Производство натурального апельсинового сока

Ключевой проблемой в производстве соков является образование производных ароматических соединений. Для борьбы с этой проблемой задействован ряд различных технологических приемов. Чтобы оценить эффективность применяемых методов обращения с плодами, мы должны измерить качество конечного продукта. При этом исследуются такие параметры, как:

• Цвет
• Плотность
• Содержание сухого экстракта
• Градусы Брикса
• Кислотность (содержание лимонной кислоты)
• Содержание эфирных масел
• Индекс зрелости
• Мутность
• Содержание лимонина
• Содержание пектинэстеразы (ПЭ)
• Индекс натуральности
• Содержание оксиметилфурфурола (ОМФ)
• Содержание аскорбиновой кислоты (витамина С)

Влияние термообработки на качество апельсинового сока

Основными задачами термической обработки являются:

• Инактивация фермента пектинэстераза (ПЭ). Чтобы добиться результата, сок подвергают воздействию температуры 98 °C в течение 30 секунд.
• Предотвращение образования оксиметилфурфурола. Для этого требуются краткие промежутки времени термообработки.

Длительное время обработки увеличивает количество ОМФ и снижает качество получаемого продукта.

Цели технологии, используемой HRS Heat Exchangers

При проектировании линии обработки апельсинового сока ставятся следующие цели:

Цель 1 — Максимально улучшить качество и вкус сока

Компания HRS Heat Exchangers предлагает технологию, позволяющую уменьшить время термической обработки. С точки зрения параметров качества конечного продукта, она обеспечивает превосходный результат.

Цель 2 — Свести к минимуму потребление энергии

При работе пастеризаторы HRS повторно используют до 85 % энергии, что вносит огромный вклад в сокращение общих затрат на обработку. Энергия, необходимая для выпаривания, обычно создаётся сушильной установкой, что даёт дополнительную экономию.

Цель 3 — Использование отходов апельсинов

Высушенная корка апельсина, являющаяся отходом на конечной стадии процесса, представляет собой ценный продукт, который можно использовать в химической промышленности.

Цель 4 — Цифровое управление оборудованием

Использование управляющей электроники и сети Интернет позволяет оператору контролировать процессы и скорости потока продукта в реальном времени на удалённых терминалах. С пульта управления или любого компьютера, подключённого к Интернету, операторы могут проверить текущее состояние оборудования и выявить любые отклонения от номиналов технологического процесса.

Основы технологии

Процесс производства основан на трёх базовых принципах:

• Массообмен
• Теплопередача
• Отжим апельсина

Основные компоненты, входящие в состав решения HRS Heat Exchangers

Основными аспектами и технологиями, задействованными в перерабатывающей установке HRS Heat Exchangers, являются:

Экстрагирование сока

Прежде всего, из апельсина необходимо удалить масло. Этот процесс осуществляется без повреждения плода. Он необходим для того, чтобы избежать попадания в сок нежелательных ароматизаторов и получить максимально возможный уровень альдегидов.

Во-вторых, необходимо получить сок. Используемая технология предполагает резку и выжимку апельсина и отличается от многих встраиваемых систем. Оборудование HRS не повреждает кожуру и поэтому предотвращает загрязнение сока.

В-третьих, сок следует отделить от жмыха и семян. В ходе этого процесса уменьшается содержание составляющих, добавляющих продукту горечи. На выходе получается сок с малым содержанием волокон и низкой вязкостью в NFC. Он имеет минимальное содержание горьких компонентов, приятный цвет, минимальное содержание природного масла и повышенное количество ненарушенных клеток мякоти. Содержание лимонина также уменьшается, а средний размер клетки увеличивается с одновременным увеличением доли плавающей мякоти.

Во время экстрагирования сока вода не нужна, что позволяет оптимизировать потребление энергии, а также минимизировать содержание загрязняющих веществ в остаточной воде.

Устранение горечи

После получения апельсинового сока необходимо устранить его горечь. Это осуществляется с помощью нейтрализации соединений лимонина, нарингина и гесперидина в нём. В частности, для лимонина исходная концентрация может достигать 20 частей на миллион (ч./млн), в то время как конечная величина должна быть не более 0,1 ч./млн.

На вход процесса поступает стабилизированный свежий сок и восстановленный сок 15 Брикс. Его помещают в центрифугу, чтобы отделить мякоть. Далее в сок добавляют смолу Lewait®, а затем транспортируют его в хранилище, где производится термическая обработка.

Обработка мякоти и асептическое наполнение

Одним из ключевых аспектов, связанных с обработкой мякоти, является массоперенос. Компания HRS Heat Exchangers разработала поршневой насос идеально подходящий для этой цели. Он соответствует требованиям гигиены и может развивать давление до 40 бар.

Другой ключевой операцией технологического процесса является термическая обработка, которая осуществляется с использованием теплообменника с кольцевым зазором (HRS AS Серия). В этом устройстве продукт течёт через кольцевой зазор между концентрическими трубами, что делает блок особенно полезными для:

• Жидкостей с высокой вязкостью
• Неньютоновских жидкостей
• Жидкостей, содержащих мелкие частицы

В заключение процесса используется асептический наполнитель  «мешок-вкладыш» или «мешок в бочке», разработанный компанией HRS, который позволяет упаковывать продукт в асептические контейнеры. Обычно используются предварительно сформованные и стерилизованные контейнеры объёмом от 5 до 1000 литров.

Пастеризатор на основе кожухотрубных теплообменников MI/MR серии

Пастеризаторы на основе кожухотрубных теплообменников MI/MR серии , выпускаемые компанией HRS Heat Exchangers, характеризуются высокой скоростью обработки, способностью удалять воздух из холодного продукта и простотой в обслуживании. При их разработке особое внимание было уделено следующим функциям:

• Рекуперации энергии. Устройство позволяет восстановить до 85 % энергии, что существенно снижает затраты на переработку.
• Уменьшению времени термической обработки. Это позволяет получать более качественный продукт.
• Третья особенность — гигиеничный дизайн. Он позволяет получать более качественный продукт. Ключевой принцип конструкции — устранение всех мёртвых зон внутри устройства, где движение продукта ограничено. Эти зоны неизбежно присутствуют в традиционных пастеризаторах с рекуперацией тепла продукт-продукт, особенно в области ввода продукта в патрубок.

Для производства апельсинового сока лучше подходит серия MR, поскольку она позволяет использовать непосредственно сам продукт для рекуперации тепла. В результате получается более компактный пастеризатор, содержащий значительно меньшее количество модулей. Повторное использование энергии (прямое либо косвенное) даёт значительную экономию. Например, по сравнению с системой на базе генерируемого пара экономия может составлять до 220 евро в день.

Система очистки CIP

Система безразборной очистки (CIP),  используемая в продуктах HRS Heat Exchangers, объединена с системой автоматического контроля параметров. Её отличительной особенностью является автоматизация практически всех операций очистки, в которых нуждается оборудование.

Сушка кожуры апельсина

Основными компонентами, задействованными на этом этапе, являются автоматические системы для смешивания продукта, элементы управления этими компонентами и операциями очистки CIP. Смешивание происходит в резервуарах с перемешивающими устройствами. Имеется возможность запрограммировать пропорции различных составляющих смеси. Перенос массы составляющих осуществляется с помощью центробежных или поршневых насосов.

Транспортировка

В зоне отгрузки должны находиться холодильники для погрузки и разгрузки резервуаров с соком. В них используются теплообменники серии HRS MI серии и HRS AS Серии с наилучшими коэффициентами теплопередачи. Сок  должен быть охлаждён до температуры от 0 °C до + 2 °C.

Сушка кожуры апельсина

Для дальнейшей продажи апельсиновой кожуры её необходимо предварительно высушить. Первая часть сушильной установки — это зона гидролиза полученной с установки по производству сока кожуры. Здесь в неё добавляется известь (CaO). После гидролиза кожура попадает на участок прессовки, где из неё формируется полутвёрдый продукт и жидкость. Жидкость проходит ещё один процесс — выпаривание — для увеличения концентрации. Полутвёрдый продукт и концентрированная жидкость передаются в установку окончательной сушки, на выходе которой получается сухой продукт. В сушилке барабанного типа может использоваться различное топливо, в том числе биомасса, природный газ и т. д. Важно понимать, что выхлопные газы из сушилки могут использоваться в качестве источника энергии для установки выпаривания. Наконец, продукт попадает в гранулятор, формирующий удобные для продажи брикетов из кожуры.