Обезвоживание корне- и клубнеплодов при очистке и измельчении методом мгновенного сброса давления

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В последнее время во всем мире производство овощей возросло с 500 до 972 млн. т. лидерами являются Китай (449 млн. т), Индия (80), США (37), Турция (25 млн. т)2. В связи с этим быстро развивается направление получения пищевых полуфабрикатов из корнеплодов и плодов технических культур. Со дня достижения республикой независимости ведутся масштабные научные исследования, направленные на создание высокого уровня научных работ по развитию разработок эффективных и энергосберегающих технологий для переработки фруктов и овощей, а также производства из них полуфабрикатов и обеспечения национального рынка качественными пищевыми продуктами. В частности, можно отметить технологии получения пищевых порошков из отходов переработки фруктов и овощей, различные технологии с использованием энергоемких способов сушки для получения широкого ассортимента пищевых продуктов. На сегодняшний день на мировом уровне важной задачей остается производство пищевых полуфабрикатов современными способами с сохранением полезных веществ в составе сырья. В этой области наиболее важно разработка технологий плодоовощных пюре с различными свойствами и их применение в производстве пищевых продуктов, а также разработка энергосберегающих технологий производства продуктов длительного хранения. При этом важным вопросом является эффективное и рациональное использование сырья, в том числе и за счет снижения потерь и отходов производственного процесса. Решением данных вопросов может служить создание новых безотходных или малоотходных технологических процессов. Разработка новых и внедрение подобных технологий переработки позволит получить продукт высокого качества, сохраняя биологическую ценность выпускаемой продукции, с уменьшением затрат и себестоимости продукта, рационально использовать сырье и материалы. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях и указах Президента Республики Узбекистан № ПП-2520 от 12 апреля 2016 года «О мерах по совершенствованию системы закупок и использования плодоовощной продукции, картофеля и бахчевых культур», ПКМ республики Узбекистан №251от 29 августа 2015 г. «Об утверждении концепции и комплекса мер по обеспечению здорового питания населения республики Узбекистан на 2015-2020 годы» и № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», а также в других нормативных документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является создание эффективных процессов очистки сырья и получения пюре методом мгновенного сброса давления (ММСД), обеспечивающих получение сырой мякоти при очистке и готовое пюре корне- и клубнеплодов при низких потерях сырья. Научная новизна исследования состоит в следующем: выявлено, что степень очистки сырья значительно зависит от исходной его влажности U, от избыточного давления острого пара Р/Ро ММСД, а эквивалентный диаметр и загрязненность практически не влияют, коэффициент заполнения аппарата незначительно влияет на эффективность процесса очистки корнеплодов; обнаружен предел эффективности измельчения и получения пюре ММСД в зависимости от эквивалентного диаметра кусков корнеплодов; установлено, что возрастание давления острого пара Р/Ро с 2,4 до 4 обеспечивает интенсификацию процесса приготовления пюре в 4-5 раза в зависимости от вида корнеплода; обнаружено одновременное протекание процесса влагоудаления как при очистке, так и при измельчении объектов переработки; интенсифицирован процесс очистки корнеплодов ММСД на 7-20% по сравнению с паротермическим способом; создана физическая модель процесса очистки ММСД, раскрывающая механизм эффективной очистки при низких потерях сырья; разработана инженерная методика расчета аппаратов мгновенного сброса давления для очистки и получения пюре из корнеплодов. Заключение Из проведенных экспериментальных исследований и теоретического анализа полученных результатов в области очистки и получения пюре из корнеплодов вытекают следующие выводы: 1. Комплексными исследованиями установлен и обоснован выбор применения ММСД острого пара для эффективной организации двух процессов, т.е. очистки корнеплодов и получения пюре из очищенной мякоти. 2. Экспериментальными исследованиями в широком диапазоне изменения режимных (Р/Ро=1,4-4,0, dt/dr=0,8-l,15<>C/c) и исходных (U=53-83%, d,=60-140 мм, z=3-15%, и k,=0,2-l,0) параметров получены принципиально новые данные по очистке корнеплодов, характеризующие полноту очистки и сохранность сырой, целой мякоти при низких потерях сырья. Установлено, что наиболее сильно влияющими параметрами являются относительное избыточное давление острого пара Р/Ро и исходная влажность U сырья. С ростом Р/Ро интенсификация процесса очистки составляет 3,8-5,7 раз, а при увеличении U соответственно 1,6-1,8 раза. 3. Опытные данные по очистке и получению пюре из клубней и корнеплодов (сахарной и красной свеклы) ММСД обобщены и выведены расчетные формулы в виде функции 8=ДР/Р«, U) и П=ДР/Р0, U). 4. Влияние эквивалентного диаметра dh степени заполнения рабочей камеры сырьем к, незначительное, т.к. давление водяного пара во всем объеме одинаково. Определены оптимальные режимные параметры полной очистки сахарной и столовой свеклы: относительное избыточное давление острого пара Р/РО=2,75-3,85; темп нагрева dt/dr=l ,0-1,15; влажность сырья U=53-82%; коэффициент заполнения аппарата kt=0,7-0,8. 5. Достигнута интенсификация процесса очистки клубне- и корнеплодов ММСД на 7-20%, а также снижается рабочее давление острого пара в 2-3 раза по сравнению с паротермическим методом. Вследствие применения ММСД для очистки отпадает надобность в технологических процессах мойки, очистки от примесей и калибровки. 6. Экспериментально выявлена возможность получения пюре в диапазоне изменения относительного давления острого пара Р/Ро=1,4-4,0, исходной влажности U=40-56%, эквивалентного диаметра d,= 10-100 мм и коэффициента заполнения к(=0,4-1. Наибольшее влияние оказывает давление острого пара, при росте которого с Р/РО=2,4 до 4 интенсифицируется процесс получения пюре в 4-5 раз. 7. На процесс получения пюре ММСД оказывают существенное влияние исходная влажность U, относительное избыточное давление пара Р/Ро и время сброса давления т, причем последнее является доминирующим фактором, т.е. при снижении времени сброса избыточного давления из рабочей камеры аппарата с тСб=0,07 до 0,005 секунд приводит к интенсификации процесса влагоудаления -1,8 раза. 8. Предложена нетрадиционная, энергетически эффективная и экологически безопасная технология получения пищевых пюре из корне- и клубнеплодов, основанная на методе .мгновенного сброса давления. 9. Разработана инженерная методика расчета аппаратов для очистки корне- и клубнеплодов и измельчения очищенной мякоти с целью получения их пюре. 10. Экономический эффект от внедрения полупромышленного аппарата для очистки и получения пюре из корне- и клубнеплодов на АО «Завод нефтегазового и химического машиностроения» составил 175,9 млн.сум/аппарат. Разработан стандарт организации Ts 20155874-01:2016 «Полуфабрикаты. Пюре овощные, консервированные асептическим способом». Технические условия.