Concentración de alimentos y bebidas
La concentración de alimentos consiste en eliminar parte del disolvente de los alimentos líquidos para una mejor producción, conservación y transporte. Se puede clasificar en evaporación y congelación.
Concentración por evaporación
La evaporación funciona basándose en las diferencias de volatilidad entre el soluto y el disolvente. Cuando la volatilidad del soluto en la solución es baja y la del disolvente es evidente, este se vaporiza mediante calentamiento para concentrarla. La solución alimenticia que se va a concentrar se coloca en un evaporador y se calienta mediante una fuente de calor externa. A medida que aumenta la temperatura, el disolvente (agua) de la solución se convierte en vapor, ya que el punto de ebullición del agua es relativamente bajo y se vaporiza con facilidad.
Durante el proceso de evaporación, el vapor del disolvente escapa continuamente, mientras que el soluto (como azúcar, proteínas, minerales, vitaminas, pigmentos y otros componentes no volátiles o de baja volatilidad) permanece en la solución restante debido a su mayor punto de ebullición y menor volatilidad. El vapor del disolvente evaporado se recoge y se enfría mediante un condensador para volver a su estado líquido. Este proceso permite recuperar energía y reducir el consumo energético. El agua condensada puede reciclarse o eliminarse.
Tras la evaporación y la condensación, la solución original se concentra en un volumen menor a medida que aumenta la concentración de soluto. Esta solución alimentaria concentrada puede utilizarse para su posterior procesamiento, como el secado, la elaboración de dulces, mermeladas, zumos o como materia prima intermedia para la producción de alimentos.
Los sistemas de evaporación y concentración multietapa o multiefecto se utilizan frecuentemente en la producción industrial práctica. Según las necesidades de cada proceso de producción, es necesario medir con precisión la concentración de alimentos en tiempo real para garantizar una calidad estable del producto y mejorar la eficiencia de la concentración. ContactoLonnmeter, un proveedor de medidores de concentración en línea, para obtener más informaciónmedidor de concentración en líneasoluciones.
Características principales de la evaporación y la concentración
La temperatura y el tiempo de calentamiento deben considerarse cuidadosamente en la evaporación de alimentos y bebidas. La temperatura baja y el tiempo corto se utilizan principalmente para garantizar la máxima calidad de los alimentos, mientras que la temperatura alta y el tiempo corto se utilizan principalmente para mejorar la eficiencia de la producción.
El calentamiento excesivo provocará la degeneración, carbonización y apelmazamiento de proteínas, azúcares y pectina. El material procesado que entra en contacto directo con la superficie de transferencia de calor es propenso a la formación de incrustaciones a temperaturas más altas, en comparación con la temperatura ambiente del material. Una vez formadas, estas incrustaciones afectarán gravemente la eficiencia de la transferencia de calor e incluso causarán problemas de seguridad. La medida más efectiva para solucionar el problema de las incrustaciones es aumentar la velocidad del líquido. La experiencia ha demostrado que aumentar la velocidad del líquido puede reducir significativamente la formación de incrustaciones. Además, se pueden utilizar métodos antical electromagnéticos y químicos para prevenir la formación de incrustaciones.
Viscosidad
Muchos alimentos contienen proteínas, azúcares, pectina y otros ingredientes con alta viscosidad. Durante la evaporación, la viscosidad de la solución aumenta con la concentración a medida que disminuye la fluidez, lo que dificulta significativamente la conducción del calor. Por lo tanto, para la evaporación de productos viscosos, generalmente se adoptan medidas de circulación o agitación forzadas por una fuerza externa.
Capacidad de formar espuma
Los alimentos con mayor contenido proteico presentan mayor tensión superficial. Al evaporarse y hervir, se forman espumas cada vez más estables, lo que facilita la entrada del líquido al condensador junto con el vapor, provocando su pérdida. La formación de espuma está relacionada con la tensión interfacial. Esta tensión se produce entre el vapor, el líquido sobrecalentado y los sólidos en suspensión, y los sólidos desempeñan un papel fundamental en la formación de espuma. Generalmente, se pueden utilizar surfactantes para controlar la formación de espuma, y también se pueden utilizar diversos dispositivos mecánicos para eliminarla.
Corrosividad
Algunos alimentos ácidos, como los jugos de verduras y frutas, son propensos a la corrosión del evaporador durante la evaporación y la concentración. En el caso de los alimentos, incluso una corrosión leve suele causar contaminación que invalida la calificación del producto. Por lo tanto, el evaporador utilizado para alimentos ácidos debe estar fabricado con materiales resistentes a la corrosión y con buena conductividad térmica, y su diseño estructural debe ser fácil de reemplazar. Por ejemplo, para la concentración de soluciones de ácido cítrico se pueden utilizar tubos de calentamiento de grafito impermeables o evaporadores sándwich de esmalte resistentes al ácido.
Componentes volátiles. Muchos alimentos líquidos contienen componentes aromáticos y de sabor, que son más volátiles que el agua. Al evaporarse el líquido, estos componentes se liberan junto con el vapor, lo que afecta la calidad del producto concentrado. Si bien la concentración a baja temperatura puede reducir la pérdida de componentes de sabor, un método más eficaz consiste en tomar medidas de recuperación y añadirlos al producto después de la recuperación.
Concentración por congelación
Las materias primas alimentarias líquidas (como jugos, productos lácteos u otras soluciones con alto contenido de agua) se enfrían a baja temperatura. Cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, las moléculas de agua de la solución precipitan en forma de cristales de hielo. Esto se debe a que el agua alcanza el equilibrio sólido-líquido a una temperatura y presión específicas. Por debajo de esta temperatura, el exceso de agua libre se congela primero, mientras que los solutos (como azúcares, ácidos orgánicos, pigmentos, aromas, etc.) no se congelan fácilmente con agua debido a su diferente solubilidad, sino que permanecen en el concentrado no congelado.
Separación de cristales de hielo
Los cristales de hielo formados se separan del concentrado mediante centrifugación, filtración u otros métodos físicos. Este proceso no implica la evaporación de solutos, por lo que previene eficazmente la degradación de ingredientes sensibles al calor y la pérdida de aroma. El concentrado, tras la separación de los cristales de hielo, es el producto concentrado congelado, que presenta una concentración de solutos significativamente mayor que la solución original, conservando al máximo el color, el sabor, el valor nutricional y el aroma originales del alimento.
Control de las condiciones de congelación
Durante el proceso de congelación, factores como la velocidad, la temperatura y el tiempo de congelación deben controlarse con precisión para optimizar el tamaño, la morfología y la separación de los cristales de hielo del concentrado, garantizando así la calidad del producto final. La tecnología de congelación es especialmente adecuada para alimentos y bebidas sensibles al calor, como zumos de frutas y verduras frescas, productos biológicos, productos farmacéuticos y condimentos de alta gama. Permite maximizar la calidad natural de las materias primas y ofrece ahorro energético y alta eficiencia. Sin embargo, este método también presenta ciertas limitaciones. Por ejemplo, el proceso de concentración no permite una esterilización eficaz y puede requerir un tratamiento de esterilización adicional. Además, para algunas soluciones con alta viscosidad o que contienen ingredientes especiales, la dificultad de separar los cristales de hielo del concentrado puede aumentar, lo que reduce la eficiencia de la concentración y aumenta los costes.
Hora de publicación: 13 de febrero de 2025
