Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор научно-технической литературы 10
1.1 Современное состояние и теоретические основы переработки творожной сыворотки 10
1.2 Состав и свойства творожной сыворотки 19
1.3 Применение прямого электронагрева для процесса концентрирования.. 23
1.4 Закономерности прохождения электрического тока через раствор
1.4.1 Использование постоянного тока 28
1.4.2 Использование переменного тока 1.5 Конструкции электродных греющих камер для концентрирования творожной сыворотки 30
1.6 Воздействие тепловой обработки на творожную сыворотку при прямом электронагреве
1.6.1 Пенообразование 34
1.6.2 Асептическое влияние 36
Заключение по литературному обзору.
Задачи исследования 39
ГЛАВА 2. Организация эксперимента, объекты и методы исследований 41
2.1 Организация эксперимента 41
2.2 Описание лабораторно-исследовательского стенда 42
2.3 Объект исследования 43
2.4 Методы исследований 44
2.5 Оценка целостности технологической системы 48
Выводы по главе 53
ГЛАВА 3. Результаты исследований и их обсуждение 54
3.1 Анализ влияния прямого электронагрева на свойства творожной
сыворотки 54
3.2 Получение сгущенной творожной сыворотки в вакуум-выпарном аппарате с вынесенной греющей камерой 66
3.3 Техническое задание на конструирование вакуум-выпарного аппарата с вынесенной греющей камерой 67
Выводы по главе 70
ГЛАВА 4. Диагностика технологических систем производства быстрорастворимого гранулированного напитка 71
4.1 Построение операторной модели 71
4.2 Операторная модель производства сухого гранулированного напитка на основе сгущенной творожной сыворотки 81
4.3 Оценка уровня организации технологического потока 83
Выводы по главе 85
ГЛАВА 5. Практическое применение результатов исследований 86
5.1 Разработка рецептуры быстрорастворимого гранулированного напитка на основе творожной сыворотки, концентрированной методом прямого нагрева с добавлением нативной 86
5.2 Разработка технологической схемы производства быстрорастворимого гранулированного напитка на основе творожной сыворотки, концентрированной методом прямого нагрева с добавлением нативной 91
5.3 Машинно-аппаратурное оформление технологической линии 93
5.4 Изучение качественных показателей быстрорастворимого гранулированного напитка 97
Выводы по главе 100
Основные результаты и выводы работы 101
Список использованной литературы
- Закономерности прохождения электрического тока через раствор
- Описание лабораторно-исследовательского стенда
- Получение сгущенной творожной сыворотки в вакуум-выпарном аппарате с вынесенной греющей камерой
- Оценка уровня организации технологического потока
Введение к работе
Актуальность темы. Структура питания населения России во многом состоит из продуктов переработки животного и растительного сырья, которые активно используются при производстве безалкогольных напитков, в том числе, сухих.
На сегодняшний день большое количество напитков привозят в Россию из-за рубежа, довольно большой процент которых, содержит различные химические вкусовые добавки и ароматизирующие вещества. В связи с этим и политикой правительства импортозамещения, широкие перспективы имеет разработка истинно российских напитков, таких, как кисели, изготовленных на основе натурального сырья, которое богато витаминами, макро- и микроэлементами несинтетического происхождения.
Анализ достижений в области производства киселей показывает, что наилучший вариант получения конечных продуктов достигается с помощью аппаратурного оформления процесса близкого к технологии производства сухих продуктов с наименьшими эксплуатационными затратами и капитальными вложениями. Реализация такой технологии возможна на основе производства сухих продуктов в гранулах с добавлением концентрированной (сгущенной) творожной сыворотки.
Специфические особенности механизма массопереноса веществ творожной сыворотки затрудняют применение в производственной практике традиционных аппаратов для ее концентрирования и диктует задачу поиска новых и модернизации существующих методов получения концентрированной творожной сыворотки.
Процесс выпаривания используется при производстве большого количества продукции и широко распространен в различных отраслях промышленности. Для концентрирования творожной сыворотки используют вакуум-выпарные аппараты, где в качестве теплоносителя выступает вода или пар. Данные единицы оборудования характеризуются высоким расходом греющего пара, значительными энергозатратами и низким коэффициентом полезного действия.
Анализ работ зарубежных ученых и некоторых ученых РФ в области применения прямого электронагрева, которые направлены на его использование в химической промышленности, а также для обработки пищевых продуктов, содержащих большие частицы, определил возможность применения его в вакуум-выпарном аппарате для концентрирования творожной сыворотки.
Применение электрического тока, в данном случае для обработки творожной сыворотки заменяет обычный нагрев, так как генерирование теплоты происходит в продукте, а не на электродах, что в свою очередь позволяет значительно увеличить энергоэффективность производственного процесса, обеспечив высокое качество продукции и сохранность нативных свойств исходного сырья при относительно низких температурах, а также надежный контроль параметров производственного процесса и его непрерывность.
Поэтому модернизация производств за счет внедрения инновационного оборудования и использования натуральных продуктов животного происхождения является актуальной задачей развития науки и техники.
Научной базой для исследований в данной области явились результаты работ научных школ А. Г. Храмцова, В. Д. Харитонова, Л.А. Остроумова, а также зарубежных ученых Шастри С. К., Смита П., Де Альвиса и ряда других.
Диссертационная работа была выполнена в рамках Перечня критических технологий Российской Федерации, утвержденного Президентом Российской Федерации В.В. Путиным 21 мая 2006г. Пр-842 (п. «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания), а также в соответствии с научными направлениями ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)».
Цель работы. Исследование и разработка технологии гранулированного напитка на основе творожной сыворотки, концентрированной методом прямого нагрева.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в настоящей работе решались следующие основные задачи:
-провести анализ методов концентрирования молочной сыворотки и обосновать рациональность применения прямого электронагрева в процессе выпаривания;
-исследовать влияние технологических параметров на закономерности концентрирования творожной сыворотки методом прямого нагрева;
изучить влияние процессов концентрирования творожной сыворотки с использованием прямого нагрева на органолептические, микробиологические, физические и химические характеристики;
разработать рецептуру сухого гранулированного напитка на основе концентрата молочной сыворотки и рациональных соотношений основных его компонентов;
разработать технологию производства сухого гранулированного напитка и операторную модель с встроенной подсистемой концентрирования молочной сыворотки;
- исследовать изменение качественных показателей сухого гранулиро
ванного напитка в процессе хранения.
Научная новизна.
- доказана возможность применения прямого электронагрева и оператив
ного управления процессом концентрирования молочной сыворотки в выпар
ных аппаратах электродного типа;
установлено влияние прямого электронагрева на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели сгущенной творожной сыворотки;
найдена зависимость электропроводности от концентрации и активной кислотности творожной сыворотки при различных температурах;
выявлено влияние краевых эффектов в результате различного расположения и конструкции электродов на коэффициент полезного действия установки и качество сгущенной творожной сыворотки;
определены рациональные технологические параметры концентрирования творожной сыворотки в аппаратах с прямым электронагревом;
разработана рецептура и оптимизирована технология производства быстрорастворимого напитка на основе сгущенной творожной сыворотки.
Практическая значимость работы и реализация.
Разработана и внедрена в производство на ООО НПО «Здоровое питание» (г. Кемерово) нормативно - техническая документация (ТУ и ТИ) быстрорастворимого напитка на основе сгущенной творожной сыворотки и выработаны опытные партии продукта с различными ягодными наполнителями в размере 1,5 т.
Предложена технологическая линия производства быстрорастворимого напитка на основе сгущенной творожной сыворотки с встроенным выпарным аппаратом электродного типа.
На основании предложенной схемы расчета аппарата прямого электронагрева и конструкции на которую получен патент РФ на полезную модель, создан и внедрен на производство ООО НПО «Здоровое питание» аппарат производительностью 100 л выпаренной влаги в час для промышленного использования.
Определены рациональные параметры для сгущения творожной сыворотки.
На защиту выносятся:
обобщенные экспериментальные результаты по исследованию влияния прямого электронагрева на процессы сгущения и свойства творожной сыворотки;
технология концентрирования молочной сыворотки в выпарном аппарате с прямым электронагревом;
результаты исследований и оценка качества системы процессов для производства быстрорастворимых продуктов;
принципы построения технологической схемы производства быстрорастворимого напитка на основе сгущенной творожной сыворотки;
машинно-аппаратурное оформление технологии производства быстрорастворимого напитка на основе сгущенной творожной сыворотки.
Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертационной работе, были представлены и обсуждены на международных научных конференциях (2013-2015 гг.) (Материалы инновационного конвента «Кузбасс: образование, наука, инновации» Кемерово, 2013; Материалы Международной научной конференции «Современные инновации и биотехнологии» Кемерово, 2014; Материалы Международной научной конференции «Технические науки и современное производство» Швейцария (Берн), 2015; Материалы XII Международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» Москва, 2015; Материалы Международной научной конференции «Современные инновации и биотехнологии» Кемерово, 2015; Материалы международных научно-практических конференций «Актуальные проблемы науки на современ-
ном этапе развития» Екатеринбург, 2015; Материалы международных научно-практических конференций «Актуальные проблемы науки третьего тысячелетия» Стерлитамак, 2015.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, из которых 4 в журналах, рекомендованных ВАК, 1 патент РФ на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений; включает 28 рисунков, 21 таблицу. Основной текст изложен на 116 страницах машинописного текста, приложения – на 8 страницах. Список литературы включает 132 наименования.
Закономерности прохождения электрического тока через раствор
Жидкие концентрированные соки, молоко, сыворотка, экстракт трав, ягоды и многого других видов продуктов являются важнейшими составляющими промышленного производства. На различных стадиях получения данного сырья существует большое количество существенных недостатков. Периодичность циклов не позволяет осуществить механизацию и автоматизацию процессов выпаривания и растворения, а также обеспечить нормальные условия труда. Потребность в защите теплопередающей поверхности греющих камер теплообменников различными материалами, которые бы отвечали такому явлению, как коррозионная стойкость не приводит к повышению удельной мощности камер, обогреваемых «глухим» паром [36, 38, 41, 91].
Целесообразно осуществлять процессы концентрирования в аппаратах электродного типа, лишенных вышеприведенных недостатков, где используется электрический ток, проходящий между электродами. Важным аспектом использования прямого электронагрева является еще и сохранение постоянной экологической обстановки.
Большой вклад в теоретическое и практическое исследование применения аппаратов с прямым электронагревом внесли H.И. Гельперин, H.П. Курин, H.С. Тураев, В.Л. Пищулин, В.И. Косинцев, Тихонов Н.В., но остается большое количество нерешенных вопросов.
Для обработки сырья и пищевых продуктов сегодня нашло широкое применение электрического тока, направленное на разрушение клеточных мембран - электрогидравлический шок, и нагревание с помощью джоулевой теплоты - прямой электронагрев [38, 90, 130].
Традиционные виды нагрева теплопроводностью, конвекцией и излучением, можно заменить прямым электронагевом, когда энергоносителем выступает электроэнергия. Генерирование теплоты в данном случае происходит в самом продукте, а не на электродах, что соответственно позволяет увеличить энергоэффективность производственного процесса.
Успешное применение прямого электронагрева осуществлено и описано Гетчелом в 1935 году, однако упоминалось о нем применительно к переработке молока еще 1919 году [120].
В 1938 году в США было отмечено еще одно применение прямого электронагрева применительно к пищевой промышленности. Оно получило название «процесса электропюре». Руководствуясь высокой стоимостью, несовершенством средств электробезопасности, отсутствием инертных материалов для изготовления электродов это направление не нашло дальнейшего развития. В конце ХХ века, не смотря на определенные недостатки прямого электронагева, исследования по его применению в пищевой промышленности продолжились [131]. Так как пищевая промышленность одна из наиболее энергоемких областей, аспект энергосбережения заслуживает особого внимания. Руководствуясь тем, что стоимость энергии постоянно растет, ученые и рабочие производств различных стран рассматривают рациональные методы снижения затрат энергии. Обработка продуктов с частицами размером до 10–13 мм с помощью прямого электронагрева становится доступной в тот момент, когда проведение процесса в стандартном теплообменном аппарате затруднительно [123].
Прямой электронагрев можно использовать для нагрева различных жидких пищевых продуктов, которые содержат большие частицы. Данный метод подвода энергии возможно применять при термической обработке протеиновых веществ, которым присуща термическая денатурация и коагуляция. Так, яичный белок можно нагреть и законсервировать без процесса коагуляции. Одним из направлений использования прямого электронагрева является очистка фруктов и овощей от кожуры, что во многом позволяет сократить использование щелочи, которая применяется для данных операций и минимилизировать выбросы в окружающую среду [54, 126]. На сегодняшний день некоторые зарубежные фирмы выпускают промышленные аппараты прямого электронагрева для применения их в пищевых технологиях. К ним относятся Emmepiemme SRL (Италия), APV (Великобритания) и другие. Мощность аппаратов составляет от 50 до 500 кВт, температура обработки продукта от 50 до 170 С, производительность 500–3000 кг/ч. С применением прямого электронагрева большое количество перерабатывающих заводов разных стран производят цельные законсервированные фрукты, фрукты в соусах, ломтиках и кубиках [120, 124]. В Америке прямой электронагрев используется для изготовления законсервированных фракционных (кусочками) продуктов с низкой кислотностью и для пастеризации яичного белка.
В 90-х годах ХХ века в университете штата Миннесота был проведен анализ, который дал понять, что использование прямого электронагрева является экономически целесообразным, так как позволяет значительно повысить качество продуктов [131]. Данное событие положило начало развитию технологий и оборудования прямого электронагрева для пищевой отрасли. На сегодняшний день ассортимент продуктов, которые производятся при помощи прямого электронагрева, значительно увеличился, так как стоимость оборудования, работающего на основе прямого нагрева, упала.
Ученые и производители Словацкой Республики в 2004 году начали осуществление проекта FОOD Prostart. Целью которого, явилось повышение конкурентоспособности продукции своей пищевой отрасли на рынке Австралии, Японии и Северной Америки. Они считали, что применение традиционных методов нагрева является непригодным для производства различной продукции из фруктов и овощей. Объясняя это тем, что жидкие компоненты могли быть перегреты, а твердые наоборот. В результате чего данное явление сопровождалось потерей пищевых и органолептических качеств продукта. Поэтому решение указанных проблем с помощью прямого электронагрева являлось немаловажной задачей [129, 131]. Основные параметры, которые характеризуют прямой электронагрев – это частоты токов, напряженности электрических полей и электрофизические характеристики продукции. Повышение напряженностей электрических полей или снижение сопротивления материала приводит к повышению рабочих токов и, следовательно, к ускорению выделения джоулевой теплоты, интенсивность нагревания со снижением частоты увеличивается.
Теоретическую базу для применения теплового проявления электрического тока предоставляет закон Джоуля – Ленца, согласно которому, количество тепла, выделяемого электрическим током при прохождении по проводнику прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы и тока и времени прохождения [65]:
Описание лабораторно-исследовательского стенда
В гранулированном напитке на основе творожной сыворотки определяли: - органолептические показатели качества согласно двадцати пяти бальной оценке [35]. - массовую долю влаги по ГОСТ 15113.4 -77 «Концентраты пищевые. Методы определения влаги» [8], [73]. - массовую долю титруемых кислот (в перерасчете на лимонную кислоту) – по ГОСТ 15113.5 - 77 «Концентраты пищевые. Методы определения кислотности» [9]. - массовую долю металлических, посторонних, минеральных примесей, а также зараженность вредителями по ГОСТ 15113.2-77 «Концентраты пищевые. Методы определения примесей и зараженности вредителями хлебных запасов» [7]. - концентрацию витаминов группы В и С определяли, руководствуясь методикой М 04-41-2005, витамина Е – методом, основанным на экстракции микронутриентов органическим растворителем после щелочного омыления субстракта или растворения, упаривания полученного продукта в переводе сухого остатка в другой растворитель, введении экстракта на ВЭЖХ колонку для хромотографического разделения и определения с помощью флуоресцентного и спектрофотометрического детекторов [56]. Гранулометрический состав быстрорастворимого напитка оценивали методом ситового анализа с учетом международных стандартов ИСО/Р -565 -ТС-24 (сетки металлические, тканые и пластины перфорированные для лабораторных сит, номинальные отверстия); СЭВ РС -1174/17 (Испытания материалов. Ситовой анализ состава зернистых материалов). Для анализа использовали набор из семи стандартных сит (отверстия диаметром 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 мм). Из партии полученных гранул, высушенных до массовой доли сухих веществ 91-94 % отбиралось три пробы. Масса каждой пробы составляла 500 гр. Время просеивания 300 с. на лабораторном рассеве. Остатки на ситах взвешивались на технических весах ВТК-500 с точностью до 0,05 г [87].
Растворимость определяли продолжительностью растворения навески сухого гранулированного напитка массой 25 г в 200 см горячей воды (температура 80-90 С), без перемешивания и с применением перемешивания. Продолжительность растворения регистрировали по секундомеру [20, 37].
Оценка безопасности гранулированного напитка и микробиологическое исследование также проводились в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 [84]. Определение токсичных элементов проводили методом инверсионной вольтамперометрии на вольтамперометрическом комплексе [13, 14, 22, 57].
Дегустационная оценка гранулированного напитка осуществлялась по средствам оценки органолептических показателей - цвет (7-1) вкус и аромат (12-6), внешний вид и консистенция (6-1). По сумме баллов всех показателей выставлялась итоговая оценка: 23-25 баллов - «Отлично»; 19-22 - «Хорошо»; 15-18 - «Удовлетворительно»; ниже 15 - «Неудовлетворительно». Все исследования проводились в 3-5 кратной повторности и обрабатывались статистическими методами. В экспериментальной части приведены средние значения показателей. Для статистической обработки экспериментальных данных использовались стандартные методы статистического анализа [21, 35, 42Система – это упорядоченное множество элементов, взаимодействующих друг с другом и создающие некоторого рода целостное единство, свойства которого больше суммы свойств составляющих его элементов [60].
Рассматривая технологическую схему производства быстрорастворимого гранулированного напитка, обнаруживаем, что она представляет собой непрерывную цепочку технологических и транспортных процессов, то есть технологический поток [60, 77].
Технологический поток обладает системным качеством, которого не имеет ни один образующий его элемент. Эффективное функционирование комплекса устройств и агрегатов определяет системное качество. В линии эффективность технологического процесса достигается благодаря высокой степени совершенства отдельных операций, что приводит к невозможной ранее стабильности приготовления продукта.
Разбирая технологическую систему как подсистему большей системы, возможно выделить в ней внутренние взаимосвязи с ее подсистемами и внешние связи, устанавливаемые ею с другими системами той самой большей системы, в которую она входит. Если при этом внутренняя связь «сильнее» внешней, то технологическая система может существовать как самостоятельная и являться подсистемой большей системы. Если же внутренняя связь ослабевает и повышается сила и число внешних связей с отдельными элементами, подсистемами данной системы, то целостность разрывается, и система в рамках большей перестает определяться как самостоятельная. Выделение системы из среды, ее целостность, сохранение свойства устойчивой к внешнему воздействию, подразумевает присутствие некой организованности элементов внутри системы [69].
Получение сгущенной творожной сыворотки в вакуум-выпарном аппарате с вынесенной греющей камерой
Проведенные ранее исследования показали влияние различных режимов и конструктивных параметров на качество конечного продукта. Дальнейшие исследования были направлены на получение качественной сгущенной сыворотки в вакуум-выпарном аппарате с вынесенной греющей камерой. Наличие вакуума позволяет снизить температуру кипения продукта и увеличить выход сухих веществ без негативных изменений состава творожной сыворотки.
По результатам наших исследований оптимальной температурой сгущения будет 50 С (при давлении 0,04 МПа), плотность тока при этом не должна превышать 2,5 А/см. В данном диапазоне возможно добиться необходимого содержания сухих веществ в творожной сыворотке, а именно 40±2 %, которое позволит использовать сыворотку в получении конечного продукта [38].
Выбор плоскопараллельного расположения трех электродов основан на том, что в данном случае нет необходимости брать в расчет размер греющей камеры, потому что она не является нагревательным элементом. Главное преимущество в данной схеме - отсутствие неравномерного распределения плотности тока по поверхностям электродов и их коррозии в местах соприкосновения с изоляторами [34, 36, 38, 54, 64].
Так как самым важным элементом для прямого электронагрева являются электроды, то данному вопросу было уделено большое внимание. В пищевой промышленности разрешено использовать два типа материалов для изготовления электродов - это силицированный графит и нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т. В случае плоскопараллельной схемы электродной ячейки использование графита не целесообразно, так как сопровождается рядом трудностей, поэтому для изготовления электродов была выбрана нержавеющая сталь.
Для корпуса вынесенной греющей камеры 1 была выбрана отградуированная пластиковая емкость объемом 100 л, где параллельно друг другу расположены нагревательные элементы 2. Для удобства извлечения концентрированного продукта был предусмотрен сливной штуцер 3 в днище емкости. Для конденсата имеется емкость 4, соединенная с греющей камерой с помощью патрубка 5. На корпусе аппарата размещен датчик 6 фиксирующий начало пенообразования. Аппарат прямого электронагрева сыворотки 7 соединен с камерой патрубками 8 и 9, которые обеспечивают движение жидкости с температурой tнач С через нагревательные элементы 2 в камере 1 с помощью насоса 10 и вакуумного давления, позволяющего наполнять камеру вакуум-выпарного аппарата 1 необходим количеством продукта с tнач С. Сыворотка проходя по нагревательным элементам в камере через патрубок 11 с температурой tохл С поступает в аппарат прямого электронагрева, где расположены три плоскопараллельных электрода различной длины 12 с помощью которых и осуществляется нагрев творожной сыворотки до tнач С.
Творожную сыворотку в аппарате прямого электронагрева перегреваем до температуры 55 С и подаем ее в выпарной аппарат с разряжением 0,04 МПа. Температура кипения сыворотки в камере вакуум-выпарного аппарата составит 50 С. Тогда с 1 кг перегретой творожной сыворотки испарится: W = Gp cp (tнач - tкип) / r (3.1) где W – выход вторичного пара; Gp – расход перегретого раствора, поступающего на выпаривание, кг; сp – удельная теплоемкость перегретого раствора, Дж/кгК tнач – температура, до которой нагрели раствор, С; tкип – температура кипения раствора, С; r - теплота испарения жидкости при tкип, Дж/кг. С целью предотвращения пенообразования творожной сыворотки были выработаны рекомендации для системы управления выпарным аппаратом с вынесенной греющей камерой. 1. Максимально допустимое изменение силы тока, характеризующее начало пенообразование: В литературном обзоре установлено, что для безопасности работ электродного аппарата плотность тока на электродах должна быть не более 2 – 2,5 А/см, при данной плотности при переменном токе исключен процесс электролиза. Так общая площадь трех электродов была определена в 1,08 м, следовательно сила тока не должна превышать 2,7 А. 2. Максимально допустимая температура характеризующая начало пенообразования:
В ходе проведенных исследования было выявлено, что при температуре 75– 80 С наблюдалась коагуляция белка, а при нагревании сыворотки более 60 С на поверхностях электродов интенсивно выделялся белок, что сопровождалось пенообразованием творожной сыворотки. Чтобы исключить данный эффект температура должна быть не более 55 С.
Оценка уровня организации технологического потока
Проведенные исследования позволили разработать машинно-аппаратурное оформление технологической линии для малого бизнеса по производству быстрорастворимых гранулированных напитков на основе сгущенной творожной сыворотки с добавлением нативной, которая приведена на рисунке 5.1 Системы аппаратов представлены в виде комплекса оборудований технологической линии. Производство универсально и разделено на три сектора. Первый сектор: стадия подготовки и хранения творожной сыворотки и плодово-ягодных материалов; второй сектор: производство сгущенной творожной сыворотки и соков; третий сектор: этап производства гранул, высушивание и расфасовка [72, 97].
Производство гранулированных напитков состоит из: производственный бункер 1, где хранится исходное плодово-ягодное сырье, в нижней части расположены роторные дозаторы, моечная машина 2 с перфорированными трубами и душевым устройством 3, сортировочно-производственный бункер, инспекционный транспортер 4, центрифуга 5 для мелкого измельчения материала, ферментер 6, насос повышенного давления 7, вынесенная греющая камера вакуум-выпарного электродного аппарата 8 для сгущения жидкостей. Бункер 9 для хранения сгущенной смеси, снабжен вакуумным шлюзовым затвором. Аппарат прямого электронагрева 10 предназначен для нагревания творожной сыворотки, которая подается в греющую камеру. Так же имеется два силоса 11 и 12 для сахара и картофельного крахмала, на силосах расположены объемные дозаторы 13. Молотковая дробилка 14 для измельчения сахара в пудру. Шнек 15 для подачи картофельного крахмала и пудры в центробежный смеситель 16. Ленточный конвейер 17 для перемещения смешанного сырья в гранулятор тарельчатого типа 18, где происходит распыление нативной творожной сыворотки. Скребковый конвейер 19, просеиватель (классификатор) 20, промежуточный бункер 21, стол 22, лотки 23, тележки с лотками 24, которые помещают в сушильный шкаф 25, фасовочный агрегат 26.
Моечный аппарат 2 состоит из транспортного полотна, душевого устройства 3, ванны и двигателя с приводом. Узлы моечного аппарата установлены на раме ванны. Так же на моечном аппарате 2 расположены трубы для подачи воздуха, которые позволяют мыть ягоды с мягкой и с твердой оболочкой.
Линия приготовления быстрорастворимых гранулированных напитков работает следующим образом.
Производится включение привода роторного дозатора 1, и исходный материал порциями передвигается в моечный аппарат 2. Совместно с этим включается привод ленточного транспортера, затем в перфорированные трубы подается воздух, вода поступает в душевое устройство 3. Плоды ягод подаются в моечную область ванны непрерывно. Для интенсивной мойки продукта в моечной ванне машин, из-за подводимого в перфорированные трубы воздуха, создается бурление.
Из моечной области продукция направляется конвейером, в верхней части которого при помощи душевого аппарата 3 сырье ополаскивается водой. Далее очищенные ягоды направляются на сортировочно-инспекционный транспортер 4. Сортировку ягод осуществляют вручную на полотне ленточного конвейера. Качественное сырье перемешается в центрифугу 5 для измельчения и отжима материала.
Далее включают привод центрифуги 5 и материал дробится в ней. Затем ягодный сок переправляется насосом 7 в вынесенную греющую камеру вакуум-выпарного аппарата 8. На электроды в аппарате прямого электронагрева подается напряжение, смесь нагревается, подается по патрубку в камеру и начинается процесс сгущения, который поддается автоматическому управлению.
Сгущенная смесь через штуцер выходит из камеры выпарного аппарата в бункер для хранения сгущенной жидкости 9, шрот через сито подается на ферментер 6.
За счет объемных дозаторов 13 сахар в требуемых пропорциях направляется в молотковую дробилку 14, где измельчается до размеров сахарной пудры, после этого падается в винтовой конвейер. Из силоса 12 модифицированный картофельный крахмал в заданных порциях через объемный дозатор падается в винтовой конвейер, где сахарная пудра и крахмал смешиваются и направляются в центробежный смеситель 16. В смеситель подается сгущенная творожная сыворотка и сок из бункера 9, и перемешивается в течение 30 с. Далее происходит опрокидывание смесителя, и смесь подается на ленточный конвейер 17, который двигает ее в гранулятор тарельчатого типа 18. Тарели гранулятора вращаются против часовой стрелки, а активатор наоборот, смесь увлажняется нативной творожной сывороткой, которую распыляют в грануляторе.