Экспериментальные исследование сублимационной сушки

Введение

Сушка является старейшим методом сохранения пищевых продуктов и одним из наиболее распространенных процессов, используемых для улучшения пищевой устойчивости, так как она уменьшает водную активность продукта, снижает микробиологическую активность и сводит к минимуму физические и химические изменения во время хранения [1, c. 6]. Помимо сохранения питательных веществ, витаминов и минералов, этот метод позволяет серьезно минимизировать затраты на транспортировку и хранение.

Большинство сельхозпродуктов обезвожены традиционными методами, такими как солнечная сушка, представляющая собой длительный процесс и приводящая к потере многих активных компонентов. Кроме того, время регидратации для традиционного солнечного сушеного продукта может составлять несколько часов из-за его крайне плохих свойств регидратации [2, c. 5].

Сублимационная сушка может быть использована для заготовки деликатесных видов фруктов, потому что цена таких продуктов должна быть экономически выгодной, так как процесс сублимации требует более 20 ч, что приводит к большим энергетическим и материальным затратам.

Широко известно, что, несмотря на то что сублимационная сушка является превосходным методом с точки зрения качества, она, тем не менее, уступает другим методам сушки из-за чрезмерного потребления энергии. Поскольку в процессе сублимации требуется длительное время сушки (более 20 ч) и потребление энергии также является высоким, применение этого метода в пищевой промышленности ограниченно.

Традиционная технология сублимированных продуктов включает в себя два основных процесса:

• замораживание (8-10 часов)
• сублимационная сушка (18-24 часа)

Для предотвращения дегидратации активных компонентов и сокращения времени сушки был разработан новый процесс в виде предварительной обработки с ИК-лучами.

Рисунок 1. Технологическая схема традиционной сублимационной сушки

Инфракрасное тепло успешно используется в пищевой промышленности, так как обеспечивает быстрое нагревание и его можно использовать на стадии предварительной обработки продукта, что обеспечивает интенсивность процесса во время сушки.

Методы и объекты

Для сравнения характеристик процесса сублимационной сушки с ИК предварительной обработкой и без обработки образцы вишни были очищены, а затем обработаны при интенсивности ИК 10000, 15000Вт/м², после чего были заморожены в течение 8 часов с последующей сушкой. Изменение веса контролировалось каждые 3 часа. При предварительной обработке использовали коротковолновые инфракрасные лампы с длиной волн 1,1 мкн. Объекты обрабатывались в течение 5 минут, и температура внутри установки достигла 110-120⁰С.

Замороженные вишни (1000 г) и поднос были помещены в сублимационную сушильную камеру. Температура на отопительной полке была на уровне 35 ⁰С. Давление сушильной камеры было установлено на уровне 5-15 Па во время сушки, а температура холодной ловушки поддерживалась на уровне -80 ⁰С. Образцы обезвоживали до тех пор, пока они не достигли окончательного содержания влаги 14%.

Уровень регидратации определяли стандартным способом. Высушенные образцы помещали сначала в дистиллированную воду температурой 25 ⁰С на 2 ч, а затем на фильтровальную бумагу воронки Бухнера на 30 с, чтобы удалить свободную воду на поверхности. Коэффициент регидратации (R_R) определяли по следующей формуле:

R_R=m_р/m_с

где W_с и W_р – вес (г) образцов до и после регидратации соответственно.

Обсуждение результатов

Результаты процесса сублимационной сушки показали, что у образцов, предварительно обработанных при ИК-диапазоне, происходило расширение клеточной поры, что влияло на интенсивность процесса сушки.

Сушка без предварительной обработки имела самую низкую скорость среди протестированных образцов. Сублимационная сушка с ИК- интенсивностью 15000Вт/м² имела самую высокую скорость, но это вызвало сильное обесцвечивание готовой продукции. Полученные результаты показали, что потемнение красного цвета происходило при ИК-диапазоне с плотностью теплового потока 15000 кВт/м². Когда была использована ИК предварительная обработка, образцы были гораздо светлее по сравнению с сушеными образцами без предварительной обработки.

Для этого мы в дальнейшем рассматривали и сравнивали результаты только с ИК предварительной обработкой с 10000Вт/м².

Рисунок 2. Кривая сублимационной сушки вишни с предварительной обработкой и без обработки

Результаты анализа показали, что предварительная обработка при ИК- диапазоне с тепловым потоком 10000 кВт/м² сушки не оказала влияния на органолептические показатели и объем усадки конечного продуктов. Но время сушки существенно сократилось (рис. 1).

Коэффициент регидратации считался для сушеных вишен одним из важных качественных показателей. Значения регидратационного соотношения сухих образцов оценивались, по стандартным методам. Степень восстановления при регидратации зависит от различных условий сушки, от конечного содержания влаги и т. д. Графики регидратационного соотношения вишни, высушенной двумя способами, представлены на рис. 2.

Результаты процесса регидратации образцов почти одинаковые и ИК предварительная обработка не оказывает отрицательного влияния на способность поглощения воды.

Рисунок 3. График регидратации сушеных образцов

Заключение

Скорость сублимационной сушки вишни с предварительной обработкой в ИК-диапазоне была выше скорости сушки без предварительной обработки. Скорость сушки заметно возросла с увеличением интенсивности радиации. Но это также привело к более сильной усадке готовой продукции, чем в случае с необработанными продуктами. Тем не менее предварительная обработка является эффективным методом с экономической точкой зрении, поскольку уменьшает период сушки и не влияет отрицательно на сухие вещества. Продукты, производимые с ИК-обработкой при тепловом потоке 10 000 кВт/м², по-прежнему имели цвет, аналогичный тому, что был у продуктов, полученных путем традиционной сублимационной сушки. Поэтому можно использовать сублимационную сушку в пищевой промышленности с использованием ИК- обработок образцов для увеличения скорости сушки.