在食品工業中,蒸發歷來是液體濃縮的主要技術,蒸發技術已目益完善,在液體食品蒸發并盡可能地接近保持食品初始特性方面已有相當好的基礎和經驗。真空低溫蒸發降低了食品品質(如質構和營養)的熱分解,同時用芳香物質回收流程,將風味物質和芳香化合物收集起來;除此之外,熱能回收和再利用的技術也得到了很好的發展,使運行成本更加經濟,在所有的濃縮技術中,由于熱能能回收再利用,因此蒸發是最便宜的;蒸發技術可以得到高濃度濃縮物,大部分濃縮產品的總固形物含量為60%~80%,也可以生產總固形物含量高達95%的濃縮產品。在這方面還沒有其他技術能夠與蒸發競爭。
為了最大限度地減少蒸發過程中物料因長時間加熱而引起的熱分解,必須盡量減少食品在升溫后的受熱時間。最理想的蒸發濃縮應包括下列幾點:
①傳熱速率高;
②在真空下低溫操作;
③有效的汽-液分離;
④有效的熱能回收和利用。
此外,還必須有合理的蒸發器設計和物料處理方式,以確保操作衛生,因為在蒸發器中微生物在很大程度上不會失活。
傳熱速率快會減少物料在高溫下的停留時間,在最有效的蒸發器中,物料高速流動而形成薄膜,在薄膜蒸發中,流速快,列管的傳熱面積大,使傳熱更快,濃縮效果更好;然而,被濃縮液體的黏度,也是一個重要的因素,因為黏度高會限制傳熱速率。運用現代的蒸發器,可以在不到1min的加熱時間內使物料濃縮到總固形物含量80%。
為了降低物料沸點,通常使用真空蒸發。這是基于沸點和壓力之間的平衡關系,降低壓力(即提高真空度)可使水的沸點比在常壓下低得多。例如,在65.6℃(150下)下蒸發需要在絕對壓力為25.6MPa下操作,低溫下蒸發濃縮減少了熱分解,可得到理想的產品質量。
如果二次蒸汽和濃縮物之間分離不足,蒸發濃縮技術效率就會降低,細小液滴在濃縮物的蒸發中可能會夾帶在二次蒸汽流內,必須有效地分離出這些細小液滴,以最大限度地提高濃縮效率。許多蒸發器都設計采用離心力在旋風分離器中,將液滴從二次蒸汽中分離出來。
蒸發技術的一個主要的優點是,能量回收和利用的選擇范圍較大。如果蒸汽不再是廉價資源的話,那么結合多段蒸汽利用的流程,可以使二次蒸汽中的熱能得到最有效的利用。通常,在蒸發過程中,1kg蒸汽產生略低于lkg的二次蒸汽,若使用能量回收技術,可使蒸汽的經濟效益提高25~30倍(單位質量的蒸汽所產生的二次蒸汽)。
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