В пищевой и сахарной промышленности при концентрировании жидких продуктов или сушке влагосодержащих материалов существенным ограничением становится термочувствительность самого сырья. Работа под вакуумом преодолевает это ограничение, снижая температуру кипения воды. В этой статье мы разберём, почему вакуумное выпаривание и сушка предпочтительны в пищевой и сахарной промышленности, какого уровня вакуума достаточно и какие факторы важны при выборе правильной системы.
Содержание
- Почему вакуумное выпаривание предпочтительно в пищевом и сахарном производстве?
- Как работают вакуумное выпаривание и кристаллизация в производстве сахара?
- Какие преимущества даёт вакуумная сушка пищевых продуктов?
- Какого уровня вакуума достаточно для этих процессов?
- Какую установку выбрать при большой нагрузке по водяному пару?
- Почему важен выбор материала для оборудования, контактирующего с пищевыми продуктами?
- Какие данные передавать при выборе правильной системы?
- Часто задаваемые вопросы
Почему вакуумное выпаривание предпочтительно в пищевом и сахарном производстве?
Температура кипения жидкости напрямую связана с давлением над её поверхностью: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. Этот принцип объясняет, почему вакуум так широко используется в пищевой и сахарной промышленности: продукт на водной основе, кипящий при 100 °C при атмосферном давлении, под вакуумом может закипать при значительно более низкой температуре.
Для термочувствительных продуктов, таких как фруктовый сок, молоко или сахарный сироп, длительное кипячение при высокой температуре может привести к потере цвета, ухудшению вкуса, снижению питательной ценности, а в некоторых случаях — к риску карамелизации или подгорания. Выпаривание при низкой температуре под вакуумом значительно снижает эти риски, одновременно обеспечивая концентрирование продукта.
Как работают вакуумное выпаривание и кристаллизация в производстве сахара?
В производстве сахара сырой сок, получаемый из сахарного тростника или свёклы, сначала концентрируется в многокорпусных выпарных установках; в этой ступенчатой системе пар, покидающий один корпус, используется для нагрева следующего, обеспечивая энергоэффективность. На финальном этапе сироп уваривают под вакуумом в специальных аппаратах, называемых «вакуум-аппаратами» (вакуум-панами), для формирования кристаллов сахара.
Уваривание при низкой температуре под вакуумом на этапе кристаллизации одновременно предотвращает разрушение молекулы сахара и обеспечивает более контролируемый и равномерный рост кристаллов — это напрямую влияет на качество конечного продукта.
Какие преимущества даёт вакуумная сушка пищевых продуктов?
Для чрезвычайно термочувствительных продуктов — порошковых пищевых продуктов или сушёных фруктов и овощей — вакуумную сушку предпочитают стандартной атмосферной сушке. Сушка при низкой температуре под вакуумом в значительной мере сохраняет питательную ценность, цвет и вкус продукта.
Кроме того, сушка при низкой температуре может замедлять окисление некоторых компонентов пищевого продукта, продлевая срок годности. Поэтому системы вакуумной сушки особенно востребованы для дорогостоящих, деликатных пищевых продуктов.
Какого уровня вакуума достаточно для этих процессов?
Целью пищевого и сахарного производства обычно является не чрезвычайно глубокий вакуум, а умеренный уровень вакуума, достаточный для заметного снижения температуры кипения, — как правило, это достигается в диапазоне нескольких десятков миллибар, а не субмиллибарной цели вроде «0,5 мбар». Как отмечалось в статье «Как работает жидкостно-кольцевой вакуумный насос и в каких процессах его выбирают?», диапазон 33–40 мбар, который обычно достигают жидкостно-кольцевые насосы, достаточен для большинства таких процессов. Эти значения относятся к выпариванию и сушке при умеренном вакууме; сублимационная сушка (лиофилизация) требует значительно более глубокого вакуума и выходит за рамки этой статьи.
Точная потребность в уровне вакуума зависит от характеристик концентрируемого продукта, целевой температуры кипения и от того, использует ли предприятие многокорпусную выпарную установку; технологические данные процесса должны служить основой для определения правильного уровня вакуума.
Какую установку выбрать при большой нагрузке по водяному пару?
Выпаривание по своей природе — процесс, генерирующий большое количество водяного пара, который необходимо непрерывно отводить вакуумной системой. Установка с водяной циркуляцией, как правило, является подходящим решением для процессов с большим количеством водяного пара; пар, поступающий в насос, конденсируется внутри системы и выводится в виде воды, которая не повреждает насос.
Как отмечалось в статье «Чем отличаются вакуумные установки с водяной и масляной циркуляцией?», использование воды в качестве рабочей жидкости означает применение жидкости того же типа, что и пар, поступающий из процесса, — это исключает риск смешения двух разных жидкостей. Поскольку пищевое и сахарное производство в основном работает с продуктами на водной основе, установка с водяной циркуляцией обычно становится естественным выбором.
Почему важен выбор материала для оборудования, контактирующего с пищевыми продуктами?
Оборудование, используемое в пищевом и сахарном производстве, должно изготавливаться из материалов, подходящих с точки зрения гигиены и коррозионной стойкости. В моноблочных вакуумных насосах Gücüm Pompa ступенчатые пластины изготавливаются из нержавеющей стали; подобный выбор материалов способствует увеличению срока службы оборудования, подверженного воздействию влажных, а иногда и кислых технологических потоков.
Для проектов, требующих сертификации пищевой безопасности или соблюдения гигиенических стандартов проектирования (например, совместимости с CIP-мойкой), рекомендуется напрямую уточнить соответствующие сертификаты и детали конструкции в технической службе Gücüm Pompa.
Какие данные передавать при выборе правильной системы?
Для правильного выбора вакуумной системы в пищевом или сахарном производстве рекомендуется передать технической службе Gücüm Pompa следующие данные: объём и содержание воды в продукте, подлежащем выпариванию или сушке, целевую температуру кипения или сушки, число корпусов имеющейся выпарной установки (если есть), степень термочувствительности продукта, а также требования к материалу или гигиеническим стандартам для поверхностей, контактирующих с продуктом.
Когда эти данные становятся понятны, легче определить, что лучше всего подходит для процесса: установка с водяной циркуляцией, стандартный жидкостно-кольцевой насос или иная конфигурация.
Часто задаваемые вопросы
Меняет ли вакуумное выпаривание вкус продукта?
В целом выпаривание при низкой температуре под вакуумом снижает потерю вкуса и цвета по сравнению с атмосферным выпариванием при высокой температуре, поэтому его предпочитают для деликатных пищевых продуктов. Точный результат зависит от состава продукта и параметров процесса.
Почему в производстве сахара используются многокорпусные выпарные установки?
Многокорпусная система повышает энергоэффективность за счёт использования пара, покидающего один корпус, для нагрева следующего. Это даёт значительно более низкое суммарное энергопотребление по сравнению с однокорпусной системой.
Можно ли использовать установку с масляной циркуляцией в пищевом производстве?
Технически это возможно, но из-за риска попадания водяного пара процесса в масло для пищевых процессов с большим количеством водяного пара обычно предпочитают установку с водяной циркуляцией. Точный выбор зависит от паровой нагрузки процесса и целевого уровня вакуума.
При какой температуре работает система вакуумной сушки?
Точная температура меняется в зависимости от применяемого уровня вакуума и свойств высушиваемого материала; работа при заметно более низкой температуре по сравнению со стандартной атмосферной сушкой — главное преимущество вакуумной сушки. Правильное сочетание температуры и вакуума для конкретного продукта должно определяться технологическим расчётом процесса.
