در دنیایی که به طور فزاینده ای روی آب میوه های تازه و "سرد" متمرکز شده است ، ممکن است به نظر برسد که یکی از مهمترین قطعات فناوری در صنعت آب میوه جهانی شامل جوشیدن آب میوه است. با این حال ، فرایند غلظت برای کارآیی ، ثبات قفسه و کاهش هزینه ضروری است. در میان روشهای مختلف موجود ، تبخیر خلاء به عنوان فناوری غالب و ترجیحی برای تولید کنسانتره آب میوه با کیفیت بالا ظاهر شده است.

این اولویت دلخواه نیست. این نتیجه مستقیم چگونگی تبخیر خلاء به طرز ماهرانه ای به چالش های اساسی تمرکز یک ماده ظریف ، حساس به گرما و طعم دهنده مانند آب میوه می پردازد. در این مقاله ، علم و اقتصاد پشت این فناوری توضیح می دهد و توضیح می دهد که چرا همچنان استاندارد طلای صنعت است.

چالش اصلی: حفظ طعم های ظریف هنگام از بین بردن آب

قبل از غواصی به "چگونه" ، درک "چرا" بسیار مهم است. تمرکز آب میوه فقط به معنای کوچکتر شدن آن نیست. این یک فرایند استراتژیک با مزایای قابل توجهی است:

کاهش هزینه های حمل و نقل و ذخیره سازی: از بین بردن آب به شدت حجم و وزن آب را کاهش می دهد. به عنوان مثال ، حمل و نقل آب سیب متمرکز ، بیش از پنج برابر کارآمدتر از حمل و نقل آب یک استحکام است.

ثبات قفسه پیشرفته: با کاهش فعالیت آب ، غلظت رشد میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها ، مخمرها و قالب را مهار می کند و ماندگاری محصول را حتی قبل از حفظ بیشتر مانند انجماد یا بسته بندی آسپتیک گسترش می دهد.

انعطاف پذیری زنجیره تأمین: کنسانتره را می توان برای مدت طولانی ذخیره کرد و سپس با آب در تمام طول آب بازسازی کرد و بدون در نظر گرفتن برداشت فصلی ، محصولی مداوم را فراهم کرد.

با این حال ، مشکل اصلی این است که آب میوه های میوه ای با ترکیبات معطر فرار (استرها ، آلدهیدها ، ترپن ها) بسته بندی شده اند که طعم و عطر تازه آنها را تعریف می کنند. آنها همچنین به گرما و اکسیژن حساس هستند ، که می تواند رنگ را تخریب کند ، مواد مغذی مانند ویتامین C را از بین ببرد و از طعم دهنده های "پخته شده" استفاده کند. هر روش غلظت مؤثر باید ضمن به حداقل رساندن آسیب به این اجزای ظریف ، آب را از بین ببرد.

بازی-تغییر دهنده: چگونه تبخیر خلاء کار می کند

در قلب آن ، تبخیر به سادگی کاربرد گرما برای جوشاندن آب است. جنبه انقلابی دستگاه تبخیر خلاء ، محیط عملیاتی آن است: یک محفظه خلاء.

اصل نقطه جوش پایین

در فشار اتمسفر استاندارد (1 اتمسفر) ، آب در دمای 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) جوش می یابد. در این دما ، آب میوه کاملاً از بین می رود. طعم های آن از بین می رود و طعم و مزه ای غیر قابل تحمل را ایجاد می کند.

پمپ خلاء فشار داخل محفظه تبخیر را کاهش می دهد. با کاهش فشار ، نقطه جوش مایع در داخل نیز کاهش می یابد. در تبخیر کننده های خلاء چند اثر مدرن ، دمای جوش آب میوه را می توان به همان اندازه پایین آورد 40-70 درجه سانتیگراد (104-158 درجه فارنهایت) .

این مهمترین دلیل برای اولویت آن است. با کار در این دماهای پایین ، استرس حرارتی روی آب به حداقل می رسد.

اجزای کلیدی یک تبخیر کننده آب مدرن

یک سیستم معمولی پیچیده تر از یک گلدان ساده در زیر خلاء است. این شامل:

پمپ خوراک: آب روشن (اغلب فیلتر شده) را به سیستم معرفی می کند.

عنصر گرمایش/کالاندریا: گرما را به آب می بخشد ، به طور معمول با استفاده از بخار یا آب گرم.

محفظه خلاء (جداکننده): جایی که جوش کم فشار رخ می دهد. آب میوه به مخلوطی از بخار و مایع غلیظ می درخشد.

جداکننده بخار مایع: تضمین می کند که قطرات ریز کنسانتره با بخار آب دور نمی شوند.

کندانسور: بخار آب را خنک می کند و برای حذف آسان آن را به یک مایع (به نام میعانات) تبدیل می کند.

پمپ خلاء: محیط کم فشار را در سراسر سیستم حفظ می کند.

پمپ محصول: پس از دستیابی به ° Brix (غلظت قند) ، آب غلیظ را از سیستم خارج می کند.

سر به سر: مزایای روشهای غلظت جایگزین

برای درک واقعی تبخیر خلاء ، مقایسه آن با سایر فن آوری های موجود مفید است.

در مقابل غلظت منجمد

غلظت یخ زدگی شامل خنک کردن آب تا زمانی که آب در کریستال های یخ منجمد شود ، که سپس از مایع غلیظ جدا می شوند.

کیفیت: غلظت انجماد برای حفظ عطرهای حساس به گرما بسیار عالی است ، که اغلب محصولی با کیفیت حسی برتر است.

هزینه و کارآیی: با این حال ، این یک فرایند فوق العاده انرژی و پیچیده است. سرمایه گذاری زیاد است و دستیابی به سطح غلظت بسیار بالایی دشوار است. برای اکثر کاربردهای تجاری در مقیاس بزرگ ، بهبود کیفیت حاشیه ای در مقایسه با تبخیر خلاء ، ضرر قابل توجه هزینه را توجیه نمی کند.

در مقابل اسمز معکوس (RO)

اسمز معکوس از فشار زیاد برای مجبور کردن آب از طریق یک غشای نیمه نفوذ پذیر استفاده می کند و مواد جامد متمرکز را پشت سر می گذارد.

کارآیی: RO برای مراحل اولیه حذف آب بسیار کارآمد است.

محدودیت: به یک سقف برخورد می کند. هرچه آب بیشتر متمرکز می شود ، فشار اسمزی آن به صورت نمایی افزایش می یابد ، و دستیابی به محتوای مواد جامد بالا (به طور معمول بالاتر از 25-30 درجه Brix) که تبخیر کننده ها می توانند (حداکثر 65-70 درجه Brix) را برای RO غیرممکن می کند. RO اغلب به عنوان پیش فروشنده قبل از تبخیر کننده برای صرفه جویی در مصرف انرژی استفاده می شود ، اما بندرت آن را کاملاً جایگزین می کند.

حکم: تبخیر خلاء تعادل بهینه بین بهره وری انرژی ، غلظت نهایی محصول ، هزینه عملیاتی و از همه مهمتر حفظ کیفیت را نشان می دهد.

مزایای تعیین کننده تبخیر خلاء

ترجیح این فناوری بر پایه و اساس مزایای مجزا و قدرتمند ساخته شده است.

1. کیفیت محصول برتر و حفظ طعم

این سنگ بنای آن است. عملیات درجه حرارت پایین:

آسیب حرارتی را به حداقل می رساند: از عطر و طعم "پخته شده" و قهوه ای (واکنش مایلارد) که در دماهای بالا رخ می دهد جلوگیری می کند.

مواد مغذی را حفظ می کند: به حفظ ویتامین های دارای گرما ، به ویژه ویتامین C کمک می کند.

بازیابی عطر را فعال می کند: این یک فرآیند فرعی بحرانی است. بخار آب جوشانده شده در مرحله اول تبخیر سرشار از ترکیبات معطر فرار است که به آب میوه شخصیت تازه خود می بخشد. اواپراتورهای مدرن مجهز به واحدهای بازیابی عطر بشر این واحدها این بخار را متراکم می کنند ، عطرهای بی ثبات را ضبط می کنند و آنها را از هم جدا می کنند. این ذات اسیر شده می تواند سپس به تولید کنسانتره پس از تولید اضافه شود یا به عنوان یک محصول جانبی ارزشمند فروخته شود. هیچ روش دیگری این را به طور مؤثر ادغام نمی کند.

ترتیب. بهره وری قابل توجه انرژی: اصل چند اثر

اواپراتورهای صنعتی به ندرت تک مرحله ای هستند. آنها از یک طراحی درخشان به نام استفاده می کنند تبخیر چند اثر برای بازیافت انرژی.

چگونه کار می کند: این سیستم شامل چندین اتاق تبخیر ("اثرات") است که در خلاء های به تدریج بالاتر (و در نتیجه نقاط جوش پایین تر) نگهداری می شوند.

روند: آب میوه وارد اولین اثر می شود ، توسط بخار گرم می شود و شروع به جوشیدن می کند. بخار تولید شده از اثر اول سپس به عنوان محیط گرمایش برای اثر دوم استفاده می شود. این فرآیند تکرار می شود ، با بخار از اثر دوم که سوم را گرم می کند و غیره.

فایده: یک واحد بخار اولیه می تواند چندین واحد آب را تبخیر کند. یک تبخیر کننده سه گانه تقریباً سه برابر کارآمدتر از یک اثر تک اثر است. یک تبخیر کننده هفت اثر ، که در عملیات در مقیاس بزرگ استفاده می شود ، به طرز چشمگیری کارآمد است و این روند را بسیار اقتصادی می کند.

3. نسبت غلظت بالا و انعطاف پذیری عملیاتی

تبخیر کننده های خلاء قادر به تولید یک کنسانتره بسیار متراکم و شربت هستند. آنها می توانند با اطمینان آب میوه ها را از حالت طبیعی خود (به عنوان مثال ، 12 درجه Brix برای آب پرتقال) تا یک حالت غلیظ 65 درجه Brix یا بالاتر برسانند. این انعطاف پذیری به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا مشخصات مختلف کنسانتره را برای مشتریان و برنامه های مختلف از تجهیزات مشابه تولید کنند.

4. مقیاس پذیری و زنده ماندن اقتصادی

این فناوری به خوبی درک شده است و تجهیزات برای طیف گسترده ای از عملیات ، از گیاهان آزمایشی گرفته تا امکانات عظیم پردازش میلیون ها تن میوه در سال در دسترس است. ترکیبی از توان بالا ، راندمان انرژی (از طریق طراحی چند اثر) و قابلیت اطمینان آن را به مقرون به صرفه ترین راه حل برای تولید با حجم بزرگ تبدیل می کند.

ملاحظات عملی و نوآوری های مدرن

فناوری اصلی بالغ است ، اما همچنان در حال تحول است.

بازخوانی بخار حرارتی (TVR) و بازخوانی بخار مکانیکی (MVR): اینها روشهای پیشرفته ای برای تقویت بیشتر کارآیی هستند. MVR ، به ویژه ، از یک کمپرسور مکانیکی برای استفاده مجدد از انرژی بخار استفاده می کند ، و آن را به عنوان کارآمدترین نوع تبخیر کننده در دسترس امروزه ، هرچند با هزینه سرمایه بالاتری تبدیل می کند.

رسوب و تمیز کردن: یک چالش عملی رسوب است - ساخت پالپ ، پکتین و قندها روی سطوح مبدل حرارتی ، که باعث کاهش کارایی می شود. سیستم های مدرن برای مدیریت این سیستم با سطوح آسان تمیز و سیستم های تمیز در محل (CIP) طراحی شده اند.

طراحی خاص برنامه: اواپراتورها را می توان برای انواع مختلف آب میوه تنظیم کرد. برای آب میوه های شفاف مانند Apple یا Pear ، یک تبخیر کننده فیلم در حال سقوط ایده آل است. برای آب میوه های چسبناک یا خمیر بیشتر ، ممکن است از یک تبخیر کننده گردش اجباری استفاده شود.

نتیجه گیری: یک راه حل ماندگار برای یک صنعت خواستار

ترجیح خلاء دستگاه غلظت تبخیر نه مبتنی بر یک ویژگی واحد بلکه بر برتری جامع است. این فناوری است که ضمن تحقق خواسته های سخت اقتصادی یک صنعت جهانی ، به ماهیت ظریف مواد اولیه آن احترام می گذارد.

با کار در زیر خلاء تا دمای جوش به شدت پایین تر ، ترکیب طرح های چند اثر برای بهره وری انرژی خیره کننده و ادغام فرآیندهای ضروری مانند بازیابی عطر ، به آنچه که هیچ روش دیگری نمی تواند دست یابد: این امر به طور مؤثر آب میوه ای فله ای را به سمت یک پایدار ، قابل حمل و با تمرکز بالا تبدیل می کند ، در حالی که از ماهیت بسیار خوب خود میوه می پردازد. برای هر پردازنده آب میوه ای که به دنبال تعادل کیفیت ، هزینه و مقیاس است ، تبخیر خلاء همچنان انتخابی واضح و ترجیحی است. $ $