Министерство образования и науки

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Казанский государственный химико-технологический университет

Высшая школа экономики

Специальность

Курсовой проект

по дисциплине « Технология пищевых производств»

тема курсового проекта «Технология изготовления сухого картофеля»

Норма контролер_________(________________)

Руководитель проекта___________(Ю.Д. Сидоров)

Студентка___________________ (М. Д. Петрова) 2курса группы 90-005

Казань 2012

Содержание

1 Технологическая часть 6

1.1 Общая характеристика сухого картофеля 6

1.4 Преимущества выбранной схемы производства сухого картофеля 21

2 Материальный баланс производства на единицу выпускаемой продукции 23

3 Характеристика оборудования для сухого картофеля, используемых в составе технической линии 24

26

Список использованной литературы: 30

Приложение Б 33

Введение

Технология изготовления сухого картофеля - важная отрасль народного хозяйства. Крахмалопаточные предприятия выпускают сухой крахмал, глюкозу, различные виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрин, глюкозофруктозные сиропы и др. Ассортимент вырабатываемой продукции составляет десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой промышленности -кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной, а также в медицинской, текстильной, полиграфической, бумажной и др.

Предприятия, перерабатывающие картофель и кукурузу, получают сырой крахмал влажностью 50...52 %. Такой крахмал храниться не может, так как является прекрасной средой для развития микроорганизмов, он закисает. Поэтому сырой крахмал на этих же или на других предприятиях перерабатывают в сухой влажностью для картофельного 20 %, или используют для изготовления патоки, глюкозы и других крахмалопродуктов.

Сухой картофель - главнейший представитель природных углеводов, являющий основным источником энергии для человеческого организма, и обладающий свойствами загустителя, стабилизатора и структурообразователя, необходимыми в промышленном производстве. В многокомпонентных смесях крахмал способен эффективно взаимодействовать с такими веществами, как жиры, сахара и ферменты, усиливать действие ароматизаторов продукции, регулировать влажность. Картофель содержит до 25% крахмала в зависимости от сорта, условий выращивания и иных факторов.

Народнохозяйственное значение крахмалопаточной промышленности определяется весьма разнообразным и постоянно расширяющимся спектром использования крахмала и продуктов на его основе. В настоящее время крахмало- продукты широко востребованы в различных отраслях промышленности - от кондитерского производства до нефтебурения. С появлением новых видов крахмалов области их применения постоянно расширяются, и потребность в них стабильно растёт.

Лёгкая изменяемость свойств крахмала при его обработке позволяет получить сотни разнообразных по структуре, составу и свойствам видов модифицированного крахмала, успешно используемых как в производстве продуктов питания, так и в непищевых отраслях.

Крахмал и его модификации широко применяются в гофрокартонном производстве, при выработке кондитерских и хлебобулочных изделий, колбас, консервов и многих других пищевых продуктов. Огромны возможности использования модифицированного крахмала в технических целях: текстильной и бумажной промышленности, для стабилизации глинистых растворов при нефте- газобурении, для приготовления формовочных смесей в литейном производстве, клея для обоев и во многих других отраслях.

Предприятия, перерабатывающие картофель, работают сезонно. До подачи на производство картофель хранят в буртах при температуре 2...8 °С. На хранение закладывают только здоровые клубни. При хранении картофель дышит. Хранить картофель свыше 5-7 мес. нецелесообразно, так как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.

Актуальность данной темы обусловлена необходимостью создания высокоэффективных аппаратов, обеспечивающих полную автоматизацию и механизацию технологических процессов, позволяет изготовить поточные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходную переработку сырья, повышение качества и расширение ассортимента пищевых концентратов, снижение затрат.

Целью данного курсового проекта является совершенствование технологий и оборудования необходимого для повышения качества очистки картофеля от примесей, повышения эффективности гидротермической обработки, а также переработки картофеля в традиционные и новые продукты.

В соответствии с поставленной целью выдвигаются следующие задачи:

• Представить характеристику готового продукта, сырья, используемого для его производства и методы их технохимического контроля;

• Рассмотреть теоретические основы производства сухого картофеля;

• Выбрать машинно-аппаратную схему производства;

• Разработать и предложить технологическую схему производства;

• Провести расчет материального баланса;

• Произвести выбор основного оборудования и дать его описание.

Внедрение данного проекта позволит обеспечить развитие техники и технологии производству сухого картофеля, которое будет вестись по нескольким направлениям: совершенствование традиционных технологий и оборудования; разработка новых технологических приемов и новых типов технологического оборудования; расширение ассортимента выпускаемой продукции.

1 Технологическая часть

1.1 Общая характеристика сухого картофеля

Сухой картофель (крахмал) представляет собой сыпучий порошок белого или слегка желтоватого цвета. Хорошо усваивается организмом. Картофельный крахмал получают из клубней картофеля.

В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен. По внешнему виду зерен при микроскопировании устанавливают происхождение крахмала и его однородность. Зерна картофельного крахмала от 15 до 100 мкм и более имеют овальную форму и на поверхности бороздки, концентрически размещенные вокруг глазка — точки или черточки. Более мелкие зерна имеют округлую форму. Крахмал, состоящий из крупных зерен, отличается более высоким качеством.

Крахмал по химическому составу и строению относится к углеводам. Крахмальные зерна состоят из двух природных фракций — амилозы и амилопектина.

Качество сырого картофельного крахмала должно соответствовать требованиям отраслевого стандарта ГОСТ-18-158-74. В соответствии с этим стандартом различают две марки сырого крахмала по содержанию в нем влаги: А (38—40%) и Б (50—52%).

Кроме того, по качеству крахмал каждой марки подразделяют на три сорта — I, II и III. Крахмал I и II сорта должен иметь однородный белый цвет и запах, свойственный крахмалу (не допускается наличие постороннего запаха). Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений. В нем допускается слабо-кислый, но не затхлый запах.

Вследствие высокой влажности (38—52%) сырой картофельный крахмал является полуфабрикатом, и его перерабатывают, получая такие виды готовой продукции, как сухой крахмал, бескислотные декстрины, модифицированные крахмалы, крахмальное саго, различные патоки, глюкоза.

Картофельный крахмал снижает содержание холестерина в печени и сыворотке крови, то есть обладает антисклеротическими свойствами. Картофель содержит много калия, который помогает выводить лишнюю воду из организма.

Сухой крахмал -- это готовая продукция крахмальных заводов, который хорошо хранится и транспортируется, не изменяя своих свойств. Равновесная влага сухого картофельного крахмала 20 %, кукурузного-- 13%. Содержание влаги в сыром крахмале 52%, причем на долю свободной влаги приходится 12...15%, на долю сорбционно связанной-- 35...38 %. Тепловая обработка крахмала при повышенной исходной влажности может привести к значительным изменениям его свойств: растрескиванию крахмальных зерен, частичной клейстеризации крахмала, потере блеска, снижению вязкости крахмального клейстера. Поэтому процесс сушки крахмала ведут в условиях, не допускающих его перегрева.

Принципиальная технологическая схема производства сухого крахмала состоит из следующих операций: подготовки суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги; механического обезвоживания крахмала; сушки и отделки сухого крахмала (дробление, просеивание и упаковывание).

Подготовка суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги. Сырой крахмал разводят водой и получают крахмальное молоко с содержанием 12...14 % сухих веществ, затем на ситах отделяют крупные механические примеси, которые могли попасть при транспортировании и погрузке. Далее суспензию обрабатывают на капроновых ситах для удаления мелкой мезги и на гидроциклонах для отделения песка. Очищенный крахмал в виде крахмальной суспензии концентрацией 36...38 % направляют в цех для получения сухого крахмала.

Механическое обезвоживание крахмала. Способствует экономии расхода теплоты на сушку и получению готового продукта высокого качества. Для этой цели используют фильтрующие горизонтальные непрерывно действующие центрифуги (ФГН) или вакуум-фильтры. После центрифугирования содержание влаги в картофельном должно быть 36...38 %

1.2 Основные методы технохимического контроля при производстве сухого картофеля

Поляриметрия в контроле крахмало-паточного производства занимает ведущее место. Определение крахмала в картофеле и различных полупродуктах, также определение редуцирующих веществ в патоке, сиропах и отходах базируется на поляриметрическом методе.[15]

Электромагнитные колебания распространяются от источника света во все стороны по прямым линиям. Направления колебаний перпендикулярно направлению луча. Эти колебания происходят во всех плоскостях, проходящих через луч. Если смотреть навстречу лучу, то он представится нам в виде точки, а направления колебаний примут форму пучка прямых, проходящих через точку (рис.13).

Рис.13 Схематическое изображение электромагнитных колебаний если смотреть навстречу лучу света

Изобразив амплитуду и направления колебаний с помощью векторов, исходящих из этой точки получим схему, в которой каждое колебание можно разложить представив его себе состоящим из двух колебаний, происходящих в двух взаимно перпендикулярных направлениях (рис.14). Где колебание М можно считать сложенным из двух колебаний М₁ и М₂, находящихся в плоскостях А и В.

Рис.14 Разложение одного электромагнитного колебания на два вектора, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях

Если, следовательно, все расположенные во всевозможных плоскостях колебания естественного света заменить колебаниями лишь в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то можно получить два так называемых поляризованных луча.

Поляризованным светом называется такой свет, у которого все колебания расположены в одной и той же плоскости. Плоскость перпендикулярная плоскости колебаний поляризованного луча называется плоскостью поляризации.

Поляризация света происходит при явлениях его отражения и преломления.

При падении световой волны на границу анизотропной среды, оптические свойства которой в различных направлениях не одинаковы, в этой среде в общем случае распространяются две волны, идущие в разных направлениях и с разными скоростями. Это явление называется двойным лучепреломлением. Оно было открыто в 1670 году Э. Бартолином в кристаллах исландского шпата (СаСО₃), встречающегося в природе в виде кристаллов гексагональной системы – ромбоэдров.

Кристалл исландского шпата обладает способностью двойного лучепреломления. Входящий в него луч света поляризуется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при чём каждый из этих поляризованных лучей обладает своим особым коэффициентом преломления (n=1,658 и n=1,486. Поэтому при рассмотрении какой-то точки через кристалл исландского шпата мы видим не одну точку, а две точки.

Первый луч (о) был назван обыкновенным, а второй (е) необыкновенным.

Пользуясь свойством двойного лучепреломления можно освободится от одного из поляризованных лучей (с n=1,658) и оставить лишь другой (с n=1,486).

Это делают с помощью так называемой призмы Николя (рис. 15). Она выпиливается из исландского шпата и состоит из двух частей АВС и АДС, склеенных по плоскости АС при помощи загустевшего льняного масла.

Рис. 15. Ход линейно поляризованных лучей в призме Николя

Луч света, входя в кристалл делится на два поляризованных луча е и о. Луч о, обладающий большим коэффициентом преломления, претерпевает полное внутреннее отражение от слоя склеивающего вещества F и уходит в сторону ВC.проходит через призму лишь один луч (е) с меньшим коэффициентом преломления.

Призма Николя даёт возможность получить поляризованный свет. Она пропускает через себя лишь световые колебания, находящиеся в одной определённой плоскости. Колебания, лежащие в перпендикулярной плоскости, эта призма совершенно не пропускает. Поэтому, если на пути луча света поместить две призмы Николя, расположенные друг за другом, то можно наблюдать различные явления в зависимости от того, как повёрнута вторая призма: если она поставлена так, что плоскость колебаний пропускаемых ею лучей совпадает с плоскостью колебаний поляризованных лучей, выходящих из первой призмы Николя (N₁), то лучи пройдут беспрепятственно и через вторую призму(N₂) (рис.16).

Рис.16. Прохождение пучка света последовательно через две призмы Николя и кристаллическую пластинку кварца, помещённую между ними.

Если же вторая призма повёрнута на 90⁰, то она не пропустит лучей, посылаемых первой призмой, и свет потухнет

В этом случае, как говорят, призмы Николя выставлены накрест.

Таким образом вторая призма позволяет выяснить, в каком направлении поляризован падающий на неё свет.

Вторую призму Николя называют анализатором, а первую (ближайшую к источнику света) – поляризатором. Если эти призмы поставить не параллельно, а не накрест то будет проходить ослабленный луч света, так как пройдёт лишь та часть составляющая его амплитуды, которая соответствует направлению колебаний пропускаемых анализатором.

Амплитуда а разлагается на а₁ и а_2, причём через анализатор с плоскостью поляризации АВ проходит лишь а₁.Очевидно, что а₁ как катет всегда меньше гипотенузы а (рис.17).

Рис. 17 Схематическое изображение изменения амплитуды колебаний при прохождении света через призму-анализатор с плоскостью поляризации АВ

Способность твёрдых, жидких и растворённых веществ повёртывать плоскость поляризации проходящего через них поляризованного света называется оптической активностью. Среди органических веществ оптическая активность связана, как известно, с наличием ассиметричных атомов углерода.

Оптически активны растворы сахаристых веществ, большинство аминокислот и оксикислот. Из твёрдых веществ оптически активен горный хрусталь.

Если плоскость поляризации вращается вправо от наблюдателя (по движению часовой стрелки). То вещество называют правовращающим и перед названием ставят знак «+» (плюс) или D, если же вращение плоскости поляризации происходит влево, то вещество называют левовращающим и перед его названием ставят знак «-» (минус) или L. Например при обработке сахарозы соляной кислотой происходит гидролиз и образуются два новых вещества – глюкоза и фруктоза. Этот процесс называется инверсией сахара, а полученная смесь инвертным сахаром. Сахароза вращает плоскость поляризации вправо, а глюкоза и фруктоза – продукты её гидролиза - влево. Отсюда и слово «инверсия» (лат. «переворачивание»). Инвертный сахар менее склонен к кристаллизации и из него на 3/4 состоит мёд. Варенье, которое изготавливается на заводе, засахаривается гораздо реже, чем сваренное дома, так как на заводах, кроме свекловичного сахара вводят другие сахаристые вещества, например инвертный сахар. Антикристаллизационные свойства инвертного сахара используются и в кондитерском производстве, где его вводят в состав карамельной массы, для снижения вероятности кристаллизации карамельного сиропа при уваривании.

Оптическую активность можно наблюдать следующим образом (рис.16). Возьмём поляризатор N₁ и анализатор N₂ – призмы Николя, поставленные накрест. Как уже сказано, свет через такую систему не пройдёт. Он будет задержан анализатором. Поместим между этими призмами вместо пластинки кварца какое-нибудь вещество, вращающее плоскость поляризации, (например жидкость налитую в трубку и закрытую стёклами с обоих концов). При прохождении поляризованного света через вещество плоскость поляризации повернётся на некоторый угол, и для такого луча анализатор а уже не будет тушить колебаний, а только ослабит их. Мы увидим в анализаторе свет.

Чтобы вновь погасить этот свет придётся повернуть анализатор на некоторый угол, равный углу поворота плоскости поля поляризации луча при прохождении через оптически активное вещество. Таким образом этот луч может быть измерен. В таком поляриметре необходимо пользоваться монохроматическим светом.

Так как лучи разной длины волны повёртываются на разные углы, то получается, так называемая вращательная дисперсия.

У лучей с короткой длиной волны вращательная дисперсия выше, то есть плоскость поляризации поворачивается на больший угол.

Поэтому при пользовании сложным светом невозможно добиться темноты. Будет лишь изменяться яркость при повороте на разные углы.

Угол поворота плоскости поляризации пропорционален длине проходимого в активной среде пути и концентрации активного вещества, если вещество находится в растворённом состоянии.

Удельной вращательной способностью или удельным вращением, называют угол поворота плоскости поляризации (α), производимый раствором оптически активного вещества, содержащим в 1см³ раствора 1 г вещества при длине поляризационной трубки 100 мм. Удельное вращение плоскости поляризации зависит от природы вещества, длины волны поляризуемого света и температуры, Обычно удельное вращение измеряют при температуре 20⁰С и длине волны λ_D жёлтой линии натриевого пламени, имеющей длину волны 589,3 нм. Удельное вращение обозначают .

Если длина трубки ℓ (дм), а концентрация раствора С (г/100 см³), то угол поворота плоскости поляризации:

(16)

Зная удельное вращение исследуемого вещества, длину поляризационной трубки и определив угол вращения плоскости поляризации поляриметром, можно вычислить концентрацию вещества в исследуемом растворе (г/см³):

(17)

Удельное вращение сахарозы численно равно 66,53⁰.

Измерение угла поворота может осуществляться двумя способами:

1) путём определения разности двух положений анализатора, который в одном положении даёт полное погашение при отсутствии раствора, а в другом при установке трубки с исследуемым раствором;

2) путём введения между трубкой и анализатором специального компенсатора (анализатор в этом случае и закрепляется неподвижно); последний способ более удобен.

Компенсатор обычно состоит из двух пластинок правовращающего кварца, плоскости которого перпендикулярны оптической оси и двух клиньев из левовращающего кварца, образующих пластинку переменной толщины. Перемещая клинья относительно друг друга (то есть изменяя толщину пластинки), можно скомпенсировать поворот плоскости поляризации, вызванный раствором, и определить величину этого поворота, так как передвижение кварцевого клина измеряется по шкале прибора с высокой точностью.

В сахарной и крахмалопаточной промышленности наибольшее распространение получили специальные поляриметры шкала которых проградуирована по сахарозе и называются они сахариметрами.

Благодаря применению клиновой кварцевой компенсации сахариметр имеет не круговую шкалу, а линейную, так называемую международную сахарную шкалу.

Кроме того в сахариметрах с кварцевым компенсатором можно пользоваться обычным светом, так как кварц и сахароза обладают почти одинаковой вращательной дисперсией (то есть одинаковой зависимостью угла поворота от длины волны).

Если в трубку сахариметра длиной 200 мм залить раствор химически чистой сахарозы концентрацией 26 г в 100 мл раствора при температуре 20⁰С, то на шкале сахариметра будет отсчёт, равный 100 делениям. Следовательно, одно деление линейной шкалы (условно 1⁰) соответствует раствору, содержащему 0,26 г сахарозы в 100 см³ раствора.

Навеска 26,00 г называется нормальной навеской, а поляриметрическая трубка раствора длиной 200 мм называется нормальной трубкой.

Градусы линейной шкалы сахариметра можно перевести в градусы круговой шкалы поляриметра при помощи следующих соотношений: 1⁰ круговой шкалы поляриметра соответствует 2,883⁰ линейной шкалы сахариметра или 1⁰ линейной шкалы сахариметра равен 0,3468⁰ круговой шкалы поляриметра.

1.3 Описание машинно- аппаратурной схемы производства сухого картофеля

Устройство и принцип действия линии (Приложение А). Подготовку сырья осуществляют при помощи моечных машин, инспекционных транспортеров и оборудования для очистки и выполнения вспомогательных операций.Ведущий комплекс линии состоит из овощерезок, бланширователей, сушилок.[10]

Следующий комплекс линии включает оборудование для дозирования и смешивания рецептурных компонентов.

Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает упаковывание, хранение и транспортирование готовых изделий. Он содержит фасовочно-упаковочные машины и оборудование экспедиций и складов готовой продукции.

Из овощехранилища картофель или корнеплоды по гидротранспортеру 1 поступает на ковшовый элеватор 2, а затем через промежуточный бункер на автоматические весы 3. Далее он направляется в бункер-накопитель 4, а их него в вибрационную моечную машину 5.

Мойка осуществляется в проточной воде до полного удаления загрязнений; соотношение воды и клубней 3:1. Вымытый картофель инспектируют, удаляя подгнившие и поврежденные клубни, и калибруют на три размера: мелкие — проход через отверстия размером 60x60 мм; средние — 70 х 70 мм; крупные — сход с машины.

Из вибрационной моечной машины 5 вымытый картофель поступает на скребковый транспортер 6, подающий его через турникеты 7 в паровую очистительную машину 8, где он обрабатывается паром при давлении 0,40.. .0,50 МПа в течение 45.. .75 с (морковь при давлении 0,30.. .0,35 МПа в течение 40.. .50 с и свекла при давлении 0,30.. .0,35 МПа в течение 90 с). После этого картофель поступает в барабанную моечно-очистительную машину 9, куда подается вода под давлением 0,3.. .0,5 МПа. Длительность выдерживания в ней овощей регулируется углом наклона барабана. Количество полностью очищенных овощей составляет 97...99%.

Очищенный картофель из барабанной моечно-очистительной машины 9 поступает в сульфитатор 10, где обрабатывается 0,1 %-ным раствором бисульфита натрия в течение 1.. .2 мин, а затем высыпается на ленту конвейера доочистки 11 (очищенные морковь и свекла непосредственно поступают на доочистку), где вручную удаляют глазки, темные пятна, остатки кожицы и другие дефекты.

Отходы через решетки, установленные по обе стороны ленты конвейера 11, поступают в гидротранспортер, из которого насосом 12 откачиваются не только твердые очистки, но и жидкие отходы от барабанной моечной машины 9 на вращающийся решетчатый барабан 13. Здесь жидкие отходы насосом 16 подаются в три последовательно соединенных отстойника 14, а твердые очистки идут в расположенную рядом бетонную емкость 15 для использования на корм скоту.

С конвейера доочистки 11 картофель поступает в элеваторную моечную машину 17 и скребковым транспортером 6 загружается в бункер овощерезки 18. Резка осуществляется на столбики размерами не более 3 х 5 х 10 мм, кубики размером грани 9... 12 мм, пластины размерами не более 4 х 12 х 12 мм. Под овощерезкой установлено вибрационное сито 19 с размером ячеек 4 мм, на котором нарезанный картофель промывается водой для удаления с его поверхности свободного крахмала.

Нарезанный продукт поступает на лоток 20, который равномерно распределяет его на ленте парового бланширователя 21. Бланшировка продукта осуществляется при температуре 95...98 °С в течение 4...6 мин. После бланширования продукт промывают холодной водой. Бланшированные овощи ссыпаются на ленту сушилки 22.

Подготовленный картофель, поступающий на первую сушильную ленту, должен распределиться по всей ее ширине слоем одинаковой толщины.

Поступающее на верхнюю ленту подготовленное сырье переносится при ее движении в другой конец сушилки, где пересыпается на вторую ленту. Со второй ленты оно поступает на третью, а затем на четвертую и пятую ленты. Сходом с пятой ленты получается готовый сушеный продукт. Режимы сушки картофеля приведены в табл.

Для обеспечения максимальной температуры воздуха над лентами давление пара у входа в калориферы 23 должно быть в пределах 0,4.. .0,6 МПа. Воздух в калорифер 23 нагнетается вентилятором 24.

Высушенный картофель (овощи) из сушилки 22 поступает на ленточный сортировочный транспортер 25, где производится инспекция и сортировка сушеного продукта.

Отсортированные овощи, ссыпаясь с транспортера, проходят магнитное заграждение 26, весы 27и фасуются россыпью в крафт-мешки, которые зашивают на машине 28.

Отсортированный картофель (овощи) может поступать и на брикетирование. Брикетируют сушеные овощи на гидравлических прессах 29. Брикеты фасуют в металлические банки. Затем банки закатывают на закаточной машине 30 и для предотвращения коррозии жести смазывают в ванне 31 техническим вазелином, подогретым до температуры 135 °С.