Технологічна схема консервування, основні операції та устаткування

Узагальнену схему плодопереробного виробництва наведено на рис. 16.1. У відповідності зі схемою технологічний процес ви­робництва консервів складається із таких основних техно­логічних дільниць: підготовка сировини до переробки, теплова обробка, розфасовка в тару та закатка, стерилізація, обробка ба­нок та надання їм товарного вигляду.

Рис. 16.1. Узагальнена схема плодопереробного виробництва

Поряд з переліченими технологічними дільницями основної лінії є і допоміжні, які здійснюються паралельно: підготовка со­усів, розсолів та сиропів, виготовлення тари, підготовка тари. На консервних заводах виробляють тільки бляшану тару.

Зберіганням сировини та готової продукції — початкова та кінцева стадії виробництва і безпосередньо до лінії консервуван­ня не входять.'При підготовці сировини до перероблення здійснюють такі технологічні операції: сортування обрызання кінців, подрібнення, фарширування овочів та ін.

Сортування здійснюють за різними ознаками: ступенем зрілості, величиною, формою, тощо. Ці операції недостатньо ме­ханізовані, їх часто здійснюють вручну, а інколи поєднують з інспекцією, тобто бракуванням непридатних плодів та овочів. Пе­редумовою для автоматизації процесів інспекції сировини (бобів, зерна, лимонів) може бути використання електронних пристроїв.

Для миття плодів та фруктів використовують різні машини безперервної дії: елеваторні, лопатеві, щіткові, барабанні, стру­минні та ін. Калібрування здійснюють на вібраційних або скат­них ситових поверхнях.

Різання картоплі та інших коренеплодів здійснюється коре­нерізками різних систем, які дають кубики з перетином 5x5 або 7x7 мм. Цибулю та капусту подрібнюють на шинкувальних ма­шинах, робочим органом яких є серпоподібні ножі, закріплені спіралеподібні на чавунному дискові з прорізами. Через них випа­дають подрібнені смужки овочів товщиною 3 мм. На цій машині можна різати всі коренеплоди. Для різання овочів (огірки, бакла­жани, кабачки і т.д.) кружальцями використовують різальні ма­шини з дисковими ножами. Застосовують також машини для вис­вердлювання капустяних голівок, обробки кукурудзяних качанів, усунення зернят, різання плодів та зелені. Для більш тонкого подрібнення плодів та овочів є дробарки та протиральні машини. У виробництві плодових та овочевих соків для відокремлення соків від м'якоті застосовують преси та екстрактори.

Вид термічної обробки (бланшування, обсмаження, пасеру­вання та уварювання) визначається видом сировини. Розглянемо ці операції детальніше.

Переміщення сировини. Для внутрішнього міжцехового пе­реміщення сировини використовують стрічкові, скребкові, сит-часті, тросові та інші транспортери. Всі вони діють за одним прин­ципом. Рухоме робоче полотно на якому переміщується продукт, привідні барабани з приводом, натягова станція з валом та верхній і нижній підтримуючі ролики. Ковшові елеватори (норії) викорис­товують для вертикального переміщення сировини і для підніман­ня мілких сипких зернових продуктів. Спеціальні ковшові елевато-

ри "гусина шия" використовують для передачі плодів та овочів з однієї операції на іншу. Робочий орган цього елеватора розташо­ваний під кутом 54 °С і має горизонтальні дільниці на нижній та верхній частині, що придає йому вигляд гусиної шиї.

Миття сировини. Для миття сировини використовують різні типи мийних машин, заснованих на принципі тертя або дотику робочих органів машини із сировиною у воді. Лопатеві, бара­банні, вібраційні, елеваторні, вентиляторні, струшуючі та інші машини одержали свою назву за устроєм основного робочого органу. Уніфіковану мийну машину КУВ, що придатна майже для всіх видів сировини зображено на рис. 16.2 основною відмінністю якої є наявність роликового транспортера, на якому сировина обертається і ополоскується водою з усіх боків.

Інспекційний стрічковий транспортер зображено на рис. 16.3. на якому вручну на полотні стрічки 1 шириною (0,6...0,7) м, що натягнута між двома барабанами сортують сировину. Після сор­тування сировина промивається водою. Полотно стрічки може бути ситчастим, дротяним, із прогумованої тканини, а іноді ви­користовують роликові транспортери.

Калібрування, або сортування здійснюють на спеціальних калібрувальних машинах: барабанних (для картоплі і овочів), ва-лико-стрічкових (для яблук, персиків, цибулі, коренеплодів, то­що), тросових (для слив, абрикосів, вишень).

Деякі калібрувальні пристрої зображено на рис. 16.4. Калібру­вання відбувається за таким принципом, що різні за розміром пло­ди сортуються, проходячи через відповідні за розмірами отвори.

Рис. 16.2. Уніфікована мийна машина КУВ:

1 — вана; 2 —роликовий транспортер; 3 — душовий пристрій;

4 — електропривід.

Рис. 16.3. Інспекційний стрічковий транспортер: 1 — стрічка; 2 — елеватор; З — душовий пристрій; 4 — електропривід;

5 — каркас.

 

Рис. 16.4. Калібрувальні пристрої

Рис. 16.5. Валково-стрічкова калібрувальна машина (вид зверху):

І — станина; 2 — ступеневий вал; 3 — стрічковий транспортер;

4 — бункер; 5 — лоток.

Барабанні калібровочні пристрої уявляють собою паралельні і обертальні барабани 3 (рис. 16.4), між якими є плоска поверхня 2. Плоди попадають в отвори барабана, а потім до збірного лот­ка 1 в середині барабана і до наступної переробки. Дискові калібрувальні пристрої (рис. 16.4) складаються із обертального диска 2, продовгуватих ребер 3 і 4, розташованих на дисках так, що утворюють отвори діаметрами d 1 d2 і d3.

Розміри отворів регулюються зміною положення ребер над поверхнею диска. Плоди 1, що попадають на поверхню диска під дією відцентрової сили виштовхуються в отвори між ребрами по­верхнею диска.

Валикові калібрувальні пристрої (рис. 16.4) і валикові-стрічкові утворюють отвори між стрічкою та ступеневим валом.

Повздовжні (ж), валикові (з) та конічні валкові (й і к) пристрої утворюють отвори безперервних розмірів, а сортування відбу­вається за місцем встановлення лотків по довжині конічних валків.

На рис. 16.5 показано валково-стрічкову калібрувальну ма­шину, на станині якої встановлено ступеневий вал і нахилений під кутом 35° стрічковий транспортер, що переміщує плоди зі швидкістю 0,8 м/с вздовж ступеневого вала. Щілина утворюється стрічкою транспортера і ступеневим валом. Плоди, які рухають­ся по стрічці проходять через п'ять щілин різного розміру — від меншого до більшого і випадають у відповідні підставні лотки. Зелений горошок сортують на флотаційних калібрувальних ма­шинах за різницею густин зерен.

Очищення овочів і фруктів від шкірки, плодоніжок, квіточок, сім'яних гнізд здіснюють на очисних машинах різного типу, які використовую механічні пристрої (абразивні поверхні, рифленні

гумові ролики, струмені води, повітря), а також очищення стру­менем пари. Спосіб очищення парою має суттєві переваги поряд з іншими: зменшується кількість відходів; не треба попереднього калібрування, овочі мають сиру м'якіть, добре подрібнюються на коренерізках. Під дією пари шкіра і тонкий поверхневий шар м'якоті прогріваються і під різницею тиску на виході спучуються і легко відокремлюються від м'якоті. Тиск пари (0,3...0,5) МПа. Використовують і луговий спосіб очищення, при якому картоп­лю і овочі обробляють нагрітими розчинами лугів (каустична со­да, їдкий натр, негашене вапно). Сировину завантажують в кип­лячий луговий розчин на (4,5...6,5) хвилин, а потім змивають йо­го з поверхні овочів водою в мийній машині.

Як машини для очищення моркви використовують іноді і бланшувачі. Очищають овочі й картоплю також випалюванням під дією повітря з температурою (800... 1300) °С. Завдяки тиску пари під шкіркою вона легко знімається в мийних машинах.

Подрібнення сировини. Для переробки сировини різних про­дуктів — картоплю, овочі та фрукти ріжуть на шматочки різної форми в залежності від призначення: стовпці, кружки, стружаль-ця, кубики, пластинки, тощо. За конструкцією робочих органів різальні машини розподіляють на дискові, ножові та комбіновані.

Тоді, коли до форми та розмірів шматочків плодів та овочів певних вимог не висувають замість різання їх подрібнюють на ча­стинки невизначеної форми. Це в основному стосується фруктів та ягід. Для їх подрібнення застосовують ножові та дискові дро­барки. Кісточкові плоди та ягоди подрібнюють тільки на вальць­ових дробарках, регулюючи відстань між вальцями так, щоб не допустити подрібнення більше 15% кісточок. Після подрібнення за умови, якщо м'язгу не будуть додатково обробляти, її негайно пресують. Затримання з пресуванням на 30 хв знижує вихід соку на 3%. Перед пресуванням м'язгу, яка погано виділяє сік (сливову, смородинову, аґрусову й ін.), нагрівають у двотілих котлах (10... 15) хв при температурі (70...75) °С, попередньо додаючи в ко­тел 10% — води від маси м'язги, або ошпарюють гарячою парою протягом (3...4) хв на стрічковому ошпарювачі. За цей час темпе­ратура м'язги повинна досягти (72...76) °С. Можна обробляти теплом цілі плоди. Сировину обробляють також ферментними пектолітичними препаратами, вносячи в нагріту до (46...50) °С м'язгу 0,08% препарату від її маси при стандартній активності 3000 од./год у вигляді суспензії, виготовленої на соку. Для виго-

товлення суспензії потрібну кількість препарату змішують з п'яти-, десятиразовою кількістю теплого (40...45) °С соку, добре збовту­ють і через (2...9) год додають до м'язги, яка до пресування має ви­тримуватись з препаратом (3...4) год.

Ефективними препаратами є пектоцерин та пектофетідин, які значно збільшують вихід соку з плодів, що легко віддають сік. Так, вихід яблучного соку збільшується від 2 до 12% залежно від препарату. Для обробки м'язги застосовують також електричний струм низької частоти при напрузі 220 Вт, використовуючи спеціальний прилад — електроплазмолізатор, який забезпечує підвищення виходу соку на 4%.

Для одержання соку м'язгу пресують на пресах різних типів: гідравлічних, пневматичних, пакпресах, тощо. Усі фракції соку збирають у збірник, а потім проціджують через сито з не­ржавіючої сталі з отворами d = 0,75 мм або через капронове сито №18. Для одержання яблучних соків з м'якоттю використовують фільтруючі центрифуги типу НВШ-350.

Тонке подрібнення овочевої і фруктової пульпи здійснюють, протиранням. Всі протиральні машини засновані на одному принципі: під дією від-центрової сили бичів або вальців початко­вий продукт проходить через отвори сита і подрібнюється. Про­тертий продукт після цього виводиться із машини із зовнішнього простору барабана, а непротертий (залишки) відводиться із внутрішньої поверхні ситового корпусу.

Для тонкого подрібнення розчинів (соків, молока, тощо) ви­користовують гомогенізатори, основним завданням яких є дуже тонке подрібнення частинок при проходженні через вузькі щіли­ни (гомогенізуюча головка) під великим тиском. Завдяки значній різниці тисків малі частинки подрібнюються до мікронів. Тиск в гомогенізаторах складає (8... 10) МПа.

Після цього обов'язково сік десерують при остаточному розрідженні (0,015...0,035) МПа.

Теплова обробка сировини. До теплової обробки відносять бланшування, обжарювання, пасерування, стерилізацію, тощо.

Бланшуванням називають короткочасне прогрівання плодо­овочевих напівфабрикатів до 70 °С гострою парою або гарячою водою, до якої нерідко додають сіль та харчові кислоти. Основне призначення бланшування — це інактивація ферментів, усунення летких речовин, надання продуктові приємних пахощів та смаку. Бланшування здійснюють періодично в котлах, або безперервно

у бланшувальниках. Бланшування — це один із способів пастери-, зації. Як самостійна технологічна операція пастеризація застосо­вується при виготовленні соків, зеленого горошку, тощо.

При бланшуванні картоплі, овочів та фруктів дещо погіршується хімічний склад сировини, частково розрушуються вітаміни. Для зменшення втрат рекомендовано бланшувати си­ровину неочищену від шкірки. Бланшування у воді здійснюють у ковшиках, скребкових, барабанних та інших бланшувачах. Об­смажування застосовують при виготовленні деяких закусочних та обідніх консервів. Нарізані овочі обсмажують у гарячій олії при температурі (120... 160) °С протягом (5...20) хвилин в залеж­ності від виду овочів та призначення готового продукту (кількість олії у печі в (4...5) разів перевищує масу обсмаженої си­ровини). Мета обсмаження — це розм'якшування продукту та надання йому приємного смаку та пахощів. Обсмажування здійснюється в механізованих паромасляних печах. При обсма­жуванні овочів відбуваються складні фізико-хімічні та біологічні перетворення.

Різновидом обсмажування є пасерування, при якому кількість олії у (5...6) разів менше від маси оброблюваних овочів. Перед па­серуванням овочі нагрівають до температури (130... 140) °С, до появи легкого золотистого відтінку. Потім температура змен­шується до (102... 110) °С. Для пасерування овочів застосовують­ся реактори або парові плити. Парова плита, яка складається з ванни, встановленої на поворотних стояках, дозволяє пасерувати овочі в тонкому прошарку і в невеликій кількості жиру. Обігрівання здійснюється парою, яка надходить до напівтруб, приварених по діаметральній площині до днища ванни з проти­лежного боку. Розвантаження ванни здійснюється перевертан­ням за допомогою спеціального пристрою. Продуктивність пли­ти (70...65) кг/годину по моркві та цибулі. Уварювання (випаро­вування) призначено для усунення з продуктів надмірної (зайвої) вологи у випаровувальних чанах відкритого типу або вакуум — випарювальних установках. Уварювання, здійснюване при за­лишковому тиску (8...21) кПа та температурі кипіння (60...96) °С що забезпечує високу якість продукту. Одночасно з цими опе­раціями паралельно підготовляють тару, соуси, сиропи та розсо­ли. Підготовка тари полягає в митті склотари на спеціальних банкомийних машинах, перевірці бляшаної тари на герме­тичність, відбраковуванні непридатних банок, тощо.

Смакові добавки заповнюють у консервах проміжки між ук­ладеними плодами та овочами. Як заливальну рідину для ком­потів використовують цукровий сироп, а в овочевих натураль­них консервах — розсолом, іноді з додаванням цукру (зелений горошок), оцтову кислоту (овочеві маринади) та ін. При виготов­ленні закусочних консервів і деяких видів консервованих обідніх блюд застосовують складніші за вмістом заливки — соуси. Ці смакові добавки готують окремо. Найважливішими техно­логічними операціями є дозування та перемішування. Підготов­ка смакових добавок (заливок) також як і виготовлення бляшаної тари може бути зосереджена в окремому цеху. Соуси, сиропи та розсоли мають смакове значення. Заливки виготовлюються в ре­акторах з емалевими або з нержавіючої сталі стінками.

На технологічній дільниці наповнення тари роблять розфасов­ку продукції, вакуумування та закатування. Розфасовка включає дозування компонентів продукту за масою нетто в залежності від виду консервів та місткості тари, заливання соусу, олії, розчину солі чи цукрового сиропу. Точність дозування за масою — ±2%.

Для розфасування рідких та густих продуктів застосовуються різні, частіше всього автоматичні наповнювачі. Зелений горошок та кукурудзу в зернах розфасовують за два заходи: банки запов­нюють основним продуктом, а потім додають заливку.

Вакуумування призначено для усунення повітря з банок, за­повнених продуктом, перед їх закатуванням, тому що кисень повітря, що залишився у банці, негативно впливає на витри­валість консервів під час зберігання. Залишковий тиск у банках (60...87) кПа, а іноді 33 кПа. При тепловому вакуумуванні неза­криті банки з продуктом пропускають через ексгаустер, де вони протягом (8... 10) хвилин барботуються парою. При приготуванні компотів та деяких інших консервів барботування парою замінюють заливанням продукту гарячими сиропами, розсолами та соусами або заповненням банок заздалегідь прогрітими про­дуктами. При механічному вакуумуванні (ексгаустуванні) повітря відсмоктують на вакуум — закатуваль-них машинах — обидва види вакуумування часто сполучують.

Герметичне укупорювання (закатку) банок здійснюють на спеціальних автоматичних та напівавтоматичних закатувальних машинах.

Продуктивність автоматичних закатувальних машин (60... 125) банок на хвилину. Залишковий тиск у банці при темпе-

ратурі не більше 20 °С — 53 кПа. Після закатування банки пе­ревіряють на герметичність витримуванням у гарячій (80...85) °С воді, здуті (бульбашкові) банки відбраковують.

Технологічна дільниця стерилізації особлива і складається фактично з однієї технологічної операції, включаючи заванта­ження та вивантаження банок. Стерилізація консервів здійснюється в стерилізаторах безперервної та періодичної (авто­клави) дії з метою приглушення та знищення мікроорганізмів. Програму і режим стерилізації прийнято виражати формулою:

де А — тривалість підняття температури гріючого середовища в автоклаві до температури стерилізації, хв;

В — тривалість стерилізації, хв;

С — тривалість зменшення тиску пари (зменшення темпера­тури гріючого середовища) у автоклаві, хв;

Т — температура гріючого середовища у автоклаві, С;

Р — надмірний (надлишковий) тиск у автоклаві, МПа. Для кож­ного виду консервів встановлена певна формула сте­рилізації, наприклад, для огірків (банка місткістю 1000 мл):

100 для зеленого горошку:

 

При розробці системи програмного керування стерилізацією такий запис програми незручний і неприпустимий і його слід замінити більш зручним кодом. Для стерилізації в заводських умо­вах найчастіше використовують вертикальний автоклав, що уявляє собою стальний циліндр з верхньою кришкою, яка закривається гвинтовими зажимами. У нижній частині автоклава передбачено введення пари через хрестоподібний барботер і зливання води, а над ним прикріплене до стінок опорне кільце, на яке ставлять одна на одну сітки з банками. Сітки виготовляють за формою автоклава з листової сталі з отворами на боковій поверхні. На кришці авто­клава встановлено запобіжний клапан і продувний кран. У верхній частиш корпуса розміщено труби: наливна, зливна та повітряна.

Технологія стерилізації в автоклаві така. Наповнені герме­тично закупореними банками кошики за допомогою електро-тельфера опускають в автоклав. У цей час температура води в ньому повинна бути на (15...20) °С вищою температури банок (за таких умов банки не тріскаються). Води в автоклаві повинно бу­ти стільки, щоб вона покрила всі банки. Після завантаження ав­токлав закривають кришкою, міцно закріплюють відкидними болтами і відкривають паровий вентиль. Кран на кришці зали­шають відкритим доти, доки повітря не буде витіснено парою. Потім кран закривають і продовжують нагрівати до одержання необхідної температури в автоклаві і банках. У цей час треба постійно стежити за манометром і термометром, суворо дотри­муватись формули стерилізації для даного виду консервів. Сте­рилізують консерви з протитиском, який створюють за допомо­гою води. Витискують водою все повітря і створюють не­обхідний протитиск (вказаний у формулі). Лкщо тиск недостат­ньо підвищується, то впускають в автоклав ще воду, збільшуючи подачу пари.

Необхідно, щоб тиск води у водопроводі завжди був вищим (не менше як у 2 рази) проти потрібного тиску в автоклаві. Якщо таких умов немає, то тиск в автоклаві підтримують на відповідному рівні за допомогою подачі в нього стиснутого повітря або води під тиском з резервного бака. При нагріванні продукт розширюється і тому тиск всередині банок різко зростає. Якби в автоклаві не було такого або трохи більшого тиску, то з банок зривалися б кришки. Після закінчення витримування ба­нок в автоклаві при заданій у температурі подачу пари припиня­ють і консерви охолоджують у воді до температури (40...45) °С. Охолоджені банки протирають, щоб на них не залишилося воло­ги, яка викликає ржавіння кришок під час зберігання. Потім кришки змазують вазеліном або технічним жиром, після чого складають у ящики і відправляють на склад.

Автоклави є основними апаратами для стерилізації консервів. Однак вони мають суттєві недоліки. Наприклад, у них стерилізу­ються різні консерви без дотримання оптимальних умов для кож­ного виду продукції за режимами, що не дає змоги забезпечити високу якість продукції, яка виробляється. Тому у виробництві постійно удосконалюються автоклави: автоматизується процес стерилізації за заданою програмою відповідно за формулою, а також впроваджуються спецільні автоклави, в яких банки під час

стерилізації весь час обертаються, що прискорює прогрівання продукції, і тривалість процесу скорочується.

Але найефективнішим удосконаленням є створення безпе­рервно діючих стерилізаторів. Зараз поширились роторні сте­рилізатори безперервної дії, які складаються з герметично закри­того барабана з нахиленими направляючими планками як на ро­торі, який обертається, так і на внутрішній поверхні корпусу апа­рата. Кожна банка потрапляє всередину барабана через спеціаль­ний шлюзовий затвор. В міру обертання банка, яка потрапила в "гніздо" між направляючими планками і корпусом, поступово просувається вздовж апарата і стерилізується при підтриманні в ньому необхідної температури й тиску. Після закінчення сте­рилізації банка вивантажується з стерилізатора і потрапляє через другий шлюзовий затвор в охолоджувальну секцію апарата.

Безперервно діючі стерилізатори мають високу продук­тивність — від 200 до 1000 банок за хвилину. Тому застосування їх ефективніше лише на великих підприємствах.

Надання товарного вигляду продукції. Обробка і надання то­варного виду консервам полягає у митті, полосканні, сушінні та етикетуванні банок. Потім банки укладають в ящики і заклада­ють на зберігання. З цією метою використовують мийно-су­шильні агрегати, етикетувальні та інші машини. Існують ме­ханізовані лінії оформлення та упаковки консервів для бляшаної та скланої тари.