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Niedertemperaturverdampfung: Eine effiziente Ergänzung zur traditionellen Trocknung

trocknender Käse

Es gibt zwei Hauptmethoden, um den Wassergehalt von Lebensmitteln und Zutaten zu reduzieren: Trocknen und Verdampfen. Materialien mit einer niedrigen Trockensubstanz wurden oft getrocknet, während Flüssigkeiten häufiger verdampft werden.

Während die Nahrungsmittelindustrie neue und innovative Produkte entwickelt, die oft nicht wirklich solide sind, werden diese traditionellen Bereiche immer weniger klar. Folglich kombinieren viele Lebensmittelverarbeiter jetzt Niedertemperaturverdampfung mit Trocknung, um einen effizienten und energiesparenden Feuchtigkeitsentfernungsprozess für eine Vielzahl von Produkten, nicht nur Flüssigkeiten, bereitzustellen.

Warum trocknen und konzentrieren?

Es gibt viele Gründe dafür, Wasser aus Lebensmitteln zu reduzieren oder zu entfernen, von der Verlängerung der Haltbarkeitsdauer bis zur Verhinderung von Verderb, zur Erhaltung der Qualität oder als Teil des Herstellungsprozesses, wie zum Konzentrieren oder Entwässern von Produkten.

Als Ergebnis wurde eine Anzahl verschiedener Trocknungssysteme entwickelt, wobei die Haupttechnik die Sprühtrocknung ist. Andere weniger gebräuchliche Techniken umfassen das Trocknen von Tunneln und das Trocknen von Walzen, aber alle diese Verfahren sind so ausgelegt, dass sie Luft über das Produkt bewegen, um es ohne Beschädigung zu trocknen. Andere spezielle Techniken, einschließlich Gefriertrocknen und Vakuumtrocknen, können ebenfalls in bestimmten Situationen verwendet werden.

Unicus-Serie

Die patentierte Unicus-Serie von HRS Heat Exchangers wird für die Verdampfung bei niedrigen Temperaturen eingesetzt

Trocknungsraten variieren mit der verwendeten Methode, aber allgemeine Überlegungen umfassen:

  • Die Art des Materials, einschließlich seiner physikalischen und chemischen Zusammensetzung, Feuchtigkeitsgehalt usw.
  • Die Größe, Form und Anordnung der zu trocknenden Materialien
  • Die relative Feuchtigkeit oder der Partialdruck von Wasserdampf in der Luft, die zum Trocknen verwendet wird
  • Lufttemperatur

Neben der benötigten Energie müssen andere Faktoren wie die Erhaltung der Produktqualität oder die Verhinderung der Bildung einer Sperrschicht (die den Trocknungsprozess hemmt) berücksichtigt werden.

Eine Sache, die den meisten Trocknungsverfahren in der Lebensmittelproduktion gemeinsam ist, ist die Verwendung von direkter oder indirekter Wärme, um Feuchtigkeit aus dem Produkt zu entfernen. Dies ist häufig hinsichtlich des Energieverbrauchs ineffizient, erfordert hohe Eingaben und erfordert eine relativ lange Zeit, um den erforderlichen Grad an Feuchtigkeitsreduktion zu erreichen.

Der Carbon Trust hat daher empfohlen, Alternativen zu konventionellen Prozessheizungen in Betracht zu ziehen, wie z. B. die Mikrowellentrocknung (die teuer ist und für viele Produkte nicht geeignet ist) oder die Verwendung von Prozessen mit niedrigeren Temperaturen, wie zum Beispiel Verdampfung. Es gibt auch eine zunehmende Überlappung zwischen der Verwendung von Verdampfungs- und Trocknungstechniken, und ein kombinierter Ansatz wird immer üblicher.

Verdunstung zur Ergänzung der Trocknung

Die Trocknung ist extrem energieintensiv. Durch die Verwendung von Verdampfung zur Verringerung des Wassergehalts von Fluidprodukten, bevor sie zu einem Sprühtrockner geschickt werden, kann jedoch die Gesamtmenge an Energie, die durch das Verfahren verbraucht wird, signifikant verringert werden, die Effizienz verbessert und sowohl die Kosten als auch die Umweltauswirkungen des Verfahrens gesenkt werden.

In einigen Fällen kann die Verwendung einer solchen kombinierten Technik den Durchsatz eines bestehenden Sprühtrockners verdoppeln. Niedertemperaturverdampfung kombiniert die Verwendung eines Vakuums, um den Siedepunkt der zu entfernenden Flüssigkeit zusammen mit herkömmlichen Hochtemperaturverdampfern auf der Basis von Wärmetauschertechnologie zu reduzieren.

Die Verwendung eines Vakuums im System zur Verringerung des Siedepunkts reduziert nicht nur die Menge an Energie, die benötigt wird, sondern kann auch die Qualität einiger Produkte bewahren, die durch hohe Temperaturen beschädigt würden.

Durch die Kombination von Systemen zu einem Mehrstufenverdampfer können größere Wassermengen bei gleicher Anfangswärme entnommen werden. Jeder Verdampfer wird auf einem niedrigeren Druck gehalten als der vorhergehende: Da die Siedetemperatur des Wassers mit abnehmendem Druck abnimmt, kann der in einem Behälter abgedampfte Dampf zur Erwärmung des nächsten verwendet werden - nur der erste Behälter benötigt eine externe Wärmequelle, die aus einem anderen Prozess anderswo entnommen oder eigens für diesen Zweck generiert werden können.

kondensieren-steam

Mit der HRS K-Serie Dampf wieder zu Wasser kondensieren

Auswahl des richtigen Wärmetauschers

Die Art des verwendeten Wärmetauschers hängt von der Art der zu behandelnden Produkte ab. Bei Materialien mit niedriger oder mittlerer Viskosität, wie Salzlösungen, Zuckerlösungen oder Kondensmilch, bietet die HRS K-Serie als Verdampfermodul hohe Wärmeübertragungsraten bei guter Beständigkeit gegen Verschmutzung.

Für anspruchsvollere und dickflüssigere Materialien, wie Pürees, Malzextrakte, Flüssigkäse und Molkenproteinkonzentrate, enthält die HRS Unicus-Serie einen selbstreinigenden Schabermechanismus, der Fouling reduziert und die Wärmeübertragungsraten (und damit die Betriebseffizienz) aufrecht erhält.

Während sowohl die K-Serie als auch die Unicus-Serie üblicherweise in der oben beschriebenen Art von Multieffekt-Verdampfungssystem verwendet werden, können beide Wärmetauschermodelle bei Bedarf auch in anderen Arten von Verdampferausführungen verwendet werden.

Wie zu sehen ist, kann die Niedertemperaturverdampfung für nicht feste Materialien mit geringem Wassergehalt, wie Gele, Gelees und einige Emulsionen, die laufenden Kosten im Vergleich zu anderen Trocknungssystemen signifikant reduzieren. Wenn Sie einen Prozess haben, der die Entfernung von Wasser aus einem Lebensmittelprodukt erfordert, kann es sich lohnen, mit einem Wärmeaustauschspezialisten zu sprechen, bevor Sie sich für traditionelle Trocknungsmethoden entscheiden.

Von Matt Hale, Internationaler Vertriebs- und Marketingdirektor, HRS Heat Exchangers

HRS Heat Exchangers Ltd

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