Курсовой проект Технологии переработки виноградных косточек

Аннотация

Цель данного курсового проекта состоит в описании и рассмотрении технологии переработки виноградных косточек.

Курсовой проект состоит из графической части и пояснительной записки. Графическая часть представляет собой чертежи, выполненные на 3-х листах формата А1. Пояснительная записка включает в себя следующие разделы: введение, современное состояние технологии, технологическую часть (характеристика сырья, характеристика получаемого продукта, характеристика вспомогательных материалов, существующая технология, аппаратурно – технологическая схема, подбор технологического оборудования), заключение, список литературы.

В разделе современное состояние технологии приведено описание современных методов технологии переработки виноградных косточек.

Технологическая часть включает в себя характеристику сырья, готового продукта (виноградное масло) и вспомогательных материалов. Также представлены существующая технология, подбор технологического оборудования и инженерно-технологические расчеты.

Заключение и список литературы являются заключительными разделами проекта.

Анотація

Метою даного курсового проекту є опис технології переробки виноградних кісточок.

Курсовий проект включає графічну частину та пояснювальну записку. Графічна частина представляє собою креслення, на 3 листах формату А1. Пояснювальна записка включає наступні розділи: введення, сучасний стан технології, технологічну частину, заключення та список літератури.

У розділі сучасний стан технології преведен опис сучасних методів технології переробки виноградних кісточок.

Технологічна частина включає в себе характеристику сировини, готового продукту і допоміжних матеріалів. Також описані існуюча технологія та підбір технологічного обладнання.

Заключення та список літератури є останніми розділами курсового проекту.

The summary

The purpose of the given academic year project consists in the description and consideration of technology of processing of grape stones.

The academic year project consists of a graphic part and an explanatory note. The graphic part represents the drawings executed on 3 sheets of format А1. The explanatory note includes following sections: introduction, a modern condition of technology, a technological part (the raw materials characteristic, the characteristic of a received product, the characteristic of the auxiliary materials, existing technology, it is hardware - the technological scheme, process equipment selection), the conclusion, the literature list.

In section the modern condition of technology is resulted the description of modern methods of technology of processing of grape stones.

The technological part includes the characteristic of the raw materials, a ready product (grape oil) and auxiliary materials. Also the existing technology, selection of the process equipment and engineering-technological calculations are presented.

The conclusion and the literature list are final sections of the project.

2. Введение

Виноград считается священным и магическим с древних времен, не только благодаря своему внешнему виду, но и благодаря своим целебным свойствам. По преданию, виноградная лоза была одним из первых растений, сотворенных всемогущим Богом на Земле. Полезные свойства масла виноградных косточек были известны еще в средние века. Примером тому служит рецепт эликсира для укрепления и придания блеска волосам на основе масла виноградных косточек и чайной розы. Создал его французский парфюмер Жозе де Маль для своей возлюбленной Анны Жуанвиль, которая была фавориткой при дворе герцога Бургундского Филиппа.

В надежде на лучшее, люди ели и пили виноград, превращали его в изюм и коньяк, компот и шампанское. Греки и итальянцы давно поняли, какое это сокровище, виноградная косточка. Столетиями они используют масло в косметике и добавляют его в разные блюда, утверждая, что чем больше винограда в организме, тем лучше. Масло виноградных косточек получило заслуженное название "гормон молодости" благодаря уникально высокому содержанию биофлавоноидов (растительных полифенолов).

В настоящее время перспективным сырьём для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей является масло из косточек винограда. Высокая биологическая ценность виноградного масла определяется комплексом биологически активных веществ, среди которых важнейшими являются биофлавоноиды, группа витаминов. Кроме того, в состав данного ценного сырьевого источника входят жирные кислоты, цитокинины, ауксины и рутины.

Виноградное масло в основном применяется для технических целей в лакокрасочной и химической промышленности. Научно-практические исследования зарубежных и российских ученых, проведенные в настоящее время, расширяют возможности использования виноградного масла в качестве полноценного компонента в пищевых и диабетических продуктах, а также его применении в медицине и косметической промышленности.

В последние годы на фармацевтическом рынке Украины рекламируются препараты, содержащие масло виноградное. Так, экстракт виноградных косточек входит в ряд средств, известных в Украине как пищевые добавки, а в России эти продукты имеют статус лекарственных препаратов.

Широкая область применения масла из косточек винограда объясняется наличием в нем целого спектра БАВ, необходимых организму. Качественный состав и содержание отдельных компонентов масла виноградного представлены в таблице 2.1.

Подсолнечное масло, дезодорированное рафинированное приведенное в таблице 2.1 в качестве контроля.

Таблица 2.1. Жирнокислотный состав и содержание биологически активных компонентов в маслах.

Таким образом, благодаря наличию комплекса БАВ (полиненасыщенных жирных кислот, биофлавоноидов, а также витаминов-синергистов), масло из косточек винограда можно считать одним из сильнейших природных антиоксидантов, которое должно занять достойное место в производстве фармацевтических препаратов, косметических средств, а также как диетический продукт и пищевая добавка.

Виноградные семена содержатся в выжимках - отходах винодельческих и сокоэкстракционных производств, перерабатывающих ягоды многолетнего растения - винограда (Vitis).

Средний состав виноградной ягоды (%): кожица - 6,5...10,5; мякоть – 87-91; семена - 2...5. Выжимки состоят из 25 % семян, 50 % ягодной кожуры и 25 % стеблей кисти (гребней). Выход выжимок 20...23 % от массы перерабатываемого винограда.

Выжимки плохо сохраняются, при хранении резко снижается масличность семян, ухудшается качество масла из-за развития в нем гидролитических и окислительных процессов. Вследствие этого рекомендуется перерабатывать выжимки сразу после их получения.

Виноградное масло, полученное из выжимок, отличается повышенной кислотностью, высоким содержанием неомыляемых липидов и очень темной окраской. Его используют только для технических целей.

Масло более высокого качества, пригодное для пищевых целей, получают при переработке виноградных семян, которые выделяют из выжимок непосредственно на винодельческих заводах.

До недавнего времени виноградное масло применялось в основном для технических целей в лакокрасочной и химической промышленности. Однако все чаще появляются сведения о виноградном масле как о полноценном пищевом и диетическом продукте, а также о его применении в медицине и парфюмерно-косметической промышленности.

Сейчас масло из виноградных косточек извлекают двумя способами: холодным прессованием и химическим экстрагированием (получением вытяжки) виноградных зернышек. При химической обработке теряется немало витаминов и полезных веществ, которыми так богато виноградное масло. Полученное прессованием масло содержит активный антиоксидант и обладает высокой биологической активностью.

А в кулинарии питательное и легкое виноградное масло используется в приготовлении маринадов, заправок к салатам, майонеза, выпечки и как заменитель арахисового масла.

3. Современное состояние технологии

Относительно источника и способа получения, масло виноградное является вторичным продуктом виноделия и может быть получено двумя методами: холодным или горячим прессованием косточек винограда и экстрагированием органическими растворителями. Способ получения масла, а также место произрастания винограда и его сорт влияют на качество получаемого продукта и область использования: методом холодного прессования получают масло высоких вкусовых качеств с более полным сохранением БАВ, чем при экстракционном методе получения. К тому же содержание масла в косточках винограда красных сортов выше, чем белых; в спелом винограде из южных винодельческих стран масла содержится больше, чем в семенах от старых кустов и из северных местностей.

Виноградные семена являются ценным отходом виноделия, из которого можно получать виноградное масло и энотанин. Влажность получаемых на винзаводах виноградных семян обычно высокая, что приводит к быстрой порче содержащихся в них ценных продуктов. Сушка виноградных семян сразу после выделения их из выжимок позволяет прекратить процессы ухудшения качества виноградного масла и энотанина. Для накопления виноградных семян в достаточном количестве, с тем чтобы переработка их имела промышленное значение даже для современных крупных маслозаводов, необходимо организовать их хранение.

Правильный выбор режима сушки и наиболее благоприятных условий хранения определенных материалов производится на основании их гигротермических характеристик.

При однократном прессовании виноградных косточек эффект съема масла в прессах в значительной мере определяется степенью их измельчения и глубиной вскрытия клеточной структуры. Получение хорошего помола из высоколузжистых виноградных косточек осложняется их специфичным строением и жесткостью структуры лузги. Для получения тонкого однородного помола виноградные косточки измельчают в два приема: сначала на дисковых дробилках или рифленых вальцах, а затем на гладких пятивальцовых станках.

Для грубого измельчения рекомендуются парные рифленые вальцы с глубиной рифлей на валках 1,5 м: при влажности косточек в пределах 9 - 10% получается мелкая крупка - смесь частичек лузги и ядра, которая затем легко захватывается гладкими валками пятивальцовых станков, куда направляют крупку для окончательного измельчения через четыре прохода. Помол с пятивальцовых станков должен содержать не менее 90 - 95% фракции, проходящей через одномиллиметровое сито.

Специфика подготовки мятки виноградных косточек к прессованию заключается в высокой степени увлажнения (до 16%), что обусловливается исключительно большой лузжистостью мятки.

Технология извлечения масла механическим способом. Для полуения масла механическим способом с применением давления можно использовать гидравлические и шнековые прессы. Гидравлические прессы раньше имели широкое распространение, но из-за конструкционных недостатков в настоящее время полностью стеснены шнековыми прессами.

Шнековые прессы можно классифицировать по технологическому назначению на две группы:

- для предварительного съема масла (форпрессы);

- для окончательного съема масла (экспеллеры).

Для производства масла из виноградных косточек применяются экспеллеры.

Экспеллер характеризуется меньшим диаметром зеерного цилиндра и шнекового вала (130...155 мм), сниженной частотой вращения шнекового вала (4,5...5,5 мин-1).

Физическая сущность процесса прессования мезги в шнековых прессах состоит в следующем. Приготовленная для прессования мезга представляет собой сыпучий пористый материал с пластичными свойствами. Под действием давления от сжатой мезги отделяется жидкая часть - масло, а твердые частицы спрессовываются в брикет - жмых. При сжатии мезги происходит уменьшения промежутков между частицами, что приводит к выделению масла. При значительном уплотнении самих частиц отжимается основное количество масла.

Основное количество масла (до 96 % от извлекаемого в прессе отжимается в первой половине пресса, в зоне первой и второй тупеней давления. При прессовании мезги происходит дополнительное вскрытие клеток (10...15%).

Сочетание пластических и упругих свойств мезги, которые приобретает она при жарении, является одним из основных факторов, определяющих величину развиваемого в прессе давления, что обусловливает и глубину отжима масла. Кроме того, глубина отжима зависит от характера нарастания давления и времени пребывания мезги под давлением.

Оптимальная пластичность мезги для предварительного или окончательного прессования достигается определенными режимами влаготепловой обработки. Отклонение от установленных режимов влечет за собой изменение оптимального сочетания влажности и температуры мезги, что приводит к нарушению процесса прессования. Мезга влажностью выше оптимальной имеет повышенную пластичность, при ее прессовании жмых не формируется, выходит в виде бесформенной пластинчатой массы. Сток масла смещается в сторону поступления материала. Через зеерные щели выходит значительное количество мезги. Резко снижается нагрузка на электродвигатель пресса.

Прессовое виноградное масло содержит большое количество взвешенных частиц, в том числе и минеральных. Очистку масла от механических примесей осуществляют в механических гущеловушках, где из масла удаляются наиболее крупные частички, а затем в обычных фильтр-прессах для удаления мелкодисперги-рованнььх частиц. Масло, подаваемое на фильтрацию, должно иметь температуру 50 - 60 С°, так как при комнатной температуре виноградное масло обладает высокой вязкостью и очень медленно фильтруется.

Осыпь с прессов, гущу с механических гущеловушек и фильтр-прессовый осадок направляют в верхний чан жаровни для повторной переработки в смеси со свежей мезгой.

Жмых, содержащий до 14 - 15% протеинов, пригоден для кормовых целей и может быть использован для изготовления активированного угля или же в качестве удобрения.

4. Технологическая часть

4.1 Характеристика сырья.

Виноград культурный - многолетнее лианоподобное растение, плоды - зеленые или темно-красные ягоды, собранные в гроздья. Ягода состоит из кожицы, сочной мякоти и косточек. В косточках найдено до 20% жирного масла, на качество которого влияют сорт и место произрастания винограда. Содержание масла в косточках винограда красных сортов выше, чем белых; в спелом винограде из южных регионов масла больше, чем в семенах от старых кустов и из северных областей. В Украине промышленное виноградарство сосредоточено в Крыму, Одесской, Николаевской, Херсонской областях и в Закарпатье.

Виноградные семена содержатся в выжимках - отходах винодельческих и сокоэкстракционных производств, перерабатывающих ягоды многолетнего растения - винограда (Vitis).

Средний состав виноградной ягоды (%): кожица - 6,5 - 10,5; мякоть – 87 - 91; семена – 2 - 5. Выжимки состоят из 25 % семян, 50 % ягодной кожуры и 25 % стеблей кисти (гребней). Выход выжимок 20 - 23 % от массы перерабатываемого винограда.

Выжимки плохо сохраняются, при хранении резко снижается масличность семян, ухудшается качество масла из-за развития в нем гидролитических и окислительных процессов. Вследствие этого рекомендуется перерабатывать выжимки сразу после их получения.

Виноградное масло получают как из выжимок, так и из выделенных из них семян (рисунок 4.1.).

Рисунок 4.1. Виноградные семена

Масло более высокого качества, пригодное для пищевых целей, получают при переработке виноградных семян, которые выделяют из выжимок непосредственно на винодельческих заводах. Выжимки с этой целью подвергают немедленной от­мывке от экстрактивных веществ, сушат до влажности 11...12%, подвергают грубому растиранию для отделения сухой оболочки виноградных ягод, затем отделяют очищенные семена. Очищенные виноградные семена периодически поступают на маслозаводы для выработки из них масла.

Химический состав выжимок и семян приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Химический состав выжимок и семян, % в пересчете на сухое вещество.

Виноградные семена как масличное сырье характеризуются следующими особенностями: высокой кислотностью масла, что объясняется ферментативными процессами при переработке ягод винограда и при последующем хранении выжимок и семян, большой засоренностью минеральными примесями, высоким со­держанием семенной оболочки (до 70...75 % массы семян), обладающей большой механической прочностью. Длина семян 4,5...7,0 мм, ширина 3,0...5,0, толщина 2,0...3,5 мм. Абсолютная масса семян 20...21 г, насыпная плотность 500...520 кг/м3.

Обезжиренные семена используют преимущественно в качестве удобрения и для получения активного угля.

Жирнокислотный состав триацилглицеролов (% от суммы): С14-0-1,6 - 1,7; С16-0-5,0 - 13,1; C18:0-3,8 - 10,0; С18:1-12,3 - 24,3; C18:2 -55,5 - 70,6; С,18:3-0,6 - 0,8.

Для получения масла высокого качества, пригодного для фармакопейных и пищевых целей, к сырьевому источнику предъявляются следующие требования:

- внешний вид – поверхность семян чистая, без посторонних примесей и без следов плесени;

- цвет – темно-красный или коричневый, характерный для каждого сорта винограда;

- запах – естественный виноградных семян, без посторонних оттенков запаха;

- наличие примесей, %, не более 2;

- массовая доля масла, %, не менее 11 − 16;

- массовая доля влаги, %, не более 6 − 7;

- кислотное число масла в семенах, мг КОН/г, не более 3,5 − 5.

4.2. Характеристика готового продукта.

Виноградное масло, масло, извлекаемое из свежих виноградных семян несброженной выжимки; представляет собой комплекс липидов и жирных кислот.

Масло виноградное, используется, как пищевое и широко распространено в средиземноморских странах, его используют с античных времен. Благодаря высокому содержанию полиненасыщенных жирных кислот, в частности линолевой, по пищевой ценности это масло не уступает подсолнечному, соевому, кукурузному. Оно имеет зеленоватый цвет, так как содержит хлорофилл, способствующий снижению холестерина в организме. Как и во всех растительных маслах, в масле виноградном содержатся витамин Е и, кроме того, процианидин и биофлавоноиды, обладающие анти-оксидантными свойствами. Масло используют как для приготовления салатов, так и для термической обработки.

Высокая биологическая ценность виноградного масла определяется комплексом биологически активных веществ, среди которых важнейшими являются биофлавоноиды, группа витаминов. Кроме того, в состав данного ценного сырьевого источника входят жирные кислоты, цитокинины, ауксины и рутины.

Виноградное масло в основном применяется для технических целей в лакокрасочной и химической промышленности. Научно-практические исследования зарубежных и российских ученых, проведенные в настоящее время, расширяют возможности использования виноградного масла в качестве полноценного компонента в пищевых и диабетических продуктах, а также его применении в медицине и косметической промышленности.

Виноградное масло имеет светло-желтоватую окраску с зеленым отливом, вкус приятный, свойственный растительным маслам, без посторонних привкусов. Относительная плотность (г/см3) 0,920 - 0,956, точка застывания – 13 - 17 °С, число омыления 178 - 190, йодное число 94 - 143; кислотное число нелетучих жирных кислот (мг КОН/г) 92 - 98 и летучих - 0,46 - 0,50, ацетильное число 2,7 - 21,5, показатель преломления при 20°С 1,470 – 1,480.

Химический состав:

(основные компоненты)

- микро - и макроэлементы;

- протеин;

- витамины Е, А, В, С и РР;

- натуральный хлорофилл;

- антиоксиданты (процианиды).

Содержание жирных кислот может меняться в зависимости от урожая:

- линолевая кислота - 58-78%;

- олеиновая кислота - 12-28%;

- пальмитиновая кислота - 5-10%;

- стеариновая кислота - 3-6%;

- пальмитолеиновая кислота - меньше 1,2%;

- линоленовая кислота - меньше 1%;

- арахиновая кислота - меньше 1%

Виноградное масло легко гидрогенизуется; получаемый саломас имеет белый цвет, температура плавления 64 - 65°С. Содержание масла в виноградных семенах колеблется от 10 до 24% в зависимости от степени зрелости, места произрастания и сорта винограда; в южных районах его накапливается больше, семена красных сортов имеют меньшую масличность, чем белые. Виноградное масло извлекают из виноградных семян путем прессования или экстракции различными растворителями. Прессовым способом без поджаривания получают масло, обладающее высокими пищевыми достоинствами; выход масла 10 - 14%. Для этого семена сушат, измельчают и подвергают трехкратному прессованию на маслобойных гидравлических прессах или однократному прессованию на шнековых прессах. Отжатое масло фильтруют на рамном фильтр-прессе.

Активные ингредиенты:

• Масло из виноградных косточек имеет самое высокое среди всех известных масел и продуктов содержание линолевой кислоты (до 76%);

• В масле таится подлинное сокровище, природа сконцентрировала в нем ценнейшие витамины, микроэлементы, жирные кислоты, дубильные вещества;

• Имеет высокое (до 135 мг%) содержание витамина Е (одна столовая ложка масла обеспечивает дневную потребность организма в этом витамине);

• Содержит растительный пигмент хлорофилл, обусловливающий интенсивную зелёную окраску масла, который обладает тонизирующим действием, усиливает основной обмен, стимулирует грануляцию и эпителизацию поражённых тканей

А так же, в составе:

• Триглицериды линолевой (70%) и олеиновой (25%) кислот;

• Биофлавоноиды (растительные полифенолы), напоминающие по своей структуре эстрогены человека;

• Более 100 активных компонентов.

Ботаническое название:

Vitis vinifera L.

4.3. Характеристика вспомогательных материалов

Вода.

Вода потребляется для получения технологического пара, для конденсации паров воды, промывки оборудования и других целей.

Для технологических процессов употребляют воду, соответствующую требованиям действующего стандарта, с общей жесткостью не более 7 мгּэкв/л. Для охлаждения холодильников и промывки оборудования может быть использована вода из открытых водоемов после соответствующей промывки.

Водяной пар.

Водяной пар применяют для производственного процесса на различных стадиях, установленных технологией производства.

Характеристика насыщенного водяного пара, применяемого в масличном производстве, представлена в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Основные характеристики насыщенного водяного пара.

В процессе производства применяются как глухой, так и острый пар.

4.4. Существующая технология

Масло виноградное получают при переработке вторичного продукта (субпродукта) виноделия - косточек винограда, которые, в зависимости от сорта, составляют 2-6% от массы ягоды и 1-4% от массы грозди. Среднее содержание семян в выжимках - 20-25% по массе. Технология переработки вторичных продуктов виноделия в разных странах мало отличается друг от друга. Переработка выжимок на спирт в зависимости от масштабов производства той или иной страны колеблется в пределах от 50 до 85%. Значительно ниже процент использования выжимок для получения масла виноградного. Для получения высококачественного масла используют свежие, хорошо сохранившиеся семена из несброженных выжимок.

Троекратным прессованием на гидравлических или шнековых прессах получают масло, пригодное для использования в фармацевтической и косметической промышленности, причем из 1 тонны сухих семян получают 110 кг масла.

Прессование при низких температурах.

Этот метод наиболее щадящий, так как осуществляется без дополнительного подогрева масла. Повышение давления в смеси сопровождается естественным повышением ее температуры - максимум до 550С, что не отражается отрицательно на качестве продукта: масла, полученные таким способом, характеризуются выраженным ароматом и вкусом, биологически активные вещества (витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, пигменты и др.) практически полностью сохраняются. Такие масла не должны подвергаться рафинации, которая значительно снижает их качество. Поэтому абсолютно нормально, что нерафинированные масла часто мутнеют.

Рассматриваемый метод не позволяет получить масло в большом объеме, что и объясняет достаточно высокую цену такого масла, называемого природное экстра. После окончания первой фазы процесса отжимки отделяются, перемешиваются и прессуются вторично. Полученное таким образом масло фильтруется. Это масло также высокого качества и не подвергается рафинации. Обозначают его как природное деликатное масло. Перед началом третьего прессования оставшаяся масса нагревается до 800С с последующим повышением давления. Полученное таким образом растительное масло носит название природное средне деликатное. Технологический процесс производства растительных масел прессованием при низких температурах не завершается.

Прессование при высоких температурах.

Последующее прессование сопровождается подогревом массы до 200°С. Полученное масло в дальнейшем рафинируется, в результате чего теряет ряд веществ и свои характерные аромат и вкус. Масла, прошедшие процесс нагревания, должны бы использоваться только для приготовления горячих кулинарных изделий. Такие масла обычно носят названия «чистое растительное масло» или «рафинированное растительное масло».

Технологический процесс при переработке виноградных косточек однократным прессованием в шнековых прессах представлен на блок-схеме 4.1.

Блок – схема 4.1. Технологический процесс при переработке виноградных косточек однократным прессованием.

При однократном прессовании виноградных косточек эффект съема масла в прессах в значительной мере определяется степенью их измельчения и глубиной вскрытия клеточной структуры. Получение хорошего помола из высоколузжистых виноградных косточек осложняется их специфичным строением и жесткостью структуры лузги. Для получения тонкого однородного помола виноградные косточки измельчают в два приема: сначала на дисковых дробилках или рифленых вальцах, а затем на гладких пятивальцовых станках.

Для грубого измельчения рекомендуются парные рифленые вальцы с глубиной рифлей на валках 1,5 м: при влажности косточек в пределах 9 - 10% получается мелкая крупка - смесь частичек лузги и ядра, которая затем легко захватывается гладкими валками пятивальцовых станков, куда направляют крупку для окончательного измельчения через четыре прохода. Помол с пятивальцовых станков должен содержать не менее 90 - 95% фракции, проходящей через одномиллиметровое сито.

Специфика подготовки мятки виноградных косточек к прессованию заключается в высокой степени увлажнения (до 16%), что обусловливается исключительно большой лузжистостью мятки. При переработке косточек в экспеллерах ЕП, оборудованных трехчанными жаровнями со сравнительно малой суммарной поверх­ностью теплопередачи, целесообразно производить увлажнение мятки до поступления ее в жаровню в специальном пропарочном шнеке, с тем, чтобы первый чан жаровни уже работал как сушильный чан. Для равномерного распределения вводимой в мятку влаги и вытеснения масла на поверхность ее частиц увлажнение в пропарочном шнеке производят одновременно острым паром и конденсатом, а процесс жарения целесообразно осуществлять в самопропаривающихся слоях.

Основные показатели при жарении мятки:

Увлажнение в пропарочном шнеке, %, до 16

Температура мятки при поступлении в жаровню, °С 75 - 80

Влажность поступающей в пресс мезги. % 9 - 11

Температура поступающей в пресс мезги, °С 100 - 105

Давление греющего пара в рубашках

Жаровни, кгс/см2, до 4

Пересушивание мезги виноградных косточек (при жесткой ее структуре) влечет за собой сильные перегрузки пресса и сопряжено с возможными его поломками.

Однократное прессование мезги виноградных косточек осуществляют в экспеллерах типа ЕП, в прессующих трактах которых развиваются достаточные усилия, обеспечивающие необходимую глубину съема масла.

Режим и показатели работы экспеллера ЕП:

Нагрузка на электродвигатель. А (при напряжении 380 В) 25 - 28

Частота вращения шнекового вала, об/мин 5,0 - 5,5

Зазоры между зеерными пластинами, мм

I ступень 0.35

II ступень 0,30

III ступень 0,25

IV ступень 0,15

Толщина ракушки, мм 7 - 8

Влажность жмыха, % 11 - 12

Масличность жмыха, % при фактической

Влажности 6 - 7

Производительность пресса, т/сут косточек 8

Жмых, содержащий до 14 - 15% протеинов, пригоден для кормовых целей и может быть использован для изготовления активированного угля или же в качестве удобрения.

Прессовое виноградное масло содержит большое количество взвешенных частиц, в том числе и минеральных. Очистку масла от механических примесей осуществляют в механических гущеловушках, где из масла удаляются наиболее крупные частички, а затем в обычных фильтр-прессах для удаления мелкодиспергированиых частиц. Масло, подаваемое на фильтрацию, должно иметь температуру 50 - 60°С, так как при комнатной температуре виноградное масло обладает высокой вязкостью и очень медленно фильтруется.

Осыпь с прессов, гущу с механических гущеловушек и фильтр-прессовый осадок направляют в верхний чан жаровни для повторной переработки в смеси со свежей мезгой.

Выход масла можно увеличить до 140-150 кг с 1 тонны семян, если проводить их переработку экстракционным способом. Экстрагирование производят бензином, сернистым углеродом, четыреххлористым углеродом или трихлорэтиленом. Метод позволяет извлечь 80% масла и увеличить его выход по сравнению с прессовым методом на 30%. Масло виноградное, полученное экстрагированием, после рафинации может использоваться как пищевое (по своим качествам приближается к маковому маслу) или в технических целях.

4.5. Аппаратурно-технологическая схема

Виноградные семена являются ценным отходом виноделия, из которого можно получать виноградное масло и энотанин. Влажность получаемых на винзаводах виноградных семян обычно высокая, что приводит к быстрой порче содер­жащихся в них ценных продуктов. Сушка виноградных семян сразу после выделения их из выжимок позволяет прекратить процессы ухудшения качества виноградного масла и энотанина. Для накопления виноградных семян в достаточном количестве, с тем чтобы переработка их имела промышленное значение даже для современных крупных маслозаводов, необходимо организовать их хранение.

Правильный выбор режима сушки и наиболее благоприятных условий хранения определенных материалов производится на основании их гигротермических характеристик.

Аппаратурно–технологическая схема переработки виноградных косточек представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. Аппаратурно–технологическая схема

Сырье, поступающее в переработку, проходит стадию высушивания до необходимой влажности 11-12%. Подсушивание сырья осуществляется на аппарате 1.

После подсушки сырье направляется на грубое измельчение, которое осуществляется на дисковой мельнице 2. Далее на сепаратор 3 для очистки от сорных примесей. Пройдя предварительную очистку, сырье проходит очистку от металлопримесей на специальНом электромагнитном сепараторе 4.

Очищенное сырье проходит процесс обрушивания на семенорушке 5 и превращается в так называемую крупку, которая поступает на повторное тонкое измельчение. Для этого применяют обычно пятивальцовый станок 6 с расположением валков друг над другом.

После вальцовки полученную муку направляют в чанную жаровню 7, где она приобретает определенные качества, соответствующие технологическим требованиям.

Масло в мятке находится в связанном состоянии. Эта связь масла с нежировым комплексом ядра проявляется в наличии поверхностного масла, капиллярного масла и масла в неразрушенных клетках.

Силы, удерживающие масло в той или иной форме связи, различны по величине, но достаточно прочно удерживают его. Это подтверждается тем, что при прессовании холодной, неподготовленной мятки в прессах получается малый выход масла. Основная цель, подготовки мятки перед прессованием направлена на то, чтобы ослабить силы, удерживающие масло в мятке, и тем самым облегчить его выход при прессовании.

Технология тепловой обработки мятки.

Содержащееся в мятке масло распределено в виде тончайших пленок на поверхности частиц и удерживается на них огромными силами молекулярного воздействия (силовое молекулярное поле поверхности), величина вторых намного больше величины давлений, развиваемых современными прессами для отжима масла.

Для преодоления или заметного ослабления сил, связывающих масло с поверхностью частиц мятки, и облегчения его отделения от нежировых компонентов ее служит процесс влаготепловой обработки. Этот процесс заключается в обработке мятки влагой и теплом при интенсивном перемешивании и доведении влажности и температуры получаемого товара, называемого мезгой, до оптимальных величин в течение определенного времени.

Влаготепловая обработка осуществляется в специальных аппаратах (жаровнях) 7. Вначале мятку увлажняют водой, при этом за счет уменьшения связанности масло переходит в относительно свободное состояние, а затем подвергают ее нагреванию и подсушиванию. Под действием влаги и тепла изменяются физико-механические свойства мятки, получается новая структура масличного материала (мезга), при которой обеспечивается максимальное извлечение масла при минимальных затратах энергии и исключаются глубокие изменения белковых веществ и масла.

При увлажнении мятки вода, попадая на поверхность части и, проникает в места разрывов масляных пленок и поглощается гидрофильной поверхностью частицы.

Масло, находящееся на этой поверхности, вытесняется. В результате капельки укрупняются, уменьшается их связь с гидрофильной гелевой поверхностью частиц, что является основном целью и достигнутым эффектом технологического процесса увлажнения мятки.

При набухании гели частиц мятки значительно увеличивающем в объеме. Вследствие этого сдавливаются и уменьшаются в объеме заполненные маслом микроскопические и ультрамикроскопические каналы и происходит выжимание масла на поверхность частиц под влиянием давления набухания.

С повышением температуры масла, содержащегося в мятке, усиливается тепловое движение его молекул, ослабляются молекулярные силы сцепления, снижается вязкость, уменьшается интенсивность силового молекулярного поля частиц мятки, за счет которого молекулы масла удерживаются на поверхности частиц. Следовательно, влаготепловая обработка оказывает существенное влияние на уменьшение связанности масла с гелевой частью мятки и значительно облегчает его отжим на прессах.

Применяемые температуры не приводят к глубоким химическим изменениям масла, однако в процессе обработки и отжима масла происходит накопление вторичных продуктов окисления. Поэтому рекомендуется не допускать нагрева мезги выше 105°С, сокращать время контакта мезги с воздухом и снижать до 5...6°С температуру масла сразу после его получения.

Из жаровни мезга попадает в шнековый пресс 8 (экспеллер) для окончательного съема масла. Здесь под действием давления, которое возникает в прессе при его работе, от мезги отделяется масло.

Выходящая из пресса экспеллерная ракушка содержит 4 - 6% масла и является ценным кормом для животных. Она собирается из-под прессов, измельчается и направляется транспортерами в склад на хранение. Масло, полученное с экспеллеров, подвергается такой же обработке, как и масло с форпрессов, т. е. проходит через гущеловушку 9 и фильтр-пресс 10. Очищенное масло направляется на склад готовой продукции.

4.6. Подбор технологического оборудования

В технологии переработки виноградных косточек, предлагается использовать следующее оборудование.

По технологической схеме, сырье, привезенное для переработки подсушивается, затем с помощью транспортеров подается на производственную очистку. Очистка косточек проводится на сепараторах типа А1-Б30. Этот сепаратор предназначен для предварительной очистки косточек от грубых, крупных примесей.

Характеристика барабанного сепаратора А1 – Б30

Производительность, т/ч 100

Мощность электродвигателя, кВт 0,37

Расход воздуха на аспирацию, м3/мин 12

Габаритные размеры, мм 2150х1130х1665

Масса, кг 400

Сепаратор предназначен для очистки семян подсолнечника от примесей, отличающихся размерами и аэродинамическими свойствами.

Электросепаратор МСР-11.

Компоненты, составляющие рушанку, различаются по электрофизическим характеристикам: диэлектрической проницаемости, удельному сопротивлению, которые зависят от химического состава и влажности оболочки и ядра. Так, электросепаратор МСР-11 позволяет разделить рушанку на ядро, недоруш, лузгу и масличную пыль.

Рисунок 4.3. Электросепаратор МСР-11

1 - бункер-питатель; 2 - труба питателя; 3 - заземленный электрод; 4 - ребра; 5 - вращающееся лопатки; 6, 7 - конические сита; 8, 11 - выгрузочные патрубки; 12 - положительный электрод; 13 - узел дебаланса; 14 – втулка.

Производительность электросепаратора МСР-11 составляет 200 т/сут; частота колебаний заземленного электрода и ситовых конических поверхностей 565 в минуту, амплитуда колебании 5,5 мм; окружная скорость лопаток 8 м/с. Электросепаратор имеет установленную мощность 2,4 кВт, рабочее напряжение на электро­дах 50 кВ.

В настоящее время сепаратор электростатического типа является наиболее перспективной машиной для разделения рушанки. В то же время в этом сепараторе не применяется аэродинамическое сепарирование лузги и ядра, что является одним из недостатков электросепаратора, - лузжистость ядра остается высокой и составляет 8 - 12%.

Семенорушка МНР.

Масличные плоды, семена и косточки в зависимости от физико-механических свойств оболочки и ядра обрушиваются различными методами. Важнейшее требование к машинам для обрушивания - разрушение оболочки не должно сопровождаться разрушением ядра. Вследствие небольших различий в физико-механических свойствах оболочек и ядра это требование выполняется не в полной мере.

Во всех случаях обрушивания целесообразно проводить разрушение оболочек семян однократным воздействием рабочих органов машины. Это позволяет точно регулировать разрушающие воздействия на семена и косточки.

Оболочку виноградных косточек разрушают на бичевой семенорушке МНР.

Рисунок 4.4. Семенорушка МНР.

1 - барабан; 2 - бич; 3, 5 - регуляторы расстояния между декой и бичами; 4 - дека; 5 - питательный валик.

Обрушивающими элементами являются стальные или чугунные колосники, образующие волнистую поверхность - деку, и шестнадцать стальных бичей. Бичи представляют собой стальные пластины длиной 972 мм, шириной 100 мм и тол­щиной 10 мм, укрепленные на вращающемся барабане.

Производительность бичевой семенорушки 50 - 60 т/сут.

Качество обрушивания семян характеризуется содержанием в рушаяке (материале, выходящем из рушки) нежелательных фракций - целых семян (целяка) и частично неразрушенных семян (недоруша), разрушенного ядра (сечки) и масличной пыли.

Пятивальцовый станок ВС – 5.

Рабочими органами пятивальцового станка типа ВС-5 являются пять валков, расположенных друг над другом по вертикали.

Пятивальцовый станок ВС-5 предназначен для измельчения ядра, семян и косточек большинства масличных культур. Верхний валок, а иногда два верхних рифленые, нижние - гладкие.

Рисунок 4.5. Пятивальцовый станок ВС-5.

1 - станина; 2 - щиты; 3 - рабочие валки; 4 - ножи; 5 – привод.

Вращение передается от нижнего пятого валка третьему и первому, второй и четвертый приводятся во вращение вследствие контакта с нечетными валками. Расстояние между валками при работе станка устанавливается самопроизвольно и зависит от количества измельчаемого материала, подаваемого в станок из питательного бункера.

Частота вращения валков 147 - 150 об/мин. Производительность пятивальцового станка ВС-5 при диаметре валков 400 мм и длине задков 1250 мм составляет 60 т/сут. Максимальное количество разрушенных клеток достигает 70 - 80 %.

Степень разрушения клеточных структур семян и ядра существенно зависит от содержания лузги, или шелухи, влажности и температуры.

Шестичанная жаровня Ж – 68.

Оборудование для тепловой обработки мятки. Все стадии влаготепловой обработки мятки происходят в жаровне, состоящей из чанов, которые изготавливают чугунными литыми или стальными сварными.

Шестичанная жаровня Ж-68 состоит из шести чанов 7 сварной конструкции, расположенных соосно один над другими плотно соединенных с помощью пазовых соединений. Конструкция установлена на опоре 14.

Рисунок 4.5. Шестичанная жаровня Ж-68.

1 – чан; 2 – монтажные люки; 3 – трубная паропроводящая система; 4 – ножа; 5 – муфта; 6, 11 – паровые рубашки; 7 – мотор-редуктор; 8 – окна аспирационные; 9 – вытяжная труба; 10 – отверстия для мезги; 12 – вал; 13 – отвод конденсата; 14 – опора; 15 – окна.

Техническая характеристика шестичанной жаровни Ж-68

Производительность, т/с:

Для косточек винограда 150

Диаметр чана внутренний, мм 2100

Высота чана, мм 528

Общая поверхность нагрева чанов, м2 33,5

Давление пара в патрубке, МПа 0,6

Частота вращения вала, мин-1 32

Мощность привода жаровни, кВт 30

Высота жаровни, мм 6830

Маслопресс ЕП (экспеллер).

Маслопресс ЕП (производство Германии) служит для окончательного съема масла. Масличность жмыха по осям двукратног прессования составляет 4,5...4%.

Рисунок 4.6. Маслопресс ЕП (экспеллер)

Станина 1 пресса в отличие от других типов сварная. На задней стойке ее укреплен чугунный кожух редуктора 2. Между передней и задней стойками установлен зеер 3, состоящий из двух половинок. На передней стойке размещены опорный подшипник вала 7 и питатель 5.

Техническая характеристика маслопресса ЕП

Производительность, т/ч 17 - 20

Частота вращения шнекового вала, мин-1 4,9 - 5,8

Масличность получаемой ракушки, % До 4,5

Мощность электродвигателя, кВт 12 - 15

Габаритные размеры, мм 2842x1680x3651

В процессе предварительного или окончательного съема масла в шнековых прессах в него попадают частицы мезги и жмыха, которые выносятся потоками масла через зеерные щели. Наличие в масле твердых примесей снижает его качество и затрудняет дальнейшую переработку, а контакт примесей с маслом ведет к интенсификации его окисления, ферментативному гидролизу и, следовательно, к ухудшению биологической ценности масла, его органолептических свойств и т. п.

Для очистки растительных масел от механических примесей применяют отстаивание (в гущеловушках), инерционную очистку (на вибрационных ситах), центрифугирование (в центрифугах и сепараторах) и фильтрацию (на фильтр-прессах).

Механизированная гущеловушка.

Рисунок 4.7. Гущеловушка

Представляет собой простейший сепаратор, предназначенный для удаления механических примесей из прессового масла. Гущеловушка состоит из прямо­угольной в плане емкости 1, в которой находится скребковый ценной механизм, включающий в себя двойную цепь 5 с укрепленными на ней скребками 6.

Цепь натянута и перемещается с помощью четырех звездочек 3 закрепленных на валиках.

Масло с примесью до 10% механической взвеси поступает в гущеловушку через приемный карман 2. Взвесь, содержащаяся в масле, постепенно переносится вверх и подается на сетчатую поверхность горизонтальной перегородки 7, откуда перемещается скребками к выводному шнеку 4.

Очищенное масло с содержанием взвеси до 0,3 % выводится на последующую обработку через патрубки 8, расположенные под сетчатой перегородкой. Движение цепей скребкового механизма проходит медленно, со скоростью 2...3 м/ч, производительность гущеловушки равна 8... 10 т масла в час. Изготавливают ее обычно как нестандартизированное оборудование.

Фильтр – пресс.

Фильтр-пресс состоит из набора прямоугольных вертикальных чередующихся пластин (рам и плит) 2, между которыми располагают в виде салфеток фильтрующую ткань. Весь набор собирают с помощью двух горизонтальных направляющих балок 6 круглого сечения, закрепленных в опорной неподвижной раме 5. Фильтр-прессы изготавливают из чугуна, стали или нержавеющей стали.

С помощью подвижной нажимной плиты 3 и упорной плиты 1 все плиты и рамы прочно зажимают в пакет зажимным устройством 4 (может быть ручным, электромеханическим или гидравлическим).

Рисунок 4.8. Фильтр - пресс

Фильтр-пресс размещают на специальном металлическом корыте со шнеком, куда поступает в начальный момент фильтрации мутный фильтрат (его затем перефильтровывают). Сюда же сбрасывают шлам при чистке фильтра.

Трубопроводная арматура

Монтируется на трубопроводах, емкостях, агрегатах, технологических установках и предназначена для отключения, распределения, регулирования или сброса потоков сред.

4.6. Инженерно – технологические расчеты

На основании рассмотренной технологии переработки виноградных косточек составляем приближенные инженерно-технологические расчеты оборудования для производства виноградного масла.

В технологическую линию процесса входит маслопресс ЕП.

В данном курсовом проекте проводим инженерно – технологический расчет маслопресса ЕП. Этот расчет является приближенным, так как конструктивное исполнение маслопресса ЕП может быть различным. Данный расчет является общим с учетом индивидуальности культуры и конструктивных особенностей аппарата.

Производительность маслопресса ЕП (по переработке виноградных косточек) находим по формуле:

,

Где

G–производительность аппарата кг/ч;

S–площадь поперечного сечения шнека м2 (, где D диаметр шнека, мм);

S–шаг витка шнека, мм;

N–число оборотов шнека, об/мин;

φ–0,125-0,4 (0,125-для крупно - кускового материала, 0,4-для мелкого материала);

ρн-плотность насыпного материала, кг/м3 (плотность виноградных косточек 350 кг/м3).

Диаметр шнека D принимаем равным 300 мм. Частота вращения шнека равна 4,5-5,8 об/мин. Шаг витка шнека принимаем равным 100 мм. Плотность насыпного материала 300 кг/м3.

Отсюда,

Определяем скорость перемещения шнека W по формуле:

Где

S-шаг витка шнека, мм;

N-частота вращения шнека, об/мин.

Технологические расчеты переработки виноградных косточек производятся согласно установленной технологии.

5. Заключение

Прессование при низких температурах. Этот метод наиболее щадящий, так как осуществляется без дополнительного подогрева масла. Повышение давления в смеси сопровождается естественным повышением ее температуры - максимум до 55°С, что не отражается отрицательно на качестве продукта: масла, полученные таким способом, характеризуются выраженным ароматом и вкусом, биологически активные вещества (витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, пигменты и др.) практически полностью сохраняются. Такие масла не должны подвергаться рафинации, которая значительно снижает их качество. Поэтому абсолютно нормально, что нерафинированные масла часто мутнеют.

Рассматриваемый метод не позволяет получить масло в большом объеме, что и объясняет достаточно высокую цену такого масла, называемого природное экстра. После окончания первой фазы процесса отжимки отделяются, перемешиваются и прессуются вторично. Полученное таким образом масло фильтруется. Это масло также высокого качества и не подвергается рафинации. Обозначают его как природное деликатное масло. Перед началом третьего прессования оставшаяся масса нагревается до 80°С с последующим повышением давления. Полученное таким образом растительное масло носит название природное средне деликатное. Технологический процесс производства растительных масел прессованием при низких температурах не завершается.

Прессование при высоких температурах. Последующее прессование сопровождается подогревом массы до 200°С. Полученное масло в дальнейшем рафинируется, в результате чего теряет ряд веществ и свои характерные аромат и вкус. Масла, прошедшие процесс нагревания, должны бы использоваться только для приготовления горячих кулинарных изделий. Такие масла обычно носят названия «чистое растительное масло» или «рафинированное растительное масло».

Рассмотрение технологии переработки переработки виноградных косточек позволяет сделать вывод о том, что наиболее эффективной является технология прессования при высоких температурах.

Эта технология делает переработку виноградных косточек высоко рентабельной.

Дальнейшее совершенствование технологии должно быть направлено на улучшение качества и повышение выходов виноградного масла.

6. Список литературы

1. Калошин Ю. А. «Технология и оборудование масложировых предприятий», Москва, 2002.

2. Труды выпуск 28 «Технология и оборудование масложирового и эфиромасличного производства», Краснодар, 1970.

3. Щербаков В. Г. «Биохимия и товароведение масличного сырья», Москва ВО «Агропромиздат», 1991.

4. «Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров», под общ. ред. д. т.н. А. Г. Сергеева, Ленинград, 1975.

5. Горбатюк В. И. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999.

6. Маркетинговая стратегия предприятий АПК. Иванец В. М. КГАУ. - Симферополь. “Таврия”, 1997.

7. Процессы и аппараты пищевых производств/ В. Н. Стабников, В. Д. Попов, М.: Агропромиздат, —1976.

8. В. Н. Тютюнникова, Г. Л. Юхновский, А. Л. Маркман. «Технология переработки жиров», М.: Пищепромиздат, 1950.

9. «Основные направления развития масложировой промышленности на 1986—1990 гг.» (материалы к заседанию научно-технического совета НПО «Масложирпром»), Л., 1985.

10. Журнал «Масложировая промышленность» №1, 2005.

11. Журнал «Масложировая промышленность» №8, 2007.