Выпаривание
Технология производства многих блюд и консервов предполагает использование метода выпаривания, который представляет собой уменьшение концентрации влаги в продуктах.
Среди способов кулинарной обработки продуктов важное место занимает такой технологический процесс как выпаривание. 
Иногда, чтобы получить желаемый результат, нужно уменьшить количество жидкости в продуктах. С этой целью ингредиенты подвергают тепловой обработке (кипению), во время которой жидкость удаляется, превращаясь в пар, либо выпаривают влагу под воздействием ваккумных установок. Второй способ применяется в промышленных масштабах.
Что такое выпаривание?
От испарения выпаривание отличается тем, что оно производится принудительно при воздействии температуры кипения. Выпаривание ставит целью частичное уменьшение концентрации жидкости-растворителя в продукте. Испарение влаги с открытой поверхности продуктов происходит естественным путем, непрерывно, без воздействия температуры кипения, длится дольше, чем процесс выпаривания.
Выпаривание в кулинарии
Метод выпаривания применяется при производстве многих подлив, соусов (белый соус, борделайз, беарнез, томатный), варенья, повидла из яблок или других фруктов, экстрактов. Широкое применение нашел метод при изготовлении консервов. Сгущению-выпариванию чаще всего подвергают овощные и плодово-ягодные культуры. Таким образом, изготавливают концентрированные соки, сиропы, томатный соус Краснодарский, пюре из кабачков и тыквы. 
Благодаря методу выпаривания появляется любимое всеми сгущенное молоко. Когда подвергают выпариванию отжатый сок сахарной свеклы или тростника, происходит кристаллизация вещества (глюкозы, фруктозы) и получается сахарный песок.
При выпаривании уменьшается объем готового продукта (концентрация), он приобретает необходимую густую консистенцию (сгущается), более насыщенный вкус и аромат. Иногда выпаривают жидкость из всей смеси ингредиентов, а иногда только из части компонентов. Например, производство соевого соуса предполагает предварительное выпаривание бобов. В ходе выпаривания повышается плотность продукта и его вязкость. При выпаривании при температуре выше 100° происходит карамелизация глюкозы (сахара).
Особенности выпаривания
Выпаривание, как кулинарный процесс, может быть быстрым (при высоких температурах) и медленным (при низких температурах). Недостаток высоких температур (приближающихся к температуре кипения) в том, что в овощах и фруктах распадаются витамины, пектиновые вещества. 
Поэтому кулинары стараются осуществлять выпаривание в щадящем температурном режиме, чтобы максимально достичь поставленных целей: с одной стороны, загустить продукт, а с другой стороны сохранить и даже улучшить его питательные свойства.
При изготовлении густых соусов, например, острого “Цицибели”, нужно помнить, что солить их лучше в конце. Если вы положите соль по вкусу вначале, ее концентрация в процессе выпаривания жидкости в продукте увеличится, и соус получится пересоленным.
В конце предлагаю видео с рецептом приготовления соуса, где без выпаривания не обойтись:
Источник
9.3. Выпаривание и концентрирование растворов. Часть 1
Выпаривание растворов проводят для повышения концентрации растворенного вещества перед его кристаллизацией или для удаления растворителя с целью получения растворенной твердой фазы в виде сухого остатка. Выпаривание проводят как при атмосферном давлении, так и в вакууме при помощи жидкостных, паровых и воздушных бань , инфракрасных излучателей , колбонагревателей и электрических плиток, токопроводящих пленок и других устройств.
Не рекомендуется выпаривать растворы при их кипении вследствие разбрызгивания жидкой фазы и образования корки солей на холодных частях выпаривающего устройства, проводить выпаривание и в сушильных шкафах , быстро выходящих из строя из-за конденсации пара на стенках и внутренних частях, содержащих электронагревательные элементы и терморегулирующие устройства. Не следует выпаривать Растворы в эксикаторах при комнатной температуре из-за необходимости частой смены осушителей. Такое выпаривание можно применять в особых случаях, например для выращивания монокристаллов .
Скорость испарения растворителя зависит от температуры, давления, поверхности испарения, интенсивности перемешивания и толщины слоя нагреваемого раствора. В тех случаях, когда растворенное вещество разлагается в процессе нагревания при атмосферном давлении, растворитель удаляют либо при помощи вакуума пленочных испарителях, либо вымораживанием, или подвергают лиофильному выпариванию.
Выпаривание жидкостей в открытых сосудах проводят, как правило, с использованием фарфоровых, стеклянных, кварцевых или платиновых чашек разного диаметра , заполненных на 2/3 их высоты. Во всяком случае уровень раствора должен быть на 2 — 3 см ниже краев чашки. Для упаривания применяют также низкие широкие стаканы из стекла пирекс или кварцевого. Выбор материала чашек и стаканов зависит от химической активности упариваемого раствора.
Выпаривание растворов с верхним обогревателем 2 (рис. 191, а и рис. 115, а, б) и продуванием воздуха вдоль поверхности испарения путем отсасывания пара через трубку / нагревателя 1 приводит к быстрому удалению растворителя, хотя и влечет за собой загрязнение раствора аэрозолями воздуха. Одновременно чашка 3 с раствором может подогреваться в жидкостной бане 4 или в колбонагревателе (см. рис. 118) с регулируемой температурой.
Если необходимо регенерировать особо ценный растворитель, то применяют прибор со специальной воронкой 1 (рис 191, б) для сбора конденсата. Нижний край воронки над фарфоровой чашкой 4 следует удалить от поверхности раствора на 1 3 см для образования турбулентного воздушного потока, а верхнюю часть трубки при необходимости присоединить к холодильнику. Если у такой воронки есть боковой штуцер 2 с питателем 3, то прибор может служить для непрерывного упаривания разбавленных растворов до получения в чашке 4 суспензии нужной плотности. Чашка 4 нагревается в водяной бане 5.
При выпаривании некоторых растворов образующиеся мелкие кристаллики «ползут» в виде тонкого слоя по стенкам чашки и даже выходят за ее край из-за более слабого нагрева верхней части чашки. Устранение ползучести твердой фазы достигают применением прибора с верхним нагревателем (см. рис. 191, а) или ИК-излучателя (см. рис. 115, а).
Рис. 191. Устройства для упаривания растворов с верхним нагревателем (д), воронкой (б) и со спаренными чашками (в)
Рекомендуют так же устанавливать снаружи вокруг верхней части чашки или стакан с выпариваемым раствором кольцевой нагреватель в виде стеклянной трубки с нихромовой электрической спиралью.
Для предотвращения ползучести применяют также спаренные чашки (рис. 191, в). Наружная чашка 2 находится в жидкостной бане 3, а внутренняя более плоская чашка 1 содержит выпариваемый раствор. Ее вставляют так, чтобы ее край находился на 1- 2 см ниже края наружной чашки 2. Так как края внутренней чашки нагреваются сильнее, чем дно, то выделяющаяся корочка кристаллов начинает просыхать сверху вниз, что препятствует ползучести кристаллов.
Выпаривание при постоянной температуре проводят в чашках 3 с паровой рубашкой 2 (рис. 192, а), соединенной с обратным холодильником 1. Теплоносителем в таком приборе является пар высококипящей жидкости (см. табл. 16). Поэтому особого контроля за процессом выпаривания, кроме доливания в чашку очередной порции выпариваемого раствора, не требуется, Если выпаривание необходимо проводить при кипении раствора, содержащего объемистые рыхлые осадки, то применяют правку Шиффа (рис. 192, б).
Рис. 193. Циркуляционный испаритель Панкрата (а), пеноразрушитель (б) и прибор для выпаривания растворов под вакуумом (в)
Она состоит из широкой воронки имеющей ножки по краям кромки длиной до 5 мм и короткую широкую трубку 3, на которую надета пробирка 2 с отверстиями. Вставку Шиффа погружают на дно стакана 1 с рыхлой суспензией. Внутренний диаметр стакана не должен превышать диаметр воронки более чем на 5 — 10 мм. При нагревании электроплиткой 5 содержимого стакана 1 до кипения пузырьки пара и воздуха поднимаются вверх по воронке 4 и увлекают за собой частицы осадка, выбрасывают их через отверстия пробирки 2. одновременно происходит интенсивное перемешивание и испарение раствора. Циркуляция суспензии вверх и вниз по внешней поверхности воронки препятствует разбрызгиванию кипящей жидкости и образованию плотных придонных осадков и толчков жидкой среды.
Выпаривание концентрированных растворов досуха при помощи ИК-излучателей и верхнего нагрева (см. рис. 191, а) не представляет особых трудностей. Выпаривание же таких растворов с нижними нагревателями должно сопровождаться перемешиванием на конечной стадии и строгим контролем за нагреванием, которое надо немедленно прекратить при образовании сырой массы твердой фазы. Из-за перегрева донной части возможно растрескивание массы с разбросом частичек.
При выпаривании щелочных растворов и растворов, содеращих поверхностно-активные вещества, наблюдается образование пены. Устранение пенообразования достигается с помощью простого циркуляционного испарителя Панкрата (рис. 193, а).
Рис. 194. Вакуумные испарители: простой (а), ротационный (б) и роторный (в)
Раствор в циркуляционной трубе 5 нагревается при помощи трубчатого электронагревателя 4, вскипает; смесь жидкости, пара и пены выбрасывается по трубке 3 в сепаратор 2, в котором пенящаяся жидкость наталкивается на противоположную стенку и отделяется от пены, а пар удаляется через трубку 1. Жидкость стекает обратно в циркуляционную трубу 5 и поднимается снова в обогреваемую часть прибора, испаритель. Сконцентрированный раствор периодически удаляют через нижний спуск 6, не допуская выделения кристаллов в циркуляционной трубе.
Для разрушения пены рекомендуют также простой способ. В колбу 3 (рис. 193, б) над поверхностью выпариваемого раствора помещают раскаленную нихромовую спираль 5. Пар удаляют через трубку 1. Токоподводы 2 готовят из толстой медной проволоки. Спираль нагревают так, чтобы пена, разрушаемая теплом, не достигала ее примерно на 1 см и не оставляла бы на ней пленки, которая может быстро разрушить электросопротивление. Нагревают раствор на водяной бане 4.
Вакуумное выпаривание — это выпаривание в герметично закрытом сосуде под вакуумом 5-30 торр (650 — 4000 Па), посредством которого удаляется пар испаряющейся жидкости. В этом случае можно значительно понизить температуру нагрева сосуда, не снижая интенсивности испарения растворителя.
Применяют вакуумное выпаривание в основном для кон-Центрирования растворов, направляемых после этой операции На кристаллизацию термолабильных веществ. При выпаривании под вакуумом не допускают кипения растворов, так как есть опасность уноса капельножидкой фазы и выделения из нее твердой фазы в трубках, связанных с вакуумной системой.
Наиболее простыми приборами для выпаривания растворов под вакуумом являются приборы, схемы которых приведены на рис. 193, в и 194, а.
В первом приборе использована широкогорлая колба Вальтера 2 (см. рис. 17, е), обогреваемая в жидкостной бане 3 (см. рис. 193, в). Капилляр 6 обеспечивает равномерное кипение жидкости, подсасываемой по мере необходимости из стакана 4 через кран 5. С водоструйным насосом (см. рис. 258) колба соединена через трубку 1.
Выпаривание ведут при непрерывном кипении раствора, В тех случаях, когда кипение сопровождается толчками из-за засорения капилляра, в колбе оставляют небольшое количество рас. твора, к которому непрерывно добавляют свежий раствор из стакана 4. При выпаривании сильно пенящихся растворов отводную трубку 1 заменяют на каплеуловитель (см. рис. 43).
Во втором приборе (см. рис. 194, а) пар испаряющейся жидкости из колбы 3 (см. рис. 194, а) удаляют через трубку 2, соединенную с водоструйным насосом, перед которым ставят предохранительную склянку. Колба 3 снабжена капельной воронкой 1 для периодического добавления в нее новых порций раствора. Нагрев колбы осуществляют при помощи водяной бани 4.
Вакуумное выпаривание можно осуществить и при помощи ранее рассмотренного циркуляционного испарителя (см. рис. 193, а), если его пароотводную трубку 1 присоединить к вакуумной системе. В таком циркуляционном испарителе, работающем под вакуумом, можно упаривать растворы веществ, разлагающихся при нагревании в обычных условиях. Разбавленные растворы таких веществ лучше всего упаривать при температурах не выше 50 °С, что отвечает давлению примерно 80 торр (10600 Па).
Ротационные испарители (рис. 194, б) применяют для концентрирования разбавленных растворов термолабильных и пенящихся веществ, а также для удаления высококипящих растворителей. Такие приборы выпускают многие отечественные и зарубежные фирмы. Они позволяют вести упаривание растворов с остаточным давлением не более 30 торр (4000 Па). Принцип работы испарителя — упаривание раствора в пленке. Благодаря вращению колбы 5 вместимостью не менее 1 л с частотой 20 -150 об/мин на внутренней ее поверхности образуется пленка раствора, что значительно увеличивает площадь испарения и облегчает процесс парообразования. Колба обогревается в жидкостной бане 6 , температура которой поддерживается постоянной в зависимости от состава раствора в интервале от 20 до 90 °С. Конденсат улавливается холодильником 1 и собирается в приемнике 3.
Источник
ПРОВЕДЕНИЕ ВЫПАРИВАНИЯ (1 2)
Для ускорения кипения при выпаривании растворов, содержащих объемистые осадки, и нагревания аморфных масс или кашицы из мелких кристаллов для получения более крупных рекомендуется применять приспособление, изображенное на рис. 458. Оно состоит из широкой воронки, имеющей ножки высотой до 5 мм, и насадки цилиндрической формы с 4—5 отверстиями. Это приспособление ставят на дно соответствующих по размеру стакана или выпарительной чашки, по возможности покрывая почти все дно. Приспособление должно быть целиком погружено в жидкость. При нагревании сосуда пузырьки пара и воздуха поднимаются вверх по воронке и своим током увлекают через отверстия насадки частицы осадка. Циркуляция осадка вверх и вниз по воронке препятствует образованию толчков и разбрызгиванию жидкости.
При выпаривании для устранения опасности перегрева жидкости применяют прибор, изображенный на рис. 459. Аппарат состоит из U-образной трубки /, 2 (рис. 459,а), помещаемой в водяную или другую баню 3. Концы трубки соединены с пароотделителем 4, снабженным патрубком 5 для отвода паров в холодильник (нисходящий) или в воздух. Жидкость непрерывно испаряется из коле? на 2. Благодаря непрерывному движению жидкости кипе: ние яроисходит лишь на поверхности последней, чем устраняется вспенивание, —
Рис, 457. Аппарат для выпаривания под вакуумом: 1 — сосуд; 2 —насадка с пароотводной трубкой; S -капельная или делительная воронка; 4 — масляная или водяная баня.
Чтобы избежать обратного тока жидкости, можно нагревать лишь часть 2 (рис. 459, в) или же обернуть колено / изолирующим материалом, или сконструировать колено 2 из двух трубок (рис. 459, б), увеличив этим поверхность испарения. Чем длиннее U-образная трубка и чем глубже она помещена в баню, тем интенсивнее идет выпаривание.
Аппарат заполняют раствором, подлежащим выпариванию, через патрубок .5, для этого в пароотделителе нужно создать небольшой вакуум.
Аппарат можно применять для работы как под обыкновенным давлением, так и под уменьшенным.
Небольшие модели такого аппарата очень удобны при всякого рода микроопределениях, так как после отгонки растворителя оставшееся в U-образной трубке /, 2 вещество может быть взвешено вместе с прибором. Определив заранее массу прибора, по разности можно определить массу вещества.
Небольшие количества жидкости (около 50 мл) удобно выпаривать при помощи специальной выпарительной чашки с рубашкой, диаметром около 70 мм (рис. 460). Нагревание в этих чашках можно проводить при помощи паров таких веществ, как нафталин, бензохинон или сера, или же высококипящими жидкостями. Выпарительную чашку укрепляют в горле колбы емкостью около 250 мл, содержащей теплоноситель и нагреваемой на электроплитке или на какой-либо бане. Рубашка выпарительной чашки имеет отвод, в котором можно укрепить или обратный холодильник, или просто стеклянную трубку (воздушный холодильник).
Иногда выпаривание проводят в сушильном шкафу. Для этого выпарительную чашку со взятым раствором (обычно в небольшом количестве) помещают в сушильный шкаф, в котором поддерживают соответствующую температуру.
В сушильном шкафу можно выпаривать преимущественно водные растворы или подсушивать влажные осадки, содержащие большое количество воды. Органические огнеопасные жидкости выпаривать в сушильном шкафу не рекомендуется. Эфирные, бензольные, ацетоновые растворы выпаривать в сушильных шкафах, даже электрических, совершенно недопустимо, так как’ при этом возможен взрыв.
Пары некоторых органических веществ образуют с воздухом взрывоопасные смеси, взрывающиеся от искры и в некоторых случаях даже при небольшом повышении температуры. Для каждого такого органического растворителя существует свой верхний и нижний предел взрывоопасных концентраций в воздухе. В таблицах, приводимых в специальных справочниках, указываются минимальные концентрации паров органических веществ в воздухе, ниже которых смесь их с воздухом не является взрывоопасной, и максимальные, выше которых смесь их с воздухом также не взрывоопасна.
Пример. Объем сушильного шкафа равен 0,02 м3, и в ием сушат вещество, содержащее ацетон. Минимальная взрывоопасная концентрация паров ацетона равна 60,5 г/л»3 воздуха, максимальная 218 г/ж3. Чтобы образовалась взрывоопасная смесь в этом случае, количество паров ацетона в объеме шкафа должно быть: для нижнего предела 60,5-0,02 =1,21 г; для верхнего предела 218-0,02 = = 4,36 г. Если воздух, находящийся внутри шкафа, будет содержать ацетона меньше 1,21 г или больше 4,36 г, то опасность взрыва уменьшается, но не исключается.
Для выделения малых количеств растворенных веществ из больших объемов растворов в летучих растворителях с полной рекуперацией их рекомендован прибор, изображенный на рис. 461.
Делительную или капельную воронку 5 укрепляют в аллонже 4 на резиновой или корковой пробке. Конец воронки должен не доходить до узкой части аллонжа на 1,5—2 см. Лллонж 4 имеет отводную согнутую под углом трубку для соединения с холодильником 6. Узкую трубку аллонжа на пробке вставляют в широкую пробирку 3, опущенную в баню /. На дно этой пробирки помещен колокол Гернеца 7 для создания равномерного кипения жидкости и предупреждения выбросов. Колокол Гернеца’ можно заменить так называемой кипятильной палочкой.
Выпаривание органических огнеопасных жидкостей следует проводить «беспламенным» способом, используя для этого закрытые электроплитки. Водяную или иную баню, применяемую для нагревания широкой пробирки, предварительно нагревают на электроплитке или же нагревательный элемент, если позволяют обстоятельства, помещают в баню под пробирку, как показано на рис. 461.
В качестве приемника можно использовать или двух-горлые колбы, или склянку Вульфа, или другой аналогичный прибор, оборудовав его так, как показано на рис. 461.
Много трудностей вызывает упаривание растворов термочувствительных веществ, т. е. таких, которые могут изменяться при нагревании, иногда даже небольшом.
Для выпаривания растворов таких веществ применяют специальные аппараты, в том числе так называемые пленочные испарители. Они бывают или горизонтальные, или вертикальные (рис. 462). Для того чтобы избежать распада растворенного вещества, упари* вание лучше всего проводить с применением вакуума, —
Рис. 463. Схема горизонтального пленочного испарителя
Рис. 464. Схема прибора для выпаривания с циркуляцией: 1-края- для стока упареииого раствора; 2г-обогревающая спираль, 3 — циклон; 4 — место для термометра; 5 — холодильник; 6- приемники.
Горизонтальные пленочные испарители (рис. 463) бывают постоянно вращающиеся, причем скорость вращения должна быть небольшой (несколько оборотов в минуту) .
Для упаривания небольших объемов (500 мл) жидкости при постоянной циркуляции применяют прибор, изображенный на рис. 464. Упариваемую жидкость нагревают горячей водой или паром, пропускаемым через спираль. Нагреваемую часть соединяют с коническим сосудом-циклоном 3, что вызывает постоянную цирку* ляцию жидкости. Это препятствует образованию корочки, мешающей испарению жидкости. Упаренную жидкость спускают через кран /. Если объем жидкости уменьшится настолько, что циркуляция прекратится, то в циклон добавляют новую порцию упариваемой жидкости. Пары растворителя конденсируются в холодильнике, и образовавшаяся жидкость поступает в приемник.
Этот прибор особенно удобен для упаривания растворов термочувствительных веществ, так как упаривание можно проводить под вакуумом.
Выпаривание жидкостей можно проводить, пользуясь инфракрасной лампой мощностью 250 вт. Для этой цели пригоден прибор, показанный на рис. 465. В небольшой кристаллизатор / диаметром около 15 см и высотой 7,5 см помечают стеклянную крышку 2, имеющую подводящую трубку 3, через которую вдувают очищенный профильтрованный воздух или, если это необходимо, инертный газ. Такую стеклянную крышку можно сделать из другого кристаллизатора, но меньшего диаметра (14 см). Стеклянную крышку помещают на стеклянной подставке.
Пары испаряющейся жидкости удаляются через пространство между кристаллизатором и крышкой. При работе с таким испарителем исключается возможность загрязнения остатка после выпаривания и, кроме того, сам процесс выпаривания ускоряется. Жидкость в кристаллизатор нужно наливать в таком количестве, чтобы между уровнем жидкости и крышкой оставалось пространство для выхода паров жидкости.
Для упаривания фильтратов и промывных вод следует пользоваться стаканами, но не коническими колбами. Жидкость, налитая в стакан, должна занимать не более 2/з—3A его объема. Упаривать наиболее удобно на песочной бане. Упариваемый раствор следует иногда перемешивать стеклянной палочкой. Если этого не делать, может произойти внезапное вскипание и выброс жидкости. Такое вскипание особенно часто происходит, если упаривают в конических колбах.
При упаривании не следует допускать сильного кипения жидкости, так как это также связано с опасностью потери ее в результате разбрызгивания. Слабое кипение допустимо, но и оно нежелательно.
Некоторое затруднение может вызвать выпаривание больших об/ьемов жидкостей с целью выделения растворенных в ней твердых веществ, например выпаривание очень разбавленных водных солевых растворов. Чтобы избежать применения громоздких выпарительных чашей и других подобных приспособлений, собирают прибор, состоящий из кварцевого, стеклянного, фарфорового или металлического стакана, капельной вбронки и горелки или электроплитки (рис. 466).
Жидкость, подлежащую выпариванию, наливают в капельную воронку при помощи химической воронки.
Рис. 465. Прибор для выпаривания жидкостей при помощи инфракрасной лампы: 1 — кристаллизатор; 2-крышка; 3 — газоподводящая трубка; 4 — инфракрасная лампа.
Рис. 466. Схема прибора для выпаривания больших количеств жидкости: 1 — химическая воронка; 2 —капельная воронка; 8 — стакан; 4 — электроплитка; 5 —штатив; 6 — кольцо для крепления воронки.
Конец капельной воронки опускают внутрь стакана до половины его высоты. Включают обогрев и, когда дцо стакана нагреется, открывают кран капельной воронки так, чтобы жидкость вытекала со скоростью 3—4 капли в секунду. Температуру обогрева можно регулировать или толщиной асбестового слоя, подложенного под стакан, или при помощи реостата (для электрообогрева), или величиной пламени газовой либо другой горелки.
Иногда требуется путем упаривания раствора повысить его концентрацию. Для облегчения работы можно заранее подсчитать, до какого объема нужно упарить жидкость.
Об упрощенном вращающемся испарителе см. StegemennH., Chem. Ztg., 81, № 4, НО (1957); РЖХим, 1958, № 15, 124. реф.50162,
Простой вращающийся испаритель, изготовляемый из стандарт* ных стеклянных- и полиэтиленовых деталей, описан Brady W., Thomson J. В., Lab. Pract., 8, № 12, 415 (1959); РЖХим, 1960, № 15, 163. реф. 61249.
О простом вращающемся пленочном испарителе см. А г-nett Е. M., Chem. Educ, 37, № 5, 247 (1960); РЖХим, 1961, Кя 1, 160 (60), реф. 1Е81.
О горизонтальном пленочном испарителе см. Anal. Chem., 22, 1462 (1950).
О вертикальном пленочном испарителе см. В а г t h о 1 о m е w W. H., Anal. Chem., 21, 517 (1949).
О применении центробежно-плепочных аппаратов см. Кафа
Источник
