Получение фруктово-ягодных порошков сушкой с предварительным увариванием и комбинированным энергоподводом

УДК 664.647.3:664.143

ПОЛУЧЕНИЕ ФРУКТОВО-ЯГОДНЫХ ПОРОШКОВ СУШКОЙ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ УВАРИВАНИЕМ И КОМБИНИРОВАННЫМ ЭНЕРГОПОДВОДОМ

С.Т. Антипов, А.А. Жашков

Статья посвящена нахождению новых способов получения порошка из фруктово-ягодного сырья. Представлена технологическая схема получения порошкообразных полуфабрикатов и основное оборудование

Ключевые слова: фруктово-ягодный порошок, вакуумная сушка, индукция

Основными традиционными потребителями порошков являются молокозаводы, кондитерские фабрики, хлебопекарная промышленность, производство колбас, концентрированных завтраков быстрого приготовления, детского питания, пищевых добавок и др.

Ученые геронтологи подтверждают: именно в ягодах и фруктах содержатся вещества - антиоксиданты, которые в организме не синтезируются и должны поступать с пищей. Это витамины А, Е, С, Р, К, которых много в крапиве, черных сортах винограда, свекле, краснокочанной капусте, надземной части эстрагона, укропа, кинзы, петрушки, мяты, розмарина, шалфея. Антиоксидантами богаты яблоки, вишня, темная черешня, черный чай, шиповник, орехи, черноплодная рябина, черная смородина. Все они способствуют предупреждению преждевременного старения и увеличению продолжительности жизни. Необходимо ежедневно съедать не менее 600 граммов свеклы, капусты, чеснока, лука, картофеля, зелени; не менее 300 граммов фруктов или ягод с мякотью, и еще около 400 граммов разнообразных кисломолочных напитков. Но ежедневно потреблять такое количество свежих фруктов, ягод и овощей могут только единицы. Другое дело, эти же фрукты, ягоды, но только обезвоженные и превращенные в тонкодисперсные порошки, в которых сохранены все полезные свойства исходного сырья, витамины, биологически активные вещества, вкусовые, ароматические и другие составляющие.

Порошки в массе своей уменьшены в 6 -8 раз, хранятся в обычных условиях от полутора и более лет.

Антипов Сергей Тихонович - ВГТА, д-р техн. наук, профессор, тел. (4732) 55-38-96

Жашков Александр Александрович - ВГТА, аспирант, E-mail: zhashkov_aa@mail.ru

Таким образом, ежедневная норма 600 граммов овощей превращаются в 100 граммов порошков, а 300 граммов фруктов и ягод в 50 граммов порошков. Благодаря этому, 150

граммов высокополезных людям порошкообразных продуктов превращенных в красивые, вкусные формы с удовольствием съедят и дети, и взрослые.

Потребность в плодово-ягодных порошках только для пищеконцентратной промышленности составляет более 300 тыс. т в год, в том числе 8 тыс. т для производства продуктов детского питания. Производство плодовоягодных порошков и комбинированных полуфабрикатов позволит равномерно в течение года обеспечить население этой продукцией. Использование плодово-ягодных порошков в производстве кондитерских изделий даст возможность уменьшить углеводно-жировой

комплекс, соответственно калорийность изделий, увеличить количество балластных веществ, обогатить их пектиновыми веществами, фруктозой, глюкозой, отдельными микроэлементами и витаминами. Крайне актуальной задачей является создание сырьевых баз и цехов по переработке сельскохозяйственного сырья в пищевые порошки и комбинированные полуфабрикаты. Это способствует значительному расширению сырьевых ресурсов для пищевой промышленности и более полному использованию местных нетрадиционных видов сырья, устранению потерь в период уборки, транспортировки, переработки и заготовки сырья (до 35 - 40 %), дефицита ценного продукта, но и снижению себестоимости (благодаря сокращению транспортно-

заготовительных расходов и использованию дешевого местного сырья) и значительной экономии средств.

Существуют различные способы получения пищевых порошков: конвективная сушка, кон-дуктивная, радиационная, сублимационная, крио-

генная, сушка во вспененном состоянии и виброкипящем слое, в электромагнитном поле и др.

Для современных методов сушки характерна значительная интенсификация процессов тепло- и массообмена, достигаемая различными путями: увеличение поверхности контакта между высушиваемым материалом и сушильным агентом; снижением относительной влажности сушильного агента; повышением относительной скорости перемещения реагирующих фаз; применение комбинированного энергоподвода, сочетанием обезвоживания с различными технологическими процессами. При этом обеспечивается максимальная сохранность пищевой ценности и вкусовых достоинств продукта.

Выбор метода сушки зависит от биохимических, физических и структурномеханических свойств сырья, состояния его при обезвоживании, а так же от свойств конечного продукта и экономичности процесса.

При сублимационной сушке материал обезвоживается в замороженном состоянии в условиях глубокого вакуума, что обеспечивает наиболее высокую сохранность его исходного качества: формы, цвета, вкуса и аромата [1]. Однако процесс сублимационной сушки -наиболее сложный и энергоёмкий по сравнению со всеми другими известными способами сушки, также в настоящее время на территории нашей страны технологическое оборудование для данного вида сушки в промышленных масштабах не производится.

Конвективная сушка жидких продуктов в тонкодиспергированном (распыленном) состоянии - распылительная сушка - один из современных высокоинтенсивных способов обезвоживания, используемый в различных отраслях промышленности [2]. Существуют разные способы сушки распылением: пено-сушка; вакуумсушка, в присутствии дисперсного инертного материала, перегретых перед распылением растворов, в завихрённых потоках.

При обезвоживании распылением жидкие продукты диспергируют на капли весьма малых размеров (5-500 мкм), что значительно увеличивает поверхность испарения. Но сушку в распылительном состоянии проводят при высокой температуре сушильного агента до 180 °С, что в свою очередь не может не сказаться на качестве конечного продукта.

Кондуктивный способ сушки материалов основывается на передаче тепла материалу при соприкосновении с горячей поверхностью. Воздух служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем.

Коэффициент теплоотдачи при этом способе сушки выше, чем при конвективной. На кон-дуктивном способе сушки основаны вальцовые сушильные установки. Этот способ отличается высокой интенсивностью и экономичностью. При кондуктивном способе сушки используют двух- или одновальцевые сушилки, оборудованные вальцами с некорродирующей поверхностью [3]. Непосредственный контакт высушиваемого продукта с горячей поверхностью вальцов обеспечивает большую скорость теплопередачи и очень быстрое высыхание плёнки продукта, нанесённой на вальцы. Длительность сушки на вальцевовой сушилке изменяется от 10 до 30 секунд и зависит от начальной влажности обрабатываемого продукта, его теплофизических характеристик, температуры нагрева вальцов, и регулируется частотой вращения вальцов. Основным недостатком данного способа является относительно низкое качество высушенного продукта за счёт непосредственного контакта его с греющей поверхностью вальцов и частичного подгорания.

В настоящее время на кафедре Машин и аппаратов пищевых производств Воронежской государственной технологической академии разрабатывается схема линии для получения порошка из ягод и другого растительного сырья (рис. 1), одной из основной единицей которой является вакуумная индукционная комбинированная сушилка (ВИКС) (рис. 2). Использование ВИКС позволит получать продукты, превосходящие по качеству законсервированные другими методами. Вакуумная индукционная комбинированная сушка - это процесс, при котором из измельчённого концентрированного сырья удаляется влага путём одновременного воздействия контактного метода сушки, при индуктивном энергоподводе и ИК-излучение.

Задачей предлагаемой линии является повышение качества получаемой продукции при одновременном снижении затрат на переработку и ускорение процесса переработки на порошок ягод и другого растительного сырья.

Поставленная задача решается тем, что в линии для получения порошка из предварительно отобранных, промытых и проинспектированных ягод и другого растительного сырья, содержащей приемный бункер (или стол) 1, шнековый измельчитель 2 для грубого измельчения (до 5 мм), гомогенизатор 3 (до 0,1 мм), вакуум-выпарной аппарат 4, вакуумная индукционная комбинированная сушилка 5, измельчитель 6, охладитель 7, просеиватель 8 и сборник порошка 9.

На рисунке 1 показана схема установки оборудования предлагаемой линии для получения порошка из ягод и другого растительного сырья.

Линия получения порошка из фруктов ягод работает следующим образом

Ягоды или другое растительное сырьё-предварительно отсортированное, вымытое и обсушенное, поступает со склада или участка подготовки (на схеме не указаны) в приемный бункер 1 линии, откуда направляется в шнековый измельчитель 2 для грубого измельчения (до 5 мм), затем в гомогенизатор 3 для тонкого измельчения (до 0,1 мм).

комбинированную сушилку (ВИКС) (рис. 2), внутрь герметичного цилиндрического корпуса 1 через патрубок 2. Патрубок для подвода продукта 2 имеет выходные отверстия, увеличивающиеся по длине патрубка для более равномерного распределения продукта тонким слоем по внутренней поверхности валка 3 сушилки. Концентрированная масса равномерно распределяется по поверхности тонким слоем. С внешней стороны поверхность валка 3 нагревается индуктором 4. Под воздействием электромагнитных волн валок 3 нагревается за счёт токов Фуко и передаёт тепло высушиваемому продукту. С внутренней стороны вращающегося валка 3 продукт прогревается ин-

После гомогенизированное пюре поступает в вакуум-выпарной аппарат, где в течение 8-12 минут уваривается при температуре 40-50 °С до 23 - 25 % сухих веществ. Отдельно стоит отметить работу вакуумной индукционной комбинированной сушилки. Сразу после ваку-ум-выпарного аппарата концентрированная масса попадает в вакуумную индукционную

фракрасными нагревателями, установленными на панели 5. Перемещаясь по валку, продукт высыхает до 90 - 93 % сухих веществ, срезается ножом 6 и попадает в питатель со шнеком 7, который перемещает высушенный продукт к патрубку для вывода сухого продукта 8. Через шлюз 9 сухой продукт удаляется из герметичного корпуса 1.

Рис. 2. Вакуумная индукционная комбинированная сушилка

Затем сухой продукт направляют в измельчитель 6. После измельчения, полученный порошок пневмотранспортером направляется в циклон-охладитель 7, затем просеивается на ситах в устройстве 8 и, разделенный на фракции, в сборник 9 или на расфасовку (на схеме не показано).

Предлагаемый способ характеризуется низким удельным расходом теплоэнергоре-сурсов, простотой серийно выпускаемого оборудования, которое не требует больших производственных площадей и свободно вписывается в технологическую схему небольшого предприятия местной пищевой или консервной промышленности. Кроме того, способ позволяет при незначительных затратах средств в короткие сроки разрешить важную проблему улучшения качества изделий, снижения саха-роёмкости, обогащения витаминами и микроэлементами на основе рационального применения местных сырьевых ресурсов.

Технология с использованием вакуумной индукционной комбинированной сушилки также имеет ряд преимуществ и возможностей:

1. При использовании вакуумной сушки отпадает необходимость нагрева термолабильных веществ до высоких температур, что способствует лучшей сохранности основных биологических свойств продукта и уменьшению энергозатрат.

2. Возможность сокращения продолжительности процесса сушки за счет увеличения мощности теплового потока по сравнению с конвективной сушкой при обычных режимах. При традиционной конвективной сушке ин-

тенсификация процесса тепло- и массообмена затруднена из за того, что градиенты влажности и температуры направлены навстречу друг другу. Это препятствует перемещению влаги от центра к поверхности материала.

3. Равномерный нагрев материала по всему объему (а не только поверхности, как при конвективном энергоподводе) способствует увеличению скорости сушки.

4. Интенсивный разогрев материала в вакууме приводит к тому, что при определенных условиях температура поверхности материала оказывается меньше температуры внутренних слоев материала. В этом случае происходит дополнительное ускорение миграции влаги к поверхности материала путем термодиффузии;

5. Возможность получения стерилизующего эффекта.

Литература

1. Сушеные овощи и фрукты [Текст] / В.А. Воскобойников, В.Н. Гуляев, З.А. Кац, О.А. Попов. - М.: Пищевая пром-сть, 1980. -190 с.

2. Кабаков, Л.А. Производство порошков методом распыления [Текст] / Л.А. Кабаков, В.Н. Цацкин // Пищевая промышленность. -1988. - №7. - с. 17-21

3. Крижановский, И.С. Получение фруктово-овощных порошков сушкой с предварительным увариванием [Текст] / И.С. Крижа-новский // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. - 1984. - №11. - с. 28-30

Воронежская государственная технологическая академия

RECEIVING OF FRUIT-BERRY POWDER BY MEANS OF DRYING WITH PRELIMINARY BOILING

AND COMBINED ENERGY

S.T. Antipov, A.A. Zhashkov

This article is devoted to finding new methods of receiving powders from fruit-berry resources. The technological scheme of receiving powdered prepacks and main equipment is represented in this article

Key words: fruit-berry powder, vacuum drying, induction