食品工学におけるエバポレーターの種類とは？食品加工効率の最適化

エバポレーターは、蒸発によって水分を除去することによって液体を濃縮するために使用される、食品工学において不可欠な機器である。乳製品、ジュース、砂糖加工などの産業で広く使用されている。エバポレーターの種類には、落下式、上昇式、強制循環式、プレート式、掻き取り式などがある。それぞれのタイプには独自の特徴、利点、用途があり、特定の食品加工ニーズに適している。この違いを理解することは、特定の食品に適したエバポレーターを選択するのに役立ちます。

重要ポイントの説明

薄膜蒸発器:
- 仕組み:液体は垂直なチューブの上部に分配され、薄い膜を形成し、重力によって下方に流れる。熱は外部から加えられ、蒸発を引き起こす。
- 利点:高い熱伝達効率、低い滞留時間、果汁や乳製品のような熱に敏感な製品に適しています。
- 用途:牛乳、果汁、その他の粘性液体の濃縮。
ライジングフィルムエバポレーター:
- 仕組み:垂直チューブの底から液体が入り、加熱されるにつれて蒸気の泡が形成され、液体が薄い膜となって上方に押し上げられる。
- 利点:低粘度液に有効、伝熱性良好、シンプル設計。
- 用途:砂糖産業やシロップのような透明な液体の濃縮に使用される。
強制循環式蒸発器:
- 仕組み:ポンプが熱交換器と蒸発室を通して液体を循環させ、高い乱流を確保し、スケールを防止する。
- 利点:粘性液体やスケーリング液体に適し、蒸発率が高く、堅牢な性能。
- 用途:食塩水、砂糖シロップ、その他高粘度製品に最適です。
プレート式蒸発器:
- 仕組み:液体と蒸気が交互に流れる複数のプレートからなる。熱伝達はプレートを通して行われる。
- 利点:コンパクト設計、洗浄が容易、熱伝達効率が高い。
- 用途:ミルクやホエーの濃縮、果汁の濃縮に使用されます。
スクレイプド・サーフェス・エバポレーター:
- 仕組み:回転スクレーパーが加熱面を清潔に保ち、均一な熱伝達を実現。液体は攪拌され、汚れを防ぎます。
- 利点:高粘度で熱に敏感な製品に適しており、ファウリングやスケールを防止します。
- 用途:トマトペースト、蜂蜜、その他の粘着性または粘性のある食品に使用されます。
選定基準:
- 製品特性:粘度、熱感受性、ファウリング傾向は蒸発器の選択に影響する。
- エネルギー効率:落下式フィルム蒸発器とプレート式蒸発器は、熱伝達率が高いためエネルギー効率が高い。
- メンテナンスと洗浄:プレート式蒸発器とスクレイプド・サーフェス式蒸発器は、洗浄とメンテナンスが容易である。
- 容量と拡張性:強制循環式エバポレーターとライジングフィルム式エバポレーターは、大規模なオペレーションに適している。

様々なタイプの蒸発装置とその用途を理解することにより、食品技術者は、処理効率と製品品質を最適化するための情報に基づいた決定を下すことができる。

要約表

蒸発器のタイプ	仕組み	メリット	用途
落下薄膜	液体が薄い膜となって下方に流れ、熱によって蒸発する。	熱伝導率が高く、滞留時間が短いため、熱に弱い製品に適している。	牛乳、果汁、粘性のある液体。
上昇フィルム	気泡が発生し、液体がチューブ内を上昇します。	粘度の低い液体に有効で、シンプルなデザイン。	砂糖産業、シロップのような透明な液体。
強制循環	ポンプが液体を循環させ、高い乱流とスケーリング防止を実現。	粘性の高い液体やスケーリングが発生する液体に適しています。	塩溶液、砂糖シロップ、高粘度製品。
プレート	プレート内の液体と蒸気の交互流路による熱伝達。	コンパクトで洗浄しやすく、伝熱効率が高い。	乳製品（牛乳、乳清）、果汁。
スクレーパー	回転スクレーパーが汚れを防ぎ、均一な熱伝達を実現。	粘度が高く、熱に弱い製品に最適。	トマトペースト、蜂蜜、粘着性または粘性のある食品。