Курсовая работа
по дисциплине: "Оборудование и автоматизация переработки продукции растениеводства"
На тему: "Машинно-аппаратурная схема производства томатного пюре мощностью 1 т в сутки"
Нижний Новгород 2008 г.
Содержание
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Характеристика сырья
1.2 Существующие технологии производств
2. Расчетно-аналитическая часть
2.1 Описание применяемого оборудования
2.2 Расчет производительности
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Человек, всегда вносил овощи в рацион своего питания. Цивилизация и прогресс принесли принципиальное решение этой проблемы. Современный способ жизни вынудил развивать направление хранения продуктов длительное время не только в свежем состоянии, а и в такой форме, которая наиболее сохранит их естественное состояние. Консервированием считается каждое умышленное мероприятие, которое придает сырью форму, пригодную для длительного хранения, и позволяет сохранить его природные свойства.
Слово «консервирование» произошло от латинского слова conserve, которое означает «сохранение». Научные основы современных методов консервирования были даны еще в 19 веке, когда кроме видимых виновников разложения продуктов, таких, как плесень и грибки, были обнаружены и невидимые формы микроорганизмов, бактерии и дрожжевые грибки. Это открытие сделал знаменитый французский химик Луи Пастер (1822–1895), который подробно изучил, прежде всего, дрожжевые и патогенные микробы и одновременно заложил научную основу умерщвления их зародышей. В честь него был назван пастеризацией способ частичной стерилизации веществ повышенной температурой, прежде всего, жидких. Дальнейшая эволюция принесла не только знание причин разложения, но и дальнейших биохимических изменений, объяснила значение продуктового метаболизма (обмена веществ). Это дало возможность научной специальности консервирования продуктов, которая рациональным способом обеспечивает долговременное хранение трудно сохраняемых продуктов, прежде всего, овощей, для круглогодичного их употребления.
Из этого наброска вытекает важность консервирования, его значение
социальное, государственное и гигиеническое, как с точки зрения
производителя, так и потребителя.
Переработка овощей, плодов в местах производства – важнейший путь
сохранения пищевых ресурсов. Трисвятский Л.А. (1991) в своей книге
«Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов» говорит о важной роли переработки в повышении экономической эффективности производственной деятельности хозяйств в результате более полной и рациональной реализации ценной продукции.
Комплексы оборудования по производству овощных консервов предназначены для производства консервов с целью насыщения потребительского рынка готовыми продуктами питания.
Комплекс по производству разделен на технологические участки, группы, комплекты с обозначением оборудования, входящих в них.
Обзор литературы
Характеристика сырья
Особая ценность томата определяется вкусовыми и диетическими свойствами, содержанием ценных компонентов. Томаты низкокалорийные, что позволяет широко применять их в диетологии.
Томаты – это основная культура в консервировании овощей. Главный показатель качества томатов – массовая доля водорастворимых сухих веществ, которая должна быть не меньше 6%. Отношение массовой доли растворимых сухих веществ к нерастворимым сухим веществам, к которым относятся семена, кожица, мякоть, сосудистые волокна, должно быть не больше 3.
Гармоничное сочетание сахаров (не менее 3,6%) и кислоты (не менее 0,45%) обусловливает вкус и качество томатов, а следовательно, и продуктов их переработки. Оптимальное отношение сахара и кислоты (сахарокислотный индекс) должно находиться в пределах 6–8 единиц. Наблюдается снижение этого показателя у недозрелых и повышение у перезрелых плодов, что приводит как в первом, так и во втором случае к ухудшению вкусовых и технологических достоинств томатов и вырабатываемых из них консервов.
Томат содержит органические кислоты, соли, витамины С, Р и каротин. Содержание витамина С, мг/на 100 г, не менее 25, β – каротина, мг/100 г, не менее 4,5, рН 4,2–4,4, выход сока не менее 70%. Отходы составляют 4,5 – 5,0%. Прочность плода на раздавливание 80 – 100 г на 1 кг массы плода или не менее 4,5 г на плод.
Переработанная продукция должна по качеству отвечать требованиям
государственного нормирования и санитарным нормам. При переработке сырья обязательно выполняют все правила ведения технологического процесса и обеспечивают должный технохимический и микробиологический контроль. Качество продуктов, вырабатываемых из томатов, зависит от многих условий, это: качество и сортовые особенности сырья, соблюдение технологических операций по подготовке сырья к переработке, рецептура, вид тары, в которую помещают продукт, её состояние и качество подготовки. Кроме вышеперечисленных факторов огромное значение имеют и сортовые особенности культур. Только определённые сорта пригодны для выработки продуктов высокого качества.
Для производства томатного пюре используют плоды с высоким содержанием сухих веществ и повышенным количеством пектина. Желательны продукты шаровидной формы. Количество семян в них должно быть небольшое. Чтобы продлить срок переработки, в хозяйстве необходимо иметь томаты разных сроков созревания.
Технология производства
Томатное пюре получают путем уваривания протертой томатной массы. Концентрация сухих веществ в томатном пюре составляет 12, 15 и 20%.
Доставка, приемка и хранение сырья. На переработку могут поступать томаты в целом или дробленом виде для транспортировки целых томатов ручного сбора могут быть использованы стандартные деревянные ящики вместимостью не более 16 кг, ящичные поддоны массой нетто 400 кг. Томаты сортов механизированной уборки допускается транспортировать в большегрузных транспортных средствах. Доставляют на сырьевую площадку консервного завода, где томаты хранят не более 18 ч (в ящиках и ящичных поддонах), в емкостях с водой – 8 ч, в охлажденной воде при температуре 5…10 °С – 24 ч.
Мойка томатов. Томаты подают на линию первичной переработки в порядке поступления на сырьевую площадку с учетом качественного состояния каждой партии. Подачу осуществляют с помощью гидравлического транспортера.
Из гидротранспортера через водоотделитель томаты поступают в моечные машины. Мойку проводят для удаления механических загрязнений – земли, глины, песка. Тем самым сильно снижается число микроорганизмов, и удаляются с поверхности ядохимикаты. При мойке необходимо окончательно удалить, прежде всего, засохшие ткани, в которых бы могли остаться споры микроорганизмов, и после стерилизации дополнительно способствовать порче готовых консервов.
Инспекция и сортировка. Завершается мойка сырья сортировкой по качеству. На этом этапе удаляют гнилые, заплесневевшие, недозревшие и пораженные болезнями плоды. На современных поточных линиях продукты сортируют флотационным способом. Флотационный способ сортирования основан на разной скорости всплывания в потоке воды зрелых и зеленых томатов. Для сортирования по цвету (красные, бурые и зеленые) применяют фотоэлектронные сортирователи.
Дробление томатов. Вымытые и отсортированные плоды дробят для облегчения последующего протирания в дробилках-семеотделителях.
Нормализация пульпы. В процессе производства концентрированных томатопродуктов нерастворимые в воде части (кожица, семена, сосудистые волокна) плода, не представляющие для получения готового продукта, удаляют, что приводит к перераспределению растворимых и нерастворимых веществ по сравнению с сырьем, соотношение их меняется. Оптимальное соотношение растворимых и нерастворимых веществ должно находиться в пределах 7 – 10. Поэтому пульпа нуждается в понижении доли нерастворимых веществ, с тем чтобы отношение растворимых и нерастворимых веществ приблизилось к оптимальному. Этот процесс называют нормализацией пульпы, ее достигают путем протирания пульпы, подогрева, вторичного протирания и прессования отходов.
Грубое протирание – неподогретую дробленую пульпу протирают на протирочной машине с диаметром отверстий сит 5 мм. В результате этой операции отделяются грубые включения, кроме того, на 30 – 50% снижается массовая доля горького вещества томатов – соланина, что улучшает вкус и качество готовой продукции.
Подогревание пульпы – грубопротертую пульпу направляют на трубчатые или пластинчатые подогреватели, где ее подогревают до 75±5 °С. При этом происходит гидролиз протопектина в пектин, что облегчает отделение кожицы от мякоти, мякоть переходит в пульпу и отходы снижаются в три раза. Кроме того, подогрев инактивирует ферменты, разрушающие пектин, способствуют его сохранению, что придает продукту однородную консистенцию.
Вторичное протирание – подогретая грубопротертая пульпа поступает в сдвоенную протирочную машину, где на первом сите с диаметром отверстий 1,2 мм удаляются оставшиеся семена и их частицы, кожица и грубые волокна, а на втором сите с диаметром отверстий 0,4 мм окончательно протирают массу до получения тонкодисперсной консистенции. Протирание через сито с диаметром отверстий 0,4 мм получило название финиширование.
Протирание, из-за неизбежного взаимодействия сырья с воздухом, приводит к неизбежному окислению, что требует ускоренной работы.
При протирании извлекается 80 – 88% легко отделяемой жидкой части томатной массы, отходы же возрастают до 12 – 15% (используемые отходы). Минеральную примесь удаляют после протирания массы через сито с диаметром отверстий 0,4 мм на гидроциклонах, что снижает количество примеси в 10 раз. Для сокращения потерь используемые отходы направляют на Разваривание при температуре 96±2 °С в аппараты шнекового типа или других типов, а затем в стекатель для отделения сока.
Прессование отходов. Оставшиеся отходы прессуют на прессе, их влажность после прессования не должна превышать 65±3%. Такая обработка позволяет дополнительно извлечь 6 – 8% томатного сока, который добавляют в протертую томатную пульпу, что снижает ее вязкость. В результате нормализации в мякоти пульпы уменьшается содержание клетчатки, лигнина, протопектина, пентозанов, что увеличивает отношение растворимых и нерастворимых веществ. Снижение вязкости пульпы приводит к увеличению ее температуропроводности, теплоемкости, что в целом улучшает работу выпарных станций.
Стерилизация томатной массы в потоке. Низкая активная кислотность рН (4,0 – 4,7) томатной пульпы, повышенная загрязненность при машинной уборке приводят к необходимости подвергать ее жесткой тепловой обработке для подавления микроорганизмов, в том числе и возбудителей ботулизма Clostridium botulinum. Стерилизацию осуществляют в многоходовых трубчатых теплообменниках. Температура стерилизации 125 °С, экспозиция 70 сек или 130 °С в течении 55 сек (для массы с рН выше 4,4).массу подают на стерилизацию насосами, обеспечивающими давление продукта на выходе из стерилизующей системы не ниже 280 кПа. Стерилизованную томатную массу перед подачей в вакуум-выпарные установки с выносными поверхностями нагрева не подвергают охлаждению, а направляют через редукционный вентиль в сепаратор первого корпуса (по продукту). Для аппаратов с расположением поверхности нагрева внутри корпуса томатную массу после выдерживания подвергают охлаждению до температуры 85±2 °С во избежание потерь продукта с соковыми парами. Охлаждение можно осуществить за счет самоиспарения в емкости при давлении, равном либо меньше атмосферного. Для вакуум-выпарных установок с выносными поверхностями нагрева допускается производить стерилизацию томатной массы до массовой доли сухих веществ 8%. Затем стерилизуют по режимам, как и для исходной массы, после чего направляют в сепаратор последующего корпуса. Если разность между температурой кипения в этом корпусе и температурой поступающего продукта не превышает 50 °С. Если оговоренная разность температур больше 50°с, то перед поступлением в последующий аппарат массу следует охладить.
Если в томатной массе соотношение растворимых и нерастворимых веществ меньше 6,5, то томатную массу направляют на производство томатного пюре, а если выше, то томатной пасты.
Варка томатного пюре. При производстве томатного пюре для уваривания пульпы можно использовать выпарные чаны – аппараты открытого типа, изготовленной из нержавеющей стали или покрытые изнутри кислотоустойчивой и термостойкой эмалью. Внутри корпуса установлена нагревательная змеевиковая камера, куда попадает пар давлением 0,08 – 0,12 МПа. Томатную массу с температурой 90 – 95 °С загружают в аппарат сверху через загрузочный люк. Выпаривание происходит при непрерывном доливе массы и поддержании слоя продукта над змеевиками около 100 мм. Когда массовая доля сухих веществ будет на 2 –3% ниже требуемой по стандарту, долив прекращают и заканчивают варку. При достижении заданных значений сухих веществ в змеевики пускают воду во избежание образования нагара, обусловленного оголением змеевиков при загрузке чана. Продолжительность варки 15%-ного пюре 25 – 30 мин, 20%-ного – 40 – 45 мин. Готовый продукт выгружают снизу одновременно с пуском воды в змеевики.
Также для концентрирования томатной массы можно использовать вакуум-выпарные установки.
Фасование. После чего продукт фасуют в тару. Для этого могут быть использованы металлическая и стеклянная тара вместимостью не более 10 дм3, а также алюминиевые тубы вместимостью не более 0,2 дм3.
Перед фасованием томатное пюре подогревают до 90 – 93 °С, в случае последующей пастеризации в непрерывно действующих аппаратах – лишь до 85 °С, а при тепловой обработке в автоклавах – до 94±2 °С при консервировании методом горячего розлива.
Томатное пюре фасуют на автоматических наполнителях для густых масс, укупоривают банки лакированными металлическими крышками и пастеризуют либо стерилизуют в автоклавах при температуре 100 °С в течении 10 – 35 мин в зависимости от вместимости тары.
Консервирование пищевых продуктов при помощи тепловой стерилизации заключается в том, что продукт, уложенный и укупоренный в герметичной таре, подвергается некоторое время нагреванию. Тепловая обработка в общих чертах проводится следующим образом. Консервные банки загружают в стерилизационный аппарат, в котором постепенно повышают температуру, доводя ее до требуемой (необходимой для уничтожения микроорганизмов). Эту температуру поддерживают в течение некоторого промежутка времени, затем ее постепенно понижают, доводя до температуры окружавшей среды. Только после этого пастеризованные банки вынимают из аппарата.
На промышленных консервных заводах при производстве концентрированных томатных продуктов широко внедряют асептическое консервирование. Этот способ заключается в раздельной поточной стерилизации продукта и тары при повышенной температуре с последующим охлаждением его и розливом в асептических условиях в стерильную тару.
Качество концентрированных томатных продуктов нормируют и оценивают по действующим государственным стандартам. Томатное пюре выпускают высшего и первого сортов. По внешнему виду масса должна быть однородной и тонкоизмельченной, без семян и кожицы. Вкус и запах должны быть натуральные, без горечи, пригара и посторонних привкусов. Цвет – характерный для томатопродуктов. У первого сорта допускают коричневый бурый оттенок.
Расчетно-аналитическая часть