Способ непрерывной термомеханической обработки жидких масс в тонком слое и устройство для его осуществления - SU1505429A3

Чертежи

Описание

31505

Изобретение относится к технологии пищевых продуктов, а именно к способу непрерывной термомеханической обра- ботки жидких масс в тонком слое, пре- имущественно масс-какао, путем нейтрализации под давлением при температурах УО-ЮО С, обезвоживания, дегазации , стерилизации, выдержки, окончательного обезвоживания, дегазации и охлаждения.

Целью изобретения является повышение качества обработки жидких масс,

Способ непрерывной термомеханической обработки жидких масс в-тонком слое, преимущественно масс-какао, состоит в том, что массу нейтрализуют в тонком слое под давлением при 70- 90°С, обезвоживают, проводят дегазацию , затем стерилизацию, при которой массу нагревают до 100-150°С, преимущественно 135°С при одновременном непрерывном перемещивании и нагнетании массы до больщего объема, вьщерживают при данных параметрах, затем окончательно обезвоживают, дегазируют, удаляют и охлаждают до 50-100°С (при этом происходит конденсация паровой фазы) с последующим образованием тонкого слоя, а перед и после отвода массы часть потока возвращают на стадию нагрева.

При стерилизации массы обеспечивается требуемое уничтожение бактерий без отрицательного влияния на . вкус и без отрицательных изменений массы (какао), при этом необходимая температура массы обеспечивается благодаря трению или диссипации с резким повышением температуры внутри массы

Среднее время обработки массы определяется степенью заполнения, небольшие температурные 1 олебания в массе компенсируются дополнительным нагревом или охлаждением стенок реактора , в котором происходит обработка через двойной корпус.

На фиг.1 показана принципиальная схема установки для осуществления

спосоЗа; на фиг.2 - подпорный реактор , разрез; на фиг.З - радиальный вид скобообразиой лопасти ротора; на фиг.4 - то же, вид спереди; на фиг.5 - лопасть между ротором и внутренней стенкой подпорного реактора, вид сверху; на фиг.6 - диаграмма (степень уничтожения микроорганизмов в зависимости от температуры массы в подпорном реакторе).

0

5 0

5

0

5

Установка (фиг.1) состоит из двух одинаковых тонкослойных аппаратов 1 и 2. Между этими двумя аппаратами, которые соединены соответствующими трубопроводами 3 и А подвода и отвода продукта и теплоносителя расположен накопительный подпорный реактор 5 (фиг.2).

Движение массы происходит слева направо и осуществляется с помощью насосов 6-9. Из затравочного устройства 10 при необходимости может вноситься вода в транспортируемую массу по соответствующим трубопроводам 3. В месте соединения 11 трубо-

проводов 3 и 4 установлены так называемые статические смесители 12. Теплообменник 13, с помощью которого выделяющееся в реакторе 5 в результате трения тепло, необходимое для стерилизации, поддерживается в равновесии , т.е. на соответствующем среднем уровне, выполнен в виде двойного кожуха реактора 5, но может быть установлен отдельный проходной теплообменник 13 (показан на фиг,1 пунктиром ) .

Регулируемый с помощью термостата 14 (фиг.2) подвод и отвод теплоносителя производится через соответствующие патрубки 15. Реактор 5 выполнен в виде снабженного впускным и выпускным отверстиями 16 и 17 цилиндрического корпуса (теплообменной рубашкой ) 18, в котором вращается ротор 19, приводимый в работу от двигателя 20.

Двигатель 20 и реактор 5 установлены на общей опорной раме 21. Цилиндрический ротор 19 ограничивает изнутри кольцевой цилиндрический зазор 22, на поверхности ротора 19 расположены лопасти 23, вращающиеся в зазоре 22. На нижнем конце ротора 19 расположены лопасти, которые в сочетании с ротором 19 и дном 24 корпуса образуют насос 25.

Мощность насосов 6-9 одинакова, в то время как мощность насоса 25 несколько больше, благодаря чему возникает излишек транспортируемой массы . Так как этот излишек не может быть перекачен насосом 8, после которого масса идет в холодильник 26, то излишнее количество массы по трубопроводу 27 возвращается в реактор 5, зазор 22 которого более или менее

заполнен еще массой (теоретически можно заполнить все внутреннее пространство реактора), т.е. масса находится в этом реакторе не в тонком слое. При запуске устройства в работу вся устанойка должна быть заполнена настолько, чтобы обеспечить необходимый уровень заполнения реактора 5.

429

что диапазон температурных колебаний в массе минимален, что среднестати- ческий разброс времени обработки частиц массы относительно заданного значения также минимален.

Количество циркулирующего по трубопроводу 27 массы составляло приблизительно десятикратную величину

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при непрерывной термомеханической обработке жидких масс, преимущественно масс какао. Целью изобретения является повышение качества обработки жидких масс. Устройство состоит из двух одинаковых тонкослойных аппаратов известной конструкции, между которыми расположен посредством трубопроводов накопительный подпорный реактор, состоящий из цилиндрического корпуса 18 в виде двойного кожуха, в котором вращается ротор 19 с лопастями 23, вращающимися в зазоре 22. Стерилизацию жидких масс осуществляют в реакторе 5 до 100-150°С , преимущественно 135°С , при одновременном непрерывном перемешивании и нагнетании массы до большего объема, а массу удаляют и охлаждают до 50-100°С с последующим образованием тонкого слоя, а перед и после отвода массы часть потока посредством насоса 25 и трубопровода 27 возвращают на стадию нагрева. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Формула

са о.

Измерения показали, что лопасти 23 с прямыми задними кромками ЗА (без выступов 35) обеспечивают при прочих

J5 равных условиях превращение приблизительно 1/5 энергии по сравнению со скобами 28 согласно фиг.З,

Пример 1. Применяли подпорный реактор 3 высотой 2 м и с внут20 ренним диаметром 0,5 м, внутри которого с зазором 2,5 см расположен ротор 19 диаметром 0,45 м, вращающийся со скоростью приблизительно

600 мин обрабатывали 1000 кг/ч

25

Только в этом случае могут быть запу- |Q относительно производительности насо- щены насосы 8 и 9, а также и тонкослойный аппарат 2.

Лопасти 23, создающие в массе теплоту трения, выполнены в форме скоб 28, укрепленных на поверхности ротора 19 (фиг.3-5), которые имеют такие размеры и установлены так, что они своими передними кромками 9 касаются цилиндрического корпуса 30.

Чтобы создать возможно более сильный разрыв потоков и обеспечить, таким образом, образование вихрей, боковые стойки 31 установлены под небольшим углом «L к направлению 32 потока .

Вертикальный щиток 33 установлен под углом |3 (фиг. 5), его задняя кромка 34 снабжена острием 35, рассекающим массу. Вследствие того, что лопасти 23 вместе с ротором 19 вращаются в накопляющейся массе, происходит исключительно интенсивное ее завихрение, сопровождающееся сильным выделением тепла. Нагрев является соверщенно однородньм, как и среднее время обработки частиц массы. Случайные , но все же возможные отклонения от этого среднего значения компенсируются в отнощении температуры с помощью теплообменника 13, который по существу выполняет роль скорее охладителя , чем дополнительного нагревателя , а в отношении продолжительности обработки - посредством возврата массы по трубопроводу 27,

30

какао-массы.

Вводимая в первый аппарат 1 для тонкослойной обработки какао-масса (Бахия) имела содержание воды 3,5% и начальное содержание кислоты с рН- значением 40 мг на 100 г массы , 0,04%. В трубопроводе 3 после насоса 8 температура массы составляла 60 С. Масса направлялась в аппарат 1 для тонкослойной обработки, а также нагревалась до температуры 90 С. 5 Здесь масса при указанной температуре частично обезвоживалась до 2,4% содержания воды и дегазировалась соответственно нейтрализовывалась, причем нейтрализацию производили посредством добавления водного раствора щелочи или воды соответственно введением 0,6% воды при 80 С.

40

Затем массу из аппарата 1 подава- 45 ли сверху с помощью насоса при 90 С в подпорный реактор 5 со скоростью 1 м- /ч. Подпорный реактор 5 полностью заполняли, после чего при вращающемся роторе 19 температуру массы доводи- определенного значеБлагодаря этому каждая частица массы, находящейся под давлением в реакторе 5, подвергается тепловому воздействию соответствующей продолжительности , убивающему микрооргани мы, т.е. накопительный реактор 5 позволяет достигнуть оптимальных результатов: высокую степень стерилзации при минимальном времени обработки и оптимальное температурное воздействие на массу, благодаря том что реактор обеспечивает резкое по- выщение температуры массы, т.е. рабтает с высокой плотностью энергии.

са о.

Измерения показали, что лопасти 23 с прямыми задними кромками ЗА (без выступов 35) обеспечивают при прочих

равных условиях превращение приблизительно 1/5 энергии по сравнению со скобами 28 согласно фиг.З,

Пример 1. Применяли подпорный реактор 3 высотой 2 м и с внутренним диаметром 0,5 м, внутри которого с зазором 2,5 см расположен ротор 19 диаметром 0,45 м, вращающийся со скоростью приблизительно

относительно производительности насо-

600 мин обрабатывали 1000 кг/ч

какао-массы.

Вводимая в первый аппарат 1 для тонкослойной обработки какао-масса (Бахия) имела содержание воды 3,5% и начальное содержание кислоты с рН- значением 40 мг на 100 г массы , 0,04%. В трубопроводе 3 после насоса 8 температура массы составляла 60 С. Масса направлялась в аппарат 1 для тонкослойной обработки, а также нагревалась до температуры 90 С. Здесь масса при указанной температуре частично обезвоживалась до 2,4% содержания воды и дегазировалась соответственно нейтрализовывалась, причем нейтрализацию производили посредством добавления водного раствора щелочи или воды соответственно введением 0,6% воды при 80 С.

jg дц до

Затем массу из аппарата 1 подава- 45 ли сверху с помощью насоса при 90 С в подпорный реактор 5 со скоростью 1 м- /ч. Подпорный реактор 5 полностью заполняли, после чего при вращающемся роторе 19 температуру массы доводи- определенного значезаранее ния 120°С, причем в течение 1,5 мин

jg дц до

55

указанную температуру поддерживали при давлении 2 бар, а возникающие колебания температуры выравнивали посредством внешнего подвода и отвода темпла, например, через двойную стенку подпорного реактора 5. Стерилизованную указанным способом массу непрерывно подавали с помощью насоса

Со скоростью 1 м /ч в холодильник 26, охлаждали в нем до 90°С, а затем направляли во второй аппарат 2 для тонкослойной обработки. Масса имела бактерицидное значение г log 1 ,8 и содержание кислоты 0,004%. Полученная какао-масса оказалась стерилизованной в достаточно высокой степени и свободной от присутствия патоген- ных микроорганизмов при безупречном качестве аромата, причем она непосредственно или после промежуточного хранения при определенной температуре может быть подвергнута последующей переработке в шоколадную массу,

Пример 2. Способ осуществляли в таком же устройстве 950 кг массы в час и при таких же параметрах, которые указаны в примере 1, однако вместо какао-массы в аппарат 1 для тонкослойной обработки вводили ореховую массу с 3% воды. Температуру в подпорном реакторе 5 повышали до 150°С при давлении 5 бар. Массу вы- держивали и стерилизовали при указанной температуре лишь в течение 1 мин после чего охлаждали в холодильнике 26 до температуры 95 С. Еще при достаточном качестве аромата, которое было хуже Б сравнении с массой, соответствующей примеру 1, бактерицидное значение г составляло приблизительно log 4.

Пример 3. Способ осуществляли в таком же устройстве 1000 кг какао-массы в час и при таких же параметрах , которые указаны в примере 1, но применяли какао-массу с содержанием воды 2,45Z, а после насоса 6 поддерживали температуру ЬО С, в подпорном реакторе 5 заранее определенную температуру стерилизации 110 С поддерживали на постоянном уровне пр 1,7 бар в течение 1,2 мин, массу стерилизовали в указанных условиях, а затем охлаждали в холодильнике 26 до 92 С. Обработанная масса имела бактерицидное значение log 1,1 (среднее значение).

На фиг,6 показан преимущественный диапазон стерилизации согласно опытам , где а - начальное число микроорганизмов , b - число переживших микроорганизмов; оптимальный диапа- зон стерилизации в подпорном реакторе 5 перекрестно заштрихован. Средне время пребывания составляет примерно 1 мин, а среднее содержание при

мерно 3%. Начальное число микроорганизмов приблизительно 1,2-10 микроорганизмов/г .

При температуре массы 120°С и среднем времени пребывания массы в подпорном реакторе 5 примерно 1,5 мин получают совершенно свободную от присутствия патогенных микроорганизмов какао-массу с неизменным вкусом и с конечным содержанием микроорганизмов приблизительно 10000 г.

При повышении температуры массы на 5-10 С в подпорном реакторе 5 достигали даже конечного содержания микроорганизмов массы ниже 50 г, причем не возникало значительных изменений вкуса массы.

Содержание воды какао-массы в реакторе при этом составляло примерно 2,5%. Относительно определенных параметров следует учесть следующее, В предлагаемом способе обрабатывают растительные продукты, у которых даже в одном сорте сообразно своей природе появляются колебания в самых различных направлениях, например в содержаниях масла, воды, кислоты, развития аромата и т.п., причем такие колебания могут возникнуть не только вследствие условий погоды, но и условия хранения и время хранения до обработки могут оказать влияния на эти параметры.

5

0

5

0

Формула изобретения

1 .Способ непрерывной термомеханической обработки жидких масс в тонком слое, преимущественно масс-какао, путем нейтрализации в тонком слое под давлением при УО-ЮО С, обезвоживания , дегазации, стерилизации, выдержки, окончательного обезвоживания , дегазации и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки жидких масс, нагрев при стерилизации осуществляют до 100-150 С, преимущественно 135 С, при одновременном непрерывном перемешивании и нагнетании массы до большего объема, а массу удали и охлаждают до температуры 50-100 С с последующим образованием тонкого слоя, а перед и после отвода массы часть потока возвращают на стадию нагрева,

2, Устройство для непрерывной термомеханической обработки жидких масс.

содержащее два аппарата для roHKocj.oft- ной обработки продукта, связанмых с системой подвода и отвода продукта и теплоносителя с целью повышения качества обработки жидких масс, отличающееся тем, что оно снабжено подпорным реактором, уста- новленньгм между аппаратами для тонкослойной обработки и выполненным в виде цилиндрического корпуса, окруженного теплообменной рубашкой, внутри которого с зазором расположено перемешивающее приспособление в виде ротора с лопастями, и проточным холо- дильником, установленным между подпорным реактором и вторым аппаратом

28

X

/5

3J 3/ А/г J 4ZV«. 4

5

0

для тонкослойной обработки, при птом ныхоцной патрубок реактора снабжен возвратным трубопроводом, конец которого соединен с внутренней полост1 ю реактора в верхней его части, а нижняя часть реактора в месте выходного патрубка снабжена насосом, при этом каждая лопасть выполнена в виде скобы, боковая стойка которой по горизонтали и вертикали расположена под углом к передней стойке скобы, находящейся в контакте с внутренней стенкой цилиндрического корпуса, а задний край скобы снабжен ост - рием для отрыва продук - та .

.S

,

HI

§

l И

§2

1 t&

la

90 WO Фиг. 6

Редактор Ю.Середа

Составитель Н.Милорадова Техред М.Моргецтал

Заказ 5271/58

Тираж 525

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

110 120 130

Tenncpamupa массы - -

Корректор В.Кабаций

Подписное