Технологічний процес виробництва карамелі з оптимізацією процесу

Рисунок 1.1- Поточно - механізована лінія для виробництва карамелі

Принцип дії сироповарочних установки ШСА заснований на розчиненні цукру в патоці під тиском з додаванням води, що забезпечує найбільш короткий виробничий цикл і скорочує тривалість температурного впливу на сахарозу. Це дозволяє отримати карамельний сироп більш високої якості та підвищити стійкість карамелі.

Установка ШСА працює таким  чином. З рецептурних збірників 2 насоси - дозатори 1 подають рідкі компоненти: патоку (або інвертний сироп) і воду в приймальну воронку змішувача - розчинника 4. В цю ж воронку дозатором з бункера 3 подається цукор - пісок.

Температура патоки і води, що подаються в змішувач, 65...70°С (температура інвертного сиропу не повинна перевищувати 40...50°С). У змішувачі 4 рецептурна суміш обробляється протягом 3,0...3,5 хв. та нагрівається до 65...70°С. Ця суміш має вологість 17...18% і становить кашку з не повністю розчиненими кристалами цукру. Плунжерним насосом 5 кашкоподібна суміш подається в змійовик варильної колонки 6. На виході з колонки змійовик з'єднаний з розширювачем 7, усередині якого встановлений диск з отвором діаметром 10...15 мм. Диск чинить опір потоку рухомої рецептурної суміші, забезпечуючи тим самим надмірний тиск в змійовику 0,17...0,20 МПа. Завдяки цьому тиску суміш нагрівається до більш високої температури, ніж при атмосферному тиску без підвищення концентрації розчину. При надмірному тиску гріючої пари у варочній колонці в межах 0,45...0,55 МПа температура сиропу на виході з змійовика досягає 120...125°С. В результаті підвищення температури відбувається більш швидке розчинення кристалів цукру в кілька меншій кількості води, ніж прийнято зазвичай при інших способах уварювання. Утворений в сиропі вторинний пар видаляється в паровіддільник 8 і разом з повітрям вентилятором 11 виводиться назовні.

Готовий сироп збирається в нижній конічній частині паровіддільника 8 і одводиться в збірник сиропу 9. Збірник забезпечений фільтром з осередками діаметром 1 мм. У разі необхідності готовий карамельний сироп перекачують до місць споживання шестерним насосом 10.

До складу лінії входить  установка для приготування рідких начинок. Вона складається з блоку рецептурних збірників з дозуючими пристроями, двох начіночних вакуум-апаратів, збірника начинки і щитів управління. Блок рецептурних збірників 14 включає в себе збірники для цукрового сиропу, патоки, фруктово-ягідної пульпи, молочних продуктів та ін, а також дозуючі пристрої для цих компонентів.

Начиняльні вакуум-апарати 13 мають парову сорочку, механічний змішувач і спускний штуцер з затвором. Робочий об'єм апарата через трубопровід на верхній кришці з'єднаний з мокроповітряним вакуум-насосом 12, забезпеченим конденсатором змішання.

Приймальний збірник начинки 15 має водяну сорочку, механічний змішувач і спускний штуцер, з'єднаний через трубопровід з шестеренним насосом 10.

При роботі установки вихідні компоненти дозують і завантажують в начіноч-ний вакуум-апарат відповідно до рецептури. Після герметизації варильного об’єму включають вакуум-насос і подають гріючий пар. При уварюванні начинки підтримують надлишковий тиск гріючої пари в межах 0,4...0,6 МПа, а остаточний тиск (розрідження) у варочному об’ємі 65...75 кПа. Рецептурна суміш уварюється протягом 30...45 хв до вологості 16...19%.

Готова начинка по направляючих жолобах перетікає в прийомний збірник 15, охолоджується до температури 80...85°С і насосом 10 перекачується в темперуючу машину 29. Сюди ж дозуючими пристроями 27 подаються кислота і ароматична есенція, які перемішуються з начинкою. Готова начинка перекачується насосом 26 в начінконаповнювач 28.

Наявність двох варильних апаратів в установці дозволяє організувати бесперервне приготування начинки: поки в одному апараті уварюється начинка, в іншому проводяться допоміжні операції, і навпаки.

Уварювання карамельного сиропу для отримання карамельної  маси здійснюєтся у змієвиковому вакуум-апараті безперервної дії. Він складається з гріючої частини - змієвикової варильної колонки 19, випарної частини - вакуум-камери 21 з розвантажувальним механізмом 22 і сепаратора-пастки 20, з'єднаного через конденсатор змішання з мокроповітряним насосом 18.

При роботі вакуум - апарата карамельний сироп з витратного сиропного бака 16 плунжерним насосом - дозатором 17 безперервно надходить в змійовик колонки 19 під надлишковим тиском 0,08...0,15 МПа. Одночасно в корпус колонки подається гріючий пар під тиском 0,4...0,6 МПа. Проходячи через змійовик, сироп нагрівається, закипає і, змішуючись з паром, що виділився з нього, надходить у вакуум - камеру 21.

Залишковий тиск (розрідження) в вакуум - камері підтримується в межах 85...95 кПа, тому в ній триває процес уварювання маси завдяки  інтенсивному самовипаровуванню вологи в розрідженому просторі. Вторинний пар, що відділяється із сиропу при його увариванні, і повітря проходять через сепаратор - пастку 20, в якій затримуються частинки карамельної маси. Далі вторинний пар охолоджується, конденсується і разом з повітрям видаляється вакуум - насосом 18. Уварений карамельний сироп накопичується в вакуум - камері 21 і за допомогою розвантажувального пристрою 22 вивантажується з неї порціями по 15...20 кг через 1,5...2,0 хв.

Процес уварювання сиропу в змеієвиковому вакуум - апараті протікає протягом 1,5...2,0 хв. Готова карамельна маса залишковою вологістю 2,0...3,5% при температурі 110...130°С надходить до приймальної воронки охолоджуючої машини 23.

З приймальної воронки карамельна маса виходить безперервною стрічкою між двома обертовими порожнистими барабанами, які охолоджуються зсередини водою. Переміщюючись по нижньому барабану, вона потрапляє на похилу плиту, охолоджувану водою. Стрічка маси товщиною 3...6 мм і шириною 0,4...0,6 м швидко втрачає тепло на охолоджуваних поверхнях, утворюючи тверду скориночку, яка перешкоджає приплипанню карамельної маси до поверхні обладнання. Через погану теплопровідность усередині стрічки карамельної маси температура знижується повільно і зберігається рідкий стан продукту.

Після попереднього охолодження при просуванні маси по похилій плиті на поверхню стрічки з дозаторів 24 подаються барвник, кислота і есенція. У нижній частині плити карамельна стрічка проходить між підвертувачами, які згортають стрічку в трубу таким чином, щоб добавки потрапили всередину. Далі стрічка прокочується валками і перетворюється на багатошаровий пласт. На охолоджувальній машині 23 карамельна маса протягом 20...25 с охолоджується до середньої температури 80...90°С.

Потім стрічка карамельної маси завантажується конвеєром на робочі органи тянучої машини 25, які розтягують і складають нитку карамельної маси. В результаті такої обробки протягом 1,0...1,5 хв карамельна маса перемішуються з добавками, температура маси вирівнюється по всьому об'єму, а також маса насичується бульбашками повітря, втрачає прозорість і набуває блиску.

Карамельні вироби формуються комплексом обладнання, що складається  з трьох машин, що працюють синхронно: карамелеобкачувальної 30 з начінконаповнювачем 28, жгутовитягучої 31 і карамелештампуючої 32.

Усередині корпусу карамелеобкачувальної машини 30 розташовано шість рифлених веретен, що обертаються. Вони утворюють конусоподібний жолоб, на який конвеєром завантажують тягнуту карамельну масу температурою 70...80°С. Маса обертається навколо трубки начінконаповнювача 28 і в міру накопичення порції (батона) до 50 кг обкатується веретенами і поступово набуває форми конуса. Він безперервно обертається навколо поздовжньої осі, що збігається з віссю начінконаповнювальної трубки. На виході з машини вершина карамельного батона обкатується у вигляді нескінченного жгута. При нагнітанні начинки в наповнювальну трубку центральна порожнина жгута наповнюється начинкою. Кількість начинки дозуєтся в залежності від виду карамелі і становить від 23 до 33% від загальної маси виробу.

З обкатної машини карамельний жгут безперервно проходить в жгутовитягувальну машину 31. Жгут послідовно проходить через три пари калібруючих роликів, при цьому діаметр жгута зменшується від 45...50 мм до 14...16 мм. Остаточний розмір діаметру жгута залежить від виду вироблюваної карамелі.

Відкалібрований карамельний  джгут безперервно надходить  в карамелештампуючу машину 32, яка формує і розділяє його на окремі вироби відповідної довжини і форми з малюнком на поверхні. Зазвичай виробляють карамель довжиною 30 або 38 мм овальної або подовжено - овальної форми.

Відформована карамель температурою 60...70°С безперервним ланцюжком з тонкими перемичками між виробами надходить на вузький стрічковий охолоджуючий конвеєр 33 і протягом 12...15 с обдувається повітрям, якє має температуру 8...12°С. За цей проміжок часу на поверхні виробів утворюється тверда скоринка охолодженої маси, що виключає деформацію карамелі при більш тривалому остаточному охолодженні в охолоджуючому агрегаті.

Цей агрегат складається  з завантажувального 34 і відвідного 36 вібролотків, а також охолоджуючої шафи 35. В останній розміщені сітчастий конвеєр і автономна система охолодження і циркуляції повітря. Шафа 35 виконана у вигляді герметичної камери, всередині якої підтримують температуру охолоджуючого повітря 0...3°С з відносною вологістю не вище 60%.

Карамельний ланцюжок, що надходить з конвеєра 33, розкладається вібролотком 34 у вигляді петель по ширині сітчастого конвеєра, розміщеного в шафі 35. Карамель рухається під розподільчим повітряводом, через щілини якого надходить охолоджуюче повітря. Протягом 1,5 хв температура карамелі знижується до 35...40°С, а перемички між виробами стають твердими і тендітними. На виході з шафи 35 охолоджена карамель зсипається на відвідний вібролоток 36, на якому перемички між виробами остаточно руйнуються, а карамельна крихта відділяється від виробів. Карамель з вібролотка 36 завантажується проміжним конвеєром 37 на розподільчий конвеєр 38, що забезпечує подачу виробів в живильники загорткових машин 39.

Карамель, що надходить на загортання, повинна відповідати  заданим розмірам і формі, не мати деформації, відкритих швів і налиплих крихт. Поверхня карамелі повинна бути сухою, нелипкой. Карамель повинна бути рівномірно охолоджена і мати міцність, що виключає її руйнування при загортці. На машинах 39 карамель загортається поштучно в етикетку з підгорткою. Найбільш продуктивні загорточні машини загортають карамель вперекрутку з використанням рулонних етикеток і підгортки.

Загорнута карамель надходить  на збірний конвеєр 40 і проміжним конвеєром 41 завантажується в дозуючий пристрій 42 для упаковки в торговельну тару картонні короба. Далі короба передаються конвеєром 43 на обандеролюючу машину 44 і відвантажуються в експедицію.

Розділ 2.Аналіз технологічної схеми виробництва карамелі 2.1. Аналіз функціональної  схеми виробництва карамелі та  оцінка технологічної схеми на  основі принципів системного  підходу до удосконалення Основним напівфабрикатом  при виробництві карамелі є сироп - цукрово-патоковий, сахароінвертний  або цукрово-патоково-інвертний. Якість сиропу залежить від якості вихідної сировини або напівфабрикату (інвертного сиропу), а також технологічних режимів виробництва і має суттєвий вплив на якість готових виробів. В середньому, інвертний  сироп має наступний склад (%): редукуючих цукрів (глюкоза + фруктоза) - 76...78, сахарози - 1...3, води - 19...20 і невелика кількість продуктів розпаду глюкози і фруктози. Інвертний сироп володіє високою гігроскопічністю, що обмежує його використання у виробництві карамелі. В кондитерській промисловості застосовують два способи приготування карамельних сиропів: під надлишковим і атмосферним тиском. Кожен з цих способів ставить завдання розчинити цукор і патоку в мінімальній кількості води. Тому рецептурну суміш, що складається з цукру-піску, патоки, інвертного сиропу та води, нагрівають до кипіння і уварюють до змісту сухих речовин не нижче 84%. З підвищенням температури розчинність названих речовин значно підвищується. Температура кипіння сиропів залежить від їх концентрації, хімічного складу, що впливає на ступінь гідратації молекул, і тиску.
Зав.кафедри	Мостова Л.М.			ХТЕІ КНТЕУ  051701.  ТХ-1-10    КП
Керівник	Свідло.К.В.			Проект технологічної схеми виробництва  карамелі  з оптимізацією процесу
Консультант	Свідло.К.В.			Розділ 1	Стадія	Аркуш	Аркушів
					КП	1
Розробник	Шевченко А.А.			Обгрунтуваня проекту	Факультет торгівлі, ГР та ТБ

 

Технологічна схема приготування карамелі

Підсистема С₄ «Підготовка сировини до виробництва»

Оператор 3 Розчинення сировини для начинок

Оператор 2 Фільтрація рідких компонентів та просіювання сипких складових

Оператор 1 Звільнення від тари заготовок та напівфабрикатів

Підсистема С₃ «Приготування карамельної маси»

Оператор 2 Уварювання цукрово-паточного сиропу

Оператор 1 Приготування цукрово-паточного сиропу

 

Підсистема С₂ «Підготовка складових до формування готового виробу»

Оператор 4 Проминка або витягування карамелі

Оператор 3 Змішування карамельної маси з добавками

Оператор 2 Дозування карамелевої маси, кислоти есенції, барвника

Оператор 1 Охолодження карамельної маси

ПідсистемаС₃ «Приготування начинок»

Оператор 4 Змішування і темперування увареної рецептурної суміші

Оператор 3 Дозування смакових добавок

Оператор 2 Змішування і уварювання рецептурних компонентів

Оператор 1 Дозування

Підсистема В «Одержання готового продукту»

Оператор 5 Формування виробів

Оператор 4 Калібрування карамельного джгута з начинкою

Оператор 3 Дозування начинки

Оператор 2 Формування карамелевого батона

Оператор 1 Дозування карамелевої маси

Підсистема А «Одержання готового продукту»

Оператор 4 Зберігання і реалізація

Оператор 3 Фасування загорнутої карамелі в пакети та картонні короби

Оператор 2 Загортання карамелі

Оператор 1 Охолодження відформованої  карамелі

 

Под технологической  системой понимают целостную систему  технологических процессов с  присущей ей структурой, взаимосвязями, организацией отдельных операций, стабильностью  и т.п.

Структура технологической системы включает в себя:

- число  элементов в системе;

- взаимосвязи  между отдельными ее элементами (подсистемами);

- процессы, протекающие в технологической  системе;

- число  технологических потоков.

Параметры технологической системы - это физические и химические величины, характеризующие  особенности протекания в системе  соответствующих различных явлений.

Состояние технологической системы — это  набор выходных параметров, характеризующих  ее функционирование. Состояние системы  зависит от технологической структуры  и воздействия выходных параметров.

Качество  функционирования системы характеризуется  способностью ее находиться в заданном состоянии и с заданной степенью пригодности выполнять требуемые  функции. Для оценки качества функционирования используют разнообразные критерии эффективности технологических  систем, по которым оценивают степень  приспособленности выполнять поставленные цели функционирования.