Кондитерская промышленность

Аппараты и установки непрерывного действия для приготовления сиропов и их уваривания

Непрерывное приготовление сиропов позволяет резко сократить время растворения сахара и тем самым снизить длительное влияние высо­ких температур на сироп.

Непрерывное приготовление сиропа осуществляется на установках и в аппаратах, в которых растворение сахара происходит при атмосферном или избыточном давлении. В первом случае сахар растворяется сначала в воде, а затем в водно-сахарный раствор вводится патока (или инвертный сироп); во втором случае сахар растворяется в водно-паточном растворе. Сироповароч­ные станции агрегатируются из различного оборудования (дозирующего, смешивающего, теплового, контрольно-измерительного и др.). В настоящее время наибольшее распространение получили станции ШСК и ШСА-1.

Сироповарочная станция ШСК

Предназначена для получения сиропа при атмосферном давлении. Станция снабжена мерной и дозировочной аппаратурой.

Сахар-песок растворяется сначала в воде, а затем в раствор добавляется патока. Таким образом, в станции ШСК сахар-песок соприкасается с патокой только после полного растворения. Это дает возможность полу­чить более светлый сироп.

Основным аппаратом сироповарочной станции ШСК является шес­тисекционный растворитель (рисунок 1).

Рисунок 1 - Шестисекционный растворитель для приготовления сахарного сиропа
Рисунок 1 — Шестисекционный растворитель для приготовления сахарного сиропа

Он состоит из корпуса 3, закрытого слоем термоизоляции, станины 1, вала 4 с лопастной мешалкой 5 и барабанным фильтром 9, привода 2, тру­бопроводов и наружного кожуха.

Корпус 3 растворителя изготовлен из коррозионно-стойкой стали и пред­ставляет собой горизонтальную полуцилиндрическую емкость, разделенную вертикальными перегородками 8 на шесть сообщающихся секций. Секции со­общаются между собой через отверстия в перегородках, перекрываемые же­лобчатыми направляющими 7, приваренными к перегородкам для удлинения пути следования смеси в целях получения сиропа равномерной концентрации.

Таким образом, непрерывное движение раствора из секции в секцию осуществляется по принципу сообщающихся сосудов.

В VI секции на валу закреплен вращающийся барабанный сетчатый фильтр 9. Обечайка фильтра — сетчатая разборная для удобства очистки.

Растворитель нагревается паром, подаваемым в паровую рубашку II, которая разделена натри части, охватывающие по две секции для возмож­ности регулирования процесса нагревания. Каждая часть покрыта тепло­-изоляционным слоем, поверх которого надевается металлический кожух.

Конденсат удаляется через конденсато-отводчики 12. Для удаления остатков сиропа из растворителя после работы в I, II и III секциях в нижней части вертикальных перегородок предусмотрены от­верстия, перекрываемые заслонками с рукоятками 6. Во время работы за­слонки перекрывают отверстия. Из IV, V и VI секций сироп по окончании работы удаляется через спускные краны. В VI секции предусмотрен регу­лятор уровня сиропа.

Растворитель снабжен терморегулятором для автоматического регу­лирования температуры сиропа, манометром, манометрическим термо­метром и стационарными термометрами.

Просеянный и очищенный от металлических примесей сахар-песок из дозатора непрерывно поступает в I секцию растворителя, одновремен­но с этим сюда же из бачка подогревателя-дозатора подается теплая вода.

Происходит смешивание сахара-песка и горячей воды, и за время прохож­дения раствора по первым четырем обогреваемым секциям сахар-песок растворяется. В V секции сахарный сироп смешивается с патокой и инвертным сиропом. Далее сахаропаточный сироп поступает в VI секцию рас­творителя и, пройдя фильтр, выходит через спускной кран 10 в промежуточный сборник, откуда перекачивается к местам потребления.

Недостатком станции ШСК является то, что растворение сахара про­исходит в большом количестве воды, для выпаривания которой требуется длительное тепловое воздействие. Это вызывает значительное увеличение количества редуцирующих веществ, ухудшение качества готового сиропа и увеличивает затраты теплоты.

Сироповарочная станция ШСА-1

В результате сравнительной оценки работы различных сироповарочных станций установлено, что станция, в основу которой положен принцип растворения сахара в патоке под давле­нием с добавлением воды в небольших количествах, имеет наиболее короткий производственный цикл (до 5 мин) и позволяет получать сироп более высокого качества.

Станция (рисунок 2, а) состоит из устройства для дозирования саха­ра-песка и аппарата для приготовления сиропа, причем последний в зави­симости от производительности станции может состоять из двух и более агрегатов производительностью 2 т/ч или 4 т/ч сиропа каждый.

В состав станции входит следующее оборудование: сборники 1 для па­токи, инвертного сиропа и воды, сборник .2 для сахара-песка, два двухплун­жерных насоса 8 для дозирования патоки и инвертного сиропа, смеситель-растворитель 3 шнекового типа с мешалкой и паровой рубаш­кой, плунжерный насос 4 для подачи кашицеобразной смеси из смесителя в змеевик варочной колонки 5 (греющая часть унифицированного змеевико­вого вакуум-аппарата), пароотделитель 6, сборник готового сиропа 7.

Станция оснащена приборами технологического контроля и автома­тическими регуляторами. На станции предусмотрены световая сигнализа­ция и блокировка работы технологического оборудования, система автоматической продувки оборудования и трубопроводов. Электрическая аппаратура дистанционного управления, приборы и регуляторы устанав­ливаются на щите управления и контроля.

На станции можно приготовить сахаропаточные, сахароинвертные и чисто сахарные сиропы.

Аппаратурно-технологическая схема станции представлена на рисунке 2, б. Из рецептурных сборников насосы-дозаторы 12 и 13 подают жид­кие компоненты: патоку (или инвертный сироп) и воду в воронку 11 сме­сителя 8. В эту же воронку ленточный дозатор 10 из бункера 9 подает сахар-песок. В смесителе компоненты перемешиваются и образуется кашицеобразная масса влажностью 17—18 %.

Температура инвертного сиропа 40—50 °С, температура патоки, пода­ваемой в смеситель, поддерживается в пределах 65—70 °С. В смесителе 8 все компоненты рецептурной смеси перемешиваются двумя лопастными валами 14 и подогреваются паром с помощью паровой рубашки до темпе­ратуры 65—70 °С. Время смешивания 3—3,5 мин.

Полученная рецептурная смесь влажностью 17-18%, представляющая собой кашицу не с полностью растворенными кристаллами сахара, посту­пает в промежуточный сборник 15 и плунжерным насосом 7 перекачивает­ся в змеевик варочной колонки 6, где смесь находится в течение 1—1,5 мин. За это время кристаллы сахара полностью растворяются. Избыточное дав­ление греющего пара поддерживается в пределах 0,45—0,55 МПа.

На выходе из греющей колонки змеевик соединяется с расширителем 5, внутри которого установлен диск с отверстиями диаметром 10—15 мм. Диск оказывает сопротивление потоку движущегося сиропа, обеспечивая тем самым избыточное давление в змеевике 0,17—0,20 МПа.

Образовавшийся в сиропе вторичный пар удаляется в пароотделителе 4. Вторичный пар отводится через верхний патрубок, к которому подсоединя­ется трубопровод, связанный с вентилятором. Готовый сироп собирается в нижней конической части пароотделителя и отводится в сборник сиропа 2, который снабжен фильтром 3 с ячейками диаметром 1 мм. По мере необхо­димости готовый сироп перекачивают к местам потребления шестеренным насосом 1.

а — блок рецептурных сборников и сироповарочный агрегат; б — аппаратурно-технологическая схема Рисунок 2 - Сироповарочная станция непрерывного действия ШСА-1
а — блок рецептурных сборников и сироповарочный агрегат;
б — аппаратурно-технологическая схема
Рисунок 2 — Сироповарочная станция непрерывного действия ШСА-1

Сиропная станция благодаря короткому производственному циклу (не более 5 мин) и особенностям процесса растворения сахара в патоке под давлением позволяет получать светлый, прозрачный сироп высокой концентрации (88 % сухих веществ) при низком содержании редуцирую­щих веществ (до 14 %). При выработке чисто сахарного сиропа влажно­стью 18—20 % влажность рецептурной смеси поддерживается в пределах 24—26 %; соответственно этому избыточное давление греющего пара сни­жается до 0,3-0,35 МПа.

В сироповарочной станции применяется ленточный дозатор, смеси­тель шнекового типа и змеевиковая варочная колонка.

Ленточный дозатор ШД- 1М

Ленточный дозатор ШД- 1М непрерывного действия предназначен для объемного дозирования сахара-песка и др.

Дозатор (рисунок 3, а) состоит из вертикальной шахты 10 и горизонталь­ного корпуса 18, внутри которого встроены ленточный конвейер и привод.

Шахта 10 снабжена электронными сигнализаторами уровня продукта 11 и 12 и электропультом 13. Внутри шахты расположен ворошитель, при­водимый в движение рычагами 9. На боковой стенке шахты расположено отверстие, которое закрывается заслонкой 5. Положение заслонки регу­лируется вращением маховика 3. Через коническую передачу 7 вращение передается горизонтальному валу 6 и реечному зацеплению 8, которое пе­ремещает заслонку 5 в вертикальной плоскости.

Ленточный конвейер и ворошитель приводятся в движение от элект­родвигателя постоянного тока через ременную передачу, закрытую ограж­дением 15, и редуктор 17. Ременная передача приводит в движение тахогенератор 16, электрический сигнал от которого подается на пульт управления, где установлен вольтметр, шкала которого отградуирована в единицах частоты вращения вала электродвигателя 14. Продукт из корпу­са ссыпается по гибкому рукаву 2 в рамку 1. Окно 4 предназначено для контроля работы ленточного конвейера.

Дозатор (рисунок 3, б) работает следующим образом. Продукт поступает в вертикальную шахту 7. Стабильное дозирование обеспечивается при условии, если уровень продукта в шахте будет относительно постоянным. Постоянство уровня поддерживается сигнализаторами уровня: сигназизатор 9 верхнего уровня посылает импульс о необходимости прекращения подачи продукта, а сигнализатор 8 нижнего уровня — о необходимости заполнения шахты новой порцией. Ворошитель 6, совершая колебательное движение, препятствует сво­дообразованию. Дном шахты служит лента конвейера 5, уносящая из шахты слой продукта, толщина которого, а следовательно, и производительность до­затора регулируются подъемом или опусканием вертикальной заслонки 10. Регулировать производительность при постоянном уровне заслонки можно также путем изменения частоты вращения вала электродвигателя постоянного тока, увеличивая или уменьшая при этом скорость ленты конвейера 5.

Слой продукта, ссыпаясь с конвейера 5, проходит под постоянными магнитами 11, которые задерживают ферропримеси. По течке 3 и гибкому рукаву 2 продукт поступает в приемный патрубок 1 машины. Окно 4 слу­жит для очистки конвейера 5 от продукта.

Погрешность дозирования составляет ±1,5 %. Производительность ленточного дозатора до 1100 кг/ч.

а — общий вид; б — схема Рисунок 3 - Ленточный дозатор ШД-1М непрерывного действия
а — общий вид; б — схема
Рисунок 3 — Ленточный дозатор ШД-1М непрерывного действия

Смеситель

Смеситель (рисунок 4) предназначен для получения кашицеобразной рецептурной смеси, состоящей из не полностью растворенных кристал­лов сахара-песка, патоки, воды и инвертного сиропа (при работе с пони­женным содержанием патоки).

Смеситель непрерывного действия состоит из корпуса 19 с паровой ру­башкой 18 и съемными крышками (верхней 9 и торцевых 5 и 10), двух гори­зонтальных валов 21 с лопастями 20, привода валов и сварной рамы.

В верхней крышке расположен прямоугольный патрубок с фланцем для подсоединения дозатора сахара-песка, а также патрубок для спуска продук­товых трубопроводов: патоки, воды и инвертного сиропа. Крышка, снабже­ния рукоятками 8, при открытии поворачивается на кронштейнах 23. Герметизация крышки осуществляется с помощью накидных пальцев 7, за­тягиваемых фигурными гайками 6.

Греющий пар давлением до 0,1 МПа подается в рубашку по двум патруб­кам 22, которые располагаются на боковой поверхности; спуск конденсата производится через патрубок 1. В днище корпуса предусмотрен расширитель 2 для выходящей смеси, заканчивающийся патрубком с фланцем для присоеди­нения к насосу.

Перемешивание компонентов осуществляется двумя мешалками, вра­щающимися с частотой 60 об/мин. Мешалка представляет собой вал 21, на котором по всей длине крепятся лопасти 20. Каждая лопасть смещена по от­ношению к соседней на 90°; кроме того, все лопасти повернуты по отноше­нию к оси вала на 45°. Данный угол может быть изменен таким образом, чтобы обеспечить продвижение и перемешивание рецептурной смеси. Время пребывания смеси в смесителе составляет 3—3,5 мин. Валы вращаются в шарикоподшипниках 16, находящихся в выносных корпусах 4 и 15. Места выхода вала из корпуса уплотнены буксовыми сальниками 3 и 17.

Один из валов получает враще­ние от цепной передачи через звез­дочку 12 и шпонку 14. Другой вал получает вращение от первого через пару шестерен 13. Цепная и зубчатая передачи закрыты ограждением 11.

Весь смеситель крепится к горизон­тальной раме 24 лапами 26. Рама снабжена опорными стойками 25.

Рисунок 4 - Смеситель
Рисунок 4 — Смеситель

Змеевиковая варочная колонка

Змеевиковая варочная колонка (рисунок 5) представляет собой ци­линдрический стальной корпус 7 с приваренным к нему штампованным стальным днищем в нижней части и съемной крышкой 5. Внутри корпуса смонтирован медный змеевик 6, име­ющий два ряда витков, соединенных между собой последовательно. Нижний конец змеевика присоединяется к трубопроводу от сиропного плунжерного насоса, питающего варочную ко­лонку, верхний — к соединительному трубопроводу 2, который идет в пароотделитель.

В верхней части корпуса 7варочной колонки имеется штуцер для по­дачи греющего пара; на крышке смонтированы манометр 4, предохрани­ тельный клапан 3 и кран 1 для выпуска воздуха. В днище колонки имеются штуцер 9 для подачи сиропа, штуцер 10 для спуска конденсата и кран 8 для продувки.

Рисунок 5 - Змеевиковая варочная колонка
Рисунок 5 — Змеевиковая варочная колонка

Фильтры

Фильтры в сироповарочных станциях служат для очистки готового сиропа от посторонних примесей. Они применяются также для очистки начинок и других жидких кондитерских масс. В общем случае фильтры представляют собой каркасные металлические рамы или цилиндры, обтя­нутые сеткой с ячейками диаметром 0,25—1,5 мм. Наиболее эффективно работает самоочищающийся фильтр (рисунок 6).

Фильтр состоит из стального корпуса, сетчатого стакана 4 и привод­ного вала 3 со звездочкой 7. Корпус имеет входной 1 и выходной 2 патруб­ки и отстойник 8 с легкосъемной крышкой. Сетчатый фильтрующий стакан 4 изготовлен из перфорированной листовой стали с отверстиями диаметром 1,5—2 мм. Осадок с наружной поверхности стакана снимается ножом 9, положение которого регулируется установочным винтом 10.

Фильтр присоединяют к нагнетательной линии продуктового трубо­провода. Звездочку 7 соединяют с приводом той машины, на которой он смонтирован. Очищаемый сироп поступает в пространство между корпусом и вращающимся фильтрующим стаканом, проходит через отверстия сетки внутри стакана и через торцевое отверстие попадает в выходной пат­рубок. Осадок на наружной поверхности стакана непрерывно снимается ножом, по мере накопления его периодически выгружают из отстойника вручную. Для предотвращения вытекания продукта через отверстие в крышке 5 фильтра предусмотрено уплотнение 6.

Рисунок 6 - Сетчатый самоочищающийся фильтр
Рисунок 6 — Сетчатый самоочищающийся фильтр

Правила эксплуатации сироповарочных станций

В сироповарочных станциях предварительно проверяют наличие смазки в редукторах и кор­пусах подшипников, натяжение цепей, герметичность системы, работо­способность всего технологического оборудования и готовность к работе системы контрольно-измерительных приборов и средств автоматики.

Перед пуском станции трубопроводы для патоки, инвертного сиропа и все системы плунжерного насоса, а также продуктовый трубопровод и насосы для перекачивания кашицеобразной смеси и сиропа продувают паром. Все насосы продувают в течение 5— 10 мин. Затем удаляют воздух и остатки конденсата из парового пространства, а также из сборников для патоки и воды. Для этого открывают продувные краны и краны для спуска конденсата. Постепенно, во избежание гидравлического удара, открыва­ют запорные вентили и под давлением пара до 0,2 МПа продувают паровое пространство. Когда из кранов пойдет сухой пар, их закрывают и подклю­чают паровое пространство аппаратов к обратной линии через конденсато-отводчики. После прогревания оборудования и подачи компонентов давление пара постепенно поднимают до рабочего.

При пуске сироповарочной станции необходимо тарировать (прове­рять точность дозирования компонентов) дозирующие насосы для патоки и инвертного сиропа. Подачу воды регулируют вентилем, установленным перед расходомером.

Производительность сироповарочного агрегата определяется пропуск­ной способностью плунжерного насоса для подачи кашицеобразной сме­си в змеевиковую варочную колонку.

Во время работы сироповарочной станции необходимо внимательно следить за наличием сырья в рецептурных сборниках, систематически контролировать температуру патоки после подогревателя, инвертного си­ропа в сборнике, кашицеобразной смеси в смесителе и готового сиропа на выходе. Постоянно следует наблюдать за давлением пара в рубашке смесителя, в змеевиковой варочной колонке и на общей линии паропровода. Расход воды в агрегате необходимо контролировать с помощью расходо­мера. Необходимо следить за лампами на передней панели щита, показы­вающими уровень жидкости в смесителе и сборнике готового сиропа.

В конце смены сироповарочный агрегат следует продувать паром. Для этого на продуктовом трубопроводе перекрывают краны перед плунжер­ными насосами и сборником готового сиропа. Затем на паровом трубо­проводе открывают вентили для продувки насосов и аппаратов всей станции. После тщательной очистки поверхностей оборудования, сопри­касающихся с продуктом, перекрывают паровые вентили. После продув­ки в сборнике готового сиропа образуется сладкая вода, которую перекачивают шестеренным насосом в специальный сборник. Спуск сладкой воды в дренаж недопустим.

Для удаления нагара и различных механических отложений оборудова­ние сироповарочной станции периодически промывают 10 %-ным раство­ром карбоната калия (К2СO3). Раствор щелочи сливают в трубопровод промывных вод.

Перегородка между сиропным и формующим отделениями должна быть установлена так, чтобы пар не попадал из варочного отделения в формующее.

К обслуживанию сироповарочной станции допускаются лица, прошед­шие специальный инструктаж, сдавшие технический минимум и знающие правила техники безопасности. При эксплуатации необходимо соблюдать правила техники безопасности и выполнять следующие требования:

  • в соответствии с графиком паровые рубашки смесителя, варочной ко­лонки и змеевики подогревателей при испытаниях необходимо заполнять водой под давлением выше рабочего согласно требованиям Котлонадзора;
  • все продуктовые, паровые и обратные трубопроводы следует регу­лярно испытывать на прочность и герметичность;
  • запрещается пользоваться неисправными контрольными прибора­ми, предохранительными устройствами и ограждениями;
  • электродвигатели должны быть заземлены;
  • ремонтные работы разрешается выполнять только после снятия на­пряжения и перекрытия подачи греющего пара;
  • при промывке коммуникаций щелочью необходимо работать в за­щитных очках, перчатках и фартуке.