Способ переработки плодового, ягодного и овощного сырья

 

Изобретение относится к способам переработки пищевого сырья и получения порошков. Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа за счет одновременного получения растворимого и нерастворимого порошков. Сок и выжимки контактируют с гидратообразующим агентом, например хладоном Р-12, и образуют газогидраты. Газогидраты в соке кристаллизуют при параметрах газогидратной эвтектики и эвтектической концентрации сока 60-70% с отделением кристаллов сухих веществ, отделяя их от агента и выводя в виде растворимого порошка. Влагу выжимок кристаллизуют в лед, а затем в газогидраты, выжимки измельчают с газогидратами, которые затем плавят, а от выжимок повторно отжимают сок. Затем выжимки сушат подогретым хладоном с последующим переводом водяных паров в газогидраты. Выжимки выводят в виде нерастворимого порошка. Использование способа позволяет получить из сырья два продукта - растворимый и нерастворимый порошки, снизить расход электроэнергии в 50 - 60 раз, осуществить процесс переработки в непрерывном режиме и с большей производительностью, существенно уменьшить продолжительность сушки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) Ш) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i Н АВТОРСИОЬГФ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4397142/30-13 (22) 23.03.87 (46) 07.07.90. Бюл. N- 25 (71) Одесский технологический институт холодильной промьппленности (72) Л.Ф.Смирнов, И. Г.Чумак, В.Ф. Коляка и Ф.С.Желязко (53) 663.813(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1220614, кл. А 23 . 2/14, 1986. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВОГО, ЯГОДНОГО И ОВОЩНОГО СЫРЬЯ (57) Изобретение относится к способам переработки пищевого сырья и получения порошков. Цель изобретения — расширение технологических возможностей способа за счет оцновременного получения растворимого и нерастворимого порошков. Сок и выжимки контактируют с гидратообразующим агентом, например хладоном P-12, и образуют газогидраты. Газогидраты в соке кристаллиэуют

Изобретение относится к пищевой промьппленности, в частности к получе- нию пищевых растворимых и нерастворимых порошков из плодового, ягодного и овощного сырья.

Растворимые порошки приготавливаются иэ соков этого сырья, а нерастворимые — из их выжимок.

Растворимые порошки могут быть использованы для воспроизводства сока и напитков после хранения, а нерастворимые порошки — в кондитерской про-. мыпленностии. В качестве сырья приме(51) А 23 В 7/04 А 23 L 2/00

2 при параметрах газогидратной эвтектики и эвтектической концентрации сока

60-70Х с отделением кристаллов сухих веществ, отцеляя их от агента и выводя в виде растворимого порошка. Влагу выжимок кристаллизуют в лед, а затем в гаэогидраты, выжимки измельчают с газогидратами, которые затем плавят, а от выжимок повторно отжимают сок.

Затем выжимки сушат подогретым хладоном с последующим переводом водяных паров в газогидраты. Выжимки выводят в виде нерастворимого порошка. Использование способа позволяет получить иэ сырья два продукта — растворимый и нерастворимый порошки, снизить расход электроэнергии в. 50-60 раз, осуществить г.роцесс переработки в непрерыв-. ном режиме и с большей производительностью, существенно уменьшить продолжительность сушки. э.п.ф-лы, 1 табл., 4 ил. няются яблоки, груши, виноград, апельсины, клубника, свекла, картофель, помидоры, огурцы и другие фрукты, ягоды и овощи.

Изобретение может быть использовано для получения растворимых порошков и из пищев ых жидк ос тей — эк с трак тов кофе и чая, вина, пива, молока и др., и из других пищевых продуктов — мяса, рыбы и др. например порошка из экстракта мясного сока, кормовой рыбной муки. Изобретение может быть исполь,зовано и для переработки ра<-тительно1576125

- !5 го сырья, используемого в животновод", стве (зеленой массы кукурузы, moцерны, хлореллы и др.),, для получения растворимых и нерастворимых порошков из силосной массы, пригодных для длительного хранения и употребления в качестве витаминизированных добавок на корм скоту.

Сырье, пригодное для переработки по предлагаемому способу, имееr механическое и термодинамическое ограничения. Согласно первому ограничению это сырье должно быть без твердой скорлупы (например, арбузы,, дыни), вычищенное и отмытое от грязи, отде— ленное от гнили. Косточ<овое сырье должно быть также отделено от косточек (например, вишни). Для семечкового сырья подход двоякий — то сырье, присутствие семечек из которого допустимо в нерастворимом порошке (яблоки, помидоры, огурцы), используется в процессе сразу после мойки и отделения от гнили, сырье, присутствие семечек иэ которого нежелательно в нерастворимом порошке (арбузы), используется в процессе после отделения

- последних.

Согласно второму ограничению поцходит только то сырье, cot из которого представляет эвтектикаобразующий раствор, т.е. имеет криоскопическую кривую (кривую замерзания) в диаграмме температура — концентрация,и одну либо несколько эв тек тических точек °

Охлаждение такого раствора приводит к выпадечию кристаллов льда и концентрированию сухих веществ в концентрате сока.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа эа счет одновременного получения растворимого и нерастворимогo порошков.

На фиг.1 приведена диаграмма температура — концентрация для яблочного сока, на которой йзображены криоскопические кривые льдо- и -гидратообразования хладона К-12 (CF> Cl<); на фиг. 2 — кривые льдообразования для различного пищевого сырья; на фиг.3 схема установки для получения из сока растворимога порошка, например из яблочного сока; на фиг,4 — линия переработки выжимок длн производства нерастворимого порошка из,например, яблочных вь жимок. э

1О

Р5

Физические основы способа.

Сухое вещество яблочного сока состоит, в основном, иэ фруктозы (62,5 ), сахаровы (20X) и декстроэы (17,5X).

Согласно фиг.1 линия — криоскопическая кривая при льдообразовании, 2 - кривая растворимости. Эвтектическая точка A при льдообразовании имеет координаты 66,6 мас, сухих веществ-„248 К.

Параметры точки А яблочного сока (разные сорта) лежат в температурном интервале 250-248 К и в интервале концентраций 67-70 . Замораживание яблочного сока при координатах эвтектики (точка А) приводят к выпадению кристаллов льда и кристаллов сухих веществ. Доэвтектические кривые льдообразования различного пищевого сырья показаны на фиг.2, где линия 1 — сок черной смородины, 2 — клубничный сок,3 — яблочный сок, 4 — экстракт кофе, 5 — .сахар, 6 — желатин, 7 — яйца, 8 —. крахмал.

Перевод воды из насыщенного раствора в газогидраты, например хладон

R-12, повышает температуру кривой 1 эквидистантна вверх до кривой 3. При охлаждении раствора в среде с хладоном R-12 ниже кривой 3 выпадают кристаллы газогидрата (его состав

14,8 моль воды/моль R-12 в точке 3), а система гостоит помимо газогидратов еще иэ насыщенного раствора и газообразного или жидкого агента.

Точка Э называется точкой газогидратной эвтектикч, ее координаты (фиг.1) концентрация 69,2/ Xсухих веществ, температура 257,5 К. Точка 3 лежит на кривой упругости хладона

R-12 при температуре 257,5 К. Давление этой точки 178 кПа. Точка 3 — инвариантная, имеет нулев ую с тепе нь свободы, т. е. она существует при строго определенных концентрации, - давлении и температуре. Кристаллизация яблочного сока при парамеграх газогидратной эвтектики ведется в условиях существования 5-фазной систе-. мы — кристаллов газогидратов и кристаллов сухих веществ, раствора эвтектической концентрациии, жидкого и газообразного хладона R-12.

При контактном кипении холодильно" го агента в раств.оре эвтектической концентрации кристаллы льда(или кристаллы газогидратов, если холодильный агент — гидратообразователь) и

15761 кристаллы растворенного вещества рас-тут отдельно, причем эти две твердые фазы могут быть разделены в насыщенном растворе, например, отстаиванием вследствие разности плотностей. Для

5 случая, например, яблочного сока имеется следующее распределение плотностей, кг/м : кристаллы газогидрата хладона R-!2 1080, кристаллы сухих веществ яблочного сока 2100, конценчрат яблочного сока (63,7% сухих веществ) при 254,55 К 1295.

Выжимки пищевого сырья, например яблок, после первоначального измельчения, прессования и отводя отжятого сока содержат еще заметное колияество остаточной влаги. Опыты, проведенные с выжимками яблок и моркови, показали, что после замораживания этих вы- 20 жимбк (с переводом жидкости в лед), перетирания со льдом, их размораживания и повторного отжима возможно получить дополнительно до 10% сока для яблок и до 20% сока для моркови и 25 тем уменьшить энергозятряты на последующую сушку. Дополнительный эффект дает перевод льда в rязогидраты (для этого выжимки необходимо контактировать с кипящим хладоном нри темпера- 30 туре льдообрязовяния, но давлении гидратообразования), поскольку пнавление газогидрата в области газообразного агента приводит к выделению газа. ("язогидраты, плавясь внутри клетки, рвут ее оболочку выделяющимся .газом и, 35 тем самым, создают условия для дополнительного выделения сока.

Выжимки после повторнога прессования сушат парами хлядсня Р-12, пред- 40 варительно подсушенными от водяных паров (например, сжатием — с повышением давления влагосодержание газа понижается). При сушке выжимок при температуре, например, 303 К парци- 45 альное давление насыщения водяных паров составляет 4,24 кПя. При гидратообразова ии при 278 К парцнальное давление водяных паров 0,87 кПа. Та" ким образом, водяные пары, выделяющи- 50 еся при сушке под давлением 4„24 кПа, перетекают в зону пониженного давления 0,87 кПа — в зону гидратообразования этих же водяных паров. Другими словами, производится отсос водяных 55 паров {в среде другого газа — хладона R-12 они ведут себя согласно закону Дальтона независимо) путем их гидратообразования в другом месте.

В линии переработки выжимок, в котсрой в непрерывном режиме производится последовательность операций с разными давлениями (от вакуума до

600 кПа), иснользуется эффект газозатвора. Выжимки перетялкиваются из одного аппарата в другой шнеком, зона н1ессования выжимок которого служит барьером от выравнивяпия давлений в этих аппаратах.

В опыте, проведенном на колонне диаметром 80 мм, снабженной шнеком, давление воздуха над кристаллами льда, спрессованными шнеком, ня !50200 кПа выше, чем давление воздуха под льдом (даже при небольшой разности давлений аР на прессовяние, обусловленной непрочной стенкой лабораторной колонны). При разности давлений ня прессование 6F -2-3 мПя эффект газоза..:.вора промышленных шнеков обеспечивает гязоплотность смежных аппяратов .

В качестве гидратообразующего

areíòa при данном способе помимо хладоня R-) 2 можно использовать и другие агенты, инертные ло отношению к пищевому сырью, например углекислоту и др. Применение R-!2 и СО в пищевой промышленности допустимо ввиду их нетокснчиости. Известно, например, что

R-12 используется фирмой Дю Понт для контактного замораживания мяса.

Установка непрерывного действия дпя производства из сока сухого раст-, воримого порошка по предлагаемой технологии состоит из двух ступеней: опреснительной I и разделительной (эвтектнческой) II. В ступени I исходный сок предварительно концентрируется до

30 — 40%, при этом также производится опресненная вода с остаточным содер— жяние:" сухих веществ до 0,1%. В сту— пени ХI концентрат из ступени 1 концентрируется до эвтектической концентрации 60-70% и обезвоживается до конечного продукта — растворимого сухого порошка.

Ступен. -I (фиг.3) состоит из деаэратора 1 исходного сока, теплообменника 2, испарителя 3, контактного кристаллизатора 4, отстойника 5, сепарационно-промывочной колонны 6, контактного плавителя-конденсатора

7, под которым совмещенно с ним расположен отстойник 8, водоотделителя 9, компрессора 10 и дополнительного компрессора 11, дополнительного конден! 576125 сатора 12, воздухоотделителя 13, ресивера 14 и дегазатора 15.

Ступень II состоит из контактного кристаллиэатора 6, отстойника 17, сепарационно-промывочной. колонны 18, 5 сепаратора 19 кристаллов сухих вет ществ, встроенного в отстойник компрессора 20 и компрессора 21 дегаэации, водоотделителя 22 и продувочной камеры 23.

В схему установки входят также вакуум-насос 24 и насосы 25-31. Компрессоры !О, 11, 20 и 21 выполнены с сухими парами трения и преднаэначень.* для сжатия хладона R-12 без =-агрязнения его маслом, Деаэратор 1, дегазатор 15 и плавитель газогидратов †конденсат 7 агента я представляет собой обечайки, заполненные насадкой. Кристаллизаторы 4 и 16 гаГ зогидратов представляют собой обечайки, снабженные перемешив ающими ус т ройствами,, Сепарационно-промывочные колонны

6 и 18 предназначены для отделения и промывки газогидратов от концентрата сока и имеют в средней части на боковой поверхности фильтрующие сетки 32 и 33 с размерами ячеек !00-200 мкм, охваченные карманами 34 и 35. В верх— ней части этих колонн имеются скреперы 36 и 37 для отвода газогидратной массы, Колонны 6 и 18 при работе полностью затоплены, представляют собой вытеснительные аппараты, работающие

35 с противодавлением.

Сепаратор 19 кристаллов сухих веществ — аппарат непрерывного действия, предназначен для отделения кристаллов сухих веществ от жидкого хладона, отвода -парообразнога хладона

В.-12 компрессором 21, вакуумирования кристаллов сухих веществ и вывода их в атмосферу без заноса воздуха в установку. Сепаратор 19 представляет собой шнековое отжимное устройство, работающее с использованием эффектагазозатвора. Сепаратор !9 имеет в корпусе 38 шнек 39, охваченный в кон—

50 цевой части фильтрующими сетками 40 и 41, в свою очередь охваченными карманами 42 и 43. Фильтрующая сетка 40 с карманом 42 служит для отвода пара агента компрессором 2! . Фильтрующая сетка 41 с карманом 43 служит для ва55 куумирования. кристаллов с помощью вакуум-насоса 24. Правый концевой торец сепаратора 19 прижимает запорный конус 44, герметиэирующий аппарат при

его остановке и отодвигаемый при его работе выдавливаемыми кристаллами. В средней части сепаратора 19имеетсяфильтрующая сетка 45 с карманом 46 °

Установка работает следующим образом (на примере яблочного сока}.

Исходный сок, получаемый после измельчения яблок, их прессования, отжима (выход сока 45-557) и фильтрации, направляют в деаэратор 1, в котором вакуумированием с помощью вакуум-насоса 24 до давления 4 кПа понижают растворимость воздуха в соке л-4 до 10 X. Удаляя большую часть воздуха из исходного сока. Затем исходный сок охлаждается в теплообменнике

2 и испарителе 3 до температуры поряд.ка 286 К вследствие теплообмена сначала с опресненной водой, выводимой из установки, а затем и вследствие . кипейия хладона R-12. Эта температура определяется из теплового расчета колонны 18 так, чтобы нагрев газогидратов после сепарационно-промывочной колонны 18 в результате их смешения с исходным соком не повысил их,темпераI туры выше 284 К и не прив ел к их разложению, Деаэрированный и охлажденный исходный сок направляют в верхнюю часть сепарационно-промывочной колонны !8 для предварительной промывки газогидратов из ступени Х1 ат сока эвтектической (60-70 ). концентрации (процесс в колонне 18 ведется при переменных параметрах, т.е. снизу вверх; Т = 260-: 283 К и Р =- 520- 450 кПа), откуда в составе газогидратной суспензии (10-157 газовых гидратов + исходный сок) выводят насосом 28 и после смешения с газогидратной суспензией из кристаллизатора 4 (после насоса ?9) направляют в отстойник 5 и далее через сепарационно-промывочную колонну 6 и ее карман 34 в кристаллиэатор 4.

В кристаллизаторе 4 при тем ературе порядка 275 К и давлении 312 кПа при контакте сока с жидким хладоном

R-12 при перемешивании образуют газогидраты хладона К-12. Теплоты гидратообразования отводят за счет кипения агента. Для этого в кристаллизатор 4 подают жидкий агент из отстойника 8 через регулирующий вентиль

47, а пары агента отсасывают через водоотделитель 9 компрессором 10 и

1576125

1О

Из ресивера 14 жидкий агент распределяется через регулируюший вентиль

48 и в испаритель 3 для охлаждения исходного сака, через регулирующий вентиль 49 в воздухоохладитель 13 для конденсации агента из паровоэдушной смеси,,через регулирующий вентиль 50 в кристаллизатор 4, через регулирующий вентиль 51 в кристаллиэатор 16.

Пары агента из испарителя 3 отка— чивают компрессором 1О, а гары агеннаправляют под давлением 515 кПа в плавитель-конденсатор 7. Из кристаллизатора 4 гаэогидратную суспензию, содержащую часть непрореагировавшего жидкого агента, íà".îñîì 29 под давлением 600 кПа направляют в отстойник

5 для отделения жидкого агента от суспензии и возврата его в кристаллизатор 4. При этом газогндратную суспензию из отстойника 5 направляют в колонну 6 на сепарацию и промывку от концентрата (процесс в колонне 6 ведется при переменных параметрах, -.å. снчзу вверх: Т = 277 - 284 К и Р

59 0 515 кПа), откуда большую часть концентрата через карман 34 рециркулируют в кристаллизатор 4, а меньшую часть направляют на дальнейшее концентриров ание при параметрах га зогидратной эвтектики (давлении 178 кПа и температуре 257,5 К) в кристаллизатор 16, В реальном процессе рабочие параметры в кристаллизаторе 4 несколько ниже параметров газогидратной эвтектики, что необходимо для создания движущих сил, а именно разности температур на гидратообразование

6Т = 2 К и разности температур ht<

2 К при теплопередаче для отвода 30 теплоты гидратообразования кипящим агентом, с учетом этих движущих сил температура суспензии 255,5 К, а давление кипения 150 кП" "(что соответствует температуре кипения агента 253,5 К).

I

Газогидраты, отсепарированные от концентрата сока, из верхней. части колонны направляют в плавитель-конденсатор 7 и плавят в нем при Т = 4p — 287 5 К и P = 515 кПа за счет теплоты конденсации газообразного агента с образованием жидкого агента и пресной воды. После отделения пресной воды от жидкого агента в отстойнике 8 45 (плотности пресной воды 1000 кг/м и жидкого хладоча R-1 2 1400 кг/м ) часть пресной воды направляют встречным потоком в колонне 6 для промывки газогидратов, а другую часть пресной воды направляют через теплообменник

2 на дегазацию от растворенного.агента в дегазатор 1 (при давлении 4

10 кПа) и затеи выводят из установки.

Эта вода, содержащая около 0Ä1X растворимых сухих веществ, может быть в

S5 дальнейшем использована для производ- ства напитков типа "Нектар" и др. При необходимости содержание растворенных веществ в опресненной воде может быть повышено (до 0,3-0,5X и более) .

Иэ кристаллизатора 16 газогидратную суспензию (кристаллы газогидратов и сухих веществ, эвтектический концентрат r содержанием сухих веществ около 707., жидкий остаточный хладон) направляют насосом 30 в отстойник 17.

При этом пары испарившегося при отводе теплоты гндратообразования агента

oòêà÷èëaþòñÿ через воцоотделитель 22 компрессором 20 и направляются при давлении 515 кПа в плавитель-конденсатор 7.

Избыточное количество парообраэного агента сверх того количества, которое может быть сконденсироваио в гланителе-конденсаторе 7, сжимают кам— прессором 11 до давления 660 кПа и направляют в дополнительный конденсатор 12. Этот аппарат служит для компенсации теплового баланса установки.

В нем конденсируют остаточный газообразный агент при Т = 298 К и 660 кПа при помощи циркуляции через трубное пространство аппарата охлаждающей воды. Жидкий агент из дополнительного конденса "ора 12 направляют в ресивер

14, а несконденсировагшуюся часть агента вместе с вбздухом направляют в воздухоотделитель 13, предназначен» l9 ный для удаления из установки воздуха„ попавшего в него при неполном иэ-1 влечении в деаэраторе 1. Наличие воз4 духа повышает давление аппаратов и увеличивает расход энергии на работу компрессоров. удаление воздуха производят путем охлаждения паровоэдушной смеси в межтрубном пространстве воздухоотделителя за счет кипения жидкого аг=-нта при 265 К в трубном пространстве аппарата. Иэ воздухоотделителя 13 конденсирующийся при 275 К жидкий агент направляют в ресивер 14, а паровоздушную смесь выводят в атмосферу.

15761 25

l2 та из воздухоотделителя 13 — компрессором 20, Из отстойника 17 газогидратную суспензню, отделенную от жидкого агента и кристаллов сухих веществ, направляют в сепарационно-промывочную колонну 18, а суспенэию из жидкого агента и кристаллов сухих веществ — в сепаратор 19 кристаллов сухих ве-iG щес гв ° Концентрат из кармана 35 колонны 18 рецирк улирует в к рис таллизатор 16, а гаэогидраты предваритель-. но промывают исходным соком и транспортируют этим же соком (гидротранспортом) в отстойник 5 и далее после смешивания с газогидратной суспензией, поступающей из кристаллизатора 4, направляют в сепарационно-промывочную колонну 6.

Совмещенные отстойник 17 и сепаратор 19 кристаллов сухих веществ работает следующим образом.

Газогидратная суспензия (кристаллы газогидратов и кристаллы сухих ве- 2$ ществ, 707-ный концентрат сока, жидкий хладон), подаваемая насосом 30 в среднюю часть отстойника 17, разделяется в нем ввиду разности плотно"тей: внизу — кристаллы сухих вешеств в жидком хладоне, вверху — гаэогидраты в жидком концентрате, Пло тнос ти в еществ следующие, кг/м: кристаллы су3. хих веществ 2100; концентрат 129,5; жидкий хладон 1400; кристаллы raзогидратов 1080. Объем проточного отстойника 17 подбирается таким, что время пребывания компонентов суспензии (3 — 5 мин) достаточно для их разделения. Газогидраты с концентратом сока отводятся сверху по линии 52 в сепарационно-промывочную колонну 18.

Жидкий агент отводится по линии 53 в крис таллизатор 16. Кристаллы сухих веществ, накапливаясь внизу в сред 45 жидкого хладона, перемещаются шнеком

39 (обороты шнека малые — 8 — 10 об/мин,, не препятствующие осаждению кристаллов сухих веществ) в среднюю часть к о рп ус а 38 . 3 де с:ь к р ис таллы упло тня50 ются, а основная часть жидкого агента при этом выдавливается обратно в отстойник 7. Эффект выдавливания жидкости из несжимаемой твердой дисперсной среды обратим — при прессовании

55 твердой фазы жидкость выдавливается из нее, прп снятии давления >кидкос ть возвращается в промежутки между час— тицами твердой фазы. В области фин .т— рующей сетки 45 кристаллы уплотняются дальнейшим прессованием. При этом жидкий агент выдавливается через фильтрующую сетку 45 в карман 46 и далее отводится в кристаллизатор 16 ° При поступлении кристаллов в зону действия фильтрующей сетки 40 кристаллы сухих веществ опрессованы до 3-4 MIIa так, что объем .межкристаллических пустот составляет 5-10Х от объема твердой фазы, в результате чего из кристаллов уже отжата основная масса жидкого агента. Удаление остаточного агента происходит через фильтрующие сетки 40 и 41 дег азацией сначала компрессором 21, а затем вакуумным насосом 24 до давления порядка 1 кПа. При дальнейшем движении кристаллов сухих веществ к выходу из сепаратора 19 происходит последующее постепенное уплотнение опрессованной массы кристаллов . между коническим торцом сепаратора 19, валом шнека 39 и запорным конусом 44, создающее газовый затвор, препятствующий проникновению воздуха в сепаратор. Масса кристаллов выходит из сепаратора в виде плотно спрессованного кольцевого слоя через щелевой зазор между торцом корпуса 38 сепаратора и запорным конусом 44. Необходимая степень прессования кристаллов обеспечивается регулировкой пружин, прижимающих запорный конус 44 к горцу корпуса 38. Эти же пружины обеспечивают герметичный прижим запорного конуса к торцу корпуса 38 геред началом работы сепаратора. Процесс в сепараторе ведется при Т = 225,5 †2 К и — 520-э150 кЛа. Затем кристаллы сухих веществ (рас творимый порошок с размерами кристаллов 10-20 MKM) в продувочной камере 23 продуваются азотом и в среде его расфасовываются в герметнчную упаковку.

Примеры режимов р або ты . ус та новк и . по фиг.3 на некоторых других видах сырья (виноградного сок», экстракта кофе, клубничного сока, вина, г;ива и чая) приведены в таблице. Для различного сырья параметры процессов в кристаллизаторах 4 и 16 I u II ступеней отличаются, что объясняется различным положением криоскопичеcêèõ кривых для ра эличных в ещес тв (фиг . 1 ) и различными оптимальными ко эффицие нтами извлечения пресной воды в опреснительной с тупени с . Однако спт параметры процессов в других аппара13

1 5761 25

14 тах приблизительно одинаковы, что дбъясняется применением одного и того же гидратообразующего агента— хладона R-! 2, В плавителе-конденсаторе 7, например, для всех видов сырья

5 одна и та же система — агент + вода, процесс в которой один и тот же (P, Т = const). Процесс в сепарационно-промывочной колонне 6 жестко сты!

0 куется по давлению с процессом в плавителе-конденсаторе 1 и также по этому параметру независим от вида сырья, что касается температуры в колонне

6, то она может на входе суспензии в колонну 6 незначительно изменяться, соответствуя (с учетом теплопритоков иэ-эа несовершенства изоляции) температуре суспензии, выходящей из кристаллизатора 4. На выходе из колонны

6 температура не должна, во избежание расплавления газтригидратов, превышать температуру верхней инвариантной точки (ВИТ) Т@„г = 285,41 К.

Аналогичны соображения относитель- 25 но параметров процесса в сепарационно-промывочной колонне 18. Давление в ней изменяется от 520 до 450 кПа, а температура — от темпеpdòóðû суспензии после кристаллизатора 16 (с учетом повышения ее на 3-4 К из-за.теплопритоков) до 283 K. В сепараторе кристаллов сухих веществ давление жидкого концентрата при его фильтрации через фильтрующую сетку 52 снижается от

520 кПа до давления в кристаллизаторе

16 (разного для различного сырья).

Давление твердой фазы — кристаллов сухих веществ для всех видов сырья возрастает от 520 кПа до 3 ИПа, а за в 40 тем снижается до атмосферного (100 кПа) при выводе растворимого порошк а в а тмосфе ру.

Линия переработки выжимок (фиг.4) состоит из последовательности четырех 45 однотипных шнековых герметичных аппаратов непрерывного действия: пресса

54 вв ода, к рис таллиз атора-измельчителя

55, плавителя-сепаратора 56 и сушителя-пресса 57 вывода.

Пресс 54 ввода предназначен для прессования исходного сырья, отжима из него сока, вакуумирования выжимок и ввода их в линию переработки выжи. 55 мок без заноса в нее атмосферного воздуха. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 58, выходная часть 59 которого коническая и имеет фильтрую-. щие сетки 60 (для отвода сока) и 61 (для дегазации воздуха), охваченные карманами 62 и 63. Торец корпуса 58 прижимает запорный конус 64, помещенный в герметичной камере 65. Электродвигатель 66 служит приводом для шнека 67. Сырье загружается в пресс ввода через патрубок 68, сок отводится по линии 69, воздух отводится вакуумнасосом по линии 70 °

Кристаллиэатор-измельчитель 55 предназначен для кристаллизации влаги выжимок в лед и газогидраты, прессования выжимок вместе с гаэогидратами и их измельчения Элементы этого an-,. парата (как и аппаратов 56 и 57) аналогичны элементам аппарата 54. По линиям 71 и 72 производится отвод паров агента. Перед запорным конусом

64 в этом аппарате на валу жестко размещены ножи 73.

Плавитель-сепаратор 56 предназначен для плавления газогидратов, образованных в выжимках, прессования отепленных выжимок и отжатия из них вторичного сока. Теплый пар хладона вводится по линии 74, вторичный сок по линии 75.

Сушитель-пресс 57 вывода предназначен для окончательной сушки выжимок, дегазации их от агента, вывода их в атмосферу без заноса атмосферного воздуха в линию переработки выжимок и продувки азотом нерастворимого по— рошк а.

Все аппараты линии исполь зуют эффект газозатвора для поддержания различающихся давлений на стыках между ними, а также компрессорное оборудование установки, приведенной на фиг.3, и связаны коммуникациями с ней.

Линия для перераб.отки выжимок работает следующим образом.

Исходное сырье (например, мытые яблоки) загружаются через патрубок 68 в пресс 54 ввода и измельчаются прессованием. Сок направляют в деаэратор

1 (фиг.3). Выжимки деаэрируются вакуум-насосом 24 и затем проталкиваются принудительно в камеру 65.

В этой камере они контактируют с жидким хладоном К-12, подаваемым в линии 76, и вместе с ним загружаются в следующий аппарат — кристаллизаторизмельчитель 55. Здесь выжимки перемещаются шнеком в среде жидкого хладона, кипящего при температуре льдообразования.(для внутриклеточной влаги <

16 с концентрацией сухих веществ, равной примерно для яблочных выжимок 12Х, эта температура составляет 270 К).

При этом влага выжимок сначала крис.таллизуется в лед (кристаллы разме5 ром порядка 100-200 мкм), а затем перекристаллизовывается в газогидраты (кристаллы размером порядка 50—

150 мкм). Затем загидратированные вы- 10 жимки прессуются вместе с газогидратами в концевой части аппарата 55, измельчаются ножами 73 и принудительно проталкиваются через камеру 65 в аппарат 56. Теплоты льдо- и гидратообразования отводятся вследствие кипения хладона, пары которого выводятся иэ аппарата 55 по линии 71, В плавителе-сепараторе 56 выжимки контактируют с нагретым до 293-303 К паром<1хладона R-12, подаваемым по линии 73 и отводимым по линии,72 в установку по .фиг.3, Гидраты плавятся.

Газ, выделяющийся при плавлении гидратов, разрывает межклеточные оболоч- 25 ки выжимок, которые уже предварительно повреждены операциями в аппарате

55 (льдообразованием, перетиранием выжимок с гидратами, измельчением их ножами). В дальнейшем выжимки прес 30 суются (в конической. части аппарата 56) с выделением вторичного сока, отводимого через фильтрующую сетку 60 и карман 61 по линии 69 в установку по фиг.3.

Дополнительно обезвоженные и вы-„.: давленные принудительно из аппарата

56 выжимки попадают в сушитель-пресс

57 вывода, в котором они обдуваются перегретым паром хладона R-12, имеющим температуру 293-303 К и давление порядка 312 кПа, подсушенным от водных паров, подаваемым по линии 77 и отводимым по линии 76. При сушке вы— жимок водяные пары переходят в газообразный хладон, направляемый затем в кристаллизатор I ступени (фиг.3), в котором водяные пары при охлаждении паров агента до 273-278 К переходятв газогидраты. Затем вьюкимки прессУются, дегазируются вакуум-насосом и принудительно выталкиваются в камеру

65, в которой рни обдуваются инертным газом азотом и в виде нерастворимого порошка (с размерами частиц порядка1-2 мм) направляются на герметичную., упаковку.

Растворимый порошок из сока и нерастворимый из выжимок получают в двух отдельных линиях. Технологически зти линии связаны друг с другом, т,е. линии по фиг,3 и 4 работают одновременно. Сырье поступает в линию по фиг.4, исходный сок из нее поступает в. установку по фиг.3, Холодильное оборудование установки по переработке сока (фиг.2) служит и для линии по переработке выжимок (фиг. 4) . Жидкий хладон, который поступает для крис- . таллизации гидратов в линию переработки выжимок (фиг.4), по трубе 76 отбирается иэ ресивера 14 установки переработки сока (фиг,3). Пар хладона, отбираемый из линии пераработки. выжимок по трубам 71, 7? и 76, конденсируется на газогидратах в плавителе-конденсаторе 7 либо в дополнительном конденсаторе 12 установки пе-, реработки сока (фиг.3).

Пар хладона, подаваемый цля сушки в аппараты,56 и 57 линии переработки вьвкимок (фиг. 4), готовится в установке переработки сока (фиг. 3) . Он отбирается там после компрессора I l .

Совместная одновременная работа двух сопряженных установок,. имеющих общее об орудов ание (холодильное компрессоры для сжатия хладона беэ загрязнения его маслом, конденсаторы хладона, вакуум †нас, азотные балло— ны), общий агент, одинаковый принцип обезвоживания путем кристаллизации гаэогидратов, единый персонал, позволяет организовать одновременную комп.лексную, беэотходную и энергосберегающую переработку сырья.

Использование предлагаемого спосо-. ба позволяет получить из плодового, ягодного и овощного сырья два продукта — растворимый и нерастворимый порошки при значительном уменьшении энергозатрат. Удельные расходы энергии на работу установки для получения растворимого порошка составляют 15

18 кВт/ч/т удаленной воды. Энергозатраты на работу линии обезвоживания выжимок меньше, поскольку в ней нет температур ниже 273 К, а для сушки используется нагретый агент, получаеMbIH после сжатия в установке по фиг.3.

Таким образом, цо еравиени< с известным способом рясxGKb! злектроэнергии снижаются примегно B 50-60 раз.

Предлагаемый сп;cvá позволяет осуществить переработку «ырь» в непрерывном процессе с боя гий <1роиэвоцительнос тью, у <ен<: <.<ч <з об ь. < загрузоч17 1576! 2 но-разрузочных операций, существенjio сократить продолжительность, сушки продукта (сушатся только BbDKHMKH после повторного отжатия сока, а основная масса сока обеэвоживается переводом непосредс твенно в твердую фазу) .

Формула и зоб ре тения

1. Способ переработки плодового, ягодного и овощного сырья, включающий измельчение сырья, замораживание, сушку с получением нерастворимого порошка и расфасовку в инертной среде, отличающийся тем, что, с 15 целью расширения технологических возможностей способа эа счет одновременного получения растворимого и нерастворимого порошков, после измельчения проводят отделение сока от выжимок, 20 замораживанию подвергают сок и выжимки отдельно, причем сок замораживают путем контакта с жидким гидратообраэующим агентом (CF Clgi или СО )-при

1 параметрах газогидратной эвтектики с 25 получением системы фаэ кристаллов гаI

18 зогидратов, кристаллов сухих веществ, рас тв ора эв тек тичес кой конце нтрации, жидкого и газообразного гидратообразующего агента и последующего выделения из этой системы растворимого порошка в виде кристаллов сухих веществ, а выжимки эамораживают путем контакта с тем же жидким гидратообразующим агентом при температуре льдообразова- ния до образования кристаллов газогидратов, измельчают выжимки, затем плавят кристаллы газогидратов путем контакта выжимок с перегретым до температуры 293-303 К паром гидратообраэующего агента, повторно отделяют сок от выжимок, после чего производят сушку выжимок обезвожениым перегретым паром гидратообразующего агента при температуре 293-303 К с получением из иих нерастворимого порошка.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что обезвоживание перегретого пара осуществляют переводом водяных паров в газогплраты при температуре 273-278 К.

l 576125

D о

+ C3 о оо и О ии

Ф

СЧ СЧ юо

М СЪ

t4 СЧ юо

С Ъ С Ъ

СЧ СЧ

СО СО мм

N N

00 CO м м

СЧ СЧ о о

СЧ СЧ ии юо

СЧ N и и ю.о

N (Ч ии оо

N N и и ло

D In с л

СЧ С 4

CO М (О л

N сЧ

Ch О

cO (N СЧ

Оъ Ф

Ос

N СЧ

CO М (О л (4 N юо (Ч и ((Ъ оо

СЧ И и Ф оо сч In ((Ъ оо сч и и оо сч и

И 0 оо

СЧ и г

I l о с(iо 00 (Ч СЧ

С 4 М

Л 00

СЧ N ом

СО (4 С 4 ом л ф (4 (Ч л

ФС

И с (CO

СЧ

М

3 °

Ю и

О\ ии ои

Ch ии юи

Ch ии о ъ

С(( и и о ъ

Ch и и юи

Ch ии

О 0.

СЧ СЧ

СЧ И

CO 00

С4 (4 и

CO CO

СЧ СЧ вЂ” и

00 CO (4 СЧ съ и

CO CO

СЧ СЧ

СЧ л

ОЪ

Ю с

Ю с л и

Ю О

СЧ и .Ф

СЧ

Ю м (4

CO м

С 4

00 м

N и л и

In сЧ с Ъ Л, (О In (4 СЧ с (О

С 4 и о

С и л

СЧ

СЧ

СЧ с" Ъ и

СЧ

С Ъ и и (4 и л ( л (4! М а . I

l E»

Ю с 4 ф о л ф (Ч с 4

О1 с

С 4

ОЪ (СЧ

l\

Ch

О 1

Ю

Ю и (Ю

CO

Ch

CO л

Ю л в

Ю Ю

О\ л

CO

Ю О л

СЧ

С Ъ

СЧ

Ю

СО и с Ъ

Ю и с (С

О

lm и

О

Ц Ц

1 й

Ф а

О

О

Х

Х О

CC! V а (» О

Х (1

О О

l8

"„в

8(I

О 1 v ь Я1 и

О

С3 1! а ьс н 1 + ! н

t p ф ° и

P dI

v (c

fEfvv

u mme

1 оо оо

C4 N с 4 N ии ии лл ии

ОЮ ОО

С 4 4 оо оо

c l

N сЧ СЧ СЧ

ic(и и,и

И О ОЪ-О (ОЛ И(О

NNNСЧ оо оо и

И.0 И -О (О с Ъ D с Ъ соф (Оф

С 4 С(С 4 N

Юи Ои

ОЪ С(Ъ ии ии

ОО СЧИ

СО CO СО 00 (Ч СЧ СЧ СЧ

У О

04 V Ql

vв с(m Е dl

v щ

44

IE и ф щ (» v

О (с и X - -5 j фЪС Щ а щ а

О ф

О

Ц ц

И5

М щ

I щ ЩО

Q ф а л (4 (, 0I Э (dl

О

О Ф

О

0l ф а

157 б1 25 онцщ щраццд мох. Я,, cv o«B M

0 М 666 75

28 b 273 - 26

257,5

253

248

0 100 200 - Л70 конценпроцця, г сулоага

8ещеатйа(Ой г 8абы

Фиг.1 253 ф, ф

< 243

0 Ю 20Z0405060 Ю ВП а<ОО

Кпнценп рпцоя, лас.% сивого ecmae

Ц:Ье 2

15761 25

1576 l 25

Щ

ФВ

С ос тав итель А. Е лис еев

Редактор И. Шмакова Техред Л. Олейник Корректор Т,Палий

Заказ 1808 Тираж 519 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101