Rezervor de concentrare în vid cu suprafață răspândită: Concentrarea gemurilor de fructe fără arderea culorii, a pectinei sau a aromelor

Umpleți un cazan pentru gem cu piure de căpșuni, porniți aburul și plecați timp de o oră, iar rezultatul va fi gem. De asemenea, veți obține o culoare maronie-roșietică stinsă, un aromă slabă, un strat de fruct ars lipit de peretele interior al cazanului și o curățare pe care nimeni nu o dorește. Problema nu este rețeta. Problema este locul în care căldura întâlnește fructul.

Un vas de concentrare în vid cu suprafață răzuită rezolvă ambele părți ale acestei probleme simultan: scade punctul de fierbere al masei de fructe la aproximativ 45–60 °C și menține peretele încălzit curat la fiecare rotație, astfel încât produsul să nu stea niciun moment suficient de mult pentru a se arde.

Acest articol explică modul în care funcționează cele două mecanisme, ce modificări apar în gemul finit, parametrii standard ai seriei noastre RY-GBNS / RY-ZN și cum se dimensionează o unitate pentru propriul dumneavoastră produs.

Vas de concentrare în vid cu suprafață răzuită, montat pe șasiu, cu vas învelit, unitate de antrenare pentru raclete, coloană de condensare și rezervor de colectare a distilatului

De ce gemul este cel mai dificil produs de concentrat

Majoritatea evaporatoarelor sunt concepute pentru lichide clare și ușor de curatat. Gemul încalcă trei dintre ipotezele lor simultan.

Este termosensibil. Antocianinele din căpșuni, mure, cireșe și alune de codru se degradează rapid la temperaturi peste 80 °C. Pectina – substanța care face ca gemul să se întărească – suferă depolimerizare sub acțiunea căldurii prelungite. Compușii volatili responsabili de aroma, cei care determină oamenii să spună «acest lucru are gust de fruct proaspăt», încep să se evaporeze imediat ce masa fierbe intens. Mențineți o piureu de fruct la temperatura de fierbere la presiune atmosferică și veți pierde definitiv toate cele trei caracteristici.

Este vâscos și devine tot mai vâscos pe măsură ce procesul avansează. Un piureu de fruct intră în rezervor la aproximativ 12–20 °Brix și iese la 65–68 °Brix. În această gamă, vâscozitatea crește cu ordine de mărime, până când masa se comportă mai puțin ca un lichid și mai mult ca o pastă. Pompele, conductele și suprafețele convenționale de tip film căzător încetează pur și simplu să funcționeze.

Depune crustă pe peretele încălzit. În orice vas cu manta se formează un strat limită stagnat pe suprafața metalului încins. În cazul apei, acest strat este subțire și inofensiv. În cazul unei paste de fructe bogată în zahăr, stratul se îngroașă, se suprîncălzește, se caramelizează și, în final, se carbonizează – formând o peliculă arsă care izolează mantaua, încetinește procesul de gătire, alterează aroma și trebuie eliminată manual prin ras. Depunerea arsă reprezintă modul cel mai costisitor de defect în producția de gem: consumă energie, reduce randamentul, afectează culoarea și necesită muncă manuală suplimentară.

Două mecanisme care remediază această problemă: vidul și un racletor care nu se oprește niciodată

Reduce punctul de fierbere, nu adăuga mai multă căldură

Apa fierbe la 100 °C doar pentru că se află sub o atmosferă de aer. Elimină această presiune și punctul de fierbere scade brusc.

Rezultă două consecințe ingineresti, ambele conducând la economii financiare:

1. Produsul nu se încălzește niciodată suficient pentru a se deteriora. La 45–60 °C, pectina rămâne intactă, antocianinele își păstrează culoarea, iar compușii volatili ai aromei rămân în produs, nu în condensator.
2. Diferența de temperatură motrice devine mai mare, nu mai mică. Aburul la ≤ 0,15 MPa este saturat la aproximativ 111 °C. În comparație cu o masă care fierbe la 50 °C, diferența de temperatură este de peste 60 K – astfel, o suprafață de încălzire mică este suficientă, iar aburul de joasă presiune sau cel recuperat din deșeuri devine utilizabil ca sursă de căldură.

Deoarece zahărul dizolvat și pectina ridică punctul de fierbere al soluției, o masă de fructe cu 65 °Brix fierbe cu câteva grade peste valoarea corespunzătoare apei pure. De aceea indicăm fereastra practică de lucru ca fiind 45–60 °C, nu limita teoretică minimă.

Mențineți peretele încălzit curat la fiecare rotație.

Doar vidul nu rezolvă problema unui produs vâscos. Scăderea punctului de fierbere nu elimină stratul limită de lângă manta: acesta rămâne, este încă stagnat și continuă să se suprîncălzească.

Râșnița este ceea ce închide această breșă. În interiorul vasului, lamele pentru uz alimentar, montate pe un arbore central, se rotesc împotriva peretelui cu manta, cu o distanță de reglare controlată. La fiecare trecere, ele ridică pelicula de produs de pe metalul cald și o aruncă înapoi în masa principală. Rezultatul:

• Niciun film stagnat înseamnă nicio suprâncălzire localizată — și niciun strat ars sau caramelizat care să necesite curățare.
• Suprafața de transfer termic este reînnoită în mod continuu, astfel încât coeficientul nu scade pe parcursul lotului, așa cum se întâmplă într-un cazan neagitat.
• Masa rămâne omogenă, astfel încât gradul °Brix este uniform de la primul litru până la ultimul, fără stratificare între peretele cald și nucleul rece.
• Produsele extrem de vâscoase și pastoase rămân manevrabile chiar până la punctul final. Concentratoarele cu racletă Ruiyuan sunt proiectate pentru a concentra până la o densitate specifică superioară lui 1,4 — o zonă în care un simplu cazan vid sub jacketă își pierde eficiența.

Geometria corpului rezervorului este adaptată produsului și cerințelor de evacuare: un corp sferic (GNQ) pentru contact uniform cu peretele și curgere lină a produsului, sau un corp conic (GNZ) pentru golire sigură a concentraților groși și pastoși.

Ce se află în interiorul unui rezervor de concentrare vid sub vid cu racletă

Configurația standard Ruiyuan este compusă din cinci blocuri funcționale, plus transmisiile și sistemul de comandă:

• Corpul concentratorului - vas cu manta, cu capac bombat și fund concav, suprafețe umede lustruite în oglindă, orificiu de acces, geam de vizualizare cu tergător și agitator cu raclete acționat printr-o reductoră cu angrenaj în unghi drept.
• Separator vapori-lichid - elimină picăturile antrenate din vaporii care trec mai departe, astfel încât produsul să nu ajungă în condensator.
• Condensator - de tip carcasa-țevi, dimensionat pentru reducerea volumului de vapori pe care pompa de vid trebuie să-l gestioneze.
• Răcitor - de tip spirală, răcește condensatul până la o temperatură sigură de evacuare.
• Rezervor de recepție - colectează distilatul; volumul său este dimensionat în funcție de cantitatea din lot, astfel încât un ciclu complet de concentrare să poată fi efectuat fără întreruperea vidului.

În jurul acestei componente centrale se adaugă sistemul de vid, circuitul de încălzire cu manta (abur, apă caldă sau electric), sfera de spălare CIP, instrumentația (manometru de vid, afișaj digital al temperaturii, robinet de eșantionare) și panoul de comandă – de la robinete manuale și indicatoare digitale până la PLC + HMI cu stocare rețete și înregistrare date lot.

În interiorul vasului: lamele de racletă curăță peretele încălzit la fiecare rotație, astfel încât nu se poate forma niciun strat stagnat și nimic nu se arde.

Fișier video al procesului: assets/web/scraper-wall-demo-h264.mp4

Ce se schimbă în borcanul finit

• Culoarea rămâne stabilă. Merele, cireșele și fructele cu sâmbură păstrează nuanța pe care cumpărătorii o așteaptă, fără să devie spre maro.
• Aroma rămâne în produs. Un condensator răcit și un vid scăzut determină condensarea substanțelor volatile și returnarea acestora, în loc să fie eliminate prin vaporizare; în plus, o coloană opțională de recuperare a aromei poate capta fracția aromatică pentru reintroducerea acesteia.
• Fără note arse. Profilul de aromă este de fruct, nu de caramel și cenușă.
• Pectina își păstrează capacitatea de gelificare. Timpul mai scurt de ținere la o temperatură mai scăzută înseamnă că sistemul de gelificare funcționează așa cum prevede rețeta, ceea ce este și mai important pentru formulele cu zahăr redus și cele bogate în fructe.
• Randament mai ridicat. Produsul care nu se lipește de pereți este produsul pe care îl puteți vinde. Pierderile datorate lipirii de pereți și produsul reținut în timpul curățării cu raclete sunt ambele reduse.
• Concentrație °Brix constantă. Concentrația uniformă face ca greutățile de umplere, activitatea apei și durata de valabilitate să fie previzibile de la o partidă la alta.
• Curățare mai rapidă. Părțile în contact cu produsul sunt finisate în oglindă, geometria internă este rotunjită, iar bilele de pulverizare CIP transformă o curățare manuală cu daltă într-un ciclu de spălare. Proiectarea igienică respectă în întregime practicile GMP pentru produse alimentare.

Parametri tehnici standard

Tabelul de mai jos prezintă seria standard de concentrare în vid. Dimensiunile variază de la unitățile pilot de 10 L până la vasele de producție de 500 L; capacitățile mai mari, precum și configurațiile cu efect multiplu sau cu recomprimare termică sunt proiectate la comandă. Deoarece suprafața de încălzire, suprafața de condensare și nivelul de vid trebuie să corespundă produsului dumneavoastră, valorile finale sunt confirmate pe baza pureului dumneavoastră, a °Brix-ului țintă și a ratei de evaporare necesare.

Parametrii se referă la seria standard și sunt supuși confirmării ingineresti pentru fiecare produs, vâscozitate și regim de funcționare.

Opțiuni și personalizări

• Geometria bazinului - corp sferic (GNQ) sau corp conic (GNZ), în funcție de curgerea și evacuarea produsului.
• Capacitate - volum standard între 10 L și 500 L; vase la scară industrială și linii complete realizate la comandă.
• Materiale in contact direct - din oțel inoxidabil SS304 sau SS316L, finisaj oglindă sau mat, cu certificate de material furnizate.
• Medii de încălzire - abur saturat, apă caldă sau încălzire electrică, acolo unde nu este disponibil un cazan.
• Sistem de vacuu - pompă cu inel de apă, unde apa de răcire este abundentă; vid uscat, unde evacuarea apei este limitată.
• Recuperare aroma - configurație cu condensator și coloană de recuperare pentru produse la care notele superioare trebuie capturate și returnate.
• Automatizare - de la manometre locale și supape manuale până la PLC cu interfață om-mașină (HMI), gestionare rețete, înregistrare loturi și gestionare alarme.
• Echipamente electrice antideflagrante - disponibil pentru preparate de fructe care conțin alcool și pentru rețete pe bază de spirite.
• Mobilitate și dispunere - cadre mobile montate pe șasiu pentru instalații pilot și uzine cu producție multi-produs.

Aplicații

Același principiu – temperatură scăzută plus perete tergâtor – este potrivit pentru orice produs din fructe care este vâscos, sensibil la căldură sau ambele:

• Gemuri și conserve de fructe de pădure - fragi, zmeură, afine, mură, coacăz negru, unde culoarea este punctul de vânzare.
• Pureuri de fructe cu sâmbure și fructe tropicale - caise, piersici, mango, fructul pasiunii, guava, smochine, banane.
• Marmeladă și preparate citrice - formulări cu coajă inclusă și baze din portocale amare.
• Preparate de fructe pentru industrie - umpluturi pentru produse de patiserie, baze de fructe pentru lactate și iaurt, fire pentru înghețată, compuși pentru băuturi.
• Paste din date, jujube și smochine - conținut foarte ridicat de substanțe uscate, vâscozitate foarte ridicată.
• Marmeladă de mere și unturi de fructe gătite lent .
• Gemuri de fructe cu zahăr redus și fără zahăr adăugat – unde substanța solidă din fruct conferă consistența, iar deteriorarea termică este vizibilă imediat.
• Purée pentru bebeluși – unde conservarea nutrienților și a culorii este o afirmație etichetată, nu o preferință.
• Concentrarea sosului de roșii, ardeiului și a pastelor savuroase din fructe – aceleași probleme de depunere și decolorare, aceeași soluție.

Fierberea purée-ului de fructe sub vid profund, observată prin geamul de inspecție al unui vas de concentrare în vid cu suprafață răzuită.

Fișier video al procesului: assets/web/jam-concentration-1-h264.mp4

Cum să dimensionați o unitate pentru produsul dumneavoastră

Concentrarea este un bilanț de masă, iar parametrul care determină dimensiunea mașinii nu este volumul lotului, ci cantitatea de apă ce trebuie eliminată și viteza cu care se face acest lucru.

Apă de evaporat = M_alimentare × (1 - \frac{Brix_in}{Brix_out})

Exemplu rezolvat. 500 kg de piură de fructe la 12 °Brix concentrată la 65 °Brix:

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

Lotul se încheie la aproximativ 92 kg gem. Împărțiți cei 408 kg la durata lotului dorită și obțineți rata necesară de evaporare în kg/h – valoarea care determină suprafața de încălzire, dimensiunea condensatorului și capacitatea pompei de vid.

Trimiteți-ne aceste șase date de intrare și vom dimensiona unitatea și vă vom oferi o ofertă:

3. Produsul și rețeta (fructe, zahăr, pectină, alcool sau substanțe solide adăugate).
4. Masă sau volum de alimentare pe lot și numărul de loturi pe zi.
5. Brix (sau substanțe totale uscate) la intrare și la ieșire.
6. Viscozitatea așteptată sau greutatea specifică finală – și dacă sunt prezente bucăți de fruct.
7. Încălzire disponibilă: presiune abur, temperatură apă caldă sau doar electricitate.
8. Temperatura și debitul apei de răcire, precum și constrângerile legate de utilități și evacuare.

Alegerea între tehnologiile de concentrare

Dacă produsul dumneavoastră se toarnă ca un suc, un evaporator cu film descendent îl va concentra mai ieftin pe tonă. Dacă produsul dumneavoastră se întărește într-un borcan, o racletă trebuie montată pe peretele mantelei.

Vedeți procesul în funcționare

Un ansamblu complet de concentrare în vid: corpul concentratorului, coloana condensatorului, geamul de vizualizare și supapele de reglare, montate pe un singur cadru.

Fișier video al procesului: assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4

De ce să colaborați cu Ruiyuan

Shanghai Ruiyuan Machinery Equipment Co., Ltd. a proiectat și construit echipamente pentru extracție, concentrare și prelucrare lichidiană începând cu anul 2011, din fabrica noastră situată în Districtul Fengxian, Shanghai. Domeniul nostru de activitate acoperă unități de laborator și unități pilot, precum și linii industriale destinate sectoarelor alimentar, lactate, băuturi, fermentație, farmaceutic și chimie fină: instalații de extracție și concentrare, evaporatoare cu film căzător și cu efect simplu, sterilizatoare UHT, cristalizatoare, uscătoare prin pulverizare și linii complete de producție cheie-în-mână.

În cazul proiectelor de concentrare, înseamnă că nu achiziționați un vas, ci o unitate adaptată în mod specific curbei de vâscozitate a produsului dumneavoastră, conținutului țintă de substanțe solide, resurselor energetice disponibile și regimului de curățare – și care beneficiază de sprijin pe întreaga durată a instalării, punerii în funcțiune și instruirii operatorilor.

Întrebări frecvente

Care este conținutul final de substanțe solide pe care îl poate atinge unitatea?

Seria standard este specificată pentru a concentra la o densitate specifică peste 1,4, iar vâscozitatea – nu nivelul de vid – este, în mod normal, limita practică. Pentru majoritatea gemurilor de fructe, acest lucru înseamnă 65–68 °Brix. Spuneți-ne punctul final dorit și vă confirmăm valoarea realizabilă în funcție de produsul dumneavoastră.

Va deteriora scrapper-ul bucățile de fruct sau textura?

Lamele se rotesc împotriva pereților cu un joc controlat și curăță suprafața încălzită, fără a macera masa principală. Bucățile de fruct sunt, de obicei, adăugate după concentrare, pentru a rămâne intacte; atunci când bucățile trebuie să reziste întregului ciclu, alegem geometria și viteza agitatorului în consecință.

Este temperatura suficient de scăzută pentru a proteja pectina și culoarea?

Da. Unitățile standard funcționează la un vid relativ de 600–700 mmHg, ceea ce corespunde unei temperaturi de fierbere de aproximativ 45–60 °C pentru o masă de fructe bogată în zahăr. Această temperatură este mult sub intervalul în care antocianinele și pectina se degradează rapid.

Ce utilități am nevoie?

Abur la ≤ 0,15 MPa (abur de joasă presiune sau abur recuperat este suficient), apă de răcire pentru condensator și răcitor, precum și o sursă standard de alimentare electrică. Deoarece temperatura de fierbere este scăzută, diferența de temperatură pe manta rămâne mare, astfel încât o suprafață de încălzire moderată este suficientă pentru a efectua lucrul.

Cât durează un ciclu?

Depinde de cantitatea de apă care trebuie eliminată și de debitul de evaporare dimensionat pentru unitatea dumneavoastră. Folosiți balanța de masă de mai sus pentru a determina kilogramul de apă, apoi împărțiți această valoare la durata dorită a ciclului — suprafața de încălzire și cea de condensare sunt dimensionate în funcție de acest număr.

Se poate curăța în loc?

Da. Părțile în contact cu produsul sunt lucrate în oglindă și au o geometrie internă rotunjită; bile de pulverizare pentru curățare în loc (CIP) sunt montate ca dotare standard. Asamblarea cu perițe este concepută pentru inspecții rutiniere și înlocuirea lameselor fără dezmembrare majoră.

Ce documentație este inclusă împreună cu echipamentul?

Certificate de material pentru părțile în contact cu lichidul, înregistrări privind fabricația și testele de presiune, documentație electrică și de instrumentație, precum și un manual de exploatare și întreținere. Testarea de acceptare la fabrică și instruirea operatorilor pot fi organizate înainte de expediere.

Solicitați o ofertă

Trimiteți-ne produsul dumneavoastră, mărimea lotului, concentrația inițială și cea finală (exprimată în grade Brix), precum și utilitățile disponibile. Vom reveni cu o unitate dimensionată, o descriere a procesului și o ofertă comercială; în cazul în care rețeta este nouă pentru dumneavoastră, putem efectua teste de concentrare pe purée-ul dumneavoastră de fructe înainte ca dumneavoastră să vă angajați în achiziționarea capacității de producție.

Contact

Tony Zhang
Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd.
Nr. 168, Drumul Qingling, Parcul Qinggang, Districtul Fengxian, Shanghai, China
Telefon mobil / WhatsApp: +86 136 0188 4162
E-mail: [email protected]
Site web: www.ruiyuanextraction.com