12. Аппараты для темперирования и повышения концентрации пищевых сред

Среди большого многообразия аппаратов для темперирования и повышения кон­центрации пищевых сред можно выделить следующие виды: аппараты для нагревания, уваривания и варки; выпарные аппараты и установки; развариватели крах-малосодержащего сырья, фруктов и овощей; заторные и сусловарочные аппараты; ошпариватели и бланширователи для фруктов и овощей; автоклавы, пастеризаторы и стерилизаторы.

Рассматриваемое оборудование предназначено для осуществления таких тепло-массообменных процессов, которые вызывают сложные физико-химические и структурно-мех.изменения, связанные с поверхностным или объемным проникновением теплоты в продукт. Все это вызывает изменение агрегатного и структурного состояний продукта, размягчение растительных тканей, что способст­вует их разрушению и экстрагированию необходимых веществ, а также приводит к гибели микроорганизмов с предотвращением их развития.

Тепломассообменное оборудование по способу передачи теплоты можно разде­лить на аппараты смешения и поверхностные. В аппаратах смешения продукт всту­пает во взаимодействие с теплоносителем и нагревается. В поверхностных аппаратах теплота передается через стенку аппарата (рекуперативные теплообменники) или через насадку аппарата (регенеративные теплообменники).

13. Аппараты для сушки пищевых сред

Сушка – это процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами теплоты на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления влаги сопровождается удалением ее связи со «скелетом» продукта, на что затрачивается энергия. По величине энергии таких связей различают:

1. Химически-связанную влагу (не удаляется из продукта при нагревании до 100-120 ℃).

2. Физико-химически связанную влагу – удерживается на внутренней поверхности пор адсорбционными силами.

3. Физико-механическую связанную влагу – находится в крупных копилярах, на поверхности продукта и удерживается копилярным давлением.

Существующие принципы обезвоживания обеспечивают удаление влаги:

1. Без изменения агрегатного состояния (прессование, центрифугирование, сепарирование, фильтрация).

2. С изменением агрегатного состояния (выпаривание, конденсация, сублимация, тепловая сушка).

3. Комбинированный способ (вакуум сублимационная сушка, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, инфракрасный и высокочастотный нагрев, и т д)

По способу подводу теплоты к продукту различают:

1. Конвективная сушка – непосредственное соприкосновение продукта с сушильным реагентом.

2. Кондуктивная сушка – передача теплоты от теплоносителя, к продукту через разделяющую стенку.

3. Вакуум сублимационная сушка – испарение замороженного продукта при глубоком вакууме.

4. Диэлектрическая сушка – нагревание сырья в электромагнитном поле.

Шахтные, прямоточные и рециркуляционые сушилки. В них процесс сушки основан на конвективном способе подвода теплоты, а агент сушки выполняет функцию тепло-влагоносителя. Камеры для сушки и охлаждения представляют собой вертикальные шахты прямоугольного сечения, с расположенными в них в шахматном порядке приводящими и отводящими коробами, которые служат для подвода и отвода агента сушки в сушильных камерах, и атмосферного воздуха в охладительных камерах.

В прямоточных шахтах-сушилках продукт проходит через камеру один раз, а в рециркуляционных – проходит при сушке через камеру несколько раз, при этом число рециркуляций зависит от начальной влажности продукта. При охлаждении, как в прямоточных, так и в рециркуляционных камерах продукт проходит через шахту один раз.

Барабанные сушилки.

Основным элементом барабанных сушилок является горизонтальный или наклонный вращающийся цилиндрический барабан, внутри которого перемещается по длине, сушится и перемешивается сыпучий продукт. Внутри барабан, в зависимости от высушиваемого продукта установлены различного типа насадки (подъемно-лопастные, распределительные, концентрические, перфорированные, канальные, и др), способствующие повышению эффективности процесса, и выбранные в соответствии с требованиями технологического процесса.

Конвейерные сушилки

Представляют собой конвейерные камеры, внутри которых расположены конвейеры, снабженные вентиляционным оборудованием. Сушки в них происходит чистым нагретым воздухом, температура которого зависит от вида высушиваемого продукта и влажности.

Агрегаты с кипящим и виброкипящим слоями. Они используются для сушки различных мелкозернистых продуктов и внутри этих установок на одной или нескольких ступенчатых решетках продукт высушивается кипящим или виброкипящим слоем. Для обеспечения равномерного кипения продукта агент сушки подается на решетку равномерно, и с соответствующей скоростью распределяется по всей площади. Эти установки по способу подвода теплоты делятся на:

1. с подводом теплоты только с псевдоожижающим агентом.

2. С перегретым распылеваемым раствором

3. Кундуктивным через теплообменник слоем.

Распылительные сушилки.

По конструкции распыляющих устройств сушилки подразделяются на дисковые и форсуночные. Вследствие распыления частиц на более мелкие в этих установках создается большая площадь соприкосновения продукта с горячим воздухом. При этом процесс сушки протекает в течении нескольких секунд, а продукт находится во взвешенном состоянии.

Вакуум-сублимационные сушилки. При этом продукт сначала быстро замораживают, а потом помещают в вакуумную камеру, где происходит откачка давления остаточных газов до 2,7÷8 Па. В вакууме происходит интенсивное испарение льда с поглощением теплоты. Испаренная влага не откачивается насосами, а конденсируется на десублиматорах, охлаждаемых до -55°C. При сушке сублимацией в первый период замораживания испаряется 5-20% влаги. На втором этапе (этап сублимационной сушки) – 75-80%; и на третьем этапе (тепловая, вакуумная досушка) – 5-15%. Продолжительность сублимационной сушки длительная и колеблется от 8 до 20 часов, в зависимости от режима сушки.

Микроволновые сушильные установки.

Все пищевые продукты диэлектрики, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость и низкую электропроводность, поэтому пищевые среды могут подвергаться диэлектрическому нагреву, связанному с дипольной поляризацией. Эффекты поляризации в переменных высокочастотных электромагнитных полях связаны с затратами энергии поля поскольку непрерывное изменение направления поляризации сопровождается с выделением тепловой энергии в продукте. Для промышленного применения микроволновой сушки пищевых продуктов разрешено использование установок с СВЧ диапазоном волн 915±25МГц и 2450±50МГц.