Технологическая линия производства осветленного яблочного сока

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

В ГОРОДЕ СМОЛЕНСКЕ

 

КАФЕДРА ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Специальность: 260602 «ПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ  МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

 

Дисциплина: ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ  ПРОИЗВОДСТВ МАЛЫХ        ПРЕДПРИЯТИЙ

 

 

 

 

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ

Технологическая линия производства

осветленного яблочного сока

 

 

 

Студентка 4 курса, гр. ПИ – 08   Егорова Е.А.

Преподаватель      Куликова М. Г.

 

К защите                                                               Защита принята с оценкой                          

      «      » _____________.                                   ____   «      »___________

     ____________________                                    ____________________    

       ^{(подпись)                                                                 (подпись)}

 

 

 

г. Смоленск, 2011

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬН0ГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» 

В ГОРОДЕ СМОЛЕНСКЕ

КАФЕДРА ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Специальность: 260602 «ПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

Дисциплина: «ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ  МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

 

 

ЗАДАНИЕ

студентка      Егорова Е.А.            группа ПИ-08

 

1.Тема: «Технологическая линия производства осветленного яблочного сока»

2. Срок представления проекта к защите (14 неделя) «    » _______2011 г.

3.Объем выполнения работы:  6 неделя - 30 %; 12 неделя - 80 %

4.Содержание  расчетно-пояснительной   записки  (перечень  подлежащих разработке вопросов):

1. Ассортимент и показатели качества;

2. Обзор существующих технологических схем производства;

3. Выбор оптимальной технологической схемы производства;

4. Технологическая схема производства;

5. Операторная модель процесса;

6. Характеристика комплексов оборудования  для производства;

7. Выбор и расчет количества оборудования;

8. Технологический расчет оборудования;

9. Расчет производственной рецептуры;

5. Перечень  графического материала:

1.Технологическая  схема производства;

2. Операторная модель технологического процесса;

3. Машинно-аппаратурная схема производства;

 

Дата  выдачи задания:                                             Руководитель:

«     »_______2011 г.                                                   _________________

 

Задание принял к выполнению:                             Студент:

«     »_______2011 г.                                                    _________________

 

 

Реферат

 

Производство концентрированных  соков получило широкое развитие во всем мире. Хранение и транспортирование  их дает значительную экономию тары, погрузочно-разгрузочных и транспортных средств, позволяет  создавать резерв на годы с низким урожаем плодов.

Путем концентрирования содержание растворимых сухих веществ в  соках можно повысить до 70-75% и  соответственно уменьшить объем  их по сравнению с натуральными в 5-6 раз.

Для перевозки и длительного  хранения соки концентрируют до 60-72%.

Концентрирование соков  может проводиться путем выпаривания, вымораживания (криоконцентрирования) или с помощью мембран. Концентрирование желательно проводить таким образом, чтобы продукт претерпевал минимальные изменения. В связи с этим необходимо учитывать изменеия, которые могут произойти с компонентами соков при удалении влаги. Так, взвеси и колоидные вещества с высокой молекулярной массой (пектиновые, белковые и дубильные) при выпаривании оседают на поверхности нагрева и могут вызвать локальный перегрев и пригорание. При концентрировании вымораживанием  и с использованием мембран они образуют агрегаты, затрудняющие течение процесса, значительно повышают вязкость концентрата. Сахара могут карамелизоваться и вызвать потемнение вследствие реакции Майяра. Витамины, ферменты, фенольные и красящие вещества чувствительны к теплу и могут подвергаться частичному окислению и изменению, летучие ароматические вещества – удаляться вместе с водяным паром, что приводит к потере характерного фруктового запаха.

 

Содержание

Введение 5

1. Характеристика продукта 6

1. Классификация соков 6

2. Показатели качества 7

3. Сырье 9

2. Технология производства яблочного сока 12

3. выбор технологической схемы производства 14
1. Описание линии 14
2. Расчет оборудования 19

Заключение 28

Список  используемых источников 23

 

 

Введение

 

Производство соков имеет  большое значение для населения  и народного хозяйства нашей  страны. Высокое содержание минеральных  веществ и витаминов в овощных  соках обусловливает их высокую  пищевую ценность. Фруктовые соки выпускают неосветленными и с  мякотью, из одного вида плодов и смешанные  из двух или более видов плодов. Консервированные пищевые продукты позволяют в значительной степени  сократить затраты труда и  времени на приготовление пиши в  домашних условиях, разнообразить меню, обеспечить круглогодичное питание  населения, а также создавать  текущие, сезонные и страховые запасы.

По экспертным оценкам РСПС (Российского союза производителей соков), объемы производства соковой продукции в России в 2010 году составили немногим больше 3000 млн литров. По объемам потребления соковой продукции на душу населения Россия также на четвертом месте, и в 2010 году этот показатель составил 20 литров.

По данным компании "Nielsen Россия", первое место потребители отдают фруктовым смесям (27,7%), затем традиционно популярный вкус - яблоко (16,6%) за которым следуют мультифруктовые сочетания (15,1%), апельсин (13,5%) и томат (7,9%). По данным исследований консалтинговой компании "Маркет Аналитика", объем потребления концентрированных соков для производства готовой соковой продукции составляет 500-600 млн литров в год. По итогам последних лет в России основные поставки сырья для производства соков идут из других стран и лишь 15% составляет отечественное сырье. Определяющими факторами конъюнктуры рынка концентрированных соков являются природные условия, урожайность яблок, уровень потребления соков, товарные остатки на начало урожая, колебания валютных курсов.

Новые разработки в области технологии консервирования, заморозки и сушки  плодоовощной сельскохозяйственной продукции, возрастающий спрос на отечественную  продукцию и большой диапазон между потенциальным и фактическим  рынком делает эту отрасль пищевой  промышленности привлекательной для  инвесторов.

 

1. Характеристика продукта

1.1. Классификация  соков

 

Яблочный сок наиболее популярен из всех фруктовых соков. Различают два основных типа соков; без мякоти (прессованные) и с  мякотью (гомогенизированные). Сок из яблок преимущественно изготовляют  натуральным без мякоти, осветлённым  или не осветлённым.

Классификация концентратов соков  соответствует классификации напитков, изготовляемых из них, а именно:

• 100% чистые концентраты, производимые в местах произрастания фруктов по оптимальной технологии из мякоти спелых отборных плодов соответствующего ботанического наименования (по способу хранения гораздо чаще это заморозка, чем асептика)
• "основы" (bases) для производства нектаров и напитков (используются в соответствии с тем, что в них добавлено)
• полуфабрикаты (tailor made products) , в которые нужно добавлять только воду — они могут быть для 100% соков или других напитков и дают прежде всего стабильный вкус, согласно рецептуре производителя и пожеланиям заказчика
• и, наконец, концентраты, переработанные на промежуточном этапе на фабрике. В этом случае декларируется 100% чистота концентрата, но на практике оказывается, что это не всегда так. Часто в концентрат добавляются более дешевые продукты переработки (pulp-wash, например), другие концентраты (например, яблочный к персиковому или малиновому) или просто сахар и ароматизатор, идентичный натуральному. Иногда единственной целью переработки является асептическая упаковка, т.к. с заморозкой не все заказчики могут или хотят работать дальше

При переработке растительного  сырья для качества натуральных  соков и нектаров существенное значение имеют не только вид, но и ботанические сорта плодов и овощей, которые  разнятся по своим технологическим  свойствам. Растительное сырьё должно соответствовать критериям безопасности, установленными Медико-биологическими требованиями и санитарными нормами. 

1.2. Показатели качества

 

Сок яблочный концентрированный  изготовлен из свежих, зрелых яблок  в соответствии с требованиями ГОСТа 18192  и  “Технологическая инструкция на производство соков плодовых и ягодных концентрированных” (таблица 1 и 2).

При производстве не используется  генетически модифицированное сырье, без добавления сахара, синтетических кислот, красителей и консервантов и по качественным показателям соответствует нормам СанПиН 2.3.2.560-96.

Органолептические и физико-химические показатели продукта представлены в  виде таблиц.

 

Таблица 1. Органолептические показатели „Сок яблочный концентрированный”

Наименование показателя	Характеристика сока осветленного	Характеристика ароматических веществ
Внешний вид	Жидкий, сиропообразный, с коричневым оттенком. Допускается на дне тары присутствие слабого осадка пектина  и альбумина	Прозрачная жидкость
Вкус и запах	Хорошо выраженые свойственные плодам из которых изготовлен сок, без посторонних  запаха и привкуса.	Хорошо выраженые свойственные плодам из которых изготовлен сок, без посторонних  запаха и привкуса.
Растворимость в воде	Полная, без повторного появления  осадка после двух часов осветления	Полная, без повторного появления  осадка

 

 

Таблица 2. Физико – химические показатели  „Сок яблочный концентрированный”

Наименование показателя	Нормы для осветленного сока
Массовая доля растворимых сухих  веществ (рефр.), %	70,0
Массовая доля титруемых кислот (в  пересчете на яблучную к-ту), %	3,0-4,5
Плотность, кг/м³	1350
Мутность, NТU	< 2,5
Патулин, мг/кг	< 0,05
Крахмал	отсутствует
Пектин	отсутствует

 

 

1.3. Сырье

 

К сырью  для производства соков предъявляют  такие требования: в первую очередь  оценивают вкус, аромат, содержание питательных и физиологически активных веществ, учитывают степень зрелости плодов для повышения выхода сока.

В зависимости от видов  вырабатываемых соков и нектаров рекомендуются те или иные ботанические сорта, по своему химическому составу  и технологическим свойствам  наиболее подходящие для производства данной продукции.

Для выроботки сока рекомендуются  яблоки сортов Антоновка, ренеты, титовка, Белый налив, Пармен зимний золотой, Коричное, Пепин шафранный, Осеннее  полосатое, Мекинтош, Суйслепское, Бельфлер, Розмарин белый, Джиграджи, Сары-турш, Кенд-Алма, Ширван-Газеди, Анис полосатый, Кальвиль, Вагнера призовое, Сары-синап. При использовании плодов с повышенной кислотностью  к соку добавляют 5% сахара. Практикуют купажирование яблочного  сока с другими плодовыми или  ягодными соками.

Каждый сорт дикорастущих и культивируемых яблок имеет  свои характерные особенности и  различный химический состав. Все  зависит от происхождения, условий  произрастания, степени зрелости плодов. Все это определяет пищевые достоинства, вкус и использование. Химический состав яблок весьма разнообразен и богат.

 

Таблица 3. Содержание углеводов на 100 г съедобной части яблок, в граммах

Углевод	Содержание, г
Глюкоза	2.0
Сахароза	1.5
Гемицеллюлоза	0.4
Клетчатка	1.6
Крахмал	0.8
Пектин	1.0

 

В 100 граммах съедобной  части свежих яблок содержится 11% углеводов, 0.4% - белков, до 86% - воды, 0.6% - клетчатки и 0.7% органических кислот, среди которых яблочная и лимонная. Кроме того, в яблоке обнаружены жирные летучие кислоты: уксусная, масляная, изомасляная, капроновая, пропионовая, валериановая, изовалериановая. Имеет  яблоко дубильные вещества и фитоциды, являющиеся бактерицидными веществами. Крахмал имеет основное пищевое  значение. Высоким его содержанием  в значительной степени обусловливается  пищевая ценность продуктов. В пищевых  рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. В крахмале находятся  две фракции полисахаридов —  амилоза и амилопектин. Превращение  крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности  в сахаре. Крахмал превращается в  глюкозу последовательно, через  ряд промежуточных образований.

 

2. Технология производства яблочного сока

 

Соки осветлённые и  представляют собой жидкую фазу плодов с растворёнными в ней веществами, отжатую из плодовой ткани.

Подготовка сырья

Доставка, приёмка и хранение сырья осуществляются в производстве соков так же, как при изготовлении других видов фруктовых консервов. Мытое сырьё инспектируют, удаляя плоды, поражённые вредителями, загнившие  и с другими дефектами. Механическое измельчение (дробление) является основным способом воздействия на растительную ткань в производстве соков. Дроблёные плоды нагревают в аппаратах непрерывного действия разного устройства. Нагревание не только повышает выход сока, но и оказывает другие воздействия на сырьё: инактивирует ферменты, снижает слизистость и вязкость, способствует переходу красящих веществ из кожицы и мякоти плодов в сок.

Обработка ферментными препаратами

Большинство плодов и ягод содержат пектиновые вещества, которые  затрудняют выделение сока и уменьшают его выход, обладая водоудерживающей способностью и повышая вязкость сока, препятствуя его вытеканию. Поэтому при обработке мезги пектолитическими ферментами необходимо, прежде всего, разрушить нерастворимый протопектин. Протопектин должен быть гидролизован только частично, так чтобы отделить клетки одну от другой и частично разрушить их стенки для повышения клеточной проницаемости. Для обработки мезги плодов при производстве соков без мякоти используют ферментный препарат Пектофостидин, который выпускается в виде порошка. Novoferm 10х применяется как для обработки мезги, так и для осветления соков. Новым видом ферментов, которые могут применяться для обработки мезги в целях повышения выхода сока, являются разжижающие ферменты, в состав которых входит пектиназа и целлюлаза.

Извлечение сока

Для извлечения сока из подготовленной мезги плодов применяют прессование, центрифугирование, диффузию и т.д. Основной способ извлечения сока из плодов и ягод – прессование – состоит  в давлении на мезгу. Основная функция  пресса заключается не в раздавливании  растительной ткани, а в выдавливании сока, уже выделившегося из повреждённых в процессе предварительной  обработки клеток. Для прессования применяют различные по конструкции и принципу действия прессы, которые могут быть непрерывного (шнековые, ленточные) и периодического (пакетные,  корзиночные) действия. В пакетных прессах мезгу слоем 6…8 мм заворачивают в салфетки (пакеты) из прочной ткани. Пакеты укладывают на платформе один на другой с прокладкой между ними деревянных плиток. Сверху пакеты укрепляют прессующей плитой. Платформа с пакетами поднимается под прессующую плиту плунжером.

Осветление

Для получения прозрачного  продукта необходимо нарушить коллоидную систему и обеспечить оседание взвешенных частиц и удаления части коллоидов, прежде всего нестойких. Однако в  процессе хранения возможно взаимодействие коллоидов между собой и образование  более крупных частиц, которые  могут вызвать помутнение сока и  выпадение осадка.

Различают физические, биохимические  и физико-химические способы осветления сока. К физическим относятся: процеживание, отстаивание, сепарирование. К биохимическим - обработка ферментами. К физико-химическим: отстойка, обработка бентонитом, мгновенный подогрев.

Фильтрование

После осветления сока для  отделения скоагулировавших коллоидов  и осевших частиц его фильтруют. Фильтрование – механический процесс  выделения взвешенных частиц из сока путём пропускания его через  пористый слой. Различают 3 вида фильтрования: поверхностное, глубокое и адсорбционное. Для фильтрования фруктовых соков  используют фильтры разных типов: пластинчатые (фильтр-прессы), намывные и барабанные.

Купажирование

Для обеспечения более  гармоничного вкуса соков их купажирут (смешивают). Купажируют соки либо одного вида плодов или ягод с разным содержанием  кислот и сахаров, либо соки двух разных видов.

 

 

3. Выбор технологической схемы производства

3.1 Описание  линии

 

Наиболее  эффективной схемой осветленного яблочного  сока является технологическая схема, включающая в себя подготовку сырья (мойку и инспектирование яблок), выделение сока (дробление и прессование мезги), осветление сока (депектинизация и фильтрация) и его упаковку. Данная схема, обладающая высокой производительностью из-за максимальной автоматизации производства, обеспечивает высокое качество конечного продукта,  позволяет снизить затраты на изготовление за счет обеспечения комплексной переработки сырья. Схема включает в себя минимально необходимый комплекс оборудования, соответствующий заданной технологии производства и отвечающего стандартам, предъявляемым к оборудованию данного типа, делая метод наиболее прогрессивным, по сравнению с другими схемами производства.

Поступившие на переработку  плоды засыпают в бетонные ванны 1, откуда гидротранспортером по подземным каналам они направляются в цех.

Здесь с помощью шнекового  отделителя 2, расположенного в бетонной ванне (яме), плоды отделяют от воды и с помощью элеватора с душевым устройством поднимают к машине 3 для окончательной мойки.

Для отделения яблок от воды используем шнековый сепаратор ШС-1000, с производительностью 1000 кг/ч и габаритными размерами 2322×720×1207 мм.

Для окончательной мойки  выберем моечную машину ММ – 500В, с вертикальным насосом. Производительность – 500 кг/ч, габаритные размеры - 1610×1650×1650 мм.

Вода, поступающая со шнекового  отделителя и содержащая крупные  загрязнения (камни, ветки, листья и  т. п.), попадает на загрузочную воронку  наклонного шнекового конвейера  с перфорированным дном, задерживающим  и удаляющим загрязнения.

Очищенная вода стекает в  ванну (яму), откуда подается обратно  в бетонные ванны с плодами  для повторного ее использования.

Промытые плоды инспектируют на конвейере 4, удаляя негодные для переработки плоды, и элеватором поднимают к приемному сборнику, ополаскивая плоды струей чистой воды.

В качестве инспекционного используем ленточный конвейер ЛИК 1000-5000 с размерами движущегося полотна 1000×5000 мм и производительностью 1000 кг/ч.

Яблоки из сборника в необходимом  количестве (в зависимости от производительности пресса) подают на дробилку 5.

Для измельчения промытых плодов используем универсальную дробилку для мелкого дробления марки 100 МД-У с производственной мощностью 1 т/ч и габаритными размерами 1350×1000×2100 мм.

Измельченная плодовая масса  немедленно направляется насосом 6 на прессование 7.

Для извлечения сока используем шнековый пресс, предназначенный для  прессования яблочной мезги ПЯ-1 с производительностью 1 т/ч и габаритами 4470×1000×1630 мм.

Полученный сок в установке  для прессования очищают от возможных  крупных частиц и после пастеризатора-охладителя 8 направляют в одну из емкостей для депектинизации.

В качестве теплообменного охладителя используем трубчатый пастеризатор Т1-ОУТ-М с производительностью  по соку 500 л/ч и габаритными размерами  1500х1250х2300 мм.

Сок после пастеризации (60-70°С) и охлаждения сначала направляют в промежуточный сборник 9, откуда дозировочным насосом 10 он засасывается в емкости для депектинизации. По пути в трубопровод вводят пектолитический препарат при помощи дозатора и перемешивают его в трубчатом статическом смесителе 11.

Для депектинизации используем статический смеситель ИХЛ СС-500 с производительностью 500 л/ч и габаритами 465×160 мм.

Процессы депектинизации и осветления протекают в зависимости  от вида применяемого препарата. Если препарат для осветления требует  охлаждения сока, то его после депектинизации через охладитель перекачивают в емкости для осветления и добавляют препарат вручную. Если охлаждения не требуется, сок в этом случае не перекачивают, а препарат для осветления вводят в емкость для депектинизации.

По окончании депектинизации и осветления образовавшийся на дне  емкости осадок перекачивают в сборник  для приемки осадка 12, откуда его направляют насосом 13 в фильтр 14.

Для осветления сока используем фильтр-пресс XZG 1500-U с производительностью 1500 л/ч и габаритными размерами 7060×2140x4088 мм.

Этот сок собирают в  приемном сборнике 15, а потом направляют на линию фасования в бутылки 17, где он предварительно деаэрируется и пастеризуется.

Фасование сока в бутылки происходит при 80°С с последующей дополнительной пастеризацией и охлаждением в туннельном пастеризаторе-охладителе.

Для конечного горячего розлива  сока (при 80°С) используем разливочную машину РМ -1000 ГР, с производительностью 1000 бутылок в час и габаритными размерами 2350×1700×2150 мм. Для упаковки используются 1,5-литровые бутыки из ПЭТ, высотой до 320 мм.

 

 

 

Таблица 3.Технологическая система производства яблочного сока

Обозначения		Операции и их элементы
Операция	Элемент операции
I		Осветление и упаковка
	1	Упаковка
	2	Дозирование
	3	Фильтрование
	4	Депиктинизация
	5	Смешивание с депиктинизатором
II		Приготовление сока
	1	Охлаждение
	2	Термостабилизация сока
	3	Пастеризация
	4	Прессование
	5	Дробление
III		Приготовление яблок
	1	Гидротранспортирование
	2	Мойка яблок
	3	Фильтрование воды

 

 

3.2. Расчет оборудования

 

Рассчитаем оборудование, исходя из количества обрабатываемого  сырья за 1 час, коэффициент использования  оборудования по загрузке:

 

где - производительность шнекового сепаратора; - производительность моечной машины (примем в количестве 2-х штук).

По аналогии для остального оборудования:

 

 

 

Так как выход сока составляет примерно 70%, то коэффициент использования  теплообменного охладителя равен:

 

Для уменьшения коэффициента использования примем 2 пастеризатора, тогда

 

По аналогичным соображениям используем 2 статических смесителя, тогда:

 

При использовании фильтр-пресса, производительностью  для увеличения коэффициент использования оборудования необходимо увеличить имеющееся оборудование вдвое, тогда:

 

 

Общее количество рассчитанного  и принятого оборудования приведено  в таблице 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вставить таблицу 4 из одноименного документа)))))

 

 

Заключение

 

В результате выполнения расчетного задания составлена технологическая  линия производства осветленного яблочного  сока.

Изучен ассортимент и  показатели качества яблочного сока, а так же сырье, применяемое для его производства. Проанализированы технологические схемы и используемое оборудование. Описаны основные этапы производства, в соответствии с наиболее передовыми технологическими разработками в области производства яблочного сока.

Разработана операторная  модель процесса на основе составленной технологической схемы производства осветленного яблочного сока. Приведенные схемы позволяют использовать наиболее выгодные пути производства, включающие в себя вторичное использование отработавших продуктов технологической цепи, таких как вода и отжим.

Спроектированная машинно-аппаратурная схема включает в себя минимально необходимый комплекс оборудования, который позволяет практически  полностью использовать производственную мощность линии (по данным расчета коэффициентов использования).

 

Список  используемых источников

 

1. Общая технология пищевых производств / Под ред. А. П. Ковальской. – М.: Колос 1993–384 с.

2. Самсонова  А. Н. Фруктовые и овощные  соки - М.: Наука, 2001-321с.

3. Технология консервированных плодов и овощей./ А. Ф. Фан-Юнг, Б. Л. Флау менбаум, А. К. Изотов – М.: Пищевая пром-сть, 1999-415 с.

4. Рогачёв  В.И. Справочник технолога плодоовощного консервного производства, М.: Машиностроение, 1995-248 с.