2 Технологічна схема виробництва морозива

Відповідно до описаної класифікації обладнання технологічну схему виробництва морозива можна представити в наступному вигляді (рис.1). Схема містить у собі наступні операції: виробництво молочних сумішей; готування наповнювачів; охолодження і фризерування сумішей (виробництво м'якого морозива); виробництво морозива в стаканчиках; виробництво мороженого типу «Ескімо»; упакування морозива; зберігання морозива.

Відповідно до технологічної схеми розглянемо основне обладнання, що застосовується для виробництва морозива.

УПМС – установка для виробництва молочних сумішей; УОМС – установка для охолодження молочних сумішей; ФПМ – фризер для виробництва морозива; АВВС – апарат для випічки вафельних стаканчиків; ДР – дозатор-фасувальник морозива ручний; ДЕ – дозатор-фасувальник морозива електромеханічний; КЗ – камера для швидкої заморозки; ЕГ – ескімогенератор; ЕГЛ – глазуратор; УИП – установка виготовлення пакетів; УЗП – установка запаювання пакетів з морозивом.

3 Обладнання для виробництва молочних сумішей

Для виробництва молочних сумішей використовують обладнання для переробки молока: танки універсальні; ванни тривалої пастеризації; парові пастеризатори; пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки; вершкодозрівальні ванни; фільтри; сепаратори й ін.

Змієвиковий пастеризатор ОЗП (рис. 2). Цей пастеризатор застосовують для тривалої пастеризації сумішей морозива. Він складається з ванни з теплоізоляцією, змієвикової трубчастої мішалки з приводом і бачка для підігріву води.

За технологічним призначенням пастеризатор ОЗП аналогічний ваннам тривалої пастеризації ВТП. Однак завдяки конструкції мішалки (змійовика) у пастеризаторі ОЗП забезпечується більш інтенсивне перемішування, поліпшується

Рис. 1 – Технологічна схема виробництва морозива

теплопередача і скорочується тривалість циклу роботи у порівнянні з ВТП.

Ванну заповнюють на 1/3. Потім включають привід мішалки, гаряча вода подається в нагрівач, а ванну при безперервному перемішуванні цілком заповнюють сумішшю, яку нагрівають, і витримують відповідно до прийнятого режиму пастеризації. Воду нагрівають у бачку гострою парою, що надходить через ежектор.

По закінченні пастеризації подача гарячої води в змійовик нагрівача припиняється, привід виключається, і готова суміш з ванни передається насосом на подальшу обробку.

Суміш

Рис. 2 – Змієвиковий пастеризатор ОЗП

1 – кран; 2 – кришка; 3 – робоча ванна; 4 – мішалка трубчаста змієвикова; 5 – опора; 6 – привід мішалки; 7 – защільник.

Для гомогенізації суміші застосовують молочні клапанні гомогенізатори, а для охолодження – пластинчасті охолоджувачі.

4 Обладнання для фризерування і гартування морозива

Для фризерування застосовують у залежності від обсягу виробництва і виду морозива фризери періодичної і безперервної дії.

Фризери періодичної дії застосовуються в основному для одержання “м'якого” морозива з метою його реалізації відразу після готування.

Ф ризер ФМ-1 (рис. 3) складається з корпуса, бака з дозатором, робочого циліндра, мішалки, холодильного агрегату і трубопроводу.

Корпус виконаний у вигляді звареної станини і знімних панелей, зверху - кришка. Робочий циліндр і бак мають теплоізоляцію і з'єднані трубопроводом. Привід мішалки містить у собі електродвигун і редуктор. Обертання мішалки здійснюється за допомогою клиноремінної передачі. Добірний пристрій служить для вивантаження готового продукту.

Рис. 3 – Фризер ФМ-1

1 – корпус; 2 – дозатор; 3 – бак; 4 – теплоізоляція; 5 – добірний пристрій; 6 – мішалка; 7 – робочий циліндр; 8 – привід мішалки;9 – трубопровід; 10 – холодильний агрегат; 11 – терморегулятор; 12 – шкала; 13 – рукоятка.

Холодильний агрегат, що включає в себе електродвигун, компресор і теплообмінник, з'єднаний системою трубопроводів з випарником, розташованим між стінками робочого циліндра.

Для збору крапель морозива використовується знімна ванночка, що виконує одночасно функцію столика-наповнювача стаканчиків. Для промивання і дезінфекції фризера передбачене часткове розбирання добірного пристрою і витягнення шнека мішалки. Усі деталі, що контактують з харчовими продуктами, виконані зі спеціальної нержавіючої сталі і полімерних матеріалів.

Фризер працює в двох режимах: готування морозива і промивання. Переключення режимів здійснюється тумблером.

У робочому режимі фризер працює в такий спосіб. Вихідна суміш, попередньо приготовлена і зціджена, заливається в бак, звідки через дозатор перетікає в робочий циліндр. За допомогою дозатора в циліндр надходить і повітря. У процесі роботи холодильного агрегату охолоджена суміш лопатями мішалки знімається з внутрішньої стінки робочого циліндра, інтенсивно перемішується з повітрям і збивається. При цьому обсяг суміші збільшується приблизно в два рази. При досягненні заданої температури (-5…-6^оС), що встановлюється терморегулятором, холодильна система і мішалка відключаються. Поршень добірного пристрою переміщається рукояткою нагору і відкриває випускний отвір. Одночасно за допомогою штанги замикається мікро-перемикач, що через реле часу увімкне двигун мішалки. У результаті обертання останньої, порції морозива подається в стаканчик. В міру добору готового продукту в робочий циліндр надходить нова порція вихідної суміші і робітник цикл повторюється.

При цьому готування і добір морозива можуть йти одночасно. При перекладі рукоятки у верхнє положення поршень рухається вниз, перекриваючи випускний отвір, але завдяки реле часу двигун мішалки продовжує працювати ще якийсь час (5...18⁰С). Якщо в плині цього часу повторного добору готового продукту не виробляється, то двигун мішалки відключається. Використання реле часу забезпечує оптимальний режим роботи електродвигуна мішалки. При безперервному доборі морозива воно може відключатися. Дозатор служить для регулювання подачі вихідної суміші в робочий циліндр у залежності від сорту морозива.

Час охолодження суміші забезпечує оптимальну збитість морозива. Якщо вона недостатня, морозиво виходить надто щільним, водянистим, грубої структури. При збільшеній збитості морозиво має пластівчасту будівлю. І в тім і в іншому випадках смакові якості морозива нижче норми. Вважається, що для більшості сортів морозива його збитості повинна складати 75-95% і при цьому обмежуватися триразовим змістом сухих речовин у суміші.

У режимі промивання в бак фризера заливається миючий або дезинфікуючий розчин. Включається режим промивання, при якому працює тільки електродвигун мішалки. Розчин видаляється через добірний пристрій. При частковому розбиранні відвертаються гайки-баранчики і знімаються добірний пристрій, шнек мішалки і дозатор. Місткість робочого циліндра 12л. Застосовується холодоагент хладон-12. Продуктивність фризера ФМ-1 21кг/год при потужності двигунів мішалки і холодильного агрегату 3 кВт. Тривалість збивання суміші не перевищує 10 хв.

Фризер Б6-ОФ2-Ш безперервної дії продуктивністю 600 кг/год може експлуатуватися на холодокомбінатах або молочних заводах, що мають багаторазові циркуляційні системи охолодження рідким аміаком.

Складається з наступних основних частин: робочого циліндра з охолоджувальною сорочкою, бака із суміші, мішалки з приводом, двох шестеренних насосів, трубопроводів і електрообладнання.

У циліндрі суміш морозива збивається і заморожується. Усередині нього розташована мішалка з пристроєм, що збиває, і ножами, що при обертанні мішалки притискаються до внутрішньої поверхні циліндра, знімаючи наморожений шар суміші. Циліндр має охолоджувальну сорочку у вигляді спиралі, покриту шаром теплоізоляції і кожухом.

Привід мішалки виконаний у вигляді електродвигуна, редуктора і клиноремінної передачі. Привід шестеренних насосів у вигляді електродвигуна і редуктора забезпечує різну частоту обертання їхніх валів.

На рис.4 приведена технологічна схема готування морозива на фризері безперервної дії типу Б6-ОФ2-Ш.

П опередньо пастеризована, гомогенизована й охолоджена до 6^оС суміш надходить самопливом або за допомогою вакууму в бак. Поплавковий клапан, що знаходиться в баці, підтримує в ньому постійний рівень і запобігає його переповненню. За допомогою мішалки суміш перемішується і по трубопроводу надходить послідовно на шестеренні насоси першого і другого ступенів. У трубопроводі між насосами через різну швидкість обертання валів утвориться вакуум.

Рисунок 4 – Технологічна схема готування морозива фризером безперервної дії Б6-ОФ2-Ш:

І - продукт; ІІ – аміак; ІІІ – повітря

1 – циліндр; 2 – сорочка циліндра; 3,20 – патрубки; 4 – запобіжний клапан; 5,11 – мановакууметри; 6,16 – напірні вентилі; 7 – манометр; 8, 12 – насоси; 9 – повітряний клапан; 10 – повітряний фільтр; 13 – поплавковий клапан; 14 – мішалка; 15 – бак для суміші; 17 – фільтр; 18,22 – запірні вентилі; 19 – запірний мембранний вентиль з електромагнітним приводом; 21 – масло відстійник; 23 – клапан протитиску; 24 – кран; 25 – термоперетворювач.

Через повітряний клапан і фільтр насос другого ступеня засмоктує повітря і подає насичену повітрям суміш у робочий циліндр. У ньому суміш стикається з охолодженими аміаком стінками, замерзає і зрізується ножами. Мішалка з пристроєм, що збиває, додатково збиває заморожену суміш і виводить готовий продукт для подальшої обробки.

Клапан протитиску створює в циліндрі необхідний тиск для забезпечення необхідної якості продукції. З його допомогою можна регулювати збитості готового продукту при постійній температурі випару аміаку в сорочці циліндра. Для виміру тиску суміші у фризері змонтований манометр, ступінь насичення суміші повітрям оцінюється мановакуумметром. Контроль температури продукту здійснюється на пульті керування за допомогою логометра з термоперетворювач.

Рідкий переохолоджений аміак від напірного колектора циркуляційної системи, пройшовши через ручний запірний вентиль, фільтр, запірний мембранний вентиль з електромагнітним приводом, потрапляє в сорочку циліндра. Проходячи по спіральних каналах охолоджувальної сорочки, рідкий аміак забирає тепло із суміші морозива і виходить з неї по трубопроводу, що знаходиться у верхній частині циліндра. На ньому встановлені запобіжний клапан, мановакуумметр, ручний запірний вентиль. Робочий тиск рідкого аміаку на вході фризера має складати 250кПа. Потужність приводу 20,37кВт.

З наведеного опису принципів роботи фризерів періодичного (ФПД) і безперервного (ФБД) дії видно, що ФБД володіють поруч переваг у порівнянні з ФПД:

1. Коефіцієнт використання експлуатаційного часу у ФБД значно вищий, ніж у ФПД. У ФБД продуктивними є всі 100% експлуатаційного часу, а у ФПД усього лише 60–65% (завантаження відбирає близько 15% тривалості циклу, вивантаження 20 – 25%).

2. Примусовий принцип подачі суміші в циліндр ФБД і видачі готового морозива з фризера дозволяють зв'язувати фризер безперервної дії в єдиний комплекс із дозаторами, фасувальними й іншими машинами, що використовують подачу морозива під тиском. У ФПД подача суміші у фризер і видача готового морозива здійснюється в основному самопливом.

3. Примусове введення повітря в суміш у ФБД дає можливість впливати на цей процес і довільно регулювати збитість. У ФПД можливість регулювання збитості надзвичайно обмежена і збитість у вирішальному ступені залежить від фізико-хімічного стану суміші.

4. Велика інтенсивність процесу заморожування і, отже, менша тривалість його у ФБД у порівнянні з ФПД сприяють значному поліпшенню структури морозива.

5. У ФБД контроль процесу фризерування в значній мірі автоматизований; у ФПД автоматичний контроль процесу фризерування практично відсутній.

П ісля виходу з фризера м'яке морозиво має температуру –5…-6^оС і цілком готове до вживання. Однак навіть короткочасне зберігання такого морозива без подальшої обробки небажане. Звичайно технологічні схеми обробки гартованого морозива містять у собі такі операції, як дозування, розфасовка, гартування і зберігання.

Дозування і розфасовка можуть здійснюватися за допомогою фризерів періодичної дії. Як правило, таке морозиво одразу ж реалізується.

При використанні фризерів безперервної дії подальші операції проводяться за допомогою машин і обладнання, що входять у потокову технологічну лінію виробництва морозива, або окремими апаратами.

У залежності від терміну передбачуваного зберігання гартоване морозиво може бути охолоджене до –12 або –25^ос. В іншому випадку морозиво може зберігатися до 120 діб. Імпортне морозиво, що включає різного роду консерванти й охолоджене до такої ж температури, може зберігатися до одного року.

Для гартування морозива застосовують морозильні апарати і ескімогенератори. Морозильні апарати, у свою чергу, поділяються на розсільні і швидко морозильні.

Розсільний апарат сундучного типу являє собою тепло ізольований прямокутний сталевий бак з дерев'яною ізольованою кришкою. Усередині бака розташований випарник, виконаний у вигляді металевих труб, у яких кипить аміак. Випарник омиває розсіл (розчин хлористого кальцію), що перемішується мішалкою і циркулює в баці у визначеному напрямку під дією перегородки. В окремому відсіку бака мається ванна з теплим (40-45^ос) розсолом.

З фризера морозиво заливають у гартівні форми з окремими центраторами і переміщають в апараті по його довжині від площадки заливання до площадки вивантаження. Форми переміщаються в напрямних, виконаних з металевих куточків. При цьому осередку форм виявляються зануреними в розсіл температурою –20...-25^ос. Тривалість гартування 20-25 хв. У процесі просування форм у частково гартоване морозиво вручну вставляють палички. На протилежному від місця заливання кінці апарата форми виймають і занурюють у ванну з теплим розчином для відтавання поверхневого шару морозива в осередках.

З форми одночасно витягають усі порції морозива. Після установлення рамки у верстат (знімач порцій), з наколок знімають порції морозива. Температура готового морозива не вище –12^оС. Якщо морозиво глазурується, то його опускають у глазур на наколках, тримаючи за рамку.

У даний час розсільні апарати застосовуються рідко, найбільше поширення одержали швидкоморозильні апарати, у яких як теплоносій використовується повітря. Швидкоморозильні апарати можуть бути з аміачним або фреоновим охолоджувачем. Транспортуючі пристрої в них виконані у вигляді горизонтальних або вертикальних конвеєрів. Більшість швидкоморозильних апаратів випускається в складі потокових технологічних ліній, однак вони можуть застосовуватися й окремо.

Швидкоморозильні апарат виконаний у вигляді камери, розділеної на двох частин і зібраної зі щитів, покритих ізоляцією. У першій частині камери у вертикальній площині розташований ланцюговий конвеєр (рис. 5). В іншій знаходяться батарея з оребрених труб і два вентилятори, що переміщають повітря в горизонтальному напрямку.

Брикети морозива укладаються на площадки колисок, прикріплених до ланцюгового конвеєра. Для кращого омивання охолодженим повітрям брикетів у площадках колисок зроблено отвори. Щоб запобігти примерзанню брикетів до площадок, на їхню поверхню наварені дротики. Тривалість перебування морозива в гартівному апараті 40-45 хв. Число колисок на конвеєрі в різних марок морозильних апаратів коливається від 202 до 300.

Рисунок 5 – Швидко морозильний апарат

1 – задні двері; 2 – вентилятор; 3 – конвеєр; 4 – аміачна батарея; 5 – бічні двері.

Більшість швидкоморозильних апаратів має випарник з теплопередаючою поверхнею 260 або 310 м². температура охолодного повітря –25…-35^ос, і в залежності від цього тривалість перебування морозива в гартівній камері може скорочуватися до 20-25 мін. Швидкість переміщення конвеєра в більшості швидкоморозильних апаратів регулюється за допомогою варіатора, наявному в приводі. Розвантаження колисок від брикетів загартованого морозива відбувається механічним способом шляхом перекидання колисок або зняття брикетів за допомогою розвантажувального пристрою на виході продукції з апарата. В окремих апаратах конвеєр забезпечує рух колисок на різних ділянках у горизонтальному і вертикальному напрямках. На підприємствах з невеликим обсягом виробництва морозива його гартування можна здійснювати в морозильних камерах шляхом укладання брикетів або стаканчиків із продуктом у конвеєри або касети. Температура в таких камерах підтримується автоматично за допомогою терморегуляторів і складає –20…-25^ос. Морозильні камери звичайно працюють на хладогені 12 або хладогені 22. останнім часом випускаються морозильні камери з озонобезпечними холодоагентами.

Ескімогенератори являють собою комбінований апарат карусельного типу для виготовлення дрібнофасованого морозива “ескімо” прямокутної форми на дерев'яній або пластмасовій паличці. У ньому здійснюються наступні операції: дозування формочок для морозива, попереднє охолодження і забивання у форму з продуктом палички, загартовування, глазурування шоколадною глазур'ю, подача до автомата для загортання готової продукції.

Ескімогенератор (рис 6) складається зі станції керування, каруселі, розподільника розсолу, глазурувальної голівки, дозатора, палочкозабивача, миючого пристрою, осушувача трубопроводів і електрообладнання.

Формочки, що знаходяться на каруселі просуваються по окружності, здійснюючи переривчастий рух через кожні 3 град. проходячи послідовно всі зони.

На початку зони заморожування формочки надходять до дозатора 17 (рис 14.6) і під час зупинки каруселі шість з них заповнюються порціями морозива. По мірі подальшого просування в заморожувальній зоні морозиво частково підмерзає і потраплє під палочкозабивач 1, що вставляє одночасно шість паличок. Рухаючись по колу, морозиво загартовується, а потім потрапляє в зону відтавання для витягування з формочок і занурення в шоколадну глазур. Глазуроване морозиво надходить на лотки транспортера загорткового автомата.