Kaparófelületű vákuumos koncentráló tartály: gyümölcslekvár koncentrálása égésmentesen – a szín, a pektin és az illat megőrzésével

Töltsön meg egy lekváros fazekat eperpürével, kapcsolja be a gőzt, és távozzon egy órára – és lekvárt kap. Ugyanakkor egy unalmas, barnás-vörös színt, lapos illatot, égett gyümölcsből álló „falat” is kap, amely a fűtőburkolatra tapad, valamint egy tisztítási feladatot, amelyet senki sem vállal szívesen. A probléma nem a receptben van. A probléma ott kezdődik, ahol a hő találkozik a gyümölccsel.

Egy kaparással működő vákuumos koncentráló tartály egyszerre oldja meg a probléma mindkét részét: a gyümölcs tömeg forráspontját kb. 45–60 °C-ra csökkenti, és minden egyes forgásnál tisztán tartja a fűtött falat, így a termék soha nem marad hosszabb ideig mozdulatlanul, és nem ég meg.

Ez a cikk bemutatja, hogyan működnek a két mechanizmus, milyen változások jelentkeznek a kész lekvárban, sorozatunk RY-GBNS / RY-ZN típusainak szokásos paramétereit, valamint azt, hogyan méretezhető egy egység saját termékéhez.

Mozgatható alvázra szerelt, kaparással működő vákuumos koncentráló tartály burkolatos edénnyel, kaparó meghajtással, kondenzátoroszloppal és lepárlási folyadék-fogadó tartállyal

Miért a lekvár a legnehezebb termék koncentrálásra

A legtöbb elpárologtatót átlátszó, szabadon folyó folyadékokra tervezték. A lekvár egyszerre három feltételezésüket is megkérdőjelezi.

Hőérzékeny. A eperben, málnában, meggyben és áfonyában található antociánok gyorsan lebomlanak 80 °C felett. A pektin – amely a lekvárt összekötő anyagként működik – hosszabb ideig tartó hőhatás alatt depolimerizálódik. Az illó aromakomponensek, amelyek miatt az emberek azt mondják: „Ez valódi gyümölcsízű”, már a tömeg erős forrásakor elkezdenek eltávozni. Ha egy gyümölcs-pürét légköri nyomáson forralunk, mindhárom tulajdonságot véglegesen elveszítjük.

Nagyon viszkózus, és egyre viszkózusabb lesz a folyamat során. Egy gyümölcs-püré kb. 12–20 °Brix értékkel érkezik a tartályba, és 65–68 °Brix értékkel hagyja el. Ebben a tartományban a viszkozitás több nagyságrenddel nő, így a tömeg egyre inkább nem folyadékként, hanem pépszerű anyagként viselkedik. A szivattyúk, csövek és a hagyományos lefolyófóliás felületek egyszerűen működésképtelenné válnak.

Lebegő réteget képez a melegített falon. Bármely burkolatos edényben egy álló határréteg alakul ki a forró fém felületén. A víz esetében ez a réteg vékony és ártalmatlan. A cukorban gazdag gyümölcs-pasztában azonban megvastagodik, túlmelegszik, karamellizálódik, végül szénné ég – egy megégett filmként hőszigeteli a burkolatot, lelassítja a folyamatot, elrontja az ízvilágot, és kézzel kell eltávolítani. A megégetés a leghatékonyabb módon meghiúsuló művelet a lekvárgyártásban: egyszerre költséget jelent az energiára, a hozamra, a színre és a munkaerőre.

Két mechanizmus oldja meg ezt: vákuum és egy soha nem álló kaparó

Csökkentsük a forráspontot, ne adjunk több hőt

A víz csak azért forr 100 °C-on, mert egy atmoszféra levegő nyomása alatt áll. Ha ezt a nyomást eltávolítjuk, a forráspont meredeken csökken.

Két műszaki következmény adódik, és mindkettő pénzt takarít meg:

1. A termék soha nem melegszik fel annyira, hogy önmagát károsítsa. 45–60 °C-on a pektin épségben marad, az antocianinok megtartják a színüket, és a illékony aroma-összetevők a termékben maradnak, nem a kondenzátorban.
2. A hajtó hőmérsékletkülönbség nagyobb lesz, nem kisebb. A ≤ 0,15 MPa nyomású gőz telített állapotban körülbelül 111 °C-os. Ezzel szemben egy 50 °C-on forrósodó tömeg esetén a hőmérsékletkülönbség több mint 60 K – így egy kis fűtőfelület is elegendő, és az alacsony nyomású vagy visszanyert hulladékgőz is felhasználható hőforrásként.

Mivel az oldott cukor és pektin emeli a megoldás forráspontját, egy 65 °Brix gyümölcsös tömeg néhány fokkal magasabb hőmérsékleten forr, mint a tiszta víz. Ezért a gyakorlati munkatartományt 45–60 °C-ként adjuk meg, nem pedig a teoretikusan lehetséges minimumot.

Tartsa tisztán a fűtött falat minden fordulatnál.

Csak a vákuum nem oldja meg a viszkózus termék problémáját. A forráspont csökken, de a külső burkolaton kialakuló határréteg továbbra is jelen van, továbbra is álló, és továbbra is túlmelegszik.

A kaparással záródik be a rés. A tartály belsejében élelmiszer-biztonsági minőségű pengék egy központi tengelyre szerelve forognak a fűtött fal mentén meghatározott réssel. Minden áthaladáskor felemelik a termék vékony rétegét a forró fémfelületről, és visszahajítják a tömegbe. Az eredmény:

• Nincs álló fólia, így nincs helyi túlmelegedés – és nincs égett, karamellizált réteg, amit ki kellene tisztítani.
• A hőátadó felület folyamatosan megújul, ezért a hőátbocsátási együttható nem csökken a folyamat során, ahogy az történik egy kevertetlen kazánban.
• A tömeg homogén marad, így a °Brix-érték egységes a folyamat első litere és utolsó litere között is, nem rétegződik el a meleg fal és a hideg mag között.
• A nagyon viszkózus és pasztaszerű termékek kezelhetők maradnak egészen a végpontig. A Ruiyuan kaparókoncentrátorokat olyan fajsúlyra tervezték, amely meghaladja az 1,4-et – olyan tartomány, ahol egy egyszerű burkolatos vákuumkazán már nem képes tovább működni.

A tartálytest geometriáját a termékhez és a kiürítési igényekhez igazítják: gömb alakú test (GNQ) egyenletes falérintéshez és sima termékáramláshoz, vagy kúpalakú test (GNZ) vastag, pasztaszerű koncentrátumok megbízható leürítéséhez.

Mi található egy kaparófelületű vákuumkoncentrációs tartály belsejében

A szabványos Ruiyuan konfiguráció öt funkcionális blokkból, valamint a hajtásokból és vezérlésekből épül fel:

• Koncentrátor test – burkolatos edény, domború tetejű, mélyedő aljú, tükrözően csiszolt nedves felületekkel, emberajtóval, ablakkal és törlővel ellátott látóüveggel, valamint egy derékszögű fogaskerék-hajtóműn keresztül működtetett kaparásgyúró keverővel.
• Gőz-folyadék szeparátor – eltávolítja a gőzbe sodródott cseppeket, így a termék nem jut be a kondenzátorba.
• Kondenszer – csöves hőcserélő típusú, úgy méretezett, hogy lecsökkentse a vákuum szivattyúnak kezelendő gőztérfogatot.
• Hűtő – spirális típusú, a kondenzátumot biztonságos elvezetési hőmérsékletre hűti.
• Fogadó tartály – gyűjti a lepárlékot; térfogata úgy van méretezve a főzethez, hogy egyetlen koncentrálási ciklus megszakítás nélkül lefuthasson a vákuum fenntartása mellett.

E mag köré építjük be a vákuumrendszert, a burkolat fűtési körét (gőz, forró víz vagy elektromos), a CIP permetezőgolyót, a műszerezést (vákuummérő, digitális hőmérséklet-kijelző, mintavételi szelep) és a vezérlőpanelt – a kézi szelepektől és digitális mutatóktól egészen a PLC + HMI rendszerig, amely recepttárat és főzetadatok rögzítését is tartalmazza.

A tartály belsejében: a kaparólapátok minden fordulatnál megtisztítják a fűtött falat, így nem képződhet ragadós réteg, és semmi sem ég meg.

Folyamatvideó fájl: assets/web/scraper-wall-demo-h264.mp4

Mi változik a kész üvegben

• A szín megmarad. A bogyós gyümölcsök, a cseresznyék és a csontos gyümölcsök megtartják a vásárlók által várt árnyalatot, nem sötétednek el barnásra.
• Az illat a termékben marad. Egy lehűtött kondenzátor és egy sekély vákuum biztosítja, hogy a illékony anyagok lecsapódjanak és visszakerüljenek a termékbe, ne párologjanak el – emellett opcionálisan elérhető illatvisszanyerő oszlop is rögzítheti az illatos frakciót a későbbi hozzáadáshoz.
• Nincsenek égett jegyek. Az ízprofil gyümölcsös, nem karamell- és hamujegyeket tartalmaz.
• A pektin továbbra is kocsonyásodik. Rövidebb tartózkodási idő alacsonyabb hőmérsékleten azt jelenti, hogy a zselésítő rendszer úgy működik, ahogy a recept szerint szándékozták, ami különösen fontos a csökkentett cukortartalmú és gyümölcsdús összetételeknél.
• Magasabb hozam. Az a termék, amely nem ég rá a falra, az eladható termék. A falra égésből eredő veszteségek és a kaparóberendezés tisztításakor visszatartott termék is csökken.
• Állandó °Brix-érték. Egyenletes koncentráció biztosítja, hogy a töltési tömegek, a vízaktivitás és a tárolhatóság sorozatról sorozatra előrejelezhetőek legyenek.
• Gyorsabb tisztítás. Tükrös felületű nedvesített alkatrészek, lekerekített belső geometria és CIP permetezőgolyók egy kézi kaparás helyett egyszerű mosási ciklust tesznek lehetővé. A higiénikus tervezés végig követi az élelmiszeripari jó gyártási gyakorlatot (food GMP).

Szabványos műszaki paraméterek

Az alábbi táblázat a szokásos vákuumos koncentrációs sorozatot sorolja fel. A méretek 10 literes kísérleti egységektől 500 literes gyártási edényekig terjednek; nagyobb kapacitású, illetve többszörös hatásfokú vagy hőenergiával újraerősített (thermally recompressed) kialakítások egyedi megrendelés alapján készülnek. Mivel a fűtési felület, a kondenzációs felület és a vákuumszint mind egyezniük kell a termékkel, a végső adatokat a gyümölcs- vagy zöldségpüréje, a cél-Brix-értéke és a szükséges elpárologtatási sebesség alapján erősítjük meg.

A paraméterek a szabványos sorozatra vonatkoznak, és minden termék, viszkozitás és üzemelési körülmény esetén műszaki megerősítést igényelnek.

Opciók és egyedi megoldások

• Medence geometria – gömb alakú (GNQ) vagy kúpalakú (GNZ) test a termék áramlásának és kiürítésének megfelelő kialakításához.
• Kapacitás – 10 L-től 500 L-ig szabványos méretek; gyártási méretű tartályok és teljes sorozatok rendelésre készülnek.
• Áztalagcserepek – SS304 vagy SS316L anyagból, tükör- vagy selyemfényű felülettel, anyagtanúsítvánnyal együtt szállítva.
• Fűtőközeg – telített gőz, forró víz vagy elektromos fűtés, ha nincs kazán rendelkezésre állva.
• Vákuumrendszer – vírgyűrűs szivattyú, ahol bőséges a hűtővízellátás; száraz vákuum, ahol a vízelvezetés korlátozott.
• Illatanyag-visszanyerés – kondenzátoros és visszanyerő oszlopos elrendezés olyan termékekhez, amelyeknél a felső jegyeket („top notes”) le kell gyűjteni és vissza kell juttatni.
• Automatizálás – helyi manométerekről és kézi szelepekről kezdve PLC-vel és HMI-vel, receptkezeléssel, tételnaplózással és riasztáskezeléssel.
• Robbanásbiztos villamos berendezések – alkoholtartalmú gyümölcskészítményekhez és szeszes ital-alapú receptekhez is elérhető.
• Mozgathatóság és elrendezés – kisérleti üzemekhez és többtermékes gyártóüzemekhez szánt, állványra szerelt mobil keretek.

Alkalmazások

Ugyanaz az elv – alacsony hőmérséklet plusz kaparó fal – minden olyan gyümölcsös termékhez alkalmas, amely sűrű, hőérzékeny, vagy mindkettő:

• Ágyméz és gyümölcslekvárok - eper, málna, áfonya, szeder, fekete áfonya, ahol a szín a fő értékesítési szempont.
• Kostélygyümölcs- és trópusi gyümölcs-pürék - sárgabarack, őszibarack, mangó, passiógyümölcs, guava, füge, banán.
• Marmelád- és citruskészítmények - héjat tartalmazó összetételek és keserű narancsalapú készítmények.
• Gyümölcskészítmények ipari felhasználásra - pékszerű töltelékek, tej- és joghurtalapú gyümölcskészítmények, fagylaltcsíkok, italkomponensek.
• Dátum-, csipkebogyó- és fügepaszták - nagyon magas szilárdanyagtartalom, nagyon magas viszkozitás.
• Almavaj és lassan főzött gyümölcsvajok .
• Alacsony-cukortartalmú és cukormentes gyümölcslekvárok – ahol a gyümölcs szilárd részei adják a konzisztenciát, és a hőkárosodás azonnal látható.
• Babatápszer-pürék – ahol a tápanyag- és színmegőrzés címkeállítás, nem csupán preferencia.
• Paradicsom-, paprika- és savanyú gyümölcs-paszták koncentrálása – ugyanazok a lerakódási és színproblémák, ugyanaz a megoldás.

Gyümölcs-püré forralása mély vákuumban, amit egy kaparással működő vákuumkoncentrációs tartály ellenőrző üvegén keresztül figyelhetünk meg.

Folyamatvideó fájl: assets/web/jam-concentration-1-h264.mp4

Hogyan méretezzen egységet termékéhez

A koncentrálás tömegmérleg, és az egységet meghatározó szám nem a tétel térfogata – hanem az eltávolítandó víz mennyisége és sebessége.

Elpárologtatandó víz mennyisége = M_bemenet × (1 - \frac{Brix_bemenet}{Brix_kimenet})

Munkapélda. 500 kg gyümölcs püré 12 °Brix-ról 65 °Brix-ra koncentrálva:

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

A tétel körülbelül 92 kg lekvárt eredményez. Ossza el a 408 kg-ot a kívánt tételidővel – így megkapja a szükséges elpárologtatási sebességet kg/órában, amely meghatározza a fűtőfelület méretét, a kondenzátor méretét és a vákuum szivattyú teljesítményét.

Küldjön nekünk ezeket a hat adatot, és mi méretezzük az egységet, valamint árajánlatot adunk rá:

3. Termék és recept (gyümölcs, cukor, pektin, hozzáadott alkohol vagy szilárd anyagok).
4. Egy tételre jutó bemeneti tömeg vagy térfogat, valamint a napi tételszám.
5. Brix-érték (vagy összes szilárd anyag tartalom) bemenetnél és kimenetnél.
6. Várható viszkozitás vagy végleges fajlagos sűrűség – valamint, hogy jelen vannak-e gyümölcsdarabok.
7. Elérhető fűtés: gőznyomás, melegvíz-hőmérséklet vagy kizárólag elektromos áram.
8. Hűtővíz hőmérséklete és áramlási sebessége, valamint az ön által megadott szolgáltatási és elvezetési korlátozások.

Koncentrálási technológiák közötti választás

Ha terméke olyan folyékony, mint a gyümölcslev, akkor egy lefolyórétegű elpárologtató olcsóbban tudja koncentrálni tonnánként. Ha terméke befőttesüvegben megkeményedik, akkor kapcsolódó kaparást kell alkalmazni a külső burkolati falon.

Tekintse meg a folyamat működését

Teljes vákuumos koncentráló rendszer: koncentráló test, kondenzátoroszlop, megfigyelő üveg és szabályozószelepek egyetlen keretben.

Folyamatvideó fájl: assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4

Miért érdemes Ruiyuan-nal együttműködni

A Shanghai Ruiyuan Machinery Equipment Co., Ltd. 2011 óta tervezi és gyártja a kivonási, koncentrálási és folyadékfeldolgozó berendezéseket Fengxian kerületi gyárában, Thanghajban. Tevékenységi körünk laboratóriumi és pilotüzemi egységeket, valamint ipari vonalakat foglal magában az élelmiszer-, tejipari, italgyártó, erjesztő, gyógyszerészeti és finomkémiai szektorok számára: kivonási és koncentráló üzemek, lefolyófilm- és egyszeres hatásfokú elpárologtatók, UHT szterilizátorok, kristályosítók, permetezőszárítók és teljes készenléti termelési vonalak.

Koncentrálási projekteknél ez azt jelenti, hogy nem egy edényt vásárol, hanem egy olyan egységet, amelyet termékének viszkozitásgörbéjéhez, célzott szilárdanyag-tartalmához, rendelkezésre álló energiahordozóihoz és tisztítási rendszeréhez igazítottak – és amelyet a telepítéstől, üzembe helyezéstől és a kezelők képzéséig támogatnak.

Gyakran Ismételt Kérdések

Milyen végső szilárdanyag-tartalom érhető el az egységgel?

A szokásos sorozatot úgy határozták meg, hogy a fajsúly 1,4 fölé emelkedjen, és a viszkozitás – nem a vákuumszint – jelenti általában a gyakorlati korlátot. A legtöbb gyümölcslekvár esetében ez 65–68 °Brix értéket jelent. Mondja el nekünk a kívánt végpontot, és mi megerősítjük, hogy milyen érték érhető el termékével.

A kaparók megsértenék-e a gyümölcsdarabokat vagy a textúrát?

A pengék a falhoz simulva, szabályozott réssel futnak, és inkább a felmelegedett felületet tisztítják, mintsem a tömeges terméket zúzzák. A gyümölcsdarabokat általában a koncentrálás után adják hozzá, hogy sértetlenek maradjanak; ha a daraboknak az egész folyamatot ki kell bírniuk, akkor az keverő geometriáját és forgási sebességét ennek megfelelően választjuk ki.

Elég alacsony-e a hőmérséklet a pektin és a színvédelemhez?

Igen. A szokásos berendezések 600–700 mmHg manométeres vákuumon működnek, ami egy cukorban gazdag gyümölcsmasszánál kb. 45–60 °C-os forráspontnak felel meg. Ez jól a színanyagok (antocianinok) és a pektin gyors lebomlását okozó hőmérséklet-tartomány alatt van.

Milyen segédanyagokra van szükségem?

Gőz legfeljebb 0,15 MPa nyomáson (alacsony nyomású vagy visszanyert gőz is elegendő), hűtővíz a kondenzátorhoz és a hűtőhöz, valamint szokásos elektromos ellátás. Mivel a forráspont alacsony, a külső burkolat mentén a hőmérsékletkülönbség nagy marad, így egy mérsékelt fűtési felület is elegendő a munkavégzéshez.

Mennyi ideig tart egy adag feldolgozása?

Ez attól függ, mennyi vizet kell eltávolítani, és az egységre méretezett párologtatási sebességtől. Használja a fenti tömegmérleget a víz kilogrammjának meghatározásához, majd ossza el a szükséges adagidővel – ebből a számból méretezzük a fűtési és kondenzációs felületet.

Tisztítható helyben?

Igen. A nedvesített alkatrészek tükörfényesre polírozottak, belső geometriájuk lekerekített, és a CIP-spraygolyók szabványos felszerelésként kerülnek beépítésre. A kaparóegység úgy van kialakítva, hogy a rutinellenőrzés és a pengék cseréje jelentős szétszerelés nélkül is elvégezhető.

Milyen dokumentáció jár a berendezéssel?

Az érintett alkatrészek anyagtanúsítványai, gyártási és nyomáspróba-nyilvántartások, villamos- és műszertechnikai dokumentációk, valamint üzemeltetési és karbantartási kézikönyv. A gyári elfogadási vizsgálat és az üzemeltetők képzése a szállítás előtt is megszervezhető.

Kérjen ajánlatot

Küldje el termékét, tételnagyságát, a tápanyag- és a cél-Brix-értéket, valamint rendelkezésre álló segédenergiáit. Mi egy méretezett egységet, folyamatleírást és árajánlatot küldünk vissza – és amennyiben a recept új Ön számára, akkor koncentrálási próbákat is végezhetünk saját gyümölcs-püréjén, mielőtt döntést hozna a gyártási kapacitásról.

Elérhetőség

Tony Zhang
Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd.
Kína, Sanghaj, Fenghsien kerület, Csingkang Park, Csingling utca 168.
Mobil / WhatsApp: +86 136 0188 4162
E-mail: [email protected]
Weboldal: www.ruiyuanextraction.com