ЛИНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ИЗ ЯГОД И ДРУГОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1998 года по МПК A23B7/02 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, к технике по производству порошков из ягод, пряных и лекарственных растений, овощей и фруктов непосредственно в местах производства растительного сырья. Линия может быть выполнена в блочном или модульном вариантах и устанавливаться на время сбора урожая в качестве мобильного перерабатывающего цеха как в фермерских хозяйствах, так и в коллективных садах для производства пищевых и лекарственных порошков из местного растительного сырья.

Известен способ переработки плодово-ягодного сырья (авт. св. N 1220614, А 23 L 2/14, F 26 В 5/06, опубл. 30.03.86 ), в котором для получения пищевых порошков, в технологической линии, используется замораживание измельченного продукта в жидком азоте, вакуумная сублимационная сушка, криогенный помол и расфасовка в герметичную упаковку, заполненную инертным газом. Продолжительность сублимационной сушки по этой технологической схеме составляет для клубники и черной смородины 6 часов, для яблок, нарезанных на дольки - 5 часов, а общее время переработки составляет 8-9 часов. При высоком качестве получаемых пищевых порошков, основными недостатками такой технологии и линии являются сложность криогенного и вакуумного оборудования линии, его высокая стоимость, потребность в жидком азоте, ограниченная производительность и в конечном итоге высокая стоимость получаемых порошков.

Известна также линия для получения порошка из фруктового сырья (авт. св. N 1562987 A 23 B 7/02, 24.03.88), в которой для производства пищевых порошков используется ленточная конвейерная тепловая сушка с ворошителями, с последующим измельчением и рассевом продукта по фракциям. При высокой производительности линии, простоте ее обслуживания и низкой стоимости порошков, недостатками такой технологической схемы являются большие габариты сушильной камеры, зависящие от продолжительности сушки (цикл сушки 10-16 часов), и пониженное качество получаемого продукта вследствие того, что продукт при тепловой сушке высыхает медленно и за длительное время сушки происходит разложение и потеря витаминов вследствие того, что медленному обезвоживанию на первым этапах сушки подвергается биологически живой продукт, использующий питательные вещества на поддержание жизни.

Задачей изобретения является ускорение процесса переработки на порошок ягод и другого растительного сырья при одновременном повышении качества получаемой продукции и снижении затрат на переработку.

Задача решается тем, что в линии для получения порошка из ягод и другого растительного сырья, содержащей приемный бункер (или стол), устройство формирования и раскладки сырья, сушилку, измельчитель, просеиватель и сборник порошка, перед сушилкой установлена камера для фиксации (прекращения жизнедеятельности) растительного сырья и первичного отделения влаги, причем в качестве камеры фиксации и первичного отделения влаги используется микроволновая СВЧ-печь, работающая на частоте 2450±50 МГц, и оборудованная системами приточной и вытяжной вентиляции, а ягоды или другое растительное сырье помещаются в рабочую камеру микроволновой СВЧ печи в поддонах с устройствами для деления, выделяющейся в процессе СВЧ обработки влаги.

Процесс переработки сырья на предлагаемой линии сокращается за счет уменьшения периода сушки. Вследствии СВЧ обработки сырья перед сушкой происходит быстрый его внутренний нагрев, что приводит к биологической смерти и разрушению клеток растений, регулирующих испарение влаги, и резкому снижению влагоудерживающей силы растения. Снижение влагоудерживающей силы после СВЧ обработки сырья (фиксации) приводит к самопроизвольному выделению влаги из растительного материала на его поверхность. Активное вентилирование материала в камере фиксации и в сушилке после СВЧ фиксации обеспечивает при минимальных энергозатратах достаточно быстрое удаление влаги с поверхности материала и ускорение времени сушки при сохранении высокого качества продукции, а вследствие сокращения общего времени сушки сокращается и расход энергии на обработку сырья, кроме того в линии нет дорогостоящего вакуумного оборудования и не используется криогенная техника.

На фиг. 1 показана схема установки оборудования предлагаемой линии для получения порошка из ягод и другого растительного сырья.

На фиг. 2 схематично показана камера для фиксации растительного сырья и первичного отделения влаги (специальная микроволновая СВЧ печь) - дверца открыта.

На фиг. 3 показан поддон для размещения растительного сырья в камере фиксации.

Предлагаемая линия для получения порошка из ягод и другого растительного сырья состоит из последовательно установленных по ходу технологического процесса приемного бункера 1, устройства формирования и раскладки сырья 2, стеллажа с перфорированными поддонами 3, камеры для фиксации растительного сырья и первичного отделения влаги - специальной микроволновой СВЧ печи 4, сушилки активного вентилирования 5, камеры охлаждения 6, измельчителя 7, транспортера 8, охладителя 9, просеивателя 10, сборника порошка 11 (тары).

Камера для фиксации растительного сырья и первичного отделения влаги 4 (микроволновая СВЧ печь) имеет устройство для установки перфорированных поддонов 3 в несколько рядов в виде выступов 12, вытяжной вентилятор 13 и регулируемые окна приточное вентиляции 14.

Для получения порошка из ягод и другого растительного сырья линия может использоваться в двух основных вариантах.

Первый вариант - получение порошка из целых ягод (без измельчения сырья).

Второй вариант - получение порошка из растительного сырья с предварительной резкой или брикетированием растительного материала.

Линия получения порошка из ягод по первому варианту работает следующим образом.

Ягоды, например, черноплодная рябина, красная рябина, ирга, - предварительно отсортированные, вымытые и обсушенные, поступают со склада или участка подготовки (на схеме не указаны) в приемный бункер 1 линии (см. фиг. 1), откуда направляются на стол раскладки сырья 2, где размещаются в поддонах 3 тонким слоем (3-4 см). Количество ягод в поддоне и режимы работы СВЧ печи регламентируются технологией производства.

Поддоны 3 (фиг.3) с ягодами помещаются на выступах (планках) 12 рабочей камеры СВЧ печи 4 (фиг. 2) .Рабочая камера закрывается. На пульте управления набирается режим работы (время СВЧ обработки и уровень мощности) и включается СВЧ излучение и вытяжной вентилятор 13.

Ягоды, расположенные слоем в поддонах 3 интенсивно прогреваются микроволновым излучением. При повышении температуры внутри ягод до 80 - 90^oC происходит фиксация ягод - прекращение процессов жизнеобеспечения в них (наступает биологическая смерть клеток) после чего активно идет соковыделение, образование пара и удаление влаги из рабочей камеры при помощи вытяжного вентилятора 13 и воздуха, поступающего через окна 14.

Процесс фиксации ягод и первичного сокоотделения (влагоудаления) продолжается в среднем от 10 до 30 минут, после чего СВЧ излучение отключается, камера 4 открывается. Поддоны 3 с ягодами (зафиксированными и частично обезвоженными) вынимают из рабочей камеры и пересыпаются на сушильные поддоны для досушивания в сушилке 5. В процессе фиксации и отгонки влаги активной вентиляцией в камере фиксации 4, ягоды теряют обычно влагу в количестве от 20 до 50% от первоначальной массы.

В сушилке активного вентилирования 5 ягоды досушиваются до заданной кондиции при температуре 40-60^oC. После досушивания сырье помещают в камеру охлаждения 6, где при помощи вентилятора продукт охлаждают до температуры 20-ЗО^oC и направляют в измельчитель 7. После измельчения, полученный порошок пневмотранспортером 8 направляется в циклон-охладитель 9, затем просеивается на ситах в устройстве 10 и, разделенный на фракции, в сборник 11 или на расфасовку (на схеме не показано).

Линия для получения порошка из растительного сырья по второму варианту (с предварительной резкой или брикетированием материала) работает следующим образом.

Растительное сырье (пряные или лекарственные травы, корнеплоды) - предварительно отсортированные, вымытые и обсушенные поступают в приемный бункер 1. Из бункера 1 сырье попадает на резку и раскладку сырья или формирование брикетов (жгутов) 2. Длина резки сырья 80-120 мм. Диаметр жгутов (брикетов) 15-25 мм, длина 100-150 мм. Резка и брикетирование сырья необходимы для равномерного заполнения перфорированных поддонов 3 (фиг. 3), чтобы процесс фиксации сырья и первичного отделения влаги проходил одновременно и равномерно. После раскладки подработанного сырья, дальнейшая работа линии получения порошка происходит аналогично первому варианту переработки.

При экспериментальной проверке линии получения порошка из ягод и другого растительного сырья в лабораторных условиях в качестве камеры фиксации и предварительного обезвоживания расти@ тельного сырья использовалась микроволновая СВЧ печь "Титан-С" (сушильный вариант) объемом рабочей камеры 32 литра, активная СВЧ мощность в режиме "Сильный нагрев" 800 Вт. Потребляемая мощность 1350 Вт. СВЧ печь "Титан-С" оборудована двумя вытяжными вентиляторами ВВФ-71М производительностью 0,75 куб. метра в минуту и регулируемыми перфорированными окнами для приточной вентиляции в боковых стенках рабочей камеры. Разовая загрузка рабочей камеры до 1-1,5 кг растительного сырья. Досушивание фиксированного и частично обезвоженного сырья производилось в сушилке активного вентилирования "Суховей", имеющей 4 сита. Мощность электронагревателя 600 ватт. Мощность двигателя вентилятора 20 ватт. Разовая загрузка сырья до 5 кг. Температура теплоносителя 40-60^oC.

Охлаждение сырья после сушки производится в той же сушилке "Суховей", но с отключенным нагревателем (при помощи только активного вентилирования).

Измельчение высушенного сырья производилось в лабораторной мельнице "Циклон" Мл-1. Потребляемая мощность 350 вт. Номинальный диапазон частот вращения рабочего органа от 3000 до 10000 об/мин. Сменные сита трех типоразмеров. Допускаемая влажность сырья не более 10-14%. Мельница оборудована двумя выходными циклонами для сбора порошка, объемом по 150 мл.

Отмеченное выше лабораторное оборудование полностью воспроизводит предлагаемую линию по производству порошка из ягод и другого растительного сырья по первому варианту использования. При проверке второго варианта работы линии, для резки и брикетирования сырья использовался кухонный комбайн "Белка" в варианте мясорубки со шнековой соковыжималкой и воронкой для формирования круглых брикетов диаметром порядка 15 мм. Мощность двигателя комбайна "Белка" 400 ватт. Частота вращения шнека регулируется от 100 до 200 оборотов в минуту.

Пример 1. Получение порошка из ягод черноплодной рябины. 1 кг отобранных вымытых и обсушенных на воздухе ягод обрабатывался на экспериментальной линии для получения порошка. Результаты последовательно проводимых операций согласно предлагаемой линии представлены в таблице 1.

Для получения порошка черноплодной рябины продолжительность переработки ягод составляет 7,5 часа, при затратах электроэнергии на 1 кг сырья 4,24 киловатт часа@ или 0,023 киловатт-часа на 1 грамм порошка черноплодной рябины. Выход порошка составил 18% от массы ягод.

Пример 2. Получение порошка из моркови. Сорт моркови "Перфектум" - желто-плодная.

1 кг моркови после мойки и чистки нарезается пластинами по 3 - 4 мм на кухонном комбайне. После резки морковь направляется на СВЧ фиксацию и первичную отгонку влаги и далее по линии. Результаты последовательно проводимых операций согласно предлагаемой линии представлены в таблице 2.

Пример 3. Получение порошка из зелени петрушки.

0,5 кг зелени петрушки, после мойки и обсушивания на воздухе, направляются на СВЧ фиксацию и первичную отгонку влаги и далее по линии. Результаты последовательно проводимых операций согласно предлагаемой линии представлены в таблице 3.

Для получения порошка из моркови продолжительность переработки составляет 8 часов, при затратах электроэнергии 4,5 кВт часа на килограмм сырья или 0,03 Вт часа на 1 грамм порошка.

В качестве контрольного варианта проведена сушка петрушки из той же партии, но стандартным тепловым методом (без предварительной фиксации). Результаты сравнительной характеристики способов сушки зелени петрушки представлены в таблице 4. За счет того, что ягоды в СВЧ камере проходят фиксацию и первичную отгонку влаги, общее время сушки сокращается в 1,5-2,5 раза, что увеличивает загрузку измельчителя и практически на тех же площадях и тем же обслуживающим персоналом увеличивает производительность линии примерно в 1,5 - 2 раза, чем снижается себестоимость продукции. За счет быстрой фиксации ягод СВЧ излучение и ускорения сушки качество продукции приближается к продукции сублимационной сушки, сохраняется цвет и запах свежей продукции, а сохранность витаминов в частности, витамина С, повышается на 30 - 50% по сравнению с продукцией обычной тепловой технологии сушки.

Для получения порошка из зелени петрушки продолжительность переработки составляет 3,25 часа, при затратах 3,06 кВт/часа на килограмм сырья или 0,02 кВт/часа на грамм порошка.

Результаты приведенных опытов (таблицы 1 - 4) показывают реальность и перспективность предложенной линии, ее техническую осуществленность и нужность для перерабатывающей отрасли и мелких хозяйств.

Использование: в пищевой промышленности, в частности в технике по производству порошков из ягод, пряных и лекарственных растений, овощей и фруктов непосредственно в местах производства растительного сырья. Сущность изобретения: перед сушилкой установлена камера фиксации растительного сырья и первичной отгонки влаги, причем в качестве камеры фиксации используется микроволновая СВЧ печь, оборудованная системами приточной и вытяжной вентиляции, а ягоды и другое растительное сырье помещается в рабочую камеру микроволновой СВЧ печи в радиопрозрачных поддонах с устройствами для отделения влаги. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1. Линия получения порошка из ягод и другого растительного сырья, содержащая последовательно установленные приемный стол, устройство формирования и раскладки сырья, сушилку, охладитель, измельчитель, просеиватель и сборник порошка, отличающаяся тем, что перед сушкой установлена камера для фиксации растительного сырья и отгонки влаги, причем в качестве камеры фиксации и отгонки влаги используется микроволновая СВЧ-печь, а ягоды и другое растительное сырье помещаются в рабочую камеру микроволновой СВЧ-печи в поддонах с устройствами для отделения выделяющейся в процессе СВЧ-обработки влаги. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что микроволновая СВЧ-печь, используемая в линии в качестве камеры для фиксации растений и отгонки влаги, оборудована системами вытяжной и приточной вентиляций рабочей камеры, а поддоны и устройства для размещения ягод и другого растительного сырья выполнены из радиопрозрачного термостойкого материала, причем боковые стенки и дно поддонов имеют перфорацию, а боковые стенки рабочей камеры микроволновой СВЧ-печи снабжены элементами для установки поддонов в несколько рядов. 3. Линия по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что микроволновая СВЧ-печь, используемая в линии в качестве камеры для фиксации растений и отгонки влаги, работает на частоте СВЧ-излучения 2450 ± 50 МГц.