способ получения молочно-белкового продукта из растительного сырья и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения молочно-белкового продукта из растительного сырья, включающий цикл загрузки исходного сырья и воды в герметичный бак, цикл измельчения сырья режущим механизмом в водной среде, цикл тепловой обработки измельченной массы паром при отключенном режущем механизме и цикл слива полученного продукта из герметичного бака при включенном режущем механизме, отличающийся тем, что продукт получают одновременно в двух герметичных баках, причем после окончания цикла измельчения сырья и в период цикла его тепловой обработки, но не позже его окончания в одном из баков осуществляют цикл слива полученного продукта, цикл загрузки исходного сырья и цикл его измельчения во втором баке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрузку исходного сырья и воды осуществляют при соотношении 1 : 5 - 1 : 10, измельчение осуществляют в течение 1 - 10 мин, тепловую обработку осуществляют паром с температурой Т = 110 - 140^oC под давлением p = 2 - 5 атм в течение t = 5 - 20 мин с соотношением объема испаренной воды к объему измельченной массы равным 1 : 5 - 1 : 10.

3. Установка для получения молочно-белкового продукта из растительного сырья, содержащая электропривод с приводным валом и размолочно-варочный агрегат, включающий бак с герметичной крышкой, снабженный сливным патрубком с краном, загрузочную воронку, установленную на крышке бака и снабженную затвором с уплотнительным узлом, режущий механизм, содержащий крестообразный ротор с периферийными ножами, установленный в донной части бака на вертикальном валу, кинематически связанным с электроприводом, крышку ротора, закрепленную в верхней его части и выполненную в виде диска с отверстиями, сепаратор, выполненный в виде цилиндрического стакана с отверстиями, установленный на дне бака и охватывающий с зазором режущий механизм, разделительный кольцевой диск, размещенный над режущим механизмом, опирающийся на верхний торец сепаратора и закрепленный в баке с образованием зазора между своей внешней кольцевой поверхностью и боковой стенкой бака, парораспределитель, снабженный патрубком с краном для соединения с парогенератором и установленный в баке между его дном и распределительным диском, отличающаяся тем, что она снабжена вторым размолочно-варочным агрегатом, а приводной вал электропривода установлен параллельно вертикальным валам режущих механизмов двух размолочно-варочных агрегатов и кинематически связан с ними посредством управляемых муфт сцепления, причем режущий механизм размолочно-варочных агрегатов снабжен центробежным экструдером.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что стенки и дно бака, по крайней мере, одного размолочно-варочного агрегата снабжены рубашкой, выполненной, например, в виде двойных стенок.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что полости между двойными стенками и дном бака размолочно-варочного агрегата заполнены теплоизолятором.

6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что центробежный экструдер выполнен в виде диска, закрепленного в нижней части ротора, снабженного лопастями, равномерно размещенными, по крайней мере, на одной из его торцевых поверхностей, по архимедовой спирали.

7. Установка по п.3, отличающаяся тем, что размолочно-варочный агрегат снабжен рассекателем, выполненным в виде двух пластин, установленных на разделительном кольцевом диске диаметрально и крестообразно.

8. Установка по п.3, отличающаяся тем, что дно бака размолочно-варочного агрегата сопрягается с боковой стенкой по вогнутой криволинейной поверхности и образует с разделительным кольцевым диском равномерно сужающийся к боковой стенке бака зазор.

9. Установка по п.3, отличающаяся тем, что парораспределитель выполнен в виде кольцевого трубопровода с отверстиями.

10. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена системой очистки воды.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что она снабжена автоматическим дозатором подачи очищенной воды в загрузочные воронки размолочно-варочного агрегата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к малогабаритному оборудованию для пищевой промышленности и может быть использовано для получения молочно-белкового продукта из растительного сырья, преимущественно для получения соевого молока путем измельчения и тепловой обработки соевых бобов.

Известна машина для производства сыра тофу, содержащая воронку, мельницу, центрифугу-сепаратор и приемник свернувшегося молока или творога. Для компактности машины дробилку и центрифугу располагают в одном корпусе. В данной машине реализуется следующий способ получения молочно-белкового продукта из растительного сырья: исходное сырье через воронку подается для измельчения в водяной контейнер с дробилкой, после чего направляется внутрь сепаратора. Во вращающейся цилиндрической корзине из состава с измельченной консистенций происходит отделение творога из молока (патент РСТ N 89/00818, МКИ4 A 23 L 1/20, A 47 J 19/00, 28.07.88 г.).

К недостаткам данной машины следует отнести ее низкую производительность и низкую эффективность извлечения растительного белка ввиду отсутствия тепловой обработки измельченного продукта.

Известна установка для извлечения белка из растительного сырья для получения пищевых продуктов (патент США N 3598611, НКИ 426-523, МКИ А 22 С 18/10, A 23 J 1/00, 10.08.71 г.). Установка содержит теплоизоляционный бак, в дне которого на вертикальном валу установлен измельчитель в виде ротора с ножами и цилиндр-сепаратор. Вертикальный вал посредством муфты соединен с электроприводом. В нижней части бака установлен тэновый электронагреватель, в цепь питания которого включен реостат. В данной установке по сравнению с предыдущей существенно повышен выход белкового продукта, поскольку исходное сырье после размола подвергается тепловой обработке в теплоизолированном баке. Однако она имеет низкую производительность.

Известна установка "соевая корова", наиболее близкая по числу совпадающих существенных признаков с заявляемой, которая взята за прототип ("Соя - путь к успеху", Дмитрий Тихомиров, ж-л "Оборудование" N3, 1999 г.; Техническая документация к установке "Соевая корова"). В комплект оборудования по производству продуктов питания на основе сои входят три агрегата: размолочно-варочный аппарат, электропарогенератор и отжимной пресс. При этом размолочно-варочный агрегат установки содержит бак с герметичной крышкой, снабженный сливным патрубком с краном, загрузочную воронку, установленную на крышке бака и снабженную затвором с уплотнительным узлом, режущий механизм, содержащий крестообразный ротор с периферийными ножами, установленный в донной части бака, вал которого соосен вертикальном валу электропривода, крышку ротора, закрепленную в верхней его части и выполненную в виде диска с отверстиями, сепаратор, выполненный в виде цилиндрического стакана с отверстиями, установленный на дне бака и охватывающий с зазором режущий механизм, разделительный кольцевой диск, внутренней своей кольцевой поверхностью охватывающий сепаратор в верхней его части и закрепленный в баке с образованием зазора между своей внешней кольцевой поверхностью и боковой стенкой бака, парораспределитель, установленный в баке между его дном и распределительным диском, выполненный в виде кольцевого трубопровода с отверстиями, снабженного патрубком с краном для соединения с парогенератором. В данной установке реализуется следующий способ получения молочно-белкового продукта из растительного сырья: предварительно обработанные бобы сои массой 2 кг через загрузочную воронку помещают вместе с 15 литрами воды в герметичный бак, где происходит измельчение бобов и экстрагирование соевого белка в воде. Размол производится ножами, а экстрагирование осуществляют в баке без доступа воздуха путем нагрева массы с помощью пара. Цикл слива размолотого и обработанного продукта, загрузки новой партии исходного сырья и его размола соизмерим по времени с циклом варки измельченного продукта. Весь цикл длится 15 мин. Обработанную теплом массу отжимают, отделяя соевое молоко от окары. Данная установка высокотехнологична, поскольку позволяет повысить выделение белка из исходного продукта. Однако она имеет низкую производительность, так как ее режущий механизм содержит всего два ножа и в ней нерационально используется электропривод, не функционирующий в процессе варки измельченной массы. Кроме того, она имеет не очень удачную компоновку: расположение приводного вала двигателя соосно с валом ротора, что в случае протечки белковой массы, обладающей высокими клеящими свойствами, приводит к стопорению вала электропривода и, как правило, к выходу его из строя.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности и эффективности способа получения молочно-белкового продукта из растительного сырья за счет более рационального использования электродвигателя при незначительном усложнении конструкции установки. Кроме того, изобретение позволяет повысить надежность работы установки.

Для решения поставленной задачи в способе получения молочно-белкового продукта из растительного сырья, включающем цикл загрузки исходного сырья и воды в герметичный бак, цикл измельчения сырья режущим механизмом в водной среде, цикл тепловой обработки измельченной массы паром при отключенном режущем механизме и цикл слива полученного продукта из герметичного бака при включенном режущем механизме, продукт получают одновременно в двух герметичных баках, причем после окончания цикла измельчения сырья и в период цикла его тепловой обработки, но не позже его окончания в одном из баков, осуществляют цикл слива полученного продукта, цикл загрузки исходного сырья и цикл его измельчения во втором баке.

При этом загрузку исходного сырья и воды осуществляют при соотношении 1: 5 - 1:10, измельчение осуществляют в течение 1 - 10 мин, тепловую обработку осуществляют паром с температурой T=110 - 140^oC под давлением p=2 - 5 атм в течение t= 5 - 20 мин с соотношением объема испаренной воды к объему измельченной массы, равным 1:5 - 1:10.

Поставленная задача решается также за счет того, что в установке для получения молочно-белкового продукта из растительного сырья содержащей электропривод с приводным валом и размолочно-варочный агрегат, включающий бак с герметичной крышкой, снабженный сливным патрубком с краном, загрузочную воронку, установленную на крышке бака и снабженную затвором с уплотнительным узлом, режущий механизм, содержащий крестообразный ротор с четырьмя периферийными ножами, установленный в донной части бака на вертикальном валу, кинематически связанном с электроприводом, крышку ротора, закрепленную в верхней его части и выполненную в виде диска с отверстиями, сепаратор, выполненный в виде цилиндрического стакана с отверстиями, установленный на дне бака и охватывающий с зазором режущий механизм, разделительный кольцевой диск, размещенный над режущим механизмом, опирающийся на верхний торец сепаратора и закрепленный в баке с образованием зазора между своей внешней кольцевой поверхностью и боковой стенкой бака, парораспределитель, снабженный патрубком с краном для соединения с парогенератором и установленный в баке между его дном и распределительным диском, введен второй размолочно-варочный агрегат, а приводной вал электропривода установлен параллельно вертикальным валам режущих механизмов двух размолочно-варочных агрегатов и кинематически связан с ними посредством управляемых муфт сцепления, причем режущий механизм размолочно-варочных агрегатов снабжен центробежным экструдером.

При этом стенки и дно бака установки по крайней мере одного размолочно-варочного агрегата могут быть снабжены рубашкой, выполненной, например, в виде двойных стенок. Полости между двойными стенками и дном бака размолочно-варочного агрегата могут быть заполнены теплоизолятором.

Как вариант центробежный экструдер может быть выполнен в виде диска, закрепленного в нижней части ротора, снабженного лопастями, равномерно размещенными по крайней мере на одной из его торцевых поверхностей по архимедовой спирали и направленными в сторону вращения режущего инструмента.

Парораспределитель может быть выполнен в виде кольцевого трубопровода с отверстиями.

Целесообразно размолочно-варочные агрегаты установки снабдить рассекателями, выполненными в виде двух пластин, установленных на разделительном кольцевом диске диаметрально и крестообразно.

Для повышения процесса измельчения исходного продукта дно бака размолочно-варочного агрегата сопрягается с боковой стенкой по вогнутой криволинейной поверхности и образует с разделительным кольцевым диском равномерно сужающийся к боковой стенке бака зазор.

Для повышения качества готового пищевого продукта установка может быть оснащена системой очистки воды и автоматическим дозатором подачи очищенной воды в загрузочные воронки размолочно- варочного агрегата.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами: на фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - продольный разрез размолочно-варочного агрегата; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 6 - циклограммы работы установки, где: "а" - циклограмма работы первого размолочно-варочного агрегата, "б" - то же второго агрегата, "г" - циклограмма работы электропривода.

Установка получения молочно-белкового продукта из растительного сырья содержит: корпус 1, в котором установлено два размолочно-варочных агрегата 2, электропривод 3, систему очистки воды, состоящую из фильтров 4, кранов 5 и трубопроводов 6, соединенную с автоматическим дозатором 7 для подачи очищенной воды в размолочно-варочные агрегаты 2. Установка снабжена также кранами 8, обратными клапанами 9 для подсоединения ее трубопроводом 10 к источнику пара, например к парогенератору 11, который может входить в комплект установки.

Каждый размолочно-варочный агрегат 2 содержит бак 12 с герметичной крышкой 13, в которой установлена загрузочная воронка 14 со стопорным осевым затвором 15, снабженным уплотнительным узлом 16. Бак 12 снабжен сливным патрубком 17 с краном 18. В донной части бака 12 установлен режущий механизм, который содержит крестообразный ротор 19, на периферийных концах которого закреплены четыре ножа 20. Ротор 19 установлен на вертикальном валу 21, который посредством сцепной муфты 22 и шкива 23 кинематически связан с электроприводом 3. Приводной вал 24 электропривода 3 установлен параллельно вертикальным валам 21 режущих механизмов двух размолочно-варочных агрегатов 2. Ротор 19 снабжен крышкой 25, выполненной в виде диска, закрепленного на роторе 19. В крышке 25 выполнены отверстия 26.

Установка содержит также центробежный экструдер, осуществляющий активное механическое перемешивание измельчаемой массы, оттесняя ее от центра бака 2 к его периферии. Он может быть выполнен в виде диска 27, закрепленного в нижней части ротора 19 и снабженного лопастями 28, равномерно размещенными на одной из сторон или на обоих сторонах диска 27 по архимедовой спирали. Режущий механизм охвачен с зазором сепаратором 29, выполненным в виде цилиндрического стакана с отверстиями, закрепленного в дне бака 12. Над режущим механизмом с опорой на верхний торец сепаратора 29 в баке 12 закреплен разделительный диск 30, например, с помощью опорных шпилек 31 с крепежными элементами. Разделительный диск 30 закреплен с образованием зазора между его внешней кольцевой поверхностью и боковой внутренней стенкой бака 12. В донной нише 32, образованной дном бака 12 и разделительным кольцевым диском 30, расположен парораспределитель, выполненный, например, в виде кольцевого трубопровода 33 с отверстиями 34. Парораспределитель снабжен патрубком 35, краном 8 и обратным клапаном 9 для соединения с парогенератором 11. Дно бака 12 сопрягается с его боковой стенкой по вогнутой криволинейной поверхности 36, образующей с разделительным кольцевым диском 30 равномерно сужающийся к боковой стенке бака 12 зазор 37. Размолочно-варочный агрегат 2 снабжен рассекателем, выполненным в виде двух пластин 38, свободно установленных на разделительном кольцевом диске 30 диаметрально и крестообразно.

Стенки и дно бака 12 по крайней мере одного размолочно-варочного агрегата 2 могут быть снабжены теплоизоляционной рубашкой, выполненной в виде двойных стенок 39. При этом полости между двойными стенками могут быть заполнены теплоизоляционным материалом 40.

Заявляемый способ получения молочно-белкового продукта из растительного сырья в данной установке реализуется следующим образом.

Предварительно обработанные бобы сои вместе с очищенной водой через загрузочную воронку 14 помещают в герметичный бак 12 одного размолочно-варочного агрегата 2 (цикл "з₁" на фиг. 6 - а). После чего закрывают затвор 15 и подключают электропривод 3 через шкив 23 и муфту сцепления 22 к вертикальному валу 21 ротора 19 режущего механизма данного размолочно-варочного агрегата. Вращающийся ротор 19 ножами 20 производит измельчение бобов в водной среде (цикл "и₁" на фиг. 6 - а). При этом измельченные частички через отверстия 26 в крышке 25 ротора и свободное пространство между плечами крестообразного ротора 19 перемещаются к центробежному экструдеру 27 и, взаимодействуя с его лопастями 28, оттесняются через отверстия сепаратора 29 к боковым стенкам бака 12, где через сужающийся зазор 37 поступают в верхнюю часть разделительного диска 30 и вновь к ротору с ножами. Выполнение дна бака 12 с вогнутой криволинейной поверхностью с равномерным сужением зазора к боковой стенке бака между разделительным диском 30 и дном, а также снабжение установки центробежным экструдером позволяет существенного повысить эффективность измельчения бобов за счет интенсификации механического перемешивания измельчаемой массы и тем самым существенно сократить цикл измельчения. За цикл измельчения образуется равномерная мелкодисперсная суспензия. После окончания цикла измельчения, когда фракция бобов достигнет не более 0,3 мм, режущий механизм отключают и приступают к циклу варки измельченных бобов. Для этого открывают кран 8 и пар от парогенератора 11 по парораспределителю 33 и его отверстиям 34 поступает в нижнюю часть бака 12, обеспечивая тепловую обработку (варку) суспензии с максимальным выделением растительного белка (цикл "в₁" на фиг. 6 - а). Снабжение бака теплоизоляционной рубашкой позволяет стабилизировать температуру варки и повысить эффективность установки.

С началом цикла варки измельченной в воде массы (суспензии) в первом размолочно-варочном агрегате 2 осуществляют цикл загрузки и измельчения в водной среде бобов во втором размолочно-варочном агрегате 2 (циклы "з₂" и "и₂" на фиг. 6 - б) аналогичным образом, как и в первом агрегате. При этом электропривод кинематически соединяют с вертикальным валом 21 механизма измельчения второго агрегата 2. С окончанием цикла измельчения бобов в водной среде во втором агрегате 2 заканчивается цикл варки суспензии в первом агрегате 2. Электропривод переключают на первый агрегат 2 и осуществляют цикл слива полученного продукта (цикл "с₁" на фиг. 6 - а) из первого агрегата 2 через сливной патрубок с краном 18. А во втором агрегате 2 начинают цикл варки измельченной суспензии (цикл "в₂" на фиг. 6 - б). В дальнейшем циклы повторяются, а электропривод поочередно переключают с одного розмолочно-варочного агрегата 2 на другой (фиг. 6 - г). При этом цикл "в₁₍₂₎" на любом агрегате по времени не меньше суммы циклов "с₂₍₁₎", "з₂₍₁₎" и "и₂₍₁₎" на другом агрегате.

Пример осуществления способа.

4 кг предварительно обработанных соевых бобов помещали в 50-литровый бак первого размолочно-варочного агрегата, куда вводили также 28 литров очищенной воды из расчета на 1 кг бобов 7 литров воды. Данное соотношение выбиралось исходя из влагосвязывающей способности белков сои, обеспечивающей получение стабильной эмульсии и гелеобразную форму готовым пищевым продуктам. Цикл загрузки с герметизацией бака составлял в среднем 2-3 мин. В качестве исходного продукта могут быть взяты и другое растительное сырье, в частности рис, или смеси растительных веществ.

После загрузки осуществляли цикл измельчения с активным механическим перемешиванием бобов в водной среде посредством вращающихся со скоростью 2850 об/мин ножей и центробежного экструдера. Данный цикл составлял от 1 до 7 мин. С окончанием цикла измельчения приступали к тепловой обработке измельченной массы паром с температурой 110 - 140^oC и давлением p = 2 - 5 атм. Расход испаренной воды составлял 0,1 - 0,2 литра на 1 литр измельченной массы. Температура массы при этом составляла 90 - 105^oC. При тепловой обработке происходит экстрагирование соевого белка в воде без доступа воздуха. Цикл варки (тепловой обработки) составлял от 7 до 15 мин. В любом случае продолжительность цикла слива полученного в предшествующем периоде продукта, цикла загрузки исходного сырья с очищенной водой и цикла измельчения бобов в сумме не превышал длительность цикла тепловой обработки измельченной массы во втором размолочно-варочном агрегате.

Полученную после каждого периода обработки массу сливали в пресс и отжимали, отделяя соевое молоко от окары.

С каждого размолочно-варочного агрегата за один период получали до 30 литров соевого молока, которое могло являться конечным продуктом для реализации. Из молока в дальнейшем получали также соевый сыр (тофу), соевый майонез, соевый йогурт или другой пищевой продукт.

Данный способ и установка для его осуществления позволили повысить производительность получения конечного продукта в среднем на 80%.

Кроме того, данная установка высокотехнологична, поскольку позволяет повысить выделение белка из исходного продукта до значений выше 85% с высоким качеством готового продукта.