84. Аппараты для темперирования и повышения концентрации пищевых сред. Установки для криогенного замораживания.

Криогенное замораживание пищевых продуктов жидким азотом протекает быстро и при очень низких температурах. Существует несколько способов замораживания пищевых продуктов с помощью жидкого азота: при непосредственном контакте с газообразным азотом; погружением в азот; орошением жидким азотом. При обычных условиях азот - инертный газ без запаха и вкуса, который при контакте с пищевыми продуктами вредного влияния на них не оказывает. Получают азот путем сжижения воздуха с последующим его разделением на азот и кислород в ректификационных колоннах, используя разности температур кипения при атмосферном давлении: азота -196 °С, а кислорода -183 °С. Температура замерзания азота составляет -210 °С, удельная теплота парообразования 200 кДж/кг, плотность жидкости 0,81 кг/л, плотность газа 1,251 кг/м³, коэффициент теплопроводности жидкости 0,207 Вт/(м×К), газа 0,026 Вт/(м×К), удельная теплоемкость жидкости 0,573 Вт/(кг×К), газа - 0,29 Вт/(кг×К). Для устранения растрескивания при замораживании в жидком азоте продукт предварительно охлаждают парами азота. Установка для замораживания продуктов жидким азотом состоит из конвейера загрузки, грузового конвейера, размещенных в изолированной камере, снабженной вентилятором, а также коллектора с форсунками для распыления жидкого азота и конвейера выгрузки. Пары азота из средней зоны с помощью вентилятора направляются в зону предварительного охлаждения, где продукт охлаждается до -1 °С. Затем продукт поступает в зону замораживания, а оттуда в зону выравнивания температур по объему продукта до средней конечной температуры. Азот выходит из установки с температурой -50...-60 °С. В такой установке отсутствует машинное охлаждение, она проста в обслуживании, в ней не требуется постоянный источник энергии, а также отсутствует система оттаивания.

85. Аппараты для проведения процессов диффузии и экстракции пищевых сред.

Диффузия - процесс массопередачи, связанный с переносом вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей. Процесс извлечения растворимых веществ из клеток свеклы обусловлен двумя стадиями - диффузией вещества в ткани данного сырья и массоотдачей с поверхности частиц к экстрагенту. Для диффузии сахара из стружки в диффузионном аппарате должна поддерживаться разница между концентрациями сахара в стружке и диффузионном соке, что достигается при их встречном движении.

Экстракция - процесс извлечения одного или нескольких компонентов из сложного по составу сырья с помощью жидкого растворителя, обладающего избирательной способностью. Процесс экстракции с применением растворителя обеспечивает практически полное извлечение продукта из соответствующего сырья. При этом извлекаемый компонент диффундирует изнутри частицы материала к ее поверхности (молекулярная диффузия), а затем от поверхности частицы через пограничный слой - в экстрагент (конвективная диффузия).

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Аппараты, в которых осуществляется диффузия Сахаров из свекловичной стружки при помощи экстрагирующей жидкости, называют диффузионными. Процесс извлечения сахара из свекловичной стружки осуществляют в колонных вертикальных аппаратах типа КДА с выносным ошпаривателем, в наклонных двухшнековых типа ДДС и ПДС, а также в горизонтальных ротационных аппаратах типа РДА.

Процесс экстракции растительных масел ведут либо способом погружения экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель (вертикальные шнековые экстракторы типа НД-1250), либо способом ступенчатого орошения растворителем противоточно перемещающегося обрабатываемого материала (ленточные экстракторы типа МЭЗ и роторные карусельные экстракторы).

Диффузионные и экстракционные аппараты, применяемые в свеклосахарном и маслоэкстракционном производствах могут быть периодическими и непрерывно-действующими. Диффузионные и экстракционные аппараты непрерывного действия подразделяются: на вертикальные одноколонные или двухколонные без транспортирующего органа; со шнековым, цепным или лопастным транспортирующим органом; на наклонные одно- и двухшнековые с ленточным и лопастным перфорированным шнеком; на горизонтальные со скребково-цепным, ленточным или шнековым транспортирующим органом, а также на ротационные одно- и двухзаходные.

Установки для экстракции настоек и морсов бывают с интенсивным движением водно-спиртового раствора через слой сырья, а также с испарением под вакуумом высококонцентрированного слоя жидкой фазы в пограничном слое сырья.

Аппараты для экстракции бульонов и желатина могут быть периодического и непрерывного действия. К ним относятся экстракторы для желатина, аппараты для обезжиривания костей и диффузоры для обесклеивания костного шрота.

АППАРАТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СОКА

Диффузионные аппараты, в которых осуществляется экстракция Сахаров из свекловичной стружки, должны обеспечивать в производственных условиях: обессахаривание наиболее тонкой свекловичной стружки при равномерном смывании ее диффузионным соком; противоточное перемещение свекловичной стружки и диффузионного сока; минимальные потери сахара в отходах (жоме) при максимальной концентрации диффузионного сока; высокое качество диффузионного сока при минимальном содержании в нем мезги.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАСТОЕК И МОРСОВ

Экстракционная установка для получения настоек и морсов состоит из экстрактора, напорного мерника и центробежного насоса. Экстрактор имеет загрузочный и разгрузочный люки и снабжен водомерным стеклом, патрубком для залива и патрубком для спуска жидкости. Напорный мерник имеет люк для мойки и чистки. Спирт и вода поступают в мерник по патрубку, жидкость удаляется через патрубок. Воздушные пространства экстрактора и мерника сообщены трубкой.

Экстрагирование протекает при интенсивном движении водно-спиртового раствора через слой сырья, укладываемого на ситчатое днище экстрактора. Процесс экстракции начинается с момента поступления из мерника водно-спиртового раствора в экстрактор для настаивания. Каждый час в течение 10...15 мин жидкость перекачивают из экстрактора в мерник. Из мерника раствор спускают снова в экстрактор. В такой последовательности перекачивают жидкость до тех пор, пока не получат настой с требуемой концентрацией растворимых веществ. Готовый настой насосом подают в производство. Для извлечения спирта отработанное сырье промывают водой в течение 6...20 ч. После этого экстрактор разгружают и операции повторяют со свежей порцией сырья.

Продолжительность процесса приготовления спиртовых настоев в экстракционной установке сокращается до 2...4 сут вместо 10...28 сут при настаивании в аппаратах или бочках, а потери спирта снижаются с 6...7 до 3...5 %. Кроме того, уменьшается потребность в емкостях и производственных площадях.

Для получения морсов свежее или сушеное плодово-ягодное сырье настаивают с водно-спиртовым раствором крепостью 40...50 %. Настаивание производят в течение 14 сут. Процесс этот требует много времени и большого числа емкостей, что связано со значительными потерями спирта. В настоящее время морсы получают только из сушеного сырья. Из свежего плодово-ягодного сырья целесообразнее получать соки.

АППАРАТЫ ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА

Процесс экстракции масла с применением растворителя обеспечивает практически полное извлечение масла из подготовленного соответствующим образом масличного материала, чаще всего прошедшего предварительное обезжиривание прессованием. Вследствие относительно низких температур как на стадии экстракции, так и на других стадиях экстракционного производства создаются предпосылки сохранения качества продуктов (масла и шрота).

Для различных масличных материалов надо обеспечивать масличность шрота около 1 %. Одним из показателей интенсивности процесса является продолжительность процесса, которая в различных аппаратах колеблется от одного до нескольких часов.

Ниже описаны колонные шнековые, ленточные и роторные карусельные экстракторы.

АППАРАТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТОВ ИЗ ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ

Жир экстрагируют (вытапливают) из жиросодержащего сырья различными способами: мокрым (с добавлением 20…50 % воды к массе сырья) и сухим (без смешивания жира с водой). Вытопку жира в открытых аппаратах периодического действия проводят в два этапа: на первом - измельченное сырье нагревают до 65... 75 °С, на втором - до 80...90 °С. Высшие сорта говяжьего, свиного и бараньего жира получают при открытой крышке аппарата (при температуре 65...80 °С в течение 1,5 ч). Все виды жиров первого сорта, сборный и свиной высшего сорта получают при закрытой крышке (температура 120 °С и время 3 ч).

Аппарат для экстракции желатина. Сырье температурой 18...20 °С подают в аппарат в смеси с водой. По окончании подачи сырья воду полностью спускают в канализацию и подают воду температурой 70...80 °С. В паровую рубашку постепенно пускают пар; рН вывариваемых бульонов для оссеина 5,8.. .6,2, для мягкого коллагенсодержащего сырья 5,8...6,6. В период ведения процесса экстракции (варки) замеряют температуру в различных точках экстракционного аппарата. О готовности бульона судят по его способности желатинизироваться и крепости студня. Бульоны сливаются самотеком или их откачивают насосами. При медленном спуске масса сырья в аппарате является своеобразным фильтром и адсорбирует на своей поверхности жир. Оставшееся в аппарате сырье заливают горячей водой для экстракции (варки) второй фракции и т.д. Концентрация последних бульонов обычно не превышает 2,0 %, при этом желатина в них содержится мало и такие бульоны упаривать невыгодно. Целесообразно направлять их вместо свежей воды для варки фракций в другие варочные аппараты.

Расход горячей воды для заливки сырья 15 000... 16 000 кг на 1 т готового желатина.