CC BY
127
УДК 664.87.004.4.012.7
Профессор Г.В. Калашников, магистр Д.В. Назаретьян,
(Воронеж, гос. ун-т инж. технол.) кафедра машин и аппаратов
пищевых производств, тел. (473) 255-38-96
E-mail: kagen5@yandex.ru, nazaretyandmitriy@gmail.com
директор Б.П. Лазарев,
директор по развитию C.B. Миньченко
(ООО ПК МИВОК) тел. 8-950-770-78-19
E-mail: b.lazarev@mivok.ru
Professor G.V. Kalashnikov, Master D.V. Nazaretyan, (State University of engineering technology.) chair of machines and devices of food manufactures, tel. (8473) 255-38-96 E-mail: kagen5@yandex.ru, nazaretyandmitriy@gmail.com
Director B.P. Lazarev, Development Director
S.V. Minchenko
(MIVOK) tel. 8-950-770-78-19
E-mail: b.lazarev@mivok.ru
Машинно-аппаратурная схема линии безотходного производства сухого картофельного пюре
Machine-hardware scheme of the line of waste-free production of dry mashed potatoes
Реферат. На основе разработанной безотходной технологии переработки картофеля и производства сухого картофельного пюре, которая предусматривает рекуперацию вторичного растительного сырья в виде картофельных отходов основного производства, предложено аппаратурное описание технологических процессов. Разработана безотходная технологическая схема переработки картофеля и производства сухого быстрорастворимого картофельного пюре на основе обезвоживания и влаготепловой обработки компонентов, предусматривающая рекуперацию вторичного картофельного сырья. Описаны основные стадии производства сухого быстрорастворимого картофельного пюре. Предложена машинно-аппаратурная схема линии производства сухого картофельного пюре. Комплексная технология предполагает наличие основного и дополнительного производства. Дополнительная схема связана с дальнейшей переработкой отходов основного производства и предусматривает получение ингредиентов для кормовых продуктов с пробиотическими свойствами. Принципиальная предлагаемая машинно-аппаратурная схема линии предусматривает предварительную переработку исходного сырья, влаготепловую обработку очищенного картофеля и использование картофельных крахмалосодержащих отходов основного производства. Предлагаемая машинно-аппаратурная схема линии включает три технологических блока: предварительная гидротермическая обработка (ПГТО) и подготовка картофеля к варке; варка и подготовка пюре к сушке; рекуперация картофельных отходов. Приведены преимущества предлагаемой схемы линии безотходной технологии производства сухого быстрорастворимого картофельного пюре с переработкой картофельных отходов основного производства.
(Q Калашников Г.В., Назаретьян Д.В., Лазарев Б.П., Миньченко C.B., 2015
Summary. On the basis of the developed waste-free technology of processing of potatoes and production of dry mashed potatoes which provides recovery of secondary vegetable raw materials in the form of potato waste of the main production, the hardware description of technological processes is offered. The waste-free technological scheme of processing of potatoes and production of dry instant mashed potatoes on the basis of dehydration and moisture thermal treatment a component providing recovery of secondary potato raw materials is developed. The main stages of production of dry instant mashed potatoes are described. The machine and hardware scheme of a production line of dry mashed potatoes on the basis of the developed waste-free technology of processing of potatoes is offered. The waste-free complex technology of processing of potatoes assumes existence of the main production and the additional, connected with use secondary potato raw materials. The technology of the main production allows to receive dry instant mashed potatoes. The additional scheme is connected with further processing of waste of the main production and provides receiving ingredients for fodder products with pro-biotic properties. The schematic offered machine and hardware diagram of the line of waste-free production of dry mashed potatoes, provides preliminary processing of initial raw materials, moisture thermal treatment of the peeled potatoes and use of potato starch-containing waste of the main production. The offered machine and hardware scheme of the line of waste-free production of dry mashed potatoes by production of dry instant mashed potatoes turns on three technological blocks: the first - preliminary hydroheat treatment (PHHT) and preparation of potatoes for cooking, the second - cooking and preparation of mashed potatoes for drying, the third - recovery of potato waste. Advantages of the offered scheme of the line of the waste-free production technology of dry instant mashed potatoes with processing of potato waste of the main production are given
Ключевые слова: картофель, безотходная технология, переработка, сухое картофельное пюре, сушка картофеля, вторичное пищевое сырье.
Keywords: potatoes, waste-free technology, processing, dry mashed potatoes, drying of potatoes, secondary food raw materials
Ключевой вопрос комплексной переработки картофеля при производстве сухого картофельного пюре - отсутствие практического применения безотходных машинно-аппаратурных схем и полного использования ценных пищевых отходов. На большинстве картофелеперерабатывающих заводах, из-за отсутствия утилизационных цехов для переработки отходов рационально используется только их небольшая часть для кормовых целей [1].
Необходимо отметить, что используемые способы и оборудование технологических линий переработки картофеля, как и плодоовощного сырья, их сушки отличаются низкой тепловой эффективностью, высокими удельными энергетическими затратами на единицу высушенного продукта и не предусматривают комплексную переработку растительного сырья.
Цель работы состоит в разработке машинно-аппаратурной схемы линии безотходной переработки картофеля при производстве сухого быстрорастворимого картофельного пюре.
Решение данной задачи основывается на предложенной комплексной безотходной технологии и исследованиях влаготепловой обработки картофеля с использованием комбинированных способов влаготеплового воздействия, реализующих осциллированную обработку пищевого сырья [2-6].
Безотходная комплексная технология переработки картофеля предполагает наличие основного производства и дополнительного. Технология основного производства позволяет получать сухое быстрорастворимое картофельное пюре. Дополнительная схема связана с дальнейшей переработкой отходов основного производства и предусматривает получение ингредиентов для кормовых продуктов с про-биотическими свойствами.
Исследования кинетических закономерностей тепло- и массообмена процесса сушки картофельного сырья перегретым паром атмосферного давления в импульсном псевдоожиженном слое говорят о перспективности использования данного способа сушки для интенсификации влагоиспарения и получения высушенного продукта требуемого качества [4, 5].
Предлагаемая машинно-аппаратурная схема линии безотходного производства сухого картофельного пюре, предусматривающая предварительную переработку исходного сырья, влаготепловую обработку очищенного картофеля и использование картофельных крахмалосодержащих отходов основного производства (линия А), показана на рисунке.
Линия работает следующим образом (рисунок): сырой картофель поступает на моечную машину 1 из бункер-накопителя. В моечной машине имеется ручной гидравлический регулирующий клапан, который устанавливается в конце моечного барабана для регулировки уровня наполнения и качества мытья. Моечная машина имеет скребковый механизм для удаления плавающих элементов, установленный после барабана. С помощью системы циркуляции воды регулируется время нахождения продукта в барабане и таким образом уменьшается количество добавляемой извне воды. Оросительная система на разгрузочном ленточном конвейере дополнительно промывает продукт и удаляет оставшуюся грязь, если она есть. Барабан подвешен на ленточной конструкции, которая не требует обслуживания, поэтому все детали вращения находятся над водой. Вымытый картофель инспектируют на конвейере 2, удаляя подгнившие и поврежденные клубни.
Далее картофель поступает в паровую очистительную машину 3, где он предварительно разогревается для подготовки к дальнейшей очистке. После пароочистительной машины картофель с помощью винтового конвейера поступает в моечно-очистительную щеточную машину 4, в которой полностью удаляется кожура.
Затем с помощью винтового конвейера картофель поступает в барабанную моечную машину 5. С помощью золотникового клапана, находящегося в конце барабана, можно регулировать и контролировать время пребывания продукта в барабане. При помощи шлангов, которые разбрызгивают жидкость внутри барабана, и за счет трения продукта происходит процесс мойки. Через перфорированные стенки или пластину барабана грязь постепенно стекает на дно моечной машины и удаляется.
Очищенные клубни картофеля подают на гидрорезательную машину 6. В этой машине с целью удаления крахмала картофель, нарезанный пластинами, промывается холодной водой.
Варку картофеля осуществляют в два этапа с промежуточным охлаждением (бланширование, охлаждение, варка) с помощью бланширователя 7, охладителя 8 и аппарата варочного 9.
Охладитель состоит из ванны с транспортером, который перемещает овощные культуры либо плоды в корзинах через слой воды, охлажденной до О °С. В ванне охладителя происходит постоянная смена воды.
Варочный аппарат состоит из рабочей цилиндрической камеры, внутри которой продукт перемещается шнековым транспортером. Во вращение шнековый транспортер (шнек) приводится с помощью электродвигателя и вариатора скоростей, который дает возможность изменять время пребывания пищевого продукта в паровой камере.
Рисунок. Машинно-аппаратурная схема линии безотходного производства сухого картофельного пюре: 1 - камнеловушка-моечная машина; 2 - перегрузочный инспекционный конвейер; 3 - паровая очистительная машина; 4 - моечно-очистителъная щеточная машина; 5 - барабанная моечная машина; б - гидрорезателъная машина; 7 - бланширова-телъ; 8 - охладитель; 9 - аппарат варочный; 10 - мялка шнековая; 11 вальцовая сушилка; А - линия переработки вторичного картофельного сырья
Разгрузочные и загрузочные устройства имеют, как правило, турникетные затворы из-за того, что пар в камеру подается обычно под избыточным давлением.
Сваренный картофель измельчают в пюре в шнековой картофелемялке 10 и направляют для сушки на вальцовую сушилку 11.
Жидкий продукт наносится тонким слоем с помощью специальных волков на внешнюю стенку сушильного барабана. С помощью насыщенного пара, который подают через полую цапфу, происходит нагрев барана. Через один оборот барабана высушенный продукт снимается специальным ножом.
Картофельное пюре, высушенное в виде тонкого листа, в дальнейшем измельчают при транспортировании с помощью мельницы, например, роторного типа.
Полученные в результате измельчения хлопья поступают на фасовку в бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами. Отходы после агрегата для паровой очистки 3 и барабанной моечной машины 5 собираются и в дальнейшем отправляются на переработку.
При производстве сухого картофельного пюре образуемые отходы разнообразны по своему физическому и агрегатному составу. При этом отходы производства сухого быстрорастворимого картофельного пюре представляют собой легко возобновляемый дешевый и доступный источник сырья для новых высококачественных и питательных кормов.
Эти поддаются ферментативной и микробиологической биоконверсии и различным видам переработки. При этом лимитирующим фактором, как правило, является большое содержание в отходах воды, что повышает стоимость транспортировки, ограничивает количество этих отходов в рационах и не способствует длительному хранению продукта.
Предлагаемая технология переработки крахмалосодержащих отходов переработки картофеля путем механического обезвоживания и влаготепловой обработки на дополнительной линии А позволяет преодолеть отмеченные выше проблемы, связанные с их утилизацией и получением новых материалов, которые могут являться полнорационными комбикормами.
В соответствии с разработанной схемой некондиционный картофель и очистки собирают отдельно в сборники-накопители, а жидкие направляют в отстойники.
При этом измельченный сырой некондиционный картофель и кусочки подвергают механическому обезвоживанию путем прессования. Измельченный бланшированный и сваренный картофель направляют на влаготепловую обработку.
После обработки вторичного крахмалосодержащего сырья в ферментаторе промежуточный продукт направляют в сушилку и затем на расфасовочно-упаковочный автомат.
Линия предусматривает также штабеллер-укладчик и комплектование продукции в виде укрупненных транспортных единиц. Готовый кормовой продукт для различных видов сельскохозяйственных животных и птицы фасуют в полиэтиленовые, пропиленовые мешки, специализированные мягкие контейнеры или тканевые мешки с внутренним полиэтиленовым вкладышем и зашивают машинным или ручным способом.
Машинно-аппаратурная схема линии безотходной комплексной переработки картофеля при производстве сухого быстрорастворимого картофельного пюре, включающая дополнительно линию утилизации жидких крахмалосодержащих картофельных отходов, позволяет повысить степень переработки картофеля, способствует экологической безопасности производства по переработке картофеля, а также обеспечивает расширение ассортимента отечественной современной кормовой базы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Серпова, О.С. Ресурсосберегающие технологии переработки картофеля [Текст] : науч. ан. обзор. / О.С. Серпова, Л.А. Борченкова. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. - 84 с.
2. Калашников, Г.В. Безотходная технология производства сухого картофельного пюре [Текст] / Г.В. Калашников, Д.В. Назаретьян / / Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2015. - № 3. - С. 50-54.
3. Пат. 2254001, Российская Федерация, А23В 7/02. Способ производства сушеного картофеля [Текст] / Остриков А.Н., Калашников Г.В., Калабухов В.М., Зуев И.А., Шевцов С.А. - № 2003138187/13; Заявл. 31.12.2003; Опубл. 20.06.2005, Бюл. № 17 // Изобретения. Полезные модели. - 2005. - № 17. - С. 225
4. Остриков, А.Н. Исследование гидродинамики процесса влаготепловой обработки картофеля и овощей перегретым паром [Текст] / Г.В. Калашников, А.Н. Остриков / / Вестник Воронежской государственной технологической академии. - 2008. - № 1. - С. 70-77
5. Остриков, А.Н. Основные закономерности тепло- и массообмена в процессе сушки пищевого растительного сырья перегретым паром [Текст] / А.Н. Остриков, Г.В. Калашников, С.А. Шевцов / / Изв. вузов. Пищевая технология. - 2014. - № 4. -С. 87-93.
6. Калашников, Г.В. Структурная модель расчета оборудования влаготепловой обработки сыпучих пищевых продуктов [Текст] / Г.В. Калашников, Е.В. Литвинов, М.Н. Расстегаев // Вестник Воронежской государственной технологической академии. - 2010. - № 1. - С. 99-103.
REFERENCES
1. Serpova, O.S. Resource-saving technologies for processing potatoes [Text]: Scientific - Analytical review / O.S. Serpova, L.A. Borchenkova. - Moscow, 2009. - 84 p.
2. Kalashnikov, G.V. Waste-free production technology of dry mashed potatoes [Text] / G.V. Kalashnikov, D.V. Nazaretyan // Bulletin VSUET. - 2015. - № 3. - P. 96-99.
3. Stalemate. 2254001, Russian Federation, A23B 7/02. Way of production of dried potatoes [Text] / Ostrikov A.N., Kalashnikov G.V., Kalabukov V.M., Zuyev I.A., Shevtsov S. A. - № 2003138187/13; Zayavl. 31.12.2003; Opubl. 20.06.2005, Bulletin № 17 // Inventions. Useful models. - 2005. - № 17. -P. 225
4. Ostrikov, A.N. Research of hydrodynamics of process of heat-moisture of handling of potatoes and vegetables superheated steam [Text] / G.V. Kalashnikov, A.N. Ostrikov // Bulletin VGTA. - 2008. - № 1. - P. 70-77
5. Ostrikov, A.N. The main regularities heat- and mass-exchange in the course of drying of food vegetable raw materials superheated steam [Text] / A.N. Ostrikov, G.V. Kalashnikov, S.A. Shevtsov // Food technology. - 2014. - № 4. - P. 87-93.
6. Kalashnikov, G.V. Structural model of calculation of the equipment of heat-moisture handling of loose foodstuff. [Text] / G.V. Kalashnikov, E.V. Litvinov, M.N. Ras-stegaev // Bulletin VSUET. - 2010. - № 1. - P. 99-103.
