CC BY
107
ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 664:66.047
Профессор С.Т. Антипов, доцент Д.А. Казарцев, доцент А.В. Журавлев, доцент Э.В. Ряжских, аспирант С.А. Виниченко
(Воронеж, гос. ун-т инж. технол.) кафедра машин и аппаратов пищевых производств, тел. (473) 255-38-96
Разработка линии переработки ягод черной смородины
Представлена технологическая линия производства сушеных ягод и порошка из них. Линия позволяет: повысить качество высушенной продукции за счет снижения потерь ценных компонентов, таких, как витамины, аминокислоты, моносахариды и т.д., повысить срок годности, снизить себестоимость высушенных продуктов. Для осуществления процесса сушки предложена оригинальная конструкция вакуумной сушилки непрерывного действия с СВЧ-энергоподводом.
The technological production line of dried berries and powder from them is presented. The line allows: to increase quality of dried-up production due to decrease in losses of valuable components, such as vitamins,
amino acids, monosaccharides, etc., to raise an expiration date of the
dried-up products, to reduce prime cost of the dried-up products. For implementation of process of drying the original design of the vacuum dryer of continuous action with the microwave oven - a power supply is offered.
Ключевые слова: сушка, технологическая линия, сушилка, тепломассообмен, СВЧ-энергоподвод.
В настоящее время важное социально-экономическое значение имеет проблема здорового питания населения России. Изучение витаминного статуса жителей ряда регионов показало, что дефицит витаминов в суточных рационах 40 — 80 % населения составляет: по витамину С — 50 — 80 %, витамину - Е до 15 %, витамину В - до 10 %, витамину Вб - до 32 %, каротину — более 40 %.
Отмечается недостаток кальция — до 40 %, фосфора - до 10 %, железа -
до 20 %, цинка - до 40 %, селена - до 80 %. Обеспечение нормальной жизнедеятельности организма человека возможно только при соблюдении сложных соотношений между многочисленными факторами питания.
Основное внимание при этом необходимо обращать на использование местного сырья растительного происхождения, обладающего наиболее усвояемыми нутри-ентами и обеспечивающего укрепление антиоксидантной защиты и неспецифического иммунитета человеческого организма.
Для обеспечения круглогодичного питания населения плодово-ягодной продукцией используют различные способы консервирования. Одним из наиболее эффективных способов является сушка. Предлагаемая технологическая линия и сушилка обеспечивают высокие показатели качества готового продукта при низких энергозатратах [1-3]. В качестве сырья могут быть использованы такие ягоды, как черная смородина, черника, виноград, рябина, крыжовник и т.д. Технологическая линия (рис. 1) для производства сушеных ягод и порошка из них работает следующим образом.
<£>Антипов С.Т., Казарцев Д.А., Журавлев A.B., Ряжских Э.В., Виниченко С.А., 2014
Рис. 1. Технологическая линия производства сушеных ягод и порошка из них: 1 - тележка; 2 - опрокидыватель; 3 - калибровочный вибростол; 4, 7, 9 - транспортер скребковый; 5 - инспекционный транспортер; б - машина моечная вентиляторная; 8 - камера окуривания; 10 - сушилка; 11 - камера охлаждения; 12 - транспортер шнековый; 13 - дробилка; 14 - пневмотранспортер; 15 - бункер-охладитель; 16 - просеиватель
Тележку с сырьем загружают в опрокидыватель, который подает сырье на калибровочный вибростол. На нем происходит сортировка ягод по размеру. Требуемый размер ягод определяется диаметром отверстий сита. Цель данной операции состоит в том, чтобы получить однородный сушеный продукт высокого качества. Откалиброванные ягоды скребковым транспортером направляются на инспекционный транспортер, на котором их сортируют по качеству, удаляя при этом гнилые, недозревшие, перезрелые, мягкие плоды, посторонние примеси и плодоножки. Отходы собираются в приемниках и перемещаются в сборники для утилизации или для вывоза за пределы цеха. Затем ягоды направляются в вентиляторную моечную машину. Процесс мойки осуществляют следующим образом: ванну заполняют водой, загружают сырье на транспортерную ленту, которая перемещает его через ванну, поднимая вверх, на наклонном участке ягоды ополаскиваются водой из душа. Одновременно с движением транспортера с сырьем в ванну нагнетается воздух, вызывающий барботаж, который повышает качество мойки без повреждения сырья. На выносной горизонтальной части транспортера излишняя вода стекает. Вода из душа стекает в ванну, а грязная вода уходит по сливной трубе, расположенной в верхней части ванны. Так обеспечивается проточность воды.
Далее вымытые ягоды с помощью скребкового транспортера поступают в камеру окуривания. Она представляет собой герметичную камеру, оборудованную непрерывно движущимся транспортером, а окуривание производят сернистым ангидридом из баллонов. Эта технологическая операция предназначена для лучшего сохранения натурального цвета, витамина С и предохранения от повреждений сельскохозяйственными вредителями при хранении готовой продукции. Окуривание продолжается в течение 5-10 мин. Затем сырье, прошедшее полный цикл предварительной подготовки, скребковым транспортером направляется в сушилку. Она представляет собой герметичную вакуум-сушильную камеру, в которой расположен ленточный транспортер, перемещающий сырье внутри сушилки. В камере создается разряжение до 13,2 - 19,8 кПа. В верхней части расположены СВЧ-источники энергии. Процесс сушки осуществляют при температуре 30 - 40 °С до остаточной влажности от 5 -15 % в зависимости от вида высушиваемого продукта. Данная конструкция сушилки позволяет осуществлять процесс обезвоживания с наименьшими потерями термолабильных веществ. Щадящие режимы сушки позволяют сохранять ценные компоненты высушиваемых продуктов, такие, как витамины, аминокислоты, моносахариды и т. д., а также улучшить органолептические показатели готовой продукции.
Предложенная технологическая линия предназначена как для получения сушеных ягод, готовых к употреблению, так и для получения порошка из них,
используемого в различных отраслях пищевой промышленности, косметологии и фармакологии.
Для получения готового продукта ягоды, высушенные до остаточной влажности 10-15 %, поступают в камеру охлаждения. В камере охлаждения располагается ленточный транспортер, лента выполнена из металлической сетки, а снизу вентилятором нагнетается воздух, который охлаждает высушенные ягоды. Далее шнековым транспортером ягоды подаются в автомат фасовочный. В нем продукт упаковывается в полиэтиленовые пакеты различного объема. После этого продукция поступает на склад-
Для получения порошка ягоды, высушенные до остаточной влажности 5-7 %, поступают в дробилку. Полученный порошок, с помощью пневмотранспортера подается в бункер-охладитель, в котором порошок остывает до температуры 20-25 С и далее поступает на просеиватель, в котором порошок разделяется на различные фракции. Более крупная фракция отправляется обратно в дробилку на доизмельче-ние. Полученная мелкая фракция пневмотранспортером подается в фасовочный автомат и упаковывается в нем в полиэтиленовые пакеты, затем поступает на склад.
Предложенная технологическая линия для производства сушеных ягод и порошка позволяет:
-повысить качество высушенной продукции за счет снижения потерь ценных компонентов, таких, как витамины, аминокислоты, моносахариды и т.д.;
- повысить срок годности;
- снизить себестоимость.
Для обеспечения процесса сушки в заданном режиме предлагается конструкция вакуумной сушилки непрерывного действия с СВЧ-энергоподводом (рис. 2).
Сушилка работает следующим образом.
Порция сыпучего материала из загрузочного бункера, подключенного к системе вакуумирования через загрузочный запорный вентиль по загрузочной воронке подается внутрь предварительно провакуумированной сушилки на сетчатую ленту конвейера. При движении конвейера высушиваемый материал проходит через устройство для регулирования высоты слоя, а затем попадает в зону сушки, окруженную каркасом, на котором установлены СВЧ-излучатели. Над лентой конвейера установлен щелевой волновод для равномерного распределения электромагнитных волн, а под ней установлены поглотители СВЧ-энергии. Устройство для регулирования высоты слоя продукта позволяет расположить его на транспортерной ленте равномерным слоем и высушивать его, получая однородно высушенный продукт высокого качества. При помощи смотровых окон можно наблюдать за движением ленты конвейера и в случае ее неправильной работы остановить процесс, чтобы не допустить серьезной поломки оборудования. Процесс сушки осуществляется путем воздействия электромагнитных волн работающих СВЧ-излучателей на высушиваемый материал. Количество СВЧ-излучателей зависит от производительности сушилки, размера частиц и типа высушиваемого сырья.
Корпус сушилки выполнен разъемным, верхняя часть - подвижная, в виде крышки, а нижняя - стационарно установлена. Это позволяет проводить ремонтные работы, изменять режимы движения транспортерной ленты, регулировать высоту слоя продукта и т. д.
Через патрубок производится отвод влаги к конденсатору водяных паров (не показан). Вакуумная установка существенно снижает температуру сушки, от которого непосредственно зависит качество готового продукта. Это позволяет сохранить содержание ценных компонентов (витамины, аминокислоты, моносахариды и др.).
Использование СВЧ-источников энергии сокращает энергозатраты за счет высокого КПД, а также за счет снижения потерь энергии на нагрев металлических элементов конструкции сушилки. Нагревание продукта происходит быстро и равномерно по всему объему, что значительно интенсифицирует процесс сушки.
Рис. 2. Вакуумная сушилка непрерывного действия с СВЧ - энергоподводом: 1 - корпус; 2 - патрубок;
3 - загрузочный бункер; 4 - загрузочный запорный вентиль; 5 - запорный вентиль; б - загрузочная воронка ; 7 - ленточный сетчатый конвейер; 8 - каркас; 9 - устройство для регулирования высоты слоя продукта, подаваемого на сушку; 10 - СВЧ-излучатель, 11 - щелевой волновод; 12 - поглотители СВЧ-энергии; 13 - смотровые окна; 14 - направляющая; 15 - накопитель сухого материала;
16 - сборник для брака
Продукт последовательно проходит зону загрузки, электромагнитной обработки и выгрузки. По направляющим сухой материал высыпается в накопитель, из которого удаляется при помощи запорного вентиля и выгрузного бункера (не показан), подключенного к системе вакуумирования. Продукт, который просыпается через сетчатую ленту конвейера, попадает в сборник для брака, который выполнен в виде прямоугольного желоба с длиной и шириной равной ленте конвей-
Вакуумная сушилка непрерывного действия с СВЧ-энергоподводом позволяет:
- интенсифицировать процесс сушки за счет использования СВЧ-энергии;
- снизить энергозатраты на осуществление процесса сушки.
1. Антипов, С. Т. Исследование процесса сушки яблок в аппарате с конвективным и СВЧ - энергоподводом [Текст]: монография / С.Т. Антипов, Д. А. Казарцев, А. В. Журавлев, A.A. Селин.- Воронеж, 2008.- 154 с.
2. Тепло- и массообмен при сушке семян кориандра в аппарате с СВЧ-энергоподводом [Текст]: монография / С.Т. Антипов, Д.А. Казарцев. - Воронеж : ВГТА, 2007. - 144 с.
3. Тепло- и массообмен при сушке яблок в аппарате с комбинированным энергоподводом [Текст]: монография / С.Т. Антипов, Д. А. Казарцев, А. В. Журавлев, A.A. Селин. - Воронеж : ВГТА, 2009. - 154 с.
1. Antipov, S.T.Issledovaniye of process of drying of apples in the device with convective and the microwave oven - power supply / Page. T.Antipov, D.A.Kazartsev, A.V. Zhuravlyov, A.A.Selene : V, 2008. - 154 p.
2. Antipov, S.T.Teplo-and mass exchange when drying seeds of a coriander in the device with SVCh-energopodvodom [Text] / Page. T.Antipov, D.A.Kazartsev; Voronezh, the state, technol. Akkad. - Voronezh: VGTA, 2007. - 144 p.
3. Antipov, S.T.Teplo-and mass exchange when drying apples in the device with the combined power supply of [Text] / Page. T.Antipov, D.A.Kazartsev, A.V. Zhuravlyov, A.A.Selene; Voronezh, the state, technol. Akkad. - Voronezh: VGTA, 2009. - 154 p.
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
