Vakuum-Konzentrationstank mit Abstreifoberfläche: Konzentrieren von Fruchtmarmelade ohne Verbrennung von Farbe, Pektin oder Aroma

Füllen Sie einen Marmeladetopf mit Erdbeerpüree, schalten Sie die Dampfzufuhr ein und gehen Sie eine Stunde lang weg – und Sie erhalten Marmelade. Gleichzeitig erhalten Sie jedoch eine stumpfe braun-rote Farbe, ein abgeflachtes Aroma, eine Kruste aus verbrannten Früchten, die sich an der Heizjacke festgesetzt hat, sowie eine Reinigungsarbeit, die niemand übernehmen möchte. Das Problem liegt nicht im Rezept. Das Problem liegt dort, wo die Wärme auf die Frucht trifft.

Ein vakuumgestützter Konzentrationstank mit Abstreifvorrichtung löst beide Teile dieses Problems gleichzeitig: Er senkt den Siedepunkt der Fruchtmasse auf etwa 45–60 °C ab und hält die beheizte Wand bei jeder einzelnen Umdrehung sauber abgestreift, sodass das Produkt niemals lange genug stillsteht, um anzubrennen.

Dieser Artikel erläutert, wie beide Mechanismen funktionieren, welche Veränderungen sich im fertigen Glas ergeben, die Standardparameter unserer RY-GBNS/RY-ZN-Serie sowie die Dimensionierung einer Anlage für Ihr eigenes Produkt.

Fahrgestellmontierter vakuumgestützter Konzentrationstank mit Abstreifvorrichtung, doppelwandigem Behälter, Abstreibantriebseinheit, Kondensatorsäule und Destillat-Auffangbehälter

Warum Marmelade das schwierigste Produkt zur Konzentration ist

Die meisten Verdampfer sind für klare, frei fließende Flüssigkeiten konzipiert. Konfitüre stellt gleich drei ihrer Annahmen auf einmal infrage.

Sie ist thermisch empfindlich. Anthocyane in Erdbeeren, Himbeeren, Kirschen und Heidelbeeren zerfallen rasch oberhalb von 80 °C. Pektin – die Substanz, die Konfitüre zum Gelieren bringt – depolymerisiert bei längerer Hitzebelastung. Aromavolatilen, den Verbindungen, die Menschen dazu veranlassen, zu sagen: „Das schmeckt nach echtem Obst“, entweichen bereits beim heftigen Aufkochen der Masse. Hält man einen Fruchtpüree bei atmosphärischem Siedepunkt, verliert man alle drei Eigenschaften dauerhaft.

Sie ist viskos – und wird mit fortschreitender Verdampfung immer viskoser. Ein Fruchtpüree tritt mit etwa 12–20 °Brix in den Tank ein und verlässt ihn mit 65–68 °Brix. In diesem Bereich steigt die Viskosität um Größenordnungen an, bis die Masse weniger wie eine Flüssigkeit und mehr wie eine Paste verhält. Pumpen, Rohrleitungen und herkömmliche Fallfilm-Oberflächen versagen einfach.

Sie verunreinigt die beheizte Wand. In jedem ummantelten Behälter bildet sich an der heißen Metallwand eine stehende Grenzschicht. Bei Wasser ist diese Schicht dünn und harmlos. Bei einer zuckerreichen Fruchtpaste verdickt sie sich, überhitzt, karamellisiert und verkohlt schließlich – ein angebrannter Film, der die Mantelheizung isoliert, den Produktionsprozess verlangsamt, den Geschmack beeinträchtigt und manuell abgekratzt werden muss. Anbrennen ist der kostspieligste Fehler in der Marmeladenherstellung: Es verursacht gleichzeitig Energie-, Ausbeute-, Farb- und Arbeitskosten.

Zwei Mechanismen beheben das Problem: Vakuum und ein kontinuierlich bewegter Abstreifer

Senken Sie den Siedepunkt statt mehr Wärme zuzuführen

Wasser siedet bei 100 °C nur deshalb, weil es unter einem Atmosphärendruck Luft steht. Entfernen Sie diesen Druck, so fällt der Siedepunkt steil ab.

Daraus ergeben sich zwei technische Konsequenzen, von denen beide Kosten sparen:

1. Das Produkt wird niemals so heiß, dass es sich selbst beschädigt. Bei 45–60 °C bleibt das Pektin intakt, Anthocyane behalten ihre Farbe und flüchtige Aromastoffe verbleiben im Produkt statt im Kondensator.
2. Die treibende Temperaturdifferenz wird größer, nicht kleiner. Dampf mit einem Druck von ≤ 0,15 MPa hat eine Sättigungstemperatur von etwa 111 °C. Im Vergleich zu einer Masse, die bei 50 °C siedet, ergibt das eine Temperaturdifferenz von mehr als 60 K – daher genügt eine kleine Heizfläche, und Niederdruckdampf oder rückgewonnener Abwärmedampf wird als Wärmequelle nutzbar.

Da gelöster Zucker und Pektin den Siedepunkt der Lösung erhöhen, siedet eine Fruchtmasse mit 65 °Brix einige Grad über dem Wert für reines Wasser. Deshalb geben wir das praktische Arbeitsfenster mit 45–60 °C an – statt des theoretischen Minimums.

Halten Sie die beheizte Wand bei jeder Umdrehung sauber.

Allein ein Vakuum löst kein viskoses Produkt. Auch wenn der Siedepunkt gesenkt wird, bleibt die Grenzschicht an der Mantelwand bestehen, bleibt stillstehend und führt weiterhin zu lokaler Überhitzung.

Der Schaber schließt diese Lücke. Im Inneren des Behälters rotieren lebensmittelgeeignete Schaufeln, die auf einer zentralen Welle montiert sind, mit definiertem Spalt gegen die beheizte Mantelwand. Bei jedem Umlauf lösen sie die Produktschicht von der heißen Metalloberfläche und schleudern sie zurück in die Hauptmasse. Das Ergebnis:

• Kein stehender Film bedeutet keine lokale Überhitzung – und keine verbrannte, karamellisierte Schicht, die gereinigt werden muss.
• Die Wärmeübertragungsfläche wird kontinuierlich erneuert, sodass der Wärmeübergangskoeffizient während der gesamten Charge nicht wie bei einem unbewehrten Vakuumkessel abfällt.
• Die Masse bleibt homogen, sodass der °Brix-Wert von dem ersten bis zum letzten Liter einheitlich ist und sich nicht zwischen der heißen Wand und dem kühleren Kern schichtet.
• Hochviskose und pastöse Produkte bleiben bis zum Endpunkt handhabbar. Ruiyuan-Kratzkonzentratoren sind für eine Konzentration auf eine Dichte über 1,4 ausgelegt – ein Bereich, in dem ein einfacher doppelwandiger Vakuumkessel versagt.

Die Geometrie des Tankkörpers ist an das Produkt und an die Entleerungsanforderungen angepasst: ein kugelförmiger Körper (GNQ) für gleichmäßigen Wandkontakt und einen glatten Produktfluss oder ein konischer Körper (GNZ) für eine zuverlässige Entleerung dickflüssiger, pastöser Konzentrate.

Was befindet sich innerhalb eines vakuumbetriebenen Kratzfilmkonzentrators?

Die Standardkonfiguration von Ruiyuan besteht aus fünf funktionalen Blöcken sowie den Antrieben und der Steuerung:

• Konzentratorgehäuse – doppelwandiger Behälter mit gewölbtem Deckel, gewölbtem Boden, spiegelblank polierten benetzten Oberflächen, Mannloch, Sichtglas mit Wischer und Schaber-Rührer, der über ein rechtwinkliges Getriebe angetrieben wird.
• Dampf-Flüssigkeitsabscheider – entfernt eingeschleppte Tröpfchen aus dem Dampf, sodass das Produkt nicht in den Kondensator gelangt.
• Kondensator – Rohrbündeltyp, dimensioniert, um das Dampfvolumen zu reduzieren, das die Vakuumpumpe bewältigen muss.
• Kühlgerät – Spiraltyp, kühlt das Kondensat auf eine sichere Austrittstemperatur ab.
• Auffangbehälter – sammelt das Destillat; sein Volumen ist auf die Charge abgestimmt, sodass ein einzelner Konzentrationszyklus ohne Unterbrechung des Vakuums durchgeführt werden kann.

Um diesen Kern ergänzen wir das Vakuumsystem, den Mantelheizkreis (Dampf, heißes Wasser oder elektrisch), die CIP-Sprühkugel, die Messtechnik (Vakuummanometer, digitale Temperaturanzeige, Probenahmeventil) sowie das Steuerpult – von manuellen Ventilen und digitalen Anzeigen bis hin zu SPS + HMI mit Rezepturspeicherung und Chargendatenprotokollierung.

Im Inneren des Gefäßes: Die Schaberklingen streichen bei jeder Umdrehung über die beheizte Wand, sodass sich keine stehende Schicht bilden kann und nichts anbrennt.

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Was sich im fertigen Glas ändert

• Die Farbe bleibt erhalten. Beeren, Kirschen und Steinobst behalten die von Käufern erwartete Farbnuance statt ins Braune abzufärben.
• Das Aroma verbleibt im Produkt. Ein gekühlter Kondensator und ein geringer Unterdruck bewirken, dass flüchtige Bestandteile kondensiert und zurückgeführt – statt verdampft – werden; optional kann eine Aromagewinnungssäule den aromatischen Anteil auffangen, um ihn später wieder zuzudosieren.
• Keine angebrannten Noten. Das Geschmacksprofil ist fruchtig, nicht karamellig und aschig.
• Pektin geliert weiterhin. Eine kürzere Verweilzeit bei niedrigerer Temperatur bedeutet, dass das Geliersystem gemäß der Rezeptur funktioniert – was insbesondere bei zuckerreduzierten und fruchtreichen Formulierungen noch wichtiger ist.
• Höherer Ertrag. Produkt, das nicht an der Wand anbrennt, ist Produkt, das Sie verkaufen können. Verluste durch Anbrennen sowie Produktreste aus der Schaberreinigung werden beide reduziert.
• Konstante °Brix-Werte. Eine einheitliche Konzentration macht Abfüllgewichte, Wasseraktivität und Haltbarkeit von Charge zu Charge vorhersagbar.
• Schnellere Reinigung. Spiegelblank polierte benetzte Teile, abgerundete innere Geometrie und CIP-Spraykugeln verwandeln eine manuelle Meißelarbeit in einen einfachen Spülgang. Das hygienische Design folgt durchgängig den GMP-Richtlinien für Lebensmittel.

Technische Standardparameter

Die nachstehende Tabelle enthält die Standardreihe für Vakuumkonzentration. Die Größen reichen von 10-L-Pilotanlagen bis zu 500-L-Produktionsgefäßen; größere Kapazitäten sowie Anlagen mit Mehrfacheffekt oder thermischer Rekompression werden auf Kundenwunsch konstruiert. Da Heizfläche, Kondensationsfläche und Vakuumniveau alle an das Produkt angepasst werden müssen, werden die endgültigen Werte anhand Ihres Pürees, Ihres Ziel-°Brix-Werts und Ihrer geforderten Verdampfungsrate bestätigt.

Die Parameter beziehen sich auf die Standardserie und unterliegen der technischen Bestätigung für jedes Produkt, dessen Viskosität und Einsatzbedingungen.

Optionen und Individualanfertigungen

• Beckengeometrie – kugelförmiger Körper (GNQ) oder kegelförmiger Körper (GNZ) zur Anpassung an Produktstrom und Entleerung.
• Kapazität – 10 L bis 500 L als Standard; Großserienbehälter und komplette Anlagen nach Kundenwunsch.
• In Kontakt stehende Materialien – Edelstahl 304 oder 316L, Spiegel- oder Satinfinish, mit Materialzertifikaten.
• Heizmedien – gesättigter Dampf, Heißwasser oder elektrische Heizung, falls kein Kessel vorhanden ist.
• Vakuumsystem - Wasserringpumpe, wo Kühlwasser reichlich vorhanden ist; Trockenvakuum, wo die Wasserabfuhr eingeschränkt ist.
• Aromagewinnung - Kondensator- und Rückgewinnungssäulen-Anordnung für Produkte, bei denen die Kopfnoten eingefangen und zurückgeführt werden müssen.
• Automatisierung - von lokalen Manometern und Handventilen bis hin zu SPS mit HMI, Rezeptverwaltung, Chargenprotokollierung und Alarmmanagement.
• Explosionsgeschützte Elektrik - verfügbar für alkoholhaltige Fruchtzubereitungen und spiritusbasierte Rezepturen.
• Mobilität und Anordnung - fahrbare, skidmontierte Rahmen für Versuchsanlagen und Mehrprodukt-Fabriken.

Anwendungen

Das gleiche Prinzip – niedrige Temperatur plus gewischte Wand – eignet sich für jedes Fruchtprodukt, das dickflüssig, wärmeempfindlich oder beides ist:

• Beerenmarmeladen und -konfitüren – Erdbeere, Himbeere, Heidelbeere, Brombeere, Schwarze Johannisbeere, wobei die Farbe das Verkaufsargument ist.
• Steinobst- und tropische Fruchtpürees – Aprikose, Pfirsich, Mango, Passionsfrucht, Guave, Feige, Banane.
• Marmeladen- und Zitruszubereitungen – Schalen-in-Formulierungen und Bitterorangengrundlagen.
• Fruchtzubereitungen für die Industrie – Füllungen für Backwaren, Fruchtgrundlagen für Milch- und Joghurtprodukte, Streifen für Speiseeis, Geschmackstoffe für Getränke.
• Dattel-, Jujube- und Feigenpasten – sehr hoher Feststoffgehalt, sehr hohe Viskosität.
• Apfelbutter und langsam gekochte Fruchtbutter .
• Zuckerarme und zuckerfreie Fruchtaufstriche – bei denen die Fruchtfeststoffe die Konsistenz bestimmen und Hitzeschäden sofort sichtbar sind.
• Breiprodukte für Säuglinge – bei denen die Erhaltung von Nährstoffen und Farbe eine behauptete Kennzeichnung ist, keine bloße Präferenz.
• Konzentration von Tomaten-, Paprika- und herzhaften Fruchtpasten – dieselben Verschmutzungs- und Verfärbungsprobleme, dieselbe Lösung.

Kochen von Fruchtpüree unter tiefem Vakuum, sichtbar durch das Inspektionsglas eines gekühlten Vakuumkonzentrationsbehälters mit abkratzender Oberfläche.

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So dimensionieren Sie eine Anlage für Ihr Produkt

Konzentration ist eine Massenbilanz; die entscheidende Größe zur Dimensionierung der Maschine ist nicht das Chargenvolumen, sondern die Menge an Wasser, die entfernt werden muss – und die Geschwindigkeit, mit der dies geschehen muss.

Wassermenge zum Verdampfen = M_Zulauf × (1 - \frac{Brix_{ein}}{Brix_{aus}})

Rechenbeispiel. 500 kg Fruchtpüree mit 12 °Brix werden auf 65 °Brix konzentriert:

500 × (1 - (12) ÷ (65)) = 500 × 0,815 = 408 kg Wasser

Die Charge endet bei etwa 92 kg Marmelade. Teilen Sie die 408 kg durch die gewünschte Chargendauer, und Sie erhalten die erforderliche Verdampfungsrate in kg/h – die Kenngröße, die Heizfläche, Kondensatorgröße und Vakuumpumpenleistung bestimmt.

Senden Sie uns diese sechs Angaben zu, damit wir die Anlage dimensionieren und ein Angebot erstellen können:

3. Produkt und Rezeptur (Obst, Zucker, Pektin, zugesetzter Alkohol oder feste Stoffe).
4. Zulaufmasse oder -volumen pro Charge sowie Anzahl der Chargen pro Tag.
5. Brix-Wert (bzw. Gesamtfeststoffgehalt) am Ein- und Austritt.
6. Erwartete Viskosität oder endgültige spezifische Dichte – sowie Angabe, ob Obststücke enthalten sind.
7. Verfügbare Heizung: Dampfdruck, Heißwassertemperatur oder ausschließlich Strom.
8. Kühlwassertemperatur und -durchfluss sowie Ihre Versorgungs- und Ablaufbeschränkungen.

Auswahl zwischen Konzentrationstechnologien

Wenn Ihr Produkt wie Saft fließt, konzentriert ein Fallfilmverdampfer es kostengünstiger pro Tonne. Wenn Ihr Produkt in einem Glas erstarrt, gehört ein Schaber an die Mantelwand.

Sehen Sie den Prozess in Aktion

Eine komplette Vakuumkonzentrieranlage: Konzentratorgehäuse, Kondensatorsäule, Sichtglas und Regelventile auf einem einzigen Gestell.

Prozess-Videodatei: assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4

Warum mit Ruiyuan zusammenarbeiten

Shanghai Ruiyuan Machinery Equipment Co., Ltd. entwirft und baut seit 2011 im Bezirk Fengxian in Shanghai Anlagen für Extraktion, Konzentration und Flüssigkeitsverarbeitung. Unser Leistungsspektrum umfasst Labor- und Pilotanlagen sowie industrielle Produktionslinien für die Lebensmittel-, Molkerei-, Getränke-, Fermentations-, Pharmazeutik- und Feinchemieindustrie: Extraktions- und Konzentrationsanlagen, Fallfilm- und Einzeleffektverdampfer, UHT-Sterilisatoren, Kristallisatoren, Sprühtrockner sowie komplette schlüsselfertige Produktionslinien.

Bei Konzentrationsprojekten bedeutet dies konkret: Sie erwerben keine einfache Behälteranlage, sondern eine maßgeschneiderte Einheit – abgestimmt auf die Viskositätskurve Ihres Produkts, den gewünschten Feststoffgehalt, Ihre verfügbaren Energieträger sowie Ihr Reinigungskonzept – und mit umfassender Unterstützung bei Installation, Inbetriebnahme und Bedienerschulung.

Häufig gestellte Fragen

Welchen Endfeststoffgehalt kann die Anlage erreichen?

Die Standardserie ist so ausgelegt, dass sie auf eine spezifische Dichte über 1,4 konzentriert; die Viskosität – nicht der Vakuumgrad – stellt normalerweise die praktische Grenze dar. Für die meisten Fruchtgelees bedeutet dies 65–68 °Brix. Teilen Sie uns Ihren Endpunkt mit, und wir bestätigen die erreichbare Zahl für Ihr Produkt.

Beschädigt der Schaber Fruchtstücke oder die Textur?

Die Schaufeln laufen mit kontrolliertem Spalt gegen die Wand und wischen die beheizte Oberfläche ab, anstatt die Hauptmasse zu zermahlen. Fruchtstücke werden üblicherweise nach der Konzentration zugegeben, um ihre Integrität zu bewahren; wenn Stücke den gesamten Konzentrationsprozess überstehen müssen, wählen wir Geometrie und Drehzahl des Rührers entsprechend aus.

Ist die Temperatur niedrig genug, um Pektin und Farbe zu schützen?

Ja. Die Standardgeräte arbeiten mit einem Überdruckvakuum von 600–700 mmHg, was für eine zuckerreiche Fruchtmasse einem Siedepunkt von etwa 45–60 °C entspricht. Dies liegt deutlich unterhalb des Temperaturbereichs, in dem Anthocyane und Pektin rasch abbauen.

Welche Versorgungsmedien benötige ich?

Dampf mit ≤ 0,15 MPa (Niederdruckdampf oder Rückgewinnungsdampf reicht aus), Kühlwasser für Kondensator und Kühlvorrichtung sowie eine Standardstromversorgung. Da die Siedetemperatur niedrig ist, bleibt die Temperaturdifferenz über der Mantelfläche groß, sodass eine bescheidene Heizfläche ausreicht.

Wie lange dauert ein Batch?

Das hängt von der zu entfernenden Wassermenge und der für Ihre Anlage ausgelegten Verdampfungsrate ab. Verwenden Sie die obige Massenbilanz, um die Wassermenge in kg zu ermitteln, und teilen Sie diese dann durch die gewünschte Batch-Zeit – auf dieser Grundlage dimensionieren wir die Heiz- und Kondensationsfläche.

Kann die Anlage gereinigt werden, ohne sie auseinanderzubauen?

Ja. Benetzte Teile sind spiegelblank poliert und weisen eine abgerundete Innengeometrie auf; CIP-Sprühkugeln sind serienmäßig eingebaut. Die Schaberbaugruppe ist so konstruiert, dass sie routinemäßig inspiziert und die Schaberblätter ohne größeren Demontageaufwand gewechselt werden können.

Welche Dokumentation wird mit der Ausrüstung geliefert?

Materialzertifikate für benetzte Teile, Fertigungs- und Druckprüfungsdokumente, elektrische und instrumententechnische Unterlagen sowie eine Betriebs- und Wartungsanleitung. Die Werksabnahmeprüfung und die Schulung der Bediener können vor dem Versand vereinbart werden.

Fordern Sie ein Angebot an

Senden Sie uns Ihr Produkt, die gewünschte Losgröße, die Eintritts- und Ziel-Brix-Werte sowie Ihre verfügbaren Energieversorgungen. Wir senden Ihnen daraufhin ein dimensioniertes Gerät, eine Prozessbeschreibung und ein Angebot zurück – und falls das Rezept für Sie neu ist, können wir vor Ihrer Entscheidung über die Produktionskapazität Konzentrationsversuche mit Ihrem eigenen Fruchtpüree durchführen.

Kontakt

Tony Zhang
Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd.
Nr. 168 Qingling-Straße, Qinggang-Park, Bezirk Fengxian, Shanghai, China
Mobil / WhatsApp: +86 136 0188 4162
E-Mail: [email protected]
Web: www.ruiyuanextraction.com