Резервоар за вакуумно концентриране със скребано повърхност: концентриране на плодови джамове без изгаряне на цвят, пектин или аромат

Напълнете тенджерата за сладко с пюре от ягоди, включете парата и си отидете за един час — и ще получите сладко. Ще получите също тъмно червеникавокафяв цвят, приглушен аромат, слой изгоряло плодово пюре, залепено по вътрешната повърхност на тенджерата, и работа по почистване, която никой не желае да върши. Проблемът не е в рецептурата. Проблемът е там, където топлината се среща с плодовете.

Вакуумна концентрационна тенджера със скребеща повърхност решава едновременно и двете страни на този проблем: намалява точката на кипене на плодовата маса до приблизително 45–60 °C и поддържа нагрятата повърхност чиста при всяко завъртане, така че продуктът никога не остава неподвижен достатъчно дълго, за да изгори.

В тази статия се обяснява как работят двете механизма, какви промени настъпват в крайния продукт в шишето, стандартните параметри на нашата серия RY-GBNS / RY-ZN и как да подберете подходящ размер на уреда за вашия собствен продукт.

Монтирана на платформа вакуумна концентрационна тенджера със скребеща повърхност, със съд с външна обвивка, задвижващ блок за скребача, кондензаторна колона и резервоар за събиране на дестилата

Защо сладкото е най-трудният продукт за концентриране

Повечето изпарители са проектирани за прозрачни, свободно течащи течности. Джамът нарушава едновременно три от техните предположения.

Той е термично нестабилен. Антоцианините в ягоди, малини, череши и боровинки бързо се разграждат при температури над 80 °C. Пектинът — веществото, което кара джама да се стегне — се деполимеризира при продължително топлинно въздействие. Летливите ароматни съединения, които кара хората да казват „това вкусът на истински плод“, започват да се изпаряват веднага щом пюрешката закипи силно. Ако задържите плодово пюре при атмосферна точка на кипене, губите всички три компонента завинаги.

Той е високо вискозен и вискозитетът му расте по време на процеса. Плодовото пюре влиза в резервоара при около 12–20 °Brix и излиза при 65–68 °Brix. В този диапазон вискозитетът нараства с порядъци, докато масата престава да се държи като течност и започва да прилича повече на паста. Насосите, тръбите и обикновените повърхности за падащ филм просто спират да функционират.

Той образува натрупвания върху загрята повърхност. Във всяко обвивно съдово устройство се формира неподвижен граничен слой срещу горещия метал. При вода този слой е тънък и безвреден. При паста от плодове, богата на захар, той се уплътнява, прегрява, карамелизира и най-накрая се въглеродизира – изгорял филм, който изолира обвивката, забавя производствения цикъл, променя вкуса и трябва да се скърта ръчно. Изгарянето по повърхността е най-скъпият начин на повреда при производството на конфитюр: то ви струва енергия, добив, цвят и труд едновременно.

Два механизма, които решават проблема: вакуум и скребач, който никога не спира да се движи

Намалете температурата на кипене вместо да добавяте повече топлина

Водата кипи при 100 °C само защото е подложена на атмосферно налягане от един атмосферен слой въздух. Премахнете това налягане и температурата на кипене рязко намалява.

Влекат се две инженерни последици, и двете водят до икономии:

1. Продуктът никога не се нагрява достатъчно, за да се повреди. При 45–60 °C пектинът остава непроменен, антоцианите запазват цвета си, а летливите ароматни съединения остават в продукта, а не в кондензатора.
2. Разликата в температурата за пренасяне на топлината става по-голяма, а не по-малка. Парата при ≤ 0,15 MPa е наситена при около 111 °C. Срещу маса, която кипи при 50 °C, това представлява температурна разлика от повече от 60 K – следователно малка нагревателна площ е достатъчна и нисконапрежената или регенерираната отпадъчна пара става използваем източник на топлина.

Тъй като разтворените захар и пектин повишават температурата на кипене на разтвора, плодовата маса с 65 °Brix кипи с няколко градуса над стойността за чиста вода. Затова посочваме практическия работен диапазон като 45–60 °C, а не теоретичния минимум.

Поддържайте нагрятата стена чиста при всяка оборот.

Само вакуумът не решава проблема с високовискозния продукт. Понижаването на температурата на кипене не премахва граничния слой срещу рубашката – той продължава да съществува, да е застоял и да предизвиква локално прегряване.

Скраперът е това, което затваря разстоянието. Вътре в съда хранителни ножове, монтирани на централен вал, се въртят срещу облицованата стена при контролиран зазор. При всяко преминаване те отделят филма от продукта от горещия метал и го изхвърлят обратно в основната маса. Резултатът е:

• Липсата на застоял филм означава липса на локално прегряване – и липса на изгорял, карамелизиран слой, който трябва да се почиства.
• Повърхността за предаване на топлина се обновява непрекъснато, така че коефициентът не намалява по време на цялата партида, както става при неразбъркван котел с облицовка.
• Масата остава хомогенна, така че °Brix е еднакъв от първия до последния литър, а не стратифициран между горещата стена и студеното ядро.
• Високо вискозните и пастообразни продукти остават податливи на обработка чак до крайната точка. Скраперните концентратори Ruiyuan са проектирани за концентриране до специфична плътност над 1,4 – област, в която обикновеният вакуумен котел с облицовка не може да функционира.

Геометрията на резервоарното тяло съответства на продукта и изискванията за източване: сферично тяло (GNQ) за равномерен контакт със стените и гладко течение на продукта или конично тяло (GNZ) за надеждно източване на гъсти, пастообразни концентрати.

Какво има вътре във вакуумния концентратор със скребеща повърхност

Стандартната конфигурация Ruiyuan се състои от пет функционални блока, плюс задвижващите устройства и системата за управление:

• Тяло на концентратора - обвивка с куполообразен горен край и дънно с вдлъбнатина, огледално полирани мокри повърхности, люк за достъп, прозорец за наблюдение с почистващо устройство и разбъркващ агрегат със скребеща повърхност, задвижван чрез ъглов редуктор.
• Сепаратор за пара-течен фазов поток - отделя увлечени капки от парата, така че продуктът да не попадне в кондензатора.
• Кондензор - тръбно-черупков тип, размериран така, че да намали обема на парата, който вакуумният помпа трябва да обработи.
• Cooler - спирален тип, който охлажда кондензата до безопасна температура за източване.
• Резервоар за приемане - събира дистилата; неговият обем е определен спрямо партидата, така че един цикъл на концентриране може да се извърши без прекъсване на вакуума.

Около този основен елемент добавяме вакуумната система, контурът за загряване на черупката (пара, топла вода или електрическо), CIP разпръскващата топка, инструментариума (вакуумметър, цифров термометър, пробоотборен клапан) и панела за управление – от ръчни клапани и цифрови индикатори до PLC + HMI със съхранение на рецепти и регистриране на данни за партиди.

Вътре в съда: скребещите лопатки преминават по загрятата стена при всяко завъртане, така че не може да се образува застоял филм и нищо не изгаря.

Видео файл на процеса: assets/web/scraper-wall-demo-h264.mp4

Какво се променя в готовата кутия

• Цветът се запазва. Ягодите, черешите и плодовете с костилка запазват оттенъка, който купувачите очакват, вместо да потъмняват към кафяво.
• Ароматът остава в продукта. Охладеният кондензатор и плиткият вакуум означават, че летливите съединения се кондензират и се връщат обратно, а не се изпаряват – а допълнителната колона за възстановяване на аромата може да улавя ароматната фракция за повторно дозиране.
• Няма изгорели нотки. Вкусовият профил е плодов, а не карамел и пепел.
• Пектинът все още гелира. По-кратко време на престой при по-ниска температура означава, че системата за гелиране работи както е предвидено в рецептата, което е още по-важно за формулировки с намалена захар и високо плодово съдържание.
• По-висок приход. Продуктът, който не изгаря по стените, е продукт, който можете да продадете. Загубите от изгаряне и продуктът, задържан при почистването със скребък, са намалени.
• Постоянен °Brix. Еднородната концентрация прави теглото при пълнене, активността на водата и срока на годност предсказуеми от партида на партида.
• По-бързо почистване. Частите, които са в контакт с продукта и са полирани до огледален блясък, закръглената вътрешна геометрия и CIP разпръскващите топки превръщат ръчната работа с чук и длето в цикъл на измиване. Санитарният дизайн следва хранителната GMP практика навсякъде.

Стандартни технически параметри

В таблицата по-долу са изброени стандартните серии за вакуумно концентриране. Обемите варирали от 10 л пилотни установки до 500 л производствени съдове; по-големи капацитети и многостепенни или термично рекомпресирани конфигурации се проектират по поръчка. Тъй като площта за загряване, площта за кондензация и нивото на вакуума трябва да съответстват на продукта, окончателните стойности се потвърждават спрямо вашата пюре, желаната концентрация в °Brix и изискваната скорост на изпаряване.

Параметрите се отнасят до стандартната серия и подлежат на инженерно потвърждение за всеки продукт, вискозитет и режим на работа.

Опции и персонализация

• Геометрия на резервоара – сферично тяло (GNQ) или конично тяло (GNZ) според характера на течността и изискванията за източване.
• Капацитет – 10 L до 500 L като стандарт; съдове за производствена мащабност и пълни линии се произвеждат по поръчка.
• Материали в контактиране – неръждаема стомана SS304 или SS316L, огледална или матова повърхност, с предоставяне на сертификати за материала.
• Топлинен агент – наситена пара, гореща вода или електрическо загряване, когато котел не е на разположение.
• Вакуумна система – водно-пръстенов вакуумна помпа, когато охлаждащата вода е в изобилие; сух вакуум, когато отвеждането на вода е ограничено.
• Възстановяване на аромата – кондензатор и колона за възстановяване, подходящи за продукти, при които трябва да се уловят и върнат високите нотки.
• Автоматизация – от местни манометри и ръчни клапани до ПЛК с ЧМИ, управление на рецепти, регистриране на партиди и обработка на аларми.
• Експлозионно-защитно електрооборудване – налично за плодови подготвки, съдържащи алкохол, и за рецепти въз основа на спиртни напитки.
• Мобилност и подредба – монтирани на подвижни рамки за пилотни инсталации и фабрики с многопродуктово производство.

Приложения

Същият принцип – ниска температура плюс изтрита стена – е подходящ за всеки плодов продукт, който е гъст, чувствителен към топлина или и двете:

• Ягодени джамове и конфитюри – ягоди, малини, боровинки, ежовини, черна смокиня, където цветът е ключовият фактор за продажба.
• Пюре от костилкови и тропически плодове – пързик, праскова, манго, маракуя, гуава, смокиня, банан.
• Мармалад и цитрусови приготовления – формулировки с кора и основи от горчиви портокали.
• Плодови приготовления за промишлеността – пълнежи за сладкарски изделия, плодови основи за млечни продукти и йогурти, разноцветни вкрапвания за сладолед, компоненти за напитки.
• Паста от дати, юдзу и смокини – много високо съдържание на твърди вещества, много висока вискозитет.
• Ябълково масло и плодови масла, бавно готвени .
• Плодови намазки с ниско съдържание на захар и без добавена захар - където твърдите плодови части осигуряват консистенцията, а топлинното повреждане е веднага забележимо.
• Пюре за бебета - където запазването на хранителните вещества и цвета е декларирано на етикета, а не просто предпочитание.
• Концентриране на доматен, пиперен и солен плодов паста - същите проблеми с образуване на отлагания и промяна на цвят, същото решение.

Кипене на плодово пюре под дълбок вакуум, наблюдавано през инспекционното стъкло на вакуумна концентрационна камера с почистващи повърхности.

Видео файл на процеса: assets/web/jam-concentration-1-h264.mp4

Как да изберете подходяща единица за вашия продукт

Концентрацията е масов баланс, а числото, което определя размера на машината, не е обемът на партидата – то е количеството вода, която трябва да се отстрани, и скоростта, с която това става.

Вода за изпаряване = M_храна × (1 − Brix_вход / Brix_изход)

Решен пример. 500 kg плодова пюре с 12 °Brix, концентрирана до 65 °Brix:

500 × (1 − 12 / 65) = 500 × 0.815 = 408 kg вода

Партидата завършва при приблизително 92 kg джем. Разделете 408 kg на времето за една партида, което ви е необходимо, и ще получите изискваната скорост на изпаряване в kg/h – величината, която определя площта на нагревателната повърхност, размера на кондензатора и капацитета на вакуумния помпа.

Изпратете ни тези шест входни параметъра и ние ще определим размерите на уреда и ще Ви предложим оферта:

3. Продукт и рецепта (плодове, захар, пектин, добавен алкохол или твърди вещества).
4. Маса или обем на храната за една партида и брой партиди на ден.
5. Brix (или общо сухо вещество) на входа и на изхода.
6. Очаквана вискозитетност или крайна специфична тежест – и дали присъстват парченца плод.
7. Налично загряване: налягане на пара, температура на гореща вода или само електричество.
8. Температура и разход на охлаждаща вода, както и ограниченията ви относно енергийните ресурси и отвеждането.

Избор между технологии за концентриране

Ако вашият продукт се лее като сок, падащата пленка ще го концентрира по-евтино на тон. Ако вашият продукт се затвърдява в шише, скреберът трябва да е монтиран върху стената на рубашката.

Вижте процеса в действие

Пълна вакуумна концентрационна инсталация: корпус на концентратора, кондензаторна колона, прегледно стъкло и регулиращи клапани — всички монтирани на един общ рамка.

Видео файл на процеса: assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4

Защо да работите с Ruiyuan

Shanghai Ruiyuan Machinery Equipment Co., Ltd. проектира и произвежда оборудване за екстракция, концентрация и обработка на течности от 2011 г. от производствените си мощности в район Фенгсиан, Шанхай. Обхватът ни включва лабораторни и пилотни установки, както и промишлени линии за хранителната, млечната, напитковата, ферментационната, фармацевтичната и фината химическа промишленост: заводи за екстракция и концентрация, изпарители с падаща плёнка и с един ефект, стерилизатори UHT, кристализатори, спрей-сушилни и пълни комплексни производствени линии под ключ.

За проекти по концентрация това означава, че не закупувате просто съд. Закупувате цялостна установка, адаптирана към кривата на вискозитет на вашия продукт, целевото съдържание на твърди вещества, наличните ви енергийни ресурси и режима ви за почистване – и подкрепена през целия процес на инсталация, пускане в експлоатация и обучение на операторите.

Често задавани въпроси

Какво крайно съдържание на твърди вещества може да постигне установката?

Стандартната серия е проектирана да концентрира до специфична плътност над 1,4, а вискозитетът – а не нивото на вакуума – обикновено е практическият лимит. За повечето плодови джамове това означава 65–68 °Brix. Съобщете ни желаната крайна точка и ние ще потвърдим постижимата стойност за вашия продукт.

Ще повреди ли скребачът плодовите парченца или текстурата?

Ножовете се движат по стената с контролиран зазор и почистват нагрятата повърхност, вместо да размачкват основната маса. Плодовите парченца обикновено се добавят след концентрирането, за да се запазят цели; когато е необходимо те да издържат целия цикъл, ние подбираме геометрията и скоростта на разбърквателя съответно.

Температурата достатъчно ли е ниска, за да се запази пектинът и цветът?

Да. Стандартните единици работят при манометричен вакуум от 600–700 mmHg, което съответства на температура на кипене приблизително 45–60 °C за захаросана плодова маса. Това е значително по-ниско от температурния диапазон, при който антоцианините и пектинът бързо се разграждат.

Какви енергийни ресурси са ми необходими?

Пара при ≤ 0,15 MPa (достатъчна е ниско налягаща или регенерирана пара), охлаждаща вода за кондензатора и охладителя, както и стандартно електрозахранване. Тъй като температурата на кипене е ниска, температурната разлика по повърхността на рубашката остава значителна, поради което работата се извършва с умерена площ за загряване.

Колко време отнема една партида?

Това зависи от количеството вода, която трябва да бъде отстранена, и от скоростта на изпаряване, определена за вашата инсталация. Използвайте горното масово балансиране, за да определите килограмите вода, след това разделете това количество на желаното време за една партида – площта за загряване и кондензиране се проектира въз основа на този резултат.

Може ли да се почиства на място?

Да. Влажните части са огледално полирани с закръглена вътрешна геометрия, а CIP-разпръсквателните сфери са монтирани като стандартно оборудване. Скреберната конструкция е проектирана така, че рутинната й инспекция и замяната на ножовете да стават без големи демонтажни операции.

Каква документация се доставя заедно с оборудването?

Сертификати за материали за влажните части, протоколи от производството и хидропневматичните изпитания, електрическа и инструментална документация, както и ръководство за експлоатация и поддръжка. Фабричното приемане и обучението на операторите могат да се организират преди изпращането.

Заявете Оферта

Изпратете ни своя продукт, размера на партидата, входната и целевата концентрация (в градуси Брикс) и наличните ви енергийни ресурси. Ще Ви предоставим проектирана установка, описание на процеса и комерсиално предложение; ако рецепта е нова за вас, можем да проведем изпитания по концентриране с вашата собствена плодова пюре, преди да вземете решение за производствената мощност.

Контакт

Тони Чжан
Шанхай Жуйюан Машинария Ко., Лтд.
Улица Цинлин, № 168, парк Цинган, район Фенгсиян, Шанхай, Китай
Мобилен телефон / WhatsApp: +86 136 0188 4162
Електронна поща: [email protected]
Уебсайт: www.ruiyuanextraction.com