Способи висушування яблук, та їх вплив на споживчі властивості

  Діелектрична проникність визначає здатність переходу енергії електромагнітних хвиль в теплоту, здатність матеріалу реагувати на зовнішнє електромагнітне поле і залежить від фізико-хімічних властивостей, температури та вологовмісту матеріалу, від частоти і напруженості електричного поля. Зміна діелектричної проникності призводить до зміни режиму роботи сушильних установок. Діелектрична проникність сухих матеріалів значно менше, ніж води. Чим менше значення діелектричної проникності, тим на більшу глибину матеріалу проникають електромагнітні коливання струму надвисокої частоти.

  Переваги способу: можливість регулювання і підтримки температури усередині матеріалу.

    Недоліки способу: високі витрати електроенергії, складне устаткування і обслуговування. Сушка дорожче конвєктивної в 3-4 рази.

     Токи високої частоти використовуються в даний час для інтенсифікації сушки сублімації.

                       2.5 Комбіновані способи сушіння

      Комбіновані способи сушіння застосовуються з метою підвищення економічності процесу і зниження витрати електроенергії. До таких способів відносяться різні комбінації відомих способів сушіння: конвєктивно-високочастотна, радіаційно-високочастотна, радіаційно-конвєктивна, радіаційно-контактна і ін..

      Конвєктивно-високочастотна сушка-чергування конвєктивного сушіння і сушіння струмами високої і надвисокої частоти. Високочастотну установку включають або в періоді зменшується швидкості сушки для видалення зв'язаної вологи, або періодично для створення позитивно спрямованого температурного градієнта усередині матеріалу. Видалення вільної вологи відбувається за рахунок підведення тепла від нагрітого газу. При тому скорочується тривалість процесу.

      Радіаційно-високочастотна сушка - застосовують або нагрів пластин високочастотного конденсатора, які одночасно є випромінювачами, або чергують нагрів електродів і випромінюючих панелей. Тепло розподіляється усередині висушуваного матеріалу більш рівномірно - це приводить до підвищення якості готового продукту.

 Радіаційно-конвєктивна сушка - полягає в поєднанні нагріву інфрачервоними променями з підведенням теплого повітря. Сушка проводиться в віброкиплячому шарі. Повітря подається зі швидкістю 2-2,5 м / с і температурою 105 С. Продукт обігрівається рівномірно і більш інтенсивно, ніж при конвєктивному способі. Додаткове підведення тепла за рахунок радіації прискорює зневоднення. Більш ефективним є переривчастий режим опромінення, так як при відключенні генератора інфрачервоних променів відбувається вирівнювання температур в об'ємі продукту, температурний градієнт змінює свій знак і волога спрямовується від центру до поверхні. Відбувається прискорення процесу зневоднення та корочка на поверхні не утворюється. Тривалість сушіння становить близько 80 хв. (110 хв. при безперервному інфрачервоному опроміненні).

                                2.6 Вакуумна сушка

       Вакуумна сушка заснована на явищі пониження температури кипіння води при зменшенні тиску.

       Сушку під вакуумом застосовують для підвищення якості готового продукту, так як процес сушіння відбувається при більш низькій температурі, ніж в атмосферних умовах. При вакуумній сушці швидкість випаровування вологи підвищується, так як вона прямо пропорційна різниці тисків водяної пари біля поверхні матеріалу і в навколишньому просторі. Підвищується також і економічність процесу через відсутність втрат тепла з від ходячим повітрям. Тепло для випаровування вологи при вакуумній сушці передається найчастіше контактним способом, рідше – інфрачервоними променями. Механізм переносу тепла і вологи аналогічний переносу при контактній сушці.

     Традиційна вакуумна сушка передбачає наявність такого вакууму, при якому точка кипіння води знаходиться вище 0С. Вода, випаровуючись, переходить з рідкого стану в газоподібний і продукти при такій сушці деформуються також, як і при атмосферній. Вакуумні сушарки можуть бути періодичної або безперервної дії. Періодичні: розпилювальні, камерні. Безперервні: стрічкові, тунельні. Температура сушіння становить 36-60 С. Тривалість сушіння до залишкової вологості 2,5-3,5% - 4-16 ч.

    Спосіб застосовується при сушінні пастоподібних яблучних матеріалів або подрібнених фруктів.

                           2.7 Сублімаційна сушка

      Сублімаційна сушка - сушка харчових продуктів, що характеризується фазовим переходом льоду в пару в умовах глибокого вакууму.

      На діаграмі фазового стану чистої води (рисунок 2 ) за певних умов можна спостерігати існування одночасно трьох фаз. Цей стан називається потрійною точкою. Для води потрійна точка характеризується наступними параметрами: тиск пари 613 Па; температура 0,0098 0С. Прикордонні криві ділять діаграму на три області, в яких вода може знаходитися у вигляді рідини, твердого тіла або пара.

      Сублімація - процес сушіння, що характеризується фазовим переходом льоду в пару при значеннях тиску й температури, що лежать нижче потрійної точки.

     При цьому способі сушіння відсутній контакт висушуваного матеріалу з киснем повітря. Основна кількість вологи (75-90%) видаляється при сублімації льоду при температурі продукту нижче 0 С і тільки залишкова волога видаляється при температурі 40-60 С. Повного виморожування вологи в продукті досягти не вдається. Невелика її кількість не вимерзає навіть при дуже низьких температурах.

    Продукти такої сушки відрізняються високою якістю, добре зберігають харчові інгредієнти, мають підвищену оновлюючу здатністю, мають незначну усадку, мають пористу будову.

   При сублімаційного  сушці відбувається різке збільшення питомої обсягу пара. Якщо при атмосферному тиску об'єм 1 кг пара складає 1,72 м3, то при залишковому тиску 133 Па - 1000 м3, а при 13,3 Па - 10000 м3. Тобто обсяг, займаний 1 кг вторинної пари в 1-10 млн. разів більше обсягу 1 кг льоду.

    Процес сублімації сушіння підрозділяється на три етапи.

     Перший - заморожування продукту. Воно відбувається в швидко морозильних установках або субліматорах. У процесі збільшення вакууму матеріал охолоджується і само заморожується за рахунок витрати теплоти на інтенсивне випаровування. У цей період випаровується 10-15% всієї вологи без підведення тепла за рахунок виділення теплоти плавлення льоду при замерзанні води. Утворення кристалів відбувається поступово шляхом поглиблення зони кристалізації. Закінчення заморожування визначається при досягненні температури усередині продукту від мінус 5 до мінус 20 С. Тривалість заморожування становить 10-15 хв. Якщо тривалість заморожування більш висока, то можливе утворення великих кристалів льоду, які можуть зруйнувати клітини тканини і привести до погіршення якості готового продукту. Основна умова заморожування: максимальна кількість вологи повинне бути перетворене в лід; розміри кристалів повинні бути мінімальними і вони повинні бути рівномірно розподілені по всьому об'єму для інтенсивного тепло-і масообміну при сублімаційного сушіння.

      Другий період сушіння - сублімація - період постійної швидкості сушіння. У цей період видаляється основна маса вологи (60% і більше). Чим більше вологи видаляється в цей період, тим краще зберігаються властивості продукту. У цей період з'являється температурний градієнт по товщині продукту. У міру сублімації льоду спочатку підвищується температура поверхневого шару, потім наступних шарів. Після випаровування всього льоду температура висушуваного продукту підвищується, стає вище 0С і наближається до температури навколишнього середовища. Тривалість цього періоду залежить від величини залишкового тиску в субліматорі, інтенсивності підведення теплоти, температури продукту, швидкості видалення пароповітряної суміші. Інтенсивність сушіння в цей період дорівнює інтенсивності випаровування.

     Третій період сушіння - видалення залишкової вологи - період спадною швидкості сушіння. До початку цього періоду закінчується сублімація льоду і температура продукту позитивна. У цей період віддаляється пов'язана волога, не замерзла в продукті. Швидкість сушіння залежить від інтенсивності підведення теплоти в поглиблену зону випаровування і видалення пари з зони випаровування через висохлі шари до поверхні матеріалу. На інтенсивність випаровування впливають структура, пористість висушуваного продукту, форма, розмір часток. Швидкість сушіння зменшується, а температура продукту підвищується. У цей період видаляється 10-20% всієї вологи.

     В якості теплоносіїв застосовують воду, трихлоретилен, етиленгліколь та ін. з температурою не вище 40-70 С. Температурний межа стійкості до нагрівання залежить від властивостей об'єкта сушіння. Кінцева вологість 3-4%, в деяких випадках (якщо передбачено зберігання протягом декількох років) кінцева вологість повинна бути знижена до 1,5-2,0%.

   Загальна тривалість сушіння багато в чому визначається і товщиною шару матеріалу. Якщо матеріал розмістити товстим шаром, то тривалість сушіння становить до 10 ч.

    В останні роки проводяться дослідження з використання інтенсивного підведення тепла за допомогою інфрачервоних променів з довжиною хвилі 0,8-1,5 мкм і струмів високої частоти 109-1010 Гц. При цьому тривалість сушки сублімації скорочується в кілька разів.

     Переваги способу: виходять продукти високої якості; легко поглинають при відновленні вологу (можуть відновлюватися навіть у холодній воді); зберігають первинні обсяг, колір, смак, летючі компоненти; можуть зберігатися тривалий час в приміщеннях з нерегульованою температурою.

    Недоліки способу: продукти мають низький вміст вологи (2-4%) і мають сильно розвинену поверхню, тому дуже чутливі до поглинання вологи і окислення киснем повітря ліпідів, вітамінів, ароматичних речовин; для упаковки використовують спеціальні матеріали, які оберігають продукти від впливу вологи, кисню і світла; спосіб дорогий.

3. Процес сушки яблук.

     Сушені яблука виробляють у вигляді напівфабрикату, заготовлюваного для заводської обробки і готового продукту, реалізованого у вигляді сухофруктів окремими видами або сумішами. Залежно від способу підготовки і обробки сировини сушені яблука підрозділяють на наступні види:

- Очищені без насіннєвої  камери оброблені;

- Неочищені без насіннєвої  камери оброблені;

- Неочищені з насіннєвою камерою оброблені;

- Неочищені без насіннєвої камери необроблені;

- Неочищені з насіннєвою  камерою необроблені (яблука, яблука  дикоростучих сортів).

      Оброблені плоди - плоди, оброблені сірчистим ангідридом, розчином сірчистої кислоти або бісульфітом натрію.

     Для сушіння яблук використовують яблука кислих і кисло-солодких осінніх сортів з вмістом сухих речовин не менше 12%.

    Технологічна схема. При сушінні яблук, очищених від шкірки і насінної камери, плоди заздалегідь калібрують на 3 розміру: дрібні до 55 мм; середні 55-75 мм і великі - більше 75 мм. Видаляють дрібні, не придатні для виробництва цього виду сушеної продукції. Дрібні яблука сушать в цілому вигляді. Потім яблука миють в вентиляторних мийних машинах. Оброблені плоди отрутохімікатами - витримують в 0,5-1% -ном розчині соляної кислоти і обполіскують. Зрізають шкірочку (при отриманні очищених плодів) товщиною 1 см, видаляють серцевину (при необхідності), інспектують і дочищають на конвеєрі. Яблука ріжуть (при необхідності) на кружки товщиною 5-7 мм або часточки довжиною не менше 30 мм і товщиною 5 мм. Для інактивації ферментів, що окислюють поліфеноли плодів з утворенням темно окрашених флобафеном, кухлі або часточки плодів занурюють в 0,1-0,2%-ний розчин сірчистої або лимонної кислот або обкурюють сірчистим ангідридом 30-40 хв, або бланшують парою 10-15 хв.

    Підготовлені плоди розкладають на решета по 3-5 кг часточок або гуртків, 10-12 кг половинок або 14-16 кг цілих плодів на 1 м2 і сушать.

    Сушка яблук на сонці - плоди, нарізані кружками, підв'ялюють 2-3 дні, перевертають і досушують. Сушка яблук неочищених триває 8-12 днів, вихід готової продукції 14-19%; очищених - 3-6 днів, вихід готової продукції - 12-15%. 23%.

  Сушка яблук у шафових сушарках - питома навантаження для яблук становить 3-5 кг/м2. Початкова температура сушіння 80-85 0С, кінцева - не вище 60 0С. Тривалість сушіння 5-6 г. для яблук гуртками.

   Сушка яблук в тунельних сушарках - проводиться для яблук, нарізаних кружками і груш цілих і нарізаних часточками і половинками. Режими сушіння наведені в таблиці 7.

    Сушка в стрічкових сушарках - проводиться для яблук, нарізаних кружками. Режими сушіння наведені в таблиці 8.

    Висушені плоди, охолоджують, просіюють на вібросит, інспектують, витримують: яблука 3-7 днів, для вирівнювання вологості і упаковують.

   Показники якості. Сушені яблука виробляють вищого, першого і столового сортів. Зовнішній вигляд - цілі плоди або кружки. Сушені фрукти повинні бути еластичними, не ламкими, не злипатися при стисненні. Допускається комкование напівфабрикату, усувається при незначному механічному впливі.     Колір - яблук нарізаних оброблених: від світло-жовтого до світло-кремового, для першого і столового сортів - від світло-жовтого до кремового; яблук нарізаних необроблених: від жовтого до кремового, для першого і столового сортів - від кремового до коричневого. Допускається наявність легкого білуватого нальоту.

   Смак і запах - властиві фруктам даного виду, без стороннього присмаку і запаху. Допускається легкий запах сірчистого ангідриду в оброблених плодах. Масова частка вологи,% не більше: в напівфабрикаті: яблука 19; готовому продукті - яблука - 20. Масова частка сірчистого ангідриду - не більше 0,1%.

 

4.Експериментальна частина

4.1. Метод сушіння яблук

    У щільному шарі:

     Прикладом служить парова, стрічкова, конвеєрна сушильна установка. В її сушильній камері розташовані 4 або 5 стрічок на які подаються матеріали. За допомогою похилого транспортера сировину передається на першу верхню стрічку. Матеріал лежить на стрічці нерухомо щільним шаром, h = 8, 10см. стрічка пересувається з права на ліво разом з матеріалом, який пересипається на наступну стрічку, що рухається у зворотному напрямку до 5 стрічці. На останній п'ятий стрічці матеріал охолоджується. Повітря подається знизу і нагрівається в калориферах які розташовані між стрічками. Швидкість руху повітря 0,2 ... 0,3 м / с. Швидкість руху стрічок 0,1 ... 0,2 м / с. Тривалість сушіння плодів овочів 3 - 3,5 г.