Результат интеллектуальной деятельности: Линия производства сушеной моркови

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству пищевых концентратов, и может быть использовано для производства сушеной моркови.

Известна технологическая линия производства сушеных овощей [http://agro.ag/catalog/tehnologicheskie_linii/tehnologicheskaya_liniya_proizvodstva_sushenjh_ovoshej.html], предназначенная для подготовки и сушки овощей (моркови, свеклы, капусты, чеснока и лука) и картофеля. Линия включает элеватор, моечную машину, транспортер-элеватор, инспекционный транспортер, картофелечистку, универсальную овощерезку, моечно-встряхивающую машину, кислотостойкий насос, туннельную сушилку, зашивочную машину. Доставленные автотранспортом овощи подают на мойку, а затем на очистку. Очищенные овощи инспектируют и режут. Морковь бланшируют. Подготовленное сырье в один слой раскладывают на противнях и направляют в сушилку. Высушенный продукт отсеивают от мелочи, выдерживают в бункерах для выравнивания влаги и затем расфасовывают.

Известная технологическая линия для производства сушеной моркови имеет следующие недостатки: невысокое качество готовой продукции, которое связано с большой потерей пищевой ценности вследствие контакта с кислородом воздуха и окисления веществ в туннельной сушилке, а также высокие удельные энергозатраты. Использование воздуха в качестве сушильного агента способствует дополнительному потемнению продукта и снижению органолептических показателей готового изделия.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является технологическая линия производства сушеной моркови с паровой очисткой сырья [Кац З.А. Производство сушеных овощей, картофеля и фруктов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 216 с.]. Линия для производства сушеной моркови характеризуется тем, что содержит последовательно установленные по ходу технологического процесса гидротранспортер, ковшовый элеватор, малый промежуточный бункер, бункер-накопитель, вибрационную моечную машину, скребковые транспортеры, турникеты, машину для паровой очистки, барабанную моечную машину, сульфитатор, конвейер дочистки, центробежный насос, решетчатый барабан, отстойники, бетонную емкость, шестеренчатый насос, элеваторную моечную машину, овощерезку, сито-трясун, настилающий лоток, паровой бланширователь, паровую конвейерную сушилку КСА-80, калориферы, центробежный вентилятор, транспортер для сортировки, вибросито с магнитом, весы и расфасовочно-упаковочное оборудование с машиной для зашивки крафтмешков.

Недостатком технологической линии для производства сушеной моркови является использование конвейерной сушилки КСА-80 ввиду сложности регулирования количества теплоты, подводимой к обрабатываемому продукту. Это приводит к нестабильности процесса сушки и, в свою очередь, ведет к ухудшению качества получаемого продукта. Кроме того, конвейерная сушилка отличается сложностью обеспечения и поддержания заданного технологического режима на протяжении всего процесса обработки сырья. Конвейерные сушилки имеют также следующие недостатки: низкая тепловая эффективность калорифера, вызванная попаданием продукта на их поверхность, что снижает отдачу тепла калориферами; сложность рекуперации тепла отработанного теплоносителя из-за высокого содержания влаги в нем [Кретов И.Т., Остриков А.Н., Кравченко В.М. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности: Учебник. - Воронеж. - Изд-во ВГУ, 1996. - 448 с.]. При этом имеется невысокая степень использования энергетического потенциала сушильного агента при отсутствии полной рециркуляции паровоздушной смеси и наличия выброса в окружающую среду, а также снижение пищевой ценности растительного сырья при длительной обработке воздухом и, следовательно, снижение качества готового изделия [Калашников Г.В., Остриков А.Н. Ресурсосберегающие технологии пищевых концентратов. - Воронеж: ВГУ, 2001. - 355 с.]. Недостатками технологической линии для производства сушеной моркови являются также наличие овощерезки и необходимость сита-трясуна, обуславливающие повышенные энергозатраты для приведения в действие данного оборудования.

Техническая задача изобретения - повышение качества готовой продукции, тепловой эффективности и интенсификация процесса сушки.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что линия производства сушеной моркови содержит гидротранспортер, ковшовый элеватор, промежуточный бункер, бункер-накопитель с весами, скребковые транспортеры, вибрационную моечную машину, инспекционный конвейер, машину для паровой очистки, барабанную моечно-очистительную машину, центробежный насос, сульфитатор, конвейер дочистки, моечную машину, бункер весовой с дозирующим устройством и наклонным транспортером дозированной подачи сырья на резку, гидрорезательную машину, ленточный бланширователь, смонтированный с роторной сушилкой, использующей перегретый пар, бункер выгрузки, вибросито с магнитами, бункер-сборник с весовым дозатором и расфасовочно-упаковочное оборудование.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества готовой продукции, тепловой эффективности и интенсификации процесса сушки за счет использования в качестве теплоносителя перегретого пара, повышения степени использования энергетического потенциала теплоносителя при рециркуляции сушильного агента и применения замкнутого цикла использования теплоносителя с направлением перегретого пара, отработанного после сушки вместе с испарившейся влагой, на обеспечение процесса бланширования, а также применения в роторной сушилке чередующихся гидродинамических режимов обработки моркови в кипящем и плотном слое.

На фиг. 1 изображен общий вид линии производства сушеной моркови.

Линия производства сушеной моркови включает сырьевой участок А с бункерами загрузки, подготовительный моечно-пароочистительный участок В с моечным и пароочистительным блоками соответствующего оборудования, участок сушки С, расфасовочно-упаковочный участок D и участок Е хранения готовой продукции.

Технологическая линия производства сушеной моркови (фиг. 1) содержит гидротранспортер 1, ковшовый элеватор 2, промежуточный бункер 3, бункер-накопитель 4 с весами, скребковые транспортеры 5, вибрационную моечную машину 6, инспекционный конвейер 7, турникеты 8, машину для паровой очистки 9, барабанную моечно-очистительную машину 10, центробежный насос 11, сульфитатор 12, конвейер дочистки 13, моечную машину 14, бункер весовой 15 с дозирующим устройством, наклонный транспортер 16 дозированной подачи сырья на резку, гидрорезательную машину 17, ленточный бланширователь 18, роторную сушилку 19, щит управления 20, бункер выгрузки 21, наклонный транспортер 22, вибросито с магнитами 23, бункер-сборник 24 с весовым дозатором, расфасовочно-упаковочное оборудование 25.

Линия реализуется на основе способа производства сушеной моркови [Патент №2252564 РФ, МПК A23L 1/10. Способ производства сушеной моркови / А.Н. Остриков, Г.В. Калашников, В.М. Калабухов, И.А. Зуев, С.А. Шевцов (РФ). - №2003138144/13; Заявлено 31.12.2003; Опубл. 27.05.2005, Бюл. №15 // Изобретения. Полезные модели. - 2005. - №15. - С. 684].

Линия производства сушеной моркови работает следующим образом (фиг. 1).

На сырьевом участке А корнеплоды от автотранспорта с помощью гидротранспортера 1 и ковшового элеватора 2 поступают через промежуточный бункер 3 в бункер-накопитель 4 с автоматическими весами, а затем из бункера скребковым транспортером 5 морковь направляется в вибрационную моечную машину 6, например, барабанный комбинированный камнеуловитель-мойку с наклонным транспортером.

Между бункером-накопителем и моечной машиной имеется брезентовый фартук, который уменьшает шум работающей вибрационной моющей машины и препятствует выпадению на пол. В стенке бункера есть щелевидное отверстие для контроля за наполнением бункера, а также для проталкивания сырья в случае заклинивания.

В моечной машине 6 имеется ручной гидравлический регулирующий клапан, который устанавливается в конце моечного барабана, для возможности регулировки уровня наполнения и качества мытья. Моечная машина также имеет скребковый механизм для удаления плавающих элементов, установленный после барабана. С помощью системы циркуляции воды регулируется время нахождения продукта в барабане и, таким образом, уменьшается количество добавляемой извне воды. Система орошения чистой водой на разгрузочном ленточном конвейере дополнительно промывает продукт и удаляет оставшуюся грязь, если она есть. Барабан подвешен на ленточной конструкции, и все вращающиеся детали находятся над водой.

Из моечной машины 6 вымытые корнеплоды инспектируют на конвейере 7, отбраковывая некондиционные, подгнившие и поврежденные овощи. Далее морковь поступает на скребковый транспортер, подающий корнеплоды через турникеты 8 для дозированной подачи сырья в паровую очистительную машину 9, где сырье предварительно разогревается для подготовки к очистке и обрабатывается паром. Благодаря изменению давления пара кожура легко снимается, способствуя удалению кожицы с поверхности корнеплодов.

После этого с помощью транспортера морковь поступает в барабанную моечно-очистительную машину 10, в которую подается вода под давлением 0,3…0,5 МПа. Длительность выдерживания в ней моркови регулируется углом наклона барабана и частотой вращения. Количество полностью очищенной моркови составляет 97…99%.

Время пребывания продукта в барабане может контролироваться при помощи золотникового клапана в конце барабана. Процесс дополнительной очистки осуществляется во время вращения барабана при помощи шлангов-разбрызгивателей внутри барабана и за счет трения продукта. Отходы постоянно стекают на дно машины через перфорацию или пластину барабана и отводятся центробежным насосом 11 для удаления отходов.

Использование моечной машины и применение паровой очистки, при которой не требуется калибровочной станции, позволяют создать компактный узел предварительной подготовки моркови к сушке, значительно сократить установленную мощность электродвигателей и занимаемую производственную площадь.

Очищенное сырье из барабанной моечно-очистительной машины поступает в сульфитатор 12, включающий емкость приемную с водоотделительным ситом для перегрузки сырья после мойки с возможностью добавления антиокислителей, а затем высыпается на ленту конвейера дочистки 13.

Лента конвейера дочистки разделена металлическими планками на четыре части. По крайним частям ленты движется сырье, которое необходимо дочистить, а по средним - дочищенное вручную.

По обеим сторонам транспортерной ленты имеются решетки, через которые отходы поступают в гидротранспортер, проходящий под конвейером дочистки, и насосом откачиваются за пределы цеха.

С конвейера дочистки 13 очищенные корнеплоды поступают в моечную машину 14, например, элеваторную. Морковь перед резкой подается через бункер весовой 15 с дозирующим устройством и наклонным транспортером 16 дозированной подачи сырья на резку загружается в бункер гидрорезательной машины 17.

В этой машине перемещаемая гидропотоком морковь нарезается пластинами и промывается холодной водой, не контактируя с кислородом окружающего воздуха. В основе способа гидрорезки находится сбалансированная насосная система подачи продукта с совместимым уравнительным (отстойным) резервуаром, предусматривающая насос, направляющий блок, соединительные трубопроводы и режущую головку. Направляющий блок имеет конструкцию с гибкими ребрами. Полиуретановые ребра вставляются в прорези корпуса из прочного пластика, что способствует максимальному снижению трудоемкости в процессе их замены. Пластиковый блок для резки в режущей головке изготовлен из сегментов, между которыми зажимаются ножи. Стандартные ножи имеют желобки, необходимые для их установки. Для легкого манипулирования каждый блок имеет простой рычаг, который обеспечивает хороший захват блока при его демонтаже из корпуса.

Использование гидрорезательные машины исключает необходимость применения моечно-встряхивающей машины, в которой обеспечивается смывание мелких частиц с поверхности резаных корнеплодов водопроводной водой, а также остаточного раствора бисульфита натрия для сохранения цвета моркови или сульфитирования.

Одним из основных процессов производства сушеной моркови является тепловая обработка сырья. В процессе данной обработки удаляется частично влага, продукт приобретает определенные вкус, цвет и запах, инактивируются ферменты и микроорганизмы, что обеспечивает кратковременную сохранность полуфабрикатов.

Для бланширования паром нарезанное дозированное сырье обрабатывается в непрерывнодействующем ленточном бланширователе 18, работающем без избыточного давления. Греющим агентом в нем является насыщенный водяной пар, который подают в аппарат через сопла или барботеры. Теплота, необходимая для бланширования, выделяется при конденсации водяного пара на поверхности обрабатываемых продуктов.

Наклонный ленточный бланширователь представляет собой наклонный транспортер с сетчатой лентой, проходящей через П-образную паровую камеру, с барботером над лентой и под ней. Камера состоит из трех секций: промывочной, шпарительной и промывочно-остывочной. Морковь бланшируют тонким слоем (4…7 см) вследствие дозированной подачи сырья, что создает благоприятные условия для равномерной тепловой обработки всех кусочков. В процессе бланширования кусочки не сминаются. Преимуществом бланширователей ленточного типа является их универсальность и для других овощей.

Внутри шпарительной камеры установлен паровой барботер, а над промывочной и промывочно-остывочной - перфорированные трубы с тремя рядами отверстий для подачи холодной воды в виде душа.

Тепловые процессы (бланширование, подогрев, охлаждение и т.д.) осуществляются при различных тепловых режимах по продолжительности и температуре.

Нарезанные овощи через загрузочное устройство подаются на настилающий лоток, который равномерно распределяет их на ленте парового бланширователя. Продукт проходит через первую камеру, где промывается водой, затем в шпарительной камере обрабатывается паром, в третьей камере охлаждается под душем и с его поверхности смываются оставшиеся мелкие частицы.

Бланширование моркови существенно изменяет его физико-химические свойства. Характер и интенсивность этих изменений зависят от вида сырья, его химического состава, главным образом, от содержащихся в нем веществ. Бланширование способствует удалению воздуха из тканей корнеплодов и прекращает деятельность окислительных ферментов, разрушающих витамины А, С и способствующих порче продукта, а также позволяет сохранить его натуральный цвет и вкус.

Загрузка сушилки должна производиться непрерывно и равномерно. Равномерная настилка сырья обеспечивается равномерной подачей его на транспортер бланширователя.

С целью снижения тепловых потерь бланшированные корнеплоды направляются непосредственно через патрубок загрузки в роторную сушилку. Бланшированные овощи могут прилипать к сетке и полностью не ссыпаться на ленту сушилки. Для устранения прилипания бланшированных овощей к сетке возможно использование сотрясательного устройства ленточного бланширователя, которое периодически приводится в движение от вала бланширователя, вызывает вибрацию сетки, и все кусочки ссыпаются на ленту сушилки.

Подготовленное сырье, поступающее на первую секцию сушильной камеру роторной сушилки 19, должно распределиться по всей ее ширине слоем одинаковой толщины.

Обработанную таким образом морковь помещают в рабочую камеру роторной сушилки 19 и подвергают обработке в два последовательно многократно чередующихся кратковременных этапа. На первом этапе частицы моркови обрабатывают в плотном слое перегретым паром, а на втором этапе обработку осуществляют в псевдоожиженном слое; причем температура перегретого пара в процессе сушки в течение первых 600 с составляет - 413 К, затем - 418 К, и далее до конца сушки - 423 К, а скорость перегретого пара при сушке в плотном слое составляет в течение первых 12 мин 2,1 м/с, с 12 мин по 22 мин - 1,3 м/с и с 22 мин до конца процесса сушки - 0,8 м/с; а при сушке в псевдоожиженном слое - в течение первых 10 мин 6,7 м/с, с 10 мин по 22 мин - 5,6 м/с и с 22 мин по 28 мин - 5,4 м/с, с 28 мин и до конца процесса сушки - 3,7 м/с.

Контроль и регулирование выбранных температурного и скоростного режима обработки моркови перегретым паром осуществляется с помощью щита управления 20 на основе способа производства сушеной моркови [Патент №2252564 РФ, МПК A23L 1/10. Способ производства сушеной моркови / А.Н. Остриков, Г.В. Калашников, В.М. Калабухов, И.А. Зуев, С.А. Шевцов (РФ). - №2003138144/13; Заявлено 31.12.2003; Опубл. 27.05.2005, Бюл. №15 // Изобретения. Полезные модели. - 2005. - №15. - С. 684].

Таким образом, обеспечивается рациональный по всем качественным и энергетическим показателям технологический режим в роторной сушилке в соответствии с кинетическими закономерностями процесса сушки моркови перегретым паром [Калашников Г.В. Развитие процессов влаготепловой обработки пищевого растительного сырья (теория, технология и техника). - Дисс. докт. техн. наук, Воронеж, 2004. - 365 с.] Это объясняется равномерностью сушки по всему объему дисперсного материала и интенсивным испарением влаги с его поверхности.

С энергетической точки зрения предлагаемая линия производства сушеной моркови позволяет обеспечить наиболее рациональный расход электроэнергии на 1 кг получаемого продукта, что объясняется гидродинамикой процесса, изменяющейся во времени не только путем пульсирующего изменения скорости с чередованием интервалов времени сушки в плотном и псевдоожиженном слое, но и выбранным эквивалентным размером частиц. В этом случае перепад давления в слое продукта, соответствующий массовому и тепловому потоку перегретого пара для заданного режима обработки, обеспечивает минимальные энергозатраты на получение качественного продукта. Продолжительность сушки моркови составляет 35…40 мин по предлагаемой технологии.

Испаряемая при сушке влага отводится сверху установки в контур с возможным дальнейшим использованием скрытой теплоты фазового превращения, например, при конденсации пара для подогрева воды или для бланширования сырья в линии.

Высушенная морковь из роторной сушилки поступает в бункер выгрузки 21 и наклонным транспортером 22 через вибросито с магнитами 23, бункер-сборник 24 с весовым дозатором направляется на расфасовочно-упаковочное оборудование 25.

Таким образом, использование линии производства сушеной моркови позволяет:

- интенсифицировать технологические процессы получения сушеной моркови и обеспечить значительное сокращение продолжительности сушки с 4,5 час до 35…40 мин (до влажности 8%);

- получить продукт с более высоким содержанием ценных питательных веществ (белков, углеводов и др.);

- снизить количество отходов за счет использования гидрорезательной машины, снизить степень контактирования с кислородом воздуха вследствие замкнутого контура гидрорезательной машины, что способствует меньшему потемнению и снижению органолептических качеств готового продукта, а также снизить удельные энергозатраты;

- обеспечить сокращение энергозатрат на проведение технологических процессов;

- повысить надежность и стабильность работы оборудования при производстве сушеной моркови вследствие осуществления дозированной загрузки оборудования и порционной обработки продукта.