ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СУШЕНЫХ И ЗАМОРОЖЕННЫХ ПРОДУКТОВ

1. Сушка овощей и плодов

1. Особенности овощей и плодов как объектов сушки, режим сушки.

Повышенное содержание воды в картофеле, овощах и плодах осложняет их длительное хранение. В процессе высушивания из плодов и овощей испаряется влага. Ее массовая доля в сушеных продуктах снижается в 4-6 раз и более. С уменьшением влаги возрастает не только массовая доля сухих веществ в сухофруктах и сушеных овощах, но и их энергетическая ценность за счет углеводов, белков и других ценных питательных веществ. При этом на 60 % сохраняется их витаминная ценность. Энергетическая ценность свежего картофеля составляет 347 кДж, а высушенного – 1284 кДж. Кроме того, некоторые виды сухофруктов (курагу, изюм, чернослив) используют как профилактические лечебные средства.

В процессе высушивания объем картофеля, овощей и плодов уменьшается в 3-4 раза, а следовательно, во столько же раз возрастает их транспортабельность.

Чем меньше содержание в клетках растворимых в воде веществ, тем быстрее протекает сушка, так как легче испаряется влага. Наличие в клеточном соке большого количества растворимых веществ, особенно обладающих осмотической активностью (сахара), а также гидрофильных коллоидов, легко связывающих влагу, приводит к затруднению испарения и увеличению продолжительности сушки. Поэтому плоды, содержащие значительное количество сахаров, а также пектиновых веществ, обладающих способностью связывать воду, высыхают медленно.

Интенсивность процесса высушивания меняется по мере удаления влаги. Первый период сушки характеризуется постоянной скоростью испарения, второй – характеризуется уменьшением скорости испарения.

Соответственно с изменением влагосодержания в растительных тканях при сушке изменяется температура продукта. В первый период сушки при интенсивном испарении влаги температура поверхности продукта не может достичь температуры сушильной камеры. Во второй период сушки на поверхности, а затем и в глубинных слоях продукта температура повышается и к концу сушки достигает значения температуры сушильного агента. Процесс сушки продолжается до достижения продуктом равновесной влажности, соответствующей параметрам воздуха в сушилке.

Процесс сушки происходит правильно, если скорость испарения влаги с поверхности продукта равна скорости перемещения ее из глубинных слоев. При быстром испарении на поверхности появляется корка, препятствующая выделению влаги, что снижает скорость сушки, а при медленном испарении продукт запаривается.

Скорость сушки зависит от ряда факторов. Чем больше скорость движения воздуха в сушилке, тем скорее он уносит испарившуюся влагу, препятствуя повышению парциального давления водяного пара над продуктом. Скорость испарения тем больше, чем выше температура воздуха в сушилке. Интенсивность испарения влаги зависит также от физико-химических свойств продукта, от размеров кусочков и их формы (чем больше поверхность кусочков, тем быстрее идет процесс сушки), от интенсивности перемешивания, способа укладки и высоты слоя продукта на лентах сушилки.

Применение очень высокой температуры воздуха при сушке недопустимо, так как это может ухудшить вкус, запах, цвет и химический состав продукта. Поэтому для каждого вида сырья разрабатывают оптимальный режим сушки, обеспечивающий наибольшую производительность установки при хорошем качестве сушеного продукта.

Оптимальный режим сушки – это такой режим, при котором обеспечиваются: получение высушенного продукта, наиболее полно восстанавливающего свои исходные свойства и химический состав сырья; достижение наилучшей сохранности готового продукта; удаление влаги из сырья при наименьших затратах топлива, электроэнергии и труда; полное использование сушильной поверхности, обеспечивающее максимальную производительность сушильной установки.

Основные параметры режима сушки: температура агента сушки (воздуха), его относительная влажность и скорость движения.

При обезвоживании плодоовощного сырья в начальный период сушки высокая температура воздуха (около 100 °С) не создает опасности перегрева продукта, так как влага интенсивно испаряется и охлаждает его. Затем нужно досушивать продукт при более низких температурах.

Чем ниже относительная влажность агента сушки, тем больше он поглощает влаги из продукта и тем быстрее будет проходить сушка.

Поток воздуха, движущийся в сушильной установке, способствует лучшему перемешиванию его с испарившейся влагой и удалению увлажненного воздуха из сушилки. Без движения воздуха сушка невозможна.

Кроме параметров воздуха режим сушки определяют и другие факторы, влияющие на процесс обезвоживания. Например, удельная нагрузка сырья на сушильную поверхность (кг на 1 м²) зависит от вида сырья, его химического состава, начальной и конечной влажности, а также от формы и размеров кусочков. Удельная нагрузка обусловливает толщину слоя продукта на лентах или ситах, степень уплотнения продукта при сушке, удельную поверхность испарения, скорость сушки и в конечном итоге качество сушеного продукта.

Сушка картофеля, овощей и фруктов тонким слоем в начале процесса и более толстым в конце создает благоприятные условия для получения сушеного продукта высокого качества и эффективного использования сушильной установки.

1.2. Способы сушки овощей и плодов.

Установки, применяемые для сушки, различаются между собой способами подвода тепла к объектам сушки: конвективным, кондуктивным (или контактным), термоизлучением (при помощи инфракрасных лучей) и токами высокой и сверхвысокой частоты. Для сушки плодоовощной продукции применяют также сублимационный метод.

Конвективный способ сушки. При этом способе агент сушки (нагретый воздух, перегретый пар) выполняет функцию теплоносителя и влагопоглотителя. Преимущество способа – возможность регулирования температуры высушиваемого продукта. Установки для этого способа сушки просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Недостатки конвективного способа сушки: градиент температуры направлен в сторону, противоположную градиенту влагосодержания, что тормозит удаление влаги из продукта; относительно низкий коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к поверхности продукта вследствие того, что последний сушится в неподвижном слое, омываясь агентом сушки и отдавая ему влагу.

Сушка во взвешенном состоянии – это более интенсивный конвективный способ сушки. Осуществляется он в аппаратах кипящего (псевдоожиженного) слоя. Сушка во взвешенном слое характеризуется непрерывным хаотическим движением и перемещением частиц в определенном объеме по высоте, высокоразвитой поверхностью соприкосновения продукта с нагретым воздухом, так как при этом способе сушки каждая частица омывается потоком агента равномерно со всех сторон. Это обеспечивает равномерное нагревание продукта и срыв пограничного слоя испаряющейся влаги, что, в свою очередь, позволяет применять повышенные температуры агента сушки в зависимости от вида продукции. При этом значительно сокращается продолжительность сушки, и уменьшаются сроки теплового воздействия на продукт.

Для конвективного способа сушки используют распылительные сушильные аппараты, в которых интенсификация сушки происходит за счет уменьшения размеров частиц, создавая огромную поверхность мелкодиспергированных капель плодового или ягодного сока, пюре и повышая температуру сушильного агента до 200 °С. Наиболее распространены также конвейерные и туннельные сушилки.

Кондуктивный способ сушки. Он основан на передаче тепла материалу при соприкосновении с горячей поверхностью. Воздух служит только для удаления водяного пара из сушилки и является влагопоглотителем. Коэффициент теплоотдачи кондуктивного способа значительно выше, чем конвективного, однако его применение ограничено, хотя он отличается высокой интенсивностью и экономичностью. На 1 кг испарившейся влаги затрачивается всего
1,3-1,4кг пара (вальцовые сушилки).

Сушка инфракрасными лучами (термоизлучением). Скорость сушки инфракрасными лучами (ИКЛ) выше по сравнению с интенсифицированными способами конвективной сушки. Это объясняется более высокой скоростью перемещения влаги внутри продукта. Для сохранения качества высушиваемого продукта не рекомендуется применять мощные потоки термоизлучения.

Сушка токами высокой и сверхвысокой частоты. Способ сушки токами высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты основан на том, что диэлектрические свойства воды и сухих веществ продуктов резко различаются, поэтому влажный материал нагревается значительно быстрее, чем сухой.

В процессе сушки с применением ВЧ и СВЧ температура внутренних слоев продукта выше, чем наружных, более обезвоженных. Тепловой поток направлен к периферии продукта, и влагоперенос имеет то же направление, что способствует ускорению сушки.

Преимущества сушки ВЧ и СВЧ по сравнению с конвективной и контактной сушкой – возможность регулирования и поддержания определенной температуры продукта и более интенсивный процесс обезвоживания, что способствует улучшению качества высушиваемых продуктов.

Сублимационная сушка (криогенная сушка с вакуумом). Все большее распространение получает способ сушки пищевых пролетов в замороженном состоянии в условиях глубокого вакуума.

Процесс, при котором твердое вещество (лед) переходит в парообразное состояние, минуя жидкое, называют сублимацией, или возгонкой. При сублимационной сушке отсутствует контакт продукта с кислородом воздуха, так как создается вакуум. Основное количество влаги (75-90 %) удаляется при сублимации льда (температура ниже 0 °С) и только остаточная влага – при нагреве продукта до 40-60 °С.

Продукты, высушенные сублимационным способом, отличаются высоким качеством, сохраняют все питательные вещества, обладают повышенной восстанавливающей способностью, имеют незначительную усадку, пористое строение и сохраняют цвет и аромат свежего продукта. Из всех способов сушки с точки зрения сохранения качества сублимационная сушка наиболее совершенна.

Первая технологическая операция при этом способе – замораживание подготовленных продуктов. Для этого применяют либо быстрое замораживание в морозильных камерах, либо самозамораживание в сублиматоре при создании вакуума. В процессе самозамораживания из продукта испаряется 10-15 % всей влаги за счет выделения теплоты плавления льда при замерзании воды. Кристаллы льда образуются путем постепенного углубления зоны кристаллизации. Окончание самозамораживания определяют конкретно для каждого вида продукта при достижении температуры в середине частиц продукта (или слоя продукта) от -5 до -20 °С. Продолжительность самозамораживания 10-15 мин. При удлинении этого процесса возможно образование слишком крупных кристаллов льда, которые могут разрушить клетки тканей продукта и снизить его качество.

Вторая технологическая операция (сублимация) характеризуется постоянной скоростью сушки материала. Сублимация льда происходит путем постепенного углубления зоны испарения, в это время удаляется основная масса влаги (до 60 % и более). Чем больше влага удаляется в этот период, тем лучше сохраняются природные свойства сырья.