Способ обезвоживания растительного сырья

 

Использование: пищевая промышленность, в частности способ обезвоживания растительного сырья, например резаных овощей. Сущность изобретения: способ включает предварительную подсушку с температурой сушильного агента 130 - 200^oС сначала во встречном потоке со скоростью, равной 0,4 - 0,9 скорости витания частиц высушиваемого материала, а затем одновременно с перемешиванием - в прямотоке при скорости, в 3 - 7 раз превышающей скорость витания частиц, а окончательную сушку в кипящем слое осуществляют при начальной температуре сушильного агента 90 - 130^oС до влажности продукта 20 - 30% с последующим доведением температуры сушильного агента до 55 - 75^oС для обезвоживания продукта до конечной заданной влажности. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности, точнее касается способов обезвоживания растительного сырья, преимущественно резаных овощей.

Известны различные способы теплового обезвоживания растительного сырья, из которых наиболее распространенные (из-за простоты осуществления) конвективные способы обезвоживания, заключающиеся в том, что теплоноситель непосредственно соприкасается с высушиваемым продуктом, при этом в качестве теплоносителя обычно используют нагретый воздух.

Известен способ обезвоживания нарезанного картофеля, заключающийся в том, что измельченный картофель с толщиной слоя 50-60 мм, на ленточной сушилке обрабатывают горячим воздухом, перемещающимся со скоростью 1,5-2 м/с с постепенным снижением его температуры от 120-140^оС до 60-70^оС [1] Однако этот способ, хотя и обеспечивает получение сухого картофеля с достаточно высоким качеством, является очень длительным и малопроизводительным, так как обезвоживание продукта происходит в плотном слое, и не вся поверхность высушиваемого материала участвует в теплообмене.

Значительно эффективнее осуществляется сушка конвективным способом при перемешивании высушиваемого слоя. Поэтому большое распространение при сушке растительного сырья получили способы сушки в кипящем и виброкипящем слое [2] Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ обезвоживания растительного сырья, преимущественно картофеля и овощей, заключающийся в том, что сначала осуществляют конвективную поверхностную подсушку картофеля теплоносителем с температурой 105-110^оС при скорости перемещения 0,5-5 м/с с последующей окончательной сушкой в кипящем слое с температурой теплоносителя 150-300^оС с постепенным снижением до 105-110^оС [3] Описанный способ обезвоживания достаточно эффективен, так как сушка протекает при перемешивании слоя высушиваемого продукта и при более активном теплообмене. Однако, воздействие высоких температур теплоносителя на подсушенный продукт приводит к значительному снижению качества готового продукта, потере многих ценных питательных веществ.

В предлагаемом способе обезвоживания растительного сырья, преимущественно нарезанных овощей, производится предварительная подсушка продукта с последующей окончательной сушкой в кипящем слое, предварительную подсушку ведут горячим теплоносителем с температурой 130-200^оС в течение 5-30 с сначала во встречном потоке теплоносителя при скорости перемещения, равной 0,4-0,9 скорости витания частиц, высушиваемого продукта, а затем одновременно с перемешиванием в спутном закрученном потоке теплоносителя при скорости перемещения, превышающей в 3-7 раз скорость витания частиц высушиваемого продукта, а окончательную сушку в кипящем слое осуществляют при начальной температуре теплоносителя 90-130^оС до влажности продукта 35-20% с последующим снижением температуры теплоносителя до 55-75^оС для обезвоживания продукта до конечной заданной влажности.

Сущность способа заключается в том, что в процессе сушки предусматривается гибкое и быстрое изменение режима сушки в зависимости от изменения состояния как высушиваемого материала, так и теплоносителя.

Предварительная подсушка, которая осуществляется при подаче продукта по питателю, во встречном (точнее во встречном и встречно-поперечном) потоке теплоносителя при температуре 130-200^оС и скорости 0,4-0,9 скорости частиц (кубики, соломка) высушиваемого продукта способствует активному удалению влаги с поверхности продукта (влага после мойки или обработки защитным составом), а также частичному удалению свободной капиллярной влаги. Воздействие высоких температур теплоносителя в период подсушки не создает опасности перегрева продукта, так как его температура при этом соответствует температуре мокрого термометра. Скорость теплоносителя достаточная для срывания с поверхности частиц поверхностной влаги, а высокая температура способствует ее быстрому превращению в пар. Снижение скорости теплоносителя (ниже 0,4) приводит к снижению эффективности отвода влаги, а повышение (свыше 0,9) может привести к уносу частиц продукта вместе с теплоносителем. Повышение температуры теплоносителя нерационально, так как ведет к повышению энергозатрат, а снижение температуры к снижению эффективности отвода влаги.

Далее высушиваемый материал поступает в спутный закрученный поток теплоносителя с той же температурой (130-200^оС) и со скоростью, в 3-7 раз превышающей скорость витания частиц закрученного материала, и активно перемешивается. В результате возрастает общая поверхность теплообмена и активизируется удаление оставшейся свободной влаги. Уменьшение величины скорости перемешивания ниже утроенной скорости витания снижает интенсивность процесса перемешивания и подсушивания, а увеличение выше семикратной скорости витания нарушает устойчивость псевдоожиженного кипящего слоя, приводит к росту амплитуды его колебаний, вызывая тем самым неравномерность процесса сушки по площади решетки сушилки и, как следствие, ухудшение качества продукции.

Активный отвод влаги в ходе предварительной подсушки осуществляется в течение 5-30 с.

Уменьшение или увеличение времени обработки нецелесообразно, так как при уменьшении времени менее 5 с продукт недостаточно подсыхает, а при увеличении выше 30 с может перегреться, что отрицательно скажется на качестве продукции.

Окончательная сушка осуществляется в кипящем слое при начальной температуре теплоносителя 90-130^оС до влажности продукта 20-35% с последующим доведением теплоносителя до температуры 55-75^оС для обезвоживания продукта до конечной заданной влажности.

Режим осуществления окончательной сушки в кипящем слое также направлен на повышение качества готового продукта при условии обеспечения интенсивности процесса и снижения энергоемкости, так как сушка в первой секции до влажности ниже 20% или выше 35% приводит к снижению качества высушиваемых продуктов, а понижение температуры теплоносителя в последующих секциях к увеличению времени обезвоживания и также к снижению качества.

Щадящий режим сушки в кипящем слое, когда окончательно удаляется свободная влага, а также удаляется и связанная влага, способствует сохранению в овощах всех ценных питательных веществ, а также обеспечивает товарный вид готового продукта.

Устройство для реализации способа содержит бункер-накопитель 1, питатель 2, завихритель 3 потока теплоносителя, сушилки 4 кипящего слоя (на чертеже даны следующие буквенные обозначения: А подача сырых нарезанных овощей на подсушку, Б и Б₁ подача горячего теплоносителя на предварительную подсушку, В выход подсушенного материала в сушилку кипящего слоя).

Работает устройство следующим образом.

Нарезанные кубики овощей попадают из овощерезки в приемный бункер-накопитель 1, в который в противотоке направлению перемещения овощей подается горячий теплоноситель (воздух) с температурой 90-130^оС. Из бункера кубики высушиваемых овощей попадают в полый питатель 2, в который через завихритель 3 подается теплоноситель при температуре 90-130^оС. Закрученный поток теплоносителя подхватывает кубики овощей и, перемешивая их, транспортирует в сушилку кипящего слоя (сушилка может состоять из нескольких секций, в данном случае из трех секций). В первой секции при температуре теплоносителя 90-130^оС осуществляется первая стадия сушки, которая ведется до достижения высушиваемым материалом 20-35% влажности. Далее материал поступает во вторую секцию, в которой температура теплоносителя поддерживается на уровне 70-90^оС. При достижении относительной влажности высушиваемого продукта 14-16% последний поступает в третью секцию для окончательного обезвоживания до заданной конечной влажности (обычно 7-11% ). Окончательное обезвоживание ведется при температуре теплоносителя 55-75^оС.

П р и м е р 1. Нарезанная кубиками морковь (7 х 7 х 7 мм) поступает из овощерезки в бункер-накопитель питателя сушилки кипящего слоя. В противотоке ему движется горячий воздух с температурой 160^оС и скоростью 9 м/с, что составляет 0,6 скорости витания кубиков моркови.

Затем частицы моркови подхватываются из горловины бункера спутным потоком горячего теплоносителя с той же температурой и скоростью 75 м/с, превышающей скорость витания кубиков в 5 раз, активно перемешиваются и подаются в кипящий слой сушилки. Общее время предварительной подсушки 18 с.

В сушилке кипящего слоя обезвоживание проводится в три стадии в трех секциях: в первой при температуре теплоносителя 100^оС до влажности 28% на второй при температуре теплоносителя 80^оС и на третьей при температуре теплоносителя 65^оС до окончательной влажности продукта 11% П р и м е р (контроль). Для сравнения способов обезвоживания овощей (предложенного и способа-прототипа) параллельно проводится эксперимент по сушке моркови для той же конечной влажности 11% но в условиях способа-прототипа.

В ходе предварительной подсушки температура теплоносителя (горячего воздуха) поддерживалась на уровне температуры 105^оС. Окончательная сушка велась в кипящем слое при температуре теплоносителя 190^оС на начальной стадии и с температурой теплоносителя 105^оС в конце процесса.

Полученные результаты приведены в табл. 1.

В дальнейших примерах в качестве показателя качества продукта при сушке до одинаковой влажности (11%) принято содержание аскорбиновой кислоты, как наиболее чувствительного параметра.

Все последующие примеры (серии) осуществлялись в той же последовательности, что в примере 1, но с изменением режимов предварительного и окончательного обезвоживания. Результаты приведены в табл. 2.

П р и м е р 2. Нарезанный кубиками картофель (7 х 7 х 7 мм) поступает из овощерезки в узел сульфитации (обработка защитным раствором) и далее в бункер-накопитель питателя сушилки кипящего слоя. В противотоке кубикам картофелям движется горячий воздух при температуре Т_о170^оС со скоростью 10 м/с (0,6 от скорости витания). Затем кубики картофеля подхватываются из горловины бункера-накопителя спутным закрученным потоком горячего теплоносителя с той же температурой и скоростью 67 м/с (4,1), активно им перемешиваются и подаются в кипящий слой. Общее время предварительного подсушивания материала Т 15 с. Окончательное обезвоживание кубиков картофеля в сушилке кипящего слоя проводится в три стадии в трех последовательных секциях, на первой при температуре теплоносителя 105^оС до влажности 25% на второй при температуре теплоносителя 80^оС, и на третьей при температуре теплоносителя 60^оС до конечной влажности 7% Для сравнения параллельно проводились эксперименты по сушке кубиков картофеля до той же влажности при скорости перемещения на стадии предварительной подсушки 2,5 м/с и при температуре теплоносителя 105^оС с последующей окончательной сушкой в кипящем слое при температуре теплоносителя 170^оС на начальной стадии сушки и 105^оС в конце процесса.

Результаты приведены в табл. 3.

Таким образом, приведенные примеры конкретной реализации предлагаемого способа подтверждают возможность получения сушеных нарезанных овощей более высокого качества, чем по способу-прототипу. Аналогичные результаты получены при обезвоживании лука, репы, свеклы и других овощей.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий предварительную обработку сырья сушильным агрегатом и окончательную сушку в кипящем слое со снижением температуры сушильного агента, отличающийся тем, что предварительную обработку ведут в два этапа, на первом в течение 5-30 с по схеме противотока с температурой сушильного агента 130-200^oС и со скоростью, равной 0,4-0,9 скорости витания частиц высушиваемого сырья, на втором - по схеме прямотока со скоростью сушильного агента, равной 3-7 скорости витания частиц высушиваемого сырья, причем обеспечивают закручивание потока сушильного агента для перемешивания сырья, а окончательную сушку осуществляют при начальной температуре сушильного агента 90-130^oС с доведением влажности сырья до 20-35% и с конечной температурой 55-75^oС с доведением сырья до заданной влажности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6