تركيز الأغذية والمشروبات
تركيز الغذاء يعني إزالة جزء من المذيب من الغذاء السائل لتحسين إنتاجه وحفظه ونقله. ويمكن تصنيفه إلى تركيز التبخر والتجميد.
تركيز التبخر
يعتمد التبخير على اختلافات التطاير بين المذاب والمذيب. عندما تكون تطايرية المذاب في المحلول منخفضة، ويكون للمذيب تطاير واضح، يُبخّر المذيب بالتسخين لتركيز المحلول. يوضع محلول الطعام المراد تركيزه في مبخر، ويُسخّن بمصدر حرارة خارجي. مع ارتفاع درجة الحرارة، يتحول المذيب (الماء) في المحلول إلى بخار، لأن درجة غليان الماء منخفضة نسبيًا، ويسهل تبخيره.
أثناء عملية التبخير، يتصاعد بخار المذيب باستمرار، بينما تبقى المواد المذابة (مثل السكر والبروتين والمعادن والفيتامينات والأصباغ وغيرها من المكونات غير المتطايرة أو صعبة التطاير) في المحلول المتبقي نظرًا لارتفاع درجة غليانها وانخفاض تطايرها. بعد ذلك، يُجمع بخار المذيب المتبخر ويُبرد عبر مكثف لتحويله إلى سائل. تُتيح هذه العملية استعادة بعض الطاقة وتقليل استهلاكها. يمكن إعادة تدوير الماء المكثف أو تصريفه.
يُركّز المحلول الأصلي في حجم أصغر بعد التبخير والتكثيف مع تزايد تركيز المادة المذابة. يمكن استخدام محلول الطعام المركز في عمليات معالجة لاحقة، مثل التجفيف الإضافي، أو في صناعة الحلويات، أو المربيات، أو العصائر، أو كمادة خام وسيطة لإنتاج الغذاء.
تُستخدم أنظمة التبخير والتركيز متعددة المراحل أو متعددة التأثيرات بكثرة في الإنتاج الصناعي العملي. ووفقًا لاحتياجات عمليات الإنتاج المحددة، يجب قياس تركيز الغذاء بدقة وبشكل آني لضمان جودة المنتج وتحسين كفاءة التركيز. للتواصل.لونمتر، مورد أجهزة قياس التركيز عبر الإنترنت، لمزيد من المعلوماتجهاز قياس التركيز عبر الإنترنتالحلول.
السمات الرئيسية للتبخر والتركيز
يجب مراعاة درجة حرارة التسخين ووقته بجدية عند تبخير الأطعمة والمشروبات. يهدف استخدام "درجة حرارة منخفضة ووقت قصير" بشكل أساسي إلى ضمان جودة الطعام قدر الإمكان، بينما يهدف استخدام "درجة حرارة عالية ووقت قصير" بشكل أساسي إلى تحسين كفاءة الإنتاج.
يؤدي التسخين المفرط إلى تحلل البروتينات والسكريات والبكتين وتفتيتها وتكتلها. تكون المادة المعالجة التي تلامس سطح نقل الحرارة عن كثب أكثر عرضة للتكلسات عند أعلى درجة حرارة، مقارنةً بدرجة حرارة المادة المحيطة. وبمجرد تشكل التكلسات، فإنها تؤثر بشكل خطير على كفاءة نقل الحرارة، بل وتتسبب في مشاكل تتعلق بالسلامة. يتمثل الحل الأمثل لحل مشكلة التكلسات في زيادة سرعة السائل. وقد أثبتت التجربة أن زيادة سرعة السائل يمكن أن تقلل بشكل كبير من تشكل التكلسات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام أساليب كهرومغناطيسية مضادة للتكلسات وكيميائية مضادة للتكلسات لمنع التكلسات المحتملة.
اللزوجة
تتميز العديد من الأطعمة بغناها بالبروتين والسكر والبكتين ومكونات أخرى عالية اللزوجة. أثناء عملية التبخير، تزداد لزوجة المحلول مع زيادة التركيز وتناقص السيولة، مما يعيق توصيل الحرارة بشكل كبير. لذلك، تُستخدم عادةً إجراءات التدوير أو التحريك القسرية بواسطة قوى خارجية لتبخير المنتجات اللزجة.
قابلية الرغوة
تتميز المواد الغذائية الغنية بالبروتين بتوتر سطحي أعلى. عند التبخر والغليان، تتشكل رغوة أكثر ثباتًا، مما يُسهّل دخول السائل إلى المكثف مع البخار، مما يُؤدي إلى فقدانه. يرتبط تكوين الرغوة بالتوتر السطحي. يحدث التوتر السطحي بين البخار والسوائل شديدة التسخين والمواد الصلبة العالقة، وتلعب المواد الصلبة دورًا أساسيًا في تكوين الرغوة. بشكل عام، يمكن استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي للتحكم في تكوين الرغوة، كما يمكن استخدام أجهزة ميكانيكية مختلفة لإزالتها.
التآكل
بعض الأطعمة الحمضية، مثل عصائر الخضراوات والفواكه، معرضة لتآكل المبخر أثناء التبخير والتركيز. في حالة الطعام، حتى التآكل الطفيف غالبًا ما يُسبب تلوثًا يُفقد المنتج كفاءته. لذلك، يجب أن يكون المبخر المُستخدم في الأطعمة الحمضية مصنوعًا من مواد مقاومة للتآكل وموصلة للحرارة، وأن يكون تصميمه الهيكلي سهل الاستبدال. على سبيل المثال، يُمكن استخدام أنابيب تسخين جرافيتية غير منفذة أو مبخرات ساندويتش مطلية بالمينا مقاومة للأحماض لتركيز محلول حمض الستريك.
المكونات المتطايرة: تحتوي العديد من الأطعمة السائلة على مكونات عطرية ونكهة، وهي أكثر تطايرًا من الماء. عند تبخر السائل، تتسرب هذه المكونات مع البخار، مما يؤثر على جودة المنتج المركز. على الرغم من أن التركيز في درجة حرارة منخفضة يمكن أن يقلل من فقدان مكونات النكهة، إلا أن الطريقة الأمثل هي اتخاذ إجراءات استعادة ثم إضافتها إلى المنتج بعد الاستعادة.
تركيز التجميد
تُبرَّد سوائل المواد الخام الغذائية (مثل العصائر ومنتجات الألبان أو غيرها من المحاليل التي تحتوي على كمية كبيرة من الماء) في بيئة منخفضة الحرارة. عندما تنخفض درجة الحرارة عن نقطة التجمد، تترسب جزيئات الماء في المحلول على شكل بلورات ثلجية. يعود ذلك إلى وصول الماء إلى حالة توازن بين الحالة الصلبة والسائلة عند درجة حرارة وضغط محددين. عند درجة الحرارة هذه، يتجمد الماء الحر الزائد أولاً، بينما يصعب تجميد المواد المذابة (مثل السكريات والأحماض العضوية والأصباغ والنكهات، إلخ) مع الماء نظرًا لاختلاف ذوبانيتها، ولكنها تبقى في المركز غير المتجمد.
فصل بلورات الجليد
تُفصل بلورات الثلج المتكونة عن المُركّز بالطرد المركزي أو الترشيح أو غيرها من الطرق الفيزيائية. لا تتضمن هذه العملية تبخير المواد المذابة، مما يمنع تحلل المكونات الحساسة للحرارة وفقدان النكهة بفعالية. بعد فصل بلورات الثلج، يُصبح المُركّز هو ناتج التركيز المُجمّد، الذي يحتوي على تركيز مذاب أعلى بكثير من المحلول الأصلي، مع الحفاظ على اللون والطعم والقيمة الغذائية والنكهة الأصلية للطعام إلى أقصى حد.
التحكم في ظروف التجميد
أثناء عملية تركيز التجميد، يجب التحكم بدقة في عوامل مثل معدل التجميد ودرجة حرارته ووقته لتحسين حجم بلورات الثلج وشكلها وفصلها عن المركز لضمان جودة المنتج النهائي. تُعد تقنية تركيز التجميد مناسبة بشكل خاص للأطعمة والمشروبات الحساسة للحرارة، مثل عصائر الفاكهة والخضراوات الطازجة والمنتجات البيولوجية والأدوية والتوابل الفاخرة. يمكنها تحسين الجودة الطبيعية للمواد الخام إلى أقصى حد، وتتميز بخصائص توفير الطاقة والكفاءة العالية. ومع ذلك، فإن لهذه الطريقة أيضًا بعض القيود. على سبيل المثال، لا يمكن تعقيم عملية التركيز بفعالية وقد تتطلب معالجة تعقيم إضافية. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لبعض المحاليل ذات اللزوجة العالية أو التي تحتوي على مكونات خاصة، قد تزداد صعوبة فصل بلورات الثلج عن المركز، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة التركيز وزيادة التكاليف.
وقت النشر: ١٣ فبراير ٢٠٢٥
