番茄酱生产设备中积垢的成因及清洗剂研究

Posted 2023-01-13 配方

篇首语：尔曹身与名俱灭，不废江河万古流。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了番茄酱生产设备中积垢的成因及清洗剂研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

新疆是我国番茄酱的主要产区，已形成生产番茄酱的大中型企业群，80%～90%的番茄酱供出口。这些企业的生产设备几乎都是进口国外的较先进成套生产线，但在生产中闪蒸浓缩工序的前预热器的管壁和杀菌工序管壁上常出现积垢现象，严重影响了热传导质量和物料传输速率，不得不停产检修、清洗设备。常规清洗方法耗时较长(一般1～3d)；清洗剂在设备中循环次数较多(一般为30～50次)，使用温度较高，耗费能量较大。我们从分析积垢的成因入手，根据番茄酱中主要成分在高温下可能发生的变化，通过显微结构分析，筛选出一种快速、经济、无污染、不腐蚀设备的清洗剂配方。
1 材料与方法
1.1 试剂NaOH，Na2CO3，HCl，HNO3，H2SO4，H3PO4均为工业级试剂，Ba(OH)2(分析纯)，丙酮、三乙醇胺为分析纯试剂，表面活性剂OP为食品级试剂，渗透剂HO 10，发泡剂HO 8，其它助剂均为工业级。
1.2 供试材料番茄酱橙黄色片状积垢及褐黑色块状积垢均由蓝星清洗新疆分公司提供，来源于新疆屯河集团番茄制品公司番茄酱厂。
1.3 试验方法
1.3.1 积垢的成分分析及显微观察片状积垢中总糖含量：取积垢消化水解后，用碱性铜试剂法测定；不溶性糖含量：以碱性铜试剂法测定可溶性糖，再用总糖含量-可溶性糖含量，再计算得出。蛋白质含量用凯氏定氮法；粗脂肪含量用索氏提取法；灰份用灼烧法测定。积垢体系的pH值：取积垢20g，粉碎后加20ml蒸馏水浸泡15min，用酸度计测pH值。片状积垢显微结构观察：取少量片状积垢样品，用蒸馏水溶胀后在显微镜下观察。溶胀后的样品在室温下干燥后再观察。
1.3.2 番茄受热粘结试验水洗组实验：将番茄(新鲜)打碎后，加水冲洗，过滤，收集滤渣；滤渣加水，再过滤，收集滤渣；所收集的滤渣加少量水置于洁净的铁制器皿中，在103～106℃下加热3h。对照组实验：将打碎的番茄(新鲜)直接置于相同的洁净铁制器皿中，在103～106℃下加热3h。
1.3.3 清洗配方及工艺由结垢成因分析，设计三种L系列配方(表1)。清洗工艺：将每一配方分为助剂1和助剂2；处理积垢时将助剂1与助剂2临时混合(也可先加入助剂1，再加入助剂2)，温度：25～35℃。加入药剂后轻微振荡15min后放置一段时间。

1.3.4 最优化工艺的固体残渣测量方法片状积垢和滤纸90℃干燥30min到恒重，片状积垢经优化配方处理后，冷至室温加水50ml，抽滤，滤渣及滤纸90℃烘干30min至恒重，计算固体残余及溶垢率。溶垢率(%)=积垢质量+滤纸质量-滤渣与滤纸总质量积垢质量×100%
2 结果及分析
2.1 积垢成因探讨积垢系番茄酱在105℃的生产工艺下受热变性粘附在管道内壁上形成，呈弱酸性。经测定，片状积垢中除水份外，不溶性糖类含量较高，另有部分蛋白质，少量的粗脂肪和灰分。这些不溶性糖类成分复杂，包括纤维素、果胶质和加热而变性的糖类。经水溶胀的积垢，外观及体积变化较小，但在显微镜下观察，有小块橘皮样黄色固体被包裹于透明凝胶样物质中。室温下干燥后，在显微镜下观察，凝胶样物质大幅萎缩为干性白色薄层状。经丙酮等有机溶剂及浓碱处理后，积垢外观变化不大，且发现凝胶样显微结构未被破坏，由此判断凝胶样物质为糖类高聚物。番茄受热粘结试验表明，打碎的番茄直接加热(对照组)比经过水洗并过滤的番茄糊受热更易粘结，水洗组与器皿的粘结力较低。分析得出，番茄糊水洗后的滤液含较多的糖类，如可溶性果胶等。由此可知，这些糖类受热变性与其它不溶性糖类一起形成积垢骨架，紧密附着在管壁上。
2.2 L系列配方的作用机理尽管强酸作用于积垢有一定效果，但其腐蚀性强，需加强热，对环境和周围设施也会造成危害，故不宜选用。考虑到积垢和番茄酱均为弱酸性，并含有一定量的蛋白质，故本系列配方采用碱性配方。对积垢剖析还发现，片状积垢具有层状结构，所以采用发泡剂渗透到层与层之间，通过迅速发泡产生气体和泡沫，撑开层与层之间的结合力，并破坏积垢与管壁之间的结合，从而将积垢从管壁上剥离下来。所以还需添加必要的渗透剂，同时加入乳化剂以除去阻滞其它药剂作用的脂类。
2.3 L配方的溶垢效果L系列配方与两个对照组的清洗效果见表2。

2.4 优化L配方工艺特点固体渣滓残余(平均)：49.8%；主要作用时间：0.5～1.0h；工作温度：25～35℃。反应中放热，加剧了泡沫膨胀，使除垢更为迅速；废液处理简单，无污染；所选各类试剂不会因残留对食品造成污染，且易清除处理；本品为碱性，故对管道腐蚀作用小；由于产热剂、发泡剂等与助剂之间有影响，故需分为两剂。
2.5 L2配方对块状积垢的作用黑褐色块状积垢为长期未经清洗所致，其质地坚硬，厚约2cm左右，对热传导质量和物料传输影响比片状积垢更为严重。块状积垢比片状积垢也更难清除。以L2配方处理此样品，5h后样品变软；22h后块状积垢样品有相当一部分被分散到溶液中。
3 小结经过优化的L系列配方与其它配方相比，对番茄酱片状积垢处理的时间短，溶垢率高，工作温度低，能耗小；对一般方法难以处理的块状结垢有一定效果。另外此工艺无污染，无有害残留，适合食品生产设备的清洗；同时对番茄生产设备腐蚀小。虽然配方分为助剂1与助剂2两剂，需临时混合，但由于其快速、高效、经济等突出特点，此工艺为番茄酱生产厂家提供了一种优良清洗剂。