Narenciye Ürünleri Teknolojileri - II -

KUNKAR 1, K.H.C. BAŞER 2, H.TANRIVERDİ 2

1 Dipertimento di Chimica Industriale Universita di Messina, Messina/ ITALY

 2 Anadolu Üniversitesi Tıbbi Bitkiler Araştırma Merkezi, ESKİŞEHİR

Konsantre Narenciye Usarelerinin Üretim Teknolojileri
Dünyada üretilen narenciye usarelerinin yaklaşık %80’i konsantre usare şeklinde pazara sunulmaktadır. Elde edilen “konsantre narenciye usaresinin özellikleri üzerinde kullanılan buharlaştırıcıların ve teknolojinin önemi büyüktür. Bu nedenle, bu endüstride kullanılacak olan buharlaştırıcıların seçiminde aşağıdaki kuralların göz önünde bulundurulması gerekir.

  –  Buharlaştırma kapasitesi: Kullanılan buharlaştırıcının kapasitesinin, endüstrinin ürettiği doğal usare üretimi ile orantılı olması,

–  Buharlaştırma verimi. Usareden 1 kg su buharlaştırmak için kullanılan buhar miktarının düşük olması,
–  Yedek parçalarının kolaylıkla bulunabilmesi,

–  Paslanmaz çelik (316) olması,

–  Narenciye usarelerinin konsantre edilmesi için tasarlanmış olması gerekmektedir.

Narenciye endüstrisinde genellikle diğer endüstrilerde kullanılan (şarap, süt, şeker) ve bu endüstriye uyarlanmış buharlaştırıcılar kullanılmaktadır.

Narenciye usarelerinin konsantre edilmesinde kullanılan buharlaştırıcıların çalışma prensiplerini açıklamadan önce bu alanda kullanılmakta olan bazı tanımların yapılması gerekmektedir.

Buharlaşma: Bir maddenin kaynama ile kısmen veya tamamen sıvı halden buhar haline geçmesidir.

Narenciye usarelerinde buharlaştırılan sıvı su olup, buharlaştırma sonucunda usarenin briksi, yani usarede çözünmüş olan katı maddelerin konsantrasyonu artar.

Bir narenciye usaresinin konsantrasyon derecesi veya oranı, konsantre ve doğal usarelerin ‘Briks [% SST Toplam Çözünebilir Katı (% Total Soluble Solid)] oranı olarak tanımlanır. Örneğin, 100Bx (%10 SST) olan doğal portakal usaresi 600Bx(%60 SST) e konsantre edilirse bunun konsantrasyon oranı 60:10=6 olup usare 6:1 defa konsantre edilmiştir.

Bir buharlaştırıcının buharlaştırma kapasitesinin hesaplanması: Örneğin, bir buharlaştırıcı saatte 3000 kg 100Bx doğal usareden 500 kg 600Bx konsantre usare üretirse, bunun buharlaştırma kapasitesi 3000 – 500 -2500 kg/s buharlaştırılmış sudur.

Çalışma Prensiplerine Göre Günümüzde Narenciye Endüstrisinde Kullanılan Buharlaştırıcılar:
Tüp Demetli Buharlaştırıcılar: Narenciye endüstrisinde ilk olarak kullanılmış olan buharlaştırırcılardır. Günümüzde nadir olarak kullanılmalarına rağmen tarihi değeri bakımından burada bahsetmemiz gerekmektedir. Bu endüstri dalında tüp demetli buharlaştırıcıların artık kullanılmamasının en önemli nedeni buharlaştırma kapasitelerinin çok düşük olmasıdır. Bu tip buharlaştırıcılarda 1 kg suyu buharlaştırmak için 1.2-1.6 kg buhar gerekmektedir. Diğer bir neden ise bunların düşük buharlaştırma kapasitesine ve uzun buharlaştırma zamanına sahip olmasıdır.

Bu buharlaştırıcılar 3 üniteden oluşmuştur.
– Tüp demetli ısı değiştiricisi
– Usarenin bulunduğu buharlaştırma odası
– 18 m yüksekliğinde ve buharlaştırma odasına bağlı barometrik kondenser

Centri-Therm Buharlaştırıcı: Alfa-Lavalşirketi tarafından üretilen bu buharlaştırıcı narenciye endüstrisinde çok az kullanılmaktadır.

Aşağıda Centri-Therm CT9 buharlaştırıcısının çalışma yöntemi açıklanmaktadır.

Centri-Term buharlaştırıcı
Centri-Term buharlaştırıcı

Pulpasız usare {maksimum %0.5) çift filtreden (1) geçtikten sonra sabit seviyeli sıvı tankına (2) gelir. Usare pompalama gücü ayarlanabilen bir pompa (3) ile buharlaştırıcısının dağıtıcısına ulaşarak, dönen ve içinden buhar ile ısıtılmış olan çift bölümlü hunilerin yüzeyine püskürtülür. Merkezkaç kuvveti, dönmekte olan hunilerin yüzeylerinde bulunan usarenin 0.1 mm den daha az kalınlıkta ince bir film şeklinde yayılmasına neden olur. Buharlaştırıcı vakum altında çalıştığı için usarenin terkibinde bulunan suyun bir kısmı hemen buharlaşır. Bu sırada, usare ısı şokuna birkaç saniye süreyle maruz kalır. Bu şekilde elde edilen konsantre bir flaş kondensere gelerek aniden soğutulur ve bir pompa (8) da konsantre usareyi devamlı olarak dışarıya atar.

Plakalı ısı değiştiricili buharlaştırıcı: Dünyada bu tip buharlaştırıcı üreticilerinin en önemlileri İngiliz A.P.V. ve isveç Alfa-Laval şirketleridir.

Narenciye endüstrisi tarafından ilk kullanılan buharlaştırıcılar “bir etkili” idiFakat daha sonra kullanılan buhar miktarı üzerinde ekonomi yapmak ve buharlaştırıcının buharlaştırma kapasitesini arttırmak için “iki etkili” buharlaştırıcılar kullanılmaya başlanmıştır. şemada da görüldüğü gibi bu tip buharlaştırıcılar buharlaştırma kapasitesine bağlı olarak yeteri kadar ısı değiştiricisi taşıyan iki şasiden ve bunların önüne takılmış iki siklondan oluşmuştur. Bu kısımlar bir barometrik kondenser ve çeşitli otomatik üniteler ile tamamlanmıştır. Bütün bu kısımlar vakum altında çalışır. Usare buharlaştırıcıya girmeden önce bir ısı değiştirici ile ısıtılarak aletin buharlaştırma kapasitesi arttırılır. 
Bir santrifüj pompa ile buharlaştırıcıya verilen usare doygun buhar ile ısıtılmış plakalarda vakumdan dolayı kaynamaya başlar. Serbest hale geçen buhar ve konsantre edilmiş, usare siklona varınca buradaki merkezkaç kuvveti ile farklı özgül ağırlıklarından dolayı ayrılır. Buhar emme pompasına bağlı merkez tüp aracılığı ile ikinci kademedeki plakalara ısıtılmak için verilir. Daha ağır ve kısmen konsantre edilmiş usare ise siklonun altında bulunan, sıvı düzeyi değişmeyen bir küçük varile gelerek ikinci ve kısmen de birinci ısı değiştiriciye girerek doğal usare ile karıştırılır.

Typical
ACE Applications

Plakalı ısı değiştiricili buharlaştırıcı
Plakalı ısı değiştiricili buharlaştırıcı

İkinci ısı değiştiriciye gelen usare devamlı doğal usare ile karıştırılarak, istenilen 0Bx derecesine gelinceye kadar döner ve sonunda bir santrifüj pompa ile devamlı çekilir.

Bir flaş soğutucu ilavesi ile konsantre usarenin sıcaklığı yaklaşık 20oC ye kadar düşürülür.

İkinci ısı değiştiricideki usarenin konsantre edilmesi sonucunda serbest hale geçen su buharı emme pompası aracılığı ile barometrik kondensere gelir ve burada yoğunlaşarak bir santrifüj pompa ile dışarıya atılır.

Birinci ve ikinci ısı değiştiricideki usarelerin konsantre edilme sıcaklıkları 70-72 ve 40-450C arasındadır.

Termokompresörlü bir buharlaştırıcının buharlaştırma verimi 1 kg suyu buharlaştırmak için 0.35 kg buhardır.

Düşen film buharlaştırıcı: Genellikle bu tipler çok etkili buharlaştırıcılardır (3, 4,5 etkili). Bu nedenle, termokompresör kullanılarak buhar miktarı 1 kg suyu buharlaştırmak için 0.3 kg a kadar inebilir ve aynı zamanda buharlaştırma kapasitesi artar. Saatte ortalama 20 000 kg su buharlaştırabilen bu tip buharlaştırıcılar üretilmektedir.

Narenciye endüstrisinde kullanılan bu tip buharlaştırıcılar genellikle 30 saniyelik bir zaman alan tüp pastörizatörüne de sahiptirler. Bu şekilde hem buharlaştırıcının buharlaştırma kapasitesi artar, hem de doğal usarenin pastörize edilmesine gerek kalmaz. Fakat doğal usarenin üretiminden sonra konsantre edilmesine kadar geçen süre uzunsa, doğal usarenin mutlaka pastörize edilmesi gerekmektedir. Çünkü doğal narenciye usarelerinde enzimatik ve bakteriyolojik aktiviteler, usarenin meyveden alındığı anda başlar.

Üç etkili film buharlaştırıcı: Bir santrifüj pompa ile tüp pastörizatöründe 90-950C ye ısıtılan usare, birinci düşey tüp demetli ısı değiştiricisinin tepesinde bulunan dağıtıcı tarafından ince bir film halinde dış kısımları buhar ile ısıtılmış tüplerin yüzeyinden aşağıya doğru akar. Buharlaştırıcının içindeki vakumdan dolayı usaredeki su kaynayarak buharlaşır. Aşağı inen pre-konsantre usare, başka bir santrifüj pompa ile önce ikinci, daha sonrada üçüncü düşey tüp demetli ısı değiştiricisine gönderilir. Sonuncu kademeye gelen usare, istenilen konsantrasyona kadar devamlı yeni gelen pre-konsantre ile karıştırılarak soğutulur ve sonunda flaş soğutucuya gönderildikten sonra bir pompa ile devamlı olarak alınır.

T.A.S.T.E. Buharlaştırıcı: Amerikan F.M.C. ve Gulf Machinery Co. tarafından üretilen bu buharlaştırıcılar sadece narenciye endüstrisi için tasarlanmıştır.

Taste buharlaştırıcı
Taste buharlaştırıcı

T.A.S.T.E. (Thermally Accelerated Short Time Evaporator-lsıl hızlandırılmış Kısa Zamanlı Buharlaştırıcı) buharlaştırıcı narenciye endüstrisinin en önemli ihtiyacını karşılar.

– Usarenin konsantrasyonu kademesiz ve bir geçişle yapılır.

– Buharlaştırma verimi yaklaşık 1 kg buhar için 5.7 kg sudur. 

– Doğal usarenin 650Bx’e çıkarılması için geçen süre yaklaşık 2.5 dakikadır.

– Konsantratör içindeki usarenin dolaşımı yaklaşık dakikada 700 km’dir.

– Tüm çalışma sistemi otomatik olduğu için konsantratörün kullanımı kolaydır.

– İlave bir ünite ile usarenin aromatik kısımlarının elde edilmesi mümkündür. Bunun için birinci tüp demetli ısı değiştiricisinden gelen ve zengin aromatik kısımlara sahip olan usare buharları 50C deki bir soğutucu tarafından kondanse edilerek bir dekantöre gönderilir. Burada sulu aromatik kısım uçucu kısımdan ayrılır ve bu şekilde her iki kısım da elde edilir. Eklenen bir flaş soğutucu ile konsantre usare yaklaşık 10-120C de alınır.

Esans gerikazanım sistemi
Esans gerikazanım sistemi