Совершенствование технологии сушки овощных ингредиентов

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время сельское хозяйство, производство пищевой продукции и обеспечение её безопастности как никогда актуальны в мировом масштабе. В последние годы осуществляется ряд мероприятий по созданию добавочной стоимости путём организации переработки сельхозпродукции и достигается высокая экономическая эффективность за счёт применения новых технологий. Сушка является одним из наиболее распространённых способов переработки выращенной сельхозпродукции. Наблюдается постоянный рост спроса на высушенные овощные ингредиенты, применяемые широко в кулинарии. Производство высушенных продуктов, обладающих высокой пищевой ценностью, содержащих большое количество витаминов, углеводов и богатых минеральными веществами с минимумизированными деструктуризованными биологическими компонентами стало актуальной задачей сегодняшнего дня. В ходе решения данной задачи возникла необходимость разработки ресурсосберегающей технологии сушки, обеспечивающей выпуск высококачественной продукции. Развитие технологий сухих продуктов связывают с осуществлением способов сушки в двух каскадах, применением электромагнитных полей инфракрасного и сверхвысокочастотного диапазонов энергоподвода. Данная исследовательская работа выполнена в соответствии с постановлениями Президента Республики Узбекистан № ПП-1072 «О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому перевооружению производства на 2009-2015 годы», принятом 12 марта 2009 года и № ПП-1633 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления и развитию пищевой промышленности Республики в 2012-2015 годах», принятом 31 октября 2011 года. Целью исследования является снижение энергетических затрат и повышение качества готовой продукции при сушке компонентов кулинарной продукции. Научная новизна исследования: разработаны научные основы кратковременного воздействия характерными способами предварительной ИК, СВЧ и ИК-СВЧ обработки на структуру объекта сушки, состояние влаги в продукте и ее удаление при вакуумной ИК-сушке; описан теоретически обоснованный механизм фокусирования излучаемой энергии ИК спектра, импульсности излучения, величины его длительности и плотности, аналитическое исследование степени черноты ИК-излучателя применительно к сушке овощей, установлена цикличность энергетических превращений, раскрыт механизм выброса импульса энергии и обеспечения максимального КПД процесса, определены диапазон излучаемых волн и другие эффекты, в том числе, стерилизующий при сушке овощей; созданы научно-методические основы формализации математической связи между периодами облучения и паузы через коэффициент диффузии в результате исследования эффекта перенаправления градиента температуры и влаги в испарении влаги за счёт аккумулированного при импульсном нагреве тепла с одновременным охлаждением материала, перераспределение тем самым влаги, находящейся в центре образца в периферию; разработана методология определения уровня температуры и продолжительности вакуумной инфракрасной сушки овощей, при этом активность воды принята ограничивающим показателем; показана роль увеличения доли осмотически связанной влаги образца в установлении ограничения на продолжительность периода сушки с постоянной высокой скоростью; установлен механизм интенсификации процесса сушки путём ввода предварительной обработки объекта и осуществления каскадной сушки. Заключение 1. Изучены процессы сушки, направленные на исследование влияния различных способов воздействия на влагу, которую необходимо удалить по возможности при низкой температуре, в короткий промежуток времени и с минимальными затратами энергии. Рассмотрены характерные способы предварительного кратковременного ИК, СВЧ и ИК-СВЧ воздействия на объекты сушки, исследовано их влияния на состояние влаги в продукте, на ее удаление при атмосферной и вакуумной ИК-сушке. Обусловлена целесообразность изыскания приемлемых способов сушки и выработки конструктивных рекомендаций по рациональной организации процесса сушки картофеля, моркови и лука репчатого. 2. Исследованы степень излучения и температура нагрева рабочего органа - излучателя, выбраны импульсные керамические преобразователи. Описан механизм фокусирования излучаемой энергии ИК спектра, импульсное™ излучения, величины его длительности и плотности. Раскрыта цикличность механизма превращений энергии, а также механизм выброса импульса энергии и обеспечения максимального КПД процесса, диапазон излучаемых волн и эффект, в том числе стерилизующий при сушке овощей. 3. Описан эффект перенаправления градиента температуры и влаги в испарении влаги за счёт аккумулированного при импульсном нагреве тепла с одновременным охлаждением материала, перераспределение тем самым влаги, находящейся в центре образца в периферию. Раскрыта математическая связь между периодами облучения и паузы через коэффициент диффузии. 4. Раскрыты особенности механизма воздействия электромагнитных полей ИК диапазона на образцы высушиваемого продукта, снижающего рабочую температуру испарения влаги до 50°С. 5. Экспериментально установлено, что при исследованиях импульснопрерывного режима сушки с понижением уровня энергоподвода в каждом последующем цикле, содержание витамина С у картофеля, моркови, а также лука репчатого составляет соответственно 63,5; 30,26 и 49,74 мг°/о, сахаров 52,5; 52,5 и 72,5 %. Для двух других режимов ИК-энергоподвода при сушке картофеля, моркови и лука репчатого до влажности 10-14% затраты времени увеличиваются на 7%. 6. Подтверждено, что при применении предварительной электрофизической (ИК, СВЧ) обработки процесс сушки ускоряется, особенно при кратковременной ИК предварительной обработке с выдержкой, конечная влажность образца картофеля составляет 9,88%, моркови - 8,83%, лука -12,4%. При применении СВЧ-обработки конечная влажность образца картофеля составляет 13,9%, моркови - 9,2%, лука - 11,4%. При применении совмещенной ИК-СВЧ - обработки конечная влажность образца картофеля составляет 12,9%, моркови - 9,8%, лука - 14,08%. 7. ИК-вакуумная сушка с ИК предварительной обработкой позволяет сократить время сушки примерно на 30 мин и снижать температуру процесса с 65 до 50°С, тем самым экономить затраты энергии. 8. На основе результатов лабораторных исследований, экспериментально-промышленных испытаний разработана первичная технологическая схема производства высушенных овощных ингредиентов, составлен материальный баланс. В картофеле, подвергнутом экспериментам (сорта «сайта»), моркови, (сорта «шантанэ») и луке (сорта «коратол») остаточное количество сахаров увеличивается на 20%, а витамина С на 13%. За счёт улучшения сортности готового продукта на предприятиях «GOLD DRIED FRUITS» и «TOOL PAPER» расчётный годовой экономический эффект составит 305,3 млн сум, на предприятии ИП ООО «Туракурган Ширинлик Агро» фактический эффект составил 101,5 млн сум при годовой выработке 200 т сушеных овощей.