Способы уменьшения удельных затрат теплоты при вакуумной сушке молочных продуктов

ной, яблочной, молочной или уксусной и т.д., что, несомненно, стоит учитывать при разработке технологий новых продуктов на основе гидролизатов молочных белков.

Техническим результатом гидролиза белков молока является получение пищевых белковых продуктов, содержащих набор незаменимых аминокислот для человека и животных, при относительно быстром и дешевом процессе изготовления.

Литература

1. Просеков А.Ю. Современные аспекты производства продуктов питания: моногр.- Кемерово: Кем-ТИПП, 2005. - 381 с.

2. Круглик В.И. Физико-химический состав гидролизатов молочных белков при дополнительной мембранной обработке // Молочная пром-сть. - 2007. - №11. - С. 51-52.

3. Круглик В.И. Теория и практика реализации технологий специализированных продуктов на основе ферментативных гидролизатов молочных белков. - М.: Ун-ты России, 2007. - 220 с.

4. Круглик В.И. Исследование кинетики ферментативного гидролиза нативных молочных белков // Сыроделие и маслоделие. - 2007. - № 5. - С. 35-36.

'--------♦------------

УДК 637.3:664.8.047 В.А. Ермолаев, В.С. Сметанин

СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ ТЕПЛОТЫ ПРИ ВАКУУМНОЙ СУШКЕ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Приведены результаты исследования способов вакуумной сушки молочных продуктов для интенсификации процесса и уменьшения удельных затрат теплоты. Рассмотрены особенности ступенчатого и импульсного способа подвода теплоты.

Ключевые слова: теплота, удельные затраты, вакуумная сушка, сыр, творог.

V.A. Yermolayev, V.S. Smetanin WAYS OF SPECIFIC HEAT CONSUMPTION REDUCTION AT DAIRY PRODUCTS VACUUM DRYING

The research results of the ways of dairy products vacuum drying for the process intensification and specific heat consumption reduction are given. The peculiarities of step and impulse ways of heat supply are considered.

Key words: heat, specific consumption, vacuum drying, cottage cheese.

Сушка - один из наиболее перспективных способов консервирования пищевых продуктов, позволяет резко сократить расходы на хранение продукции, транспорт, обеспечить длительную сохранность качественных показателей. Для высушивания различных материалов применяются следующие виды сушки: конвективная; кондуктивная; распылительная; токами высокой, сверхвысокой частоты и инфракрасными лучами; сублимационная, вакуумная и комбинированная. Комбинированные способы сушки применяют для снижения энергетических затрат [1].

В данных исследованиях для высушивания молочных продуктов использовали комбинированный способ сушки - вакуумную сушку с инфракрасным подводом теплоты. Сушку под вакуумом применяют с целью повышения качества готового продукта, так как процесс осуществляется при более низкой температуре, чем в атмосферных условиях. При вакуумной сушке скорость испарения влаги повышается, так как скорость

удаления влаги пропорциональна разности давлений водяного пара у поверхности материала и в окружающем пространстве [2].

При сушке инфракрасными лучами тепло высушиваемому материалу передается лучистой энергией. В процессе облучения инфракрасные лучи проникают в глубь материала, нагревая его. Применение в сушильной технике инфракрасного излучения позволяет значительно уменьшить габариты аппаратуры, сократить производственный цикл, механизировать и автоматизировать производство, а также улучшить санитарно-гигиенические условия работы. При вакуумной сушке молочных продуктов в качестве инфракрасных источников теплоты применяли высокотемпературные ламповые излучатели марки КГТ 220-1000-1.

Целью данной работы является изыскание и исследование способов вакуумной сушки молочных продуктов для интенсификации процесса и уменьшения удельных затрат теплоты. В качестве объектов исследований выбраны твердые, мягкие, рассольные сыры и творог. Для уменьшения удельных затрат теплоты были исследованы ступенчатый и импульсный способы подвода теплоты. За удельный расход электроэнергии приняли количество теплоты в кВт, отнесенное к 1 кг удаленной влаги из сыров.

Прерывистое (импульсное) облучение позволяет избежать перегрева материала, что очень важно для сохранения его качества, а также для снижения расходов электроэнергии. Исследования по вакуумной сушке сыров и творога проводили при рациональных режимных параметрах, указанных в таблице 1.

Таблица 1

Рациональные режимные параметры вакуумной сушки сыров и творога

Продукт Температура сушки, °С Тепловая нагрузка, кВт/м2 Остаточное давление, кПа

Твердые сыры 60±3 5,52±0,3 2-3

Мягкие сыры 70±3 9,2±0,3 2-3

Рассольные сыры 70±3 9,2±0,3 2-3

Творог 70±3 9,2±0,3 2-3

Рассмотрим особенности ступенчатого и импульсного способа подвода теплоты.

При ступенчатом способе подвода теплоты тепловая нагрузка равна рациональной до тех пор, пока температура сыров не достигнет требуемой (рациональной) величины. При достижении материалом требуемой температуры производят уменьшение тепловой нагрузки. При уменьшении тепловой нагрузки температура материала должна быть рациональной. Уменьшение тепловой нагрузки при ступенчатом подводе теплоты необходимо для того, чтобы температура материала не превышала рациональную величину.

При импульсном энергоподводе рациональная температура материала поддерживается включением и выключением нагревателей. При включении нагревателей тепловая нагрузка равна рациональной. При любом способе подвода теплоты регулирование осуществляется автоматически.

При сравнении ступенчатого и импульсного способов подвода теплоты (качественных показателей сухих сыров и творога, продолжительности процесса сушки, кинетики, энергозатрат) изменялся только сам способ, а режимные и технологические параметры были постоянными. Это условие является необходимым для получения объективных результатов при сравнении двух способов подвода теплоты.

Сравнение производили по следующим характеристикам: продолжительность сушки, скорость сушки, энергозатраты, органолептические и физико-химические показатели.

Импульсный способ подвода теплоты увеличивает скорость сушки и как следствие интенсифицирует удаление влаги. Скорость сушки при ступенчатом энергоподводе сыра «Советский» - 0,62 %/мин; сыра «Адыгейский» - 0,8 %/мин. При импульсном энергоподводе скорость сушки сыра «Советский» - 0,69 %/мин; «Адыгейский» - 0,9 %/мин. Продолжительность сушки сыров «Советский» и «Адыгейский» при импульсном энергоподводе по сравнению со ступенчатым сокращается на 12,1 и 14,3 % соответственно.

На рисунке 1 представлена продолжительность сушки сыров и творога при ступенчатом и импульсном способе подвода теплоты.

к

и

е

и

§

Рис. 1. Продолжительность сушки при ступенчатом (сплошные линии) и импульсном (пунктирные линии) подводе теплоты: 1 - мягкие сыры; 2 - твердые сыры; 3 - рассольные; 4 - творог

Сокращение продолжительности процесса сушки при импульсном энергоподводе по сравнению со ступенчатым для твердых сыров составляет - 11,4-22,7 %; мягких - 12,5-19,2 %; рассольных - 13,3-16,7 %; творога - 16,7-21,7 %. Сокращение продолжительности сушки связано с термодинамикой процесса. При подводе теплоты центральные слои материала имеют меньшую температуру, чем поверхностные. Следовательно, за счет разности парциальных давлений влага движется к центру материала, что требует дополнительных энергозатрат и времени на ее удаление.

При импульсном энергоподводе в момент подвода теплоты материал нагревается. Когда теплота не подводится за счет интенсивного испарения, поверхностные слои охлаждаются, их температура становится практически равна центральным, градиент температуры минимален и влага интенсивно перемещается к поверхности материала.

При импульсном подводе теплоты массовая доля влаги по объему высушиваемого слоя распределена более равномерно, чем при ступенчатом способе подвода теплоты. У твердых сыров массовая доля влаги поверхностных слоев равна 5 %, центральных при ступенчатом энергоподводе 17 %, при импульсном 11 %. Для мягких, рассольных сыров и творога по достижении поверхностными слоями рациональной температуры при импульсном энергоподводе градиент массовой доли влаги на 4-8 % меньше, чем при ступенчатом энергоподводе.

При импульсном энергоподводе кроме более равномерного распределения массовой доли влаги по объему высушиваемого слоя наблюдается равномерное распределение температуры. Для твердых сыров разница в температуре поверхностных и центральных слоев при ступенчатом энергоподводе составляет 18°С, при импульсном 9 °С; мягких сыров 16, 8°С; рассольных сыров 20, 10°С; творога 18, 12°С соответственно.

Установлено, что импульсный способ подвода теплоты при вакуумной сушке сыров и творога приводит к сокращению градиентов массовой доли влаги и температуры по объему высушиваемого слоя.

Удельные затраты теплоты при ступенчатом и импульсном способе подвода теплоты для мягких, твердых, рассольных сыров и творога приведены на рисунке 2.

Для сыров и творога при одинаковой толщине слоя затраты теплоты при импульсном энергоподводе меньше на 0,2-0,3 кВт/кг удаленной влаги, чем при ступенчатом энергоподводе. Уменьшение затрат теплоты происходит из-за сокращения продолжительности сушки при импульсном энергоподводе.

Т олщина слоя, мм

3,4 ~ Ъ РП Ич.

І 3 £  м | ^ " 1 -« - “ —• —

Рч — — - - ~

- ^ "

1" ,

е ^-4 Я • - "

10 20 30 Топцщна слоя, т.тт.т

Рис. 2. Удельные затраты теплоты при ступенчатом (сплошные линии) и импульсном (пунктирные линии) подводе теплоты: 1 - мягкие сыры; 2 - твердые сыры; 3 - рассольные; 4 - творог

Скорость сушки при импульсном способе подвода теплоты больше, чем при ступенчатом. Увеличение скорости сушки при импульсном энергоподводе происходит из-за уменьшения градиента температур поверхностных и центральных слоев, когда теплота от нагревателей не подводится.

Органолептические и физико-химические показатели сухих сыров и творога в зависимости от способа подвода теплоты представлены в таблицах 2 и 3 соответственно.

Таблица 2

Органолептические показатели сухих сыров и творога в зависимости от способа подвода теплоты,

балл

Продукт Способ подвода теплоты

ступенчатый импульсный

Твердые сыры 28-29 28-29

Мягкие сыры 27-29 28-29

Рассольные сыры 28-29 27-29

Творог 28-29 28-29

Таблица 3

Физико-химические показатели сухих сыров и творога в зависимости от способа подвода теплоты

Способ подвода теплоты

ступенчатый импульсный

Продукт Массовая доля, %

влаги жира в сухом веществе влаги жира в сухом веществе

Твердые сыры 3,9-4,3 49,3-50,0 3,8-4,3 49,5-50,0

Мягкие сыры 3,7-5,0 44,0-50,5 3,7-5,5 44,0-50,5

Рассольные сыры 3,5-4,5 44,8-50,0 3,4-4,4 44,0-50,0

Творог 3,748 2,2-36,4 3,7-5,0 2,2-36,0

Органолептические оценка сухих сыров и творога при ступенчатом и импульсном способе подвода теплоты составляют 27-29 баллов из максимально возможной оценки в 30 баллов. Массовая доля влаги в сухих сырах и твороге вне зависимости от способа подвода теплоты не превышает 5,0 %. Потери жира в процессе вакуумной сушки для сыров и творога не превышают 1-2 %. Массовая доля жира в сухом продукте зависит не от способа подвода теплоты, а от его содержания в продукте до сушки.

Таким образом, установлено, что способ подвода теплоты не влияет на качественные показатели сухих сыров и творога. Способ подвода теплоты влияет на продолжительность процесса сушки, скорость сушки, энергозатраты, градиент влажности и температуры по толще высушиваемого слоя.

При импульсном подводе теплоты уменьшается градиент влажности и температуры по объему высушиваемого слоя сыра, творога, что приводит к сокращению продолжительности сушки и увеличению скорости сушки. Продолжительность сушки при импульсном энергоподводе по сравнению со ступенчатым сокращается для твердых сыров на 11,4-22,7 %; для мягких сыров - 12,5-19,2 %; рассольных сыров - 13,3-16,7 %; творога - 16,7-21,7%. Скорость сушки при импульсном способе подвода теплоты увеличивается для твердых сыров на 0,07 %/мин; мягких сыров - 0,1 %/мин; рассольных сыров - 0,08 %/мин; творога - 0,12 %/мин. Удельные затраты теплоты для сыров и творога при импульсном способе подвода теплоты меньше на 0,2-0,3 кВт/кг удаленной влаги.

На основании того, что при импульсном способе подвода теплоты продолжительность процесса сушки уменьшается, скорость сушки увеличивается, сокращаются энергозатраты, делаем вывод, что импульсный способ подвода теплоты можно использовать для интенсификации процесса вакуумной сушки и уменьшения удельных затрат теплоты. Применение импульсного теплоподвода создает исключительно благоприятные условия для интенсификации внутреннего и внешнего массообмена. Несмотря на использование высокого напряжения на излучателях, в процессе всего цикла сушки не наблюдается резкого температурного градиента между различными слоями продукта. Импульсный теплоподвод позволяет производить сушку различных сыров и творога в невысоких температурных пределах, не снижает ее скорости.

Литература

1. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1973. -528 с.

2. Сушка пищевых растительных материалов / Г.К. Филоненко [и др.]. - М.: Пищевая пром-сть, 1971. - 439 с.

УДК 615.322:582.998.2.03 О.В. Гоголева, Г.Г. Первышина

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ НА ОСНОВЕ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ*

Разработаны рецептуры водных экстрактов на основе трав Hypericum perforatum L., Origanum vulgare L. и листьев Bergenia crassifolia (L.) Fritsch. Показано содержание в них сухих и водорастворимых веществ, в том числе дубильных и редуцирующих.

Ключевые слова: экстракт водный, Hypericum perforatum L., Origanum vulgare L., Bergenia crassifolia (L.) Fritsch, водорастворимые вещества, дубильные вещества, редуцирующие вещества.

O.V. Gogoleva, G.G. Pervyshina

FUNCTIONAL DRINKS ON THE BASIS OF SOME KINDS OF VEGETATIVE RAW MATERIALS IN KRASNOYARSK REGION

The water extracts formulations on the basis of the Hypericum perforatum L., Origanum vulgare L. herbs and Bergenia crassifolia (L.) Fritsch leaves is developed. The availability of dry and water soluble substances including tanning and reducing is shown.

Key words: water extract, Hypericum perforatum L., Origanum vulgare L., Bergenia crassifolia (L.) Fritsch, water soluble substances, tanning substances, reducing substances.

В последние годы исследователи и специалисты большинства отраслей пищевой промышленности уделяют повышенное внимание проблемам питания. С одной стороны, это связано с осознанием тех негативных последствий для здоровья, к которому приводят нарушения его структуры и пищевого статуса, широко распространенные среди всех категорий населения России. С другой стороны, связано с успехами биохимии, клеточной биологии, геномики и других фундаментальных наук в установлении наличия взаимосвязи между отдельными биологически активными компонентами пищи и функциональной активностью органов и

* Работа выполнена при поддержке гранта ГОУ ВПО КГТЭИ ГВ-08-01.

164