CC BY
52
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ОТРАСЛИ
ТЕМА НОМЕРА ■
Конвейерная сушка
макаронных изделий
Р.Х. Рахимов, В.П. Ермаков
Институт материаловедения НПО «Физика-Солнце» АН РУз Н.Ю. Шкарин, А.С. Тимонин
Московский государственный университет инженерной экологии Р. John
InfraRot Anlagen GmbH
Производство макаронных изделий включает ряд операций. Основная и наиболее важная - сушка макаронных изделий. Разные виды изделий сушат при различных температурах. В связи с этим и время сушки будет различным.
Трубчатые размерные (длинные) изделия сушат при невысокой температуре (30...40 °С) в течение 20-24 ч, а иногда даже 36 ч. При температуре 50.55 °С продолжительность сушки составляет 12.14 ч (режим нормальной сушки).
Короткорезаные - при температуре 50.55 °С сушат в течение 4-8 ч (без учета времени стабилизации продукта, которое составляет 3-4 ч).
При режимах высокотемпературной сушки 70.85 °С длинноразмерные изделия сушат 10 ч, короткие - около 3-6 ч.
Супервысокотемпературную сушку проводят при 100.130 °С. Длинноразмерные изделия сушат 4-6 ч, коротко-резаные - от 1 ч 20 мин до 2 ч 40 мин.
Приведенные параметры процессов соответствуют изменению исходной
Таблица 1
Конвекционная сушка в сушилке шкафного типа
Фаза сушки Время процесса Температура среды, °С Остаточная влажность изделия, %
Предсушка 33,0
1-я часть 10 мин 65.70 25,0-28,0
2-я часть 50 мин 72.78 19,5-20,0
Сушка
1-я часть 2 ч 30 мин 70.77 17,0
2-я часть 1 ч 40 мин 55.60 15,0
3-я часть 1 ч 30 мин 50.60 12,5
Всего: 6 ч 40 мин
Стабилизация 3-4 ч 12,5-13,0
Таблица 2
Результаты (по массе) контрольной сушки
На входе в зону, г На выходе из зоны, г Потеря массы, г
1000 876 124
1000 886 114
1000 880 120
влажности продукта с 30 до 12,5 %. Сушку проводят в сушилках различного типа: безкалориферных, конвейерных, камерных и др.
При известных методах чрезмерно ускоренная сушка приводит к растрескиванию и, соответственно, к увеличению количества лома и крошки. А замедленная сушка (особенно при дополнительном увлажнении камер) - к развитию в макаронных изделиях вредной микрофлоры кислотообразующих бактерий (повышающих кислотность изделий), грибков и Ва&. !еуапБ, вызывающих вспучивание макаронных изделий, приводящих изделия в негодность.
Основные задачи при производстве макаронных изделий: увеличение производительности при снижении энергозатрат; улучшение потребительских качеств готового товара (внешний вид, развариваемость) и, главное, повышение пищевой ценности продукта.
Всего этого можно достичь, применяя в технологическом процессе сушки специально подобранную по функциональному назначению керамику, синтезированную на солнечной печи, нанесенную на излучающие ИК-элемен-ты.
Используя подобные элементы, был рассчитан, спроектирован и изготовлен экспериментальный конвейер для сушки макаронной продукции. Он был испытан на базе цеха по производству макаронных изделий компании «Цес-на-Тау», которая любезно предоставила нам возможность тестирования метода и устройства (г. Алма-Ата, Казахстан).
Исходные данные конструкции: сушилка транспортерного типа с лентой-сеткой шириной 600 мм, длина рабочей зоны - 3550 мм, рабочая длина элементов - 620 мм (элементы расположены перпендикулярно движению ленты сверху над продуктом и снизу под сеткой); основа элементов - кварцевая трубка диаметром 12 мм; общее количество - 64 излучателя; суммарная габаритная мощность - 9400 Вт.
Излучающие элементы имели различные электрические параметры в зависимости от их местоположения в ра-
бочей зоне линии. Рабочая зона была разбита на три участка с различной активностью излучения керамики. В начале линии формировался большой поток лучевой энергии, где температура продукта во всей массе ускоренно доводилась до заданного режима сушки. Затем продукт попадал в основную зону интенсивной сушки. После чего в третьей зоне глубинной сушки, с уменьшенной скоростью возгонки, влажность продукта доводилась до минимально возможной при заданных скоростях линии и ее ограниченной длины.
Основное назначение экспериментального конвейера изначально состояло в демонстрации возможности применения специальной функциональной керамики в процессах сушки макаронных изделий.
Сравнение проводили с итальянским оборудованием цеха (технический проект технологического процесса производства макаронных изделий выполнен в организации Z.D.J. Engineering Limited проектировщиком Др. Милан Жежель).Наилучший вариант традиционного процесса сушки представлен в табл. 1.
Сушку проводили в сушилке шкафного типа (по производительности, равной экспериментальному конвейеру), имеющей мощность 31000 Вт.
Данные по экспериментальной сушке: мука (крупка) из мягкой пшеницы по ГОСТ 20394-87; исходная влажность теста - 30 % (тесто без добавки яиц и обогатителей); время нахождения продукта в рабочей зоне конвейера - 7 мин 30 с; форма макаронных изделий - лапша (пластина шириной 1517 мм с волнистыми краями и длиной 20-30 мм) и рожки (наружный диаметр около 5 мм, толщина стенок 1,5 мм, длина 20-30 мм). Размеры указаны для сухих изделий.
Пробная работа на экспериментальном конвейере показала, что изделия после сушки были твердоупругие, на изломе стекловидные, с равномерной структурой по глубине.
Определяя динамику сушки, измеряли массу контрольных участков. Для этого выполнили три навески по 1000+/-2г. Транспортерная лента была загружена полностью по всей длине.
Контрольные зоны были расположены среди потока продукта. После одного прогона продукта через активную зону за 7 мин 30 с получили следующие результаты (табл. 2).
В среднем остаточная масса после прогона составила 880,76 г, что соответствует 20%-ной остаточной влажности при 30%-ной влажности исходного теста.
Из приведенных графиков динамики сушки рис. 1 видно, что в сравнении с
контрольной сушкой на стандартном оборудовании конвекционного типа (такой же производительности), где подобные результаты были получены через 60 мин, ИК-сушка с применением функциональной керамики по времени прошла в 8 раз быстрее (табл. 3).
На единицу продукции экспериментальным конвейером затрачено в 26 раз меньше энергии по сравнению с традиционным методом.
Часть контрольной партии продукта пропустили через активный участок транспортера дважды (табл. 4, п. 2).
Изделия, прошедшие предварительную сушку, разложили на кассетах и оставили на воздухе для досушки и стабилизации продукта. По внешнему виду готовые изделия не отличались от аналогичных изделий, полученных традиционным способом сушки по технологии, представленной в табл. 1.
Важное потребительское свойство макаронных изделий - их состояние после варки, которую проводили согласно ГОСТ 14849-89. Результаты варки см. в табл. 4.
При сравнении п. 1 и п. 3 (даже с учетом увеличения времени варки с 12 до 16 мин) наглядно видно, что изделие не разварилось и не слиплось.
Двойной прогон под активной зоной контрольной партии продукта с промежуточным остыванием (п. 2) привел к некоторому ухудшению потребительских свойств по сравнению с однократным. Это объясняется тем, что процесс сушки с применением функциональной керамики нельзя прерывать, удаляя продукт из активной лучевой зоны, так как при этом нарушается динамика сушки и происходят необратимые изменения продукта, ухудшающие его потребительские свойства.
Процессы сушки макаронных изделий с использованием избирательных ИК- преобразователей в значительной степени отличаются от обычных. В процессе сушки необходимо обеспечивать непрерывный отвод паров, выделяющихся из продукта, при помощи продуваемого воздуха. Поскольку пар, выделенный продуктом, препятствует прохождению лучей вглубь структуры и массы самого продукта, энергия лучей начнет поглощаться паром. Он перегревается, что приведет к вторичному нагреву продукта и нарушению динамики процесса сушки. Последняя может в значительной степени замедлиться, что приведет к порче самого продукта, который начнет «вариться» на пару. Качественные показатели начнут приближаться к продуктам, высушенным обычными традиционными способами. Применение закрытых камер с дополнительным увлажнением недопустимо. Вышеприведенные данные были получены без использования
TECHNICAL SUPPLY OF INDUSTRY
проточно-вытяжной вентиляции, при высокой влажности в помещении цеха (рис. 2).
Из приведенного графика, характеризующего классические процессы сушки в замкнутом пространстве, видно, что при применении принудительной вентиляции можно получить лучшие результаты по динамике сушки.
В результате проведенных экспериментальных работ по конвейерной сушке макаронных изделий с использованием преобразователей спектра были сделаны следующие выводы.
Для расчета высокоэкономичной и оптимальной конструкции проектируемого конвейера с применением функциональной керамики необходимо исходить из ожидаемой производительности комплекса; ширины применяемой транспортерной ленты; массы закладки продукта на единицу площади (при различных стадиях сушки), которая, в свою очередь, зависит от геометрической формы изделий; местных условий установки оборудования, которые в значительной степени влияют на газодинамику комплекса; оптимального распределения излучателей и их мощностей внутри устройства в зависимости от стадии процесса сушки в текущий момент времени, а также от многих других сопутствующих специфических факторов, влияющих на процессы сушки, которые, впрочем, могут быть учтены.
Так же значительно улучшить и оптимизировать динамику сушки можно применением в конструкции конвейера излучателей с различными типами самой функциональной керамики.
Некоторые типы керамики имеют лучшие параметры в начальной стадии сушки, другие же оказывают лучшее воздействие в середине процесса. И есть керамические излучатели, которые экономичнее и качественнее досушивают продукт.
Учитывая при проектировании все перечисленные выше факторы и их влияние на процессы сушки, можно достичь гораздо лучших экономических и качественных характеристик, чем в вышеприведенных в испытанном экспериментальном конвейере.
Основные достоинства сушильных конвейеров для сушки макаронных изделий с применением специальной функциональной керамики: высокая экономичность; более качественные потребительские свойства целевого продукта (развариваемость, слипае-мость и т. п.); значительно более длительные сроки хранения за счет стерилизующего эффекта керамики; высокое качество и пищевая ценность продукции, так как обеспечивается почти полное сохранение всех активных и
Динамика сушки макаронных изделий
1U
¿Ъ
Время, мин
4U
ЬЬ
Рис. 1. Сравнение процессов предварительной сушки (по технологии табл. 1) макаронных изделий: 1 - ИК-сушка; 2 - конвекционная сушка
Таблица 3
Экономические показатели процесса сушки экспериментальным конвейером
Сушка Мощность устройства, Вт Время работы, мин Расход энергии, Вт/ч
Традиционная 31000 60,0 31000
Эксперимен- 9400 7,5 1175
тальная
Таблица 4
Потребительские и качественные свойства сушеных макаронных изделий
Вид изделия Технология Время варки, мин Результаты
Лапша (плас- 1. Традиционная 12 Сильно разварились и слипаются
тины) 2. Эксп. 2-й прогон 14 Разварилось 25 % Почти не слипаются
3. Эксп. 1-й прогон 16 Не разварились Не слипаются Вода почти прозрачная
Рожки 4. Эксперимент 15 Не разварились Не слипаются
5. Традиционная 15 Разварилось 30 % Слипаются
Влажность
Включение вентиляции Время, мин
Рис. 2. Динамика процесса сушки в замкнутом пространстве: 1 - сушка при слабой вентиляции помещения; 2, 3- сушка при включении общей приточно-вытяжной вентиляции
вкусовых природных компонентов, закладываемых в продукт при замесе теста; возможность автоматизации всего процесса производства - от замеса теста до упаковки готовой продукции - в единой конструкции.
2
и
