Введение
Рациональное потребление человеком белковой продукции необходимо для поддержания азотистого баланса организма. На сегодняшний день самыми распространенными источниками белка высокого качества являются продукты животного происхождения: рыба, мясо, молочные продукты, яйца. Для улучшения качества продуктов питания и усовершенствования их структуры в технологическом потоке используют новые виды сырья [1]. Производители пищевой продукции постоянно стремятся освоить получение новых изделий с повышенной рентабельностью, хорошими вкусовыми и питательными качествами, а также высоким выходом [2, 3]. Технология комбинирования животных белков способствует повышению их функциональных свойств за счет повышенной прочности белковых структур. Сухой меланж (яичный порошок) применяется вместо яиц на производстве мясных продуктов. Однако некоторым людям не рекомендовано употреблять яичный белок в пищу, так как некоторые яичные белки способны вызвать аллергическую реакцию (сенсибилизацию). Для предотвращения сенсибилизации была создана технология получения коагулированного яичного меланжа, которая включала в себя кратковременный тепловой нагрев и легкий кислотный гидролиз. Полученный белок в отличие от исходного сырья имеет зернённую консистенцию с пониженной в 15 раз антигенностью белка овальбумина, что позволит повыситьиспользование яиц при производстве мясо-яичных изделий [1]. В связи с этим возникает потребность создания линии производства яичного коагулированного меланжа. Магистрантами кафедры «Процессы и аппараты перерабатывающих производств» под научным руководством доцента Андреева В.Н. совместно с сотрудниками лаборатории глубокой переработки птицы «ВНИИПП»с помощью системы Компас-3D разработан экспериментальный состав линии (рисунок 1): машина мойки, дезинфекции и контроля яиц; машина для разбивания яиц; центрифуга; накопительная емкость для белковой массы; насос; фильтрующая установка; накопительная емкость; измельчитель-смеситель; транспортная емкость-отделитель; опрокидыватель; шнековый накопитель; ленточный конвейер; сушилка вибрационная конвективная; волчок; стол фасовки и упаковки сухого коагулированного меланжа.
Методология
Рисунок 1 – Линия производства коагулированного яичного меланжа Работа линии заключается в следующем. Яйца подаются на конвейере на машину приема и контроля яиц, после чего осуществляется их мойка, сортировка и дезинфекция. Затем яйца поступают в машину для разбивания яиц, где скорлупа отделяется от белка и желтка, при перемешивании которых образуется меланж, который перемещается с помощью насоса на фильтрацию. На скорлупе остается до 2% белка, поэтому ее направляют в центрифугу для осаждения оставшейся белковой массы. Белковую массу отстаивают в накопительной емкости и при помощи насоса перекачивают на фильтрующую установку, где масса смешивается с меланжем и происходит отделение оставшейся скорлупы. Далее яичная масса под давлением попадает в накопительную емкость с предварительным нагреванием. Затем при помощи насоса перекачивается визмельчитель-смеситель, где осуществляется коагуляция меланжа. После коагулирования полученный продукт выгружается в транспортную емкость и при помощи опрокидывателя подается в шнековый накопитель, из которого яичная масса поступает на ленточный транспортер и подается на конвективную вибрационную сушилку. Затем высушенный продукт ленточным транспортером поступает на измельчение в волчок. Измельченный продукт при помощи ленточного конвейера поступает на стол фасовки и упаковки, где осуществляется его упаковка в полиэтиленовые мешки весом по 3 кг.
Результаты
агается установить разработанный авторами с помощью компьютерной системы Компас-3D измельчитель-смеситель (рисунок 2). Система Компас-3D включает в себя гибридное параметрическое проектирование, включающее 2-D и 3-D моделирование, имеет инструментарий для создания параметрических и непараметрических чертежей, расчетов конструкций изделий и оформления конструкторской документации. Принцип действия измельчителя-смесителя:
Результаты
Компоненты пищевого продукта загружаются в емкость, которая затем закрывается крышкой. Внутри емкости находятся стальные ножи, с помощью которых производится измельчение пищевых компонентов. Частота вращения ножей зависит от конкретного технологического процесса. После этапа измельчения следует стадия нагрева. Нагрев пищевых компонентов осуществляется с помощью пара, который поступает в теплообменную рубашку. Продукт нагревается до 100°C в течение 12-20 минут. При необходимости готовый продукт выдерживается и охлаждается до фасовочной температуры путем подачи холодной или ледяной воды в рубашку аппарата. Для получения более густой консистенции пищевого продукта проводится вакуумирование, которое позволяет удалить крупные пузырьки воздуха. По завершении производственного цикла, конечный продукт выгружается в тару или перемещается на следующий этап производства. После выполнения всех описанных операций оборудование готово к следующей работе. Для повышения качества продукта на выходе и сокращения времени нагрева используется впрыскивание острого пара с предварительной очисткой. Впрыск пара осуществляется в емкость через крышку, которая подключена к паропроводу.
Обсуждение
меланжа: 1 – чаша; 2 – измельчающее устройство; 3 – ножи; 4 – асинхронный двигатель; 5 – датчик температуры; 6 – бесконтактный датчик; 7 – крышка чаши; 8 – пневмоцилиндр; 9 – рычажной фиксатор; 10 – червячный мотор-редуктор; 11 – скребок; 12 – датчик положения мешалки; 13 – воронка; 14 рама; 15 – червячный редуктор; 16 – фиксатор; 17 – опоры При подаче пара таким образом нагрев пищевых компонентов происходит неравномерно из-за того, что верхняя часть изготавливаемого продукта покрывается коркой, а нижняя часть не успевает достичь требуемой температуры. Образующаяся корка приводит к замедленному нагреву пищевого продукта и ухудшает его качество. Для повышения качества конечного продукта и увеличения скорости нагрева предлагается осуществлять впрыск предварительно очищенного острого пара в продукт, используя форсунки. Используемые форсунки представляют собой клапаны для подачи пара и располагаются внизу рабочей емкости. Форсунка, изображенная на рисунке 3, применяется для впрыска острого пара в измельчитель-смеситель[2,3].
Обсуждение
Рисунок 3 – Форсунка для впрыска острого пара Форсунка, изображенная на рисунке 2, состоит из стального корпуса 1, который присоединен к емкости для подачи пара 2. Внутри емкости 2 находится грибок форсунки 3 с отверстиями для выхода острого пара 4. Под действием давления и возвратной пружины 5, пар поднимает грибок форсунки и направляется в измельчитель-смеситель. Грибок с уплотняющей шайбой 6 закрепляется гайками 7. Недостатком работы данной форсунки является попадание пищевых компонентов в корпус после окончания подачи пара. В связи с этим, в качестве улучшения рабочей форсунки было предложено рассчитать усилие ее возвратной пружины (рисунок 4) с помощью компьютерной программы Компас-3D с библиотекой АПМ.
Выводы
Рисунок 4 –Расчет пружины в программе Компас-3D с библиотекой АПМ Согласно расчетам, которые были произведены в системе Компас-3D с библиотекой АМП, усилие возвратной пружины составило 980 Н. Предполагается, что разработанная конструкция возвратной пружины позволит предотвратить загрязнение корпуса форсунки пищевыми компонентами, что повысит качество получаемого продукта.