Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современное состояние производства пищевых порошков из растительного сырья. Монография
.pdf
Рис. 3. Технологическая схема утилизации отходов ликероводочного произ-
водства с получением пищевых порошков:
1 – гидротранспортер; 2 – элеватор; 3 – бункер; 4 – автоматические весы;
5 – наклонный транспортер; 6 – дозировочный бункер; 7 – вибрационная
сушилка-мельница с конденсатором для сбора водно-спиртовой смеси;
8 – ленточный транспортер; 9 – дозировочный бункер со шнековой выгруз-
кой; 10 – гидравлический ротационный пресс; 11 – конвейер для завертки
Полученные сброженно-спиртовые соки имеют среднюю титруемую кислотность 7,8 г/л, остаточный экстракт – 46 г/л. Влажность –
75 %. Черноплодная рябина должна соответствовать нормам РСТ
РСФСР 350-88 «Рябина черноплодная свежая».
Рябина – лесное дерево, распространенное на всей территории
РФ. Кроме лесной рябины, широко применяемой в виноделии, имеется
и культивируемая рябина – Невежинская – названная по имени села
Невежина Владимирской области, и Черноплодная, завезенная из Мичуринска, посадки которой имеются в Алтайском крае и Ленинградской области.
61
Плоды Невежинской рябины содержат: 136 мг % витамина С,
19 мг % каротина и до 3000 мг % витамина Р; микроэлементы, мг/кг:
железо (26), марганец (1,8–7,2), кобальт (0,012), никель (0,05–0,19),
хром (0,05–0,16); клетчатки – 2,0–3,1 %; пектиновых веществ – 0,3–
0,8 %; сахаров – 3,6 %, из них на сахарозу приходится 0,1 %; Р-активных веществ – 0,2–0,6 %.
Лесная рябина мелкоплодная обычно обладает горьким привкусом, снижающим качество приготовленных из нее вин. Культивируемая рябина имеет более крупные плоды без излишней горечи, содержит больше сахара и меньше кислот. Для переработки рябину лучше
собирать после первых морозов. В этом случае, несмотря на плотность
плода, сок из них довольно хорошо отпрессовывается. Рябиновые соки
в начале имеют розовый цвет, который при хранении переходит
в желтый.
Для приготовления фруктовых вин часто применяется сушеная
рябина, она удобна для хранения и транспортировки. Содержание сахара в рябиновых соках колеблется от 3 до 7 % (в соках культурной
рябины – 10,5 %), титруемая кислотность – от 16 до 30 г/л. Рябина
обыкновенная должна соответствовать нормам РСТ РСФСР 31-75
«Рябина обыкновенная свежая».
Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis) растет как
кустарник в лесах или на солнечных полянах. Незрелые, однолетние
ягоды имеют зеленый цвет, а зрелые, двухлетние – сине-черные и
сладкие, шаровидной формы с сизым восковым налетом. Прежде всего, эти ягоды являются пряностью, содержат 0,8–2 % эфирного масла и около 30 % сахара. Также в состав можжевеловой ягоды входят
Р-активные соединения, суммарное их содержание – 1–1,5 % и более.
При перегонке лишь в первых фракциях ощущается чистый букет можжевеловой ягоды (70–80 %). Вскоре вкус делается нечистым,
смоляным, менее благородным, поэтому для получения чистых, однотонных дистиллятов нужно досрочно перейти на хвостовой погон, при
этом необходима повторная ректификация.
Сухая можжевеловая ягода – прекрасное богатое сахаром сырье
для спиртовой промышленности. По Кенингу, содержание сахара в
среднем составляет 21 %, по Вин Диму – 24–30 %, по Рюдигеру – даже
33,4 %. Сушка можжевеловой ягоды производится по той же технологии, что и рябины. Можжевеловая ягода должна соответствовать нормам ГОСТ 2802-89.
62
Проводились исследования кинетики атмосферной и вакуумной
сушки в сушильных шкафах, вакуумной сушки при одновременном
вибрационном перемешивании и вакуумной сушки с сопутствующим
измельчением в вибрационной вакуумной сушилке-мельнице.
Включение в вакуумную линию конденсатора в процессе сушки
мезги в сушилке-мельнице позволяет получить конденсат в виде водно-спиртового раствора с содержанием определенного количества
спирта.
Определение содержания этилового спирта в полученном конденсате было проведено дихроматно-йодометрическим методом, который основан на окислении спирта дихроматом калия до уксусной кислоты. Основное преимущество метода заключается в том, что им
можно достаточно точно определять спирт в небольших объемах жидкости. Метод дает хорошо воспроизводимые результаты опытов при
анализе водно-спиртовых продуктов с содержанием спирта 0,5–25 %.
Точность метода значительно повышается за счет йодометрического
определения избытка дихромата калия, составляющего не менее 2–
3 мл по постоянному количеству спирта. Поэтому продукты с содержанием спирта 5–15 % разбавляют в 10 раз, а более концентрированные растворы – в 20 раз, однопроцентные растворы анализируют без
разбавления. Опыт проводят при температуре 18–20 ºC.
Вследствие высокой концентрации титрованного раствора дихромата калия измерение его в ходе опыта должно быть очень точным,
так как ошибка в 0,1 мл дает отклонение в крепости ±0,2 об. %.
В полученном конденсате содержится 3,65 об. % этилового
спирта. Конденсат представляет собой прозрачный водно-спиртовой
раствор, который не требует дополнительной очистки на различных
фильтрах, поэтому его можно использовать для приготовления водноспиртовой жидкости, необходимой для заливки растительного сырья,
без дополнительных затрат, лишь регулируя крепость раствора.
Это позволит снизить затраты на приобретение первичного сырья:
спирта и воды.
По разработанному способу определены технологические режимы безотходной переработки остатков ликероводочных предприятий
с возвратом в производство потерь спирта и разработана технологическая схема, включающая в себя взвешивание, дозирование, сушку отходов с улавливанием остатков спиртовой жидкости и получением
пищевых порошкообразных продуктов.
63
5. АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ
5.1. Вакуумная вибрационная сушилка-мельница периодического
и непрерывного действия
Вакуумная вибрационная сушилка-мельница периодического
действия (ВВСМ) предназначена для одновременного проведения
процессов сушки и измельчения. Конструкция сушилки-мельницы для
получения порошков из растительного сырья представлена на рис. 4.
Рис. 4. Вибрационная вакуумная сушилка-мельница периодического действия
64
Горизонтальный цилиндрический корпус 1 с центральной трубой, в которой размещен на подшипниках вал двухмассного инерционного вибратора 2, установлен на упругих опорах. Вибратор вращается от электродвигателя 23 через гибкую муфту 8. Корпус вибросушилки снабжен рубашкой для подачи в нее теплоносителя. Подготовленное сырье загружается через верхний люк, крышка люка плотно
закрывается и включается система вакуумирования. В рубашку подается теплоноситель, включается привод сушилки и начинается процесс
сушки материала.
Для промышленной реализации разработана техническая
документация (рабочие чертежи и технический паспорт), по которой
изготовлены лабораторная и промышленная установки.
На промышленную установку объёмом 200 л получено заключение
регионального специализированного предприятия «Пищепромпроектмаш» (№ 160-7232/23 от 7.09.93 г.). Лабораторная установка
объёмом 0,4 л использовалась для отработки технологических
режимов получения порошков из различного растительного сырья.
Эксплуатация промышленной вибрационной вакуумной
сушилки-мельницы показала ограниченность применения периодических аппаратов:
а) по производительности – применение таких аппаратов возможно
для малотоннажных производств (получение порошков из
лечебных трав, пряностей и т. п.);
б) по уровню шума – вибровакуумная сушилка-мельница с
объемом камеры в 200 л работает близко к порогу допустимого
уровня.
Крупнотоннажные производства необходимы для переработки в
порошок таких продуктов, как картофель, который занимает большую
роль в общественном питании, особенно в районах Крайнего Севера,
лука, топинамбура и других овощей, которые имеют ограниченный
срок хранения, что требует быстрой сезонной высокопроизводительной переработки с целью исключения потерь и увеличения сроков
длительного компактного хранения без организации специальных
климатических условий.
Одним из направлений интенсификации технологических
процессов является переход от периодического к непрерывному
производству. Организация непрерывной вакуумной сушки
растительного сырья связана с незначительными усложнениями
65
системы загрузки и выгрузки аппарата: появляется необходимость
снабжения установки сложными по конструкции и обслуживанию
шлюзовыми затворными устройствами.
Интенсифицировать теплообмен необходимо комбинацией
контактного и конвективного подвода тепла к объекту сушки при
интенсивном перемешивании последнего, а также избыточной
загрузкой аппарата из расходного бункера за счет естественного
подпора столба подготовленного сырья без дозирующих устройств и
поддержания начального коэффициента заполнения аппарата, равного
единице. На основании этих предположений разработана конструкция
вибрационной сушилки-мельницы непрерывного действия (ВСМ).
Вибрационная мельница состоит из корпуса, представляющего
собой горизонтальный барабан 1 (рис. 5), имеющий теплообменную
рубашку 2 со спиральной ленточной вставкой 12, которая образует
винтовой канал для прохода сушильного агента.
Барабан по длине разделен на секции перфорированными
перегородками 4, причем перегородка между I и II секциями
выполнена сплошной в нижней половине и перфорирована в верхней
половине поверхности с размерами отверстий, меньшими по размеру
подготовленных частиц исходного сырья и мелющих тел I секции.
Перегородки последующих секций имеют перфорацию на нижней
половине поверхности. Размер отверстий на перегородках
уменьшается от входа к выходу в барабан, а в каждой секции – меньше
размера мелющих тел. Каждая секция заполняется не менее чем на 0,5
ее объема мелющими телами 15, размер которых уменьшается от
секции к секции. Торцевая стенка 10 последней секции имеет
перфорацию на 1/3 радиуса от центральной оси корпуса, а размер
отверстий соответствует размеру частиц товарной продукции. Кроме
того, корпус последней секции в нижней части на длину не более 0,5
длины секции на 1/3 периметра поверхности корпуса последней
секции имеет отверстия 9 для выхода теплоносителя из рубашки в
корпус. Барабан установлен на упругих опорах 5 (рис. 5), имеющих
одинаковую жесткость в вертикальном и горизонтальном
направлениях для обеспечения круговых колебаний корпуса, для
создания которых к корпусу прикреплен двухмассный инерционный
вибратор 3.
В первой секции имеется загрузочное устройство, состоящее из
расходного бункера 6, загрузочного рукава 7 и патрубка для отвода
сушильного агента 8. Загрузочный рукав выполнен в виде двух
66
коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем
внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний,
сплошной, присоединен к штуцеру 8 для выхода сушильного агента
(СА). Сушильный агент подается в рубашку 2 через штуцер 14.
Выгрузка готовой продукции происходит через перфорированную
торцевую стенку 10 корпуса, патрубок 11 и затвор 13.
Рис. 5. Схема вибрационной сушилки-мельницы непрерывного
действия:
1 – корпус; 2 – теплообменная рубашка; 3 – двухмассный инерционный
вибратор; 4 – перфорированные перегородки; 5 – упругие опоры;
6 – расходный бункер; 7 – загрузочный рукав; 8 – патрубок для отвода
сушильного агента; 9 – отверстия для выхода теплоносителя из рубашки
в корпус; 10 – торцевая стенка последней секции; 11 – выгрузочный люк;
13 – затвор; 14 – штуцер; 15 – мелющие тела
67
Вибрационная сушилка-мельница работает следующим образом.
Вымытое и предварительно подготовленное сырье загружается в
расходный бункер 6 и через загрузочный рукав 7 заполняет полностью
первую секцию барабана 1. При этом в бункере и загрузочном рукаве
находится исходное сырье для поддержания в первой секции
коэффициента заполнения 1.
Инерционный вибратор 3 приводит корпус в колебательное
движение. Параметры колебания приводят загрузку в состояние
интенсивного перемешивания, что способствует эффективному
теплообмену между нагретой стенкой корпуса и загрузкой и удалению
влаги с поверхности частиц загрузки и шаров.
Сопутствующее измельчение частиц загрузки за счет ударноистирающего действия мелющих тел постоянно обновляет
поверхность испарения. Измельченное исходное сырье превращается в
сплошную жидкую фазу (пасту) и заполняет нижнюю часть I секции.
Избыток жидкой фазы исходного сырья более 0,5 объема
I секции переходит через перфорированную перегородку между I и
II секциями в последующие секции, образуя в них пористую среду в
виде частиц измельченного сырья и шаровой загрузки с развитой
поверхностью испарения влаги. При этом частицы сырья продолжают
измельчаться и сушиться, получая тепло, контактируя с нагретой
стенкой корпуса и нагретыми шарами, а также через конвективный
теплообмен с сушильным агентом, проходящим через весь корпус от
последней секции к первой. Сплошная жидка фаза (паста) сохраняется
только в первой секции, а в остальных секциях имеет место
дисперсная среда, находящаяся во взвешенном состоянии.
Сушильный агент (горячий воздух) подается в теплообменную
рубашку через штуцер 14 и, проходя по винтовому каналу,
равномерно по всей поверхности нагревает корпус барабана, а, дойдя
до перфорированной зоны 9 последней секции барабана, попадает
внутрь последнего – в зону конвективного теплообмена. Увеличение
площади сечения движения сушильного агента при переходе из
рубашки в корпус значительно снижает его скорость, способствуя
более полному теплообмену между ним и частицами, находящимися
во взвешенном состоянии, что интенсифицирует процесс сушки.
Сушильный агент, пройдя через перфорированные перегородки
секций, попадает в первую секцию, полностью заполненную
исходным влажным продуктом, где предварительно нагревает его и
полностью очищается от уносимой мелкой фракции готового
68
порошка, которая налипает на влажную поверхность частиц исходного
№
Наименование
Размер-
ность
Производительность
по порошку
30 6 0,05
1
Производительность по исходному материалу
кг/ч
142,5
28,15
0,18
2
Время сушки
ч
0,9
0,7
0,4
3
Объем камеры смесителя
м3
0,22
0,05
0,0004
4
Внутренний диаметр корпуса
м
0,58
0,35
0,07
5
Длина корпуса
м
0,10
0,06
0,01
6
Диаметр центральной трубы
м
0,88
0,5
0,1
7
Амплитуда колебаний
м
0,003
0,002
0,001
8
Частота колебаний
1/с
171
235
441
9
Жесткость упругих опор
кг/м
13688
643
88,44
10
Момент дебаланса
кг∙с2
0,384
0,012
0,0002
11
Квадрат собственной частоты колебаний загруженного аппарата
1/с2
135
96
51
12
Мощность на трение в подшипниковых узлах
кВт
0,2016
0,0055
0,002
13
Мощность на колебание корпуса с
загрузкой
кВт
13,27
0,63
0,03
продукта при прохождении через поры между частицами.
Очищенный, охлажденный и насыщенный парами влаги сушильный
агент удаляется через штуцер 8.
Готовый сухой порошок заполняет последнюю секцию барабана
на 2/3 высоты по радиусу, что исключает износ мелющих тел, а
избыток порошка удаляется через перфорированную торцевую стенку
последней секции, выгрузочный люк 11 и затвор 13.
Исследование процесса сушки в вибрационной сушилкемельнице различных видов растительного сырья показало увеличение
фактической производительности по сравнению с аналогом в 1,2–
1,5 раза за счет исключения сплошной жидкой фазы из последующих
секций кроме первой при комбинированном контактно-конвективном
теплообмене между сушильным агентом и загрузкой.
Основные технические характеристики вибрационных сушилокмельниц периодического и непрерывного действия представлены в
табл. 10–11.
Таблица 10
Технические характеристики вибрационной сушилки-мельницы
периодического действия
69
Таблица 11
№
Наименование
Размер-
ность
Производительность
по порошку
150
80
1
1
Производительность по исходному
материалу
кг/ч
650
350
4
2
Время технологической обработки
сырья в готовый продукт (сушка)
ч
1,1 1 0,4
3
Объем камеры смесителя
м3
0,4
0,2
0,003
4
Внутренний диаметр корпуса
м
0,4
0,3
0,07
5
Длина корпуса
м 3 2,8
0,8
6
Диаметр центральной трубы
м
0,04
0,03
0,007
7
Амплитуда колебаний
м
0,003
0,002
0,001
8
Частота колебаний
1/с
171
215
341
9
Жесткость упругих опор
кг/м
23981
14643
110,44
10
Момент дебаланса
кг∙с2
0,641
0,392
0,002
11
Квадрат собственной частоты колебаний загруженного аппарата
1/с2
352
187
71
12
Мощность на трение в подшипниковых узлах
кВт
0,42
0,2
0,0022
13
Мощность на колебание корпуса с
загрузкой
кВт
16,7
7,6
0,4
Технические характеристики вибрационной сушилки-мельницы
непрерывного действия
5.2. Области применения пищевых порошков из растительного
Сухие порошки, получаемые из растительного сырья, имеют
перспективу широкого использования в пищевой промышленности.
Порошковый способ является наиболее перспективным, эффективным
и компактным способом длительного, без потерь, хранения и
транспортировки растительного сырья. Кроме того, в качестве
сырья для этой технологии, наряду с натуральным цельным сырьем,
могут использоваться остатки других производств по переработке
ягод, фруктов, овощей.
Пищевые порошки имеют целый ряд особенностей, которые
выгодно отличают их от других форм пищевых продуктов.
Они освобождены от значительной части влаги, содержащейся в
обычных продуктах, в связи с чем имеют незначительный объём,
сырья
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]