Concentració d'aliments i begudes
La concentració d'aliments significa eliminar part del dissolvent dels aliments líquids per a una millor producció, conservació i transport. Es podria classificar en evaporació i concentració per congelació.
Concentració d'evaporació
L'evaporació funciona sobre la base de les diferències de volàtils entre el solut i el dissolvent. Quan la volatilitat del solut en la solució és petita i el dissolvent té una volatilitat evident, el dissolvent es vaporitza escalfant-lo per concentrar la solució. La solució alimentària que s'ha de concentrar es col·loca en un evaporador i s'escalfa mitjançant una font de calor externa. A mesura que augmenta la temperatura, el dissolvent (aigua) de la solució es convertirà en vapor, perquè el punt d'ebullició de l'aigua és relativament baix i és fàcil de vaporitzar.
Durant el procés d'evaporació, el vapor del dissolvent s'escapa contínuament, mentre que el solut (com ara sucre, proteïnes, minerals, vitamines, pigments i altres components no volàtils o difícils de volàtils) roman a la solució restant a causa del seu punt d'ebullició més alt i la seva menor volatilitat. El vapor del dissolvent evaporat es recull i es refreda a través d'un condensador per convertir-lo de nou en forma líquida. Aquest procés pot recuperar part de l'energia i reduir el consum d'energia. L'aigua condensada es pot reciclar o descarregar.
La solució original es concentra en un volum més petit després de l'evaporació i la condensació a mesura que augmenta la concentració de solut. La solució alimentària concentrada es pot utilitzar per a processaments posteriors, com ara assecatge addicional, dolços, melmelades, sucs o com a matèria primera intermèdia per a la producció d'aliments.
Els sistemes d'evaporació i concentració multietapa o multiefecte s'utilitzen sovint en la producció industrial pràctica. Segons les necessitats dels processos de producció específics, la concentració dels aliments s'ha de mesurar amb precisió en temps real per garantir una qualitat estable del producte i millorar l'eficiència de la concentració. ContacteLonnmeter, un proveïdor de mesuradors de concentració en línia, per a més informaciómesurador de concentració en líniasolucions.
Característiques principals de l'evaporació i la concentració
En l'evaporació d'aliments i begudes, cal tenir en compte seriosament la temperatura i el temps d'escalfament. "Baixa temperatura i poc temps" serveix principalment per garantir al màxim la qualitat dels aliments, mentre que "alta temperatura i poc temps" serveix principalment per millorar l'eficiència de la producció.
Un escalfament excessiu causarà degeneració, carbonització i apelmazament de proteïnes, sucres i pectina. El material processat que entra en contacte estret amb la superfície de transferència de calor és propens a la formació d'incrustacions a la temperatura més alta, en comparació amb la temperatura circumdant del material. Un cop formada l'incrustació, afectarà seriosament l'eficiència de la transferència de calor i fins i tot causarà problemes de seguretat. La mesura positiva per resoldre el problema de l'incrustació és augmentar la velocitat del líquid. L'experiència ha demostrat que augmentar la velocitat del líquid pot reduir significativament la formació d'incrustacions. A més, es poden prendre mètodes antiincrustació electromagnètics i antiincrustació químics per prevenir la possible incrustació.
Viscositat
Molts aliments contenen proteïnes riques, sucre, pectina i altres ingredients amb una viscositat elevada. Durant el procés d'evaporació, la viscositat de la solució augmenta amb la concentració a mesura que la fluïdesa disminueix, cosa que dificulta significativament la conducció de calor. Per tant, per a l'evaporació de productes viscosos, generalment s'adopten mesures de circulació o agitació forçades per una força externa.
Escumabilitat
Els materials alimentaris amb més proteïnes tenen una tensió superficial més gran. Quan s'evaporen i s'ebullen, hi ha escumes cada cop més estables, cosa que fa que el líquid entri fàcilment al condensador amb el vapor, cosa que fa que el líquid perdi consistència. La formació d'escuma està relacionada amb la tensió interfacial. La tensió interfacial es produeix entre el vapor, el líquid sobreescalfat i els sòlids en suspensió, i els sòlids tenen un paper fonamental en la formació d'escuma. Generalment, es poden utilitzar tensioactius per controlar la formació d'escuma, i també es poden utilitzar diversos dispositius mecànics per eliminar l'escuma.
Corrosivitat
Alguns aliments àcids, com ara els sucs de verdures i els sucs de fruites, són propensos a la corrosió de l'evaporador durant l'evaporació i la concentració. En el cas dels aliments, fins i tot la corrosió lleu sovint provoca contaminació que fa que el producte no estigui qualificat. Per tant, l'evaporador utilitzat per a aliments àcids ha de ser de materials resistents a la corrosió i tèrmicament conductors, i el disseny estructural ha de ser fàcil de substituir. Per exemple, per a la concentració d'una solució d'àcid cítric es poden utilitzar tubs de calefacció de grafit impermeables o evaporadors sandvitx d'esmalt resistents a l'àcid.
Components volàtils Molts aliments líquids contenen components aromàtics i de sabor, que són més volàtils que l'aigua. Quan el líquid s'evapora, aquests components s'escaparan juntament amb el vapor, cosa que afectarà la qualitat del producte concentrat. Tot i que la concentració a baixa temperatura pot reduir la pèrdua de components de sabor, un mètode més perfecte és prendre mesures de recuperació i després afegir-los al producte després de la recuperació.
Congelar la concentració
La matèria primera líquida dels aliments (com ara sucs, productes lactis o altres solucions que contenen una gran quantitat d'aigua) es refreda en un ambient de baixa temperatura. Quan la temperatura baixa per sota del punt de congelació, les molècules d'aigua de la solució precipiten en forma de cristalls de gel. Això es deu al fet que l'aigua arriba a l'equilibri sòlid-líquid a una temperatura i pressió específiques. Per sota d'aquesta temperatura, l'excés d'aigua lliure es congela primer, mentre que els soluts (com ara sucres, àcids orgànics, pigments, aromes, etc.) no es congelen fàcilment amb aigua a causa de la seva diferent solubilitat, sinó que romanen en el concentrat no congelat.
Separació de cristalls de gel
Els cristalls de gel formats se separen del concentrat mitjançant centrifugació, filtració o altres mètodes físics. Aquest procés no implica l'evaporació de soluts, de manera que pot prevenir eficaçment la degradació dels ingredients sensibles a la calor i la pèrdua d'aroma. El concentrat després de separar els cristalls de gel és el producte de concentració congelat, que té una concentració de soluts significativament més alta que la solució original, alhora que conserva el color, el gust, el valor nutricional i el sabor originals de l'aliment en la major mesura.
Control de les condicions de congelació
Durant el procés de concentració per congelació, cal controlar amb precisió factors com la velocitat de congelació, la temperatura de congelació i el temps per optimitzar la mida, la morfologia i la separació dels cristalls de gel del concentrat per garantir la qualitat del producte final. La tecnologia de concentració per congelació és especialment adequada per a aliments i begudes sensibles a la calor, com ara sucs de fruites i verdures fresques, productes biològics, productes farmacèutics i condiments d'alta gamma. Pot maximitzar la qualitat natural de les matèries primeres i té les característiques d'estalvi d'energia i alta eficiència. Tanmateix, aquest mètode també té certes limitacions. Per exemple, el procés de concentració no es pot esterilitzar eficaçment i pot requerir un tractament d'esterilització addicional. A més, per a algunes solucions amb alta viscositat o que contenen ingredients especials, la dificultat de separar els cristalls de gel del concentrat pot augmentar, cosa que resulta en una reducció de l'eficiència de concentració i un augment dels costos.
Data de publicació: 13 de febrer de 2025
