4. Оборудование для очистки и подготовки сырья

Очисткой пищевого сырья называется процесс удаления несъедобных (косточки, плодоножки) и малоценных в пищевом отношении (кожица) частей овощей и плодов.

На рис. приведена классификация способов очистки картофеля, овощей и фруктов, применяемых в промышленности. Выбор способа для очистки сырья определяется видом поступающих на обработку овощей и фруктов, видом выпускаемой продукции.

Термические способы очистки. Сущность парового способа очистки овощей и картофеля заключается в кратковременной обработке паром под давлением 0,30...50 МПа и температуре 140...180 °С с последующим перепадом давления при выходе из аппарата.

В результате обработки паром кожица и тонкий поверхностный слой мякоти (1—2 мм) сырья прогревается, под действием перепада давления на выходе из аппарата кожица вспучивается, лопается и легко отделяется от мякоти при дальнейшей обработке в моечно-очистительной машине. Затем овощи поступают в моечно-очистительную машину, где в результате трения клубней между собой и гидравлического действия струй воды под давлением 0,2 МПа кожица смывается и удаляется.

Рис. Классификация способов очистки сырья

Содержание потерь и отходов зависит от глубины гидротермической обработки и степени размягчения подкожного слоя. Отходы при паровом способе очистки составляют для свеклы 9—11 %, картофеля 15—25 %, моркови 10—12 %.

Паровой способ очистки сырья имеет следующие преимущества по сравнению с другими способами очистки: им хорошо очищаются овощи любых форм и размеров, что устраняет необходимость их предварительного калибрования; обработанные овощи имеют сырую мякоть, что особенно важно при дальнейшем измельчении на резательных машинах; минимальные потери вследствие малой глубины обработки подкожного слоя овощей; минимальные изменения качества по цвету, вкусу и консистенции; сведение к минимуму возможных механических повреждений.

При пароводотермическом способе очистки овощи и картофель подвергают гидротермической обработке (водой и паром). В результате гидротермической обработки ослабляются связи между клетками кожицы и мякоти и создаются условия для механического отделения кожицы.

Пароводотермическая обработка сырья состоит из следующих стадий:

тепловая обработка сырья паром в четыре этапа: нагревание, бланширование, предварительная и окончательная доводка;

водяная обработка осуществляется частично в автоклаве за счет образующегося конденсата и в основном в термостате в течение 5— 15 мин в зависимости от вида и размеров сырья и моечно-очисти- тельной машины;

механическая обработка проводится в моечно-очистительной машине за счет трения клубней между собой;

охлаждение под душем после обработки в моечно-очистительной машине.

Пароводотермическая обработка сырья приводит к физико-химическим и структурно-механическим изменениям сырья: коагуляции белковых веществ, клейстеризации крахмала, частичному разрушению витаминов и др. При этом происходит размягчение ткани, увеличивается водо- и паропроницаемость клеточных оболочек, (1юрма клеток приближается к шарообразной, что увеличивает межклеточное пространство.

Режимы пароводотермической обработки овощей и картофеля устанавливают в зависимости от размеров сырья. Содержание отходов и потерь зависит от сорта сырья, его размеров, качества, продолжительности и хранения и составляет в среднем при обработке картофеля 30—40 %, моркови 22—25 %, свеклы 20—25 %.

Большие потери и отходы при пароводотермическом способе обработки являются его основным недостатком.

Химический способ очистки заключается в том, что овощи, картофель и некоторые фрукты и ягоды (слива, виноград) обрабатывают нагретыми растворами щелочей, преимущественно растворами едкого натра (каустической соды), реже — едкого кали или негашенной извести.

Сырье, предназначенное для очистки, загружают в кипящий щелочной раствор. В процессе обработки протопектин кожуры подвергается расщеплению, связь кожицы с клетками мякоти нарушается и она легко отделяется и смывается водой в щеточных, роторных или барабанных моечных машинах в течение 2—4 мин водой под давлением 0,6—0,8 МПа.

Продолжительность обработки сырья щелочным раствором зависит от температуры раствора и его концентрации, а также от сорта и времени (сезона) переработки сырья.

Для уменьшения расхода щелочи и моечной воды и для обеспечения наиболее тесного контакта щелочного раствора с поверхностью овощей и облегчения последующей отмывки щелочи в рабочий раствор добавляют поверхностно-активные вещества (0,05 % додецил- бензолсульфонат натрия). Применение ПАВ, понижающего поверхностное натяжение щелочного раствора, позволяет уменьшить концентрацию щелочного раствора в два раза и сократить отходы сырья при очистке на 10…45 %.

Механический способ очистки заключается в удалении кожицы путем стирания ее шероховатыми (абразивными) поверхностями, а также в удалении несъедобных или поврежденных тканей и органов овощей и фруктов, извлечении семенных камер или косточек у фруктов, срезании донца и шейки у лука, удалении листовой части и тонких корешков у корнеплодов ножами, высверливании кочерыжки у капусты. Очистка методом истирания кожицы производится при непрерывной подаче воды для смывания и удаления отходов.

Качество очистки и количество получаемых отходов зависят от способа очистки, конструктивных особенностей оборудования, сорта, условий и длительности хранения сырья и других факторов. В среднем содержание отходов при механической очистке составляет 35—38 %.

Необходимо следить за состоянием насечки на абразивной поверхности. Перегрузка или недогрузка ухудшают качество очистки. При перегрузке увеличивается продолжительность пребывания клубней в машине, что приводит к большим потерям корнеплодов за счет их излишнего истирания и неравномерной очистке всей загружаемой порции сырья. При недогрузке происходит снижение производительности и частичное разрушение тканей корнеплода от ударов клубней о стенки машины, что вызывает потемнение продукта после чистки.

В качестве рабочих органов используют не только абразивные поверхности, но и рифленые резиновые ролики.

Очистка лука заключается в обрезке верхней заостренной шейки и нижнего коричневого донца (корневой мочки), как правило, вручную и снятии шелухи с помощью сжатого воздуха.

У луковиц предварительно обрезают шейку и донце, а затем помещают в цилиндрическую очистительную камеру, дно которой i делано в виде вращающегося диска с волнистой поверхностью. Одновременно в камеру подают сжатый воздух. При вращении дна и ударе о него и стенки камеры кожица отделяется от луковиц и сжатым воздухом выносится в циклон, а очищенный лук выгружаете» из камеры. Иногда вместо сжатого воздуха используется вода, подаваемая под давлением.

Количество полностью очищенных луковиц может достигать 85 %.

Сжатый воздух также используется для очистки чеснока от кожицы.

Комбинированный способ очистки предусматривает сочетание двух и более факторов, воздействующих на обрабатываемое сырье (пара и щелочного раствора, щелочного раствора и механической очистки, щелочного раствора и инфракрасного нагрева и др.).

При щелочно-паровом способе очистки картофель подвергают комбинированной обработке щелочным раствором и паром в аппаратах, работающих под давлением или при атмосферном давлении При этом применяют более слабые щелочные растворы (5 %), что позволяет снизить расход щелочи и уменьшить отходы по сравнению со щелочным способом.

При щелочно-механическом способе очистки обработанное в слабом щелочном растворе сырье подвергают кратковременной очистке в машинах с абразивной поверхностью.

Сущность щелочно-инфракрасно-механического способа очистки заключается в обработке клубней в щелочном растворе концентрацией 7 — 15 % при температуре до 77 °С в течение 30—90 с. Затем клубни направляют в перфорированный вращающийся барабан, где они подвергаются инфракрасному обогреву. При этом происходит испарение воды из кожицы клубня и увеличивается концентрации находящегося в поверхностном слое щелочного раствора.

Механическая очистка производится в очистительной машине с гофрированными резиновыми валиками.

Комбинированные способы очистки позволяют уменьшить содержание отходов и потерь. Однако значительные энергозатраты не позволяют в полной мере реализовать их преимущества.

Отходы при комбинированных способах очистки составляют 70 %, расход воды в 4—5 раз меньше, чем при химической (щелочной) очистке.

Сырье после очистки нуждается в инспекции и доочистке. При этом у корнеплодов и картофеля удаляют остатки кожицы, больные, поврежденные и подгнившие места, глазки у картофеля, ботву у моркови и свеклы, шейки и донца у луковиц. До настоящего времени эта трудоемкая операция осуществляется вручную на специальных инспекционных транспортерах.

Машина МОК предназначена для очистки картофеля и корнеклубнеплодов от кожуры. Основными узлами машины является рабочая камера 6 с абразивными сегментами 7 и разгрузочной дверцей 4, вращающийся рабочий орган 8, привод 2, крышка загрузочная 5, станина 1 и стойки.

Рабочая камера представляет собой литой цилиндрический корпус с верхним фланцем для установки корпуса на стойках и крепления облицовок, с внутренним дном-чашей для сбора отходов и крепления привода. На внутренней поверхности камеры устанавливаются абразивные сегменты. В боковой поверхности камеры имеется окно с направляющим лотком и дверцей для выгрузки корнеклубнеплодов после очистки. Внутренняя поверхность дверцы имеет выступы, обеспечивающие перемешивание картофеля во время очистки. Дверца снабжена уплотняющей резиновой прокладкой и закрывается эксцентриковым запором.

Конический рабочий орган представляет собой литой алюминиевый корпус, на внутренней поверхности которого установлена абразивная чаша 3. Дно чаши имеет три радиальных выступа для улучшения перемешивания клубней. Дно корпуса имеет бобышку с коническим отверстием и шпоночными пазами для крепления конуса на вертикальном валу привода, а с нижней стороны — две лопасти для удаления отходов из рабочей камеры.

Рис. Машина МОК: 1 — станина; 2 — привод; 3 — абразивная чаша;

4 — разгрузочная дверца; 5 — загрузочная крышка; 6 — рабочая камера;

7 — абразивные сегменты; 8 — рабочий орган

Крышка загрузочная выполнена в виде конического бункера с отверстием для загрузки картофеля, закрываемым откидной крышкой. Крышка имеет кольцевой конический отбойник для направления движения клубней от боковых стенок камеры к ее центру. В отбойнике имеется отверстие для подачи воды в камеру.

Привод машины состоит из электродвигателя и клиноременной передачи. В целях предотвращения попадания воды из рабочей камеры в привод и электродвигатель применены армированные резиновые манжеты, установленные на вертикальном валу привода. Основание машины — литое, в виде плиты на ножках.

Работа машины зависит от ряда факторов.

Наилучшими условиями для работы машины являются: использование предварительно отсортированного, откалиброванного и вымытого картофеля. На поверхности абразивного инструмента не должно быть резко выраженных острых выступов и впадин, выкрашивания зерен, гладких засаленных поверхностей; места стыков отдельных абразивных сегментов не должны иметь острых выступающих граней.

Шлифование применяют для удаления относительно тонких поверхностных слоев материала с зернистых или штучных твердых продуктов округлой формы: корнеплодов, зерна, зерновых крупок и др. Цель шлифования корнеплодов — удаление их поверхностных слоев (очистка от кожуры, ошкуривание). Соответственно шлифование зернопродуктов имеет целью их шелушение (снятие поверхностной пленки) или сглаживание поверхностных выступов.

Шлифование осуществляется в результате трения частиц материала друг о друга и об абразивные поверхности машин. Прижатие частиц материала друг к другу или к твердым поверхностям осуществляется центробежными, массовыми или другими силами путем соответствующей организации движения в полостях машин. Для лучшего удаления поверхностного слоя зерно увлажняют, сохраняя эндосперм более сухим. При этом удаляемый слой становится более эластичным, а его связь с эндоспермом ухудшается. Снижение прочности поверхностного слоя корнеплодов достигается обработкой щелочными растворами, острым паром и газами высокой температуры.

Схема машины для механической очистки корнеплодов от кожуры показана на рис.1, схема машины для механического шелушения зерна на абразивных шлифовальных кругах (зерношелушителях) — на рис. 2.

В этих машинах вращающиеся абразивные поверхности снимают тонкую шкурку с поверхности корнеплодов или зерна. Снятая шелуха отводится в первой машине водой, а во второй – воздухом системы аспирации.

Рис. 1. Схема машины для очистки корнеплодов от кожуры: 1 — корпус; 2— ротор

Рис. 2. Схема зерношелушителя: 1—корпус; 2— ротор с абразивными кругам

Универсальная косточковыбивная машина. На массивной чугунной станине 1 (рис. 3) смонтирован двух-цепной транспортер 4 с приводным 8 и ведомым 2 валами, на которых насажены по две звездочки для роликовтулочных цепей. Обе цепи транспортера соединены между собой пластинами с отверстиями-матрицами специальной формы, куда из бункера 3 поступают плоды с косточками. Щетка 6 разравнивает плоды так, чтобы в лунку матриц попал только один плод.

Рис. 3. Универсальная косточковыбивная машина

Технологический процесс протекает следующим образом. Электродвигатель 5 при помощи клиноременной и зубчатой передач вращает распределительный вал, который обеспечивает прерывистое движение транспортера и рабочий ход верхним 7 и нижним 9 пуансонам во время выстаивания транспортера. Верхние пуансоны при движении вниз выбивают из плодов косточки; когда плоды без косточек подходят к желобу 10, нижние пуансоны выталкивают плод из матриц. Шнек 12 предназначен для удаления косточек из машины. Станина машины установлена на колесах 11.