ИТС 44-2017 Производство продуктов питания

     2.1.6.1.3 Описание технологического процесса, способов. Применяемое оборудование

Пищевые продукты, подвергаемые концентрированию, представляют собой сложную систему, в которой кроме истинных водных растворов сахаров, органических кислот, минеральных солей и других веществ содержатся взвешенные частицы различной степени дисперсности.

Выпаривание воды сопровождается сложными физико-химическими изменениями. В процессе выпаривания увеличиваются плотность продукта и его вязкость. Под действием тепла происходит коагуляция белков, некоторый гидролиз сложных органических соединений, а также реакции соединения - меланоидинообразования, карамелизации и ряд других.

Таким образом, при концентрировании непрерывно изменяются основные свойства продукта. Поэтому подбор режимов и условий концентрирования является важнейшей работой в создании технологического процесса и устройств для концентрирования пищевых продуктов.

Также выпаривание/испарение применяется для удаления остаточной влаги из масла на ранних стадиях извлечения растительных масел и рафинации.

Выпаривание проводят при таком режиме, при котором можно наиболее полно сохранить ценные компоненты продукта и свойственные ему цвет, вкус и запах. Это можно достигнуть при низких температурах кипения и кратковременном пребывании продукта в выпарных аппаратах.

Для нагревания массы до температуры кипения можно применять любой теплоноситель, но в пищевой промышленности, как правило, используют водяной пар, который называют греющим или первичным в отличие от вторичного (сокового) пара, образующегося при выпаривании растворов.

Процесс можно проводить при атмосферном давлении или под вакуумом.

При выпаривании при атмосферном давлении вторичный пар обычно отводят в атмосферу. Этот способ является наиболее простым, но малоэкономичным, ухудшающим качество продукта за счет высокой температуры нагрева.

При выпаривании под вакуумом точка кипения раствора снижается, и это позволяет использовать для обогрева выпарных аппаратов пар низкого давления. Достоинством вакуум-аппаратов являются уменьшение потерь тепла в окружающую среду и увеличение полезной разности между температурами греющего пара я кипящего раствора.

Выпаривание может осуществляться в одном выпарном аппарате (однокорпусная установка) либо в нескольких последовательно установленных аппаратах (многокорпусная установка).

Однокорпусная установка применяется для выпаривания относительно небольшого количества жидкости, когда экономия теплоты не имеет большого значения.

Многокорпусная выпарная установка состоит из нескольких однокорпусных выпарных аппаратов, соединенных последовательно. В этих установках для обогрева второго и последующего корпусов используется вторичный (соковый) пар. Передача тепла осуществляется за счет разности между температурой греющего пара и температурой кипения раствора. Пониженная температура кипения достигается снижением давления в каждом последующем аппарате по сравнению с предыдущим.

В прямоточной выпарной установке благодаря перепаду давлений раствор из предыдущего корпуса в последующий переходит самотеком параллельно протекающему пару. При переходе из предыдущего корпуса в следующий раствор оказывается перегретым вследствие того, что попадает в пространство с более низкой температурой и меньшим давлением. В результате самоиспарения удаляется некоторое количество воды.

Соковый пар из последнего корпуса поступает в барометрический конденсатор.

В противоточной установке применяется встречное взаимное движение упариваемого раствора и греющего пара. Раствор поступает в последний корпус и в концентрированном виде выходит из первого в случае нумерации корпусов по пару.

Поскольку давление в корпусах по мере передвижения продукта увеличивается, он передается из корпуса в корпус насосами.

Выпарные аппараты, используемые для концентрирования соков, должны обеспечивать быстрое проведение процесса выпаривания без заметного ухудшения цвета, вкуса и химического состава. Они должны быть экономичны, т.е. обладать высокой испарительной способностью при относительно невысоком расходе греющего пара, обеспечивать непрерывную работу и удобство обслуживания.

Регулирование процесса выпаривания должно проводиться автоматически.

Для концентрирования термолабильных ягодной и цитрусовой продукции используют низкотемпературный выпарной аппарат с двумя испарителями.

Испарение и конденсация достигаются при помощи циркулирующего аммиака или другого холодильного агента в жидком и газообразном состоянии. Сжатые пары аммиака через газоохладитель поступают в испаритель, где конденсируются, отдавая тепло на испарение продукта. Жидкий аммиак стекает в резервуар, а оттуда в аммиачный испаритель. Испаритель одновременно действует как конденсатор. Когда пар из продукта конденсируется и свою скрытую теплоту испарения отдает жидкому аммиаку, тот испаряется. Пары аммиака засасываются компрессором. Частично сконденсированный сок из испарителя первого корпуса через сепаратор поступает в испаритель второго корпуса. В межтрубное пространство этого испарителя подаются соковые пары из сепаратора первого корпуса. Здесь осуществляется окончательное концентрирование сока до 50-70%. Продукт перекачивается циркуляционными насосами.

В установке поддерживается вакуум в пределах 90-92 кПа. Низкая температура выпаривания в сочетании с быстрым прохождением продукции через аппарат обеспечивает получение продукта высокого качества как по органолептическим, так и по физико-химическим показателям.

Другую возможность относительно щадящего и непрерывного выпаривания в тонком слое представляют пластинчатые выпарные аппараты.

Выбор подходящей выпарной установки определяется видом обрабатываемого продукта. Кроме того, необходимо учитывать следующие аспекты: требуемая производительность по продукту и по испаренной влаге; степень концентрации, содержание сухих веществ в исходном продукте; теплочувствительность продукта, возможная температура и продолжительность обработки; реологические свойства продукта, тенденция к пригоранию; расходы на установку и эксплуатацию в зависимости от испарительной способности греющей поверхности.

В зависимости от специфических свойств продукта и технологических критериев (продолжительность обработки и пределы вязкости) можно приблизительно определить тип выпариваемого аппарата (таблица 2.3).

Таблица 2.3 - Стандартные общие концентрации сухих веществ для различных типов испарителей