Дипломная работа: Технология производства сока яблочного концентрированного с использованием принципов НАССР

Ministerul Educaţiei, Tineretului şi Sportului

al Republicii Moldova

Universitatea Tehnică a Moldovei

FACULTATEA DE TEHNOLOGIE ŞI MANAGEMENT

 ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

Catedra: Tehnologia conservării

Teza de licenţă

Tema: „Tehnologia de fabricare a sucului concentrat de mere cu utilizarea principiilor HACCP”

A elaborat                                                                                 Peicov Oleg

                                                                                  student gr. TPFL-021

Îndrumător                                                                         Tărîţă V

                                                                                                dr. conf. univ.

Chişinău, 2006

1.  Литературный обзор. Технический и технологический прогресс при производстве сока яблочного концентрированного.

1.1  Общая характеристика яблок, используемых при

промышленной переработке (степень зрелости, химический состав, желирующие компоненты – пектин, крахмал и т.д) 

Каждый сорт дикорастущих и культивируемых яблок имеет свои характерные особенности и различный химический состав. Все зависит от происхождения, условий произрастания, степени зрелости плодов. Все это определяет пищевые достоинства, вкус и использование. Химический состав яблок весьма разнообразен и богат. В 100 граммах съедобной части свежих яблок содержится 11% углеводов, 0.4% - белков, до 86% - воды, 0.6% - клетчатки и 0.7% органических кислот, среди которых яблочная и лимонная. Кроме того, в яблоке обнаружены жирные летучие кислоты: уксусная, масляная, изомасляная, капроновая, пропионовая, валериановая, изовалериановая. Имеет яблоко дубильные вещества и фитоциды, являющиеся бактерицидными веществами. Крахмал имеет основное пищевое значение. Высоким его содержанием в значительной степени обусловливается пищевая ценность продуктов. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. В крахмале находятся две фракции полисахаридов — амилоза и амилопектин. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре. Крахмал превращается в глюкозу последовательно, через ряд промежуточных образований. В организме содержится в виде гликогена. Как следует из табл. 1, наиболее полезными свойствами обладают яблоки и капуста. Яблоки содержат в 2 раза больше фруктозы, чем глюкозы. Они показаны при заболевании печени, сахарным диабетом и ряде других заболеваний.

Таблица 1                                                   

       Содержание углеводов на 100 г съедобной части яблок, в граммах

Исходя из таблицы 1 видно, что химический состав яблок очень разнообразен, содержит большое количество пектина и крахмала. Из-за высокого содержания пектина яблоки являются основным продуктом для производства пектина.

Различают два основных вида пектиновых веществ — протопектин и пектин.

Протопектины не растворимы в воде. Они содержатся в стенках клеток плодов. Протопектин представляет собой соединение пектина с целлюлозой, в связи с чем при расщеплении на составные части протопектин может служить источником пектина.

Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимся в организме. Основным свойством пектиновых веществ, определившим их использование в пищевой промышленности, является способность преобразовываться в водном растворе в присутствии кислоты и сахара в желеобразную коллоидную массу.

Современными исследованиями показано несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использовать их с терапевтической (лечебной) целью при некоторых заболеваниях преимущественно желудочно-кишечного тракта. Пектин получают из отходов яблок, арбузов, а также из подсолнечника.

Пектиновые, вещества способны, адсорбировать различные «соединения, в том» числе экзо- и эндогенные токсины, тяжелые металлы. Это свойство пектинов широко используется в лечебном и профилактическом питании (проведение разгрузочных яблочных дней у больных колитами, назначение мармелада, обогащенного пектином.

1.2  Современные технологии получения яблочного сока

(прессование, обработка ферментами)

Сок готовят из яблок разных сортов и сроков созревания, поэтому по химическому составу яблочные соки могут значительно различаться, хотя большинство промышленных сортов яблок имеет незначительный диапазон в содержании сухих веществ (19…21%) и органических кислот (0,3…0,6%), также они содержат пектиновые вещества (0,5…1,0%), богаты витаминами. Для получения соков лучшими являются яблоки осенне-зимних сортов с плотной тканью, которые при дроблении дают мезгу зернистой структуры, хорошо поддающуюся  прессованию. Выход сока составляет 80% и более. После дробления мезга должна сразу поступать на прессование, так как при измельчении нарушается целостность клеточных стенок, и высвобождаются полифенольные ферменты. При этом с участием кислорода воздуха окисляются полифенольные и другие легкоокисляемые соединения, что приводит к потемнению и ухудшению вкуса и запаха сока. Продукты окисления полифенолов могут иметь красную, оранжевую, коричневую окраску и, соответственно, менять цвет сока. Отжатый сок, который содержит пектиновые и полифенольные вещества и некоторую часть крахмала и азотистых соединений, необходимо осветлить комбинированными способами с применением пектолитических и амилолитических ферментов и других осветляющих веществ. Для получения яблочного сока применяют комплексные механизированные линии, включающие приёмку сырья и получение готового продукта.

Технологический процесс.

Соки осветлённые и представляют собой жидкую фазу плодов с растворёнными в ней веществами, отжатую из плодовой ткани.

Доставка, приёмка и хранение сырья осуществляются в производстве соков так же, как при изготовлении других видов фруктовых консервов. Мытое сырьё инспектируют, удаляя плоды, поражённые вредителями, загнившие и с другими дефектами. Механическое измельчение (дробление) является основным способом воздействия на растительную ткань в производстве соков. Однако чрезмерно мелкое измельчение превратит мезгу в сплошную массу, в которой не будет «каналов» для вытекания сока. Степень повреждения клеток при механическом измельчении зависит от вида плодов и конструкции измельчающего устройства. Степень повреждения клеточной структуры яблок при измельчении на шлифовальной машине порядка 30…35%. Однако при измельчении яблок на тёрочно-ножевой дробилке доля клеток с повреждёнными мембранами может достичь 60…80%. При прессовании также происходит повреждение мембраны. В процессе нагревания растительного сырья коагулируются и обезвоживаются белки протоплазмы, что приводит к увеличению клеточной проницаемости. Тепловая обработка оказалась наиболее эффективной для плодов с низкой сокоотдачей. Нагревание не только повышает выход сока, но и оказывает другие воздействия на сырьё: инактивирует ферменты, снижает слизистость и вязкость, способствует переходу красящих веществ из кожицы и мякоти плодов в сок. Режим нагревания должен быть правильно подобран для каждого вида и сорта сырья. Дроблёные плоды нагревают в аппаратах непрерывного действия разного устройства.

Обработка ферментными препаратами.

Большинство плодов и ягод содержат пектиновые вещества, которые затрудняют выделение сока и уменьшают его выход. Пектиновые вещества находятся в плодах в виде нерастворимого в воде протопектина и растворимого пектина. Протопектин входит в состав клеточных стенок и срединных пластинок растительных тканей. Основное влияние на процесс сокоотдачи оказывает растворимый пектин, который обладает водоудерживающей способностью и повышает вязкость сока, препятствуя его вытеканию. Поэтому при обработке мезги пектолитическими ферментами необходимо, прежде всего, разрушить нерастворимый протопектин. Протопектин должен быть гидролизован только частично, так чтобы отделить клетки одну от другой и частично разрушить их стенки для повышения клеточной проницаемости. Пектолитические ферментные препараты не только разрушают пектиновые вещества, но и действуют на клетки токсичными веществами неферментативной природы, которые входят в состав препаратов и вызывают коагуляцию белково-липидных мембран и гибель растительных клеток. В результате этих превращений клеточная проницаемость увеличивается, протоплазменные мембраны разрываются, и выход сока значительно облегчается.  Для обработки мезги плодов при производстве соков без мякоти используют ферментный препарат Пектофостидин, который выпускается в виде порошка. Препарат Novoferm 10х (выращивается поверхностным способом) представляет собой комплекс ферментов пектиназы, полигалактуроназы, пектинметил-эстеразы, целлюлазы и амилазы. Оптимальная температура действия пектолитических ферментных препаратов 35…40°C. Повышение температуры сверх 55°С инактивирует ферменты и действие препарата прекращается. Продолжительность обработки 1…2 часа. Novoferm 10х  применяется как для обработки мезги, так и для осветления соков. Новым видом ферментов, которые могут применяться для обработки мезги в целях повышения выхода сока, являются разжижающие ферменты, в состав которых входит пектиназа и целлюлаза.

Извлечение сока.

Для извлечения сока из подготовленной мезги плодов применяют прессование, центрифугирование, диффузию и т.д. Основной способ извлечения сока из плодов и ягод – прессование – состоит в давлении на мезгу. Основная функция пресса заключается не в раздавливании растительной ткани, не в повреждении биомембран клеточной структуры, а в выдавливании сока, уже выделившегося из повреждённых в процессе предварительной  обработки клеток. Пресс не предназначен для выделения сока из клеток, а служит для отделения жидкой фазы мезги – сока, вытекающего из разорванных ещё до начала прессования клеток. Высокий выход сока зависит главным образом от надлежащей предварительной обработки сырья. Для прессования применяют различные по конструкции и принципу действия прессы, которые могут быть непрерывного (шнековые, ленточные) и периодического (пакетные,  корзиночные) действия. В пакетных прессах мезгу слоем 6…8 мм заворачивают в салфетки (пакеты) из прочной ткани. Пакеты укладывают на платформе один на другой с прокладкой между ними деревянных плиток. Сверху пакеты укрепляют прессующей плитой. Платформа с пакетами поднимается под прессующую плиту плунжером. Гидравлический корзиночный пресс фирмы «Бухер» представляет собой сплошной цилиндр, закрытый с двух сторон дисками, один из которых приводится  в движение гидравлической системой, второй неподвижен. Между дисками размещена дренажная система из гибких желобчатых стержней, покрытых снаружи тканью. Мезга подаётся насосом через трубопровод внутрь цилиндра и заполняет пространство между стержнями. После заполнения корзины подвижный диск двигается внутрь корзины и давит на мезгу. Выделяющийся сок проходит через фильтрующую ткань и по желобкам стержней стекает в общий трубопровод. При сближении дисков стержни сгибаются. По окончании одного цикла прессования подвижный диск отодвигается назад, стержни распрямляются и разрыхляют мезгу. На данном прессе выход сока составляет 80%, содержание взвесей 1,3%, создаваемое давление 1,2 МПа. Для отжима сока из яблок используют шнековые прессы Р3-ВПШ-5 и Р3-ВП2-Ш-5. Для прессования яблок наибольшее распространение получили ленточные прессы, которые позволяют вести прессование в тонком слое при высокой производительности. Ленточный пресс типа ПФ фирмы «Кляйн» состоит из массивной рамы с бункером для мезги и двух лент из полиэфира, проходящих через группы валиков. Мезга загружается в пресс шнековым загрузочным устройством. Первая зона – стекания, где из мезги под влиянием силы тяжести отделяется сок-самотёк. Затем мезга попадает в клиновидное пространство между двумя лентами и там сдавливается. Отпрессованные выжимки с помощью откидывающегося скребка удаляется с верхней и нижней лент, которые расходятся и на обратном пути промываются струями воды. На данном прессе выход сока составляет 72…80%. Выход сока и производительность линии в целом можно повысить, применяя двойное прессование или экстрагируя остатки сока из выжимок. Прессово-экстракционный способ состоит в отжатии сока из мезги на прессе, затем к выжимкам добавляют воду в соотношении от 1:0,5 до 1:1, тщательно размешивают и извлекают полученный сок на барабанном вакуум-фильтре. Сок, отжатый из выжимок, содержит меньше растворимых сухих веществ, чем после однократного прессования, поэтому его уваривают или используют для приготовления сахарного сиропа в производстве соков с сахаром. Диффузионный способ заключается в том, что весь сок с растворимыми сухими веществами извлекают из выжимок водой. Осветление.

Для получения прозрачного продукта необходимо нарушить коллоидную систему и обеспечить оседание взвешенных частиц и удаления части коллоидов, прежде всего нестойких. Однако в процессе хранения возможно взаимодействие коллоидов между собой и образование более крупных частиц, которые могут вызвать помутнение сока и выпадение осадка. Стабильность коллоидной системы сока обеспечивается следующими свойствами:

- высокая дисперсность  коллоидных частиц;

-  наличие у коллоидных частиц одноимённого электрического заряда;

- наличие на поверхности частиц водной оболочки, которая приближает плотность частиц к плотности жидкой фазы и препятствует их соединению.

Различают физические, биохимические и физико-химические способы осветления сока. К физическим относятся: процеживание, отстаивание, сепарирование. К биохимическим - обработка ферментами. К физико-химическим: отстойка, обработка бентонитом, мгновенный подогрев.

Фильтрование.

После осветления сока для отделения скоагулировавших коллоидов и осевших частиц его фильтруют. Фильтрование – механический процесс выделения взвешенных частиц из сока путём пропускания его через пористый слой. Различают 3 вида фильтрования: поверхностное, глубокое и адсорбционное. Для фильтрования фруктовых соков используют фильтры разных типов: пластинчатые (фильтр-прессы), намывные и барабанные. Барабанные фильтры представляют собой вращающийся барабан с решётчатой поверхностью из полипропилена, на которую натянуто фильтровальное полотно. Барабан, частично погружённый в неотфильтрованный сок, вращается с частотой 0,2…0,6 мин-¹. Внутри барабана создаётся вакуум. Первая стадия фильтрования заключается в формировании слоя фильтровального порошка на всей поверхности барабана. Для этого в ванну наливают суспензию порошка. При вращении барабана на всей его поверхности осаждается слой порошка толщиной 5…10 см. После образования фильтрующего слоя суспензию из ванны удаляют, наливают сок, подлежащий фильтрованию – начинается вторая стадия фильтрования. Сок, проходя через слой кизельгура под действием вакуума, собирается в сборнике, откуда откачивается насосом на дальнейшую обработку. Осадок наслаивается на поверхность кизельгура с внешней стороны и при вращении барабана срезается ножом.

Купажирование.

Для обеспечения более гармоничного вкуса соков их купажирут (смешивают). Купажируют соки либо одного вида плодов или ягод с разным содержанием кислот и сахаров, либо соки двух разных видов.

Русские ученые решили, что пектиновые вещества прессового сока, не подвергшегося дальнейшей технологии обработки, находятся в прочной связи с белками и полисахаридами, с которыми выделяется в осадок при осаждении с спиртом. Пектиновые вещества в процессе получения осветленного  яблочного сока независимо от технологии претерпевают значительные, качественные и количественные изменения, такие, как разрыв цепи молекулы и диметоксилирования, не преводящие к разрыву связей с другими соединениями – белком и полисахаридами. Это подтверждает предположение, что в сырье пектиновые вещества находятся в едином белково – полисахаридном комплексе. Технологическая схема с применением ультрафильтрации позволяет значительно быстрее, проще и эффективнее получить осветленный яблочный сок, стабильный в процессе длительного хранения.

Был изучен способ ультрафильтрации на осветление соков. Из сока изготавляют концентрат. Установлено, что степень нарушения окраски концентрата зависела от температуры и времени хранения, при этом образцы после ультрафильтрации характеризовались более светлой окраской и в меньшей степени бурели при хранении. Применение пектолитических ферментов перед ультрафильтрацией вызывало интенсификацию окраски концентрата. Яблочный концентрат слабо мутнел при хранении независимо от способа осветления. При ультрафильтрации крахмальный комплекс разрушался и не требовалось дополнительной обработки соков амилолитическими ферментами. 

1.3  Технологии и установки для концентрирования сока яблочного концентрированного.

Производство концентрированных соков получило широкое развитие во всем мире. Хранение и транспортирование их дает значительную экономию тары, погрузочно-разгрузочных и транспортных средств, позволяет создавать резерв на годы с низким урожаем плодов.

Путем концентрирования содержание растворимых сухих веществ в соках можно повысить до 70-75% и соответственно уменьшить объем их по сравнению с натуральными в 5-6 раз.

Для перевозки и длительного хранения соки концентрируют до 60-72%.

Концентрирование соков может проводиться путем выпаривания, вымораживания (криоконцентрирования) или с помощью мембран. Концентрирование желательно проводить таким образом, чтобы продукт претерпевал минимальные изменения. В связи с этим необходимо учитывать изменеия, которые могут произойти с компонентами соков при удалении влаги. Так, взвеси и колоидные вещества с высокой молекулярной массой (пектиновые, белковые и дубильные) при выпаривании оседают на поверхности нагрева и могут вызвать локальный перегрев и пригорание. При концентрировании вымораживанием  и с использованием мембран они образуют агрегаты, затрудняющие течение процесса, значительно повышают вязкость концентрата. Сахара могут карамелизоваться и вызвать потемнение вследствие реакции Майяра. Витамины, ферменты, фенольные и красящие вещества чувствительны к теплу и могут подвергаться частичному окислению и изменению, летучие ароматические вещества – удаляться вместе с водяным паром, что приводит к потере характерного фруктового запаха.

Концентрирование соков может осуществляться выпариванием, вымораживанием и с применением мембран. Наибольшую часть плодовых и овощных соков концентрируют выпариванием, техника которого неприрывно совершенствуется. Вымораживание ввиду высокой стоимости морозильных установок менее экономично и не позволяет повышать концентрацию более 45 – 50 % сухих веществ. Концентрирование при помощи мембран также ограничено концентрацией до 35 – 40 % сухих веществ при пременении давления 0,8 – 1 МПа и не нашло еще практического применения, хотя интенсивно исследуется. 

Для сохранения натуральных свойств соков выпаривание проводят при возможно более низких температурах и в течении короткого времени. 

Отрицательное действие теплоты на концентрируемый продукт сказывается прежде всего на его цвете. Потемнение вызывается промежуточным продуктом – оксиметилфурфуролом, образующимся в присутствии сахаров и кислоты, и его дальнейшими превращениями до темных продуктов конденсации. В связи с этим количество образовавшегося оксиметилфурфурола часто является одним из критериев качества концентратов. Высокие количества его свидетельствуют о чрезмерности тепловой обработки.

Современная техника и технология производства концентрированных соков предусматривают получение соков на том или ином оборудовании, очистку их от взвесей, затем улавливание ароматических веществ, осветление и фильтрование деароматизированных соков и уваривание их до конечного содержания сухих веществ.

Последовательное осуществление этих операций более удобно при наличии отдельной установки для улавливания ароматических веществ, что позволяет выпаривать разные количества пара с ароматическими веществами в зависимости от вида перерабатываемого сока, отгонять ароматические вещества из всего объема перерабатываемого сока с минимальным изменением их состава.

Ароматические вещества определяют характерный аромат плодов и овощей и соков из них. Они имеют важное значение для качества соков и оказывают физиологическое воздействие – вызывают аппетит и способствуют секреции желудочногосока.

Различают специфические и неспецифические для сорта компоненты ароматических веществ. Первые включают типичные для определенного вида характерные для вида компоненты, отсутствие которых ощущается сенсорно. В плодах, овощах и их соках ароматические вещества содержатся в незначительных количествах, однако в их состав входит много разных веществ ­– спирты, эфиры, альдегиды, кислоты, кетоны, карбонильные соединения и др.

Количество, растворимость и точка кипения ароматических веществ в соках разных видов различны. Легколетучие ароматические вещества, содержащиеся в яблоках, грушах, айве, при выпаривании больших количеств сока.

Для разных соков установлены следующие оптимальные количества воды, которые должны быть выпарены для выделения ароматических веществ плодов (в % к объему сока) :

 Яблочный сок                                                      15 – 20

Грушевый, айвовый, черносмородиновый        45 – 50

Сливовый, абрикосовый, персиковый               65 – 70

Однако на практике из яблочного сока обычно отгоняется 15% воды, из других соков – не более 30%. Отогнанные с водяным паром ароматические вещества концентрируется в ректификационных колоннах в 100 – 200 раз. В стократном концентрате содержатся около 1% ароматических веществ, а остальные 99% составляют вода и этиловый спирт. Чем больше спирта содержит сок, тем выше его концентрация в ароматическом концентрате, поэтому в стандарте разных стран содержание этилового спирта в концентратах ароматических веществ ограничевается в пределах от 5 до 20 % в зависимости от вида сока.

Концентраты ароматических веществ могут сразу возвращаться в концентрированный сок или храниться отдельно до использования. Последнее более целесообразно, так как при этом ароматические вещества лучще сохраняются. Обычно их хранят отдельно в герметически закрытой стеклянной таре при температуре около 0⁰С .

Установки для улавливания ароматических веществ могут работать при атмосферном давлении или под вакуумом. Первые более просты в техническом отношении, обеспечивают улавливание ароматических веществ с меньшими потерями и стоимость их ниже, однако сок в них подвергается действию высокой температуры, что связано с ухудшением качества. В связи с этим улавливание ароматических веществ большей частью ведут не при атмосферном давлении, а выпаривание под вакуумом.

Установки для улавливания ароматических веществ оснащены подогревателем, испарителем пленочного типа с сепаратором, ректификационной колонной и системой конденсаторов и охладителей. Для снижения потерь ароматических веществ с неконденсирующимися газами устанавливаются также абсорбционные колонны, где неконденсирующиеся газы промываются потоком холодной жидкости.

В комбинированых установках регламентировано количество отбираемого пара с ароматическими веществами и часто для создания непрерывного процесса выпаривания и из – за экономии топлива осветление и фильтрование соков ведут до улавливания ароматических веществ, что ухудшает их качество.

Для выпаривания соков применяют разные типы выпарных аппаратов. Выбор типа выпарного аппарата зависит прежде всего от вида сока и его свойств.

При выпаривании осветленных соков и других не вязких жидкостей лучшие результаты получены при использовании тонкопленочных выпарных аппаратов, в которых достигается высокая скорость движения выпариваемой жидкости. Концентрируемая жидкость течет вних в виде тонкой пленки сверху вниз или снизу вверх по обогреваемой поверхности. Пар, образующийся при выпаривании жидкости, действует как движущая сила и проталкивает продукт через аппарат. Увеличивающаяся при этом скорость движения пара содействует преодолению повышающейся вязкости продукта.

Существуют два основных типа пленочных выпарных аппаратов – трубчатые и пластинчатые. Эти аппараты применяют в основном при выпаривании осветленных соков. Для выпаривания вязких жидкостей они мало пригодны. Выпарные аппараты бывают одноступенчатыми, в которых греющий пар используется один раз и расход его составляет 1,1 кг/кг испаренной воды , и многоступенчатыми, в которых используется теплота вторичного, сокового пара. Многоступенчатые аппараты имеют разное число степеней, которое определяет расход в них греющего пара. Так, в двухступенчатых выпарных установках расход пара 0,7 кг/кг, в трехступенчатых – 0,5 кг/кг и т.д. В последние годы большое распространение получили четырехступенчатые выпарные аппараты, расход пара в которых составляет 0,22 кг/кг испаренной влаги.

Теплота, подводимая к продукту, расходуется на парообразование и нагревание жидкости до точки кипения при данном давлении. На нагревание требуется большой расход теплоты, так как теплоемкость сока равна примерно 3,36 кДж/ кг*К, поэтому для повышения экономичности выпарной установки неоходимо предварительное нагревание сока до температуры кипения при данном разряжения в установке. При этом теплота, подводимая  к поверхности нагрева установки, будет расходоваться только на выпаривание воды, и производительность аппарата увеличится.

Для нагревания сока перед поступлением в выпарной аппарат применяют подогреватели, в которых в качестве греющей среды используют вторичный, или острый, пар или конденсат. В последних моделях выпарных многокорпусных установок в качестве нагревателей служат змеевики, расположенные в паровом пространстве трубчатых выпарных аппаратов. Вторичные пары, образовавшиеся при выпаривании сока в первом корпусе, используются в качестве греющей среды во втором. При этом разряжение во втором корпусе должно быть соответственно увеличено, чтобы температура выпаривания  была более низкой, чем температура греющего пара. Вторичные пары из второго корпуса таким же образом  используются в третьем и т.д.

Снизить расход теплоты в целях повышения экономичности выпарного аппарата можно не только путем прямого использования вторичного пара в качестве греющего в последующих корпусах установки, но и путем термокомпрессии, т.е повышения температуры и давления вторичного пара путем сжатия. Вторичный пар при этом можно использовать в том же аппарате, где он образовался, если повысить его давление до давления греющего пара. Сжатие осуществляется с помощью пароструйных эжекторов, в которых используют острый пар более высокого давления, или механически – турбокомпрессорами .

Концентрированные соки большей частью выпускают на комплектных поточных линиях, на которых обеспечиваются необходимая обработка сока перед концентрированием и высокое качество концентратов. В линии фирмы „Бухер” (Швейцария) производство концентрированных соков из яблок использованы современные способы обработки соков. В состав линии входит оборудование для производства сока, его осветления и концентрирования.

Яблоки доставляются автомашинами и высыпаются в приемный бункер, откуда гидравлическим транспортером подаются к дозирующему шнеку, который передает их на сортировочный транспортер. Отходы удаляются шнековым транспортером. Доброкачественные плоды вертикальным элеватором с ополаскивающим устройством подаются в дробилку терочно – ножевого типа, которая измельчает яблоки на частицы 2-6 мм. Степень измельчения регулируется в зависимости от плотности яблок. Яблоки хранившиеся и перезрелые с мягкой мякотью могут обрабатываться после измельчения ферментами в ферментатере с мешалками.

Свежая или обработанная ферментами мезга подается винтовым насосом в гидравлический пресс „Бухер НР”, где производится автоматическое прессование по заданному режиму. Выходящий из пресса сок очищается от взвесей на ситовом фильтре и перекачивается в сборник. Из сборника сок сразу направляется в установку для улавливания ароматических веществ, что обеспечивает получение летучих компонентов хорошего качества.

Из установки для улавливания ароматических веществ деароматизированный сок температурой около 50⁰С поступает в резервуар с мешалкой где производится обработка его пектолитическими ферментами. После обработки ферментами сок декантируют с осадка и направляют на ультрафильтрование.

Сок циркулирует в ультрафильтрационной установке где использованы трубчатые мембраны. Осветленный сок отводится из установки, а неосветленный возвращается в поток церкуляции.

Фильтрованый прозрачный сок подается на концентрирование в четырехступенчатую комбинированую установку „Сигма стар” пластинчатого типа, где концентрируется до        70% сухих веществ, после чего охлаждается и подается в сборники на хранение.

1.3.1 Концентрирование вымораживанием

Концентрирование вымораживанием основано на охлаждении продукта ниже температуры его замерзания. При этом часть воды замерзает и в виде кристалов льда отделяется от концентрата. Конечная концентрация зависит от конечной температуры замораживания: чем ниже температура тем выше содержание сухих веществ. Конечная концентрация зависит также от содержания, сахара, кислот, колоидных и других веществ всоке. Теоритически наиболее высокая степень концентрации эфтектической точкой раствора, при которой невозможно отделить воду в виде льда. Величина потери сока является еще одним важным критерием, определяющим оптимальную степень концентрации: чем выше концентрация, тем выше потери сока. Основным преимуществом способа вымораживания является то, что процесс ведется при низких температурах и продукт притерпевает минимальные изменения. Концентрат после разведения водой дает продукт, по химическому составу и органалептическим свойствам близки к свежему исходному соку. Енергозатраты при вымораживании меньше, чем при выпаривании, но стоимость оборудования выше.

Сравнительно высокая стоимость способа, невозможность получения продукта высокой концентрации и неизбежные потери сухих веществ задерживают широкое промышленное внедрение этого способа.

Максимальная конценрация определяется физико – химическим составом сока, и прежде всего его вязкостью. В полученных при концентрировании вымораживанием плодово – ягодных и овощных соков содержание растворимых сухих веществ сотавляет 40 – 50%. Концентрирование вымораживанием состоит из двух основных этапов : кристализация и сепарирование. На первом этапе часть находящейся в соке воды под действием низких температур превращается в кристалы льда, на втором – концентрированный раствор сока и лед , которые имеют разную плотность, разделяются под действием внешнего давления или центробежных сил.

1.3.2 Концентрирование при помощи мембран

Основным мембранным способом, применяемым для концентрирования жидкостей, является обратный осмос.  К преимуществам обратного осмоса относятся низкие энергитические затраты, улучщение качества концентрата вследствии низкой температуры процесса, простота установки и легкое увеличение ее производительности, хорошие санитарные условияпроизводства. Концентрирование обратным осмосом применяют в том случае, если нужно удвоить содержание сухих веществ. Максимально обратным осмосом можно концентрировать соки до 30 – 40 % сухих веществ.

Кемеровский институт пищевой промышленности изучили количественные показатели химического, витаминного и минерального состава концентрированных плодово – ягодных соков. Проанализирована динамика изменения качественных характеристик концентрированных соков в процессе хранения . Установленно, что при хранении плодово – ягодных соков происходят незначительные потери влаги, в следствии чего незначительно возрастает содержание сухих веществ (в среднем на 1,4%). Процесс хранения плодово – ягодных соков сопровождается незначительным снижением общего содержания сахаров. Содержание органических кислот за весь период хранения незначительно возрасло, увеличение кислот к концу хранения плодово – ягодных соков составила в среднем 0,3% по отношению к исходному содержанию. Потери β – каротина в плодово – ягодных соках по сравнению с витамином С ничтожны и через 9 месяцев и составляют в среднем 1,1%.

Институт Shaanxi, Китай показали, что с помощью ионнообменных волокон полифенолы из концентрата яблочного сока можно удалить полифенолы, а также пигменты. Максимально абсорбирующая способность для полифенолов 67, 263 мг/г ионнообменного волокна. Равновесие достигается через 30 мин. Полифенолы с ионнообменного волокна можно десорбироваться с помощью 0,1 моль/л НCl. После трех десорбционных процессов абсорбционная способность практически близка к первоначальной абсорбционной способности ионнообменного волокна. Таким образом, ионнообменное волокно в будущем можно с успехом применять при переработке яблочного сока.

Аргентинские ученные провели эксперимент по определению скорости образования 5 – гидроксиметилфурфурола в яблочном соке при концентрировании от 15% до 70% Brix в выпарном аппарате при температурах 100, 104, 108, 112⁰С. Предложены различные механизмы реакции образования 5 – гидроксиметилфурфурола и разработанны соответственно кинетические модели. Наилучшей сходимостью с экспериментальными данными обладает модель, описывающая образование 5 – гидроксиметилфурфурола как результат начальной реакции первого порядка с последующим автокаталитическим периодом, ограниченным концентрацией реагентов.

1.4  Использование системы ХАССП при производстве сока

яблочного концентрированного.

HACCP - (Hazard Analysis and Critical Control Points) означает Анализ Опасностей и Критические Контрольные Точки. HACCP стал синонимом безопасности пищевых продуктов.

Система ККТАОФ для управления вопросами безопасности пищевых продуктов выросла из двух важных разработок. Первый прорыв связан с именем В.Е. Деминга, чьи теории управления качеством многие считают главным фактором, повлиявшим на на переворот в качестве японских продуктов в 1950-х.

Второй серьезный прорыв связан с разработкой самой концепции ККТАОФ. Концепция ККТАОФ была впервые принята на вооружение в 1960-х компанией Pillsbury, армией США и национальной администрацией аэронавтики.

Система признана на мировом уровне и на сегодняшний день в странах Европейского Союза, США, Канаде внедрение и применение метода HACCP в пищевой промышленности являются обязательными. Концепция ККТАОФ признана на международном уровне как эффективный способ обеспечения безопасности и пригодности пищевых продуктов для потребления человеком и в международной торговле. Система ККТАОФ выявляет опасные специфические факторы и меры по контролю, чтобы обеспечить безопасность пищевых продуктов. План ККТАОФ определяется для конкретного пищевого продукта и процесса обработки. Система ККТАОФ восприимчива к изменениям, таким как разработки нового оборудования, новая информация об источниках опасности или рисках для здоровья, новые процедуры обработки или технологические новшества.

HACCP сертификат подтверждает, что система управления безопасностью продуктов питания была оценена по стандарту и признана соответствующей ему. Сертификат, выданный третьей стороной - аккредитованным органом/регистром, демонстрирует потребителям, что вы внедрили необходимый порядок работы, гарантирующий безопасность продуктов питания.

HACCP является системой управления безопасности продуктов питания, основанной на предупреждении. Она обеспечивает системный подход для анализа процессов производства продуктов, выявления возможных опасных факторов, определения критических контрольных точек, необходимых для предотвращения попадания к потребителю опасных продуктов питания. HACCP основывается на Codex Alimentarius, разработанном Организацией Объединенных Наций по Пище и Сельскому Хозяйству (FAO) и Всемирной Организацией Здравоохранения (WHO).

Сочетание с системой управления

Рекомендуется, чтобы объединить систему управления безопасностью продуктов питания с Системой Управления Качеством, например ISO 9001. Эффективная Система Управления Качеством обеспечивает осведомленность всех о том, кто отвечает за что, когда, как, почему и где. Объединяя элементы безопасности продуктов питания с элементами системы управления, вы получаете всеобщую Систему Управления Безопасностью Продуктов Питания.

Процесс сертификации по ХАССП во многом совпадает с процессом сертификации по ISO 9000. Однако можно рассмотреть вопрос о прохождении сертификации только по ХАССП. Аудит по ХАССП может также проводиться как часть аудита для получения сертификата ISO. В этом случае выдается отдельный сертификат ХАССП. При сравнении объемов обоих процессов аудита следует отметить, что аудит по ХАССП зачастую имеет больший охват, чем аудит по ISO 9000.

Сертификационный аудит проводится одним человеком или несколькими людьми (группой аудита), которые, помимо знания системы, имеют необходимые познания и опыт в отношении материалов, с которыми работает компания. В большинстве случаев требуется участие микробиолога.

В данный цикл водит (в случае построения только системы ХАССП): проведение оценочного аудита;

·  обучение принципам построения системы ХАССП и требованиям, предъявляемым к системам ХАССП;

·  определение основных производственных рисков (критических точек), негативно влияющих на качество продукции;

·  описание действий в критических точках;

·  проведение аудита;

·  сертификация системы ХАССП;

Режим работы при построении системы ХАССП строится следующим образом: оценка текущего состояния, обучение на каждом этапе, временные рамки для разработки необходимой документации, консультации и проверка документации, начало следующего этапа.

Программы обучения соответствуют мировым образцам, курс по системе ХАССП зарегистрирован международным регистром сертифицированных аудиторов IRCA. Все программы обучения построены таким образом, чтобы специалисты не только прослушали, но и научились передовым международным методам ведения управления качеством пищевых продуктов.

Система ХАССП должна разрабатываться с учетом семи основых принципов:

1.  Единтификация понциального риска или рисков, которые сопряжены с производством продуктов питания, начиная с получения сырья до конечного потребления, включая все стадии жизненого цикла продукции сцелью выявления условий возникновения потенциального риска и установление необходимых мер для их контроля.

2.  Выявление критических контрольных точек в производстве для устранения риска или возможности его появления, при этом рассматриваемые операции производства пищевых продуктов могут охватывать поставку сырья, отбор ингридиентов, переработку, хранение, транспортирование, складирование и реализация.

3.  В документах системы ХАССП или технологических инструкциях следует установить и соблюдать предельные значения параметров для подтверждения того, что критическая контрольная точка находится под контролем.

4.  Разработка системы мониторинга, позволяющая обеспечить контроль критических контрольных точек на основе планируемых мер или наблюдений.

5.  Разработка корректирующих действий и применение их в случаи отрицательных результатов мониторинга.

6.  Разработка процедур проверки, которые должны регулярно проводиться для обеспечения  эффективности функционирования системы ХАССП.

7.  Документирование всех процедур системы, формы и способов регистрации данных относящихся к системе ХАССП.

Группа ХАССП должна выявить и оценить все виды опасности, включая биологические, физические, химические, и выявить все возможно опасные факторы которые  могут присутствовать в производственных процессах.

По каждому потенциальному фактору проводят анализ риска с учетом вероятности появления фактора значимости его последствия и составляют перечень факторов, по которым риск превышает допустимый уровень. Группа ХАССП должна определить и документировать предупреждающие действия, которые устраняют риски или снижают их до допустимого уровня .  К предупреждающим действиям относят :

·  Контроль параметров технологического процесса производства яблочного концентрата

·  Термическую обработку

·  Периодический контроль концентрации сухих веществ

·  Мойку и дезинфекцию оборудования

Критические контрольные точки определяют, проводя анализ отдельно по каждому учитываемому опасному фактору и рассматривая последовательно все операции, включенные в блок схему производственного процесса. Необходимым условием критической условной точки является наличие на рассматриваемой операции контроля признаков риска.

В зависимости от специфики производства и рисков, связанных с ним, помещения, оборудование и условия производства должны быть спроектированны, построены и расположены таким образом, что:

o  загрязнение минимизировано;

o  схема и расположение позволяют осуществлять соответствующую эксплуатацию, очистку, дезинфекцию и минимизирует загрязнение воздушным путем;

o  поверхности и материалы, в особенности, контактирующие с пищевыми продуктами, не токсичны при использовании по назначению, и где необходимо, достаточно надежны и удобны в эксплуатации и очистке;

o  где необходимо, соответствующие условия созданы для поддержания температуры, влажности и других параметров;

o  существует эффективная защита против доступа и выживания вредителей;

Оборудование

Оборудование должно быть расположено таким образом, что

o  допускает адекватную эксплуатацию и очистку;

o  функционирует в соответствие со своим значением;

o  упрощает следование практике „хорошей гигиены производства”.

Оборудование должно поддерживаться в хорошем состоянии, чтобы гарантировать отсутствие потенциальной физической или химической опасности, например, надлежащего ремонта, отслаивающейся краски и ржавчины, излишнего количества смазочных материалов.

1.5 Рекомендации и выводы

Семечковые фрукты используются как в свежем виде, так и промышленно перерабатываются. Потребитель предпочитает натуральные продукты с физико-химическими и органолептическими характеристиками, которые отвечают требованиям технико-нормативной документации. Из группы семечковых фруктов больше всего используются яблоки, которые в условия климата Республики Молдова имеют высокие физико-химические и органолептические показатели.

Из литературного обзора получились следующие выводы:

1.  Были исследованы методы концентрирования соков;

2.  Были описаны технологические операции при производстве концентрированного сока;

3.  Была описана система НАССР при производстве сока яблочного концентрированного и ее преимущества;

4.  Были показаны несколько типов выпарных аппаратов. 

Производство концентрированных соков получило широкое развитие во всем мире. Хранение и транспортирование их дает значительную экономию тары, погрузочно-разгрузочных и транспортных средств, позволяет создавать резерв на годы с низким урожаем плодов.

Путем концентрирования содержание растворимых сухих веществ в соках можно повысить до 70-75% и соответственно уменьшить объем их по сравнению с натуральными в 5-6 раз.

 Для того, чтобы обеспечить безопастность сока яблочного концентрированного используется система НАССР. HACCP является системой управления безопасности продуктов питания, основанной на предупреждении. Она обеспечивает системный подход для анализа процессов производства продуктов, выявления возможных опасных факторов, определения критических контрольных точек, необходимых для предотвращения попадания к потребителю опасных продуктов питания. HACCP основывается на Codex Alimentarius, разработанном Организацией Объединенных Наций по Пище и Сельскому Хозяйству (FAO) и Всемирной Организацией Здравоохранения (WHO).

2. Инжинерная технология

2.1 Характеристика проектируемых консервов

Из  семечковых фруктов самые распространенные для производства консервов являются яблоки. Сортимент консервов очень разнообразен и включает компоты, соки, повидло и т.д. Современное питание в стране и в мире ориентируется на производство натуральных консервов, с низким содержанием калорий, продукты с превлекательным внешним видом.

В проекте планируется производство сока яблочного концентрированного в соответствии с системой НАССР.

Органолептические и физико-химические показатели продукта представлены в виде таблиц.

Таблица 2.1.1

Органолептические показатели „Сок яблочный концентрированный” по SM 75

Таблица 2.1.2

Физико – химические показатели  „Сок яблочный концентрированный” по SM 75

2.2 Характеристика сырья

Начало массового поступления сырья начинается с 10-15 июля и заканчивается в ноябре. Продолжительность сезона составляет около 5 месяцев. Несмотря на то, что сезон заготовок относительно продолжителен, максимальное поступление различных видов сырья приходится на август, сентябрь. В качестве сырья для производства сока концентрата используются яблоки, по ГОСТ 21122-75. Яблоки должны быть свежими, здоровыми, не повреждёнными сельскохозяйственными вредителями и болезнями, без технических повреждений.

Таблица 2.2.1

Технические требования „Яблоки свежие поздних сроков созревания” по ГОСТ 21122-75

Таблица 2.2.2

Химический состав и энергетическая ценность сырья (%)

2.3 Вспомогательные материалы

Для производства проектируемых консервов, в соответствие с требованиями технических инструкций используются следующие вспомогательные материалы:

·  вода питьевая, ГОСТ 2874;

·  пектолитические ферменты – Pectinex 10;

·  амилатические ферменты Amylase 200;

·  каустическая сода;

Органолептические и физико-химические показатели представлены в следующей таблице.

2.3.1 Вода питьевая, по ГОСТ 2874

Таблица 2.3.1.1

Микробиологические свойства питьевой воды

Taблица 2.3.1.2

Органолептические и физико-химические свойства питьевой воды

2.4 Характеристика тары

2.4.1 Тара для сырья

Транспортировка яблок проводится в контейнерах ГОСТ 26380, навалом или деревянные ящики ГОСТ 17812.

Таблица 2.4.1.1

Характеристика упаковки  для сырья

Готовый продукт – концентрат яблочный хранится в танках вместимостью 25 м³ , а сок яблочный п/ф – в танках вместимостью 50 м³  .

2.5 Разработка технологической схемы для производства консервов

Планируется производство консервов из яблок в следующем асортименте:

·  сок яблочный концентрированный;

Эти консервы востребованны покупателями, из-за того, что они натуральны. Органолептические и физико-химические показатели отвечают требованию для рационального питания.

Для получения этих типов консервов были разработаны технологические схемы, основанные на технической и технологической информации из специализированной литературы.

Начальные ориентиры для разработки схемы-блок были технические инструкции. Взяв во внимание документную информацию в технологических схемах были разработаны некоторые изменения, улучшения операций и параметров производства. В виду получения качественного продукта, при разработке схемы-блок было предусмотренно следующее:

·  обеспечение высокой производительности и качества готового продукта;

·  использование технологического оборудувания из нержавеющей стали, что максимально уменьшает переход тяжелых металлов в продукт;

·  операции по производству должны быть максимально механизированны;

·  технологические операции должны производиться без перебоев.

Для получения качественных продуктов, в технологической схеме  предусмотренно следующее

·  мойка яблок производится с целью удаления загрязнения.

·  при инспекции яблок удаляются микроорганизмы, которые могут действовать на цвет готового продукта.

·  термическая обработка имеет цель инактивировать благоприятную среду для развития микроорганизмов, включая    

болезнетворный botulinium.

·  асептическое консервирование позволяет за сезон консервировать большое количество полуфабрикатов, с целью продления сезона.

·  прессы ВПШ заменены гидравлическими прессами Buher HP 5000, которые обеспечивает высокий выход продукта.

·   для обеспечения стабильности сока при хранении, твердые ферменты были заменены жидкими ферментами.

·  длительность обработки ферментами уменьшается от 4 часов до 60-90 мин, вследствии чего уменьшается окислительные реакции компонентов сока: витамины, углеводы.

·  обработка жидкими ферментами позволяет нам использовать ультрофильтрацию, которая обеспечивает высокое качество и сохранение биологически-активных веществ.

Все эти достоинства и современные технологии были взяты во внимание при разработке схемы – блок по операциям при производстве „Сока яблочнго концентрированного”.

Схема-блок для производства ,,Сок яблочный концентрированный”

                                                            Яблоки

ГОСТ 27572

trattt

recep

	Вода
		7 Дробление

	Измельченная масса

                                  От поз.7

9 Прессование 1

14 Перекачка в резервуары

                                                          на поз.15

18 Ультрафильтрация

Конденсат

Сок яблочный концентрат

Схема-блок для производства ,,Сок яблочный п/ф”                                                          

                                                            Яблоки

ГОСТ 27572

trattt

recep

испол

7 Дробление

                      От поз.7

		9 Прессование 1

12 Прессование 2

14 Перекачка в резервуары

                                                          на поз.15

22 Обработка каустической содой

18 Адсорбция полифенолов

		Конденсат

Схема-блок для производства ,, Сок яблочный концентрированный”

Сок полуфабрикат

trattt

	2 Сепарирование

recep

		6 Осветление

      На поз. 8

       От поз.7

8 Концентрирование

Танки

9 Пастеризация

испол.

Вода

11 Загрузка в танк

		Вода
		Сок яблочный концентрированный
		Конденсат

2.1  Технологический расчёт по заданному ассортименту консервов

Таблица 2.1.1

Начальные данные

Примечание:

    Режим работы в секции

·  количество смен в день                      - 3;

·  продолжительность одной смены     -7ч;

·  рабочие дни в неделю в сезон/интерсезон  -6/5дни ;

·  рабочие дни в смену     в сезон/интерсезон   -25/20 дн.

Таблица 2.1.2

График созревания сырья

ü  яблоки        1.08… 15.11;

Таблица 2.1.3

 График работы технологических линий по производству фруктовых консервов в секции

   Taблица 2.1.4

Число дней/смен для производства консервов

Taблица 2.1.5

Программа производства консервов (в тоннах) в проектируемой секции.

2.2. Расчеты для производства консервов

Рецептура и нормы расхода сырья и материалов для производства

Taблица 2.2.1

Нормы расхода яблок для производства „Яблочного  концентрата ”,70%

Taблица 2.2.2

Нормы расхода сока п/ф для производства „ Яблочного  концентрата”,70 %

Taблица 2.2.3

Нормы расхода яблок для производства „ Сока яблочного полуфабрикат асептически консервированного ”

Taблица 2.2.4

Распределение потерь и отходов (в %) по технологическим операциям для производства „Яблочного концентрата из яблок” 70%

Taблица 2.2.5

Распределение потерь и отходов (в %) по технологическим операциям для производства „Яблочного концентрата из сока яблочного полуфабриката”70%

Taблица 2.2.6

Распределение потерь и отходов (в %) по технологическим операциям для производства „Яблочного сока полуфабриката”

2.2.1 Расчеты

2.2.1.1 Документальная информация. Расчеты норм расхода.

Taблица 2.2.1.1.1

Формулы для расчета расхода сырья, вспомогательных материалов, полуфабрикатов

Расчеты норм расхода:

1.   ;

2.  ;

3.  ;

Tаблица 2.2.1.1.2

Сравнение норм расхода одобренных (по ТНД) с расчитанными

2.2.1.2. Необходимый баланс сырья и материалов

Taблица 2.2.1.2.1

Баланс сырья и вспомогательных материалов для производства сока яблочного концентрированного

          Примечание: 1.Медицинская вата для взятия проб из танка для лабораторного анализа -0,01 кг/т;        

                       2.Сок яблочный полуфабрикат консервированный асептическим методом хранится в танках 50 м³;

2.2.1.3 Выход продукта по технологическим операциям “Яблочный концентрат из яблок”

Taблица 2.2.1.3.1

Выход продукта по технологическим операциям “Яблочный концентрат из яблок”

Расчет испаренной воды:

кг/т

кг/т

Taблица 2.2.1.4.1

Выход продукта по технологическим операциям “Яблочный концентрат из сока п/ф”

Расчет испаренной воды:

кг/т

кг/т

Taблица 2.2.1.3.1

Производительность производства по технологическим операциям „яблочный сок п/ф”

2.3 Основная информация относительно потребности в сырье и материалах

Taблица 2.3.1.

Основная информация относительно потребности в сырье и материалах для производства сока яблочного концентрированного и сока яблочного п/ф

2.4 Расчет общей площади складов для сырья и готового продукта

2.4.1 Расчёт площади сырьевой площадки.

Расчёты ведутся по формуле:

,

где: F_t – площадь склада для хранения сырья, м²;

         T₁, T₂, T_n, - нормы расхода сырья при производстве, кг / т;

         C₁, C₂, C_n, - производительность технологических линий, т / час;

         t₁, t₂, t_n, - максимальное время хранения сырья на площадке, ч;

         G₁, G₂, G_n, - вместимость сырья на 1 м² , т / м²;

         F_u – площадь, занимаемая оборудованием на сырьевой площадке, м².

Таблица 2.4.1.1

Начальные данные для расчёта площади сырьевой площадки.

м²

Длина сырьевой площадки:

L= F_t / B;

 где В-ширина производственной секции.

L = 732,3 ¸ 24 = 30,51 м^{2 ;}

Количество колонн находящихся на площадке :

n = 30,61 ¸ 6 » 6 колонны;

2.4.2 Расчет танков необходимых для асептического хранения сока

·  Расчитываем плотность яблочного сока-полуфабриката по формуле:

где:

                   СВ – содержание сухих веществ в яблочном соке-полуфабрикате

·  Расчитываем количество яблочного сока-полуфабриката загруженного в один танк:

G танк = V *ρ*k

Где:  G танк – количество сока загруженного в один танк, кг

                     V – обыем танка по техническому паспорту

                     K – коэфициент наполнения танка соком.

По НТД танк загружается соком-полуфабрикатом на 98...99^% общего обыема.

G танк = 50 * 1047,8 * 0,98 = 51,342кг

·  Расчитываем количество необходимых для хранения сока:

N = G общ / G танк

         где      

G общ – общее количество яблочного сока-полуфабриката необходимого для асептического консервирования, кг.

N = 7971,6 / 51,342 =      156  шт

·  Расчитываем плотность сока концентрата по формуле:

Где:

                   СВ – содержание сухих веществ в виноградном соке-полуфабрикате

·  Расчитываем количество яблочного сока концентрата загруженного в один танк:

G танк = V *ρ*k

Где:  G танк – количество сока загруженного в один танк, кг

                     V – обыем танка по техническому паспорту

                     K – коэфициент наполнения танка соком.

По НТД танк загружается соком-полуфабрикатом на 98...99^% общего обыема.

G танк = 25 * 1353,2 * 0,98 = 33,2 кг

·  Расчитываем количество необходимых для хранения сока:

N = G общ / G танк

         где      

G общ – общее количество яблочного сока концентрированного необходимого для асептического консервирования, кг.

N = 4956 / 33,2 = 150  шт

3. Расчёт и выбор технологического оборудования

3.1 Выбор оборудования для сбора технологических  линий  при производстве консервов

Оборудования для сбора технологических  линий  при производстве консервов                                                                Таблица 3.2.1

4. ХАРАХТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ И ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА  ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОНСЕРВОВ.

КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА ПО ЭТАПАМ.

Таблица 4.1

4.1 Характеристика технологической линии

4.2 Описание технологического процесса

4.2.2 Технологический процесс приготовления сока яблочного концентрированного.

Доставка сырья

Перевозка яблок автомашинами бестарная. Разрешается перевозка вагонами в деревянных или пластмассовых ящиках.

Приемка сырья

Сырье принимают партиями. Яблоки должны быть свежие, зрелые отвечающие требованиям стандартов.

Не допускается употребление плодов с грибковыми заболеваниями, плесенью и другими видами порчи.

Хранение

   Сырье хранится на закрытой цементированной сырьевой площадке. Высота бурта с яблоками не должна превышать  1,5 м. Вдоль сырьевой площадки по направлению к технологической линии проходят гидравлические желоба, к которым имеется уклон в полу площадки в 0,15-0,2⁰ 

Максимальные сроки хранения на сырьевой площадке

Яблоки ранних сроков созревания   -  2 суток

Яблоки поздних сроков созревания  - 7 суток

При переработке необходимо соблюдать очередность поступления сырья и учитывать его качество.

Гидроподача яблок

Из буртов яблоки подаются в гидротранспортер струей воды из брандсбойта, давление воды 4,5 атм. Одновременно яблоки моются при прохождении через гидрожелоб и гидротрубу до попадания их в грязевую ванну. Вода для гидроподачи используется многократно и должна отвечать санитарным требованиям к водоснабжению, то есть должна содержать 5-6 мг активного хлора в 1 литре. Яблоки с верхней сырьевой площадки по гидротрубе поступают в грязевую ванну, находящуюся на нижней сырьевой площадке, для улавливания тяжелых примесей по принципу разности удельного веса. В нижней части ванны имеется решетка и выход оборотной воды через трубопровод диаметром 300 мм, подающий последнюю в резервуар для сбора оборотной воды.

Инспекция

Инспекция проводится с целью удаления непригодных для переработки плодов, то есть плодов пораженных сельскохозяйственными вредителями, гнилых, а также посторонних примесей и предметов. Инспекция является одним из технологических процессов от качества проведения которой зависит в дальнейшем качество процесса осветления и качество конечного продукта – концентрата.

Дробление

Яблоки дробят на частицы размером 3-6 мм. Производительность дробилки сильно зависит от подводящего шнека , но еще больше от состояния ножей для измельчения. Поэтому необходимо постоянно контролировать ножи на дробилке. При сильном износе стальных лопастей их нужно заменить. В интересах оптимальной производительности и гигиены дробилки необходимо постоянно содержать дробилку в чистоте.

Прессование

Прессование на ленточном прессе проходит следующим образом: дробленная яблочная масса подается в приемный бункер, в котором она равномерно распределяется по ширине ленты.

В начале протекает процесс стекания сока. В дальнейшем „каша” падает на нижнюю ленту и продолжает путь между сжимающихся лент, сперва через зону предпрессования, а затеп через прессующие валики, которые каскадно установлены на станине пресса. После последнего валика прессования выжимки отделяются от ленты. Производительность настраивается скоростью движения лент и толщиной слоя дробленной массы. Работа пресса в основном проходит в автоматическом режиме. Одновременно постоянно добавляется фермент для обработки мезги. Действие фермента быстрое выжимание сока, увеличение выхода сока, меньшее загрязнение лент, увеличение содержания сухих веществ при повторном прессовании на прессе „Бухер”. Количество фермента определяется из расчета 50-100 грамм на 1000 кг мезги. Время действия фермента – 30-90 минут. Насосом выжимки выкачиваются в емкость для мезги прессов „Бухер”, где прессуются повторно на прессе. Во время работы пресса необходимо контролировать частоту ленты после выхода ее из мойка. Если лента очищена недостачно – значит произошло засорение душа, что можно исправить поворачиванием ручного колеса на механизме моики лент.

Напоминания при мойке

·струя воды не должна попадать на места смазки, подшипники и регулятор хода лент. Максимально-допустимая температура воды для мойки 70⁰С.

·возможные добавки в воду для мойки не должны содержать веществ, значение рН которых могло бы повредить полимерные ленты.

Вся система прессования замкнутая и преимущества ее в том, что полученный яблочный сок чистый, потеря аромата незначительная и возможность последующей переработки выжимок. Благодаря наличию самоочищающей фильтровальной системы достигаеся минимальное проникновение мути, тем самым достигается высокая степень извлечения.

 Технологический цикл процесса прессования на прессе „Бухер”

·  Загрузка

·  Прессование

·  Выгрузка

С помощью загрузочного насоса производится автоматическая загрузка универсальных плодовых прессов НР 5000. Стекающий отжатый сок поступает в емкости – сборники. Яблочная мезга подается в пресс, когда поршень совершает обратное движение и до тех пор пока поршень начнет процесс прессования. Время обработки одной порции мезги  продолжается от начала цикла обратного движения до поднятия давления до верхнего предела.

Для того, чтобы при заполнении оставалось достаточное место для активного разрыхления мезги, пресс следует заполнять максимум на 2/3 объема. Правило заполнения: чем мягче плоды, тем меньше их количество.

Чем чаще повторяются циклы прессования и разрыхления, тем выше выход сока. Примущество работы на прессах фирмы „Бухер” – это сокращение числа обслуживающего персонала за счет автоматического режима пресса. После завершения процесса прессования, пресс с помощью выгрузочного автомата автоматически освобождается от выжимок. Во вращающейся корзине пресса раскрывается рубашка и в работу включается транспортер для транспортировки выжимок. После прерывания процесса выгрузки останавливается вращение и открытие рубашки прекращается. Пресс необходимо очищать немедленно после завершения прессования, чтобы выжимки не успели присохнуть.

Отделение грубых частиц

После прессования сок поступает на отделитель грубых частиц.

Улавливание ароматических веществ

Извлечение ароматических веществ из свежего сока производится на 4-х ступенчатой установке. Свежий сок с начальным содержанием сухих веществ около 10% последовательно деароматизируется и частично концентрируется. Свежеотжатый яблочный сок подают в рекуперационную установку /испаритель/, где из сока испаряется часть воды вместе с летучими ароматическими веществами. Разделение частично сконцентрированного сока и соковых паров происходит в сепараторах. Соковые пары с ароматическими веществами поступают на дальнейшую обработку в ректификационную колонну. Концентрированные, охлажденные ароматические вещества собираются в сборник и по мере накопления перекачиваются насосом по трубопроводам в емкости из нержавеющей стали, находящиеся в холодильной камере. По мере наполнения емкости проводится анализ и наклеивается на каждую емкость с ароматическими веществами этикетку с указанием химического состава, плотности даты изготовления и наименование ароматических веществ. Оптимальная температура хранения 0⁰С / ±1⁰С/.

Улавливание ароматических веществ на „Унипектин”

Свежий сок подвергается улавливанию аромата из второй ступени, а также предварительному концентрированию. Одновременно попадает содержащая аромат вода в колонну для аромата, где она обогащается до желаемой насыщенности и сепаратно удаляется.

Осветление

Деароматизированный, частично концентрированный сок с содержанием сухих веществ 15-19%, выходящий из установки с температурой 55⁰С ±3⁰С автоматически направляется на обработку ферментными препаратами /пектинексом и амилазой/ к буферным емкостям. Емкости для депектинизации сока оборудованны пропелерными мешалками, расположенными в нижней части емкости сбоку. Имеют указатели уровня и патрубки для взятия пробы на лабораторный контроль на наличия пектина и крахмала в соке. Дозировка ферментных препаратов устанавливается опытным путем так как:

·  препараты пектолитического действия должны обеспечить полное разрушение пектиновых веществ;

·  препараты амилолитического действия должны расщеплять крахмал и устранять белковые помутнения;

·  продолжительность разрушения пектиновых веществ и расщепления крахмала не должно превышать 2,5 часов.

При проведении осветления опытной партии сока, дозу препаратов устанавливают максимальную. В опытной партии и во всех остальных партиях при обработке ферментными препаратами, в соке проверяют наличие пектина и крахмала по качественным реакциям, на пектин – спиртовая и крахмал – йодная, через каждые 30 мин. После полного расщепления пектина и крахмала, которое контролируется тестами на пектин и крахмал, поточно добавляются средства осветлениея в следующем порядке: 1. бентонит, 2. желатин.

Важные факторы осветления

·  Температура

·  Вязкость

·  Величена рН

·  Качество средств для осветления

·  Подготовка средств для осветления

·  Последовательность добавки средств для обработки

·  Дозировка средств для осветления

·  Выбор размеров емкости для осветления

·  Определение параметров мешалок

·  Продолжительность перемешивания

Для оптимальной обработки сока необходима правильная предварительная обработка бентонита, желатина.

Ультрафильтрация

Ультрафильтр состоит из отдельных фильтровальных модулей, которые оснащены фирменной табличкой с указанием номера, серии, тип, номера изделия и даты изготовления.

Ультрафильтрация относится к области мембранной техники и представляет собой сетчатую фильтрацию в мембранной области. Растворенные низкомолекулярные соединения (кислоты, сахар, ароматические вещества и др.) содержащиеся в неосветленном соке, проходят через мембраны.

Высокомолекулярные соединения  (крахмал, протеины, пектин и др.) и взвешенные частицы задерживаются и концентрируются во время прохождения сока через мембраны. В ультрафильтрационном модуле под действием постоянного давления необработанный сок посредством трубчатых мембран разделяется на две части: пермеат и ретентат.

Пермеат – это часть потока протекаемой очищеной жидкости, которая в качестве в прозрачного сока проходит через мембраны.

Ретентант – это часть потока жидкости, которая задерживается и не проходит через мембраны.

Часть высокомолекулярных соединений скапливается на верхней поверхности мембран и действует как „вторичные мембраны”, то есть через них происходитдополнительная фильтрация. Этот слой удаляется во время каждой очистки, а в начале фильтрации образуется снова новый слой. Толщина слоя находится в микрообласти.

Концентрирование

Вакуум выпарная станция Unipectin, состоит из 4-х корпусов. Каждый корпус состоит из трубчатого подогревателя и сепаратора. Станция снабжена устройством для улавливания ароматических веществ, барометрическим конденсатором и холодильной установкой для охлаждения готового продукта. Свежий сок поступает через пластинчатый теплообменник, где нагревается. Вторичный пар 1 корпуса подается на обогрев 2 корпуса. Из 2 корпуса вторичный пар падается на обогрев 3 корпуса. Вторичный пар 4 корпуса подается на барометрический конденсатор. Воздух и неконденсирующие газы из межтрубного пространства 1, 2, 3, 4 корпусов подается на барометрический конденсатор, а оттуда откачивается насосом.

4.3 Санитарная обработка технологических линий

В проектированной секции установлена технологическая линия по производству консервов:

- линия по производству «Сока яблочного концентрированного»,

Качество готовых консервов зависит от качества первичной материи, соблюдения технологии производства, гигиено-санитарного состояния пространства и технологических линии .

Соблюдаемая санитария технологических линий обеспечивается по разработанным регламентам лаборатории предприятия  и соответствующим инструкциям, относящимся к пищевой промышленности. Санитарная обработка оборудования  технологических линий осуществляется по составленному временному графику.

Таблица 4.3.1

Обработка, осуществляемая  технологическим линиям

4.4 Микробиологический контроль

Производство консервов и готовой продукции контролируют в соответствии с Инструкцией о порядке санитарно-технологического контроля консервов на производственных предприятиях. Микробиологический контроль производства консервов включает:

         -контроль бактериологических показателей качества сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов и консервируемых продуктов перед стерилизацией или пастеризацией;

 -рН консервируемого продукта с регулируемой кислотностью перед стерилизацией и после выдержки готового продукта;

-температуры консервируемых продуктов, фасуемых в горячем виде;

 -стабильности консервов при термостатировании;

-промышленной стерильности (или) стерильности консервов;

-количества брака в партии консервов по видам дефектов;

         -санитарного состояния тары и оборудования.

1. Требования к водоснабжению.

 Вода должна отвечать требованиям ГОСТ 2874-83 “Вода питьевая”, то есть не должна содержать споры анаэробов, общая обсеменённость 100 микроорганизмов в 1 мл воды. Предприятия должно обеспечить дополнительную обработку и обеззараживания воды согласно требованиям ГОСТа в случае превышения допустимых норм.

2.Требования к производственным помещениям.

Производственные помещения подключаются к водопроводной сети и канализации, оборудуются  вентиляцией, в холодное время года отапливаются. Помещения должны быть хорошо освещены, стены и потолки отштукатурены и побелены.

3. Требования к технологическому оборудованию.

Аппаратура, оборудование и инвентарь должны быть в хорошем состоянии. Ответственность за своевременную мойку и дезинфекцию несёт начальник цеха. Бактериологический контроль санитарного состояния технологического оборудования и инвентаря проводятся бактериологом перед началом работы технологических линий не реже 3-раз в месяц, визуальный контроль ежедневно с обязательной записью в журнал. После санитарной обработки обсеменённость 1 см³  поверхности оборудования, изготовленного из матерьяла, стекла, дерева не должно превышать 300кл микроорганизмов.

4. Требования к сырьевой площадке.

Сырьевая площадка расположена непосредственно у производственного цеха. Площадка должна быть зацементирована, иметь навес, стоки для воды в канализацию.

5. Требования к транспорту для перевозки сырья и готовой продукции.

Сырьё перевозится в контейнерах, ящиках. Необходимо периодически отчищать и промывать средства.  

                                  Таблица 4.4.1

Микробиологический контроль производства консервов

  Использование системы НАССР

Таблица 4.5.1

План НАССР при производстве „Сока яблочного концентрированного”

Таблица 4.5.2

Изучение HACCP для производства „Сока яблочного концентрированного”

Продолжение таблицы 4.5.2

5. Охрана труда и окружающей среды

Введение

Охрана труда представляет собой систему законодательных актов и соответствующих им экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность сохранения здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Составными частями охраны руда является трудовое законодательство, техника безопасности и производственная санитария.

Задачами трудового законодательства являются регламентация правовых норм, непосредственно направленных на обеспечение здоровых и безопасных условий труда, норм, регулирующих организацию и планирование труда, а также норм по социальной охране труда женщин и несовершеннолетних.

Задачей охраны окружающей среды является обеспечение равновесия человеческого общества и окружающей среды, сохранение и рациональное использование природных ресурсов.

5.1.   Общие правила по обслуживанию оборудования

Комплексная механизация и автоматизация промышленности сопровождается значительным увеличением количества единиц электрооборудования. Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Все производственные помещения по степени опасности поражения людей электрическим током разделяются на три группы:  без повышенной опасности, с повышенной опасностью и слабо опасные.

При повреждении изоляции нетоковедущей части электроустановок оказывается под напряжением. Основными техническими мерами защиты людей  от поражения электрическим током в этом случае являются защитные заземления, зануление и защитные отключения.

Ограждающие средства защиты предназначены для временного или постоянного ограждения токоведущих частей, для предупреждения ошибочных операций, временного заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения.

Важное значение имеют профессиональная подготовка рабочих и инженерно-технических работников,  четкое знание ими всех организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасности при работе с электрооборудованием. Не допускается к работе персонал, который не прошел инструктаж по технике безопасности, в алкогольном и наркотическом состоянии,  дети о 18 лет.

Мероприятия по обеспечению техники безопасности труда можно представить в виде таблицы.

                                                                                    Таблица 5.1.1

Мероприятия по обеспечении безопасности труда

5.2.  Техника безопасности 

Перед запуском все станции, защитные приспособления должны функционировать. Руководство по эксплуатации станции необходимо хранить постоянно на месте производства. Дополнительно к инструкции по эксплуатации необходимо подготовить общепринятые, а также личные правила по предупреждению несчастных случаев и по защите окружающей среды. На станции может работать только обученный и проинструктированный персонал. Не в коем случае не проделывать изменения программы на электронных регуляторах. Только проинструктированному персоналу разрешено проводить действия управления.

При всех неполадках на станции, которые указывают на электрические или механические дефекты, может ремонтировать только уполномоченный специалист. Запрещено проводить работы на частях под напряжением. Работы по электрическому обеспечению разрешено выполнять только специалисту электрику.

5.3.   Характеристика специальной одежды

Средства индивидуальной защиты, обычно выполняющие роль дополнительного мероприятия, являются основным фактором предупреждения производственного травматизма. Она нужны для того, чтобы обеспечить комфортную работу работникам. В состав средств индивидуальной защиты входят: спецодежда, резиновые сапоги и технические перчатки, защитные каски, шлемы, наушники, защитные очки, тулупы, жилеты.

5.4. Мероприятия по производственной санитарии и гигиене труда

Планировка и устройство территории предприятия предусматривает отвод атмосферных осадков от зданий к водостокам; хозяйственное и пожарное водоснабжение и канализацию. На территории устанавливают указатели проездов и проходов, специальные надписи и знаки мест стоянок.  В производственных помещениях поддерживаются нормальные санитарно-гигиенические условия (t^о, влажность, давление и чистота воздуха).

Производственные, складские, вспомогательные, подсобные и бытовые помещения, лестничные площадки, проходы и рабочие места содержатся в чистоте, не допуская загромождения рабочих мест и проходов оборудованием, материалами и запасными частями.

Поверхность пола, стен и потолков является гладкой, удобной для очистки и удовлетворяющей гигиеническим и эксплуатационным требованиям. Для обеспечения безопасных условий труда, работоспособности человека, окружающая его на производстве воздушная среда должна соответствовать установленным санитарно-гигиеническим нормативам.

В основу нормирования положены условия, при которых организм человека сохраняет нормальный тепловой баланс, то есть за счет физиологических процессов осуществляется терморегуляция, обеспечивающая сохранение постоянной температуры тела путем теплового обмена с внешней средой.

Требуемое состояние воздушной среды производственных помещений обеспечивается проведением комплекса мероприятий, которые можно разделить на следующие группы:

а) борьбы с выделением вредностей в источнике их возникновения;

б) механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими;

в) организация технологического процесса, обеспечивающая минимум выделения вредностей в рабочей зоне;

г) устройство вентиляций и отоплений;

д) применение средств индивидуальной защиты.

5.5.Охрана окружающей среды

Проблема окружающей среды и рационального использования природных ресурсов является одной из наиболее актуальных общечеловеческих проблем, так как  от ее решения зависит жизнь на земле, здоровье и благосостояние человечества.

Вокруг предприятия предусмотрена санитарно-защитная зона шириной 50 м. Эта зона озеленена и благоустроена. Зеленые насаждения обогащают воздух кислородом, поглощают углекислый газ, шум, очищают воздух от пыли и регулируют микроклимат.

Загрязнение атмосферного воздуха и водоемов находится в пределах допустимых норм, так как с этой целью предусмотрены очистные сооружения.

После промывки оборудования и инвентаря вода, содержащая загрязнения сливается через отверстия в полу, которые связаны с канализацией,  сточные воды обрабатываются на очистных сооружениях, а образовавшиеся осадки используются для реализации как удобрения в сельском хозяйстве. Очищенная вода на предприятии используется повторно, но только в бытовых целях.