15.7. Ошпариватели и бланширователи для фруктов и овощей

Предварительная тепловая обработка пищевого сырья производится в горячей воде, водяных растворах поваренной соли, щелочи, кислоты, а также в среде водяного пара путем соприкосновения с поверхностью нагрева.

Ошпаривание – предварительная обработка паром с целью размягчения тканей плодов и овощей перед протиранием при изготовлении пюре, повидла и продуктов детского питания.

Бланширование – кратковременная тепловая обработка паром, горячей водой, горячим раствором соли или кислоты овощей, картофеля и фруктов до температуры нагрева 85…96 °С с немедленным последующим охлаждением холодной водой.

Для предварительной тепловой обработки фруктов и овощей предназначены ошпариватели и бланширователи различных конструкций.

Закрытый ошпариватель (дигестер), изображенный на рис. 15.33, в своей конусной части 7 имеет ситчатое днище 6. Пар давлением 0,2 МПа подводится через два штуцера 5 в пространство между корпусом аппарата и ложным днищем. Пройдя через отверстия в днище, пар попадает в рабочую часть аппарата. На вертикальном валу 4 укреплены лопастная мешалка 3 и шнек 2, перемешивающие обрабатываемый продукт.

Во время работы шпарителя через бункер 1 загружают до 2000 кг сырья. Задвижку плотно закрывают и через штуцер 5 подают пар при одновременном выпуске воздуха через кран до появления струи пара. После этого кран закрывают и доводят давление пара до 0,2 МПа. Когда в шпарителе достигнута нужная температура (105…110 °С), пускают в движение мешалку 3.

Собственно шпарка продолжается 15…25 мин в зависимости от вида сырья, его зрелости и размеров, а также от вида изготовляемых консервов. По окончании шпарки закрывают вентили, через которые поступает пар, открывают задвижку 8 и выгружают массу в протирочную машину.

Рис. 15.33. Закрытый ошпариватель

Шнековый ошпариватель (рис. 15.34) применяется для разваривания косточковых (вишня, абрикосы) и семечковых (яблоки) плодов. Достоинством ошпаривателя является непрерывность процесса, поэтому за сравнительно короткий отрезок времени (4…5 мин) плоды хорошо размягчаются. Однако при этом весь конденсат в аппарате смешивается с продуктом и разжижает его.

Шнековый ошпариватель состоит из одного или двух металлических желобов, расположенных один над другим и закрытых сверху герметическими крышками. В каждый желоб помещен шнек с полым валом, в котором имеются отверстия диаметром 5 мм. Продукт, подлежащий шпарке, загружают в бункер 1. Далее вращающийся шнек 2 перемещает его к противоположному концу желоба, откуда он по соединительному рукаву 3 попадает в нижний желоб и перемещается к выгрузочному лотку 4. Пар в полые валы подается по паропроводу 5.

Техническая характеристика шнекового ошпаривателя

Производительность, кг/с 0,28

Диаметр шнека, мм 385

Шаг шнека, мм 335

Частота вращения шнека, мин^–1 1,44

Мощность электродвигателя, кВт 3

Габаритные размеры, мм 25004851630

Масса, кг 750

Ленточный ошпариватель БКП-200 (рис. 15.35) предназначен для тепловой обработки паром нарезанных овощей.

Наклонно установленная лента 1 из проволочной сетки движется внутри металлического корпуса 3. Над лентой, в начале ее и в конце, установлены душевые устройства 2 и 5: первое – для ополаскивания продукта, второе – для охлаждения продукта после пропаривания. Между рабочей и холостой частями ленты расположены трубы 4, барботирующие пар. В барботеры поступает пар давлением до 0,3 МПа. Шнек 6 подает продукт на ленту ошпаривателя, который, перемещаясь вместе с ней, вначале ополаскивается, затем шпарится и после охлаждения выгружается.

Рис. 15.34. Шнековый ошпариватель

Техническая характеристика ленточного ошпаривателя БКП-200

Производительность, кг/ч 200

Ширина и толщина слоя, мм 125030

Мощность электродвигателя, кВт 1

Габаритные размеры, мм 29501500820

Масса, кг 655

Ковшовые ленточные бланширователи типа БК (рис. 15.36) применяются для бланширования в паре и воде зеленого горошка, капусты, шпината, моркови, картофеля. При этом плоды полностью сохраняют свою целость. Бланширователь состоит из ванны 1 и ленточного конвейера, образованного из двух цепей, к которым шарнирно прикреплены ковши 2. Для подвода пара над лентой и под ней установлены барботеры 3.

Бланшировочный туннель состоит из отдельных скрепленных между собой секций коробчатого сечения. Вдоль боковых стенок внутри туннеля имеются направляющие, по которым катятся ролики ковшового транспортера. Нижняя часть туннеля представляет собой ванну, которая заполняется водой при водяном бланшировании.

Рис. 15.35. Ленточный ошпариватель

Ковшовый конвейер состоит из ковшей, соединенных между собой осями, приводной и натяжной станций. Ковши изготовлены из перфорированной нержавеющей стали. Боковые стенки ковшей с приваренными бобышками являются несущими элементами цепей.

Паропровод представляет собой систему труб, через которые в бланшировочный туннель поступает пар. Поступление пара в бланшировочный туннель регулируется автоматическим клапаном.

Водопровод представляет собой систему труб, предназначенных для наполнения и ополаскивания бланшировочного туннеля, охлаждения пробланшированного продукта, ополаскивания ковшей и создания водяных завес, отделяющих паровое пространство бланшировочного туннеля от внешней среды.

Вода проводится в водяной коллектор, установленный в средней части машины, и по отдельным трубам разводится в различные места машины.

Перед началом работы машина настраивается на нужный технологический режим. Бланшировочный туннель наполняется водой до уровня переливных бортов, после чего подается пар для нагрева воды и парового пространства. При достижении заданной температуры в бланшировочном туннеле включают конвейер, подают в ковши продукт, открывают краны душевых устройств и краны подачи воды к охлаждающему устройству. При бланшировании пар подается через барботеры в камеру с продуктом, при этом продукт непосредственно соприкасается с паром.

Рис. 15.36. Бланширователь ковшовый БК

Техническая характеристика бланширователя БК

Производительность, кг/ч 500…800

Температура бланширования, °С 95…100

Расход воды, кг/ч 200

Расход пара при давлении 0,2…0,3 МПа, кг/ч 290

Мощность электродвигателя, кВт 2,2

Габаритные размеры, мм 928512502406

Масса, кг 2375

Барабанные бланширователи (рис. 15.37) содержат установленный на корпусе 7 вращающийся барабан 3, который опирается на ролики 6 стальными кольцами 2. Барабан 3 изготовлен из листовой стали с отверстиями по поверхности (диаметр отверстий 3…4 мм).

При вращении барабана продукт с помощью спирали 4 перемещается в горячей воде от места загрузки в загрузочный бункер 1 к месту выгрузки. Продолжительность бланширования регулируется частотой вращения барабана. В месте выгрузки продукта спираль заканчивается лопастями, захватывающими продукт и выбрасывающими его в разгрузочный желоб 5.

При частоте вращения барабана 3,5 мин^–1, производительность бланширователя, например по зеленому горошку, составляет 0,7…0,84 кг/с при потребной мощности 1,5 кВт.

Недостатками бланширователя являются: отсутствие устройств, автоматически регулирующих и поддерживающих требуемую температуру воды; неудобство очистки отверстий в барабане; механические повреждения продукта при выгрузке из барабана, увеличивающие потери, особенно когда толщина слоя продукта в барабане увеличивается.

Барабанный бланширователь имеет разъемный барабан, укрепленный на горизонтальном валу. Верхний кожух аппарата при необходимости чистки барабана поднимается с помощью исполнительного механизма. Бланширователь снабжен терморегулятором, поддерживающим заданную температуру воды. Вариатор частоты вращения барабана позволяет менять время бланширования с 1,5 до 12 мин (90…720 с).

Рис. 15.37. Барабанный бланширователь

Инженерные расчеты. Тепловой расчет ошпаривателей и бланширователей сводится к определению расхода пара, расхода охлаждающей воды и площади поверхности нагрева.

Расход пара Е (кг/с) определяется зависимостью

,

где Ф_общ – общий расход теплоты, кВт; i и i_k – удельная энтальпия греющего пара и конденсата, кДж/кг.

Общий расход теплоты Ф_общ (кВт) при водяной тепловой обработке за счет нагрева воды барботированием пара

,

где Ф₁ – расход теплоты на нагрев продукта, кВт; Ф₂ – расход теплоты на испарение влаги с поверхности зеркала воды, кВт (в закрытых бланширователях этот расход теплоты не учитывается); Ф₃ – расход теплоты на подогрев доливаемой в ванну бланширователя воды, кВт; Ф₄ – расход теплоты на нагревание транспортирующего органа, кВт; Ф₅ – потери теплоты в окружающую среду, кВт.

Расход теплоты Ф₁ (кВт) на нагревание продукта

,

где П – производительность бланширователя, кг/с; с – теплоемкость продукта, кДж/(кгК); T₁ и Т₂ – средняя начальная и конечная температура продукта, К.

Расход теплоты Ф₂ (кВт) на испарение влаги с поверхности зеркала воды

,

где F_u – площадь поверхности испарения воды, м²; k_u – коэффициент испарения, кг/(м²сПа), k_u = 1,5510^–7(v_в)^0,8 (v – скорость воздуха, м/с; _в – плотность воздуха, кг/м³);  – относительная влажность воздуха; Р₁ и Р₂ – упругость паров воды при температуре испарения и температуре воздуха, Па; r – теплота испарения, соответствующая температуре бланширования или шпарки, кДж/кг.

Расход теплоты Ф₃ (кВт) на подогрев доливаемой в ванну воды

,

где m_в – масса доливаемой воды, кг/с; с_в – удельная теплоемкость воды, кДж/(кгК); Т₃ и Т₄ – начальная и конечная температура доливаемой воды, К.

Расход теплоты Ф₄ (кВт) на нагрев транспортирующего органа

,

где m_л – масса ленты конвейера, кг; m_л = m₀v (m₀ – масса погонного метра ленты, кг; v – линейная скорость ленты, м/с); с_л – теплоемкость материала ленты, кДж/(кгК); Т₆ и T₅ – конечная и начальная средняя температура ленты, К.

Потери теплоты в окружающую среду Ф₅ (кВт)

,

где F – площадь поверхности ванны, соприкасающейся с воздухом, м²; ₀ – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, кВт/(м²К); Т_ст – средняя температура стенки камеры, К; Т_в – температура воздуха, К.

Общий расход теплоты Ф_общ (кВт) при ошпаривании и бланшировании в среде пара

,

где Ф₁ – расход теплоты на подогрев продукта, кВт; Ф₂ – расход теплоты на нагревание транспортирующего органа, кВт; Ф₃ – расход теплоты на компенсацию потерь от стенок аппарата, кВт; Ф₄ – потери теплоты в связи с утечкой пара из-за негерметичности аппарата, кВт. При наличии вытяжной трубы они составляют 50…100 % суммы первых трех статей затрат теплоты, без вытяжной трубы – 10…20 %.

Площадь поверхности нагрева F (м²) рассчитывается по формуле

,

где k – коэффициент теплопередачи, кВт/(м²К); Т – разность между температурами пара и греющей среды, К.

Расход охлаждающей воды Q_в (кг/с) равен

,

где с – удельная теплоемкость продукта, кДж/(кгК); Т₂ – температура продукта до охлаждения, К; Т₁ – температура продукта после охлаждения, К; Т_н, Т_k – начальная и конечная температура охлаждающей воды, К.

Производительность периодически действующего закрытого ошпаривателя П (кг/с)

,

где V – полный объем аппарата, м³;  – коэффициент заполнения аппарата ( = 0,8);  – насыпная плотность продукта, кг/м³;  – продолжительность цикла работы аппарата, с ( равна сумме продолжительностей загрузки, подогрева, шпарки, выгрузки и мойки).

Производительность шнекового ошпаривателя П (кг/с) определяется зависимостью

,

где D и s – диаметр и шаг шнека, м;  – угловая скорость шнека, рад/с;  – коэффициент заполнения желоба ( = 0,3…0,4);  – плотность продукта, кг/м³.

Продолжительность шпарки  (с) равна

,

где l – длина шнека, м; п – частота вращения шнека, с^–1;  – коэффициент, учитывающий скольжение и торможение продукта при движении ( = 0,9).

Производительность бланширователя в зависимости от условий работы может быть 0,14…2,24 кг/с, в частности по шпинату 0,33 кг/с, гороху 0,56, моркови 0,32 кг/с.

Производительность ковшового бланширователя П (кг/с)

,

где v – скорость движения ковша, м/с; а – расстояние между центрами ковшей, м; g – масса продукта в одном ковше, кг.

Производительность барабанного бланширователя П (кг/ч) по зеленому горошку рассчитывается по формуле

,

где h – ширина полосы спирали, м; R – наружный радиус барабана, м; S – шаг спирали, м; n – частота вращения барабана, мин^–1;  – плотность продукта, кг/м³;  – коэффициент, учитывающий отклонения ( = 0,95).

…противник, вскрывающий ваши ошибки, полезнее для вас, чем друг, желающий их скрыть. Леонардо да Винчи (1452–1519), итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый и инженер