СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГРУШЕВЫХ ЧИПСОВ

Изобретение относится к пищевой, в частности к овощесушильной и пищеконцентратной, промышленности, и может быть использовано для производства грушевых чипсов.

Известен способ сушки продуктов растительного происхождения [пат. РФ 2216257, МПК А23L 3/54, А23В 7/02. Способ сушки продуктов растительного происхождения. / С.Н.Любайкин, Л.А.Рыбалко; заявитель и патентообладатель С.Н.Любайкин, Л.А.Рыбалко. - №2002100293/13; заявл. 03.01.2002; опубл. 20.11.2003]. Согласно этому способу продукты растительного происхождения (овощи, фрукты, грибы, лекарственное сырье и др.) сушат с помощью ИК-излучения и конвективного обдува. Нагрев осуществляют ИК-лучами с плотностью потока 4,5-8,5 кВт/м² до температуры продукта 0,8-0,9 от предельно допустимой температуры сушки. Затем посредством конвективного обдува охлаждают верхние слои продукта до температуры 0,45-0,55 от максимальной температуры сушки. Температура обдуваемого воздуха 45-55°С. Конечная влажность продукта 10-12%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сушки высоковлажных материалов [пат. РФ 2305235, МПК F26B 3/30, F26B 7/00. Способ сушки высоковлажных материалов. / С.К.Волончук, Л.П.Шорникова; заявитель и патентообладатель ГНУ Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции. -№2006105848/06; заявл. 26.02.2006; опубл. 27.08.2007]. Согласно этому способу предварительно мытые и измельченные материалы растительного и животного происхождения (овощи, фрукты, овощная зелень, лекарственные травы, мясо рыбы) раскладывают на поддоне и сушат в импульсном режиме нагрев-охлаждение ИК-лучами до заданной влажности. Нагрев осуществляют ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,2-10,0 мкм с плотностью потока 6-15 кВт/м² в течение 3-11 с до достижения предельной температуры 55-60°С, а охлаждение ведут в течение 9,0-33,0 с до достижения температуры 45-50°С.

Недостатком известного способа являются: невысокое качество готовой продукции из-за многократного импульсного нагрева до предельно допустимой температуры, продолжительная длительность процесса сушки и высокие удельные энергозатраты.

Технической задачей изобретения является улучшение качества готового продукта и повышение тепловой эффективности процесса сушки за счет использования ступенчатого режима радиационно-конвективной сушки груши, снижение энергозатрат на получение готового продукта, интенсификация процесса сушки.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства грушевых чипсов, включающем инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку сырья на ломтики, комбинированную радиационно-конвективную сушку, новым является то, что комбинированную радиационно-конвективную сушку проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,16-1,65 мкм и плотностью теплового потока 2,69-5,44 кВт/м² с конвективным обдувом воздухом с температурой 298 К в четыре временных этапа: на первом этапе порезанные дольки груши толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 310 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,7 м/с в течение 7 мин; на втором этапе - до температуры 320 К при скорости воздушного потока 1,5 м/с в течение 8 мин; на третьем этапе - до температуры 330 К при скорости воздушного потока 1,2 м/с в течение 15 мин, на четвертом этапе - до температуры 340 К при скорости воздушного потока 0,8 м/с в течение 15 мин, затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки груши наносят сироп с различными вкусовыми добавками.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового продукта за счет использования экспериментально подобранных ступенчатых режимов комбинированной радиационно-конвективной сушки груши, повышении тепловой эффективности и интенсификации процесса сушки груши, в снижении энергозатрат на получение готового продукта.

На фиг.1 приведены кинетические закономерности ступенчатого режима комбинированной радиационно-конвективной сушки грушевых чипсов: а - кривая сушки, б - кривая скорости сушки; в - температурная кривая; г - термограмма.

Свежие груши, поступающие на переработку, по своему качеству должны соответствовать ГОСТ 21714-76.

Плоды груши 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 по форме и окраске типичные для первого помологического сорта без повреждений вредителями и болезнями с плодоножкой или без повреждения кожицы плода;

по зрелости - однородные по степени зрелости, степень зрелости плодов при заготовке должна быть такой, чтобы плоды могли выдержать транспортирование, а в период реализации имели внешний вид и вкус, свойственные первому помологическому сорту;

по размеру наибольшего поперечного диаметра не менее - 50 мм; для сортов, заготавливаемых и отгружаемых до 15 августа, не нормируется размер.

Допустимые отклонения

Механические отклонения:

- В местах заготовки - не более двух градобоин, не портящих форму плода, слабая потертость общей площадью не более 2 см²;

- В местах назначения - не более двух градобоин, нажимы и ушибы общей площадью до 3 см², потертость не более 1/3 поверхности плода без повреждения мякоти;

- Повреждения вредителями - зажившие повреждения кожицы и парша в виде пятен и точек общей площадью не более 2 см². Допускается не более 2% плодов с одним-двумя зарубцевавшимися повреждениями плодожоркой.

- Загнившие плоды не допускаются.

Химический состав груши непостоянен и находится в тесной зависимости от климатических условий, приемов выращивания и от сорта.

Форма плода у сортов груши варьирует от плоско-округлой и яблоковидной до вытянуто-бутыльчатой и вазообразной. Окраска кожицы зеленая или желтовато-зеленая, иногда с румянцем или с оржавленностью, окраска мякоти от зеленой и белоснежной до желтой и кроваво-красной. Плоды груши для производства чипсов должны быть свежими, здоровыми, соответствующей окраски, с высоким содержанием пектина, органических кислот и сухих растворимых веществ.

Груши, предназначенные для сушки, должны храниться не более 48 часов. Из культурных к сушке пригодны сорта с плотной мякотью и небольшим количеством каменистых клеток и мелкой семенной камерой, такие как Лесная красавица, Талгарская красавица, Любимица Клаппа др. Перезревшие груши для сушки не годятся, их лучше использовать для приготовления повидла, джема или конфитюра. Чтобы получить более качественные сушеные груши, их необходимо очищать от семенных камер, а затем бланшируют и сушат. Если сушить груши без предварительной бланшировки, то они сохнут гораздо дольше, а качество высушенных плодов намного хуже. Для получения качественных сушеных груш необходимо рассортировать их по степени зрелости, хорошо промыть водой, затем опустить в раствор для бланшировки для придания мягкости и во избежание потемнения ломтиков груши.

Способ производства грушевых чипсов осуществляют следующим образом.

Грушу моют в моечной машине. Затем мытые груши подвергают инспекции и сортированию, которые проводят на сортировочно-инспекционном транспортере. Одновременно с сортированием проводится инспекция сырья, при которой удаляют дефектные экземпляры (загнившие, поврежденные, битые, заплесневелые, сильно загрязненные), посторонние примеси и предметы. Затем обработанные груши нарезают тонкими дольками толщиной 1,5 мм.

Нарезание груши на дольки большей, чем 1,5 мм толщины, например 3 мм, значительно увеличивает продолжительность сушки и снижает производительность линии.

Нарезание груши на дольки меньшей, чем 1,5 мм толщины, например 1,0 мм, приводит к сильному короблению чипсов, их растрескиванию и утрате товарного вида.

Затем нарезанные дольки груши подвергают комбинированной радиационно-конвективной сушке. Причем нагрев груши проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,16-1,65 мкм и плотностью теплового потока 2,69-5,44 кВт/м² при одновременном конвективном обдуве воздухом с температурой 298 К в четыре временных этапа.

Выбор длин волн ИК-лучей в диапазоне 1,16-1,65 мкм обусловлен тем, что на этот диапазон длин волн ИК-излучения приходится максимум электромагнитной энергии и он соответствует максимальной поглощательной способности груши. Если продукт нагревать ИК-лучами с длиной волны менее чем 1,16 мкм, например 1 мкм, то продукт будет нагреваться долго. Если продукт нагревать ИК-лучами с длиной волны более чем 1,65 мкм, например 1,9 мкм, то значительная часть подводимой лучистой энергии будет расходоваться на нагрев испаряемых паров, что снижает тепловую эффективность процесса сушки.

Выбор плотности теплового потока ИК-излучения в диапазоне 2,69-5,44 кВт/м² обусловлен тем, что продукт обладает максимальной поглощательной способностью. Если продукт нагревать ИК-лучами с плотностью теплового потока ИК-излучения менее чем 2,69 кВт/м², например 2,5 кВт/м², то продукт будет нагреваться медленно.

Если продукт нагревать ИК-лучами с плотностью теплового потока ИК-излучения более чем 5,44 кВт/м², например 6,5 кВт/м², то значительная часть подводимой лучистой энергии будет расходоваться неэффективно (на нагрев подводимого воздуха, стенок рабочей камеры), что снижает тепловой КПД процесса ИК-сушки.

Одновременно с ИК-нагревом грушу обдувают воздухом с температурой окружающей среды 298 К для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

Выбор температуры воздуха 298 К обусловлен тем, что забор воздуха осуществляется из производственных помещений, в которых поддерживается, как правило, именно эта температура.

Использование в качестве теплоносителя воздуха с температурой более 298 К, например 310 К, вызовет необходимость установки калорифера для дополнительного нагрева воздуха, что может ухудшить качество готового продукта из-за его перегрева, повысить себестоимость выпускаемой продукции и увеличить объем капитальных вложений вследствие установки дополнительного оборудования (калорифера).

Использование в качестве теплоносителя воздуха с температурой менее 298 К, например 290 К, вызовет необходимость установки охладительных устройств для дополнительного охлаждения воздуха, что при ИК-сушке может вызвать ненужное чрезмерное охлаждение продукта и приведет к возрастанию энергозатрат и увеличению себестоимости выпускаемой продукции.

Сущность выбора ступенчатых режимов комбинированной радиационно-конвективной сушки грушевых чипсов заключается в разбиении процесса сушки на четыре различных по продолжительности этапа, на каждом из которых в зависимости от закона изменения текущей влажности груши подбирается свой рациональный технологический режим сушки, т.е. температура нагрева долек груши ИК-излучением и их обдув со скоростью теплоносителя (воздушного потока с температурой 298 К) принимали фиксированные значения, величины которых определялись экспериментально (табл.1). При этом их выбор на каждом этапе необходимо осуществлять в соответствии с ограничениями, накладываемыми технологическими требованиями на качество готового продукта (фиг.1).

На первом временном этапе порезанные ломтики груши толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 310 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,7 м/с в течение 7 мин (фиг.1). При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания. Основным параметром, влияющим на интенсивность влагоудаления в этот период, является скорость теплоносителя. Поэтому наиболее целесообразно в начальный момент сушки использовать сушку с высокой скоростью теплоносителя и невысокой температурой нагрева продукта. Этому требованию наиболее полно отвечает сушка на первом этапе.

Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 310 К, например 305 К, снизит эффективность испарения физико-механической влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 310 К, например 315 К, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ (витаминов, моносахаров, аминокислот и др.).

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,7 м/с, например 1,3 м/с, снизит эффективность удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, уменьшит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 1,7 м/с, например 1,9 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и образованию корочки на поверхности груши, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность первого временного этапа (7 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности первого временного этапа, например 10 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях груши. Использование меньшей продолжительности первого временного этапа, например 5 мин, приведет к тому, что не вся физико-механическая влага будет удалена из груши, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовых чипсов.

На втором временном этапе предварительно подсушенные пластины груши нагревают ИК-лучами до температуры 320 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 8 мин (фиг.1). По мере удаления физико-механической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение. Поэтому на втором этапе сушку предпочтительнее вести при снижающейся скорости и повышающейся температуре теплоносителя. В связи с тем что на интенсивность удаления осмотической (внутриклеточной) влаги наибольшее влияние оказывает температура как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают ИК-лучами до температуры 320 К. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 320 К, например 315 К, снизит эффективность испарения осмотической влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 320 К, например 325 К, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ (витаминов, моносахаров, аминокислот и др.). Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,5 м/с, например 1 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 1,5 м/с, например 1,7 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и образованию корочки на поверхности груши, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность второго временного этапа (8 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности второго временного этапа, например 10 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях груши. Использование меньшей продолжительности второго временного этапа, например 6,0 мин, приведет к тому, что не вся осмотическая влага будет удалена из груши, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшение качества готовых чипсов.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные пластины груши нагревают ИК-лучами до температуры 330 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,2 м/с в течение 15 мин (фиг.1). По мере удаления осмотической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение. В связи с тем что на интенсивность удаления полиадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают ИК-лучами до температуры 330 К. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 330 К, например 325 К, снизит эффективность испарения полиадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 330 К, например 335 К приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,2 м/с, например 0,7 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 1,2 м/с, например 1,6 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и образованию корочки на поверхности груши, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность третьего временного этапа (15 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности третьего временного этапа, например 20 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях груши. Использование меньшей продолжительности третьего временного этапа, например 12 мин, приведет к тому, что не вся полиадсорбционная влага будет удалена из груши, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовых чипсов.

На четвертом временном этапе предварительно подсушенные пластины груши нагревают ИК-лучами до температуры 340 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,8 м/с в течение 15 мин (фиг.1). В связи с тем что на интенсивность удаления моноадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт ИК-лучами нагревают до температуры 340 К. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 340 К, например 335 К, снизит эффективность испарения моноадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 340 К, например 343 К, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 0,8 м/с, например 0,5 м/с, не обеспечит эффективного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит интенсивность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,8 м/с, например 1,0 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и образованию корочки на поверхности груши, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность четвертого временного этапа (15 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности четвертого временного этапа, например 20 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев грушевых чипсов и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях груши. Использование меньшей продолжительности четвертого временного этапа, например 12 мин, приведет к тому, что не вся моноадсорбционная влага будет удалена из груши, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовых чипсов.

Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки подвод теплоносителя на четырех этапах сушки продукта позволяет выбрать рациональные режимы сушки с учетом изменения влагосодержания продукта по ходу процесса сушки.

Затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки груши наносят сироп с различными вкусовыми добавками и упаковывают. Хранить грушевые чипсы нужно в прохладном и сухом месте при температуре ниже +10°С.

В таблице 2 приведен химический состав свежей груши и грушевых чипсов (без нанесения сиропа с вкусовыми добавками), высушенных по предлагаемому четырехступенчатому режиму комбинированной радиационно-конвективной сушки.

Способ производства грушевых чипсов поясняется следующим примером.

Груши моют в моечной машине. Затем мытые груши подвергают инспекции и сортированию, которые проводят на сортировочно-инспекционном транспортере. Далее грушу нарезают тонкими дольками толщиной 1,5 мм. Затем нарезанные дольки груши подвергают комбинированной радиационно-конвективной сушке. Причем нагрев груши проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,40 мкм и плотностью теплового потока 4,06 кВт/м при одновременном конвективным обдуве воздухом с температурой 298 К в четыре временных этапа. Одновременно с ИК-нагревом грушу обдувают воздухом с температурой 298 К для удаления испаряемых из продукта паров (фиг.1).

На первом временном этапе порезанные дольки груши толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 320 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,7 м/с в течение 7 мин. При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания.

На втором временном этапе предварительно подсушенные дольки груши нагревают ИК-лучами до температуры 330 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 8 мин. При этом удаляется осмотическая (внутриклеточная) влага.

На третьем временном этапе дольки груши нагревают ИК-лучами до температуры 330 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,2 м/с в течение 15 мин. При этом из груши удаляется полиадсорбционная влага.

На четвертом временном этапе дольки груши нагревают ИК-лучами до температуры 340 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,8 м/с в течение 15 мин. При этом из груши удаляется моноадсорбционная влага.

Затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки груши наносят сироп с вкусовыми добавками. Готовые грушевые чипсы анализировали. Данные анализа представлены в таблице 2 «Химический состав свежей груши и грушевых чипсов, высушенных по предлагаемому четырехступенчатому способу сушки».

Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что грушевые чипсы имеют высокое содержание ценных питательных термолабильных веществ. Это свидетельствует о правильности выбора мягких щадящих температурно-гидродинамических режимов сушки.

Таким образом, использование предложенного способа производства грушевых чипсов позволяет:

- получать чипсы из груши высокого качества с высоким содержанием ценных термолабильных веществ (витамины, моносахара, аминокислоты и др.) и нанесением на их поверхность необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, стабилизаторов и т.п.);

- повысить тепловую эффективность процесса за счет снижения энергозатрат на производство грушевых чипсов вследствие использования ступенчатых режимов комбинированной радиационно-конвективной сушки.