CC BY
13
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 664.8.036.62
А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов,
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РОТАЦИОННОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ТОМАТОПРОДУКТОВ В СТЕКЛЯННОЙ ТАРЕ
Исследованы режимы стерилизации концентрированных томатопродуктов по режимам действующей технологической инструкции в автоклавах и ротационным способом с воздушно-водоиспарительным охлаждением. Установлены режимы стерилизации томатного пюре и томатной пасты с использованием ротации тары и воздушно-водоиспарительного охлаждения
Ключевые слова: режимы стерилизации, томатопродукты, воздушно-водоиспарительное охлаждение.
Введение. Ротация тары в процессе тепловой обработки является эффективным способом интенсификации внутреннего теплообмена при тепловой стерилизации консервов, особенно для продуктов с большой вязкостью.
Концентрированные томатопродукты (томатная паста, томатное пюре) относятся к продуктам с большой вязкостью, и при их стерилизации прогрев продукта осуществляется в основном теплопроводностью, что связано со значительной продолжительностью процесса. Кроме того, процесс стерилизации этих консервов в банках связан с послойной неравномерностью нагрева продукта, что приводит к более жесткой тепловой обработке периферийных слоев, что вызывает потери биоактивных веществ и ухудшение органолептических показателей качества продукта.
Постановка задачи. Вращением тары при стерилизации можно устранить не только неравномерность нагрева, но и увеличить коэффициент теплопередачи от греющей среды к продукту [1] за счет интенсификации внутреннего теплообмена посредством перемешивания продукта. Кроме того, одним из эффективных методов интенсификации внешнего теплообмена при охлаждении консервов, после их тепловой стерилизации, является использование воздушно-водоиспарительного охлаждения [2], сущность которого заключается в том, что на поверхность охлаждаемых банок, обдуваемых атмосферным воздухом , попеременно наносится водяная пленка температура которой на 25 ±2оС ниже температуры стенки банки.
Методы исследования. Для выяснения вопроса о необходимости вращения тары с концентрированными томатопродуктами при их стерилизации, а также степени неравномерности прогрева при тепловой обработке, нами исследованы прогреваемости консервов «томатное пюре» и «томатная паста» при стерилизации их в автоклаве по режимам действующей технологической инструкции [3].
На рис.1 представлены кривые прогреваемости и фактической летальности (КА) консервов «томатное пюре» в стеклянной таре 1-82-3000 при стерилизации их в автоклаве по режиму.
20 - 50 - 30 „
--118 кПа
100
Как видно из рисунка, в статическом состоянии банки, центральный слой продукта нагревается медленнее, чем периферийный, причем температурная разница между слоями составляет 20-300С. Соответственно и разница между фактической летальностью слоев также большая; фактическая летальность периферийного слоя составляет 330 усл.мин., а центрального слоя - 87 усл.мин. Коэффициент крайней неравномерности нагрева [4] Ккн.
= 3,79; скорость прогрева консервов также очень низкая и составляет 0,120С/мин. (для центральной точки) и 0,35оС/мин (для периферийной точки).
ТоС
90
80
70
60
>
2 1 • у/ / / 3
/XX/ 330 330 4 Уук
ш 87 V Ч>> /г/>
Кд,усл. мин
12
20
40
60
80
Т ,мин
Рис. 1 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее (1,3) и наименее (2,4) прогреваемых точках консервов "Томатное пюре" в таре
СКО 1-82-3000 при стерилизации в автоклаве по режиму: 20—50—30 • 118кЯа
100
ТоС
90
80
70
Кд,усл. мин
80 Т , мин
Рис. 2 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее (1,3) и наименее (2,4) прогреваемых точках консервов "Томатная паста" в таре СКО
15 _ 40 - 25
1-82-1000 при стерилизации в автоклаве по режиму: -^^--118кЛа
8
4
На рис.2 представлены кривые прогреваемости и фактической летальности консервов «томатная паста» в стеклянной таре 1-82-1000 при стерилизации их в автоклаве по режиму.
15 - 40 - 25
•118 кПа
100
Анализируя значения температурных перепадов между слоями, равные 20-28иС и коэффициента крайней неравномерности Кк.н = 422/88 = 4,79 , можно также судить о значительном перегреве периферийных слоев продукта и неравномерной тепловой обработке продукта в целом
Следовательно, изыскание новых, более эффективных способов тепловой стерилизации концентрированных томатопродуктов, обеспечивающих устранение указанных недостатков, представляет определенный научный и практический интерес.
Нами исследована прогреваемость консервов «томатное пюре» при ротационной стерилизации консервов в стеклянных банках 1-82-3000 при вращении с «донышка на крышку» при различных частотах с воздушно-водоиспарительным охлаждением, в результате чего выявлено, что при вращении банки неравномерность нагрева продукта уменьшается, а с увеличением частоты вращения разность температур между слоями снижается и достигает минимального значения 4-50С при оптимальной частоте вращения 0,25 -0,33 с-1 (15-20 об/мин).
Таким образом, при вращении банки с продуктом («томатное пюре») температурная разница между слоями уменьшается до 4-50С, кривые прогрева характеризуются большой скоростью проникновения тепла (скорость прогрева достигает 0,62-0,72оС/мин), что приводит к равномерному нагреву продукта, сокращению продолжительности процесса, а соответственно и улучшению качества готового продукта.
Для выяснения необходимости вращения тары при стерилизации консервов «томатная паста» нами также исследована прогреваемость этих консервов при их вращении с «донышка на крышку».
Результаты работы и их олбсуждение. Исследованиями прогреваемости консервов «томатная паста» также выявлено, что при вращении банки неравномерность нагрева консервов также уменьшается и при оптимальной частоте вращения n = 0,13-0,16 с-1 (8-10 об/мин), при которой консервы прогреваются более равномерно, температурная разница между слоями достигает минимального значения (50С). Таким образом, при вращении тары, скорость прогрева консервов увеличивается, продолжительность процесса нагревания уменьшается и обеспечивается равномерный прогрев консервов, по всему объему тары. На основании проведенных экспериментальных исследований нами разработаны режимы ротационной стерилизации с воздушно-водоиспарительным охлаждением консервов «томатное пюре» и «томатная паста» для аппаратов непрерывного действия. Режимы ротационной стерилизации консервов с воздушно-водоиспарительным охлаждением для аппаратов непрерывного действия можно представить в следующем виде:
To •hZb, •Ъ. • n , (1)
T T2 w
где: То - начальная температура продукта, оС; Т1- температура стерилизации, оС;
Т2 - температура охлаждающего воздуха в зоне охлаждения, оС;
ъ 1 - продолжительность нагрева воды в аппарате до температуры стерилизации, мин; ъ 2 - продолжительность выдержки при температуре стерилизации, мин; ъ з - продолжительность воздушно-испарительного охлаждения, мин.; n - частота вращения банки, с-1
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 17, 2010. -\-
2 1 1
2 • •> о 243 \ ' 3 >
/ у ^ 44
ТоС
90
80
70
60
Кд,усл. мин
12
10
20
30
40
п, мин
Рис. 3 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее (1,3) и наименее (2,4) прогреваемых точках консервов "Томатное пюре" в таре СКО 1-82-3000 при ротационной стерилизации с воздушно-
_ 15 _ 20 20 водоиспарительным охлаждением по режиму: 70 •
ТоС
90
80
70
60
100 25
• 0,25
\ у о — N
< в
Кд,усл. мин
12
10
20
30
40 п,мин
Рис. 4 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее (1,3) и наименее (2,4) прогреваемых точках консервов "Томатная паста" в таре СКО 1-82-1000 при ротационной стерилизации с воздушно-
водоиспарительным охлаждением по режиму: 70 •15_15 •— • 0 167
100 25 '
8
4
8
4
Г
Режимы ротационной стерилизации установлены, исходя из величины требуемой летальности, при этом фактическая летальность, достигаемая при стерилизации по данному режиму, должна быть больше или равна требуемой летальности.
На рис.3 показаны кривые прогреваемости и фактической летальности консервов «томатное пюре» при ротационной стерилизации с воздушно-испарительным охлаждением по новому разработанному режиму:
15 - 20 20 _
70-----0,25
100 25
Как видно из рис.3, при вращении банки продолжительность процесса сокращается на 45 мин, по сравнению с нагревом в автоклавах при статическом состоянии. Фактические летальности составляют: периферийный слой - 258 усл.мин., центральный слой - 181 усл.мин. Коэффициент крайней неравномерности Кк.н. = 258/181=1,42.
На рис.4 представлены кривые прогреваемости и фактической летальности консервов «томатная паста» в стеклянной таре 1-82-1000 при ротационной стерилизации по новому режиму
70.15-15.20. 0,167
100 25
Из рис.4 видно, что температурная разница уменьшилась до 50С, что говорит о сравнительно равномерном нагреве консервов. Соответственно фактическая летальность периферийного слоя - 243 усл.мин., а центрального слоя - 173 усл.мин. Коэффициент крайней неравномерности консервов Ккн=243/173=1,41.
Выводы:
Разработанные режимы ротационной стерилизации консервов обеспечивают
- промышленную стерильность консервов,
- повышение качества готового продукта,
- сокращение продолжительности теплового процесса стерилизации
- экономию энергозатрат на единицу продукции.
Библиографический список:
1. Рогачев В.И.,Бабарин В.И.. Стерилизация консервов в аппаратах непрерывного действия. - М.:Пищевая промышленность, 1978.
2. А.С.(СССР) № 1208144 . Б.И. № 5, 1986г.
3. Рогачев В.И. Справочник по производству консервов.-М.: Пищевая промышленность, 1979.
4. Мурадов М.С. Изыскание высокотемпературных режимов ротационной стерилизации консервов в потоке воздуха. Канд.диссерт. Одесса,1978г.
A.F. Demirova, T.A. Ismailov, M.E. Achmedov
Efficiency of rotational sterilization of concentrated tomato products in glass container.
Modes of sterilization of concentrated tomatoproducts on modes of the operating technological instruction in autoclaves and with air and waterevaporation cooling are investigated rotational way. Modes of sterilization of tomatoes-mashes and a tomato paste with use of rotation of container and air and waterevaporation cooling are established. Keywords: modes of sterilization, tomatoproducts, waterevaporation cooling.
Демирова Амият Фейзудиновна (р. 1970) доцент кафедры ТПОП Дагестанского государственного технического университета, кандидат технических наук (2004). Окончила Дагестанский государственный технический университет (1992). Область научных интересов: процессы и аппараты пищевых производств. Автор 24 научных публикаций
Исмаилов Тагир Абдурашидович (р. 1952) Ректор Дагестанского государственного технического университета. Доктор технических наук (1992). Окончил Дагестанский государственный университет (1975)
Область научных интересов: термоэлектрическое приборостроение. Автор более 400 научных публикаций.
Ахмедов Магомед Эминович (р. 1949) доцент кафедры ТиМ Дагестанского государственного технического университета, кандидат технических наук (1991). Окончил Дагестанский государственный университет (1972)
Область научных интересов: интенсификация технологических процессов пищевой промышленности
Автор около 500 научных публикаций (в том числе 320 патентов)
