Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Современное состояние производства пищевых порошков из растительного сырья. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 106 7 8 9 10 > Следующая >>>

проходит от одного патрубка к центру камеры и от центра к периферии и к выходному патрубку.

Однако исследования по применению данных видов аппаратов для получения пищевых порошкообразных продуктов недостаточны.

Интенсификация процесса сушки, как указывал А. С. Гинзбург [42, 43], согласно принципам термодинамики необратимых процессов может быть достигнута увеличением движущей силы процесса и повышением кинетических коэффициентов, зависящих от физикохимических свойств материала. Анализ современного технического уровня производства сушеных фруктов и овощей, а также тенденций его совершенствования позволяет определить основные направления развития технологий и соответствующего аппаратурного оформления, основанных на повышении движущих сил процесса сушки.

Создание активных гидродинамических режимов возможно на основе применения сушки в виброкипящем и псевдоожиженном слое. Исследования, проведенные З. А. Кац, А. П. Рысиным и Е. А. Шевцовой [44], показали, что сушка фруктов в виброкипящем слое сокращает ее продолжительность в 2–3 раза по сравнению с сушкой в плотном слое на паровых конвейерных сушилках, увеличивает удельную нагрузку продукта в 5–7 раз. По данным польских исследователей [45] с точки зрения экономии энергии яблоки более выгодно сушить в виброкипящем слое. Одним из способов интенсификации процесса является также оптимизация движения воздуха в сушилках.

Как отмечено выше, увеличение движущих сил процесса на всем этапе сушки плодов за счет повышения потенциала сушильного агента ограничивается их термоустойчивыми свойствами. Так, интенсивная высокотемпературная сушка плодов приводит к термической деструкции биологически активных веществ и ухудшению качества готовой продукции.

Другим путем интенсификации процесса сушки растительного сырья является повышение его влагопроводных характеристик на основе изменения физико-химических свойств. Это достигается применением различных способов предварительной обработки плодов, которые можно разделить на биохимические, химические и физические.

Биохимические методы предполагают применение ферментных композиций, создающих микродефекты в оболочках растительных клеток. Из химических методов следует отметить обработку растворами кислот, щелочей, солями аммония, эфирными маслами, детергентами, буферными растворами, поверхностно-активными веществами

и др. [46–50]. Биохимические и химические методы обработки применяют, в основном, для интенсификации сушки целых косточковых плодов и винограда, что достигается в результате удаления воскового налета и повышения паропроницаемости поверхностного слоя.

Наиболее приемлемым способом предварительной гидро- и гигротермической обработки плодов и овощей являются бланширование горячей водой и обработка насыщенным паром. Такая обработка позволяет ускорить процесс сушки за счет образования сети микротрещин на оболочке целых (смородина, виноград) и повышения клеточной проницаемости резаных плодов и овощей (картофель, капуста, морковь, груши и др.), инактивировать окислительные ферменты и тем самым предотвратить потемнение сырья, повысить микробиологическую чистоту предназначенных для сушки продуктов. Кроме того, кратковременная тепловая обработка способствует лучшему сохранению биологически активных веществ в сушеных продуктах. Так, при сушке растительных материалов витамин С под действием окислительных ферментов разрушается [51], поэтому их инактивация способствует повышению содержания аскорбиновой кислоты в конечном продукте. Тепловая обработка приводит также к биохимическим изменениям, улучшающим качество сушеных продуктов. Например, сложные органические соединения гидролизируются в легкоусвояемые водорастворимые.

Бланширование горячей водой или паром применяют при консервировании и сушке косточковых плодов и винограда. Однако для сушки резаных семечковых плодов этот процесс не находит широкого применения и в технологической схеме производства некоторых видов сухофруктов, например сушеных яблок, процесс бланширования не используется [25, 52]. Причиной этому являются большие потери водорастворимых, ценных питательных веществ, а также изменения, ухудшающие восстановление сушеного продукта. В результате бланширования (водой или паром) массовая доля сухих веществ в плодах уменьшается из-за диффузии, а также вымывания сухих веществ [7].

При сушке плодов желательно предотвратить окисление фенолов, что способствует лучшему сохранению Р-витаминной активности, предотвращению потемнения материала и повышению товарной ценности готовой продукции [53].

Для предотвращения окисления полифенолов кроме бланширования применяется химическая обработка плодов различными антиоксидантами (сернистым ангидридом, аскорбиновой кислотой и др.), ко-

торые подавляют деятельность окислительных ферментов. Согласно технологии производства сульфитированной продукции резаные плоды перед сушкой окуривают сернистым газом в течение 1,5–2 ч или погружают на 3–4 мин в раствор сернистой кислоты, содержащей 0,2– 0,3 % сернистого ангидрида. Остаточное содержание в 50 % плодов перед сушкой должно быть в пределах 0,06–0,08 % [25, 52]. Сульфитация придает продукции неприятный вкус, а остаточное содержание в плодах и овощах выше определенной нормы оказывает общее токсичное воздействие на организм человека [52]. Кроме того, сернистая кислота разрушает витамины группы В.

В связи с тем, что сернистая кислота оказывает вредное физиологическое воздействие на организм человека, а также придает неприятные вкусовые качества обработанному продукту, возникает вопрос о замене ее другими антиоксидантами для инактивации окислительных ферментов. Однако многочисленные исследования показали, что полностью заменить сернистую кислоту как средство антимикробного и антиоксидантного действия пока невозможно. Например, аскорбиновая кислота не является асептикой и, обладая восстановительными свойствами, при определенных условиях может оказать окислительное воздействие. При больших дозах аскорбиновая кислота, наоборот, усиливает потемнение продукта.

Из физических методов подготовки плодов к сушке следует отметить электроискровую обработку сырья, основанную на поражающем действии тока высокого напряжения на растительные клетки [54]. Электроискровая обработка, которая с успехом используется в консервном производстве, увеличивая сокоотдачу при прессовании растительного сырья, при производстве сухих продуктов не находит широкого применения в связи с незначительной интенсификацией сушки и сложностью аппаратурного оформления технологического процесса.

На базе рассмотренных способов сушки предлагаются различные способы производства пищевых порошков из растительного сырья [55–57].

Известен способ получения яблочного порошка, включающий мойку плодов, инспектирование, дробление, отделение сока от мезги, сушку и измельчение, при этом в процессе отделения отводят 38–43 % сока от общей массы, а мезгу бланшируют и протирают, при этом сушку проводят в вальцовой сушилке при избыточном давлении пара 0,36–0,42 МПа и толщине наносимого слоя 0,5-1,0 мм в течение 30– 45 с [58].

Данный способ позволяет повысить качество готового продукта, снизить его термопластичность, однако способ трудоёмок в технологическом процессе. Воздействие на обрабатываемую массу острым паром давлением 0,42 МПа, повышает температуру обрабатываемой массы до 90–95 °С, что неминуемо приводит к разложению клетчатки, потере витаминов и сворачиванию белков в обрабатываемой массе и, как следствие, к снижению качества готового продукта. Высушенная масса подвергается измельчению до порошка с размером частиц 0,35 мм при остаточной влажности 6 % на второй стадии технологического процесса.

Более совершенным по технологической сущности является способ получения порошков растительного происхождения, включающий подачу сырья, механическое измельчение, вспучивание измельчённого сырья в сушильной камере с предварительной подсушкой при 75–150 °С и сушку в кипящем слое при скорости теплоносителя 15–20 м/с, при этом температура теплоносителя (азота) в кипящем слое составляет 75–98 °С. Азот после очистки и регенерации возвращают на стадию сушки [59]. Однако, предварительная тепловая обработка при довольно высокой температуре, а затем контактная сушка в потоке азота сказываются на качестве готового продукта, а сам процесс технологически трудоёмок и энергоёмок, при этом продолжительность сушки составляет в среднем 4 ч.

Авторы [60] предлагают способ получения порошков из плодовоовощных продуктов, предусматривающий мойку свежих продуктов, их резку, бланширование острым паром при давлении 2–2,5 атм и температуре 100–105 °С, резку продуктов, замораживание полученной массы при температуре −20÷25 °С до температуры в середине слоя продукта −18÷20 °С, сублимационную сушку и расфасовку в герметичную упаковку.

Сублимационную сушку начинают при температуре в сублимационной камере не выше 25 ºС, снижая ее до −32÷38 ºС, после чего осуществляют уменьшение давления в сублимационной камере и при достижении значения 65–200 Па производят нагрев камеры до 90– 120 ºС. После резки продукт может быть подвергнут прессованию. После сублимационной сушки полученная масса может быть подвергнута измельчению в порошок. Способ обеспечивает получение сухих соков из корнеплодов с сохранением до 95 % витаминов, ферментов и других биологически активных веществ.

Способ переработки плодов груши дикорастущей в пищевой порошок [61] предусматривает следующие операции: плоды сортируют, моют, режут на дольки, бланшируют. Дольки плодов после бланшировки можно высушить следующими способами: вакуум-СВЧ-сушка при удельной мощности 2250 Вт/кг в течение 22 мин; ИК-сушка при температуре 75–85 ºС в течение 8–10 ч до влажности 6–8 %. Высушенные плоды дробят и просеивают.

Существующие технологии получения порошковых продуктов заключаются, как правило, в сушке мелко нарезанного сырья в конвективных, контактных, радиационных и других типах сушилок с последующим дроблением высушенного материала в мельницах. При такой технологии сушка продуктов протекает очень медленно изза невозможности повышения температуры процесса выше температуры деструкции ценных компонентов и низкой скорости удаления внутренней влаги материала во втором периоде сушки [62].

С целью исключения второго периода сушки и существенной интенсификации процесса получения сухих порошкообразных продуктов из растительного сырья был предложен способ [62–66], основанный на проведении процессов сушки и измельчения в одном аппарате.

Процесс сушки проводится под вакуумом с применением внешнего подогрева при сопутствующем вибрационном измельчении. Измельчение продукта в процессе сушки мелющими телами, загружаемыми в аппарат, постоянно обновляет поверхность испарения со свободной влагой, обеспечивая первый период сушки на все время процесса. Вибрационное перемешивание всей загрузки способствует выравниванию температуры и влажности во всем объеме загрузки и интенсификации теплообмена.

Вакуумирование позволяет исключить перегрев материала, обеспечивая сохранение всех качеств исходного продукта, за счет снижения температуры испарения влаги при понижении давления. Подвод тепла осуществляется кондуктивным или кондуктивноконвективным способом.

Такая технология получения порошков позволяет получать качественный продукт при значительном сокращении энергозатрат.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ

ПОРОШКОВ В ВИБРАЦИОННЫХ СУШИЛКАХ-МЕЛЬНИЦАХ

4.1. Технологическая схема получения пищевых

порошкообразных продуктов из растительного сырья

Комплекс исследований по изучению структуры, химического состава, кинетики сушки и измельчения растительного сырья, а также изучение влияния режима обезвоживания на содержание биологически активных веществ высушенного продукта позволили сделать ряд выводов, на основании которых был разработан способ производства пищевых порошков из различных видов растительного сырья.

С целью исключения второго периода сушки и существенной интенсификации процесса получения сухих порошкообразных продуктов из растительного сырья был предложен способ [62, 64, 66], основанный на использовании вибрационной сушилки-мельницы [67, 68] (рис. 2).

Процесс сушки проводится под вакуумом с применением внешнего подогрева при сопутствующем измельчении и смешении.

Технологический процесс получения порошков состоит из предварительной подготовки сырья и обезвоживания. Наиболее удобна подача сырья в производство гидротранспортером, совмещающим транспортировку с первичным отмачиванием и удалением крупных посторонних примесей: камней, остатков ботвы и т. п.

Мойка сырья предназначена для освобождения сырья от всевозможных загрязнений и нежелательной микрофлоры. С учетом большой загрязненности корнеплодов наиболее эффективными являются многокамерные лопастные моечные машины, вибрационные или барабанные моечные машины. Для плодов и овощей с тонкой кожей и небольшими загрязнениями можно использовать линейную моечную машину.

Транспортером сырье поступает на инспекцию, где отбирают вручную плоды несоответствующего качества. Проинспектированное сырье подается в калибровочную машину, где оно распределяется по размерам и ссыпается в соответствующие камеры бункера. Лучшее качество очистки при любом методе обеспечивается предварительным калиброванием.

Рис. 2. Технологическая схема производства пищевых порошков из расти-

тельного сырья:

1 – гидротранспортер; 2, 5, 9 – элеваторы; 3 – моечная машина;

4 – инспекционный транспортер; 6 – калибровочная машина; 7 – бункер;

8, 25 – ленточный транспортер; 10, 16 – весы; 11 – пароводотермический

агрегат; 12 – водяной термостат; 13, 22 – наклонный транспортер;

14 – моечно-очистительная машина; 15 – конвейер доочистки;

17 – транспортер для охлаждения; 18 – наклонный скребковый транспор-

тер; 19 – радиальный транспортер; 20 – измельчитель; 21 – бланширова-

тель; 23а – вибрационная сушилка-мельница периодического действия;

23б – вибрационная сушилка-мельница непрерывного действия; 24 – дозиро-

вочный бункер с предварительным охлаждением; 26, 28 – шнековый смеситель-транспортер; 27 – бункер для охлаждения; 29 – дозировочный бункер

со шнековой выгрузкой; 30 – гидравлический ротационный пресс;

31 – конвейер для завертки; 32 – стол для упаковки

Те виды сырья (корнеплоды) по калибрам, которые нуждаются в очистке, ленточным транспортером и элеватором после взвешивания передаются на бланширование и очистку в пароводотермический агрегат. Определенная порция сырья обрабатывается во вращающемся автоклаве по режиму, обеспечивающему прогревание сырья до достижения в центре корнеплода температуры 80–85 °С и растрескивание кожицы до последующего ее смыва в моечно-очистительной машине. Обработка осуществляется в четыре этапа: прогревание, бланширование, предварительная и окончательная доводка. В параметры режима входят: необходимое давление пара, число оборотов автоклава в минуту, температура воды в термостойной ванне и моечно-очистительной машине.

Бланшированное и частично очищенное сырье дочищают вручную на конвейере, инспектируют и взвешивают на весах. Перед резкой плодов и овощей, прошедших бланширование, их необходимо охладить для исключения слипания нарезанных кусочков. Охлаждение проводят на транспортерах с обдувкой холодным воздухом, после чего сырье по радиальному транспортеру подается в овощерезку.

Корнеплоды, яблоки, овощи и коренья режут на столбики (стружку) сечением 3×6 мм, кубики 5–10 мм, пластины толщиной не более 5–10 мм, длиной и шириной 8–10 мм. Требованиями к работе резальных машин являются получение ровной гладкой поверхности среза, равномерность размеров кусочков сырья, минимальное количество потерь.

Сушка растительного сырья с одновременным его измельчением проводится в вибрационной сушилке-мельнице периодического или непрерывного действия. Процесс сушки складывается из следующих основных технологических операций, общих для всех видов растительного сырья: подача сырья в сушильную камеру, сушка, инспекция высушенного порошка, выравнивание влаги, упаковка или брикетирование с последующей упаковкой. Во избежание увлажнения высушенного продукта все последующие операции проводят в помещениях, отдаленных от общепроизводственных, влажностью не более 50 % и температурой 22 °С.

При переходе от одного вида сырья к другому сушильная камера заполняется водой температурой 70–80 °С на 80–90 % объема и промывается совместно с мелющими телами в течение 20 мин при включенном приводе и системе теплоснабжения.

После слива воды мелющие тела просушиваются теплоносителем при вибрационном воздействии корпуса.

Полученный порошок просеивается через сита с размером ячеек согласно требованиям. Дисперсность пищевых порошков колеблется в широком диапазоне и зависит от области применения. Нижний предел размера частиц кроме технологического назначения порошка ограничивается пожаро- и взрывоопасностью, а также вредностью пыли. Анализ стандартов на пищевые порошки по дисперсности показал, что для большинства пищевых порошков дисперсность находится в пределах 315±50 мкм [5].

После сушки порошок направляют в дозировочный бункер со шнековой выгрузкой в гидравлический пресс для брикетирования. Сушеные овощи в холодном виде обладают низкой пластичностью, хрупкостью, крошатся, брикеты получаются рассыпающимися. Для получения плотных брикетов сушеные овощи необходимо предварительно подогреть до 40–45 °С в условиях, использующих изменение влажности продукта, что достижимо путем кондиционирования воздуха до параметров, соответствующих равновесной влажности нагреваемого продукта. Оптимальные режимы брикетирования: удельное давление – 5 МПа, время выдержки – 45–60 с, температура подогрева матрицы – 60–70 °С. Брикеты на выходе необходимо охлаждать до 20– 25 °С в камерах с искусственной циркуляцией холодного воздуха.

4.2. Технологическая схема переработки отходов ликероводочного производства в пищевые порошкообразные продукты

В ликероводочной промышленности ежегодно образуются промышленные отходы из плодово-ягодного сырья, которые не находят должного применения. Отходы в виде мезги, жома и выжимок содержат значительное количество клетчатки, сахаров, органических кислот, витаминов, минеральных веществ, катехинов, антоцианов, лейкоантоцианов, флаванол-глюкозидов, а также включают в себя определенное количество спирта.

Выпуск дополнительной продукции из отходов производства позволит повысить его эффективность и снизить себестоимость. Поэтому современный уровень развития пищевой и перерабатывающей промышленности страны, а также состояние ее сырьевой базы требуют принципиально нового подхода к проблеме использования ресурсов. Сущность этого подхода состоит в разработке, создании и вне-

дрении новых прогрессивных, энерго- и ресурсосберегающих технологий, позволяющих рационально использовать первичные сырьевые ресурсы, комплексно перерабатывать и безопасно утилизировать вторичные сырьевые ресурсы. При этом переработка отходов должна обеспечивать выпуск качественной конкурентоспособной продукции, быть энерго- и ресурсосберегающей, экологически безопасной.

Наиболее целесообразным и выгодным способом использования этих отходов, является получение сухих порошкообразных продуктов, а также натуральных пищевых красителей, пищевых и вкусовых добавок. Особое значение имеет в настоящее время получение пектиносодержащих порошкообразных продуктов, используемых в качестве добавок к детскому питанию.

Разработан способ утилизации остатков ликероводочного производства в вибрационной сушилке-мельнице [69], получая сухие порошкообразные продукты в качестве красящих, пищевых вкусовых и витаминных добавок, при одновременном улавливании испаряющихся с поверхности спиртованных ягод паров и получении конденсата для возврата его в производство. Такой способ полностью утилизирует все отходы (рис. 3).

Для экспериментальных исследований кинетики сушки остатков ликероводочного производства использовалась мезга трех видов – черноплоднорябиновая, краснорябиновая и можжевеловая.

Содержание сахара в зрелых плодах черноплодной рябины достигает 10,3 %, органических кислот – 1,2 %, фенольных соединений – 1,2 %. В состав ягод черноплодной рябины входят Р-активные соединения, мг/100 г:

Катехины 78–550;

Антоцианы 120–1730;

Лейкоантоцианы 300–2400;

Флаванолы 60–230.

Р-активные соединения обладают гипотензивным (противогипертоническим) и капилляроукрепляющим (противосклеротическим) действием [23]. Суммарное содержание Р-активных веществ в черноплодной рябине составляет 1–1,5 % и более.

Плоды черноплодной рябины, выращенные в Московской области, в среднем содержат 20,2 % сухих веществ, 9,0 % сахара, 0,58 % фенольных соединений.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 106 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]