Курсовая работа (т): Барабанная сушилка для сушки яблочных выжимок

Барабанная сушилка для сушки яблочных выжимок

1. Введение

При переработке яблок образуются отходы - выжимки (при производстве соков прессованием) - 23-47 %, вытерки (при получении пюре и соков с мякотью) - 10-18 %, очистки (при изготовлении компотов, варенья, джема, конфитюра) -30-40%.

Химический состав яблочных выжимок следующий (в %): сухие вещества - 21-23, в том числе 4-5 сахара, 1,5-2,5 - пектиновых веществ, 5 - клетчатки, 0,5 - минеральных веществ, 0,2-0,4 - органических кислот.

Яблочные выжимки могут быть использованы для получения пектина, низкосортного пюре для кормовых целей, для извлечения семян и получения из них масла.

Сушеные выжимки влажностью до 8 % хранят при температуре 20 °С и относительной влажности до 75 %.

Иногда свежие выжимки консервируют сульфитацией при дозировке 0,17-0,20%

Пектин входит в состав структурных элементов клеточной ткани растений. Наибольшее количество пектина находится в кожуре, ламелях и сердцевине, связывая ассоциации клеток овощей и фруктов.

Пектин - одна из самых незаменимых пищевых добавок. Его используют в качестве студне- и структурообразователя при производстве кондитерских изделий, мармеладов, пастилы, джемов, конфитюров, желе, фруктовых напитков, соков, майонезов, йогуртов и других масло-жировых и молочных продуктов.

Пектины классифицируют по степени метоксилирования (степени этерификации - СЭ) - отношению количества метоксильных групп -ОСН3 ко всем кислотным остаткам в молекуле.

СЭ делит все промышленные виды пектинов на две группы:

) высокоэтерифицированные с СЭ равной или более 50%;

) низкоэтерифицированные - СЭ менее 50%.

Наивысшая СЭ, которая может быть достигнута при экстракции пектина из природного сырья, находится в пределах 75-80%. СЭ оказывает значительное влияние на основные свойства пектинов, определяющие их промышленное применение.

Пектиновые вещества, полученные из различных растительных источников, представляют собой порошки без запаха и слизистые на вкус, от светло-кремового до коричневого цвета. Цитрусовые пектины обычно светлее яблочных. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20% воды. В избытке воды - растворяются. Одним из важнейших свойств пектинов является их желирующая способность.

Области применения пектина.

В пищевых продуктах:

как студнеобразователь при приготовлении желейно-пастильных изделий (мармелада, зефира, пастилы, начинки дя конфет, крема торта) в кондитерской промышленности;

как добавка к лечебным сортам хлебобулочных и макаронных изделий;

в хлебопечении - для выпечки нечерствеющего сортов хлеба;

для производства конфитюра в консервной промышленности;

как эмульгатор при изготовлении майонеза и жидких маргаринов в масложировой промышленности;

как стабилизатор при изготовлении безалкогольных напитков и различных купажированных соков с мякотью;

в производстве мороженого, йогуртов, сыров (для увеличения их водопоглотительной способности) и других продуктов в молочной промышленности;

при употреблении в пищу в виде растворов : гелей, киселей, муссов;

в производстве диетического и лечебно-профилактического питания для детей и взрослых в пищеконцентратной промышленности..

В медицине и фармацевтике:

в профилактических целях при работе с отравляющими веществами;

при лечении лучевой болезни;

В профилактических целях при работе в горнодобывающей отрасли;

при заболевании органов пищеварения;

при лечении диарейных инфекций;

при полиартритах;

при лечении сахарного диабета;

при лечении гемофилии, при заживлении ран и ожогов;

при лечении язв желудка, простатита и профилактике рака толстой кишки;

в качестве составной структурирующей части лекарственных препаратов фармацевтике.

Для технических целей:

производство D-галактуроновой кислоты;

в геологии используется в качестве пектинового клея при бурении;

в текстильной промышленности при отделке тканей;

в литейном производстве в качестве добавки в формовочные смеси, благодаря чему достигается более высокая точность отливок;

в металлообрабатывающей промышленности при закалке деталей;

в полиграфии при закреплении печатных материалов.

2. Состояние вопроса

Так как производство пектина зависит от сезонности производства яблочных выжимок, возникает резкая необходимость их сушки для увеличения сроков хранения.

.1 Описание технологии производства пектина

Технология получения пектина зарубежными компаниями базируется на применении смеси спирта с кислотой и спиртов различных концентраций, сильных кислот (HCl, HNO3, H3PO4, H2SO4), хлористого алюминия и гидроокиси аммония, создающих агрессивную рабочую среду и вредные условия труда. Производственный процесс протекает при повышенных температурных режимах (45С…120С) в кислой среде при pH = 0,5-2,0 с колебаниями времени экстракции и гидролиза от 3 до 6 часов и общим циклом процесса до 12 и более часов.

Сложность кислотно-спиртового метода получения пектина обусловливает высокую цену целевого продукта, делая этот уникальный природный продукт недоступным для большинства населения.

Другой технологический процесс основан на применении гидродинамической кавитации, где активируемая в камерах гидродинамических кавитаторов деминерализованная вода используется в качестве экстрагента, а концентрирование и очистка пектиновых веществ производится методом ультрафильтрации. Все это вместе позволяет выгодно снизить затраты на производство.

Рассматриваемый процесс выделения пектина осуществляется в мягких, щадящих режимах и является экологически чистым. Отсутствие в технологическом процессе сильных минеральных кислот исключает необходимость иметь технологические очистные сооружения.

барабанный сушилка сыпучий

Отходы производства (фильтраты, получаемые на стадии ультрафильтрации, и обработанные выжимки) могут быть использованы для получения лечебно-профилактических пектиносодержащих продуктов питания, принося производителю дополнительный доход, чего нельзя выполнить при кислотном гидролизе и экстракции.

Основным преимуществом данной технологии является получение пектина без применения:

сильных кислот и оснований на стадии экстракции и гидролизапектиносодержащего сырья

минеральных солей;

этилового спирта на стадии коагуляции пектина.

Ввиду отсутствия в технологическом процессе сильных минеральных кислот, заводу не требуются дорогостоящие технологические очистные сооружения, без кторых немыслимо получение пектина по кислотной технологии.

Выбранная схема технологии производства пищевого пектина из яблочных выжимок предусматривает:

. Сухие яблочные выжимки через бункер дозатор и систему транспортеров подается на батарею емкостей с тепловой рубашкой, мешалкой, датчиком температуры pH среды, водомером, вариатором скорости оборотов мешалки, соединенных с экстракторами. Далее происходит наполнения гидромодуля водой.

. По достижению приемлемого содержания сухих веществ в растворе гидромодуля начинается процесс экстракции. Для этой цели производят нагревание предэкстракционного раствора до 60-70 градусов и выставление кислотности да 2,5-3,5 в зависимости от качества и вида сырья.

. По достижению заданного значения сухих веществ в экстрагируемом растворе, его подают и пропускают через экстракторы. Число экстрактов подбирается таким образом, чтобы обеспечивался непрерывный технологический процесс для заданной производительности.

. В блоке экстрагирования на основе гидроакустических кавитационных экстрактов - дезинтеграторов роторно-кавитационного типа одновременно происходят три процесса:

дезинтеграция яблочных выжимок до средних размеров 50-200 мкм;

гидролиза протопектиновой фракции пектина;

экстрагирование пектиновых веществ в водную фаз.

. Из емкости-накопителя пектиносодержащая пульпа поступает на блок сепарации состоящего из барабанного вакуум-фильтра, где происходит разделение на твердую (клетчатко-пищевые волокна) и жидкую (пектиновый экстракт) фазы. Далее пектиновый экстракт подается в промежуточные емкости-накопители.

. Из емкости-накопителя пектиновый экстракт, содержащий не более 0,5% твердой фазы-клетчатки, поступает на блок мембранной ультрафикации, где происходит концентрирование пектиновых веществ и одновременно очистка от низкомолекулярных примесей.
Отделенный от пектинового экстракта водный раствор-фильтрат представляет собой ценнейший полупродукт для производства тонизирующих и лечебно-профилактических напитков.

. Очищенный и сконцентрированный до 3,2-4% по пектиновым веществам раствор поступает в блок концентрации. На этой стадии раствор концентрируется по пектиновым веществам в 2-3 раза в зависимости от технологической необходимости.

. Полученный концентрат подается в сушильный блок, где происходит получение конечного продукта - «Сухой пектин из яблочных выжимок» в виде порошка.

. Порошок сухого пектина подлежит дальнейшей стандартизации путем смешивания его в смесителе рассчитанным количеством сахарозы для получения гомогенной смеси с требуемым значением жилирующей способности (120САГ, 150САГ или другой требуемой)

. Значительная часть стандартизованного порошка пектина направляется в бумажных мешках потребителям. Другая часть - на производства пектина в ассортименте (таблетки, порошок в ламинированных пакетиках).

 Технологический процесс производства пищевого пектина из яблочных выжимок

Предприятие по производству пектина в период переработки яблок консервными заводами может работать сырых яблочных выжимках. В остальное время года - на сухих яблочных выжимках.

Длительность технологического цикла с момента подачи исходного пектиносодержащего сырья до момента получения сухого нестандартизированного пектина составляет 11-14 часов в зависимости от параметров исходного сырья.

Сушка яблочных выжимок должна производиться при температуре не выше 70С.

.2 Классификация сушильных установок и способы сушки

В пищевой промышленности применяются разнообразные сушилки. Конструкция сушилки должна, прежде всего, обеспечить равномерный нагрев и сушку продукта при надежном контроле его температуры и влажности.

Сушилки должны иметь достаточно высокую производительность, но при этом должны быть экономичными по удельным расходам теплоты и электроэнергии, иметь, возможно, меньшую металлоемкость.

Современные сушилки должны быть универсальны, в части возможности сушки различных материалов.

.3 Классификация сушильных установок

Сушильные установки классифицируются по ряду признаков:

) по способу подвода тепла к влажному материалу - конвективные, кондуктивные (контактные), радиационные при помощи инфракрасных лучей, при помощи токов высокой (ТВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ);

) по давлению воздуха в сушильной камере - атмосферные, вакуумные и сублимационные;

) по характеру работы - аппараты периодического и непрерывного действия;

) по виду сушильного агента - аппараты, использующие нагретый воздух, дымовые газы, смесь воздуха с дымовыми газами или перегретый пар;

) по циркуляции сушильного агента - установки с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией при помощи центробежных и осевых вентиляторов;

) по характеру движения сушильного агента относительно материала - прямоточные при одинаковом направлении движения сушильного агента и материала, противоточные при противоположном направлении движения материала и сушильного агента, с пронизыванием слоя материала потоком сушильного агента;

) по способу нагрева сушильного агента - сушильные установки с паровыми, огневыми калориферами;

) по кратности использования сушильного агента с однократным и многократным применением нагретого воздуха в различных вариантах;

) по виду объекта сушки - для твердых (крупных, мелких, пылевидных), жидких и пастообразных материалов;

) по конструктивным признакам - тоннельные, камерные, шахтные, коридорные, барабанные, вальцевые и др.

.3.1 Барабанная сушилка

Барабанная сушилка представляет собой сварной цилиндр - барабан, на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры, кольца жесткости и приводной зубчатый венец; ось барабана может быть наклонена к горизонту на угол до 4°.

Барабанные атмосферные сушилки (рис.1)-непрерывного действия предназначены для сушки сыпучих материалов топочными газами или нагретым воздухом. Разновидностью барабанных атмосферных сушилок являются аппараты с контактным подводом тепла через специальную трубчатую насадку. На концах цилиндрического корпуса барабанной сушилки имеются распределительные камеры, служащие для подачи в барабан и отвода из него высушиваемого материала и газообразного теплоносителя.

Внутри барабана установлена специальная насадка, конструкция которой зависит от свойств высушиваемого материала. Со стороны загрузочной камеры расположена многозапорная винтовая насадка с числом спиральных лопастей от 6 до 16 в зависимости от диаметра барабана.