Технология производства томатного сока

Подогретая грубопротертая пульпа поступает в сдвоенную протирочную машину, где на первом сите с диаметром отверстий 1,2 мм удаляются оставшиеся семена и кожица, грубые волокна и на втором сите с диаметром отверстий 0,4 мм проводится окончательное протирание массы до получения тонкодисперсной консистенции, называемое финишированием. Степень отжима массы в зависимости от сорта томатов регулируют, изменяя зазор между бичами и ситом протирочной машины в пределах 4...16 мм и угол опережения (угол наклона бичей к валу) до 7 При протирании извлекается 80...88% легкоотделяемой жидкой части томатной массы, отходы же возрастают до 12...15%.

Для снижения потерь отходы направляют на разваривание при 96±2°С в аппараты шнекового или других типов, а затем на стекательBCClll для отделения сока. Отходы прессуют на прессе ПНДЯ, влажность их после прессования не должна превышать 65±3%. Такая обработка позволяет извлечь еще дополнительно до 6...8 % томатного сока, который добавляют в протертую томатную пульпу, что способствует снижению доли мякоти и соответственно вязкости массы. В результате нормализации в мякоти пульпы уменьшается содержание клетчатки, лигнина, протопектина (э основном при тепловой обработке), пентозанов, что приводит к увеличению отношения Р/HP. По этому показателю регулируют и контролируют в пульпе количество мякоти, состоящей главным образом из клетчатки и лигнина.

Важнейшим технологическим  свойством этих веществ является гидрофильность, чем объясняется и высокая водопоглотительная способность мякоти. Повышенное количество мякоти в пульпе поэтому повышает ее вязкость. Одновременно с ростом вязкости падают температуропроводность, теплоемкость и теплопроводность, что приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи от поверхности нагрева к кипящему раствору и в целом ухудшает работу выпарных станций из-за частых остановок для очистки поверхностей нагрева от нагара.

Не только количество, но и степень измельчения мякоти томатов значительно влияют на последующее  выпаривание влаги. С увеличением  степени дисперсности частиц мякоти возрастает подвижность массы, уменьшается  вязкость и интенсивнее идет кипение. Наибольшее количество тонкодисперсной  фазы получается при финишировании  пульпы. Для удаления минеральных  примесей массу после финиширования  пропускают через гидроциклоны, что  позволяет снизить количество песка  в 10 раз.

Стерилизация томатной массы  в потоке. Низкая активная кислотность томатов машинного сбора (рН 4,0...4,7), обильное загрязнение почвой, растительными примесями, повышенное количество поврежденных плодов (6...15%) создают благоприятные условия для развития микроорганизмов, в том числе и возбудителей ботулизма. Томатную пульпу поэтому приходится подвергать довольно жесткой тепловой обработке по схеме: подогрев до 125 °С, выдержка в течение 70 с, охлаждение до 85° С. Поскольку дальнейшие технологические процессы производства томатной пасты (уваривание, подогрев, пастеризация) осуществляются при температуре, не являющейся летальной в отношении спор возбудителей ботулизма, стерилизация пульпы в потоке рассчитана на их уничтожение. Для стерилизации применяют многоходовые трубчатые теплообменники типов ТН, Т1-КТЮ [3].

Концентрирование. Концентрированные томатопродукты получают выпариванием влаги из томатной массы. Для обеспечения надежной работы выпарной аппаратуры в пульпе, поступающей на выработку томатной пасты, отношение Р/НР должно быть не меньше 6,5. Если это отношение меньше 6,5, .томатная масса направляется для производства томатного пюре.

Варка томатного  пюре. Для уваривания томатной пульпы до массовой доли сухих веществ 12, 15 и 20% применяют выпарные чаны - аппараты открытого типа, изготовленные из нержавеющей стали или покрытые изнутри кислотоустойчивой и  термостойкой эмалью. Внутри корпуса  установлена нагревательная змеевиковая  камера, куда подается пар давлением 0,08...0,12 МПа. Томатная масса температурой 90... 95° С загружается в аппарат сверху через загрузочный люк, а разгружается готовый продукт снизу. Выпаривание происходит при непрерывном доливе массы и поддержании слоя продукта над змеевиками около 100 мм. Когда массовая доля сухих веществ будет на 2...3% ниже требуемой, долив прекращают и заканчивают варку. При достижении заданных величин сухих веществ в змеевиковую поверхность пускают воду во избежание образования нагара, обусловленного оголением змеевиков при разгрузке чана, одновременно начинают выгрузку готового пюре [3].

При наличии нагара на змеевиках резко уменьшается  коэффициент теплопередачи, увеличивается  продолжительность варки и ухудшается качество продукта. Количество влаги, испарившейся в процессе выпаривания,

W = о (1 -m1/m2),

где о - количество массы, поступившей на выпаривание, кг; m, т, - начальная и конечная массовая доля сухих веществ, %.

Варка томатной пасты. Томатную пасту варят в вакуум-выпарных установках. Отсутствие контакта с  воздухом и низкая температура кипения  под разрежением обеспечивают сохранение витаминов, крася щих веществ и других ценных составных частей сырья.

Пониженная температура  кипения томатной массы позволяет  применить для обогрева вакуум-аппаратов  пар низкого давления, что дает значительную экономию теплоты. На консервных предприятиях на линиях производства томата-пасты распространены вакуум-выпарные установки трех типов: прямоточного, противоточного и смешанного (прямоточно-противоточного). В установках, работающих на принципе прямотока, движение греющего пара и продукта осуществляется в одном направлении, противотока - движение греющего пара и продукта встречное, в установках прямоточно-противоточного типа реализуются оба принципа.

По прямоточной  схеме работают выпарные станции  отечественного производства УТ-500, а  также югославские - АС-200, АС-500, АС-800 производительностью по сырью соответственно 200, 500 и 880 т/сут и венгерские двух- и трехкорпусные выпарные установки производительностью 300 т/сут.

Каждый корпус двухкорпусной  выпарной установки АС-200 (рис. 4.2) состоит  из калоризатора А и сепаратора Б, соединенных сверху и снизу циркуляционной трубой. Калоризатор представляет собой вертикальный трубчатый одноходовой подогреватель. Сепаратор служит для отделения вторичного пара, выделяющегося из кипящей массы, и отвода его в корпус II или в конденсатор [3].

В процессе работы томатная масса поступает в калоризатор  корпуса І, обогреваемого острым паром давлением 0,15...0,20 МПа, который  подается в межтрубное пространство. Кипящий продукт, поднимаясь по трубкам калоризатора вверх, поступает тангенциально в верхнюю часть сепаратора, а соковые пары направляются на обогрев калоризатора корпуса II. Движение продукта осуществляется за счет естественной циркуляции, уваривание проходит до массовой доли сухих веществ

8±1 %.

Корпус II отличается от корпуса І большей (на 10м2) площадью поверхности нагрева и большим  диаметром циркуляционной трубы. В  этом корпусе вязкость массы возрастает; циркуляция принудительная с помощью  насоса, проталкивающего массу через  трубки с большой скоростью.

В калоризаторе корпуса II томатная масса кипит при 46±2°C и остаточном давлении 11,8±10 кПа. При  достижении массовой доли сухих веществ 30±2%, которая контролируется автоматическим рефрактометром, уваренная масса  выгружается. Соковые пары из сепаратора корпуса II направляются в полубарометрический конденсатор.

Трехкорпусная вакуум-выпарная установка "Ланг" (рис. 4.3) состоит из аппаратов с выносной поверхностью нагрева. Корпус / включает два калоризатора I, обслуживаемых общим сепаратором 2. В межтрубное пространство калоризаторов подается пар температурой 98±2 °С. Масса кипит при температуре 83±2 °С и уваривается до массовой доли сухих веществ 9±1 %. Корпуса 3, 5 обслуживаются общим сепаратором 4, разделенным наклонной перегородкой на две части. Корпуса обогреваются соковым паром корпуса І. Температура кипения массы в корпусах 3, 5 порядка 46±2°С. Концентрация продукта в корпусе 3 идет до массовой доли сухих веществ 22±2%, а в корпусе 5 - до 30±2 %.

Томатная масса  проходит через установку непрерывным  потоком. В первом и втором корпусах циркуляция массы естественная, в  корпусе 5 - принудительная при помощи насоса 6. Готовый продукт насосом 7 перекачивается на фасовку.

Установки противоточного типа более совершенны в техническом  отношении и лучше приспособлены  для переработки томатов машинной уборки. Температура готового продукта благодаря противоточной

                 схеме выше, чем при прямотоке. Следовательно, вязкость при противотоке меньше, что улучшает циркуляцию массы и интенсифицирует процесс выпаривания. Это существенное преимущество при производстве продуктов высокой вязкости, каким является 30 %-ная томатная паста [3].

Противоточная двухкорпусная  вакуум-выпарная установка АС-550 (рис. 4.4) состоит из экспандера, двух испарителей  и сепараторов, барометрического конденсатора. Томатная пульпа после высокотемпературного подогрева подается сначала в экспандер, который служит для охлаждения ее в условиях разрежения со 125 до 90° С. Затем томатная масса из экспандера за счет разности давлений поступает в первый корпус станции, где влага удаляется при температуре 45...55 °С. При этом массовая доля сухих веществ в продукте возрастает с 5 до 8...9%. Нагрев массы в этом корпусе осуществляется вторичными парами, поступающими из экспандера и сепаратора второго корпуса. Соковые пары отводятся в барометрический конденсатор. Полученныйполуконцентрат перекачивается насосом.

Во втором корпусе  масса уваривается при 73...83°С и остаточном давлении 56,9± 10 кПа до конечной массовой доли сухих веществ 30±2 %. Нагрев второго корпуса осуществляется острым паром давлением 0,10МПа.

Новые томатные линии  модификации Р8, Р16, Р24, Р32, Р48 производительностью  по сырью соответственно 3...4, 6...8, 9...12, 12...16 и 18...24 т/ч укомплектованы испарителями противоточного типа системы "Рац", представляющими собой вертикальные двухступенчатые

кожухотрубные аппараты непрерывного действия (рис. 4.5). Две ступени расположены конструктивно одна над другой таким образом, что соковые пары, образующиеся в зоне окончательного уваривания Б, без паропровода через обогревающее устройство поступают в предварительный испаритель зоны А.

Томатная пульпа поступает в верхнюю зону А, где влага выпаривается при 42...46°С и остаточном давлении 7...8 кПа. Движение массы происходит за счет термической циркуляции. Предварительно уваренный продукт самотеком подается к насосу 2, который перекачивает его в зону Б. Уваривание в этой зоне идет при 70 °С и принудительном перемешивании массы шнековыми насосами. Подогрев испарителя второй ступени проводится острым паром температурой 97... 102 °С.

Массовая доля сухих  веществ контролируется на выходе из предварительного испарителя (8,9 %) и  в четырех секторах зоны окончательного уваривания: первом 11%; втором 14,6; третьем 21,3; четвертом 30...40%. Готовый продукт  выгружается вариаторным шнековым насосом 7 [3].

Вакуум-выпарная установка "Росси и Кателли" (Италия) имеет два корпуса, каждый из которых состоит из одноходового трубчатого испарителя 3 и сепаратора 4 (рис. 4.6).

Томатная масса  подается в корпус І, где происходит уваривание ее при 45°С до массовой доли сухих веществ 7...9%, а образующиеся соковые пары направляются в конденсатор 5. Обогревается корпус І соковыми парами корпуса ІІ, в котором масса уваривается при 70° С и остаточном давлении 30 кПа до массовой доли сухих веществ 30%. Непрерывная циркуляция массы в обоих корпусах осуществляется рециркуляционными насосами 2 с приводом от паровых турбин 1, работающих при давлении 0,8...1 МПа. Испаритель корпуса І обогревается насыщенным паром из смесителя, куда поступает также отработанный пар от турбин.  Благодаря большой скорости движения массы через корпуса интенсифицируется процесс выпаривания и практически не образуется нагара на поверхности нагрева. Производительность установки 1100 т томатов в сутки [3].

Отечественными  специалистами предложен способ высокотемпературной стерилизации полуконцентрата, уваренного в первом корпусе вакуум-выпарной установки противоточного типа до удаления 30... 50 % общего количества влаги из продукта (массовая доля сухих веществ 7,18%). Этот способ реализован фирмой "Единство" в вакуум- выпарной установке прямоточно-противоточного типа ТПС-600 (рис. 4.7). После финиширования томатная пульпа температурой 60...70°С поступает в сборник 1, а затем в корпус 1, где она кипит при 45 °С. При этом в корпусе I удаляется до 35 % влаги, а массовая доля сухих веществ повышается с 5 до 7,18%. Затем томатная масса поступает на высокотемпературную стерилизацию при 125 С в течение 70 с в аппарат 2. Деаэрированная и частично уваренная масса-полуконцентрат температурой 125 °С далее направляется во вторую ступень уваривания при 90...95 °С до концентрации 11,5%- Соковый пар, образующийся как при самоиспарении (до 15 %), так и при уваривании массы в корпусе II, используется в качестве греющего пара в корпусе III, где кипение проходит при 65...70 °С до массовой доли сухих веществ 30 %.

Острый греющий  пар подается в корпус II. Соковыми парами корпуса II обогревается корпус III. Вторичные пары корпуса III обогревают корпус І. А продукт между аппаратами движется по схеме: / II, III корпус.

Высокотемпературная стерилизация полу концентрата по сравнению  со стерилизацией пульпы перед увариванием  улучшает качество продукта, уменьшает  до 30% потери витамина С, сокращает расход воды и пара, интенсифицирует теплообмен, снижает стоимость и эксплуатационные

 расходы. Производительность  установки 22 т пульпы в час.

Для создания вакуума  и отбора паров применяют смешивающие  барометрические конденсаторы и  суховоздушные насосы. Установка (рис. 4.8) состоит из конденсатора 5, барометрической  трубы 1 и бассейна 2. Внутри конденсатора имеются тарельдатые дырчатые перегородки 4, расположенные горизонтально в шахматном порядке.

Соковые пары из вакуум-аппарата поступают по трубе 3 в конденсатор, где конденсируются холодной водой (температура до 20 °С). Вода поступает  из бака 6 благодаря вакууму, создаваемому воздушным насосом. Труба 1 имеет  высоту 10,33 м, в связи с чем атмосферное давление не может поддерживать столба находящейся в ней жидкости и охлаждающая вода вместе с конденсатом уходит самотеком. Отработанную воду охлаждают в градирне до температуры окружающего воздуха и, добавив 8...10% свежей воды, повторно используют в конденсаторе.

При пуске вакуум-выпарной установки воду подают в питающий бак 6 и сборник 2, создавая гидравлический затвор, затем включают воздушный  насос, сообщают конденсатор с вакуум-аппаратом, засасывают массу в аппарат и, пустив пар, начинают выпаривание. Для  обслуживания выпарных станций томатных линий также применяют конденсаторы, в которых вода и соковый пар  подаются прямотоком. Вода засасывает соковый пар и конденсирует его, проходя сверху вниз по внутренней трубе конденсатора. Высота установки  около 5 м, вода самотеком уйти не может, поэтому для ее отсасывания используют насос.