsemiddelet har tydelig flyktighet, fordampes løsemiddelet ved oppvarming for å konsentrere løsningen. Matløsningen som skal konsentreres plasseres i en fordamper og varmes opp av en ekstern varmekilde. Når temperaturen stiger, vil løsemiddelet (vannet) i løsningen omdannes til damp, fordi vannets kokepunkt er relativt lavt og det er lett å fordampe.
Under fordampningsprosessen slipper løsemiddeldampen ut kontinuerlig, mens det oppløste stoffet (som sukker, protein, mineraler, vitaminer, pigmenter og andre ikke-flyktige eller vanskelig flyktige komponenter) forblir i den gjenværende løsningen på grunn av dets høyere kokepunkt og lavere flyktighet. Den fordampede løsemiddeldampen samles deretter opp og avkjøles gjennom en kondensator for å omdanne den tilbake til flytende form. Denne prosessen kan gjenvinne noe energi og redusere energiforbruket. Det kondenserte vannet kan resirkuleres eller tømmes ut.
Den opprinnelige løsningen konsentreres til et mindre volum etter fordampning og kondensering, ettersom konsentrasjonen av det oppløste stoffet øker. Den konsentrerte matløsningen kan brukes til senere bearbeiding, for eksempel videre tørking, godteri, syltetøy, juice eller som et mellomliggende råmateriale for matproduksjon.
Flertrinns- eller flereffektfordampnings- og konsentrasjonssystemer brukes ofte i praktisk industriell produksjon. I henhold til behovene til spesifikke produksjonsprosesser må matkonsentrasjonen måles nøyaktig i sanntid for å sikre stabil produktkvalitet og forbedre konsentrasjonseffektiviteten. KontaktLonnmeter, en leverandør av konsentrasjonsmålere på nett, for meronline konsentrasjonsmålerløsninger.
Hovedtrekk ved fordampning og konsentrasjon
Oppvarmingstemperatur og -tid bør tas alvorlig ved fordamping av mat og drikke. «Lav temperatur og kort tid» er hovedsakelig for å sikre matkvaliteten så mye som mulig, mens «høy temperatur og kort tid» er hovedsakelig for å forbedre produksjonseffektiviteten.
Overdreven oppvarming vil forårsake degenerasjon, forkulling og kaking av proteiner, sukkerarter og pektin. Det bearbeidede materialet som er i nær kontakt med varmeoverføringsoverflaten er utsatt for avleiringer ved høyeste temperatur, sammenlignet med materialets omgivelsestemperatur. Når avleiringer først har dannet seg, vil det påvirke varmeoverføringseffektiviteten alvorlig og til og med forårsake sikkerhetsproblemer. Et positivt tiltak for å løse avleiringsproblemet er å øke væskehastigheten. Erfaring har vist at økning av væskehastigheten kan redusere dannelsen av avleiringer betydelig. I tillegg kan elektromagnetiske og kjemiske metoder for avleiring forhindres.
Viskositet
Mange matvarer inneholder mye protein, sukker, pektin og andre ingredienser med høy viskositet. Under fordampningsprosessen øker løsningens viskositet med konsentrasjonen etter hvert som fluiditeten avtar, noe som hindrer varmeledningen betydelig. Derfor brukes sirkulasjons- eller omrøringstiltak tvunget av ytre kraft vanligvis for fordampning av viskøse produkter.
Skumbarhet
Matvarer med mer protein har større overflatespenning. Ved fordampning og koking dannes det mer og mer stabilt skum, noe som lett fører til at væsken kommer inn i kondensatoren med dampen, noe som fører til at væsken tapes. Skumdannelse er relatert til grenseflatespenning. Grenseflatespenning oppstår mellom damp, overopphetet væske og suspenderte faste stoffer, og faste stoffer spiller en sentral rolle i dannelsen av skum. Generelt kan overflateaktive stoffer brukes til å kontrollere dannelsen av skum, og ulike mekaniske innretninger kan også brukes til å eliminere skum.
Korrosivitet
Enkelte sure matvarer, som grønnsaksjuice og fruktjuice, er utsatt for korrosjon av fordamperen under fordampning og konsentrering. For matvarer forårsaker selv mild korrosjon ofte forurensning som gjør produktet ukvalifisert. Derfor må fordamperen som brukes til sure matvarer være laget av korrosjonsbestandige og termisk ledende materialer, og den strukturelle utformingen bør være enkel å bytte ut. For eksempel kan konsentreringen av sitronsyreløsningen bruke ugjennomtrengelige grafittvarmerør eller syrebestandige emaljerte sandwichfordampere.
Flyktige komponenter Mange flytende matvarer inneholder aromatiske og smaksrike komponenter, som er mer flyktige enn vann. Når væsken fordamper, vil disse komponentene slippe ut sammen med dampen, noe som påvirker kvaliteten på det konsentrerte produktet. Selv om lavtemperaturkonsentrering kan redusere tapet av smakskomponenter, er en mer perfekt metode å iverksette gjenvinningstiltak og deretter tilsette dem i produktet etter gjenvinning.
Frysekonsentrasjon
Flytende matråvarer (som juice, meieriprodukter eller andre løsninger som inneholder store mengder vann) avkjøles i et miljø med lav temperatur. Når temperaturen synker under frysepunktet, vil vannmolekylene i løsningen utfelles i form av iskrystaller. Dette skyldes at vann når fast-væske-likevekt ved en bestemt temperatur og trykk. Under denne temperaturen vil overflødig fritt vann fryse først, mens løse stoffer (som sukkerarter, organiske syrer, pigmenter, smakstilsetninger osv.) ikke lett kan fryses med vann på grunn av ulik løselighet, men forblir i det ufryste konsentratet.
Separasjon av iskrystaller
De dannede iskrystallene separeres fra konsentratet ved sentrifugering, filtrering eller andre fysiske metoder. Denne prosessen involverer ikke fordamping av oppløste stoffer, slik at den effektivt kan forhindre nedbrytning av varmefølsomme ingredienser og tap av aroma. Konsentratet etter separering av iskrystallene er det frosne konsentrerte produktet, som har en betydelig høyere konsentrasjon av oppløst stoff enn den opprinnelige løsningen, samtidig som den beholder den opprinnelige fargen, smaken, næringsverdien og aromaen til maten i størst mulig grad.
Kontroll av fryseforhold
Under frysekonsentreringsprosessen må faktorer som frysehastighet, frysetemperatur og tid kontrolleres nøyaktig for å optimalisere iskrystallstørrelse, morfologi og separasjon fra konsentratet for å sikre kvaliteten på sluttproduktet. Frysekonsentreringsteknologi er spesielt egnet for varmefølsomme matvarer og drikkevarer, som fersk frukt- og grønnsaksjuice, biologiske produkter, legemidler og eksklusive krydder. Den kan maksimere den naturlige kvaliteten på råmaterialene og har egenskapene energisparing og høy effektivitet. Denne metoden har imidlertid også visse begrensninger. For eksempel kan ikke konsentreringsprosessen steriliseres effektivt og kan kreve ytterligere steriliseringsbehandling. I tillegg kan vanskeligheten med å separere iskrystaller fra konsentratet øke for noen løsninger med høy viskositet eller som inneholder spesielle ingredienser, noe som resulterer i redusert konsentreringseffektivitet og økte kostnader.
Publisert: 13. februar 2025
