СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЛОДООВОЩНЫХ ЧИПСОВ
FRUIT-AND-VEGETABLE CHIPS PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству пищевых концентратов в аппаратах, использующих СВЧ-энергию, и может быть использовано для производства плодоовощных чипсов, в т.ч. яблочных, тыквенных и грушевых.
Известен способ производства пищевого продукта из плодоовощного сырья [Пат. РФ №2304885, МПК А23L 1/212, А23L 3/00. Способ производства пищевого продукта из плодоовощного сырья [Текст]./ А.В.Гуревич, В.Б.Пенто, А.А.Королев, С.П.Аникеева; заявитель и патентообладатель А.В.Гуревич. - №2006126611/13; заявл. 24.07.2006; опубл. 27.08.2007], включающий подготовку сырья, его сушку до промежуточной влажности, обработку раствором хитозана, сушку в потоке газообразного теплоносителя при импульсной подаче СВЧ-энергии до остаточной влажности 3-5%, упаковку в бескислородной среде в пакеты из комбинированного материала полимер-фольга-полимер.
Недостатками известного способа являются невысокое качество готового продукта.
Известен способ непрерывной сушки пищевых продуктов с использованием конвективного и СВЧ-энергоподвода [Пат. РФ №2369284, МПК А23L 3/01, А23В 7/01. Способ непрерывной сушки пищевых продуктов с использованием конвективного и СВЧ-энергоподвода [Текст] / С.Т.Антипов, А.А.Селин, А.М.Барбашин, Д.А.Казарцев; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия. - №2008120287/13; заявл. 21.05.2008; опубл. 10.10.2009], включающий загрузку продукта, сушку и удаление продукта, при этом процесс сушки осуществляют в три этапа. На первом этапе осуществляют предварительный нагрев продукта с использованием СВЧ-энергоподвода до температуры мокрого термометра. На втором этапе при достижении периода постоянной скорости сушки - комбинированным воздействием непрерывного конвективного и периодического СВЧ-энергоподвода. На третьем этапе в периоде падающей скорости сушки осуществляют досушку комбинированным воздействием непрерывного конвективного и непрерывного СВЧ-энергоподвода.
Недостатками известного способа являются повышенные удельные энергозатраты.
3
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства пищевого продукта из яблок [Пат. РФ №2277351, МПК А23L 1/212, А23В 7/02. Способ производства пищевого продукта из яблок [текст]./А.В. Гуревич, А.А. Королев, В.Б. Пенто, В.Я. Явчуновский; заявитель и патентообладатель А.В. Гуревич. - №2005117180/13; заявл. 06.06.2005; опубл. 10.06. 2006], предусматривающий нарезку яблок на ломтики толщиной 2-4 мм, обработку водным раствором при температуре 60-75°С в течение 3-6 минут, после чего проводят сушку конвективным способом при температуре теплоносителя не выше 90°С и его расходе не менее 40 м на 1 кг подготовленных яблок до остаточной влажности 28-31%, а затем сушат в потоке газообразного теплоносителя с импульсной подачей СВЧ-энергии до остаточной влажности 5-7% и упаковывают в бескислородной среде в пакеты из комбинированного материала полимер-фольга-полимер.
Недостатками известного способа являются невысокое качество высушиваемого продукта, длительность процессов производства готового продукта и, вследствие этого, окисление веществ, снижение его пищевой ценности, повышенные удельные энергозатраты, связанные с невысокой скоростью нагрева продукта и нерациональным энергоподводом.
Технической задачей изобретения является получение готового продукта высокого качества, повышение тепловой эффективности и интенсификация влаготепловой обработки, включая сушку плодоовощного сырья.
Поставленная технологическая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства плодоовощных чипсов, включающем сортировку, мойку, инспектирование, калибрование, резку, сульфитирование (бланширование), обработку водным раствором, сушку и упаковку, новым является то, что перед влаготепловой обработкой предварительно подогревают загруженное, нарезанное, плодоовощное сырье отработанным теплоносителем, а затем влаготепловую обработку осуществляют в пять последовательных этапов, на первом этапе подогретое сырье подвергают постадийной конвективной сушке со ступенчатыми режимами обработки и последовательно многократно чередующимися стадиями: на первой стадии пластины плодоовощного сырья обрабатывают в плотном слое перегретым паром атмосферного давления, причем продолжительность первой стадии составляет 180 с, на второй стадии обработку осуществляют в псевдоожиженном слое с продолжительностью 60 с и периодом псевдоожижения 4 с; при этом температура перегретого пара в течение первых 15 мин составляет 417…419 К, с 15 мин и до конца сушки - 422…424 К, а скорость перегретого пара при сушке в плотном слое составляет в течение первых 10 мин 2,0…2,2 м/с, с 10 мин по 20 мин - 1,1…1,4 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 0,8…1 м/с; а при сушке в псевдоожиженном слое - в течение первых 10 мин 6,0…6,2 м/с, с 10 мин по 20 мин - 5,3…5,5 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 3,6…3,8 м/с, первый этап осуществляют до массовой доли влаги в нарезанном плодоовощном сырье 42…45%; на втором этапе обработку сырья осуществляют в потоке инертного теплоносителя с подачей СВЧ-энергии при постоянной мощности магнетрона до массовой доли влаги 28…32%; на третьем этапе осуществляют влагонасыщение плодоовощного сырья погружением продукта в подогретый водный раствор с температурой 303…308 K или распыливанием жидкости через увлажнители; на четвертом этапе насыщенный или с нанесенным на поверхность водным раствором продукт досушивают в поле СВЧ при повышении мощности магнетронов и одновременной непрерывной подаче инертного газообразного теплоносителя до остаточной влажности 5…7%, после чего готовый продукт охлаждают и упаковывают в герметичные пакеты.
Технический результат изобретения заключается в получении готового продукта высокого качества, повышении его пищевой и биологической ценности, тепловой эффективности и интенсификации влаготепловой обработки, включая сушку, за счет использования в качестве инертного теплоносителя перегретого пара атмосферного давления при постадийной конвективной сушке со ступенчатыми режимами обработки, переменного СВЧ-энергоподвода и включения промежуточной стадии влагонасыщения между сушкой продукта в соответствии с кинетическими закономерностями влаготепловой обработки плодоовощного сырья.
к
к
п
На фиг. 1 представлены экспериментальные кривые сушки U=f(τ) (1) и скорости сушки dU/dτ=f(U) (2) пластин яблок, температурная кривая T=f(τ) (3), где U - влагосодержание яблок, кг/кг, τ - время, с; T - температура пластин; на фиг. 2 - диаграмма изменения скорости v и температуры T перегретого пара во времени; на фиг. 3 представлена схема стадий способа непрерывной обработки пластин сырья.
Способ производства плодоовощных чипсов осуществляется следующим образом.
В качестве объекта исследования используют яблоки, груши и тыкву, которые соответствовали требованиям действующих ГОСТ 27572-87 «Яблоки свежие для промышленной переработки», ГОСТ 21713-76 «Груши свежие поздних сортов созревания», ГОСТ 7975-68 «Тыква продовольственная свежая».
Свежие яблоки, используемые для обработки, по своему качеству должны отвечать следующим требованиям:
по внешнему виду: плоды свежие, целые, без заболеваний, сухие, незагрязненные, не треснувшие, без повреждений сельскохозяйственными вредителями, одного сорта, одного размера;
по внутреннему строению: мякоть сочная, белая, светло-желтая или светло-кремовая разных оттенков в зависимости от особенностей сорта;
по размеру плодов (по наибольшему поперечному диаметру) - 45…55 мм;
отсутствие плодов с отклонениями по размерам, с механическими повреждениями глубиной более 2 мм, с зарубцевавшимися трещинами, с порезами, легким увяданием;
отсутствие плодов увядших, с признаками морщинистости, загнивших, запаренных и подмороженных.
Груши на основе ГОСТ 21713-76 по своему качеству должны быть вполне развившимися, целыми, чистыми, здоровыми, без излишней внешней влажности, без постороннего запаха и привкуса и соответствовать следующим требованиям и нормам:
по внешнему виду: плоды типичные по форме и окраске для данного помологического сорта, без повреждений вредителями и болезнями, с целой или сломанной плодоножкой;
по размеру плодов (по наибольшему поперечному диаметру) - 55…60 мм;
зрелость: плоды однородные по зрелости, но не ниже съемной и не перезревшие;
2
допускаются: механические повреждения не более двух градобоин, не портящих форму и внешний вид плода, отсутствие плодоножки без следов повреждения кожицы, слабая потертость и нажимы общей площадью не более 5 см;
2
допускаются: повреждения вредителями и болезнями, зажившие повреждения кожицы, не портящие внешний вид плода, общей площадью не более 1 см, не более 2% плодов, не более чем с двумя засохшими повреждениями плодожоркой;
не допускаются: загнившие плоды, побурение кожицы, подкожная пятность, побурение мякоти.
Тыква в соответствии с ГОСТ 7975-68 по своему качеству должна отвечать следующим требованиям:
по внешнему виду: плоды должны быть свежие, зрелые, целые, здоровые, незагрязненные, без заболеваний, с окраской и формой плодов, свойственными данному ботаническому сорту, с плодоножкой или без нее. Допускаются плоды с отклонениями от правильной формы, но не уродливые, с зарубцевавшимися (опробковевшими) повреждениями коры от порезов и царапин. В партии допускают примесь других сотов одного срока созревания не более 10%;
размер по наибольшему поперечному диаметру, см, не менее: для сортов с удлиненной формой 12 см, для сортов с плоской и округлой формой 15 см;
не допускается: содержание плодов раздавленных, треснувших и помятых.
Примечание. К зрелым плодам относят плоды, имеющие окраску мякоти, свойственную данному ботаническому сорту, семена зрелые или близкие к созреванию.
Яблоки, груши и тыква, предварительно мытые и очищенные, разрезали на пластины (толщиной от 2 до 4 мм).
Перед сушкой пластины плодоовощного сырья бланшируют при температуре 333…348 K в течение 2,0…5,0 мин и обрабатывают водным раствором путем погружения пластин в раствор.
Обработанные таким образом пластины нарезанного сырья предварительно подогревают отработанным теплоносителем до температуры Т=353 К, помещают в рабочую камеру сушилки, и подвергают влаготепловому воздействию в пять последовательно протекающих этапов.
Для повышения эффективности влаготепловой обработки на первом этапе осуществляют постадийную конвективную сушку со ступенчатыми режимами обработки и последовательно многократно чередующимися стадиями: на первой стадии пластины плодоовощного сырья обрабатывают в плотном слое перегретым паром атмосферного давления, причем продолжительность первой стадии составляет 180 с, на второй стадии обработку осуществляют в псевдоожиженном слое с продолжительностью 60 с и периодом псевдоожижения 4 с; при этом температура перегретого пара в течение первых 15 мин составляет 417…419 К, с 15 мин и до конца сушки - 422…424 К, а скорость перегретого пара при сушке в плотном слое составляет в течение первых 10 мин 2,0…2,2 м/с, с 10 мин по 20 мин - 1,1…1,4 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 0,8…1 м/с; а при сушке в псевдоожиженном слое - в течение первых 10 мин 6,0…6,2 м/с, с 10 мин по 20 мин - 5,3…5,5 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 3,6…3,8 м/с, первый этап осуществляют до массовой доли влаги в нарезанном плодоовощном сырье 42…45%; на втором этапе обработку сырья осуществляют в потоке инертного теплоносителя с подачей СВЧ-энергии при постоянной мощности магнетрона до массовой доли влаги 28…32%; на третьем этапе осуществляют влагонасыщение плодоовощного сырья погружением продукта в подогретый водный раствор с температурой 303…308 K или распыливанием жидкости через увлажнители; на четвертом этапе насыщенный или с нанесенным на поверхность водным раствором продукт досушивают в поле СВЧ при повышении мощности магнетронов и одновременной непрерывной подаче инертного газообразного теплоносителя до остаточной влажности 5…7%, после чего готовый продукт охлаждают и упаковывают в герметичные пакеты.
Из анализа кривых сушки и скорости сушки, например, яблок (фиг. 1, кривые 1 и 2) видно, что имеют место период прогрева, период постоянной и падающей скоростей сушки. Продолжительность периода прогрева составляет 6…7 мин.
s
Одной из основных причин интенсификации процесса сушки плодоовощного сырья на стадии обработки в импульсном псевдоожиженном слое перегретым паром атмосферного давления является быстрый прогрев продукта до температуры насыщения T=373 К, который обусловлен конденсацией пара на поверхности частиц вследствие их относительно низкой начальной температуры (фиг. 1, кривая 3).
В процессе влаготепловой обработки плодоовощного сырья температура перегретого пара в течение первых 15 мин составляет 417…419 К, с 15 мин и до конца сушки - 422…424 К (фиг. 2). Выбор температурного режима обработки пластин плодоовощного сырья перегретым паром был подобран экспериментально и зависел от характера изменения влажности продукта при сушке. По мере высушивания влажность пластин плодоовощного сырья уменьшалась, их температура повышалась. Для того чтобы температура пластин плодоовощного сырья не превышала предельно допустимую температуру (выше которой происходит терморазложение ценных питательных веществ), требовалось постепенное и регулируемое изменение температуры перегретого пара для достижения равномерной обработки пластинок сырья. Несоблюдение данного временного и температурного режимов приводило либо к пересушиванию, короблению и терморазложению пластин плодоовощного сырья, либо, наоборот, к недосушиванию и получению продукта с повышенной влажностью, что являлось нарушением действующего ГОСТ.
Выбор высоты слоя пластин плодоовощного сырья 60 мм обусловлен тем, что конденсация пара протекает равномерно по всему объему слоя и на поверхности пластин образовывается равномерная пленка конденсата для обеспечения нормального протекания процесса сушки.
Увеличение высоты слоя пластин плодоовощного сырья, например, до 70 мм приводит к переувлажнению нижних слоев и недостаточному увлажнению конденсатом верхних слоев. При этом нижние слои разваривались, в то время как верхние пересушивались из-за недостатка влаги. В процессе комбинированной конвективно-СВЧ-сушки с постоянной (заданной) мощностью источника СВЧ-излучения наблюдалось частичное слипание верхних слоев пластин плодоовощного сырья ввиду отсутствия равномерного кипения. Наблюдался либо пузырьковый режим движения пара сквозь слой пластин, либо струйный режим движения пара сквозь слой пластин.
Уменьшение высоты слоя пластин плодоовощного сырья, например, до 40 мм приводит к чрезмерному переувлажнению всех слоев сырья и их быстрому слипанию и утрате товарного вида.
Нарезанное плодоовощное сырье на пластины большей, чем заданная толщина, например, 5 мм, значительно увеличивает продолжительность сушки и снижает производительность процесса влаготепловой обработки.
Нарезанное плодоовощное сырье на пластины меньшей, чем заданная толщина, например, 1,0 мм приводит к сильному короблению плодоовощных чипсов, их растрескиванию и утрате товарного вида.
Первый этап осуществляется в виде постадийной конвективной сушки со ступенчатыми режимами обработки и последовательно многократно чередующимися стадиями.
Выбор скоростного режима обработки пластин плодоовощного сырья перегретым паром (скорость перегретого пара при сушке в плотном слое составляла в течение первых 10 мин 2,0…2,2 м/с, с 10 мин по 20 мин - 1,1…1,4 м/с и с 20 мин и до конца процесса сушки - 0,8…1 м/с (фиг. 2)) был подобран экспериментально и зависел от характера изменения влажности продукта при сушке.
Выбор продолжительности процесса сушки в плотном слое составляет 180 с и обусловлен тем, что в начале процесса сушки происходит частичная конденсация пара. При более частом перемешивании, т.е. когда продолжительность первой стадии была меньше 180 с, например 100 с, имел место срыв пленки конденсата с поверхности пластин плодоовощного сырья при обработке в псевдоожиженном слое, что приводило к неравномерной сушке. И, наоборот, при продолжительности первой стадии более 180 с, например 200 с, имело место раскисание пластин плодоовощного сырья из-за их переувлажнения, что также приводило к некачественной сушке. Выбор скоростного режима обработки пластин плодоовощного сырья перегретым паром был подобран экспериментально и зависел от характера изменения влажности продукта при сушке.
На второй стадии при сушке плодоовощного сырья в активной фазе импульсного псевдоожиженного слоя (ИПС) скорость перегретого пара составляла в течение первых 10 мин 6,0…6,2 м/с, с 10 мин по 20 мин - 5,3…5,5 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 3,6…3,8 м/с. (фиг. 2). Продолжительность обработки пластин плодоовощного сырья в псевдоожиженном слое составляла 60 с, с периодом псевдоожижения 4 с. При продолжительности стадии меньше 60 с, например 30 с, имело место недостаточно равномерное и полное перемешивание пластин плодоовощного сырья при обработке в псевдоожиженном слое, что приводило к неполной и некачественной сушки. И, наоборот, при продолжительности стадии более 60 с, например 90 с, имел место интенсивный теплообмен с поверхности пластин при обработке в псевдоожиженном слое, что приводит к пересыханию пластин сырья и неоправданно завышенным энергозатратам.
По мере высушивания влажность пластин плодоовощного сырья уменьшалась, их масса также становилась меньше. При сушке плодоовощного сырья наблюдалась усадка, т.е. уменьшение размеров пластин и высоты слоя продукта. Поэтому для равномерной обработки пластин требовался регулируемый теплоподвод, который обеспечивался данным законом изменения скорости теплоносителя. Несоблюдение данного временного и скоростного режимов приводило либо к пересушиванию и подгоранию пластин сырья, либо, наоборот, к недосушиванию и получению продукта с повышенной влажностью, что являлось нарушением действующего ГОСТ.
Использование частоты СВЧ-излучения равной 2450 МГц (длина волны 12,25 см) обусловлено международным стандартом для СВЧ-печей. Это необходимо для исключения помех при работе оборудования.
Способ производства плодоовощных, например яблочных, чипсов поясняется следующим примером.
Яблоки моют в вентиляторной моечной машине. Затем мытые яблоки подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную или машинным способом на сортировочно-инспекционном транспортере. Далее очищенные и отсортированные яблоки нарезают тонкими пластинами толщиной от 2 до 4 мм. Высокое содержание редуцирующих сахаров в частично высушенных яблоках делает продукт чувствительным к потемнению. Поэтому перед сушкой пластины яблок бланшировали при температуре 333 K в течение 2 мин и обрабатывали путем погружения пластин яблок в водный раствор.
После осуществления обдува и предварительного подогрева отработанным теплоносителем до температуры Т=353 К, пластины яблок помещают в рабочую камеру сушилки и подвергают влаготепловому воздействию в пять последовательно протекающих этапов.
Первый этап осуществляется в виде постадийной конвективной сушки со ступенчатыми режимами обработки и последовательно многократно чередующимися стадиями: на первой стадии пластины плодоовощного сырья обрабатывают в плотном слое перегретым паром атмосферного давления, причем продолжительность первой стадии составляет 180 с, на второй стадии обработку осуществляют в псевдоожиженном слое с продолжительностью 60 с и периодом псевдоожижения 4 с; при этом температура перегретого пара в течение первых 15 мин составляет 418 К, с 15 мин и до конца сушки - 423 К, а скорость перегретого пара при сушке в плотном слое составляет в течение первых 10 мин 2,0 м/с, с 10 мин по 20 мин - 1,3 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 0,8 м/с; а при сушке в псевдоожиженном слое - в течение первых 10 мин 6,0 м/с, с 10 мин по 20 мин - 5,3 м/с, с 20 мин и до конца процесса сушки - 3,7 м/с, первый этап осуществляют до массовой доли влаги в нарезанном плодоовощном сырье 42…45%.
На втором этапе обработку сырья осуществляют в потоке инертного теплоносителя с подачей СВЧ-энергии при постоянной мощности магнетрона до массовой доли влаги 28…32%.
Проникающий эффект микроволн и высокое поглощение их молекулами воды интенсифицирует процесс объемного обезвоживания. Поглощенная энергия быстро превращается в тепло внутри высушиваемых продуктов, вследствие чего давление во внутренних слоях материала повышается до такой степени, что частицы увеличиваются в объеме. В результате получают пористый сушеный продукт с улучшенной способностью восстанавливаться.
На третьем этапе осуществляют влагонасыщение плодоовощного сырья погружением продукта в подогретый водный раствор с температурой 303…308 K или распыливанием жидкости через увлажнители.
На четвертом этапе насыщенный или с нанесенным на поверхность водным раствором продукт досушивают в поле СВЧ при переменной мощности магнетронов и одновременной непрерывной подачей инертного газообразного теплоносителя до остаточной влажности 5…7%, после чего готовый продукт охлаждают и упаковывают в герметичные пакеты.
Для образцов контрольного свежего сырья и готового продукта получили данные о химическом составе свежих яблок и яблочных чипсов (табл.1).
Таблица 1
Параметры
Яблоки свежие
Яблочные чипсы
Общая влага, %
86,5±0,04
5,65±0,04
Массовая доля крахмала, %
0,77±0,02
1,209±0,04
Зола, %
0,5±0,04
0,54±0,04
Углеводы (общий сахар), %
19,88±0,04
92,57±0,02
Минеральный состав
Натрий (Na), мг%
25,74±0,02
47,63±0,04
Калий (К), мг%
247,73±0,04
425,49±0,04
Кальций (Са), мг%
17,26±0,04
35,87±0,02
Магний (Мg), мг%
8,61±0,02
20,12±0,02
Железо (Fe), мг%
2,24±0,04
3,68±0,04
Фосфор (Р), мг%
11,40±0,04
28,82±0,02
Аминокислотный состав (незаменимые)
Валин, мг/100 г
15,74±0,04
16,53±0,04
Изолейцин, мг/100 г
31,07±0,04
32,00±0,04
Лейцин, мг/100 г
-
-
Лизин, мг/100 г
7,26±0,04
6,23±0,04
Метионин+цистин, мг/100 г
36,21±0,04
33,14±0,04
Треонин, мг/100 г
10,93±0,04
13,52±0,04
Фенилаланин+тирозин, мг/100 г
-
-
Содержание тяжелых металлов
Ртуть (Hg), мг/г
-
-
Свинец (Pb), мг/г
-
-
Мышьяк (As), мг/г
-
-
Кадмий (Cd), мг/г
-
-
Цезий (<maths num="1"><math><mrow><mi>C</mi><msup><mi>s</mi><mrow><mn>1</mn><mn>3</mn><mn>7</mn></mrow></msup></mrow></math><img file="00000001.tif" he="4" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
), мг/г
-
-
Стронций (<maths num="2"><math><mrow><mi>S</mi><msup><mi>r</mi><mrow><mn>9</mn><mn>0</mn></mrow></msup></mrow></math><img file="00000002.tif" he="4" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
), мг/г
-
-
Содержание пестицидов
ГЧЦГ, мг/кг
-
-
ДДТ, мг/кг
-
-
Микробиологические показатели
КМАФАнМ, КОЕ/г
95
65
S. aureus, КОЕ/г
-
-
БГКП (колиформы), КОЕ/г
-
-
Витаминный состав
Тиамин (<maths num="3"><math><mrow><msub><mi>B</mi><mn>1</mn></msub></mrow></math><img file="00000003.tif" he="6" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
), мг%
0,017±0,004
0,051±0,004
Рибофлавин (<maths num="4"><math><mrow><msub><mi>B</mi><mn>2</mn></msub></mrow></math><img file="00000004.tif" he="6" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
), мг%
0,026±0,004
0,057±0,004
Витамин Е, мг%
0,357±0,002
0,785±0,004
Витамин С, мг%
13,849±0,004
15,173±0,004
Ниацин (РР), мг%
0,321±0,004
0,394±0,004
Предложенный способ производства плодоовощных чипсов, включающий предварительный подогрев и комбинированную влаготепловую обработку плодоовощного сырья, позволяет повысить энергетическую эффективность процесса, сократить время обработки и повысить качество готового продукта.
Таким образом, наилучшим вариантом обработки пластин плодоовощного сырья по всем качественным и энергетическим показателям является вышеприведенный способ с поэтапной комбинированной влаготепловой обработкой и обоснованием каждого приведенного параметра при температуре обработки в диапазоне Т=417…424 К, скорости теплоносителя в плотном слое v=2,2…0,8 м/с и в псевдоожиженном слое v=6…3,6 м/с. Это объясняется равномерностью сушки по всему объему пластин и интенсивным испарением влаги с их поверхности. Достигается снижение скорости внутреннего теплопереноса в сравнении со скоростью перемещения влаги и ее испарения с поверхности пластин плодоовощного сырья.
При этом нагрев пластин плодоовощного сырья происходит медленнее, чем из них испаряется влага, что полностью исключает перегрев продукта и обеспечивает его высокое качество. С энергетической точки зрения предлагаемый вариант позволяет обеспечить наиболее рациональный расход электроэнергии на 1 кг получаемого продукта, что объясняется гидродинамикой процесса, изменяющейся во времени не только путем пульсирующего изменения скорости теплоносителя с чередованием интервалов времени сушки в плотном и псевдоожиженном слое, периодическим чередованием воздействия СВЧ и стадии влагонасыщения при влаготепловой обработке, но и выбранным эквивалентным размером пластин сырья. В этом случае перепад давления в слое продукта, соответствующий массовому и тепловому потоку перегретого пара для заданного режима обработки, обеспечивает минимальные энергозатраты на теплоноситель. Использование на начальной стадии перегретого пара атмосферного давления, а затем СВЧ-энергии, также обеспечивает минимальные затраты электроэнергии и обеспечивает получение качественного продукта.
Нагревание моно- и дисахаров при температуре 373 К и выше приводит к изменению их химического состава, при этом повышается цветность продуктов, увеличивается содержание редуцированных веществ. Глубина этих процессов, а следовательно, и состав образующихся веществ зависит от состава сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия, рН среды и присутствия примесей.
Дисахариды построены из соединенных между собой остатков двух молекул моносахаридов. Дисахариды представляют собой гликозиды, так как соединение двух молекул моносахаридов происходит за счет гликозидного гидроксила одного моносахарида и одной из гидроксильных групп другого моносахарида, в результате выделяется одна молекула воды и образуется молекула дисахарида.
Одним из составляющих частей химического состава яблок является крахмал, содержание которого в ста граммах продукта 0,8%. Крахмал яблок состоит из амилозы, которая является полисахаридом. Содержание амилозы и амилопектина в крахмале может изменяться в зависимости от вида исходного сырья и от того, из какой части растения он получен. В яблоках пищевые волокна (клетчатка) составляют от 0,6 до 1,8%. Клетчатка это полисахарид, составляющий главную массу клеточных стенок растений. Клетчатка не растворима в воде, а только набухает в ней. В процессе нагревания клетчатка нацело превращается в глюкозу. При более слабом влаготепловом воздействии из клетчатки получается целлобиоза.
Содержание пектиновых веществ в яблоках составляет около 1%. Это высокомолекулярные соединения углеводной природы. В растениях пектиновые вещества присутствуют в виде нерастворимого протопектина, представляющего собой соединение метоксилированной полигалактуроновой кислоты с галактоном и арабаном клеточной стенки. Протопектин переходит в растворимый пектин лишь после обработки разбавленными кислотами или под действием особого фермента протопектиназы. Из водного раствора растворимый пектин осаждается спиртом.
Пектиновые вещества играют важную роль при созревании, хранении и промышленной переработке различных плодов и овощей. Во время развития плодов протопектин отлагается в клеточных стенках и может накапливаться в плодах в значительных количествах. Созревание плодов характеризуется превращением протопектина в растворимый пектин. Так, у яблок содержание пектиновых веществ достигает максимума приблизительно к периоду уборки плодов. При последующем хранении плодов при температурах, близких к 274 K, содержание протопектина постепенно понижается и происходит накопление растворимого пектина.
Оценку эффективности предлагаемого способа производства плодоовощных (яблочных, грушевых, тыквенных и др.) чипсов и заводской технологии получения яблочных чипсов проводили по величине удельных энергозатрат, приходящихся на 1 кг готовой продукции. Величина удельных энергозатрат, приходящихся на 1 кг яблочных чипсов, приготовленных по заводской технологии, составляет 5430 кДж/кг. Величина удельных энергозатрат, приходящихся на 1 кг яблочных чипсов, приготовленных по предлагаемой технологии, составляет 4230 кДж/кг.
Таким образом, приведенный анализ показывает высокую тепловую эффективность предлагаемой технологии производства плодоовощных (яблочных, грушевых, тыквенных и др.) чипсов по сравнению с заводской технологией.
При проведении оценки органолептических свойств по ГОСТ 8756.1-79 установлено, что целевой продукт, полученный по описанной технологии, имеет кисло-сладкий вкус и естественный цвет исходного сырья, представляет собой пластинки с хрупкой хрустящей консистенцией, характерные для чипсов, а также имеет ярко выраженный аромат исходного сырья. По физико-химическим показателям сушеные семечковые фрукты должны соответствовать нормам ГОСТ 28561-90
Таким образом, предлагаемый способ производства плодоовощных чипсов дает возможность:
- получить пищевой продукт с уникальным гармоничным сочетанием органолептических свойств чипсов.
- достигнуть равномерной влаготепловой обработки продукта вследствие попеременного влаготеплового воздействия потоком пара, СВЧ-энергии и увлажнения, а также использования «мягких» температурных и «щадящих» режимов перемещения продукта при максимальном сохранении формы частиц обрабатываемого продукта;
- комбинированного по-стадийного осуществления процесса конвективно-СВЧ-сушки с учетом кинетических закономерностей процесса, что повышает тепловую эффективность процесса;
- интенсифицировать процесс влагоудаления при сушке вследствие применения СВЧ-энергии;
- осуществлять несложный контроль технологического режима и управление процессом сушки;
- повышения качества готового продукта за счет использования рационального гидродинамического режима слоя дисперсного продукта, обеспечения микробиологического благополучия готового продукта и снижения отрицательного влияния термического процесса на термолабильный продукт;
- обеспечения оптимального увлажнения вследствие применения подогрева жидкости на предварительной гидротермической обработке (ПГТО) и возможности влагонасыщения за счет распыливания или непосредственного контактирования с жидкостью в зависимости от вида сырья.