СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ТОМАТОПРОДУКТОВ Российский патент 2012 года по МПК A23L1/212 

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.

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=2358·10³ 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_н=G·c(t_к-t_н), Дж 1 Q₁=5·4049(125-60)-1315925 W₁=0,558 n₁=5,628 2 Q₂=4,442·4049(125-60)=1169067,77 W₂=0,496 n₂=6,335 3 Q₃=3,946·4049(125-60)=1038528 W₃=0,44 n₃=7,13 4 Q₄=3,506·4049(125-60)=922726,6 W₄=0,3913 n₄=8,026 5 Q₅=3,1147·4049(125-60)=819742,3 W₅=0,558 n₅=9,032 6 Q₆=2,7671·3938(125-60)=708294,6 W₆=0,3 n₆=10,13 7 Q₇=2,4671·3938(125-60)=631503,6 W₇=0,2678 n₇=11,36 8 Q₈=2,1993·3938(125-60)=562954,82 W₈=0,2387 n₈=12,7 9 Q₉=1,9606·3938(125-60)=501854,78 W₉=0,2183 n₉=14,29 10 Q₁₀=1,7423·3855(125-60)=436576,8 W₁₀=0,1851 n₁₀=15,988 11 Q₁₁=1,5572·3855(125-60)=390195,4 W₁₁=0,1655 n₁₁=17,889 12 Q₁₂=1,3917·3689(125-60)=333708,8 W₁₂=0,1415 n₁₂=19,914 13 Q₁₃=1,2502·3689(125-60)=299779,2 W₁₃=0,1271 n₁₃=22,158 14 Q₁₄=1,1231·3689(125-60)=269302,5 W₁₄=0,1142 n₁₄=24,67 15 Q₁₅=1,0089·3689(125-60)=241919,08 W₁₅=0,1026 n₁₅=27,46 16 Q₁₆=0,9063·3689(125-60)=217317,1 W₁₆=0,0927 n₁₆=30,57

Таким образом, после 16-кратного подогрева и концентрирования достигается 30% концентрация томатопродукта.

Расчет продолжительности концентрирования

Труба диаметром 0,038×3,5

d_в=0,031 - внутренний диаметр

d_н=0,038 - наружный диаметр

δ=0,0035 - толщина стенки

Скорость продукта в трубе υ=2 м/с (принимаем)

Массовый расход, кг/с

где ρ=1020 кг/м³

Необходимое количество тепловой энергии

Q_н=G·c(t_к-t_н)

G=1,54 кг/с, , t_к=125°C, t_н=60°C.

Q_н=405305 Вт.

t_г.п.=151°C

Одна труба d=0,038 м, при длине 3 м имеет f=0,36 м².

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

τ_об=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.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Согласно предложенному способу томатную массу после протирания и финиширования нагревают в потоке до 125°C и охлаждают под вакуумом 670-700 мм рт.ст. до 60°C, при этом за счет самоиспарения удаляется часть влаги. После чего этот процесс нагрева томатной массы до 125°C и охлаждение до 60°C под вакуумом 670-700 мм рт.ст. повторяют не менее 16 раз, чтобы получить томатную пасту 30% концентрации. Способ позволяет сократить продолжительность 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. 1 табл.

Способ концентрирования томатопродуктов, характеризующийся тем, что неконцентрированную томатную массу после протирания и финиширования нагревают в потоке до 125°C и охлаждают под вакуумом 670-700 мм рт.ст. до 60°C, при этом за счет самоиспарения удаляется определенная часть влаги, после чего процесс нагрева томатной массы до 125°C и охлаждение до 60°C под вакуумом 670-700 мм рт.ст. повторяют не менее 16 раз чтобы получить концентрированный томатопродукт 30% концентрации.