Обладнання для темперування та підвищення концентрації харчових продуктів

В апаратах для підігріву харчові середовища доводяться до певної температури. До них відносяться апарати, в яких практично відсутній процес кипіння та підтримується постійна температура напівфабрикату (вище температури навколишнього середовища). Причому в процесі нагрівання фізичний стан завантажуємого продукту може змінюватися.

Нагріванню піддають молоко, начинки, патока, фруктово-ягідна сировину, а також підтримується відповідна температура шоколадних мас та тертого какао.

Уварювання служить для підвищення концентрації харчових середовищ. При кипінні в процесі уварювання з них видаляється волога. Цьому процесу підвержені різні сиропи, молочні та фруктово-ягідні маси тощо.

Варіння використовується для теплової обробки м’яса та м’ясопродуктів, круп, картоплі тощо до стану кулінарної готовності у воді, гострим паром або сумішшю насиченої пари та повітря при температурах нижче 100⁰С.

При цьому використовують кожухотрубні підігрівачі, темперуючі збірники, варильні котли та збірники.

Варильні котли призначені для змішування з підігрівом в’язких та рідких харчових продуктів з декількох компонентів.

Варильні котли бувають із стаціонарною та відкидною кришкою, відкриті (без кришки) та закриті.

На рис.1 дод. 26 показаний закритий варильний котел з чашею, що відкидається. Внутрішня чаша 10 за допомогою сталевого кільця 17, прокладки, болтів та відбортовки з’єднується із сталевою паровою рубашкою 7. Порожнина між чашею та рубашкою утворює паровий простір, в який подається пара. На лінії, що підводиться, встановлений манометр 3, запобіжний клапан 4 та запірний вентиль 5. Конденсат відводиться з найнижчої точки парового простору 13. При спусканні та в процесі роботи повітря з рубашки періодично випускають через кран 18, розташований в найвищій точці парового простору.

Після завантаження котла масою закривають люк кришкою 15, відкривають повітряний кран 18, продувочний кран на конденсатовідвіднику або обводній лінії та пускають пару, відкривши вентиль 5. Продування парового простору здійснюють до тих пір, поки з кранів не піде суха пара. Після цього закривають провочні крани, включають конденсатовідвідник та збільшують поступання пари.

В процесі нагрівання спостерігають за манометром 3 за тиском гріючої пари та за манометричним термометром 2 за температурою маси.

Підігріта маса вивантажується через штуцер 12, для чого рукояткою 1 піднімають клапан 11. Котли оснащені мішалками 9 для збільшення рівномірності підігріву в’язких речовин. Привідний електродвигун 8 шарнірно з’єднаний із станиною 19 та своєю вагою створює необхідний натяг ременів за допомогою пристрою 6. Іноді натяг збільшується додатковими вагами та пружинами. Кришка 14 котла має трубу 16 для відведення пари.

Варочний котел може бути й відкритим, тобто без кришки. При шарнірному з’єднанні котла із станиною нагріту масу вивантажують через борт поворотом котла наволо горизонтальної осі за допомогою маховика. Підведення пари та відведення конденсату у таких здійснюється через пустотілі осі. В рубашці таких котлів від осі до найнижчої точки опускається трубка, по якій парою витискається конденсат.

Відкриті варочні котли можуть використовуватися й для уварювання в тих випадках, коли довга витримка уварюємої речовини при високій температурі не погіршує якості продукту.

Для розварювання крохмалевмісної сировини використовують розварювачі. Подрібнену сировину перед розварюванням змішують з гарячою водою та потім отриманий заміс підігрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання змішування сировини з водою та нагрівання маси здійснюють окремо: змішування – в змішувачі, нагрівання – в трубчатому теплообміннику. За схемою розварювання при понижених температурах змішування та нагріваня замісу здійснюють в одному апараті – в змішувачі-предрозварнику. Для швидкісного розварювання використовуються також трубчаті розварники.

Трубчатий розварник з контактною головкою представлений на рис.2 дод. 26. В ньому заміс підігрівається парою тиском 0,8 МПа до 170⁰С за допомогою контактної головки.

Підігрітий заміс з контактної головки поступає у вертикальні труби апарату. Пара в апарат не підводиться, маса в трубах переміщується за рахунок перепаду тисків до виходу, де тиск знижується до 0,4 МПа. При просуванні по трубам з маси видаляється вторинна пара внаслідок зниження тиску. Суміш, що складається з маси та пари, перемішується та диспергується при проходженні через діафрагми та з’єднувальні переходи.

Трубчатий розварювач складається з контактної головки 1 та батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з’єднаних уверху та внизу переходами 3, які прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальна місткість апарату становить 1,5 м².

Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. У фланцевих з’єднаннях встановлені 24 діафргами 4. По ходу продукта діафрагми розбиті на чотири групи, в кожній групі шість діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього отвору; першої групи – 40 мм, другої – 45, третьої – 50, четвертої – 55 мм.

При зниженні температури за діафрагмою виділяється вторинна пара. Об’єм суміші в цьому місці апарату збільшується в 3 рази, швидкість суміші збільшується до 4 м/с, що зумовлює диспергування маси. Для зменшення зношування стіно переходів в останніх встановлюють запобіжні змінні гільзи 5. Тиск на виході з апарату регулюється клапаном.

Кількість замісу, що розварюється протягом години, визначається за формулою:

, кг,

де П – умовна продуктивність завода, дал/сут;

m – кількість замісу, м³/дал;

ρ – щільність замісу, кг/м³.

Необхідний об’єм варильного апарату розраховується за формулою:

, м³,

де τ – тривалість розварювання, год;

φ – коефіцієнт заповнення.

Попередня харчова обробка харчової сировини відбувається в гарячій воді, водних розчинах повареної солі, лугу, кислоти, а також в середовищі водяної пари шляхом зіткнення з поверхнею нагріву.

Ошпарювання – попередня обробка парою з метою пом’якшення тканин плодів та овочів перед перетиранням при приготуванні пюре, повидла та продуктів дитячого харчування.

Бланширування – короткочасна теплова обробка парою, гарячою водою, гарячим розчином солі або кислоти овочів, картоплі та фруктів до температури нагрівання 85÷96⁰С з негайним наступним охолодження холодною водою.

Для попередньої теплової обробки фруктів та овочів призначені ошпарювачі та бланширувачі різних конструкцій.

Закритий ошпарювач (дигестер), зображений на рис. 3 дод. 26, в своїй конусній частині 7 має перфороване днище 6. Пара тиском 0,2 МПа підводиться через два штуцера 5 в простір між корпусом апарата та ложним днищем. Пройшовши через отвори в днищі, пара потрапляє в робочу частину апарата. На вертикальному валу 4 закріплені лопатева мішалка 3 та шнек 2, що перемішують оброблюємий продукт.

Під час роботи ошпарювача в бункер завантажують до 2000 кг сировини. Задвижку щільно закривають та через штуцер 5 подають пару при одночасному випусканні повітря через кран до появи струменя пари. Після цього кран закривають та доводять тиск пари до 0,2 МПа. Коли в ошпарювачі досягнута потрібна температура (105÷110⁰С), приводять в рух мішалку 3.

Власне шпарення продовжується 15 ÷ 25 хв залежно від виду сировини, його зрілості та розмірів, а також від виду викотовляємих консервів. Після закінчення шпарки закривають вентилі, через які поступає пара, відкривають засувку 8 та вивантажують масу в протирочну машину.

Барабанні бланширувачі /рис. 4 дод. 26/ містять в своєму комплекті барабан 3, що обертається, виготовлений з листової сталі з отворами по поверхні (діаметр творів 3÷4 мм) та розміщений на сталевих кільцях 2.

При обертанні барабана продукт за допомогою спіралі 4 переміщується в гарячій воді від місця завантаження в завантажувальний бункер 1 до місця вивантаження. Тривалість бланширування регулюється частотою обертання барабана. В місці вивантаження продукта спіраль закінчується лопатями, що захоплюють продукт та викидають його в розвантажувальний жолоб 5.

При частоті обертання барабана 3,5 хв^-1 продуктивність бланширувача, наприклад по зеленому горошку, складає 0,7 ÷ 0,84 кг/с при споживаємій потужності 1,5 кВт.

Недоліками бланширувача являються: відсутність пристроїв, що автоматично регулюють та підтримують необхідну температуру води; незручність очищення отворів в барабані; механічні пошкодження продукту при вивантаженні з барабану, що збільшують витрати, особливо тоді, коли товщина шару продукту в барабані збільшуються.

Продуктивність барабанного бланширувача по зеленому горошку розраховується за формулою:

, кг/год,

де h – ширина полоси спіралі, м;

R – зовнішній радіус барабана, м;

S – крок спіралі, м;

n – частота обертань барабана, об/хв;

ρ – щільність продукту, кг/м³;

φ – коефіцієнт, що враховує відхилення (φ = 0,95).