АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СУБЛИМАЦИОННЫХ ПРОДУКТОВ НА ПРИМЕРЕ ЛУКА И СВЕКЛЫ

АННОТАЦИЯ

По результатам экспериментов анализированы объекты сублимационной сушки (свекла и лук), были изучены тепломассообменные процессы, приведены физико-химические показатели, определили негативное влияние на качество и определили температуру замерзания на основании значений криоскопической температуры сушильных установок, изучены способы начальной подготовки сушильных сооружений.

ABSTRACT

According to the results of the experiments, objects of freeze-drying (beets and onions) were analyzed, heat and mass transfer processes were studied, physic-chemical indicators were given, the negative impact on quality was determined and the freezing temperature was determined based on the values of the cryoscopy temperature of drying plants, methods of initial preparation of drying facilities were studied.

Ключевые слова: сублимационная сушка, тепломассообменные процессы, сушильные сооружения.

Keywords: sublimation drying, heat and mass transfer processes, drying facilities.

В настоящее время в мире с каждым днем растет спрос на качественные продукты питания, сушеные фрукты и овощи, богатые природными витаминами, а также сублимационно-вяленые продукты. Качество сублимационной сушки высокое, а его качественные показатели полностью соответствуют международным стандартам. Сублимационная сушка как технологический процесс включает в себя несколько стадий: подготовку материала, его замораживание, загрузку в сублимационную камеру, сублимационную сушку и упаковку.

Технология сублимационной сушки позволяет получить продукт очень высокого качества в обмен на то, что она проводится при низкой температуре и глубоком вакууме. Однако чем длиннее цикл сушки, тем больше требуется энергии для поддержания глубокого вакуума. Поэтому для повышения эффективности процесса сублимационной сушки путем совмещения нескольких стадий, осуществления непрерывной сублимационной сушки, сокращения периода сушки, использования лиофильной сушки при начальном испарении влаги, разработки и создания новых технологий сублимационной сушки для снижения энерго- и капиталоемкости затрат важно найти решения сопутствующих вопросов.

При этом важно повысить эффективность процесса сублимационной сушки сельскохозяйственной продукции, сократить время процесса за счет внедрения малостадийной и непрерывной сушки, оптимизировать технологии сушки с начальной обработкой в электромагнитном диапазоне сверхвысоких частот для испарения исходной влаги путем замораживания. В настоящее время основными направлениями развития сублимационных сушильных аппаратов являются: современные методы ускорения процесса, в том числе методы специальной обработки сушильных материалов, методы интенсивной теплопередачи в зону сублимации и отвод паров воды из зоны сублимации для повышения поверхности испарения сублимационных аппаратов и повысить эффективность этого метода за счет использования.

Сублимационную сушку пищевых продуктов следует применять в основном при сушке образцов с важными показателями качества и в тех случаях, когда невозможно использовать другие способы сушки. Сублимационная сушка сочетает в себе замораживание и вакуумную сушку, что позволяет сохранить пищевую ценность, химический состав и структуру продуктов. В мировой практике сублимацией сушат продукты с высоким выходом биологической и пищевой ценности. К таким продуктам относятся грибы – шампиньоны, креветки, фрукты, крапива, фруктовые и овощные соки, пюре и прочее. Однако конвективные или другие методы сублимационной сушки также используются для сушки некоторых термолабильных пищевых продуктов, которые теряют витамины, вкус и запах или цвет.

Среди овощей сублимационной сушки в качестве объектов исследования было решено выбрать лук и свеклу в связи с высоким спросом на мировых рынках.

Среди овощей лук относится к тому типу продуктов, где процесс хранения сложен. При сушке традиционным конвективным способом происходят значительные изменения химического состава лука. Перспективно консервирование лука методом сублимационной сушки. Восстановление всех его свойств после погружения, а также широта диапазона температур хранения вяленого продукта подтверждает, что сублимационная сушка лука, несомненно, превосходит другие способы консервирования.

Свекла суповая, в числе других овощных культур – низкокалорийный, диетический растительный продукт, является мощным средством снятия усталости и утомления в организме человека.

Следует отметить, что в связи с высокой гигроскопичностью свеклы всегда должна контролироваться влажность закрытых помещений, где происходит процесс ее осмотра, измельчения и упаковки. Высушенный продукт упакован под вакуумом в пакеты из трехслойной полимерной пленки. Свекла, предварительно термически обработанная, замороженная, а затем сублимированная, может быть использована в качестве наполнителя пищевых концентратов.

В соответствии с технологическими рекомендациями в качестве объекта сушки для сравнительного анализа процессов тепломассообмена при вакуумно-сублимационной сушке у нас имеется широкий ассортимент овощей, выращенных в регионе, пользующихся повышенным спросом на рынке. 

Сорт лука «Банько» - среднеспелый сорт, цвет сухой ботвы желто-коричневый, головки луковицы крупные, круглые, диаметр 7-10 см, внутренняя кора мясистая белая, средняя масса 140-150 г, содержание сухого вещества 9-10%, урожайность 80-100 т/га. Срок созревания 130-135 дней. Этот сорт лука широко используется в консервной промышленности. Сорт свеклы Бордо создан во Всероссийском научно-исследовательском институте овощеводства и семеноводства. В 1943 году внесен в Государственный реестр Республики Узбекистан. Эртапишар нав. Период роста 115–120 дней. Листья темно-зеленые, листья крупные, корневище округлое, кора и мякоть темно-красные, длиной 15–18 см, диаметром 12–14 см, сочные и сладкие. Он весит 160 г и имеет урожайность 40-45 тонн с гектара. Пригоден для вторичной переработки и устойчив к болезням. В лаборатории проанализирован до- и послесублимационный химический состав образцов лука «Банько» и свеклы «Бордо». При этом в белках определяли методом Кельдаля содержание общего сахара и аскорбиновой кислоты ЮССХ (ВЭЙКС). Однако содержание влаги определяли на приборе Mettler Tolledo GH. Количество общих углеводов определяют по разнице количества белка и золы от общего сухого вещества. Физико-химические показатели, полученные до и после сублимационной сушки образцов лука и свеклы, приведены в табл. 1 и 2.

Обычно отбирают сорта лука с острым вкусом и сильным запахом. Сублимационная сушка лука используется в готовом продукте как добавка в различные начинки для борщей. В последние годы также наблюдается резкий рост спроса на сушеную свеклу на мировом продовольственном рынке.

Таблица 1.

Физико-химические свойства лука репчатого и лука сушеного (сублимационный метод)

Таблица 2.

Физико-химические свойства свеклы и сушеной свеклы сублимационный метод)

Из всех известных способов сушки пищевых продуктов сублимационная сушка является наиболее дорогостоящей, а также наиболее приемлемой по качественным показателям. Это объясняется тем, что пищевые, диетические и товарные свойства высушенных таким образом продуктов максимально сохраняются. Однако, несмотря на упомянутые выше преимущества, большая продолжительность процесса сублимационной сушки является процессом с большими энергозатратами. Поэтому разработка способа ускорения сушки сублимационным методом имеет большое научное и практическое значение.

Замораживание продуктов перед сублимационной сушкой является одной из первоначальных операций, ускоряющих процесс сушки и положительно влияющих на качество вяленого продукта. Наличие незамерзшей влаги в вяленом продукте может вызвать вспенивание в процессе сублимации и выход ее из лотка, что отрицательно скажется на качестве вяленого продукта. Такие случаи могут иметь место и при повышении температуры продукта в зоне сублимации до температуры плавления кристаллической влаги.

Таблица 3.

Относительное количество замороженной влаги зависит от температуры замерзания продукта

Как видно из таблицы, вклад мерзлой влаги увеличивается с понижением температуры замерзания, а вклад мерзлой влаги уменьшается с увеличением концентрации сухого вещества в свекле. Сублимационную сушку рекомендуется замораживать при температуре о > 0,8. Согласно рекомендациям В. Г. Поповского [2], температура замерзания должна быть на 10°С ниже температуры интенсивного плавления. Учитывая изложенное, примем, что температура замерзания свеклы и лука составляет -20÷-25°С .

Таким образом, температура замерзания определялась на основе значений криоскопической температуры объектов сушки, температуры замерзания замерзшей влаги и значений температуры плавления кристаллической влаги. Предварительная подготовка сушильных помещений механические и термические воздействия, после чего сырье подвергается сублимационной сушке. Свойства и композиционные свойства пищевых материалов определяют способ их подготовки к сушке.

Лука и свеклы их сначала сортируют, моют и чистят. Затем лук нарезают кубиками 6х6х6мм и свеклу 8х8х8мм, укладывают в лотки в соотношении 6-8 кг/м 2 и образцы замораживают до достижения температуры -25°С. Образцы замороженных овощей затем сушат в сублимационном устройстве под глубоким вакуумом (10–15 Па).

При проведении процесса сублимационной сушки все исследования проводились в одних и тех же режимах. Остаточное давление в процессе сушки находилось в пределах 10-15 Па. При сублимационной сушке температуру поддерживали в диапазоне от 0 до +40°С. В лабораторных экспериментах обработка волн электромагнитного диапазона проводилась в стандартных микроволновых печах. Образцы подвергают кратковременной термообработке (2-3 минуты), удаляют образцы от избыточной влаги на фильтровальной бумаге и выдерживают 5-7 минут при комнатной температуре. Затем образцы для испытаний помещают в холодильник при температуре -25°С.

Когда исследовательские образцы помещаются в холодильник, важно, чтобы они располагались на поддоне сушильного шкафа разной толщины. В процессе заморозки в холодильнике замораживают в течение 7-8 часов в зависимости от типа объекта исследования, а затем помещают в сублимационную сушильную камеру для сушки. Овощное сырье свекла и лук, отбираемые для сушки, должны соответствовать нормативным требованиям.

Показатели качества исследуемых продуктов включают: органолептическую оценку, влажность, жизнестойкость, содержание сухих веществ, кислотность, количество красителей, количество витамина С, а также другие показатели.

По результатам экспериментов анализирован  объекты сублимационной сушки (свекла и лук), были изучены тепломассообменных процессов, приведены физико-химические показатели, определяли негативное влияние на качество и определяли температуру замерзания на основании значений криоскопической температуры сушильных установок, изучены способы начальной подготовки сушильных сооружений.

Исходя из приведенных данных можно сделать вывод, что физико-химические свойства продуктов, анализ температуры замерзания продукта, соблюдение на процесса и подготовки продуктов поможет получить точных сравнений.

Список литературы:

1. Гуйго Э.И. Экспериментальное исследование поля влажности продукта, высушиваемого методом сублимации. - В сб. Сублимационная сушка пищевых продуктов. - М.: ЦИНТИП пищепром, 1967, с. 27.
2. Шахов С. В., Кононов Н. Р. Моделирование процесса вакуум-сублимационной сушки с использованием теплоты фазовых превращений //Молодежь в науке: Новые аргументы. – 2016. – С. 175-178.
3. Zhang, M , Mamatov, S , Yaping, Sh , Jia, A , Liu, C . The new drying technology of sea cucumber. Journal of Physics: Conference Series, 2021; 2131(5), 052071 <https://doi:10.1088/1742-6596/2131/5/052071> 
4. Kadirov U, Mannanov U, Aripov M, Meliboyev M, and Mamatov S. Improvement of dill freeze-drying technology. In: E3S. Web of Conferences; 2020 <https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022203002>
5. Aripov M, Mamatov S, Turobjonov S.  Studying the application of dielectric pretreatment before drying. In: E3S. Web of Conferences; 2020 <https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019301067>
6. Поспелова И.Г. Разработка технологии сублимационной сушки фруктов и овощей с использованием СВЧ- и УЗ- излучателей. Автореф. дисс. канд. техн. наук. – Ижевск, 2009. - 19 с.
7. Семенов Г. В., Шейн Н. В., Троянова Т. Л. Выбор режимов замораживания и сублимационной сушки термолабильных объектов //Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2002. – №. 5-6. – С. 38-41.