СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ТОМАТОПРОДУКТОВ
METHOD FOR PRODUCTION OF CONCENTRATED TOMATO PRODUCTS

Изобретение относится к консервной промышленности и может быть использовано при производстве концентрированных томатопродуктов, например томатной пасты.
Известны способы концентрирования томатопродуктов в однокорпусных или многокорпусных вакуум-выпарных установках, характеризующиеся тем, что мелкоизмельченную протертую томатную массу (пульпа без семян и кожицы) нагревают, кипятят при различных давлениях в надрастворном пространстве и удаляя образующиеся вторичные пары, концентрируют томатную массу.
Недостатками известных способов концентрирования томатопродуктов являются то, что продолжительность процесса выпаривания (концентрирования) большая (в самых современных выпарных установках продолжительность процесса более 35 минут) и ухудшается качество готового продукта. Это связано с тем, что коэффициент теплопередачи по мере концентрирования раствора значительно уменьшается из-за увеличения вязкости и низких скоростях рабочей среды относительно поверхности теплопередачи.
Целью изобретения является сокращение продолжительности процесса концентрирования путем увеличения коэффициента теплопередачи от поверхности теплопередачи к увариваемой томатной массе за счет увеличения скорости последней относительно поверхности теплопередачи и удаления влаги из раствора путем ее самоиспарения при низких давлениях.
Поставленная цель достигается тем, что томатную пульпу в потоке нагревают в трубчатом теплообменнике до 125°C и охлаждают при низких давлениях (до 700 мм рт.ст. вакуума) до 50-60°C, при этом за счет самоиспарения раствора влага в виде вторичного пара удаляется.
Предлагаемый способ концентрирования осуществляют следующим образом: томатную пульпу после протирания и финиширования (тонкого измельчения) при помощи насосов прогоняют через трубчатый теплообменник и нагревают до 125°C, после чего нагретая пульпа попадает в сепаратор, работающий под вакуумом около 700 мм рт.ст. В сепараторе за счет самоиспарения удаляется определенная часть влаги и раствор концентрируется; далее этот процесс нагрева до 125°C и охлаждение в вакууме до 50-60°C повторяют примерно 15-16 раз до достижения 30% концентрации томатопродукта. Такое выполнение способа позволяет сократить время пребывания томатной массы в установке более чем 4-5 раз и улучшить качество готового томатопродукта.
3
Предположим, что необходимо концентрировать 5 кг томатной пульпы с исходным содержанием сухих веществ 5%. Нагревается пульпа до 125°C и охлаждают под вакуумом (700 мм рт.ст.) до температуры 60°C. Теплота парообразования при температуре 60°C r=2358·10 Дж/кг. Теплоемкость (Дж/кг·К) томатной массы при содержании сухих веществ:
5% - 4049;
12% - 3855;
9% - 3938;
18% - 3689.
В таблице приведены результаты расчета количества удаляемой влаги и концентрация раствора за счет самоиспарения томатной пульпы при охлаждении ее под вакуумом (670-700 мм рт.ст.)
№ п/п
Q<sub>н</sub>=G·c(t<sub>к</sub>-t<sub>н</sub>), Дж
<img file="00000001.tif" he="12" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000002.tif" he="19" wi="39" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
Q<sub>1</sub>=5·4049(125-60)-1315925
W<sub>1</sub>=0,558
n<sub>1</sub>=5,628
2
Q<sub>2</sub>=4,442·4049(125-60)=1169067,77
W<sub>2</sub>=0,496
n<sub>2</sub>=6,335
3
Q<sub>3</sub>=3,946·4049(125-60)=1038528
W<sub>3</sub>=0,44
n<sub>3</sub>=7,13
4
Q<sub>4</sub>=3,506·4049(125-60)=922726,6
W<sub>4</sub>=0,3913
n<sub>4</sub>=8,026
5
Q<sub>5</sub>=3,1147·4049(125-60)=819742,3
W<sub>5</sub>=0,558
n<sub>5</sub>=9,032
6
Q<sub>6</sub>=2,7671·3938(125-60)=708294,6
W<sub>6</sub>=0,3
n<sub>6</sub>=10,13
7
Q<sub>7</sub>=2,4671·3938(125-60)=631503,6
W<sub>7</sub>=0,2678
n<sub>7</sub>=11,36
8
Q<sub>8</sub>=2,1993·3938(125-60)=562954,82
W<sub>8</sub>=0,2387
n<sub>8</sub>=12,7
9
Q<sub>9</sub>=1,9606·3938(125-60)=501854,78
W<sub>9</sub>=0,2183
n<sub>9</sub>=14,29
10
Q<sub>10</sub>=1,7423·3855(125-60)=436576,8
W<sub>10</sub>=0,1851
n<sub>10</sub>=15,988
11
Q<sub>11</sub>=1,5572·3855(125-60)=390195,4
W<sub>11</sub>=0,1655
n<sub>11</sub>=17,889
12
Q<sub>12</sub>=1,3917·3689(125-60)=333708,8
W<sub>12</sub>=0,1415
n<sub>12</sub>=19,914
13
Q<sub>13</sub>=1,2502·3689(125-60)=299779,2
W<sub>13</sub>=0,1271
n<sub>13</sub>=22,158
14
Q<sub>14</sub>=1,1231·3689(125-60)=269302,5
W<sub>14</sub>=0,1142
n<sub>14</sub>=24,67
15
Q<sub>15</sub>=1,0089·3689(125-60)=241919,08
W<sub>15</sub>=0,1026
n<sub>15</sub>=27,46
16
Q<sub>16</sub>=0,9063·3689(125-60)=217317,1
W<sub>16</sub>=0,0927
n<sub>16</sub>=30,57
Таким образом, после 16-кратного подогрева и концентрирования достигается 30% концентрация томатопродукта.
Расчет продолжительности концентрирования
Труба диаметром 0,038×3,5
в
d=0,031 - внутренний диаметр
н
d=0,038 - наружный диаметр
δ=0,0035 - толщина стенки
Скорость продукта в трубе υ=2 м/с (принимаем)
Массовый расход, кг/с
3
где ρ=1020 кг/м
Необходимое количество тепловой энергии
н
к
н
Q=G·c(t-t)
к
н
G=1,54 кг/с, , t=125°C, t=60°C.
н
Q=405305 Вт.
г.п.
t=151°C
2
Одна труба d=0,038 м, при длине 3 м имеет f=0,36 м.
Количество необходимых труб
,
Если соединить эти трубы, получится одна труба длиной 9·3=27 м.
При скорости 2 м/с время нагрева томатной пульпы
Примем приблизительно: τ=15 с,
продолжительность охлаждения (самоиспарения раствора) 15 с.
Общее время 15+15=30 с.
Общая продолжительность процесса варки для получения 30% концентрированного томатопродукта
об
τ=30·16=480 сек
или
Если предположить, что процесс нагрева в теплообменнике происходит в течение 15 секунд и охлаждение под вакуумом тоже 15 секунд (всего 30 секунд), то общая продолжительность варки будет 16·30=480 секунд или 8,0 минут, т.е. продолжительность варки сократится относительно существующих способов более 4 раз.
Литература
1. М.С.Аминов, М.С.Мурадов, Э.М.Аминова: Технологическое оборудование консервных и овощесушильных заводов, - М.: - Колос. 1996.
2. О.Г.Лунин, В.Н.Вельтищев. Теплообменные аппараты пищевых производств, - М.: ВО «Агропромиздат», 1987.