Vacuümconcentratietank met schraapschijf: concentratie van fruitjam zonder verbranding van kleur, pectine of aroma

Vul een jamketel met aardbeienpuree, zet de stoom aan en ga een uur weg; dan krijg je jam. Je krijgt ook een dof bruinrode kleur, een vlak aroma, een laag verbrand fruit dat aan de mantel is vastgekoekt, en een schoonmaakklus die niemand wil opknappen. Het probleem ligt niet in het recept. Het probleem zit in de plek waar de warmte op het fruit werkt.

Een vacuümconcentratietank met schraapsysteem lost beide delen van dat probleem tegelijk op: hij verlaagt het kookpunt van de fruitmassa tot ongeveer 45–60 °C, en hij houdt de verwarmde wand bij elke omwenteling schoon geschraapt, zodat het product nooit lang genoeg stil blijft staan om te verbranden.

Dit artikel legt uit hoe deze twee mechanismen werken, welke veranderingen optreden in het eindproduct in de pot, wat de standaardparameters zijn van onze RY-GBNS / RY-ZN-serie, en hoe u een unit kunt dimensioneren voor uw eigen product.

Op een steunframe gemonteerde vacuümconcentratietank met schraapsysteem, geïsoleerde tank met mantel, schraapmechanisme-aandrijving, condensorkolom en ontvanger voor destillaat

Waarom jam het moeilijkst te concentreren product is

De meeste verdamperinstallaties zijn ontworpen voor duidelijke, vrijstromende vloeistoffen. Jam onderschrijft tegelijkertijd drie van hun aannames.

Het is thermisch kwetsbaar. Anthocyaninen in aardbei, framboos, kers en bosbes breken snel af boven 80 °C. Pectine – het bestanddeel dat jam doet stollen – wordt afgebroken bij langdurige hitte. Aromavolatilen, de stoffen die mensen doen zeggen ‘dit smaakt echt naar fruit’, verdampen zodra de massa hevig kookt. Houd een fruitpuree op atmosferische kooktemperatuur en u verliest alle drie definitief.

Het is viskeus, en wordt nog viskeuzer naarmate u vordert. Een fruitpuree komt de tank binnen met circa 12–20 °Brix en verlaat deze met 65–68 °Brix. Binnen dit bereik stijgt de viscositeit met meerdere ordes van grootte, totdat de massa zich minder als een vloeistof en meer als een pasta gedraagt. Pompen, leidingen en conventionele vallende-filmoppervlakken functioneren simpelweg niet meer.

Het veroorzaakt aanslag op de verwarmde wand. In elke gejackette reactor vormt zich een stilstaande grenslaag tegen het hete metaal. Bij water is die laag dun en onschadelijk. Bij een suikerrijke fruitpasta wordt die laag dikker, oververhit, karamelliseert en uiteindelijk gechareerd – een verbrande film die de jacket isoleert, het batchproces vertraagt, de smaak beïnvloedt en met de hand moet worden weggekrabd. Verbranding op de wand is de duurste storing in de jamproductie: het kost u tegelijkertijd energie, opbrengst, kleur en arbeid.

Twee mechanismen die dit oplossen: vacuüm en een schraper die nooit stilstaat

Verlaag het kookpunt in plaats van meer warmte toe te voegen

Water kookt pas bij 100 °C omdat het onder één atmosfeer lucht staat. Verwijder die druk en het kookpunt daalt steil.

Twee technische gevolgen volgen, en beide leiden tot kostenbesparingen:

1. Het product wordt nooit zo heet dat het zichzelf beschadigt. Bij 45–60 °C blijft pectine intact, behouden anthocyaninen hun kleur en blijven vluchtige aromastoffen in het product in plaats van in de condensor.
2. Het aandrijvende temperatuurverschil wordt groter, niet kleiner. Stoom bij ≤ 0,15 MPa is ongeveer 111 °C verzadigd. Tegenover een massa die bij 50 °C kookt, is dat een temperatuurverschil van meer dan 60 K – dus volstaat een klein verwarmingsoppervlak, en lagedruk- of teruggewonnen afvalstoom wordt bruikbaar als warmtebron.

Omdat opgeloste suiker en pectine het kookpunt van de oplossing verhogen, kookt een fruitmassa van 65 °Brix enkele graden boven het kookpunt van zuiver water. Daarom geven we het praktische werkbereik aan als 45–60 °C in plaats van het theoretische minimum.

Houd de verwarmde wand bij elke omwenteling schoon

Vacuüm alleen lost geen viskeus product op. Het verlaagt het kookpunt, maar de grenslaag tegen de mantel blijft bestaan, blijft stilstaan en blijft oververhit raken.

De schraper sluit de kloof. Binnen het vat roteren voedingsgeschikte messen, gemonteerd op een centrale as, tegen de geïsoleerde wand met een nauwkeurig afgestelde speling. Bij elke passage tillen ze de dunne laag product van het hete metaal op en werpen deze terug in de bulkmassa. Het resultaat:

• Geen stilstaande film betekent geen lokaal oververhitting – en geen verbrande, gekarameliseerde laag die moet worden schoongemaakt.
• Het warmteoverdrachtsoppervlak wordt voortdurend vernieuwd, zodat de warmteoverdrachtscoëfficiënt niet afneemt tijdens de batch, zoals wel gebeurt in een ongeroerde ketel.
• De massa blijft homogeen, zodat de °Brix-waarde uniform is vanaf de eerste liter tot de laatste, en niet gelaagd tussen de hete wand en de koelere kern.
• Zeer viskeuze en pasta-achtige producten blijven tot het eindpunt goed hanteerbaar. Ruiyuan-schraapschijfconcentratoren zijn ontworpen om te concentreren tot een soortelijk gewicht boven 1,4 – een gebied waar een eenvoudige gejakte vacuümketel het opgeeft.

De vorm van het tanklichaam is afgestemd op het product en op de afvoereisen: een bolvormig lichaam (GNQ) voor gelijkmatig wandcontact en vlotte productstroming, of een conisch lichaam (GNZ) voor betrouwbare afvoer van dikke, pasta-achtige concentraten.

Wat zit er in een vacuümconcentratietank met schraapschijf

De standaardconfiguratie van Ruiyuan bestaat uit vijf functionele blokken, plus aandrijvingen en besturing:

• Concentratie-apparaat behuizing - gejakte reactor met koepelvormig bovenstuk, bolvormig onderstuk, spiegelgepolijste natte oppervlakken, toegangsopening, kijkglas met wisser en roerder met schraper, aangedreven via een hoekversnelling.
• Damp-vloeistof-scheider - verwijdert meegeslepen druppels uit de damp zodat het product niet in de condensor terechtkomt.
• Condensator - buis-en-manteltype, afmetingen gekozen om het dampvolume te reduceren dat de vacuümpomp moet verwerken.
• Koeler - spoeltype, koelt het condensaat af tot een veilige afvoertemperatuur.
• Ontvangsttank - vangt het destillaat op; zijn inhoud is afgestemd op de partijgrootte, zodat één concentratiecyclus zonder onderbreking van de vacuümtoestand kan worden uitgevoerd.

Rond die kern voegen we het vacuümsysteem, het jasverwarmingssysteem (stoom, heet water of elektrisch), de CIP-sproeibal, de meetinstrumenten (vacuümmeter, digitale temperatuurweergave, monsternameklep) en het bedieningspaneel toe – van handkleppen en digitale indicatoren tot PLC + HMI met receptopslag en batchgegevensregistratie.

Binnen de reactor: de schraperbladen veegen bij elke omwenteling de verwarmde wand af, zodat er geen stilstaande laag kan ontstaan en niets aanbrandt.

Procesvideobestand: assets/web/scraper-wall-demo-h264.mp4

Wat verandert in het afgewerkte potje

• De kleur blijft behouden. Bessen, kersen en steenvruchten behouden de tint die kopers verwachten, in plaats van naar bruin te vervagen.
• De geur blijft in het product. Een gekoelde condensor en een lichte vacuümomstandigheid zorgen ervoor dat vluchtige stoffen worden gecondenseerd en teruggevoerd in plaats van te verdampen – en een optionele aroma-terugwinningskolom kan het aromatische fractie opvangen voor hergebruik.
• Geen aangebrande noten. Het smaakprofiel is fruitig, niet karamelachtig en asachtig.
• Pectine stolt nog steeds. Een kortere verblijftijd bij een lagere temperatuur betekent dat het gelvormingssysteem werkt zoals de receptuur bedoelt, wat nog belangrijker is voor suikerverlaagde en fruitrijke formuleringen.
• Hogere opbrengst. Product dat niet aan de wand verbrandt, is product dat u kunt verkopen. Verbrandingsverliezen en het product dat vastzit in de schraper bij het schoonmaken zijn beide verminderd.
• Consistente °Brix. Een uniforme concentratie maakt afvulgewichten, wateractiviteit en houdbaarheid voorspelbaar van partij tot partij.
• Snellere reiniging. Spiegelgladde natte onderdelen, afgeronde interne vormgeving en CIP-sproeiballen veranderen een handmatige kervelklus in een spoelcyclus. Het hygiënische ontwerp volgt overal de voedsel-GMP-praktijk.

Standaard technische parameters

De onderstaande tabel geeft de standaardvacuümconcentratieserie weer. De maten variëren van 10 L proefinstallaties tot 500 L productievaten; grotere capaciteiten en meervoudige-effect- of thermisch gerecomprimeerde opstellingen worden op maat ontworpen. Aangezien het verwarmingsoppervlak, het condensatieoppervlak en het vacuümniveau allemaal op het product moeten zijn afgestemd, worden de definitieve waarden bevestigd op basis van uw puree, uw doel-°Brix en uw vereiste verdampingscapaciteit.

De parameters verwijzen naar de standaardserie en zijn onder voorbehoud van technische bevestiging per product, viscositeit en toepassing.

Opties en aanpassingen

• Tankgeometrie - bolvormig lichaam (GNQ) of conisch lichaam (GNZ) om te voldoen aan de stroming en afvoer van het product.
• Capaciteit - standaardinhoud van 10 L tot 500 L; productieschaal-vaten en complete lijnen op maat gemaakt.
• In aanraking komende materialen - RVS304 of RVS316L, spiegelglans- of satijnafwerking, inclusief materiaalcertificaten.
• Verwarmingsmedium - verzadigde stoom, heet water of elektrische verwarming waar geen ketel beschikbaar is.
• Vacuümsysteem - water-ringpomp waar koelwater in overvloed aanwezig is, droge vacuümpomp waar het afvoeren van water beperkt is.
• Geurherstel - condensator en herstelkolomopstelling voor producten waarbij de bovenste noten moeten worden gevangen en teruggevoerd.
• Automatisering - van lokale manometers en handkleppen tot PLC met HMI, receptbeheer, batchlogboek en alarmbeheer.
• Explosiebestendige elektrische componenten - beschikbaar voor alcoholhoudende fruitbereidingen en op sterke drank gebaseerde recepten.
• Mobiliteit en indeling - op een skid gemonteerde mobiele frames voor proefinstallaties en multifunctionele fabrieken.

Toepassingen

Hetzelfde principe – lage temperatuur in combinatie met een gewreven wand – is geschikt voor elk fruitproduct dat dik, hittegevoelig of beide is:

• Bessenjam en -confituur - aardbei, framboos, bosbes, braam, zwarte bes, waarbij de kleur het verkooppunt is.
• Pitvruchten en tropische purees - abrikoos, perzik, mango, passievrucht, guave, vijg, banaan.
• Marmelade en citrusbereidingen - schil-in-formuleringen en granaatappelbasis.
• Fruitbereidingen voor de industrie - bakkerijvullingen, zuivel- en yoghurtfruitbasissen, ijsstrepen, drankcomposieten.
• Datum, jujube- en vijgpasta's - zeer hoge vastestofgehalte, zeer hoge viscositeit.
• Appelboter en langzaam gekookte fruitboters .
• Lage-suiker- en suikervrije fruitverspreidingen - waarbij de fruitvaste stoffen het volume bepalen en hittebeschadiging direct zichtbaar is.
• Babyvoedingspulp - waarbij behoud van voedingsstoffen en kleur een labelclaim is, geen voorkeur.
• Concentratie van tomaten-, paprika- en hartige fruitpasta's - dezelfde aanslag- en kleurproblemen, dezelfde oplossing.

Fruitpulp die onder diepe vacuümconditie kookt, zichtbaar via het inspectieraam van een vacuümconcentratietank met schraapschijf.

Procesvideobestand: assets/web/jam-concentration-1-h264.mp4

Hoe een unit voor uw product te dimensioneren

Concentratie is een massa-evenwicht, en het getal dat de machine dimensioneert, is niet het batchvolume – het is hoeveel water u moet verwijderen, en hoe snel.

Water die moet verdampen = M_toevoer × (1 - \frac{Brix_in}{Brix_out})

Voorbeeld met berekening. 500 kg fruitpuree met 12 °Brix geconcentreerd tot 65 °Brix:

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

De partij eindigt bij benadering op 92 kg jam. Deel de 408 kg door de gewenste partijtijd om de vereiste verdampingscapaciteit in kg/uur te verkrijgen – het cijfer dat bepaalt welk verwarmingsoppervlak, welke condensorafmeting en welke vacuümpompvermogenscapaciteit nodig zijn.

Stuur ons deze zes gegevens en wij dimensioneren de unit en verstrekken een offerte:

3. Product en recept (fruit, suiker, pectine, toegevoegde alcohol of vaste stoffen).
4. Toevoermassa of -volume per partij, en aantal partijen per dag.
5. Brix (of totaal aan droge stoffen) bij invoer en uitvoer.
6. Verwachte viscositeit of eindspecifieke massa – en of er stukjes fruit aanwezig zijn.
7. Beschikbare verwarming: stoomdruk, heet watertemperatuur of uitsluitend elektriciteit.
8. Temperatuur en debiet van koelwater, plus uw nutsvoorzienings- en afvoerbeperkingen.

Keuze tussen concentratietechnologieën

Als uw product als sap vloeit, concentreert een vallend-filmverdamper het goedkoper per ton. Als uw product in een pot stolt, hoort een schraper op de mantelwand.

Bekijk het proces in werking

Een complete vacuümconcentratietrain: concentratorlichaam, condensorkolom, kijkglas en regelkleppen op één frame.

Procesvideobestand: assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4

Waarom samenwerken met Ruiyuan

Shanghai Ruiyuan Machinery Equipment Co., Ltd. ontwerpt en bouwt sinds 2011 extractie-, concentratie- en vloeistofverwerkingsapparatuur vanuit onze fabriek in het district Fengxian, Shanghai. Ons aanbod omvat laboratorium- en proefinstallaties evenals industriële lijnen voor de voedings-, zuivel-, drank-, fermentatie-, farmaceutische en fijnchemische sectoren: extractie- en concentratie-installaties, vallend-film- en enkelvoudige-effect-verdamperinstallaties, UHT-sterilisatoren, kristallisatoren, spuitdrogers en complete turnkey-productielijnen.

Bij concentratieprojecten betekent dit specifiek dat u geen enkel vat koopt. U koopt een geïntegreerde unit die is afgestemd op de viscositeitscurve van uw product, uw doelconcentratie, uw energievoorziening en uw reinigingsprocedure – en die wordt ondersteund tijdens installatie, inbedrijfstelling en bedienertraining.

Veelgestelde vragen

Welke eindconcentratie kan de unit bereiken?

De standaardserie is ontworpen om te concentreren tot een specifieke dichtheid boven 1,4; de viscositeit – niet het vacuumniveau – is doorgaans de praktische limiet. Voor de meeste fruitgeleien betekent dit 65–68 °Brix. Laat ons uw gewenste eindpunt weten, dan bevestigen we het haalbare resultaat voor uw product.

Kan de schraper stukjes fruit of de textuur beschadigen?

De messen draaien tegen de wand met een nauwkeurig ingestelde speling en vegen het verwarmde oppervlak schoon in plaats van het bulkproduct te vermalen. Stukjes fruit worden meestal na de concentratie toegevoegd om ze intact te houden; indien stukjes de volledige cyclus moeten doorstaan, kiezen we de roermeeer-geometrie en -snelheid dienovereenkomstig.

Is de temperatuur laag genoeg om pectine en kleurstof te behouden?

Ja. De standaardunits werken bij een overdruk-vacuüm van 600–700 mmHg, wat overeenkomt met een kookpunt van ongeveer 45–60 °C voor een suikerrijke fruitmassa. Dat ligt ruimschoots onder het temperatuurbereik waarbij anthocyaninen en pectine snel afbreken.

Welke nutsvoorzieningen heb ik nodig?

Stoom bij ≤ 0,15 MPa (lage-drukstoom of teruggewonnen stoom is voldoende), koelwater voor de condensor en de koeler, en een standaard elektrische voeding. Omdat de kooktemperatuur laag is, blijft het temperatuurverschil over de mantel groot, zodat een bescheiden verwarmingsoppervlakte volstaat.

Hoe lang duurt een batch?

Dat hangt af van de hoeveelheid water die moet worden verwijderd en van de verdamplingscapaciteit die is uitgevoerd voor uw unit. Gebruik de bovenstaande massa-balans om het aantal kilogram water te bepalen, en deel dat vervolgens door de gewenste batchtijd – wij dimensioneren het verwarmings- en condensatieoppervlak op basis van dat getal.

Kan het in plaats worden gereinigd?

Ja. De natte onderdelen zijn spiegelglad gepolijst met afgeronde interne vormgeving, en CIP-sproeiballen zijn standaard gemonteerd. De schraperassemblage is ontworpen voor routine-inspectie en vervanging van de schraperbladen zonder grote demontage.

Welke documentatie wordt bij de apparatuur geleverd?

Materiaalcertificaten voor onder materiaal in contact komende onderdelen, fabricagedocumentatie en druktestrapporten, elektrische en instrumentatiedocumentatie, en een bedienings- en onderhoudshandleiding. Fabrieksacceptatietests en operatoropleiding kunnen vóór verzending worden geregeld.

Vraag een Offerte aan

Stuur ons uw product, batchgrootte, invoer- en doel-Brix, en uw beschikbare hulpmiddelen. Wij sturen u een geprofileerde unit, een procesbeschrijving en een offerte terug – en indien het recept nieuw voor u is, kunnen wij concentratieproeven uitvoeren op uw eigen fruitpuree voordat u zich verplicht tot productiecapaciteit.

Contact

Tony Zhang
Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd.
No. 168 Qingling Road, Qinggang Park, Fengxian District, Shanghai, China
Mobiel / WhatsApp: +86 136 0188 4162
E-mail: [email protected]
Web: www.ruiyuanextraction.com