CC BY
37
-\-
УДК 664.863.813
А.М. Гаджиева, М.С. Мурадов
ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ТОМАТОПРОДУКТОВ
В данной статье разработан эффективный способ производства концентрированных томатопродуктов. Исследовано качество томатной пасты, полученной предлагаемым способом.
Ключевые слова: протирание томатной массы, нагревание, уваривание, вакуум, концентрация.
Введение. Концентрированные томатные полуфабрикаты представляют собой освобожденную от кожицы и семян и уваренную томатную массу.
Известны способы концентрирования томатопродуктов в однокорпусных или многокорпусных вакуум-выпарных установках, характеризующиеся тем, что мелкоизмельченную протертую томатную массу (пульпа без семян и кожицы) нагревают, кипятят при различных давлениях в надрастворном пространстве и, удаляя образующиеся вторичные пары, концентрируют ее.
Протирание томатной массы. Для получения однородной измельченной массы, а также для отделения кожицы, оставшихся семян, грубых волокон подогретую томатную массу направляют в строенную протирочную машину (триплекс) типа Т1-КП2Т, имеющую узлы регулирования угла опережения и величины зазора между бичом и ситом, в которой на первом сите с диаметром отверстий 1,2 мм удаляются кожица и оставшиеся семена, на втором сите с диаметром отверстий 0,8 мм удаляются все волокна и на третьем с диаметром отверстий 0,4 мм производится окончательное протирание массы до получения тонкодисперсной консистенции.
При отсутствии строенных протирок могут быть использованы однобарабанные универсальные протирочные машины типа Т1-КП2У, оснащенные ситами с диаметром отверстий 1,2 и 0,8 мм и работающие по последовательной схеме. Зазор между ситами и бичами варьируют в пределах от 2 до 7 мм.
При налаженной работе машин отходы при протирании не должны быть излишне влажными, иначе это будет свидетельствовать о потерях томатной массы. Вместе с тем чрезмерное перетирание ведет к повышенному переходу клетчатки в протертую массу, к ухудшению качества продукции и затруднению процесса уваривания пульпы.
Во избежание аэрации томатной массы рекомендуется подводить в протирочную машину острый очищенный пар.
Для уменьшения потерь в процессе производства следует отходы томатов после протирочной станции дополнительно отжимать на прессах типа ВПНД. Жидкую фазу, полученную на прессах, соединяют с протертой массой, идущей на концентрирование.
Более полное извлечение экстрактивных веществ из отходов, полученных на протирочных машинах, можно производить экстрагированием горячей водой. Для этой цели отходы из протирочных машин смешивают с горячей водой температурой 75°С (348,16 К)±5 в соотношении 3:1 и отжимают. Отжатую жидкую фазу, представляющую собой пульпу томатную с массовой долей сухих веществ 3-5%, смешивают с основной массой и уваривают.
Подогрев и охлаждение томатной массы. Протертую томатную массу перед увариванием необходимо подогреть до температуры 125°С (398,16 К) в течение 0,4 мин либо до 121 °С (394,16 К) в течение 2,5 мин, что обеспечивает стерилизацию томатной пульпы и гарантирует доброкачественность томатной пасты.
-4-
Для подогрева томатной пульпы используют многоходовые трубчатые
теплообменники. Подачу массы на подогрев осуществляют насосами, изготовленными из некорродирующих материалов. Производительность этих насосов и создаваемый напор выбирают в зависимости от параметров используемого подогревателя. Напор насоса при заданной производительности должен обеспечить давление продукта на выходе из подогревателя, превышающее давление греющего пара на 49-59 кПа (0,5-0,6 кгс/см ).
После выдержки при температуре 121 или 125°С (394,16 К или 398,16 К) томатную пульпу перед подачей в вакуум-выпарные установки (ВВУ) следует охладить до температуры, не превышающей температуру кипения массы в I (по продукту) корпусе ВВУ более чем на 23°С (296,16 К) ±2.
Охлаждение томатной массы можно осуществить за счет самоиспарения в емкости при давлении, равном либо меньшем атмосферного (в зависимости от температуры кипения в I корпусе ВВУ).
Чтобы предотвратить унос продукта с паром (самоиспарение), высота парового пространства при заданном диаметре емкости и производительности должна определяться допустимым напряжением пространства емкости (6000 м ).
При вакуумном охлаждении пульпы образующийся пар следует подавать на конденсатор смешения. Охлажденная томатная пульпа поступает на концентрирование. Концентрирование томатной массы. Концентрирование является основным технологическим процессом производства томатной пасты. Для обеспечения высокого качества продукта его необходимо изготовлять при пониженных температурах кипения кратковременным тепловым воздействием.
Наиболее совершенным оборудованием являются автоматизированные выпарные установки непрерывного действия, концентрирование томатопродуктов на которых производят, как правило, до 30% массовой доли сухих веществ, а при использовании сырья с высокой массовой долей сухих веществ — до 35-40%.
Недостатками известных способов концентрирования томатопродуктов являются то, что продолжительность процесса выпаривания (концентрирования) большая (в самых современных выпарных установках продолжительность процесса более 35 минут), и ухудшается качество готового продукта. Это связано с тем, что коэффициент теплопередачи по мере концентрирования раствора значительно уменьшается из-за увеличения вязкости и низких скоростей рабочей среды относительно поверхности теплопередачи.
Постановка задачи: разработка эффективной технологии производства концентрированных томатопродуктов;
определение продолжительности процесса концентрирования;
исследование качества томатной пасты, полученной существующим и предлагаемым способами.
Целью исследования является сокращение продолжительности процесса концентрирования путем увеличения коэффициента теплопередачи от поверхности теплопередачи к увариваемой томатной массе за счет увеличения скорости последней относительно поверхности теплопередачи и удаления влаги из раствора путем ее самоиспарения при низких давлениях.
Методы испытаний. Поставленная цель достигается тем, что томатную пульпу в потоке нагревают в трубчатом теплообменнике до 125°С и охлаждают при низких давлениях (до 700 мм.рт.ст. вакуума) до 50-60°С, при этом за счет самоиспарения раствора влага в виде вторичного пара удаляется.
Предлагаемый способ концентрирования осуществляют следующим образом: томатную пульпу после протирания и финиширования (тонкого измельчения) при помощи насосов прогоняют через трубчатый теплообменник и нагревают до 125°С, после чего нагретая пульпа попадает в сепаратор, работающий под вакуумом около 700 мм. рт. ст. В сепараторе за счет самоиспарения удаляется определенная часть влаги, и раствор
-\-
концентрируется; далее этот процесс нагрева до 125°С и охлаждение в вакууме до 50-60°С
повторяют примерно 15-16 раз, и достигается 30% концентрация томатной массы. Такое выполнение способа позволяет сократить время пребывания томатной массы в установке более чем 4-5 раз и улучшить качество готовой томатной пасты.
Предположим, что необходимо концентрировать 5 кг томатной пульпы с исходным содержанием сухих веществ 5%. Нагревается пульпа до 125°С и охлаждается под вакуумом (700 мм.рт.ст.) до температуры 60°С. Теплота парообразования при температуре 60°С г = 2358 10 дж/кг. Теплоемкость (дж/кгК) томатной массы при содержании сухих веществ:
5% - 4049; 12%-3855;
9%-3938; 18%-3689.
В таблице приведены результаты расчета количества удаляемой влаги и концентрация раствора за счет самоиспарения томатной пульпы при охлаждении ее под вакуумом (670-700 мм.рт.ст.)
Таблица
№ ъ п/п Qн=G•c(tк - гн), Дж Ж = 0, кг г П = СП ,% 1 п ? С-I Ж 1=1
1 Q1=5*4049(125-60) =1315925 ^^=0,558 п1=5,628
2 Q2=4,442*4049(125-60)=1169067,77 W2=0,496 п2=6,335
3 Qз=3,946*4049(125-60) =1038528 Wз=0,44 П3=7,13
4 Q4=3,506*4049(125-60) =922726,6 W4=0,3913 п4=8,026
5 Q5=3,1147*4049(125-60) =819742,3 W5=0,558 П5=9,032
6 Q6=2,7671*3938(125-60) =708294,6 W6=0,3 П6=10,13
7 Q7=2,4671*3938(125-60) =631503,6 W7=0,2678 П7=11,36
8 Q8=2,1993*3938(125-60) =562954,82 W8=0,2387 П8=12,7
9 Q9=1,9606*3938(125-60) =501854,78 W9=0,2183 п9=14,29
10 Ql0=1,7423*3855(125-60) =436576,8 Wlo=0,1851 пю=15,988
11 Q11=1,5572*3855(125-60) =390195,4 Wll=0,1655 пп=17,889
12 Ql2=1,3917*3689(125-60) =333708,8 Wl2=0,1415 п12=19,914
13 Qlз=1,2502*3689(125-60) =299779,2 Wlз=0,1271 п13=22,158
14 Ql4=1,1231 *3689(125-60) =269302,5 Wl4=0,1142 п14=24,67
15 Ql5=1,0089*3689(125-60) =241919,08 Wl5=0,1026 п15=27,46
16 Q16=0,9063*3689(125-60) =217317,1 Wl6=0,0927 п16=30,57
Таким образом, после 16-кратного подогрева и концентрирования достигается 30% концентрация томатной массы.
Расчет продолжительности концентрирования:
Труба диаметром 0,038х3,5
dв = 0,031 - внутренний диаметр
dн= 0,038 - наружный диаметр
5 = 0,0035 - толщина стенки
Скорость продукта в трубе и = 2 м/с (принимаем)
Массовый расход, кг/с
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 17, 2010. -\-
О = —— - v-р 4
где р = 1020 кг/м3
^ 3,14-0,0312 „ 1Л„Л , .
О = --'--2 -1020 = 1,54кг/с
4
Необходимое количество тепловой энергии
О, = О - Ф к - К )
О = 1,54 кг/с; с = 4049 ^^; ^ = 1250С; tн = 600С.
кг К
Он = 405305 Вт. и. = 1510С
_ (151 - 60)-(151 -125) _ 65 = = 2,3 ^3,5
26
** = 65 = = 51,940 С
р 2,3 - 0,5441 1,2514
Е = &
к -К
„ 405305 405305 2
Е =-=-= 3,12м
2500-51,94 129805
Одна труба d = 0,038 м при длине 3м имеет f = 0,36 м . Количество необходимых труб
Е 312
п = — = —— = 8,7 = 9 труб , I = 3м I 0,36
Если соединить эти трубы получится одна труба длиной 9 3=27м. При скорости 2 м/с время нагрева томатной пульпы
27
т = — = 14сек 2
Примем приблизительно: п=15 сек,
продолжительность охлаждения (самоиспарения раствора) 15 с. Общее время 15+15=30сек.
Общая продолжительность процесса варки для получения 30% пасты
тоб=30-16=480 сек
480 „
или тоб =-= 8мин
об 60
Если предположить, что процесс нагрева в теплообменнике происходит в течение 15 секунд и охлаждение под вакуумом тоже 15 секунд (всего 30 секунд), то общая продолжительность варки будет 1630=480 секунд или 8,0 минут, т.е. продолжительность варки сократится относительно существующих способов более 4 раз.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 17, 2010. -\-
Результаты эксперимента и их обсуждение.
• Экспериментальные данные подтверждают, что продолжительность варки сократится относительно существующих способов более 4 раз.
• Томатная паста, полученная по предлагаемому способу производства по качественным показателям лучше относительно томатной пасты, полученной по существующему способу.
Выводы:
• Разработана новая эффективная технология производства томатной пасты, выполнение которой приводит к сокращению продолжительности варки относительно существующих способов более 4 раз
• Лучше сохраняется качество продукта.
Библиографический список:
1. М.С.Аминов, М.С.Мурадов, Э.М.Аминова Технологическое оборудование консервных и овощесушильных заводов.- М.: Колос.1996.
2. О.Г.Лунин, В.Н. Вельтищев Теплообменные аппараты пищевых производств.- М.: ВО «Агропромиздат». 1987.
3. Сборник технологических инструкций по производству консервов. Т.3.- М.: Пищевая промышленность. 1977.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 17, 2010.
-\-
A.M. Gadjieva, M.S. Muradov
An effective method of tomato-juice production
In article there is the new effective method of tomato-juice production is developed. The percentage of wasted during the thermal treatment at different temperatures is determined, the quality of tomato-juice obtained by existing and suggested methods are researches.
Гаджиева Аида Меджидовна (р. 1968) доцент кафедры технологии и машин Дагестанского государственного технического университета, кандидат химических наук (2004), докторант.
Направление научной деятельности: совершенствование технологических процессов консервного производства. Автор более 40 работ.
Мурадов Миязуллах Салманович (р. 1940) заведующий кафедрой Технодогии и машин Дагестанского государственного технического университета, кандидат технических наук (1978), профессор(1993), окончил Дагестанский государственный университет (1965). Область научных интересов: стерилизация пищевых продуктов Автор более 200 научных работ.
