Расчетно-аналитическая часть

2. Расчетно-аналитическая часть

 

2.1 Описание применяемого оборудования

Для подачи томатов с сырьевых площадок используют гидравлический транспортер. Гидравлический транспортер представляет собой желоб, имеющий в поперечном сечении форму полукруга с вертикальными стенками. Уклон транспортера должен составлять 8 – 12 мм на 1 пог. м его длины. Для нормальной работы радиусы закруглений в плане должны быть не менее 2,5 – 3,5 м. скорость движения потока в гидравлическом транспортере определяется по формуле

υ = Ċ√RI

где Ċ – коэффициент шероховатости (для цементированных гидравлических транспортеров томатных линий Ċ = 26,5); R – гидравлический радиус; I – уклон русла (0,08–0,12).

Расход воды на 1 кг томатов около 4 –5 л, скорость перемещении плодов по транспортеру 0,7 – 1,0 м/с.

Для обработки поступающего сырья на консервных заводах широко применяют вентиляторные моечные машины. В этих машинах вода в отмоечной части подвергается турбулизации воздухом от вентилятора. Моечная машина Т1-КУМ-5 предназначена для мойки овощей и фруктов. Продукт загружается в моечное пространство ванны, заполненной водой, где интенсивно моется в результате барботажа посредством сжатого воздуха. Из моечного пространства ванны вымытый продукт выносится наклонным транспортером, на верхней части которого (перед выгрузкой) ополаскивается водой из душевого устройства. Выгружается продукт через лоток. Водой ванна заполняется через душевое устройство и патрубок, установленный на боковой стенке ее. В процессе работы пополнение водой осуществляется через душевое устройство. Горячая вода сливается через боковые прорези в стенке ванны.

Производительность вентиляторной моечной машины (кг/ч) можно определить по формуле:

Q=3600Bhφύp

где В-ширина ленты, м; h – высота слоя сырья, м; φ – коэффициент заполнения ленты (0,6–0,7); ύ – скорость движения ленты, м/с (ύ=0,12…0,16 м/с); p – насыпная масса сырья, кг/м³.

Достоинством вентиляторной моечной машины является то, что интенсивное движение потока воды в ванне приводит к удалению грязи с плодов в результате их трения между собой. Недостатком является необходимость интенсивного ополаскивания вымытого в ванне сырья вследствие того, что из-за пузырьков воздуха на поверхности воды образуется слой грязной пены и при выходе из воды чистые плоды загрязняются. Давление чистой воды в душевом устройстве должно быть не менее 0,3–0,4 МПа.

Техническая характеристика моечной машины Т1-КУМ-5.

Производительность техническая (по помидорам), т/ч…………………… 5,0

Потребляемая электроэнергия, кВт-ч…………………………………… 4,1

Расход воды, м³/ч………………………………………………………………5,0

Снижение бактериальной загрязненности после мойки (при исходной 3*10⁶), число раз не менее…………………………………………………… 10

Габариты, мм……………………………………………….. 3805–1285*1790

Масса, кг……………………………………………………….………… 910

Для измельчения применяются дробилки с семяотделителями. Дробилка А9-КИФ состоит из протирочной машины, сепаратора, площадки для электродвигателя и электрооборудования. Все узлы смонтированы на стане.

Сепаратор имеет литой корпус из нержавеющей стали, который представляет собой цилиндрическую горизонтальную шнековую камеру с продольными рифлениями внутри. С одного конца шнековая камера открыта и имеет крышку, с другого конца находится горловина прямоугольного сечения с приемным окном вверху. В горловине смонтированы два лопастных валка для раздавливания перерабатываемых плодов. Валки расположены в одной горизонтальной плоскости и вращаются навстречу друг другу. Вдоль шнековой камеры размещен шнек с переменным шагом, приводимый во вращение через клиноременную передачу от электродвигателя.

Протирочная машина состоит из цилиндрического корпуса с передней и задней торцевыми крышками и сборника в виде наклонного лотка, размещенного вдоль корпуса внизу. Внутри корпуса установлен протирочный барабан. В протирочном барабане имеется бичевой вал.

При работе дробилки осуществляются следующие операции: раздавливание поступивших помидоров между двумя лопастными валками; отжимание жидкой фазы с семенами в шнековой камере и дробление кожуры с остатками мякоти в ножевом аппарате сепаратора; протирание жидкой фазы с целью отделения семян.

Техническая характеристика дробилки А9-КИФ

Производительность техническая, кг/ч………………………………..3000

Расход пара, кг/ч……………………………………………………………30

Давление пара, МПа………………………………………………………0,2

Диаметр, мм не более

валков мялки……………………………………………………………..215

шнека сепаратора………………………………………………………..270

протирочного барабана………………………………………………….220

Частота вращения, с^-1

валков мялки……………………………………………………………. 0,88

шнека………………………………………………………………………4,5

бичевого вала……………………………………………………………. 15,3

Мощность двигателя мялки и сепаратора, кВт…………………………2,2

Мощность двигателя протирочной машины, кВт…………………….. 0,75

Применяются также дробилки Д2–7,5 и Д2–15. При их работе осуществляются следующие операции:

раздавливание поступающих через прямоугольный патрубок подготовленных томатов в мялке между восьмилопастными валками, имеющими взаимовстречное вращение;

отжимание шнеком с переменным шагом жидкой фазы с семенами в корпусе сепаратора и дробление мякоти с кожурой в ножевом устройстве сепаратора;

протирание жидкой фазы с семенами в протирочной машине с целью отделения семян, которые бичами продвигаются в торец протирочного барабана и выводятся из машины.

Техническая характеристика дробилок

показатели	Д2–7,5	Д2–15
Производительность, кт/ч Размеры дробленых частиц, мм, не более Выход семян, % к их содержанию в сырье Количество дробленых семян, %, не более Потребляемая электроэнергия, кВтч Частота вращения, с-1 валков мялки шнека бичевого вала	7500 20 50 20 3 1,5 4,5 15,6	15000 20 50 20 5,2 4,5 6,75 23,7

Для протирания наиболее часто используются протирочные машины Т1-КП2Д и Т1-КП2Т.

Машина Т1-КП2Д применяется на небольших производствах. Она состоит из двух агрегатов, предназначенных для двойного протирания томатной массы. Она состоит из привода, верхнего и нижнего роторов, верхнего и нижнего ситчатых барабанов, шахты. Шахта расположена с торца машины и состоит из двух лотков для удаления отходов. Шахта крепится к корпусу при помощи петель.

Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2Д

Производительность, т/ч……………………………………………. 3,5

Частота вращения ротора, об/мин…………………………………..790

Диаметр ситчатых барабанов, мм…………………………………..300

Длина ситчатых барабанов, мм……………………………………..835

Мощность привода, кВт………………………………………………5,5

Протирочная машина Т1-КП2Т используется на производствах с большей производительностью. Она состоит из соединенных вместе агрегатов для протирания на станине со стойками. Агрегаты представляют собой барабаны, внутри которых вращается ротор с четырьмя бичами. Механизм регулирования угла опережения бичей по ходу помещен между двумя подшипниками основного подшипникового узла верхнего ротора. Роторы двух агрегатов приводятся в движение от одного электродвигателя, третьего агрегата – от другого электродвигателя. Отходы после протирания могут отводиться из каждого барабана отдельно, а при необходимости – собираться вместе.

Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2Т

Производительность, т/ч…………………………………………….. 10,0

Частота вращения ротора, об/мин……………………………………800

Диаметр барабанов, мм………………………………………………..388

Длина барабанов, мм…………………………………………………..856

Мощность привода, кВт…………………………………………………17

Подогревание томатной пульпы производится в трубчатых или пластинчатых подогревателях. Применяются шестицелиндровые кожухотрубчатые теплообменники Т1-КТЮ производительностью до 8000 кг/ч, расход пара 600 кг/ч, мощность электродвигателя 3кВт. Используют также для подогрева и стерилизации томатной массы агрегат томатно-соковый А9-КАВ. Производительность агрегата 4200 л/ч; установленная мощность 18,5 кВт; расход пара в цилиндрах подогревателя не более 1250 кг/ч; давление пара в цилиндрах подогревателя до 0,3 МПа; площадь поверхности теплообмена в подогревателе дробленой массы 4,5м²; температура дробленой массы 80±10 °С; температура стерилизации не ниже 125 °С.

Пластинчатые теплообменные аппараты имеют ряд преимуществ: компактность, значительные величины коэффициентов теплопередачи, возможность размещения в одном аппарате секций нагрева, охлаждения, регенерации, экономичность, простота устройства и обслуживания, надежная работа в разных режимах, возможность применения автоматического регулирования процесса. Нагревание жидкости (без пастеризации и охлаждения) осуществляется в аппаратах А1-ОНС-5; А1-ОНС-10; А1-ОНС-25.

Техническая характеристика теплообменных аппаратов

п показатели	А А1-ОНС-5	А1-ОНС-10	А1-ОНС-25
Производительность, м3/ч Температура жидкости, °С На входе На выходе Расход пара, кг/ч Расход электроэнергии, кВтч	5 5–10 30–45 350 1,7	10 5–10 25–40 700 1,3	25 5–10 30–40 1800 5,2

Для уваривания томатной массы применяются вакуум-выпарные установки. Они предназначены как для концентрации томатного сока в томатное пюре, так и для получения других плодовых и овощных концентратов. Данные установки выпускаются с двойным и тройным эффектом, и отличаются высокой скоростью процесса испарения, принудительной циркуляцией, экономией энергии, высоким качеством готового продукта, сохранением органолептических качеств, характерных исходному продукту.

Принудительная циркуляция продукта осуществляется высокопроизводительными насосами для вязких продуктов. Высокая скорость прохождения продукта в испарителе и низкая температура пара при испарении гарантирует высокое качество продукта, исключает его пригорание и обеспечивает продолжительную работу установки без остановки для мойки.

Установка работает в автоматическом режиме, с возможностью регулирования следующих параметров:

– давление пара в первой ступени;

– уровень продукта в сепараторе;

– концентрация готового продукта.

Все детали и узлы установки, которые контактируют с продуктом, выполнены из высококачественной нержавеющей стали, шлифованной по высокому классу. Что обеспечивает качество и продолжительную работу установки без мойки. Корпус установки вместе с сепараторами и барометрическим конденсатором монтируются на площадке, обеспечивая удобный доступ для наблюдения работы и для её обслуживания.

Техническая характеристика вакуум-выпарных установок

модель	Производительность по томатам, т/сут	Расход пара, кг/ч	Выпаренная вода, кг/ч	Расход воды, м3/ч t=18 °С t=28 °С		Установленная мощность, кВт
Т-215 Т-230	150 300	2700 3700	5100 10300	78 126	195 284	72 137

ВАКУУМ-ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА Т-215 (две ступени) ВАКУУМ-ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА Т-230 (три ступени)

Также можно использовать вакуум-выпарную установку типа ТПС-600 смешанного типа – прямоточно-противоточного. После финиширования томатная пульпа с температурой 60–70 °С поступает в сборник 1, а затем в корпус I, где она кипит при температуре 45 °С. Здесь удаляется до 35% влаги, а массовая доля сухих веществ возрастает. Затем томатная масса поступает на высокотемпературную стерилизацию при температуре 125 °С в течении 70 сек в высокотемпературный стерилизатор 2. деаэрированную и частично уваренную массу – полуконцентрат с температурой 125 °С направляют во вторую ступень уваривания при температуре 90–95 °С. Соковый пар, образующийся как при самоиспарении, так и при уваривании массы в корпусе II, используют в качестве греющего пара в корпусе III, где при температуре 65–70 °С происходит уваривание до нужной массовой доли сухих веществ. Острый греющий пар подают в корпус II. Соковыми парами корпуса II обогревают корпус III. Вторичные пары корпуса III обогревают корпус I, увариваемый продукт между аппаратами движется по схеме I–II–III корпуса.

Высокотемпературная стерилизация полуфабриката по сравнению со стерилизацией пульпы перед увариванием улучшает качество продукта, уменьшает до 30% потери витамина С, сокращает расход пара, интенсифицирует теплообмен, снижает стоимость и эксплуатационные расходы. Производительность установки ТПС-600 составляет 22т пульпы в 1 ч.

Для перекачивания пюре применяют плунжерные насосы типа А9-КЛГ/4. производительность такого насоса 335 кг/ч; мощность электродвигателя 0,75кВт.

Фасуют консервы машинным способом или вручную. Проще всего механизировать фасовку консервов с содержимым в виде однородной массы, для которых применяют объемные наполнители.

Стеклянную тару проверяют визуально. Металлическую и стеклянную тару моют сначала горячей водой, потом ошпаривают острым паром. Шпарку стеклянной тары проводят вблизи и непосредственно перед фасовкой, что предотвращает термический бой при закладывании горячего содержимого.

Металлические крышки укладывают в сетки и окунают в кипящую воду на 2–3 мин.

Для фасования пюре используют автоматы. Физико-механические свойства продукта, требования к точности дозирования обусловили создание фасовочных машин различных конструкций.

Производительность карусельного фасовочного аппарата (шт./ч)

Q = Mn,

где М – число разливочных устройств автомата; n – частота вращения карусели автомата, мин^-1.

Последовательность операций, выполняемых на карусельном автомате, следующая:

поступление порожней тары на нижний патрон карусели;

наполнение продуктом тары;

подъем нижнего патрона или опускание фасовочного устройства;

удаление наполненной тары.

Автомат наполнительный ДН2 предназначен для объемного дозирования и наполнения цилиндрических консервных банок. Основными узлами автомата являются станина, карусель с дозаторами, механизм приема и выдачи банок, продуктовый бак, копир, продуктопровод, регулятор подачи продукта, привод и электрооборудование. Основной особенностью автомата является принудительная подача продукта в банку при помощи поршней, движение которых управляется копиром.

Пустые банки поступают на конвейер приемного механизма и подаются к шнеку, который делит их поток по шагу и передает на приемную звезду. Звездой банки устанавливаются под дозаторы и, сохраняя свое положение под ними, перемещаются при вращении карусели. При движении поршнем копира вверх происходит подача продукта из бака в дозатор, при перемещении вниз доза продукта поступает в банку. При отсутствии банки продукт поршнем возвращается в бак. Управление подачей продукта в банку осуществляется клапаном, рычаг которого поворачивается наполняемой банкой. Наполненная банка выводной звездочкой передается на отводящий конвейер.

Одним из требований при производстве консервов является создание герметичной укупорки тары с продуктом. Применяются различные способы укупоривания стеклянных банок, и используется один способ укупоривания металлических банок так называемым «двойным швом».

Для герметизации банок с продуктом применяют автоматические и полуавтоматические закаточные и укупорочные машины.

Чтобы не было срывов крышек или разгерметизации стеклянной тары при расширении жидкостей (во время нагревания или стерилизации), в ней должно остаться свободное пространство, занимающее около 10% внутреннего объема.

Наполненные банки передают на герметизацию или сначала на эксгаустирование (вакуумирование).

Эксгаустированием называется процесс удаления воздуха из банки с продуктом перед ее герметизацией. Наличие воздуха в банке часто приводит к следующим нежелательным последствиям. Во-первых, в присутствии воздуха разрушаются многие биологически активные вещества (например, витамин С), особенно во время температурной стерилизации. Во-вторых, наличие кислорода воздуха может вызвать коррозию металлических банок и крышек.

Эксгаустирование, кроме устранения данных явлений, позволяет снизить избыточное давление в таре во время стерилизации, предотвращая тем самым случаи разгерметизации банок.

Существуют два способа эксгаустирования: тепловой и механический.

Тепловое эксгаустирование заключается в нагревании банок с содержимым до их герметизации. При этом влага начинает испаряться, и образующиеся водяные пары вытесняют воздух. Данная операция проводится в паровых эксгаустерах. В этих аппаратах банки передвигаются каким-либо транспортером, подвергаясь действию сухого пара и нагреваясь до температуры 85–90⁰С. Банки немедленно укупориваются, после их охлаждения и неизбежной конденсации водяных паров в них образуется вакуум.

В последнее время для теплового эксгаустирования стеклянной тары начали применять инфракрасное излучение, при котором прогревается лишь поверхностный слой продукта. Прогрев осуществляется за несколько секунд, выделяемого водяного пара достаточно для вытеснения воздуха из верха банки.

Схема облучения банок с консервами инфракрасными лучами следующая: инфракрасные излучатели расположены на уровне свободного пространства банки с двух сторон. Так как стекло хорошо пропускает инфракрасные лучи (в коротковолновой части спектра), то они легко проникают внутрь банки, нагревая поверхностный слой продукта. Для получения направленного потока лучей источник имеет отражатели, которые ориентируют таким образом, чтобы нагревалась крышка банки, поверхностная и боковая поверхность продукта. Последнее необходимо для выравнивания температуры тары и предупреждения термического боя.

Обычно излучатели установлены неподвижно в два ряда, а банки движутся мимо них по транспортеру, оставаясь в зоне действия лучей на 20–60 сек. После выхода из туннеля банки немедленно укупориваются.

Данный способ эксгаустирования пригоден для тех продуктов, которые не содержат воздух в глубине, т.е. для соков, паст, пюре и т.д.

Механическое эксгаустирование заключается в укупоривании банок в среде с пониженным давлением, достигающихся применением вакуумных насосов. Этот способ имеет свои недостатки, что приводит к его ограниченному применению.

Во-первых, удаление воздуха из тары неполное, ибо технически трудно достичь уровня вакуума выше 85 кПа.

Во-вторых, некоторые овощи и плоды во время такого эксгаустирования начинают увеличиваться в объеме вследствие расширения воздуха в их порах. При этом часть жидкой фазы вытесняется из банки.

Таким образом, механическое эксгаустирование также эффективно только для соков, паст, пюре и т.д.

При открывании банки с консервами, прошедшей эксгаустирование, слышится хлопок. Это гарантия хорошего качества продукта.

Наиболее универсальным стерилизационным аппаратом является автоклав периодического действия. Он позволяет проводить стерилизацию при атмосферном и избыточном давлении, при использовании жестяной, стеклянной и полимерной тары. В качестве греющей среды применяются пар или вода.

Автоклав состоит из корпуса 1, крышки 2, корзин 9 для укладки, банок, борботера 10, арматуры для пара, воды, воздуха и спуска конденсата. Сварной корпус автоклава имеет стенки толщиной не менее 6 мм. На корпусе установлены термометрическая коробка 6, манометр 5. на крышке смонтированы предохранительный клапан 3 и продувочный краник 4. Фланцы крышки и корпуса прижимаются с помощью быстродействующего зажима, состоящего из нескольких секторных захватов. Крышка имеет уравновешивающее устройство, облегчающее ее открывание и закрывание.

Наполненные банками корзины устанавливают в автоклав одна на другую, после чего крышку закрывают. Сосуд заполняют водой, а через барботер подают пар. Воздушным компрессором создается (при необходимости) и поддерживается избыточное давление до 0,35 МПа.

Пар нагревает воду, которая в свою очередь нагревает консервы. По истечении времени, необходимого для стерилизации, пар и горячая вода постепенно вытесняются из аппарата поступающей холодной водой. После охлаждения корзины с консервными банками выгружают из аппарата. Лучшие конструкции автоклавов автоматизированы, благодаря чему процесс стерилизации идет по заданной программе без вмешательства человека. Известны также автоклавы с устройствами для вращения банок во время стерилизации, благодаря чему содержимое их перемешивается и прогрев ускоряется.

2.2 Расчет производительности

Расчет необходимого количества томатов для производства 1 тонны томатного пюре можно произвести по формуле

Аr = DR

где А – количество плодов; r – процент сухих веществ в исходном продукте; D – масса готового продукта; R – процент сухих веществ в готовом продукте.

Таким образом для приготовления 1 тонны 15%-ного томатного пюре, при содержании сухих веществ в томатах 6%, необходимо томатов:

А = DR/r

А = 1000×15/6=2500 кг

Так как производительность оборудования более 1 тонны в сутки, машины можно эксплуатировать на малых скоростях на неполную мощность.

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрена технология производства томатного пюре, а также предложен один из вариантов машинно-аппаратурной схемы данного производства. На основании изложенного материала можно определить, что производство томатного пюре является энергоемким. Чтобы уменьшить затраты электроэнергии, воды, сократить процент отходов производства, а также уменьшить материальные затраты, следует применять современное оборудование. Это позволит сократить и затраченное на процесс производства время.

Так как данное оборудование для производства 1 тонны томатного пюре в сутки можно использовать не на полную мощность, целесообразно использовать эту линию и для производства других томатопродуктов (томатной пасты, томатного сока).

Список используемой литературы

 

1. Гореньков Э.С. Технология консервирования. – М.: Агропромиздат, 1987.

2. Назарова А.И., Фан-Юнг А.Ф. Технология плодоовощных консервов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

3. Флауменбаум Б.Л. Основы консервирования пищевых продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1980.

4. Чичаев В.М. Оборудование предприятий по переработке плодов и овощей. Н. Новгород: НГСХА, 2001.

5. Оболенский Н.В. Сооружения и оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. Н. Новгород: НГСХА, 2006.

6. www.flight-m.ru

7. www.normit.ru