Агрегат для комбинированной обработки пищевых продуктов

Полезная модель относится к пищевому оборудованию для осуществления комбинированной обработки продуктов пищевой жидкой средой в виде аэрозоля (горячим растительным маслом, коптильным препаратом, тузлуком и др.) или острым паром и конвективным обезвоживанием (воздухом, дымовоздушной смесью). Может быть использована для бланширования, ароматизации, вкусового посола, сушки, копчения пищевого сырья животного и растительного происхождения в консервных, сушильно-коптильных, сыродельных производствах, на предприятиях общественного питания и др.
Известен бланширователь (пат. РФ 2092091, опубл. 10.10.1997), содержащий ванну с бланшировочной жидкостью, размещенный в ванне транспортер с проницаемыми для жидкости носителями продукта и размещенные в ванне перфорированные трубопроводы подачи пара. Отверстия перфорации выполнены в виде сверхзвуковых сопел и снабжены установленными на входах завихрителями. Устройство направлено на интенсификацию процесса бланширования за счет ускорения диффузии бланшировочной жидкости в обрабатываемый продукт при генерировании в ней ультразвуковых колебаний.
Недостатками указанного устройства являются:
- перерасход бланшировочной жидкости, связанный с погружным способом бланширования продукта в ванне, что также способствует увеличению размеров и металлоемкости аппарата;
- нагрев большого объема бланшировочной жидкости в ванне паром требует существенных энергозатрат на процесс, что приводит к увеличению потерь тепла части жидкости в процессе ее испарения из ванны;
- загрязнение общего объема технологической жидкости в процессе обработки переходящими в нее из продукта органическими и неорганическими соединениями, что требует увеличения объемов очистных сооружений;
- возможное травмирование некоторых видов продукта в результате контакта с парожидкостной средой и наложения ультразвукового воздействия;
- отсутствие системы сбора и утилизации выделяющейся при бланшировании тканевой жидкости продукта;
- сложность регулирования теплофизических параметров процесса бланширования паром с возможной конденсацией последнего.
Известен аппарат для тепловой обработки продуктов (пат. РФ 2182812, опубл. 27.05.2002), содержащий блок круглых противней с центральными и перепускными отверстиями. Противни снабжены нагревателями и установлены соосно один над другим. Через центральные отверстия противней проходит вал. Аппарат содержит систему отвода образующихся паров, устройство загрузки продукта на верхний противень и устройство выгрузки готового продукта с нижнего противня, а также закрепленные на валу над каждым противнем разравнивающие устройства, выполненные в виде распределительных решеток, скомпонованных из пластин разной длины, расположенных концентричными рядами на разных расстояниях от оси вращения решетки с разным числом пластин в рядах, и снабженных ножами для очистки верхних поверхностей противней. Распределительные решетки аппарата дополнительно снабжены ножами, установленными на трех длинных пластинах, симметрично расположенных относительно оси вращения решетки, и прижатыми с помощью пружин к нижним поверхностям нагревателей, с целью очистки при работе аппарата нижних поверхностей нагревателей от налипшего и пригоревшего продукта. Устройство направлено на увеличение производительности, повышение эффективности тепловой обработки и упрощение обслуживания аппарата при отсутствии необходимости его разборки для чистки и мойки.
Недостатками указанного устройства являются:
- возможность травмирования некоторых видов сырья при механическом воздействии разравнивающих и разгрузочного устройств (срывы кожи, разрушение тканей и др.), а также при тепловом воздействии нагревателей, входящих в конструкцию противней, что сужает область применения аппарата, например для продуктов с деликатной консистенцией (рыбных продуктов с высоким содержанием жира, некоторых видов ягод, фруктов и др.);
- невозможность применения конвективной сушки в связи с отсутствием системы циркуляции сушильного агента, что снижает универсальность аппарата при комбинированной обработке;
- пригорание налипших к нагревателям продуктов в процессе работы аппарата способствует образованию вредных, в том числе канцерогенных, соединений и их накоплению в продукте;
- отсутствие системы отведения и утилизации пригорелых продуктов, срезанных ножами с нагревателей, способствует их попаданию в устройство выгрузки готовой продукции, что может сказываться на снижении качества последней.
Известно устройство бланширователя для консервирования пищевых продуктов (пат. РФ 2260358, опубл. 20.09.2005), содержащее загрузочный и выгрузочный турникетные затворы с карманами, расположенную в корпусе транспортирующую систему и магистраль подачи пара, внутри выгрузочного турникетного затвора, соосно ему установленный неподвижный цилиндрический элемент с двумя вертикальными, связанными между собой каналами и каналом для подачи заливочной жидкости, связанный с нижним вертикальным каналом. В каждом кармане выгрузочного турникетного затвора имеются радиальные сквозные отверстия, на внутреннем диаметре карманов с возможностью вращения относительно оси выгрузочного турникетного затвора установлена диафрагма в виде тонкостенного кольца с отверстиями, аналогичными сквозным отверстиям каналов. Устройство направлено на повышение сохранности биологической ценности консервируемого пищевого сырья за счет совершенствования контроля содержания заливочных жидкостей в конечном продукте.
Недостатками указанного устройства являются:
- сложность конструктивного исполнения рабочей камеры аппарата, что снижает эксплуатационные характеристики, ремонтопригодность и усложняет санитарную обработку;
- применение пара высокого давления, что требует использования дополнительного оборудования и соблюдения мер безопасности при эксплуатации аппарата;
- значимая зависимость степени эжектирования технологической жидкости от ее вязкости, что может затруднять точность ее дозирования, а также сужать диапазон вязкостей применяемых жидкостей;
- шнековая транспортировка сырья, турникетная загрузка и выгрузка продукта способны вызывать механическое травмирование некоторых видов пищевого сырья, что сужает область применения аппарата для продуктов с различным химическим составом.
Известно устройство для бланширования рыбы, плодов и овощей (пат. СССР №1804309, опубл. 23.03.1993), содержащее транспортирующий орган, часть которого помещена в кожух с вытяжным приспособлением, над транспортирующим органом расположен барботер с трубкой для отвода конденсата, под транспортирующим органом расположен дополнительный барботер, пароперегреватель, который соединен с обоими барботерами с помощью гребенчатого трубопровода, транспортирующий орган выполнен в виде роликового транспортера или ковшового сетчатого конвейера. Устройство направлено на обеспечение минимального увлажнения обрабатываемого продукта и стабилизации цвета продукта на срезах.
Недостатками указанного устройства являются:
- возможность работы только в режиме обработки бланшированием перегретым паром, что снижает универсальность и функциональность аппарата;
- ряд пищевых продуктов технологически нецелесообразно обрабатывать перегретым или острым паром (например, сильное уплотнение тканей кальмара, повышенные влагопотери, разрывы кожи, тканей продуктов с деликатной структурой и др.);
- отсутствие системы сбора и утилизации выделяющейся при бланшировании тканевой жидкости продукта (жира, растворенных белковых компонентов, фруктового сока и др.).
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит:
- в повышении универсальности и функциональности теплового оборудования пищевых производств при возможности его работы с разными видами пищевых сред и продуктов;
- в эффективном и экономичном использовании жидких пищевых сред путем кратковременной аэрозольной подачи их на продукт через систему форсунок;
- в повышении качества и однородности готовой пищевой продукции (или пищевого полуфабриката) за счет точности дозировки технологических жидкостей на продукт и одинаковой по отношению к продукту в носителях конвективной обработки, а также отсутствия в рабочих зонах нагревательных элементов, что исключает образование пригорелых веществ с накоплением в продукте вредных, в том числе канцерогенных, соединений;
- в комплексном сборе, очистке и регенерации отработанной жидкости в течение всего процесса комбинированной обработки. Для достижения заявленного технического результата в агрегате для комбинированной обработки пищевых продуктов, содержащем корпус, в котором размещена часть сетчатого транспортера с перфорированными носителями продукта, вытяжную систему, сетчатый транспортер поделен на отделенные друг от друга шторками четыре зоны: загрузки (I), аэрозольной обработки пищевой жидкой средой или острым паром (II), конвективного обезвоживания (III) и выгрузки (IV), причем зоны II и III размещены в корпусе, а зоны I и IV - вне корпуса, над транспортером в зоне II установлен форсуночный узел для подачи жидкой пищевой среды или острого пара на продукт, в зоне III расположены приточные каналы для сушильного агента, канал утилизации отработанного сушильного агента и бортовые вытяжки, последние подведены с помощью каналов рециркуляции к камере смешения, к которой подведен канал подачи свежего воздуха и которая, в свою очередь, соединена с калорифером, соединенным с рециркуляционным вентилятором, нижняя часть корпуса служит сборником отработанной жидкой пищевой среды, агрегат снабжен системой очистки и регенерации отработанной жидкой пищевой среды. Нижняя часть корпуса, служащая сборником отработанной пищевой среды, выполнена в виде усеченного конуса. Агрегат оборудован баком для свежей жидкой пищевой среды и баком для регенерированной отработанной среды, оба бака подведены к форсуночному узлу с помощью трубопроводов, снабженных вентилями. Для подогрева жидкой пищевой среды установлен бак-подогреватель, встроенный в линию подачи пищевой среды и пара к форсуночному узлу. Агрегат снабжен обводной линией для подачи жидкой пищевой среды к форсуночному устройству, минуя подогрев в баке-подогревателе.
Предлагаемый агрегат для комбинированной обработки пищевых продуктов иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2.
На фиг. 1 показан продольный разрез, на фиг. 2 - схема приточно-вытяжной вентиляционной системы с рециркуляцией зоны конвективной обработки.
Агрегат содержит корпус 1 (фиг. 1), внутри которого проходит сетчатый транспортер 2 с перфорированными носителями 3 с продуктом в горизонтальном потоке. Сетчатый транспортер 2 поделен на 4 зоны: загрузки (I), аэрозольной обработки пищевой жидкой средой или острым паром (II), конвективного обезвоживания (III) и выгрузки (IV). Зоны отделены друг от друга гибкими шторками 28, препятствующими разбрызгиванию жидкой пищевой среды из корпуса 1 наружу в зону III конвективной обработки, а также улучшающими аэродинамические условия циркуляции сушильного агента в зоне III. Зоны II и III размещены в корпусе, а зоны I и IV - вне корпуса. Над транспортером 2 в зоне II установлен форсуночный узел 4 для подачи жидкой пищевой среды или острого пара на продукт. Зона III конвективного обезвоживания агрегата включает в конструкцию приточные каналы 10 сушильного агента, каналы рециркуляции 11 и канал 12 утилизации отработанного сушильного агента. Циркуляцию сушильного агента обеспечивает рециркуляционный вентилятор 13. Бортовые вытяжки 17 подведены с помощью каналов 11 рециркуляции к камере 14 смешения. К камере 14 смешения подведен канал 15 подачи свежего воздуха. Камера 14 смешения соединена с калорифером 16, а калорифер 16 соединен с рециркуляционным вентилятором 13. Рециркуляционный вентилятор 13 обеспечивает циркуляцию сушильного агента. Нижняя часть корпуса 1 служит сборником отработанной жидкой пищевой среды 21. Агрегат снабжен системой 22 очистки и регенерации отработанной жидкой пищевой среды 21, которая насосом 23 подается в бак 6 для повторного использования. Нижняя часть корпуса 1 служит сборником отработанной пищевой среды 21 и конденсата и выполнена в виде усеченного конуса. Агрегат оборудован баком 5 для свежей жидкой пищевой среды и баком 6 для регенерированной отработанной среды, оба бака 5, 6 подведены к форсуночному узлу 4 с помощью трубопроводов, снабженных вентилями 24. Для подогрева жидкой пищевой среды установлен бак-подогреватель 8, встроенный в линию подачи пищевой среды и пара к форсуночному узлу 4. Агрегат снабжен обводной линией 26 для подачи жидкой пищевой среды к форсуночному устройству 4, минуя подогрев в баке-подогревателе 8. Насос 7 предназначен для подачи жидкой пищевой среды или пара к форсуночному устройству 4. При необходимости обработки продукта в зоне II острым паром (бланширование водяным паром) производят подачу к форсуночному узлу 4 по патрубку 9 пара от парогенератора (не показан). Патрубок 9 служит также для санитарной обработки паром зоны II агрегата, включая форсунки, полотно транспортера 2 и носители 3. Регулирование количества отработанного сушильного агента на рециркуляцию обеспечивается посредством газовых клапанов 18. Выброс отработанного сушильного агента из агрегата происходит посредством внешнего побудителя, например вытяжного вентилятора (не показан), по каналу 19 выброса. Регулирование его количества на выброс обеспечивается посредством газовых клапанов 20. Агрегат содержит систему очистки и регенерации 22 отработанной жидкой пищевой среды 21, которая насосом 23 подается в бак 6 для повторного использования. Гидравлическая система агрегата снабжена запорно-регулировочной, обводной и предохранительной арматурами, включая запорно-регулировочные клапаны 24, системы спуска жидкости из резервуаров агрегата посредством клапанов 25, обводную линию 26 для подачи жидкой среды к форсуночному узлу 3 без подогрева, предохранительный клапан 27 бака-подогревателя 8 на случай возможного превышения давления в последнем. Баки 5 и 6 снабжены датчиками уровня жидкости, бак-подогреватель 8 снабжен датчиком температуры жидкости, вентиляционная система агрегата снабжена датчиками температуры, относительной влажности и скорости циркуляции сушильного агента в зоне конвективного обезвоживания III (не показаны).
Агрегат работает следующим образом.
Продукт размещают в перфорированных носителях 3, которые устанавливают на сетчатый транспортер 2 в зоне загрузки I. Далее происходит последовательное горизонтальное перемещение носителей 3 с продуктом в зону II для комбинированной технологической обработки. В зоне II происходит аэрозольная обработка продукта пищевой жидкой средой, подаваемой насосом 7 через форсуночный узел 4. В зоне II агрегата также может проводиться тепловая обработка (бланширование) продукта острым водяным паром, подаваемым к форсуночному узлу 4 через патрубок 9 от парогенератора (не показан). Носители 3 с продуктом выдерживаются в зоне II определенный интервал времени, который зависит от технологических требований и устанавливается оператором посредством системы автоматического управления работой агрегата (не показана). Пищевая жидкая среда (растительное масло, коптильная жидкость, тузлук или др.) поступает к форсуночному узлу 4 из бака 5 для свежеприготовленной жидкости, либо из бака 6 для восстановленной после использования, либо в виде смеси свежей и восстановленной. Пищевая жидкость в зависимости от технологии обработки продукта может подаваться насосом 7 в зону II к форсуночному узлу 4 с предварительным подогревом в баке-нагревателе 8 либо без подогрева по обводной линии 26. Подача пищевой жидкости к форсуночному узлу от насоса 7 производится автоматически только при наличии носителя 3 с продуктом в зоне II. По окончании периода аэрозольной обработки автоматически включается привод транспортера (не показаны) и носители 3 с продуктом перемещаются в зону III конвективной обработки.
Носители 3 с продуктом перемещаются в зону III пошагово с равными временными интервалами при автоматическом срабатывании привода транспортера 2.
III
II
Продолжительность обработки продукта в зоне III (τ) устанавливают согласно технологическим требованиям, при этом она кратна продолжительности обработки в зоне II (τ), т.е.
где N - кратность продолжительности обработки продукта в зоне конвективной обработки к продолжительности его нахождения в зоне аэрозольной обработки.
При конструировании агрегата кратность обработки N принимается целочисленным значением.
В качестве сушильного агента в агрегате используют воздушную или дымовоздушную смесь. Дымовоздушная смесь образуется при подмешивании к поступающему по каналу 15 свежему кондиционированному воздуху технологического дыма от внешнего дымогенератора (не показан). Кондиционированный воздух (кондиционированная дымовоздушная смесь) смешивается в требуемых пропорциях с отработанным воздухом (дымовоздушной смесью), поступающим по каналам 11 от бортовых вытяжек 17 в камеру 14 смешения. После чего смесь из камеры 14 поступает в калорифер 16, где подогревается до требуемой температуры и нагнетается рециркуляционным вентилятором 13 в зону III через приточные каналы 10. Происходит конвективная тепловая обработка продукта обезвоживанием (сушка или копчение). Часть отработанного сушильного агента удаляется из агрегата на утилизацию по каналу 19 утилизации под действием внешнего побудителя, например, вытяжного вентилятора (не показан) при обновлении общего объема сушильного агента свежим, поступающим по каналу 15.
По окончании периода конвективной обработки носители 3 с продуктом выходят из зоны III в зону IV выгрузки и поступают на какую-либо последующую технологическую операцию. Рабочие зоны II и III отделены от зон I загрузки и выгрузки IV, а также разделены между собой посредством гибких шторок 28. Гибкие шторки 28 выполнены из пищевого силикона и препятствуют разбрызгиванию жидкой пищевой среды в зону загрузки I, а также улучшают аэродинамические условия обезвоживания продукта в зоне III конвективной обработки.
По мере проведения процесса комбинированной обработки продукта отработанная технологическая жидкость 21 собирается в нижней части корпуса, откуда по мере накопления поступает в систему 22 очистки и регенерации, работа которой основана на механических и физико-химических методах очистки. Восстановленная и очищенная технологическая жидкая среда подается насосом 23 в бак 6 для регенерированной жидкости.
По окончании процесса комбинированной обработки агрегат переводят в режим санитарной обработки зоны II аэрозольной обработки. Обработка проходит в несколько стадий, включающих обработку моющим раствором, горячей водой и водяным паром. Первоначально из агрегата сливают жидкости из баков 5, 6 и 8, отработанную жидкость 21 из нижней части корпуса 1 агрегата, жидкость из системы 22 очистки. В бак 5 и 6 заливают допущенный к использованию моющий раствор, который под действием насосов 7 и 23 многократно циркулирует по контуру: бак-нагреватель 8 - форсуночный узел 4 - нижняя часть корпуса 1 агрегата - система 22 регенерации - баки 6 и 5. Далее моющий раствор сливают через систему слива посредством клапанов 25. Затем по тому же контуру циркулирует подогреваемая в баке 8 водопроводная вода либо горячая из системы горячего водоснабжения с промежуточными ее спусками. По окончании мойки по патрубку 9 через форсуночный узел 4 производят санитарную обработку (стерилизация) острым паром из парогенератора (не показан) зоны II аэрозольной обработки. Во время санитарной обработки привод транспортера 2 включен. При необходимости определенные оператором стадии санобработки агрегата могут быть повторены. Воду по окончании процесса санитарной обработки агрегата сливают из всех емкостей.
ПРИМЕР 1. Работа агрегата в условиях получения бланшированного в масле полуфабриката для консервов из гидробионтов
II
III
II
III
Подготовленное сырье (например, тушки кальмара после размораживания, обесшкуривания, мойки и сортировки) укладывают в перфорированные носители 3, которые последовательно поочередно поступают в зону I загрузки агрегата. Далее носители 3 с сырьем посредством транспортера 2 в горизонтальном потоке пошагово перемещаются в зоны II и III, где происходит комбинированная тепловая обработка. На первом этапе в зоне II аэрозольной обработки жидкой пищевой средой на продукт через систему форсунок подается насосом 7 подогретое в баке-подогревателе 8 растительное масло с температурой 110-120°C в течение 1-2 мин. В этой же зоне II носители 3 выстаиваются 3-4 мин для эффективной диффузии части масла в ткани кальмара и для стекания части непоглощенного продуктом масла в сборник отработанной пищевой жидкости. Далее носители 3 с продуктом перемещаются в зону III конвективной обработки, где он обезвоживается воздухом с температурой 60-70°C до требуемых влагопотерь. Если общая продолжительность нахождения носителей 3 с продуктом в зоне аэрозольной обработки составляет τ=5 мин, то продолжительность его прохождения через зону III конвективного обезвоживания (подсушки) составит по формуле (1): τ=τ⋅N. По технологическим требованиям для получения высококачественных консервов из бланшированного кальмара время конвективной тепловой обработки составляет 15-25 минут. Принимаем N=5, соответственно, τ=5⋅5=25 мин. После проведения процесса комбинированной тепловой обработки носители 3 с бланшированным полуфабрикатом попадают в зону IV выгрузки, откуда механически или вручную поступают на операцию охлаждения и фасования в консервные банки.
ПРИМЕР 2. Работа агрегата в условиях получения копченого полуфабриката для консервов из гидробионтов
II
III
Подготовленное сырье (например, мойва после размораживания и мойки) укладывают в перфорированные носители 3, которые последовательно поочередно поступают в зону I загрузки агрегата. Далее носители 3 с сырьем посредством транспортера в горизонтальном потоке пошагово перемещаются в зоны II и III, где происходит комбинированная обработка. На первом этапе в зоне II аэрозольной обработки жидкой пищевой средой на продукт подают насосом через систему форсунок коптильный препарат из бака 5 с температурой 10-15°C общей продолжительностью 60 с. После каждой 10-секундной подачи коптильной жидкости насос 7 отключается на время 1 мин для эффективной сорбции коптильных компонентов поверхностью рыбы, их диффузии в ткани и для стекания части коптильной жидкости в сборник. Общая продолжительность нахождения носителей 3 с продуктом в зоне II аэрозольной обработки составляет τ=7 мин. Далее носители поступают в зону III конвективной обработки полугорячей сушкой воздухом с температурой 60-70°C. По технологическим требованиям процесс полугорячей сушки для получения высококачественных консервов из мойвы может составлять 30-40 мин. Продолжительность прохождения контейнера через зону III конвективной сушки составит по формуле (1): τ=5⋅7=35 мин. После проведения процесса комбинированной тепловой обработки носители 3 с копченым полуфабрикатом попадают в зону IV выгрузки, откуда механически или вручную передаются на операцию охлаждения и фасования рыбы в консервные банки.
ПРИМЕР 3. Работа агрегата в условиях получения снеков морских из гидробионтов
3
II
III
Подготовленное сырье (например, мидии, гребешок, креветки, после размораживания, мойки и стекания) укладывают в перфорированные носители 3, которые последовательно поочередно поступают в зону I загрузки агрегата. Далее носители 3 с сырьем посредством транспортера 2 в горизонтальном потоке пошагово перемещаются в зоны II и III, где происходит комбинированная обработка. На первом этапе в зоне II аэрозольной обработки жидкой пищевой средой на продукт из бака 5 или 6 насосом 7 подается через систему форсунок тузлук, содержащий до 25% коптильной жидкости общей плотностью 1,06-1,08 г/см с температурой 10-15°C продолжительностью 1 мин. После каждой 5-секундной подачи коптильной жидкости насос 7 отключается на время 2 мин для эффективной диффузии тузлука и коптильных компонентов в ткани и стекания неиспользованной части коптильной жидкости в сборник. Таким образом, общая продолжительность нахождения носителей 3 с продуктом в зоне II аэрозольной обработки составляет τ=25 мин. Далее носители 3 на транспортере 2 перемещаются в зону III конвективной обработки холодной сушкой воздухом с температурой 18-20°C. По технологическим требованиям процесс сушки для получения высококачественных сушеных снеков из гидробионтов ведут до остаточного влажности продукта 18-22%. Принимая кратность временной обработки во второй зоне N=5 (как в примере 1 и 2), получаем продолжительность конвективной сушки τ=5⋅25=125 мин. Если за данное время обезвоживания холодной конвективной сушкой не будет достигнута остаточная влажность продукта 18-22%, то, независимо от длины транспортера 2, агрегат переходит на режим конвективной сушки без параллельной аэрозольной обработки новых порций сырья в носителях, пока не будет достигнута требуемая конечная влажность в продукте. Либо выходящий полуфабрикат досушивают до требуемой влажности в отдельных сушильных установках.
В случае необходимости обеспечения непрерывности производственной линии возможно проектировать технологический парк из нескольких таких агрегатов. При этом парк может централизованно обслуживаться системами гидравлики с общим резервуаром технологической жидкости, очистки и регенерации жидкости, вентиляции.