Verarbeitung von natürlichem Orangensaft

Ein zentrales Problem im industriellen Saftsektor ist die Bildung von aromatischen Derivaten. Daher wird eine Reihe verschiedener Verfahren zur Bekämpfung dieses Problems eingesetzt. Um die Wirksamkeit der angewandten Behandlungen zu beurteilen, müssen wir die Qualität des entstehenden Produkts messen. Zu den Parametern, die zur Bewertung der Qualität herangezogen werden, gehören:

• Farbe
• Dichte
• Trockenextrakt
• Grad Brix
• Säuregehalt (Zitronensäure)
• Ätherische Öle
• Index der Fälligkeit
• Trübung
• Limonin-Gehalt
• Pektinesterase (PME)
• Formaler Index
• Hydroxymethylfurfural (HMF)
• Ascorbinsäure (Vitamin C)

Der Einfluss der thermischen Behandlung auf die Qualität von Orangensaft

Die wichtigsten Ziele der thermischen Behandlungen sind:

• Inaktivierung des Enzyms Pektinesterase (PME). Dies wird erreicht, indem der Saft 30 Sekunden lang einer Temperatur von 98°C ausgesetzt wird.
• Vermeidung von Hydroxymethylfurfural (HMF). Dies erfordert eine kurze thermische Behandlung, um verwendet werden zu können.

Lange Behandlungszeiten erhöhen die Menge an HMF und verringern die Qualität des resultierenden Produkts.

Zielsetzung des von HRS Heat Exchangers verwendeten Verfahrens

Die Ziele bei der Planung einer Orangensaftverarbeitungsanlage sind:

Zielsetzung 1- Maximierung der Qualität und des Geschmacks des Saftes

HRS Heat Exchangers verwendet eine Technologie, die die Anwendung von reduzierten thermischen Behandlungszeiten ermöglicht, die bei der Bewertung der Qualitätsparameter des Endprodukts gute Ergebnisse liefern.

Ziel 2 – Minimierung des Energieverbrauchs

HRS Pasteurisierer gewinnen bis zu 85% der Energie während des Prozesses zurück, was enorm zur Senkung der gesamten Verarbeitungskosten beiträgt. Die für die Verdampfungsprozesse benötigte Energie stammt normalerweise aus der Trocknungsanlage, was zusätzliche Einsparungen ermöglicht.

Ziel 3 – Verwertung von Nebenprodukten aus Orangen

Die getrocknete Schale der Orange, die im letzten Teil des Prozesses entsteht, ist ein wertvolles Produkt, das in der chemischen Industrie verwendet werden kann.

Ziel 4 – Digitale Kontrolle der Fabrik

Der Einsatz elektronischer Steuerungstechnologien und des Internets ermöglicht es dem Benutzer, die Prozesse und Produktdurchsätze in Echtzeit und auf entfernten Terminals zu überwachen. Vom Schaltschrank aus können die Anlagenbetreiber von jedem Computerterminal mit Internetanschluss aus den aktuellen Zustand der Fabrik und alle Zwischenfälle oder Abweichungen im Produktionsprozess überwachen.

Wesentliche Technologie

Bei diesem Prozess werden drei grundlegende Disziplinen angewandt:

• Stoffaustausch
• Wärmeübertragung
• Die Orange auspressen

Hauptbestandteile der Lösung von HRS Heat Exchangers

Die wesentlichen Aspekte und Technologien, die bei der Verarbeitung von HRS Wärmetauschern eine Rolle spielen, sind folgende:

Extraktion von Saft

Zunächst wird das Öl entfernt. Dieser Vorgang wird durchgeführt, ohne die Frucht zu beschädigen. Dies geschieht, um unerwünschte Aromen zu vermeiden und den höchstmöglichen Gehalt an Aldehyden zu erhalten.

Zweitens wird der Saft extrahiert. Die verwendete Technologie umfasst das Schneiden und Auspressen der Orange und unterscheidet sich von vielen der verwendeten In-Line-Systeme. Beim HRS-Verfahren wird die Schale nicht beschädigt, so dass eine Verunreinigung des Saftes vermieden wird.

Drittens wird der Saft von der Schale und den Kernen getrennt. Mit diesem Verfahren reduzieren wir die Bitterstoffe und erhalten einen niedrigen Wert für die schnelle Faser und eine niedrige Viskosität im NFC. Der resultierende Saft hat einen minimalen Gehalt an Bitterstoffen, eine angenehme Farbe, einen minimalen natürlichen Ölgehalt und eine erhöhte Anzahl intakter Saftzellen. Der Limoningehalt wird ebenfalls reduziert und die durchschnittliche Zellgröße im Fruchtfleisch wird durch einen höheren Anteil an schwimmendem Fruchtfleisch erhöht.

Bei diesem Verfahren wird während der Extraktion kein Wasser verwendet, so dass der Energieverbrauch optimiert und die im Restwasser enthaltenen Verunreinigungen minimiert werden.

Die Bitterkeit beseitigen

Nach der Gewinnung des Orangensaftes ist es notwendig, dem Saft die Bitterkeit zu entziehen. Dies geschieht durch ein Verfahren, mit dem die Verbindungen Limonin, Naringin und Hesperidin aus dem Saft entfernt werden. Speziell bei Limonin kann die Ausgangskonzentration bis zu 20 ppm betragen, während das Ziel für das Endprodukt bei weniger als 0,1 ppm liegt.

Der Prozess beginnt mit stabilisiertem Frischsaft und rekonstituiertem Saft mit 15 Brix. Diese werden zentrifugiert, um das Fruchtfleisch vom Saft zu trennen. Der Saft wird mit Lewait®-Harz versetzt und dann in ein Lagergefäß umgefüllt, wo die thermische Behandlung stattfindet.

Behandlung des Zellstoffs und aseptische Abfüllung

Einer der wichtigsten Aspekte im Zusammenhang mit der Behandlung des Zellstoffs ist der Stoffaustausch. HRS Heat Exchangers hat eine Kolbenpumpe entwickelt, die für diesen Zweck besonders geeignet ist, eine Pumpe, die hygienisch ist und einen Druck von bis zu 40 Bar entwickeln kann.

Ein weiterer grundlegender Aspekt des Prozesses ist die thermische Behandlung, die mit einem Dreifach-Röhrenwärmetauscher(Serie HRS AS) durchgeführt wird. In diesem Wärmetauscher fließt das Produkt durch einen Ring, der von drei konzentrischen Rohren gebildet wird, wodurch die Geräte besonders geeignet sind für:

• Flüssigkeiten mit hoher Viskosität
• Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten
• Flüssigkeiten, die kleine Partikel enthalten

Schließlich wird ein von HRS entwickelter aseptischer „Bag-in-Drum“- oder „Bag-in-Box“ -Abfüller verwendet, mit dem das Produkt in aseptische Behälter verpackt werden kann. Normalerweise werden vorgefertigte und vorsterilisierte Behälter mit einem Volumen zwischen 5 und 1.000 Litern verwendet.

MI/MR Pasteurisierer

Die von HRS Heat Exchangers hergestellten Pasteurisierer der Serie MI/MR zeichnen sich durch ihre hohe Behandlungsgeschwindigkeit, ihre Fähigkeit, die Produktluft bei kaltem Produkt zu entfernen, und ihren geringen Wartungsbedarf aus. Besondere Aufmerksamkeit wurde den folgenden Merkmalen gewidmet:

• Energierückgewinnung. Bis zu 85% der Energie kann zurückgewonnen werden, was die Verarbeitungskosten erheblich senkt.
• Die Wärmebehandlungszeiten werden reduziert. Dies führt dazu, dass Sie ein qualitativ hochwertigeres Produkt erhalten.
• Merkmal 3. Das Design ist hygienisch. Dies führt dazu, dass ein qualitativ hochwertigeres Produkt geliefert wird. Dieser Schlüsselaspekt des Designs ist die Beseitigung aller toten Zonen innerhalb der Einheit, in denen die Bewegung des Produkts eingeschränkt ist. Diese Zonen sind bei herkömmlichen Konstruktionen mit Produkt-zu-Produkt-Wärmerückgewinnung unvermeidlich, insbesondere im Bereich des Produkteintritts in die Köpfe.

Bei der Herstellung von Orangensaft können wir die Vorteile der MR-Technologie nutzen, denn sie ermöglicht uns die direkte Wärmerückgewinnung vom Produkt zum Produkt. Das Ergebnis ist ein kompakterer Pasteur mit deutlich weniger Modulen. Durch die Nutzung der direkten oder indirekten Energierückgewinnung können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Die Einsparungen im Vergleich zu einem System, das mit eigens erzeugtem Dampf betrieben wird, können sich beispielsweise auf etwa 220 € pro Tag belaufen.

CIP-Reinigungssystem

Das von HRS Heat Exchangers verwendete CIP-Reinigungssystem (Clean in Place) ist zentralisiert und steuert die Parameter automatisch. Ein herausragendes Merkmal dieses Konzepts ist, dass es praktisch alle in der Anlage erforderlichen Reinigungsvorgänge automatisiert hat.

Saft mischen

Die wichtigsten Komponenten in diesem Schritt sind automatische Systeme zum Mischen des Produkts, Kontrollen für die Komponenten und die CIP-Reinigungsvorgänge. Das Mischen erfolgt in Tanks, die mit Rührwerken ausgestattet sind, in denen wir die Anteile der verschiedenen Bestandteile programmieren können. Der Massentransfer der Bestandteile erfolgt mit Hilfe von Zentrifugal- oder Kolbenpumpen.

Versand

Im Versandbereich befinden sich die Kältemaschinen, die zum Be- und Entladen der Tanks verwendet werden. Diese Kühler verwenden Wärmetauscher der Serien HRS MI und HRS AS , die die besten Wärmeübertragungskoeffizienten aufweisen. Die Produkte müssen auf eine Temperatur zwischen 0°C und +2°C gekühlt werden.

Trocknen der Orangenschalen

Um die Orangenschalen zu vermarkten, müssen sie getrocknet werden. Der erste Teil der Trocknungsanlage ist die Hydrolysezone, in der die Schale aus der Saftanlage mit Kalk (CaO) versetzt wird. Die hydrolysierte Schale wird zu den Pressen geleitet, wo wir ein halbfestes Produkt und eine Flüssigkeit erhalten. Die Flüssigkeit wird einem weiteren Verdampfungsprozess unterzogen, um eine konzentrierte Flüssigkeit zu erhalten. Das halbfeste Produkt und die konzentrierte Flüssigkeit werden beide in den Trockner geleitet, aus dem das trockene Produkt stammt. Ein Trommeltrockner kann mit verschiedenen Brennstoffen wie Biomasse, Erdgas usw. betrieben werden, und es ist wichtig zu wissen, dass die Abgase des Trockners als Energiequelle für die Verdampfungsanlage genutzt werden können. Schließlich wird das Produkt einem Pelletierer zugeführt, der die Schale in eine Form bringt, die verkauft werden kann.