Способ конвективной сушки овощных и фруктовых выжимок
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцнапнстнческнх
Республик (ii)977908 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву
Ъ, (22)Заявл 28.09.81 (2 ) 33328)1/24 06 (5 I ) М. Кд. с присоединением заявки И
F 26 В 3/06
А 23 В 7/02
9кудвротеенный кокнтет
СССР (23) Приоритет но делен изобретений н откоытнй
Опублнковано30.11.82. Бюллетень №44
Дата опубликования описания 02,12.82!
53) УДК 66.047 °.1(088.8) О.А. Кремнев, В.P. Боровский, Л.И. Миронен
В.В. Демченко, Г.С. Мерзоян и И.Н. Йкляр (72) Авторы изобретения.Г
С и 1: т .. g c
Опытное конструкторско-технологическое бюро по интенсийикации тепломассообменных процес
Института технической теплофизики (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНВЕКТИВНОИ СУШКИ ОВОЩНЫХ
И ФРУКТОВЫХ ВЫЯИМОК
Изобретение относится к технологии сушки термолабильных материаjloB в частности, выжимок столовой све клы °
При переработке столовой свеклы на сок получаемую при этом выжимку, S являюцуюся отходом производства, не подвергали сушке, Между тем выжимка столовой свеклы обладает высокой пищевой ценностью.В ней содержится значительное количество углеводов, в частности, до 10 : сахаров, биологически активные вещества. После переработки столовой свеклы на сок в ab.жимке остается до 403 красяцих пигментов (бетанина и бетаксантина), которым присуца высокая биологическая активность.. Установлено,. что красящие пигменты столовой свеклы задерживают развитие рака в организме человека що и животных. Присутствие бетанина в пице ребенка, например, стимулирует
его рост и способствует лучшему усвоению витамина В1 . Кроме того, бетанин, наряду с такими азотистыми веществами, как глутаминовая кислота, аргинин и аспарагин, участвует в обменных процессах. В выжимке столовой свеклы содержатся белки, состоящие из различных аминокислот, к которым относятся протеин, лизин и др. Из минеральных веществ преобладает железо, которое необходимо для питания людей, больных анемией. Наличие в свекловичной выжимке таких органических кислот, как яблочная и цавелевая, велает ее важным продуктом в диетическом питании при почечно-каменном заболевании. Все это свидетельствует о том, что выжимку столовой свеклы целесообразно использовать в качест ве пищевого красителя и наполнителя для различных пищевых производств.
Ввиду того, что свекловичная вы" жимка является термолабильным материалом, содержащим органические соединения, т.е. вецества, которые при воздействии повышенных температур
977908 разрушаются или значительно изменяются с потерей биологической и питательной ценности, сушка ее представляет значительную сложность. Поэтому для осуществления процесса сушки очень 5 важен выбор рационального способа и оптимальных режимов с учетом технологических свойств высушиваемого проду> та, чтобы предотвратить возяикновение в нем необратимых процессов.
Известен способ сушки виноградных выжимок для производства корма. При осуществлении этого способа удаление влаги из предварительно измельченных выиимок проводят при последовательной непрерывной обработке. продукта в три стадии s потоке сушильного агента с пчстепенным понижением температуры от первой стадии к последней.
После третьей стадии выжимки подверга- 0 ют двустадийному охлаждению, а перед второй стадией охлажденные выжимки дробят до состояния муки с получением при этом готового продукта с остаточной влажностью 10-121. Температура сушильного агента на первой стадии
530-560 С, на второй 240-270ОС, на третьей 160-180 С Г1).
Указанный способ невозможно исполь-, зовать для сушки свекловичной выжим>у из- за очен ь . высокой темпер >туры сушильного агента, которая приводит к полному разрушению органических соединений, т.е. порче продукта.
Известен также способ сушки выжимки цитрусовых плодов, заключающийся в том, что сырую выжимку йормуют в виде тел цилиндрической или призматической корми, причем во время йормоО 40 ванйя выжимку прогревают до 80-900С; затем сушаT при температуре Tåïëîносителя, не превышающей 100 С, в течение 50-60 мин до влажности 10-12i при скорости теплоносителя 2,5-3,5 м/с;
У 15 досушку выжимки производят при температуре теплоносителя 50-60ОС и скорости 1,5-2 м/с в течение 25-30 мин до конечной влажности 4-63. Влагосодержание теплоносителя в течение всего процесса сушки поддерживают рав50 ным 10-15 r/êã сухого вещества f2).
Отрицательной стороной этого способа является недостаточная интенсивность процесса, приводящая к увеличе. нию времени сушки, что обуславливает низкую производительность при технической реализации способа. К тому we большая длительность процесса сушки приводит к разрушению части красящих пигментов и других биологически активных веществ, что снижает качество готового продукта.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сушки яблочной выжимки, при котором сушку ведут в два этапа горячим воздухом. Сырую выжимку, отформованную в виде тел цилиндрической или призматической йормы диаметром 0 мм, размещают в один слой с шагом 1014 мм на поддоны и обдувают воздухом с температурой 140- Е 70 С в течение
90 мин до влажности 20-303 (первый этап). На втором этапе температуру о воздуха снижают до 95-98 С и сушат до конечной влажности 4-63. Скорость движения воздуха в течение всего процесса 1,5-2 м/с Г3 2.
Использование более высокой температуры воздуха на первом этапе способствует некоторому повышению интенсивности процесса сушки, однако .при обдуве не весь высушиваемый материал участвует Е> теплообмене с горячим воздухом. Из-за этого длительность сушки приходится увеличивать, что приводит к перегреву поверхностных слоев, вследствие чего происходит разрушение части биологически активных веществ и углеводов.
Дистанционное расположение высушиваемого материала слоем небольшой толщины не позволяет достичь высокой удельной производительности. Для повышения производительности необходимо увеличить площадь рабочей поверхности, иными словами, число поддонов и, соответственно, габариты сушильной установки. Это неизбежно должно привести к повышению металлоемкости и потребует больших производственных площадей.
Относительно небольшая скорость воздуха также приводит к увеличению длительности процесса сушки и препятствует повышению производительности.
Кроме того, к недостаткам следует отнести и необходимость иметь в нали« чии специальное оборудование для < ормования выжимки, что усложняет линию, работающую по данной технологии, Цель изобретения - интенсификация процесса при сушке выжимок столовой свеклы с начальной влажностью 1603004 до конечной влажности 3-5В.
Толщину 50 мм слоя выжимок столовой свеклы не следует превышать, так как при большей толщине он становится плохо продуваемым и представляет собой значительное сопротивление на .пути движения теплоносителя. Кроме ,того, при толщине слоя более 50 мм
5 97710
Поставленная цель достигается тем, что на первом этапе продувку ведут в течение 10-20 мин до влажности
50-60 при скорости воздуха 3-4,5 м/с, а второй этап ведут в течение 1530 мин при температуре воздуха 80110 (: и скорости 2-3,5 м/с, причем продувку осуществляют при реверсивной подаче воздуха перпендикулярно слою выжимок толщиной 20-50 мм. 10
Интенсификация процесса сушки достигается путем организации реверсивной подачи сушильного агента (горячего воздуха) перпендикулярно слою высушиваемого материала, а также B ре-(5 эультате более высоких скоростей су- шильного агента в процессе сушки.
При движении воздуха через слой выжимок уяеличивается активная поверхщв ность контакта материала с сушильным агентом, улучшаются условия подвода тепла, удаления испарившейся влаги. .Как показали экспериментальные исследования, процесс сушки выжимок сто- 25
Ловой свеклы осуществляется в периоре подающей скорости сушки. В периоде падающей скорости интенсивность испарения, как известно, с течением времени уменьшается, а температура материала возрастает. При односторонней подаче нагретого воздуха через слой выжимок по мере углубления зоны испарения температура поверхности слоя со стороны входа теплоносителя приближается к температуре среды, в то время как с противоположной стороны температура материала несколько выше температуры испарения. Поэтому при температуре теплоносителя 140170ОC в процессе сушки возможен односторонний перегрев материала, который приводит к разрушению красящих пигментов (бетанина и бетаксантина ), других биологически активных веществ.
Понижение температуры сушильного агента во избежание перегрева и разруше" ния красящих пигментов уменьшает интенсивность и увеличивает длительность протекания процесса сушки, При реверсивной схеме движения горячего воздуха через слой выжимок обеспечивается более равномерное и быстрое удаление влаги иэ различных участков слоя с сохранением достаточно высокого температурного уровня 140-170 С. В этом
55 случае в слое образуются две зоны
;испарения, приближающиеся одна к другой с течением времени. Реверсивная
8 6 схема подачи сушильного агента исключает перегрев материала: при направлении движения воздуха снизу вверх происходит интенсивный нагрев нижней части слоя, верхняя же часть соприкасается с менее нагретым воздухом, так как температура сушильного агента, проходящего через слой, понижается. При изменении направления движе-. ния воздуха верхняя часть слоя подвергается воздействию более нагретого теплоносителя, чем нижняя. Температура выше 170ОC недопустима ввиду разрушения красящих пигментов и других биологически активных веществ.
Интенсификации процесса сушки способствует увеличение скорости движения сушильного агента на первом этапе до
3-4,5 м/с, Превышение верхнего предела скорости приводит к уносу отдельных частиц с воздухом.
Первый этап заканчивается при влажности 50-601, когда температура в центре слоя и на поверхности становится одинаковой, т.е. когда достигается вторая критическая точка.
На втором этапе сушку ведут при температуре сушильного агента 80110 С и скорости 2-3,5 м/с в течение
15-30 мин до конечной влажности 3-53.
Параметры сушильного агента обеспечивают требуемую интенсивность процесса, однако их уровень ниже, чем на первом этапе. Это необходимо, прежде всего, потому, что существует большая опасность разрушения красящих пигментов и других биологически активных веществ, а также для того, чтобы избежать карамелизации сахаров.
Исходя из этих соображений недопустимо превышение температуры 110 С.
При температуре ниже 80 С, а также (при скорости ниже 2 м/с процесс удаления влаги протекает недостаточно интенсивно, продолжительность сушки увеличивается, что также способствует разрушению части красящих пигментов и других биологически активных веществ. При скорости более 3,5 м/с наблюдается унос высушиваемого материала воздухом.
977908 увеличи вает ся продолжител ьност ь сушки, что нецелесообразно ввиду снижения производительности и возникающих трудностей в реализации способа s непреры внодей ст вующих конвейерных сушильных установках. При толщине слоя менее 20 мм применение реверсивной подачи сушильного агента нецелесообразно, так как при этом не срабатывается теплоноситель, а также не до- 10 сти гается необходимая производительность.
Конечные значения влажности выжимок столовой свеклы в процессе сушки выбраны исходя из следующих сообра- 35 жений. При достижении влажности 5l материал теряет упругопластичные свойства и превращается в хрупкое тело. При влажности. более 53 при диспергировании материал слипается. Вес-20 ти процесс сушки до влажности материала ниже 3Й нецелесообразно, вв>иду значительного увеличения времени сушки для достижения этих значений влажности, 25
Пример 1. На эксперименталь HoM стенде, представляющем собой сушильную камеру, выжимки столовой свеклы с начальной BJIRNHocTbK> 250io зн укладывают слоем толщиной 20 мм. Слой в течение 10 мин продувают со екоросо тью 4,5 м/с равномерным потоком воздуха с температурой 170 С. Направление дни>нения воздуха изменяется через
2 мин. После того, как температура на поверхности и в центре слоя, регистрируемая с помощью термопар, ста" нонится равной (при достижении влажности материала 503 ), температуру теп-4н лоносителя уменьшают до 110 С, а скорость до 3,5 м/с. Направление движения воздуха продолжают изменять через
2 мин. Процесс сушки на втором этапе ведут н течение t5 мин до получения 45 влажности ныжимок 33.
Способ конвектинной сушки овощных и фруктовых выжимок путем продувки слоя выжимок горячим воздухом в два этапа, на первом из которых температуру воздуха поддерживают равной 14017000, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при сушке выжимок столовой свеклы с начальной влажностью 160-300>," до ко нечной влажности 3-54, на первом эта
- пе продувку ведут в течение 10-20 мин до влажности 50-603 при скорости воздуха 3-4,5 м/с, а второй этап ведут в течение 15-30 мин при температуре воздуха 80"110 С и скорости 2-3,5 м/с, причем продувку осуществляют при реверсивной подаче воздуха перпендикулярно слою выжимок толщиной 20-50 мм.
Пример 2. Способ по примеру 1 повторяют при толщине слоя 30 мм, начальной влажности выжимок 1603, 50
Параметры сушильного агента на первом этапе: температура 150 L скорость
3,5 и/с. Продолжительность первого этапа 14 мин. Влажность материала в конце первого этапа 52 . Параметры сушильного аге> та на втором этапе: тем"
55 пература 100 Ñ, скорость 2,5 м/с. Конечная влажность выжимки 53, Общее нремл сушки 34 мин, 8
Пример 3. Способ по примеру 1 повторяют при толщине слоя 50 мм, начальной влажности выжимок 3003.
Параметры теплоносителя на первом этапе: температура 140 С, скорость
3 м/с. Продолжительность первого этапа 18 мин. Влажность материала после первого этапа сушки 603. Параметры сушильного агента на втором этапе:
,температура 80ОС, скорость 2 м/с. Конечная влажность ныжимок 53. Общее времл сушки 50 мин.
В высушенных выжимках столовой свеклы (во всех трех примерах) практически полностью сохранены все биологически активные вещества (в том числе красящие пигменты), углеводы.
Интенсификация процесса позволяет сократить время сушки с 2 ч до 3550 мин и увеличить толщину слоя высушиваемого продукта до 20
50 мм, в результате чего производительность возрастает в 3,55 раза.
Внедрение предлагаемого способа позволит организовать безотходную технологию переработки столовой свеклы, об>еспечивающую наиболее рациональное использование исходного сырья, и при этом получить новый пищевой продукт, содержащий углеводы, красящие пигменты, другие биологически активные вещества. формула изобретения
9 9
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
N 242095, кл. F 26 В 3/06, 1968.
77908 10
2. Авторское свидетельство СССР
М 762840, кл. F 26 В 3/06, 1978.
3. Авторское свидетельство CCCP 759079, кл. F 26 В 3/06, 1978.
Составитель Ю, Мартинчик
Редактор А. Вооович Техоед M. Коштура Корректор В. Прокненко
Заказ 9194/53 Тираж 741 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ll3035 Иосква И-35 Раушская наб. д. 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, й
