Исследование и описание экспериментальных лабораторных установок

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено исследование, включая описание экспериментальных лабораторных  установок. Разработанная нами технология конвективной сушки с предварительной обработкой включа­ет в себя процессы конвективного энергоподвода на стадии постоянной ско­рости сушки и ИК-энергоподвода на стадии падающей скорости сушки. Интенсификация процесса сушки способствует улучшению качества сушеного продукта и снижению потерь витаминов и других ценных питательных веществ. Однако толщина кусочка может быть уменьшена до опре­деленной величины (2 мм), так как резка на более тонкие кусочки приводит к образованию большого количества крошек.

ABSTRACT

The article deals with research including a description of experimental laboratory machines. Our developed convective drying technology with pre-treatment includes processes of convective energy supply at the stage of constant drying speed and IR energy supply at the stage of decreasing drying speed. Intensification of the drying process improves quality of the dried product and reduces loss of vitamins and other valuable nutrients. However, the piece thickness can be reduced to a certain size (2 mm), since cutting into thinner pieces leads to the formation of a large number of crumbs.

Ключевые слова: сушка, установка, тепловой процесс, качество.

Keywords: drying; machine; heating process; quality.

Сушка – тепловой процесс обезвоживания продуктов путем испарения влаги и отвода образующихся паров. При этом в веществе происходит перенос тепла и диффузионное перемещение влаги. Процесс сушки используется во многих отраслях производства [1-2].

На качество сушеных  объектов влияние оказывают подготови­тельные технологические операции: форма нарезки и время предвари­тельной тепловой обработки.

При подготовке к сушке инжир и яблоки режут на кусочки различных размеров и формы: столбики, кружки, дольки, стружка, кубики и пластинки. Форма и размеры кусочков оказывают большое влияние на скорость сушки, а, следова­тельно, на производительность сушильной установки. С уменьшением тол­щины кусочков продукта сокращается продолжительность обезвоживания и ускоряется время восстановления сушеного продукта при его кулинарной обработке.

Если продукты нарезаны на мелкие кусочки, то поверхностное затвердева­ние происходит в меньшей степени.

Интенсификация процесса сушки способствует улучшению качества сушеного продукта и снижению потерь витаминов и других ценных питательных веществ. Однако толщина кусочка может быть уменьшена до опре­деленной величины (2 мм), так как резка на более тонкие кусочки приводит к образованию большого количества крошек.

Предпочтение отдают сушеным фруктам, нарезанным в виде кубиков, пластинок и стружки, поскольку такой продукт имеет большую насыпную массу, равномерно смешивается в смесях, хорошо дозируется в мягкую упаковку на автоматах и имеет более привлекательный вид.

Содержание мелочи в нарезанном сырье не должно превышать 5-8%. Повышенное содержание крошки ухудшает условия сушки и приводит к излишним потерям, так как при этом уменьшается выход стандартного сушено­го продукта и увеличивается расход сырья.

Неравномерная резка по ширине и толщине, наличие слипшихся или не полностью разрезанных частиц также недопустимы, так как нарушается правильный режим сушки, продукт неравномерно обезвоживается, в результате чего требуются затраты дополнительного труда на сортировку и досушку крупных кусочков, выходящих из сушилки с повышенной влажностью. По­верхность среза должна быть ровной, гладкой, при этом клетки сырья разру­шаются меньше и потери витамина С тоже небольшие.

В настоящее время среди ученых и специалистов в области сушки сельхозпродуктов существуют противоречивые мнения о целесообразности применения перед сушкой сырья предварительной тепловой обработки.

С одной стороны, считается, что бланширование паром или горячей водой явля­ется необходимым условием сохранения цвета, вкуса, запаха, витаминной ак­тивности, ускорения восстановления, главным образом, разрушения окислительных ферментов – оксидаз и предотвращения гидролиза или окисления липидов в целях предупреждения потери уровня качества продуктов в процессе обезвоживания и особенно последующего хранения. С другой стороны, многочисленные исследования показывают, что в бланшировании нет особой необходимости.

Отрицательным фактором тепловой обработки фруктов перед сушкой яв­ляется частичное выщелачивание из них растворимых веществ (сахаров, ми­неральных веществ, кислот и др.) и потери водорастворимых витаминов.

При бланшировании сахара клейстеризованный крахмал и желирующие пектиновые вещества проникают в межклеточное пространство и закупори­вают поры, тем самым затрудняется удаление влаги при последующей сушке. Также в процессе предварительной тепловой обработки наблюдаются ощу­тимые потери красящих веществ, что отрицательно сказывается на товарных свойствах готовых продуктов.

Тепловая обработка позволяет снизить активность разрушающих витаминов, ферменты и сохранить вкус, но при этом потери витаминов могут достигнуть 30%.

Как показывают исследования, если применять предварительную обработку с ИК-нагревами, то в бланшировании нет особой необходимости. Объемный и глубокий ИК-нагревы на первом этапе сушки создают достаточно высокую температуру (70-80°С) внутри частиц продукта. Такая температура уже дает бланширую­щий эффект. По мере снижения скорости сушки снижается, и температура внутри продукта и он досушивается до характерной корочки подсыхания.

Авторами использована усовершенствованная установка для предварительной обработки  сельхозпродуктов.

1-поддон; 2-обрабатываемый материал; 1-рабочая камера; 3-отражатель из алюминиевой фольги; 4-корпус; 5- ИК-лампа; 6-щит для подключения установки; 7-термодатчик ; 8-весы; 9-регулятор расположения поддона;

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки для предварительной обработки

На рис. 1 представлена установка для предварительной обработки фруктов в электромагнитном поле ИК-диапазона. Рабочая камера 1 выполнена в виде изолированного корпуса 2 с перемещающимся с помощью винта 3 в вертикальной плоскости экраном. На экране в рабочей камере закреплён набор трубчатых источников ИК-излучения 4 марки КГ-220-1000. Установка подключается к сети посредством щита 5, камера экранирована алюминиевой фольгой 6 для отражения ИК-лучей, установка снабжена электронным потенциометром 7 для измерения температуры на образце продукта 13, в камеру введена хромель-копелевая (ХК) термопара 8 потенциометра, образец размещается на поддоне (чашке) 11 весов 9, убыль влаги в материале регистрируется прибором 10. Расположение по высоте поддона устанавливается регулятором 12.

При экспериментировании варьирования установка ламп от поверхности продукта осуществлялась в диапазоне 100-200 мм за счёт перемещения экрана с лампами с помощью винта 3.

Температура тела нагрева излучателей регулируется изменением напряжения. Температура, создаваемая ИК-излучением в продукте, измеряется с помощью хромель-копелевых термоэлектрических преобразователей 7 и регистрируется самопишущим электронным потенциометром типа КСП-4 (класс точности 0,25).

Исследована кинетика сушки фруктов путём реализации радиационно-вакуумного способа сушки в установке собственной разработки и изготовления, параметры которых приведены в табл.1.

Таблица 1.

Параметры предварительных обработок

Обоснование выбора предварительной тепловой обработки базируется на исследованиях, проводимых в консервной и сушильной про­мышленности. Исследования и разработка терморадиационных способов обез­воживания фруктов актуальны как с точки зрения повышения каче­ства сушеных продуктов, так и энергосбережения при их производстве.

Разработанная авторами технология конвективной сушки с предварительной обработкой включа­ет в себя процессы конвективного энергоподвода на стадии постоянной ско­рости сушки и ИК-энергоподвода на стадии падающей скорости сушки.

Исследования проводили на специально для этого созданной установке, содержащей ИК-лампы мощностью в 500 Вт (2 шт), термометр, барометр и вакуум-компрессор. Исследовательский комплекс по­зволяет включать отдельно предварительную обработку с ИК большой мощности в течение 90 с, варьировать пара­метры и режимы сушки.

Определение количества сахаров осуществлялось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по ГОСТу 53883-2010, определение аскорбиновой кислоты по ГОСТу 53693-2009, влажность материала и активность воды по ГОСТ 28561-90 в лаборатории Госстандарта Республики Узбекистан.

Плотность поверхностного теплового потока измерена при помощи измерительного блока ИПП-2 по ГОСТ 25380-92.

Список литературы:
1. Норкулова К.Т., Сафаров Ж.Э., Султанова Ш.А., Ахмедов Ш.И., Жумаев Б.М. Перераспределения биоактивных веществ в процессах сушки. // Международный сельскохозяйственный журнал. –Москва, 2016. №5. С.51-52.
2. Сафаров Ж.Э., Парпиев З.Т., Жумаев Б.М. Сушка моркови с сохранением биологически активных веществ. // Научная конференция молодых ученых «Актуальные проблемы химии природных соединений». -Ташкент, 2015. С.194.