Заполните котёл для варки джема клубничным пюре, включите пар и уйдите на час — и вы получите джем. Вы также получите тусклый буро-красный цвет, слабый аромат, слой пригоревших фруктов, приварившийся к стенке рубашки, и трудоёмкую уборку, от которой все отказываются. Проблема не в рецепте. Проблема — в том месте, где тепло соприкасается с фруктами.
Вакуумный концентратор с соскребающими поверхностями решает обе части этой проблемы одновременно: он снижает температуру кипения фруктовой массы примерно до 45–60 °C и постоянно очищает нагретую стенку при каждом обороте, так что продукт никогда не остаётся неподвижным достаточно долго, чтобы подгореть.
В этой статье объясняется, как работают оба механизма, какие изменения происходят в готовом продукте в банке, стандартные параметры наших серий RY-GBNS / RY-ZN, а также как подобрать установку нужной мощности для вашего собственного продукта.

Самоходная установка вакуумного концентратора с соскребающими поверхностями: корпус с рубашкой, привод скребков, конденсационная колонна и ёмкость для сбора дистиллята
Почему джем — самый сложный продукт для концентрации
Большинство испарителей разработаны для работы с прозрачными, свободно текущими жидкостями. Джем одновременно нарушает три их базовых предположения.
Он термически неустойчив. Антоцианины в клубнике, малине, вишне и чернике быстро разрушаются при температуре выше 80 °C. Пектин — вещество, обеспечивающее желирование джема — деполимеризуется под длительным воздействием тепла. Летучие ароматические соединения, придающие ощущение «настоящего фруктового вкуса», начинают улетучиваться с момента интенсивного кипения массы. Если удерживать фруктовое пюре при атмосферной температуре кипения, все три компонента будут безвозвратно утрачены.
Он вязкий, и его вязкость растёт по мере обработки. Фруктовое пюре поступает в ёмкость при концентрации примерно 12–20 °Brix и покидает её при 65–68 °Brix. В этом диапазоне вязкость возрастает на несколько порядков, и масса перестаёт вести себя как жидкость, приобретая свойства пасты. Насосы, трубы и стандартные поверхности плёночного стекания просто перестают функционировать.
Он образует отложения на нагретой стенке. В любом сосуде с рубашкой на горячей металлической поверхности образуется застойный пограничный слой. В воде этот слой тонкий и безвредный. В сахаристой фруктовой пасте он утолщается, перегревается, карамелизуется, а затем обугливается — образуя подгоревшую плёнку, которая изолирует рубашку, замедляет процесс варки, портит вкус и требует ручной очистки скребком. Подгорание — самая дорогостоящая причина отказа в производстве джема: оно одновременно увеличивает расход энергии, снижает выход, портит цвет и требует дополнительных трудозатрат.
Два механизма, устраняющих эту проблему: вакуум и постоянно движущийся скребок
Снижайте температуру кипения вместо повышения подводимого тепла
Вода кипит при 100 °C только потому, что находится под давлением одной атмосферы воздуха. Уберите это давление — и температура кипения резко понизится.
|
Абсолютное давление |
Вакуум (по манометру) |
Вода кипит при |
Что это значит для джема |
|
8 кПа |
~700 мм рт. ст. |
≈ 42 °C |
Самый глубокий вакуум; самый щадящий вариант для ягод, критичных по цвету |
|
10 кПа |
~685 мм рт. ст. |
≈ 46 °C |
Лучший компромисс для сохранения аромата |
|
20 кПа |
~610 мм рт. ст. |
≈ 60 °C |
Типичный рабочий диапазон для сахаристых фруктовых мезг |
|
40 кПа |
~460 мм рт. ст. |
≈ 76 °C |
Средний вакуум |
|
60 кПа |
~310 мм рт. ст. |
≈ 86 °C |
Лёгкий вакуум, финишная обработка при высоком содержании сухих веществ |
|
101,3 кПа |
0 |
100 °C |
Открытый котёл — цвет, аромат и пектин подвержены риску |
Следуют два инженерных следствия, и оба позволяют сэкономить деньги:
Поскольку растворённый сахар и пектин повышают температуру кипения раствора, фруктовая масса с концентрацией 65 °Brix кипит на несколько градусов выше температуры кипения чистой воды. Именно поэтому мы указываем практический рабочий диапазон как 45–60 °C, а не теоретический минимум.
Следите за тем, чтобы нагреваемая стенка оставалась чистой при каждом обороте
Одного вакуума недостаточно для обработки вязкого продукта. Понижение температуры кипения не устраняет пограничный слой у рубашки — он остаётся неподвижным и по-прежнему вызывает локальное перегревание.
Задачу устранения этого зазора решает скребок. Внутри сосуда пищевые лопасти, закреплённые на центральном валу, вращаются вплотную к рубашке с точно выдерживаемым зазором. При каждом проходе они снимают плёнку продукта с раскалённой металлической поверхности и возвращают её в основную массу. Результат:
Геометрия корпуса резервуара подобрана с учётом свойств продукта и требований к его выгрузке: сферический корпус (GNQ) обеспечивает равномерный контакт со стенками и плавное течение продукта, а конический корпус (GNZ) гарантирует надёжное удаление густых, пастообразных концентратов.
Что находится внутри вакуумного концентратора с соскребающим устройством
Стандартная конфигурация Ruiyuan состоит из пяти функциональных блоков, а также приводов и систем управления:
Вокруг этого ядра мы добавляем вакуумную систему, контур обогрева рубашки (пар, горячая вода или электричество), шаровой распылитель для CIP, приборы контроля (вакуумметр, цифровой термометр, пробоотборный кран) и пульт управления — от ручных клапанов и цифровых индикаторов до ПЛК с человеко-машинным интерфейсом, хранением рецептов и регистрацией данных по партиям.
Внутри сосуда: скребковые лопасти очищают нагретую стенку при каждом обороте, предотвращая образование застойной плёнки и пригорание.
Видеофайл процесса: assets/web/scraper-wall-demo-h264.mp4
Что меняется в готовой банке
Стандартные технические параметры
В таблице ниже перечислены стандартные серии вакуумных концентраторов. Объёмы — от 10 л (пилотные установки) до 500 л (промышленные ёмкости); более крупные объёмы, а также многокорпусные или термически рекомпрессированные конфигурации проектируются по индивидуальному заказу. Поскольку площадь нагрева, площадь конденсации и уровень вакуума должны соответствовать конкретному продукту, окончательные параметры уточняются на основе вашего пюре, требуемого значения °Brix и необходимой скорости испарения.
|
Параметр |
Единица |
50 |
100 |
200 |
300 |
500 |
|
Номинальный объём |
L |
50 |
100 |
200 |
300 |
500 |
|
Давление пара |
МПа |
≤ 0.15 |
≤ 0.15 |
≤ 0.15 |
≤ 0.15 |
≤ 0.15 |
|
Вакуум (по манометру) |
мм рт.ст. |
≤ 700 |
≤ 700 |
≤ 640 |
≤ 640 |
≤ 600 |
|
Теплообменная площадь |
м² |
0.4 |
0.59 |
0.8 |
1.1 |
1.45 |
|
Площадь конденсации |
м² |
1.2 |
1.7 |
2.45 |
3.0 |
3.2 |
|
Охлаждаемая площадь |
м² |
0.25 |
0.35 |
0.4 |
0.6 |
0.7 |
|
Приёмный резервуар |
L |
15 |
45 |
60 |
76 |
100 |
|
Вес без упаковки |
кг |
~ 350 |
~ 450 |
~ 550 |
~ 650 |
~ 800 |
|
Размеры (Д x Ш x В) |
мм |
1200 × 600 × 2200 |
1350 × 750 × 2200 |
1700 × 800 × 2700 |
1700 × 1000 × 3400 |
2100 × 1200 × 3400 |
Параметры относятся к стандартной серии и подлежат инженерному подтверждению для каждого продукта, вязкости и режима работы.
Варианты и индивидуальная настройка
Применение
Тот же принцип — низкая температура плюс обдуваемая стенка — подходит для любого фруктового продукта, который является густым, термочувствительным или одновременно и тем, и другим:
Кипячение фруктового пюре в глубоком вакууме, наблюдаемое через смотровое стекло вакуумного концентратора с соскребающими поверхностями.
Обработка видеофайла: assets/web/jam-concentration-1-h264.mp4
Как подобрать установку для вашего продукта
Концентрация — это материальный баланс, и параметр, определяющий размеры оборудования, — это не объём партии, а количество удаляемой воды и скорость её удаления.
Вода, подлежащая испарению = M_исх × (1 − Brix_вх / Brix_вых)
Расчётный пример. 500 кг фруктового пюре с содержанием сухих веществ 12 °Brix концентрируют до 65 °Brix:
500 × (1 − 12 / 65) = 500 × 0,815 = 408 кг воды
Масса готовой партии варенья составит приблизительно 92 кг. Разделите 408 кг на требуемое время обработки партии — вы получите необходимую производительность по испарению в кг/ч. Именно этот показатель определяет площадь нагрева, размеры конденсатора и мощность вакуумного насоса.
Направьте нам эти шесть параметров, и мы подберём установку и подготовим коммерческое предложение:
Выбор между технологиями концентрации
|
Технологии |
Типичная температура кипения |
Обработка высоковязких сред |
Риск пригорания |
Наиболее подходит для |
|
Открытый котёл / паровой котёл атмосферного давления |
100 °C и выше |
Умеренный |
Высокий |
Традиционные варёные консервы, где желательны карамельные нотки |
|
Вакуумный котёл с рубашкой и мешалкой скребкового типа |
45–65 °C |
Умеренный |
Умеренный |
Джемы средней вязкости, небольшие партии |
|
Вакуумный концентрационный резервуар со скребковой поверхностью |
45–60 °C |
Высокая, до удельного веса более 1,4 |
Низкая |
Вязкие, термолабильные джемы и пюре с высоким содержанием фруктов |
|
Плёночный испаритель / испаритель с принудительной циркуляцией |
45–70 °C |
Низкий — требуется свободно текущий продукт |
От низкого до среднего |
Прозрачные соки и концентраты с низкой вязкостью, большие объёмы |
|
Съёмно-пленочный (тонкоплёночный) испаритель |
45–90 °C |
Высокий |
Низкая |
Непрерывный режим работы с очень коротким временем удержания продукта |
Если ваш продукт льётся как сок, то падающе-плёнчатый испаритель сконцентрирует его дешевле на тонну. Если ваш продукт застывает в банке, то на стенке рубашки нужен скребок.
Посмотреть процесс в действии
Полная вакуумная концентрационная установка: корпус концентратора, конденсационная колонна, смотровое стекло и регулирующие клапаны на единой раме.
Видеофайл процесса: assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4
Почему стоит сотрудничать с Ruiyuan
Shanghai Ruiyuan Machinery Equipment Co., Ltd. проектирует и изготавливает оборудование для экстракции, концентрации и обработки жидкостей с 2011 года на своём заводе в районе Фэнсянь города Шанхай. Наш ассортимент включает лабораторные и пилотные установки, а также промышленные линии для пищевой, молочной, напитковой, ферментационной, фармацевтической и тонкохимической отраслей: установки для экстракции и концентрации, плёночные и одноступенчатые испарители, стерилизаторы UHT, кристаллизаторы, распылительные сушилки и полные «под ключ» производственные линии.
В частности, при реализации проектов по концентрации вы приобретаете не просто ёмкость, а комплексную установку, подобранную с учётом кривой вязкости вашего продукта, требуемого содержания сухих веществ, доступных энергоресурсов и режима мойки — с полной поддержкой на этапах монтажа, пусконаладки и обучения персонала.
Часто задаваемые вопросы
Какого содержания сухих веществ достигает установка на выходе?
Стандартная серия предназначена для концентрации до определённой плотности выше 1,4; вязкость — а не уровень вакуума — обычно является практическим ограничением. Для большинства фруктовых джемов это означает 65–68 °Brix. Сообщите нам требуемую конечную точку, и мы подтвердим достижимое значение для вашего продукта.
Будет ли скребок повреждать кусочки фруктов или текстуру?
Лезвия движутся вдоль стенки с контролируемым зазором и очищают нагретую поверхность, не измельчая основную массу продукта. Кусочки фруктов, как правило, добавляются после концентрации, чтобы сохранить их целостность; если кусочки должны выдержать весь цикл, мы соответствующим образом подбираем геометрию мешалки и скорость её вращения.
Достаточно ли низкая температура для защиты пектина и цвета?
Да. Стандартные установки работают при избыточном вакууме 600–700 мм рт. ст., что соответствует температуре кипения примерно 45–60 °C для сахаросодержащей фруктовой массы. Это значительно ниже диапазона, в котором антоцианы и пектин быстро разрушаются.
Какие коммуникации мне потребуются?
Пар при давлении ≤ 0,15 МПа (достаточен низкого давления или рекуперированный пар), охлаждающая вода для конденсатора и охладителя, а также стандартное электропитание. Поскольку температура кипения низкая, перепад температур по поверхности рубашки остаётся большим, поэтому для выполнения задачи достаточно умеренной площади нагрева.
Сколько времени занимает одна партия?
Это зависит от количества удаляемой воды и расчётной скорости испарения для вашей установки. Используйте приведённый выше материальный баланс, чтобы определить массу воды в килограммах, затем разделите её на требуемое время обработки одной партии — на основе этого значения мы подбираем площадь нагрева и конденсации.
Возможно ли проведение очистки на месте?
Да. Влажные части имеют зеркальную полировку и закруглённую внутреннюю геометрию; шары для CIP-очистки поставляются в стандартной комплектации. Скребковая сборка спроектирована так, чтобы обеспечивать регулярный осмотр и замену лезвий без необходимости крупного демонтажа.
Какая документация поставляется вместе с оборудованием?
Сертификаты на материалы для контактирующих с продуктом частей, документация по изготовлению и испытаниям на давление, электротехническая и приборная документация, а также руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. Приёмочные заводские испытания и обучение операторов могут быть организованы до отгрузки.
Запросите Ценовое Предложение
Направьте нам информацию о вашем продукте, размере партии, исходной и требуемой концентрации (по шкале Brix), а также о доступных энергоресурсах. Мы предоставим вам подобранный по параметрам аппарат, описание технологического процесса и коммерческое предложение. В случае, если рецептура является для вас новой, мы можем провести испытания по концентрированию на вашем собственном фруктовом пюре до того, как вы примете решение о закупке производственной мощности.
Контакты
Тони Чжан
Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd.
Китай, город Шанхай, район Фэнсянь, парк Циньган, улица Циньлин, д. 168
Мобильный телефон / WhatsApp: +86 136 0188 4162
Электронная почта: [email protected]
Веб-сайт: www.ruiyuanextraction.com