Evaporation- Concentration d'une solution par ébullition

La panacee des plantes

Définition

L'évaporation est l'opération consistant à concentrer une solution ou une suspension de composés essentiellement non volatils, appelés "matière sèche", par ébullition du solvant qui lui est volatil (en général l'eau).
Le plus souvent, l'évaporation constitue une étape intermédiaire avant d'autres opérations telles que la cristallisation, la précipitation, la coagulation, ou le séchage final; sachant qu'elle peut être beaucoup plus économe en énergie.

Principe - procédé

Un évaporateur simple (un seul effet) est constitué:

- d'un échangeur de chaleur à paroi qui permet de transférer la chaleur du liquide de chauffage (en général chauffage par condensation de vapeur de chauffe) vers le liquide à concentrer, afin de fournir l'énergie de vaporisation du solvant. Cette échange de chaleur se fait sans contact entre les deux fluides. Le liquide est chauffé et entre alors en ébullition.
- d'un séparateur séparant le liquide concentré et la vapeur d'eau émise;
- d'un condenseur qui reçoit la vapeur émise et qui peut être un deuxième échangeur en série (ou deuxième effet).

Dans le cas courant d'un chauffage à la vapeur, se pression est régulée par un détendeur, pression qui fixe la température de condensation de cette vapeur. La condensation de cette vapeur de chauffe est supposée complète et c'est elle qui permet la vaporisation du solvant dans le liquide que l'on veut concentrer.

Il existe une grande diversité de types d'évaporateur utilisés dans les industries agroalimentaires. Leurs choix va dépendre entre autre:
- des propriétés du liquide à traiter: sensibilité à la chaleur, viscosité, fragilité mécaniques
- de sa consommation d'énergie, son encombrement, etc

On distingue principalement:

- les évaporateurs à grimpage utilisé pour les produits visqueux et peu thermosensibles;
- les évaporateurs à flot tombant permettent de mettre beaucoup d'effet (économie d'énergie):
- les évaporateurs à plaque conviennent pour plusieurs types de produit avec des temps de séjour court et présentent une facilité de nettoyage;
- les évaporateur à circulation forcée et ébullition séparée utilisés pour les liquides encrassants et/ou qui cristallisent par concentration (vinasses).


Avantages du procédé

- Réduire le volume et le poids, afin de diminuer les coûts de transport, d'emballage et de stockage (moûts, concentrés de fruits, lait, extraits de viandes, etc)
- Améliorer la conservation des aliments par la diminution de l'activité de l'eau du produit: sirop de sucre, confiture, sérum de fromagerie, etc
- Économiser de l'énergie en concentrant les produits avant d'autres opérations de séchage ou de cristallisation.

Inconvénients du procédé

- La concentration est rarement suffisante pour empêcher tout développement microbien (moisissures), et il faut souvent faire appel à des moyens complémentaires (pH, conservateurs, techniques aseptiques, etc).
- Les concentrés sont souvent plus vulnérables à certaines détériorations chimiques (réactions de Maillard par exemple).

- Lors d'une concentration par évaporation, les effets thermiques sur le produit sont également à considérer: coloration pour les jus sucrés et jus de fruit, insolubilisation des protéines et goût de "cuit" pour le lait, destruction thermiques et/ou oxydatives des pigments de la tomates, des vitamines pour les agrumes, des enzymes, des micro-organismes, etc. Enfin, les arômes volatils , par exemple de jus de fruit, peuvent être entraînés par la vapeur d'eau émise, avec une perte de qualité du produit concentré.

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