Verarbeitung von Natur-Orangensaft

Ein wichtiges Thema in der industriellen Saftproduktion ist die Bildung von aromatischen Derivatverbindungen. Aus diesem Grund werden verschiedene Prozesse eingesetzt, um dieses Problem zu bekämpfen. Um die Wirksamkeit der angewandten Behandlungen zu bewerten, muss die Qualität des resultierenden Produkts gemessen werden. Die verwendeten Parameter zur Qualitätsbewertung umfassen:

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

Einfluss der thermischen Behandlungen auf die Qualität des Orangensafts

Die Hauptziele der thermischen Behandlungen sind:

• Die Inaktivierung des Enzyms Pektinesterase (PME). Dies wird erreicht, indem der Saft 30 Sekunden lang auf eine Temperatur von 98°C erhitzt wird.
• Verhinderung von Hydroxymethylfurfural (HMF). Hierfür sind kurze thermische Behandlungszeiten erforderlich. Längere Behandlungszeiten erhöhen den HMF-Gehalt und verringern die Qualität des Endprodukts.

Ziele des von HRS Heat Exchangers verwendeten Prozesses

Die Ziele bei der Planung einer Orangensaft-Verarbeitungsanlage sind:

Ziel 1 – Maximierung der Qualität und des Geschmacks des Saftes
HRS Heat Exchangers verwendet Technologie, die kürzere thermische Behandlungszeiten ermöglicht, was zu guten Ergebnissen führt, wenn die Qualitätsparameter des Endprodukts bewertet werden.
Ziel 2 – Minimierung des Energieverbrauchs
HRS Pasteurisierer gewinnen bis zu 85 % der Energie während des Prozesses zurück, was erheblich zur Reduzierung der gesamten Verarbeitungskosten beiträgt. Die für die Verdampfungsprozesse notwendige Energie stammt normalerweise aus der Trocknungsanlage, was zu zusätzlichen Einsparungen führt.
Ziel 3 – Nutzung von Orangennebenprodukten
Die getrocknete Orangenschale, die im letzten Teil des Prozesses entsteht, ist ein wertvolles Produkt, das in der chemischen Industrie verwendet werden kann.
Ziel 4 – Digitale Steuerung der Fabrik
Der Einsatz elektronischer Steuerungstechnologien und des Internets ermöglicht es dem Benutzer, die Prozesse und Produktdurchflussraten in Echtzeit und auf entfernten Terminals zu überwachen. Vom Schaltschrank aus können die Betreiber der Anlage den aktuellen Zustand der Fabrik sowie etwaige Vorfälle oder Abweichungen im Produktionsprozess von jedem Computerterminal mit Internetverbindung überwachen.

Wesentliche Technologie

Im Prozess werden drei grundlegende Disziplinen eingesetzt:

• Massentransfer
• Wärmetransfer
• Presst den Orangensaft

Hauptkomponenten der Lösung von HRS Heat Exchangers

Die wesentlichen Aspekte und Technologien, die in der Verarbeitungsanlage von HRS Heat Exchangers beteiligt sind, umfassen:

Saftgewinnung

Zunächst wird das Öl entfernt. Dieser Prozess erfolgt ohne Beschädigung der Frucht. Dies geschieht, um unerwünschte Geschmacksrichtungen zu vermeiden und den höchstmöglichen Aldehydgehalt zu erzielen.

Zweitens wird der Saft extrahiert. Die verwendete Technologie umfasst das Schneiden und Auspressen der Orange und unterscheidet sich von vielen der verwendeten Inline-Systeme. Der HRS-Prozess beschädigt die Schale nicht und vermeidet somit eine Kontamination des Saftes.

Drittens wird der Saft von der Schale und den Samen getrennt. Mit diesem Prozess reduzieren wir die bitteren Bestandteile, erhalten einen niedrigen Wert für schnelle Fasern und eine niedrige Viskosität im NFC. Der resultierende Saft hat einen minimalen Gehalt an bitteren Bestandteilen, eine angenehme Farbe, einen minimalen Gehalt an natürlichen Ölen und eine erhöhte Anzahl intakter Saftzellen. Der Limonin-Gehalt wird ebenfalls reduziert, und die durchschnittliche Zellgröße im Fruchtfleisch wird vergrößert, wobei der Anteil an schwimmendem Fruchtfleisch steigt.
Der Prozess verwendet während der Extraktion kein Wasser, sodass der Energieverbrauch optimiert wird und eventuelle Verunreinigungen im Restwasser minimiert werden.

Beseitigung der Bitterkeit
Sobald der Orangensaft gewonnen wurde, muss die Bitterkeit entfernt werden. Dies geschieht durch einen Prozess, der darauf abzielt, die Limonin-, Naringin- und Hesperidin-Verbindungen aus dem Saft zu eliminieren. Für Limonin kann die Anfangskonzentration bis zu 20 ppm betragen, während das Ziel für das Endprodukt weniger als 0,1 ppm beträgt.

Der Prozess beginnt mit stabilisiertem Frischsaft und 15 Brix rekonstituiertem Saft. Diese werden zentrifugiert, um das Fruchtfleisch vom Saft zu trennen. Lewait®-Harz wird dem Saft zugesetzt, und dieser wird dann in ein Speichertank überführt, in dem die thermische Behandlung durchgeführt wird.

Behandlung des Fruchtfleischs und aseptische Abfüllung

Ein wesentlicher Aspekt der Fruchtfleischbehandlung ist der Massentransfer. HRS Heat Exchangers hat eine Kolbenpumpe entwickelt, die speziell für diesen Zweck geeignet ist und hygienisch ist sowie Drücke von bis zu 40 Bar erzeugen kann.

Ein weiterer grundlegender Aspekt des Prozesses ist die thermische Behandlung, die mit einem dreifachen Rohr-Wärmetauscher (HRS AS-Serie) durchgeführt wird. In diesem Wärmetauscher fließt das

Produkt durch einen Hohlraum, der von drei konzentrischen Rohren gebildet wird, was die Einheiten besonders nützlich für:

• Flüssigkeiten mit hoher Viskosität
• Non-Newtonsche Flüssigkeiten
• Flüssigkeiten, die kleine Partikel enthalten
abschließt.

Der Prozess verwendet schließlich einen „Bag-in-Drum“ oder „Bag-in-Box“ aseptischen Abfüller, der von HRS entwickelt wurde und es ermöglicht, das Produkt in aseptische Behälter zu verpacken. Vorgeformte und vorsterilisierte Behälter mit einem Fassungsvermögen von 5 bis 1.000 Litern werden in der Regel verwendet.

MI/MR Pasteuriser

Die MI/MR-Serie Pasteurisierer von HRS Heat Exchangers zeichnen sich durch ihre hohe Behandlungsgeschwindigkeit, ihre Fähigkeit aus, Luftentfernung im Produkt bei niedrigen Temperaturen durchzuführen, und ihren geringen Wartungsbedarf. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf folgende Merkmale gelegt:
• Energiegewinnung. Bis zu 85 % der Energie können zurückgewonnen werden, was die Verarbeitungskosten erheblich reduziert.
• Die thermischen Behandlungszeiten sind reduziert. Dies führt zu einem qualitativ hochwertigeren Produkt.
• Das Design ist hygienisch. Dies führt zu einem qualitativ hochwertigeren Produkt. Ein entscheidender Aspekt des Designs ist die Eliminierung aller toten Zonen innerhalb der Einheit, in denen die Produktbewegung eingeschränkt ist. Diese Zonen sind in traditionellen Designs, die die Produkt-zu-Produkt-Wärmerückgewinnung nutzen, insbesondere im Bereich des Produkteintritts in die Header, unvermeidlich.

Im Fall der Orangensaftproduktion können wir von der MR-Technologie profitieren, da sie es uns ermöglicht, eine direkte Produkt-zu-Produkt-Wärmerückgewinnung zu nutzen. Das Ergebnis ist ein kompakterer Pasteurisierer mit deutlich weniger Modulen. Durch die Nutzung der direkten oder indirekten Energiegewinnung können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Beispielsweise können Einsparungen im Vergleich zu einem System, das eigens erzeugten Dampf verwendet, bei etwa 220 € pro Tag liegen.

CIP-Reinigungssystem

Das CIP (Clean-in-Place) Reinigungssystem von HRS Heat Exchangers ist zentralisiert mit automatischer Steuerung der Parameter. Ein herausragendes Merkmal dieses Designs ist, dass nahezu alle erforderlichen Reinigungsoperationen in der Anlage automatisiert wurden.

Saftmischung
Die Hauptkomponenten in diesem Schritt sind automatische Systeme zur Mischung des Produkts, Steuerungen für die Komponenten und die CIP-Reinigungsoperationen. Die Mischung erfolgt in Tanks, die mit Rührwerken ausgestattet sind, in denen wir die Anteile der verschiedenen Bestandteile programmieren können. Der Massentransfer der Bestandteile erfolgt mittels Zentrifugal- oder Kolbenpumpen.

Versand

Der Versandbereich enthält die Kühlsysteme, die zum Be- und Entladen der Tanks verwendet werden. Diese Kühler verwenden HRS MI-Serie und HRS AS-Serie Wärmetauscher, die die besten Wärmeübertragungskoeffizienten erzeugen. Die Produkte müssen auf eine Temperatur von 0°C bis +2°C gekühlt werden.

Trocknen der Orangenschale

Um die Orangenschale zu vermarkten, muss sie getrocknet werden. Der erste Teil der Trocknungsanlage ist die Hydrolysezone, in der die Schale aus der Saftanlage genommen und mit Kalk (CaO) versetzt wird. Nach der Hydrolyse geht die Schale zu den Pressen, wo ein halbfestes Produkt und eine Flüssigkeit gewonnen werden. Die Flüssigkeit wird einem weiteren Verdampfungsprozess zugeführt, um eine konzentrierte Flüssigkeit zu produzieren. Das halbfeste Produkt und die konzentrierte Flüssigkeit werden beide an den endgültigen Trockner weitergeleitet, aus dem das trockene Produkt kommt. Ein Trommeltrockner kann verschiedene Brennstoffe wie Biomasse, Erdgas usw. verwenden, und es ist wichtig zu erkennen, dass die Abgase des Trockners als Energiequelle für die Verdampfungsanlage genutzt werden können. Schließlich wird das Produkt an einen Pelletierer übergeben, der die Schale in eine Form bringt, die verkauft werden kann.