Проект поточной линии производства компотов из яблок с разработкой машины для резки плодов и выемки сердцевины производительностью Q = 530 кг/ч

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И. РАЗЗАКОВА Технологический факультет Кафедра МАПП РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Проект поточной линии производства компотов из яблок с разработкой машины для резки плодов и выемки сердцевины производительностью Q = 530 кг/ч Выполнил студент группы ПИ — 1 — 06

Ярмухамедов Тимур Исхакович Бишкек 2011г

Введение

Даже из самой сладкой любви компота не сваришь.

(Пословица).

У этого самого, казалось бы, неэкзотического фрукта — предельно мифологизированная история. И запутанная. Яблоко олицетворяет одновременно Искушение, Падение и Спасение человека. Все окутано тайнами, начиная с садов Эдема. Мы уже привыкли думать, что запретный плод, который вкусили Адам и Ева в райском саду — это яблоко. На самом деле это не так. Возможно, эта христианская легенда так подпортила репутацию этому фрукту только потому, что на латинском языке слова «зло» и «яблоко» звучат одинаково.

Но это не главное. Яблоку, несмотря ни на что, почет и уважение с давних времен. Например, молодильное яблоко. А если снова обратиться к мифам и занимательным историям, можно вспомнить еще пару «знаменитых» яблок — яблоко раздора, которое привело к Троянской войне и то, что «помогло» английскому ученому открыть закон всемирного тяготения. А также эти плоды росли в одном из Семи чудес света — Висячих садах Семирамиды в Вавилоне, в начале VI века до н. э.

Яблоки — многосемянной фрукт с нераскрывающимся плодом ряда растений семейства Розовые. Яблоки до сих пор встречаются в диком видена своей Родине — современной территории Кыргызстана и Казахстана.

Как сказала муза истории Клио: изготовление компота было известно еще предку человека разумного — неандертальцу, и это примерно где — то 40 тысяч лет назад.

В настоящее время первостепенное значение приобретает решение таких проблем, как рациональное использование возобновляемых сырьевых ресурсов и создания продуктов питания с широким спектром физиологического воздействия.

Использование различных сортов яблок (садовых или дикорастущих) в качестве сырья для получения продуктов, обладающих биологической активностью, имеет большое народнохозяйственное значение. Ценность яблок, прежде всего в их способности, благодаря разнообразному составу, восполнить дефицит некоторых веществ в организме человека.

Благодаря научно — техническому прогрессу человек научился выпускать широкий ассортимент продуктов из яблок — это соки купажированные (например, свекольно-яблочный), натуральные — осветленные и с мякотью, джемы, варенье, повидло, компоты. Причем, используя новые технологические возможности, появилась возможность не только совершенствовать технологии получения традиционных продуктов, но и создавать новые функциональные продукты питания из яблок с повышенным комплексом полезных для здоровья человека ингредиентов, с увеличенным сроком их хранения. Кыргызстан с его уникальной и разнообразной флорой является одним из перспективных районов для промышленных заготовок и переработки яблочного сырья, поскольку располагает богатейшими и уникальными яблоневыми садами, часть плодов которых зачастую не используется и пропадает.

Использование же современных наукоемких технологий переработки яблочного сырья в хозяйственном комплексе региона, позволит более рационально и экономически целесообразно перерабатывать столь уникальное сырье, вырабатывая продукты с длительными сроками хранения. Особое место при этом отводится компотам из яблок, производство которых до последнего дня в нашей республике весьма ограничено. Это связано, по всей видимости, с отсутствием линий и оборудования для малотоннажного производства.

В связи с распространением в республике в последнее время отдельных небольших цехов по переработке плодов и овощей, а также консервных заводов малой мощностью актуальным является компоновка поточных линий небольшой производительности, в том числе и для производства компотов из яблок, с разработкой комплекса оборудования, входящего в линию.

1. Литературный обзор и патентный поиск по конструкциям машин для нарезки плодов На предприятиях овощесушильной, консервной промышленностей и общественного питания для нарезки плодов и овощей используют овощерезательные машины и механизмы.

Наиболее распространенная форма нарезки — ломтики, брусочки, соломка, стружки и дольки. (Рис. 1. а, б, в, г, д, е).

Рис 1. Форма нарезки овощей и фруктов:

а — ломтиками; б — брусочками; в — соломкой; г — кубиками; д — призмочками; е — дольками.

Ломтики — имеют две параллельные поверхности, среднее расстояние между которыми равно толщине ломтика h; длина и ширина определяется размерами нарезаемого плода.

Брусочки и соломка имеют два определенных размера — толщину h и ширину b; длина l — определяется размерами плода.

Соломка по сравнению с брусочками имеет меньшее поперечное сечение.

Стружка отличается от соломки формой поперечного сечения: соломка — имеет прямоугольное сечение, а стружка — в виде кругового сегмента.

Кубики и призмочки — имеют три определенных размера: длину l, ширину b, толщину h.

Дольки — имеют две плоские поверхности среза, расположенные под определенным углом А. Все размеры дольки, разрезаемые на дольки, определяются размерами плода. Иногда дольки имеют еще и определенную длину.

Все машины для резки плодов и овощей подразделяются по двум основным признакам: по назначению — для сырых и вареных плодов и овощей; по конструктивному исполнению — дисковые, пуансонные, роторные.

В связи с тем, что для приготовления яблочных компотов плоды яблок нарезают дольками без сердцевины, подробнее остановимся на анализе конструкций машин для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины.

На сегодняшний день существует и предложено целый ряд конструкций машин для резки плодов на дольки.

Сначала это были небольшие механизмы для продавливания продукта пуансоном. Так, в практике, распространение получил пуансонный резательный механизм. (Рис. 2.)

Рабочая камера — неподвижный пустотелый цилиндр 3, с выполненный заодно с загрузочным котлом 19. Внутри рабочей камеры перемещается пуансон 12. К нижнему торцу пуансона прикреплена пластинка с выступами 13, предназначенными для прошеливания фруктов в неподвижную ножевую рамку. Пуансон совершает возвратно — поступательное движение. За один оборот коленчатого вала рамка — кулиса делает один двойной ход.

Рис. 2. Пуансонный резательный механизм:

1 — гайка; 2 — ножевая рамка; 3 — пустотелый цилиндр; 4 — стойки; 5 — шток; 6 — входной вал; 7 — редуктор; 8 — кулиса; 9 — ролики; 10 — червяк; 11 — штифт; 12 — пуансон; 13 — пластинка; 14 — червячное колесо; 15 — крышка; 16 — коленчатый вал; 17 — пробка; 18 — вистую; 19 — загрузочный котел; 20 — ножевая рамка для нарезки дольками; 21 — рамка с квадратными ячейками.

Работа механизма сводится к тому, что в загрузочный котел вручную подают по одному клубнеплоду. Когда пуансон находится в верхнем положении, клубень скатывается на ножевую рамку, при движении пуансона вниз клубень продавливается через клетки ножевой рамки 20, для нарезки дольками («чесночком»). /1/

Помимо описанных выше, предложено также устройство для вырезки сердцевины плодов. (Автор Форстман Д. В. Авторское свидетельство № 1 591 941); (Рис. 3.), содержащее полую цилиндрическую стойку 1 c размещенным на ее торце режущим элементом 2, установленного внутри стойки 1 выталкиватель 3 и ручка 4. Стойка 1 имеет продольный вырез, а режущий элемент 2 — выступ 5, при этом часть этого выступа отогнута под углом 1200 — 1500 внутрь стойки 1 на величину, составляющею 0,1 — 0,2 ее радиуса.

Такая конструкция способствует уменьшению усилий при вырезке за счет наличия выступа на режущем элементе, чем уменьшается площадь поверхности контакта с плодом и как следствие усилие, необходимое для введения устройства в плод — значительно уменьшается. /2/

Рис. 3. Устройство для вырезки сердцевины плодов.

1 — цилиндрическая стойка; 2 — режущий элемент; 3 — выталкиватель; 4 — ручка; 5 — выступ.

Расширить возможности использования в практике для вырезания столбиков из плодов различных размеров позволяет приспособление Потапова Н. А. (Авторское свидетельство № 1 697 716 А). (Рис. 4). /3/

Данное приспособление содержит стержень 1, спираль, шестерню, скрепленную со стержнем 1 рукоятку 3, режущий элемент 4, который выполнен в виде листа Мебиуса. Один конец 5 режущего механизма 4 укреплен на стержне 1, а другой конец 6 — на стержне 1 с возможностью перемещения вдоль него.

Устройство выгодно отличает простота конструкции и универсальность действия.

Рис. 4. Приспособление Потапова Н. А. для вырезания столбиков из сердцевины плодов.

1 — стержень; 2 — спираль; 3 — рукоятка; 4 — режущий механизм; 5, 6 — концы режущего механизма; 7, 8 — резьбовые втулки; 9 — фланцы втулок.

Интерес представляет узел вырезки сердцевины к машинам для переработки плодов, выполненной по авторскому свидетельству № 1 711 793, (рис. 5), /4/ в котором предусмотрено повышение надежности при переработке плодов с повышенным содержанием сахара — яблок, груш, айвы, за счет наличия механизма фиксации выталкивателя в крайнем верхнем положении траверсы и механизма его освобождения в крайнем нижнем положении траверса. Кроме того, снабжен средствами подачи промывочной жидкости в полость цилиндрического режущего органа.

Конструкция узла вырезки сердцевины содержит неподвижную раму 1, установленную на ней подвижную траверсу 2, на которой закреплен один блок 3 ножей, включающий цилиндрический режущий орган 4, в котором установлен выталкиватель 5 (с возможностью перемещения с помощью приспособления 8 и фиксации механизмом 6), освобождающий механизмом 7 при достижении траверсой 2 крайнего нижнего положения в позиции резки. В этом положении принудительно перемещается блок ножей 3 для выталкивания вырезанной сердцевины в место, исключающее ее попадания в подвижные элементы машины при налипании к блоку ножей на соке с повышенным содержанием сахара.

Рис. 5. Узел вырезки сердцевины к машине для переработки плодов

1 — неподвижная рама; 2 — траверса; 3 — блок ножей; 4 — режущий орган; 5 — выталкиватель; 6 — механизм фиксации; 7 — механизм освобождения траверсы; 8 — приспособление для перемещения; 9 — труба для подачи воды.

В дальнейшем совершенствовании конструкций шло по пути их усложнения и совмещения операций.

Авторами Касымовым Н. Ж., Гладушняк А. К. (Авторское свидетельство № 1 722 403) была предложена установка для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины. (Рис. 6.) /5/

Рис. 6. Установка для резки плодов яблок на дольки и вырезки сердцевины.

1- загрузочный бункер; 2- шибер; 3 — корпус; 4, 5 — ванны; 6 — стенка; 7 — стойка; 8 — захватный механизм; 21 — ролики; 22 — двуплечие рычаги; 29 — транспортирующие иглы; 30 — съемник плодов; 37, 69 — рычаги; 49 — фиксирующий механизм; 77 — режущее устройство; 79 — комбинированные ножи; 82, 83 — лотки; 84, 85 — транспортеры.

Предложенная установка содержит загрузочный бункер 1 с шибером 2 корпуса 3, в котором установлена ванна 4 для распределения плодов и ванна 5 для ориентации плодов, имеющие общую стенку 6.

Внутри ванны 4 установлен захватывающий механизм 8, движущийся вертикально по стойке 7, причем его беговые стенки выполнены «П» образными. Захватывающий механизм поштучного разделения плодов соединен с шибером для синхронизации его перемещения к корпусу 3 шарнирно прикреплены неравноплечие двуплечие рычаги 22 с установленными на их концах роликами 21, которые являются приводом вертикального перемещения захватывающего механизма 8.

Транспортирующие иглы 29 предназначены для передачи плодов из механизма 8 через съемник плодов 30 к ориентирующему фиксирующему и накалывающему механизму 49, откуда плоды подаются на режущее устройство 77, с комбинированными ножами 79, где происходит отделение сердцевины и собственно резка плодов на дольки.

По лоткам 82, 83 и далее по ленточному конвейеру 84 происходит выход из установки долек и вырезанных сердцевин 85 соответственно.

В данной конструкции приводы горизонтального 37 и, вертикального 69 перемещения узлов выполнены в виде соединяющих рычагов.

В данной установке гарантированно поштучное разделение плодов с одновременным выполнением нескольких операций в рабочем цикле, а механизация и синхронизация работы рабочих органов, позволяет увеличит ее производительность и надежность работы.

Однако сама конструкция очень сложна, громоздка и требует четкого выполнения позиций циклограммы отдельных узлов.

Наряду с представленным выше, известно также устройство для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины, которое также, как и предыдущее ставит своей целью повышение производительности и надежности в работе (рис. 7 а, б, в.) /6/

В данном устройстве это достигается гарантированным удержанием плодов на игле при их перемещении и вырезании их сердцевин в трубчатых ножах при удалении из них игл.

Предложенное устройство содержит корпус 1, с размещенной в ней ванной 2, в которой установлена рама 3 с закрепленными на ней ориентирующими конусами 4. Над ванной 2 установлены направляющие 5, по которым перемещается нижняя плита 6 с отверстием. Она соединена с верхней плитой 7, стержнями 8 и пружинами 9. На верхней плите укреплены иглодержатели 10 с иглами 11. На иглодержателях — установлены с возможным перемещения цилиндрические упоры 13, подпружиненные пружинами 12. Здесь же закреплены штанги, на нижних концах которых закреплены на оси 16 подпружиненные пружиной 17 собачки 18.

Рис. 7 а. Устройство для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины

1 — корпус; 2 — ванна; 3 — рама; 4 — конусы; 6 — нижняя плита; 7 — верхняя плита; 8 — стержни; 9 — пружина; 10 — иглодержатели; 11 — иглы; 12 — пружины; 13 — цилиндрические упоры; 16 — ось; 18 — собачки.

На нижней плите под штангами закреплены неподвижные планки 19 для вывода собачек из зацепления.

Сечение устройства (рис 7. б.) по, А — А Сечение устройства (рис 7. в.) по Б — Б Данное устройство работает следующим образом. Плоды, сориентированные по своей оси, поступают в ориентирующие конусы, закрепленные на раме, которая установлена в ванне с водой. Верхняя плита опускается вниз по стержням и пружины снимаются. Цилиндрические упоры проходят через отверстие в нижней плите, соприкасаются с плодами, фиксирующих, накаливая плоды по их оси. Верхняя плита с плодами поджимается в вверх, а нижняя перемещается по направляющим 5 на операцию резки. Наколотые на иглы плоды опускаются на комбинированные ножи 20, при этом иглы 11 входят в трубчатые ножи 21, которые вырезают сердцевину плодов, а радиальные ножи 22 разрезают плоды на дольки, которые падают в лоток 24, а вырезанные сердцевины в лоток 23. Далее цикл повторяется.

Конструктивно данное устройство проще предыдущего, интересно решена конструкция трубчатых ножей для удаления сердцевин, однако в условиях не-больших предприятий использование такого оборудования нецелесообразно из — за его громоздкости, сложности в обслуживании и выполнении правил по технике безопасности.

На сегодняшний день, наряду с устройствами и машинами для удаления сердцевин и резки яблок предложены автоматы для осуществления этих операций, в которых решены вопросы охраны труда и техники безопасностей, отсутствует ручной труд по укладке и ориентации яблок, при одновременном повышении производительности, выполнен по патенту № 2 007 102 Сl. Автор Пименов В. В. предложил автомат для удаления сердцевины и резки яблок. (Рис. 8 а, б, в.) /7/

Автомат содержит основание, резервуары, механизм ориентации и транспортирующий орган, а также узел фиксации и механизм резки яблок.

Яблоки из ванны 1 через окно 2 потоком воды подаются в механизм ориентации 3 по желобу 4, заполненному водой и образованному бесконечными полотнами 5 и 6, являющимися эластичным захватом и вместе с водой транспортирующим органом расположенными на шкивах (два из которых размещены на подпружиненных кронштейнах 12, 13 установленных шарнирно с возможностью углового качения), в желобе 4 подхватываются полотнами 5 и 6 и подводятся к месту их фиксации. При этом полотна отходят друг от друга на расстояние, равное диаметру яблока. Вместе с ними разводятся друг от друга и кронштейны 12 и 13. Их окончание упираются в окончание в виде ласточкина хвоста пластин 18; который пружиной 19 отводит свое окончание с флюгером 20, на такое же расстояние, что и полотна 5 и 6.

Рис. 8. а. Автомат для удаления сердцевины и резки яблок Рис. 8. б.

Рис. 8. в.

В результате этого середина яблока находится против иглы 28 узла фиксации 17 независимо от диаметра яблока. И подводит яблоко к листу удаления сердцевины и резки яблок. Нож 38 разрезает мякоть яблока на дольки, которые падают на совок 39 и по желобу 40 поступают в резервуар 41, а сердцевина входит в тубус 37 и выдавливается в резервуар 42.

При всех положительных моментах, следует отметить сложную схему автоматизации автомата, его большие габаритные размеры и значительную производительность.

Увеличение количества выполненных операций можно констатировать в машине для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины, выполненной по патенту РФ № 2 020 836 Сl /8/ (рис. 9), в которой помимо операции вырезки сердцевины, резки на дольки, выполняется операция укладки яблок в банки.

Рис. 9. а. Машина для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины Машина содержит установленные на опорах 1 и 2 со звездочками 3, на которых натянуты цепи 4, с пластинками 5 пластинчатого транспортера. На конце вала 2 установлено храповое колесо 6 и звездочки.

Рис. 9. б. Вид машины спереди.

От электродвигателя 8 движение передается на вал 9 редуктора 10. От редуктора движение передается через цепную передачу на вал 15, на другом конце которого посажен диск. Диск связан через шатун со штангой, соединяющей патроны, установленные под транспортером. В патронах размещены ползуны 20, несущие ножи, устройство 22 для мойки плодов и приводных шпинделей от вала 24, который связан с электродвигателем 8. К транспортеру прикреплены ячейки с отверстиями, через которые проходит стружка после вырезки сердцевины и резки на дольки, а также вода в лоток 34.

Под ячейками натянут водонепроницаемый материал, который защищает внутренние части машины от падающей стружки и воды.

Машина также снабжена механизмом подачи под укладку долек и отвода банок 42.

Загрузочный бункер 56 снабжен подвижным дном.

Также конструкция машины придает ей компактность, надежность в работе и в выполнении технологического процесса, за счет чего повышается производительность и снижается трудоемкость.

Более простым по конструкции и надежным в работе, по сравнению с предыдущим, является устройство, предложенное автором Сутиным А. И. (патент RU № 2 039 476 Сl). (Рис. 10). /9/

Отличительной особенностью данного устройства является возможность резки различных по твердости плодов яблок, груш, айвы, с наименьшими энергозатратами. Это устройство с успехом может использоваться на предприятиях общественного питания, в качестве бытовой техники, т. к. имеет небольшую производительность.

Устройство содержит корпус 1, центральный трубчатый нож 4, на нижний конец которого надевается мешок 5 для сбора сердцевины, закрепляемый кольцом 6; плоские радиально расположенные ножи 9, крышку с радиальными пазами, в которых установлены эти плоские ножи.

Ножи шарнирно соединены с наклонными направляющими 7, закрепленными в подвижном стакане 3, который охватывает крышку с пазами. В днище стакана выполнены окна 10, через которые дольки разрезаемого плода подают в плодосборник 2. На наружной стенке подвижного стакана 3 закреплены две продольные 11, 12 и две 13, 14 поперечные рейки, находящиеся в зацеплении с шестерней. Ее ось установлена на стенке корпуса во втулке 18, имеющей возможность смещаться в крайнем верхнем и нижнем положениях по пазам 21 и 22 относительно поперечных реек. Таким образом при вращении шестерни 16 по часовой стрелке проходит поочередное перемещение стакана 3 вверх и вниз и чередование резки плода и его загрузки.

К недостаткам конструкции следует отнести неблагоприятные условия для резки, требующие большого усилия, а следовательно повышенное энергозатрат из-за расположение радиальных ножей в одной плоскости с трубчатым ножом.

Рис 10. Устройство для резки плодов на дольки и вырезки сердцевины Сечение (Б — Б) рис. 10

Вид В рис. 10

Анализ патентных исследований показал, что совершенствование конструкций машин в настоящее время направлено на упрощение и удешевление конструкции при одновременном увеличении надежности и производительности. Наиболее оптимальной, удовлетворяющей этим требованием конструкцией является машина для переработки плодов. (Патент РЦ № 2 044 504С1). /10/

Данная машина содержит вращающийся барабан 1 со штырями 2 раму 3 и каретку 4 съема плодов, расположенную на корпусе 5 механизма резки. В машине каретка 4 съема плодов связана через шатуны 6 — 8 и наколку 9 с внутренней кареткой 10, которая снабжена внутренним цилиндрическим ножом 11 и рычагом 12. (Рис 11 а, б).

Рис. 11. а. Машина для переработки плодов.

(в момент подачи плода в раб. зону) Рис. 11. б. Машина для переработки плодов

(в конечный момент рабочего хода узлов) При этом внутренняя каретка 10 имеет возможность возвратно — поступательного движения относительно корпуса 5 и каретки съема плодов 4. В перпендикулярном направлении ножом 16 подрезается второй торец плода. Кроме того, на раме 3 жестко закреплен нож 19 подрезки первого торца и наружный цилиндрический нож 20, с помощью кривошипно-шатунных механизмов 21, 22.

Кроме того, предлагаемая машина содержит пластину съема плодов 24, а на корпусе механизма резки закреплены ролики 25. Машина работает следующим образом.

Имеющийся привод (не показан) циклически поворачивает барабан 1, подводя в рабочую зону плоды, наколотые на штыри. Во время поворота барабана 1 происходит подрезка первого торца плода ножом.

Привод приводит в действие также кривошипно-шатунный механизм, который через шатун 22 перемещает каретку 4 вправо, а каретка 10 — перемещается влево и поднимает пластину 15 с ножом подрезки второго торца 16.

Каретка 4, перемещаясь вправо, своими пластинами съема плодов 24 снимает плод со штыря 2 и накалывает его на наружный нож 20. Каретка 10, перемещаясь влево, своим внутренним ножом 11 производит выемку сердцевины плода.

По окончании рабочего хода все механизмы возвращаются в исходное положение и цикл повторяется.

К достоинствам этой машины можно отнести отсутствие необходимости точной регулировки и подгонки узлов машины. Однако для работ в условиях небольшого предприятия машина громоздка и занимает большие производственные площади.

Анализ проведенных литературных и патентных исследований показал, что все существующие и предложенные на сегодня конструкции машин для резки плодов обладают определенными достоинствами, однако каждой из них присущи и свои недостатки. Причем основные разработки направлены на повышение производительности, т. е. для установки машин в крупных специализированных поточных линиях. А для условий работ малотоннажных предприятий они требуют конструктивной переработки.

В связи с этим, разработка конструкций машины для резки яблок и выемки внутренностей, которая была бы проста по конструкции, компактна, безопасна для обслуживающего персонала, легко переналаживаема, вписывалась бы по производительности в поточную линию небольшой мощности и была экономически оправдана, является задачей актуальной.

При этом необходимо решить ряд задач:

1. Технологическим расчетом подтвердить правильность выбора конструкции;

2. Кинематическими и силовыми расчетами доказать работоспособность и надежность конструкции;

3. Проведенным анализом и синтезом скомпонованной поточной линии показать правильность выбранной рецептуры и технологии производства компотов из яблок;

4. Разработать правила ОТ и ТБ при работе машины, которыми бы обеспечивалась безопасная эксплуатация и обслуживание машины;

5. Предусмотреть возможность автоматизации разрабатываемой конструкции;

6. Расчетом экономической эффективности подтвердить экономичность и целесообразность разработки данной конструкции.

2. Описание конструкции разрабатываемой машины для резки яблок и выемки сердцевины и принцип ее работы Разрабатываемая машина включает в себя следующие узлы и детали: механизм привода блока ножей и конвейера 1, содержащий распределительно-управляющий вал (РУВ), мальтийский механизм, кривошипы ползунных механизмов и приводного вала конвейера с двумя приводными звездочками; каркас 2, выполненный из стальных квадратных труб 40×40×3 мм, приводную станцию 3, включающую электродвигатель, ременную передачу, червячный редуктор, на тихоходном валу которого закреплена цепная звездочка и подмоторная плита для крепления электродвигателя и редуктора; опору 4; колковый конвейер 5, содержащий две приводные роликовые цепи, соединенные пластинами из нержавеющей стали, на которых закреплены колки для насаживания яблок; натяжное устройство 6 с натяжной звездочкой 7, бункер для яблок 8 из нержавеющей стали; желоб для отвода сердцевины 9, выполненный также из нержавеющей стали, блок ножей 10, содержащий ползун, рамку и четыре сменных ножа, а также лоток для отвода 11. Машина работает следующим образом. (Рис 12). /11/

Из бункера 8 оператор берет яблоки и вручную насаживает их на колки конвейера 5. Далее яблоки конвейером подаются в зону резания. Блок ножей 10 совершает вертикальные возвратно — поступательные движения с помощью кривошипно-ползунного механизма. Конвейер 5 совершает прерывистые движения по горизонтали, задаваемые мальтийским механизмом. Перемещение конвейера 5 происходит в то время, когда блок ножей 10 находится в верхнем положении. После остановки конвейера блок ножей перемещается в нижнее положение и производит резку яблок на дольки и выемку сердцевины (плодоножки и чашелистиков).

Рис. 12. Машина для резки яблок и выемки сердцевины

1 — механизм привода ножей и конвейера; 2 — каркас; 3 — приводная станция; 4 — опора; 5 — конвейер с колками; 6 — натяжное устройство; 7 — натяжная звездочка; 8 — бункер для яблок; 9 — желоб для сердцевины; 10 — узел подвижных ножей; 11 — лоток для долек.

Дольки яблок подаются в лоток 11 и отводятся в емкость с водой. Сердцевины через полости цилиндрических ножей отводятся в желоб 10.

Цилиндрические ножи быстросменные и в зависимости от размеров партии яблок имеют от 4 до 8 лепестков. /19/

Внедрение машины позволяет исключить малопроизводительный ручной труд по очистке и резке яблок, возможность получения одинаковых по размеру и форме долек. Простота конструкции и невысокая стоимость позволить внедрить ее на малых предприятиях.

3. Описание машинно-аппаратурной схемы производства компотов из яблок Яблоки, поступающие на предприятия в ящиках или валом, поступают на инспекционный транспортер 1, где отбирают гнилые, битые плоды и посторонние примеси, сортируются и направляются в вентиляторную моечную машину 2. В моечной машине отсортированные плоды тщательно промываются, очищаются от почвы, пыли, остатков ядохимикатов, а также от большого количества болезнетворных микроорганизмов и элеватором «Гусиная шея» 3 транспортируются в калибровочную машину 4, где сырье калибруется по размерам 35 — 40 мм и далее направляется в машину для резки яблок на дольки и выемки сердцевины, (8 долек в одном яблоке). /12/

После резки дольки яблок поступают на столик 6 и сразу же подвергаются бланшировке в бланширователе 7. Бланшировка проводится горячей водой подкисленной 0,1% - 0,2% лимонной кислотой с t = 80 — 90 0С в течение 4 — 5 минут.

Затем бланшированные плоды охлаждаются в охладителе 8 и передаются на столик 9, и затем на фасовочный транспортер 10; и вручную укладываются в поданные литровые банки. /13/

Одновременно готовится сахарный сироп (сахарная заливка), для чего элеватором для сахарного песка, последний поступает в чан 12 для подогрева и кипячения сиропа. Подготовленный таким образом сироп осветляется, фильтруется и поступает в наполнитель для сиропа 13, куда одновременно поступают банки с уложенными дольками яблок. В закаточной машине 14 банки укупориваются герметически, и поступают на пластинчатый транспортер 15, откуда — укладываются в укладчики банок в автоклавные корзины 16. Тельфером 17 корзины с банками поступают в автоклав — 8, где стерилизуются при t = 100 0С в течении 20 — 30 минут. По окончании стерилизации разгрузчиками из автоклавных корзин разгружаются банки, проходят через машину для мойки и сушки банок (сушка при tв = 40 0С) и накапливаются на транспортере — накопителе, откуда поступают на этикетировочную машину 22 для наклейки этикеток, подсушка этикеток производится в устройстве для подсушки 23. Подсушенные банки с этикетками транспортером 23 загружаются в картонные ящики и направляются на склад. /19/

4. Технологические условия производства компотов из яблок

4.1 Яблочное сырье и его характеристика Основное фруктовое сырье — яблоки. Из них вырабатывают компот. Но «сырье», т. е. свежие яблоки, для каждой линии вовсе не одно и то же. Самое ценное, дорогое сырье, это «компотные» яблоки. Рекомендуются в основном осенних и осенне-зимних сортов с небольшой кислотностью (около 4%), прочной неразваривающейся мякотью. Лучшие сорта: Анис полосатый, Антоновка обыкновенная, Бойкен, Бельфлер, Боровинка, Кальвиль снежный, Мелба, Ко-ричное полосатое, Пармен зимний золотой, Лобо, Пармен лондонский, Джонатан, Осеннее полосатое, Ренет Симиренко, Розмарин. Фруктовые консервированные компоты — это самый ценный из продуктов. Консервированный компот содержит всего две составляющие — яблоки и сахарный сироп, которым заполняются в банке все промежутки между плодами. Исходные качества свежих яблок — их внешний вид, цвет, вкус, аромат — в максимальной степени должны быть сохранены и в компоте. Что было в сырье, то останется и в продукте. Если яблоки хорошо созревшие (но только не перезревшие, которые развариваются при стерилизации) с красивой золотисто — желтой кожицей — все это можно будет увидеть сквозь стеклянную банку готовых консервов. /17/

Кожура яблок очень полезна. Среднего размера яблоко с кожурой содержит 3,5 гр. нерастворимых волокон (в день организму необходимо потреблять 35 гр.), которые выводят из крови холестерин. Другие волокна, уже растворимые, под названием пектин помогают выводить излишек холестерина из печени. В яблочной кожуре также содержится значительное количество антиоксиданта кверцетина, который в сочетании с витамином C не даёт свободным радикалом вредить организму, а, значит, предохраняет его от злокачественных опухолей.

Яблоки должны быть крепкими на ощупь и не иметь коричневых пятен на кожуре. Большие яблоки чаще бывают перезрелыми, чем маленькие. Непривозные яблоки лучше всего использовать осенью, когда они созревают, именно тогда они обладают наилучшим вкусом и ароматом. 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.

Яблоки следует хранить в прохладном месте, причем уровень кислорода в воздухе должен быть пониженным: это замедляет потерю свежести в течение нескольких месяцев. Когда яблоки попадают в среду с нормальной температурой и уровнем кислорода, они могут быстро утратить свежесть и сделаться вялыми. /18/

? Характеристика сырья. Каждый сорт дикорастущих и культивируемых яблок имеет свои характерные особенности и различный химический состав. Это 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 яблоках обнаружены жирные летучие кислоты: уксусная, масляная, изомасляная, капроновая, пропионовая, валериановая, изовалериановая. Имеет яблоко дубильные вещества и фитонциды, являющиеся бактерицидными веществами. Как следует из таблицы 1, яблоки содержат углеводы и в 2 раза больше фруктозы, чем глюкозы.

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.

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.

Пектиновые, вещества способны, адсорбировать различные «соединения», в том числе экзои эндогенные токсины, тяжелые металлы. Это свойство пектинов широко используется в лечебном и профилактическом питании.

В качестве сырья для производства компота используются яблоки, по ГОСТ 816– — 91. Яблоки должны быть свежими, здоровыми, не поврежденными сельскохозяйственными вредителями и болезнями, без технических повреждений. /16/

Технические требования, предъявляемые к яблокам, сведены в таблицу 2.

Таблица 2.

Технические требования, предъявляемые к яблокам, по ГОСТ 21 122–75.

Химический состав и энергетическая ценность сырья представлены в следующей таблице 3.

Таблица 3.

Химический состав и энергетическая ценность сырья (%).

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

— вода питьевая, ГОСТ 2874– — 82;

— лимонная кислота, ГОСТ 908– — 2004;

— сахар — песок, ГОСТ 21– — 78.

? Вода питьевая. Требования к воде.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Качество воды определяют ее составом и свойствами при поступлении в водопроводную сеть; в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.

Микробиологические показатели воды.

Безопасность воды в эпидемическом отношении определяют общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечных палочек.

По микробиологическим показателям питьевая вода должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.

Таблица 4.

Микробиологические показатели питьевой воды.

Токсикологические показатели воды.

Токсикологические показатели качества воды характеризуют безвредность ее химического состава и включают нормативы для веществ:

— встречающихся в природных водах;

— добавляемых к воде в процессе обработки в виде реагентов;

— появляющихся в результате промышленного, сельскохозяйственного, бытового и иного загрязнения источников водоснабжения.

Концентрация химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, не должны превышать нормативов, указанных в таблице 5.

Таблица 5.

Концентрация химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки.

Органолептические показатели воды.

Показатели, обеспечивающие благоприятные органолептические свойства воды, включают нормативы для веществ:

— встречающихся в природных водах;

— добавляемых к воде в процессе обработки в виде реагентов;

— появляющихся в результате промышленного, сельскохозяйственного и бытового загрязнений источников водоснабжения.

? Лимонная кислота. Органолептические показатели.

Органолептические показатели лимонной кислоты должны соответствовать требованиям указанным в таблице 6.

Таблица 6.

Органолептические показатели лимонной кислоты.

Физико-химические показатели лимонной кислоты должны соответствовать требованиям указанным в таблице 7.

Таблица 7.

Физико-химические показатели лимонной кислоты.

? Сахар — песок.

Сахар — песок должен вырабатываться в соответствии и требованиями настоящего стандарта по технологической инструкции, с соблюдением санитарных норм и правил утвержденных в установленном порядке.

Сахар — песок вырабатывается с размерами кристаллов от 0.2 до 2.5 мм. Допускаются отклонения от нижнего и верхнего пределов указанных размеров до 5% к массе сахара — песка.

По органолептическим показателям сахар — песок должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 8.

Таблица 8.

Органолептические показатели

4.3 Технологические приемы выпускаемой продукции — компотов из яблок

? 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.

? Инспекция и сортировка сырья. Все плоды и ягоды инспектируют, отбраковывая некондиционные (битые, мятые, недозрелые, перезрелые, пораженные болезнями и сельскохозяйственными вредителями), а также посторонние примеси и предметы. Одновременно с инспекцией плоды и ягоды сортируют по степени зрелости и цвету. Сортируют сырье по качеству в основном вручную у конвейера, который движется со скоростью не более 0,1 м/с. Плоды распределяют на ленте равномерно в один слой. Предпочтительно применять роликовые инспекционные транспортеры, позволяющие производить осмотр сырья со всех сторон.

? Мойка. Плоды, поступающие на переработку, имеют поверхностные загрязнения минерального или органического происхождения. Значительная часть этих загрязнений вносится вместе с пылью. Поверхность плодов изобилует различными микроорганизмами (эпифитная микрофлора), попадающими из окружающей среды и переносимыми насекомыми. В процессе мойки должно быть обеспечено удаление с поверхности плодов механических загрязнений, микроорганизмов и пестицидов, остающихся после химической обработки растений.

Яблочное сырье моют в вентиляторной моечной машине. При температуре воды t = 20 0С.

Требования к 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.

? Обсушивание. Перед любым видом переработки вымытое сырье следует обсушить, для чего используется элеватор «Гусиная шея».

? Калибровка. Помимо сортировки по качеству плоды калибруют по размеру на калибровочной машине, так как машины для механической обработки плодов могут эффективно работать только при однородном по размеру и форме сырье.

Размеры и степень зрелости плодов имеют существенное значение и при проведении таких тепловых процессов, как бланширование, стерилизация. При совместной обработке плодов разной зрелости и разных размеров мелкие плоды, а также плоды, близкие к полной зрелости, могут быть переварены, в то время как крупные и недозрелые плоды внутри будут еще сырыми. Кроме того, в каждой банке плоды должны быть примерно одинаковыми по форме, размеру, цвету. Поэтому яблоки калибруются размером? = 35 — 40 мм. А те яблоки, которые не подошли по размеру становятся некондицией, и в дальнейшем технологическом процессе не используются.

? Резка. Яблоки доставляют на переработку с плодоножками во избежание окисления дубильных веществ плодов кислородом воздуха и образования темного пятна в месте отрыва плодоножки. Кроме того, преждевременный отрыв плодоножки может привести к внесению инфекции внутрь плода.

Режут яблоки на машине для резки яблок на дольки и выемки сердцевины. Эта машина режет яблоки на 8 долек и удаляет плодоножку вместе с сердцевиной.

? Бланширование. Бланширование — это кратковременная обработка сырья водой при температуре t = 80 — 90 0С, в ковшовом бланширователе. При бланшировании происходит разрушение ферментов, благодаря чему яблоки предохраняются от потемнения и при дальнейшей обработке менее подвержены растрескиванию.

При правильно проведенном бланшировании плоды становятся эластичными, но кожица при этом не отделяется. Если на поперечном срезе плода видна разница между обработанной и необработанной частями, значит, бланширование было слишком кратковременным.

Яблоки, имеют активную ферментную систему, под действием которой дубильные вещества плодов окисляются кислородом воздуха с образованием темно-окрашенных флобафенов. Для инактивирования ферментов плоды бланшируют в 0,1 — 0,2% -ном растворе лимонной кислоты. В течении? = 4 — 5 минут.

? Охлаждение. После бланширования дольки яблок охлаждают в холодной воде при температуре t = 20 0С, в противном случае мякоть излишне размягчается.

? Фасовка в банки. Пробланшированные и охлажденные дольки яблок сразу фасуют в стеклянные банки на конвейере. Фасуют дольки яблок осторожно, чтобы не повредить их.

При этом происходит конденсация дубильных веществ с образованием высокомолекулярных аморфных соединений красного цвета. В компотах, фасованных в нелакированную жестяную тару, иногда ощущается металлический привкус, поэтому компоты всех видов следует фасовать в стеклянные или лакированные металлические банки.

Плоды при наполнении банок составляют 50 — 60% к массе нетто.

? Приготовление сиропа. Для получения сиропа сахар — песок растворяют в воде при кипячении. Когда сироп нагреется до 50 °C, к нему для осветления добавляют пищевой альбумин (4 г на 100 кг сахара) или яичный белок. При нагревании белок свертывается и всплывает в виде пены, захватывая с собой содержащиеся в сахаре мелкие примеси. Пену удаляют, а сироп варят? = 2 — 3 минуты, а затем фильтруют через плотную ткань.

Готовый сироп должен быть прозрачным, без механических примесей. Концентрация сиропа в зависимости от вида плодов и содержания в них сухих веществ колеблется в пределах от 29 — 30%.

Если при варке сироп получается излишне высокой концентрации, добавляют воду, а при недостаточной концентрации — сахар.

? Заливка сиропом. Дольки яблок заливают сиропом при температуре t = 85 — 90 0С. Банки следует наполнять сиропом так, чтобы до верхнего края оставалось 1 — 2 см

? Закатка банок. Наполненные банки герметизируют крышками и закатывают на закаточной машине.

? Стерилизация. Стерилизуют банки при температуре t = 100 °C. Продолжительность стерилизации в зависимости от вида, помологического сорта сырья, а также тары колеблется от? = 25 — 30 мин. Компоты в стеклянной таре стерилизуют при давлении 80 — 120 кПа, в автоклаве.

Время собственно стерилизации можно изменять в установленных пределах в зависимости от зрелости и размеров плодов.

? Мойка и обсушивание банок. Моют банки водой при температуре воды t = 50 — 60 °C. И обсушиваются воздухом при той же температуре. Мойка и обсушка банок производится в машине для мойки и сушке банок.

? Этикетирование банок. Наклейка этикеток на банки производится в этикетировочной машине.

? Обсушивание этикеток. Сушат этикетки нагретым воздухом при температуре t = 40 °C. Сушка происходит в машине для сушки этикеток.

? Укладка в короба. Укладывают банки в картонные короба на конвейере.

4.4 Виды брака компота из яблок и меры его предупреждения Ошибки в приготовлении и их устранение.

Неправильное приготовление компота может привести к его скисанию и плесневению, а также к потемнению плодов. Ухудшение качества компота чаще всего происходит в результате попадания воздуха или воды в банку в начале охлаждения на воздухе или в воде. Причиной является неплотно закрытая крышка, которая поднимается, особенно в случае переполнения банки. При стерилизации крышки должны пропускать воздух, но при охлаждении они должны быть очень плотно закрыты. Во избежание ошибок при приготовлении компота следует провести ряд операций:

— несколько раз прокрутить крышки хорошей закаточной машинкой без повреждений и дефектов;

— при охлаждении перевернуть герметично закрытую банку;

— при появлении первых признаков попадания воздуха в банку, банка бракуется.

? Скисание и плесневение компота. Основными причинами скисания и плесневения компота являются:

— низкая температура и кратковременная стерилизация;

— высокое содержание дрожжевых грибков и плесени в сырье в результате не гигиенических условий приготовления;

— попадание воздуха или воды в банку во время охлаждения компота.

Как правило, компот начинает скисать в течение 1 месяца после приготовления, плесень может появиться позднее. Если в компоте только один плод поражен плесенью, а остальные сохранили свою консистенцию и вкус, этот напиток надо сразу использовать.

? Потемнение плодов. Плоды в закрытой банке или после ее открывания мо-гут начать темнеть в том случае, если при стерилизации они не были достаточно прогреты. Потемнение может быть также вызвано наличием воздуха в банке, поэтому плоды и ягоды должны быть полностью погружены в сироп, а из банок должен быть удален воздух при стерилизации. Потемнение плодов сопровождается изменением вкуса и запаха, а также уменьшением содержания в них витамина C.

? Плохая консистенция плодов. Мягкой консистенции плодов способствуют следующие факторы:

— использование перезревших или долго сохраняемых плодов и ягод;

— слишком высокая температура при стерилизации;

— использование сырья, поврежденного плесенью.

Жесткую консистенцию плодов в компоте вызывают:

— использование плодов и ягод, собранных преждевременно;

— низкая температура стерилизации и ее кратковременность.

? Всплывание плодов. Всплыванию плодов способствует недостаточное количество плодов или ягод в банке или высокая, длительное время сохраняющаяся температура при стерилизации.

? Микробиологический брак. Микробиологическая порча консервов возникает вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. Бомбаж банок происходит под действием газов, образующихся внутри банки. Газ может образовываться в результате жизнедеятельности микроорганизмов (микробиологический бомбаж), в результате коррозии жести или накопления солей тяжелых металлов (химический бомбаж), может образоваться в переполненных продуктом банках и при замерзании консервов (физический бомбаж). Микробиологический брак консервов происходит за счет процессов брожения, плесневения, прогоркания продукта и др. В консервах может появиться кислый, гнилостный, затхлый, дрожжевой запах, запах масляной, уксусной или другой кислоты, несвойственный качественному продукту. Эти дефекты устанавливают при вскрытии банок. Микробиологический брак может быть вызван рядом причин: недостаточной термической обработкой консервов, нарушениями, вызванными при закладке сырья, особенно снижением количества вносимой кислоты для получения определенного значения рН, а также неудовлетворительной санитарной подготовкой тары и оборудования.