Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУШЕНОГО ГОРЬКОГО ПЕРЦА

Изобретение относится к овощесушильной и пищеконцентратной промышленности и может быть использовано для производства сушеного горького перца.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сушки пищевых продуктов [Пат. РФ 2369284, МПК A23L3/01, A23B7/01. Способ непрерывной сушки пищевых продуктов с использованием конвективного и СВЧ-энергоподвода [текст] /С. Т. Антипов; А. А. Селин; А. М. Барбашин; Д. А. Казарцев. - №2008120287/13; заявл. 21.05.2008; опубл. 10.10.2009], осуществляемый в три этапа. На первом этапе осуществляют предварительный нагрев продукта с использованием СВЧ-энергоподвода до температуры мокрого термометра. На втором этапе при достижении периода постоянной скорости сушки - комбинированным воздействием непрерывного конвективного и периодического СВЧ-энергоподвода. На третьем этапе в периоде падающей скорости сушки осуществляют досушку комбинированным воздействием непрерывного конвективного и непрерывного СВЧ-энергоподвода.

Недостатками данного способа являются: невысокое качество высушиваемого продукта из-за неравномерности удаления влаги из обрабатываемого материала, длительность процесса, высокие энергозатраты, связанные с невысокой скоростью нагрева продукта.

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

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства сушеного горького перца, включающем инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку сырья, комбинированную СВЧ-конвективную сушку, новым является то, что комбинированную СВЧ-конвективную сушку проводят путем воздействия на продукт сверхвысокочастотного электромагнитного поля частотой 2450 МГц и конвективным обдувом воздухом с начальной температурой 293 К в три временных этапа: на первом этапе горький перец, порезанный кольцами толщиной 3 мм, нагревают СВЧ-волнами до температуры 313 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,6 м/с в течение 5 мин; на втором этапе - до температуры 318 К и скорости воздушного потока 0,9 м/с в течение 15 мин; на третьем этапе - до температуры 325 К и скорости воздушного потока 0,6 м/с в течение 33 мин в импульсном режиме, т.е. вначале происходит нагрев продукта СВЧ-волнами до 325 К в течение 7,5 мин, а затем происходит обдув продукта воздухом в течение 1 мин со скоростью 0,6 м/с, в результате температура снижается до 303 К. Данный режим обработки повторяется на всем протяжении третьего периода.

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

На фиг. 1 приведены кинетические закономерности ступенчатого режима комбинированной СВЧ-конвективной сушки горького перца: а - кривая сушки, кривая скорости сушки; б - температурная кривая; в - термограмма.

Свежий горький перец, поступающий в переработку, по своему качеству должен соответствовать техническим условиям ГОСТ 14260-89 и отвечать следующим требованиям:

по внешнему виду: плоды отборные, типичные по форме и окраске для данного помологического сорта, обычно с оставшейся пятизубчатой чашечкой и с короткой плодоножкой.

по зрелости - плоды однородные по степени зрелости, но не зеленые и не перезревшие;

по размеру - не более 160 мм в длину и не более 40 мм в диаметре;

Механические повреждения - в местах заготовки не допускаются; в местах назначения допускается до двух легких нажимов;

Повреждения вредителями и болезнями не допускаются.

Загнивание плодов не допускается.

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

Плоды горького перца до 160 мм длины, до 40 мм толщины, конические, иногда слабо изогнутые, обычно с оставшейся пятизубчатой чашечкой и с короткой плодоножкой. Стенки плодов тонкие, ломкие, снаружи гладкие, блестящие. Внутри плоды полые с плацентой, к которой прикреплены многочисленные плоские почковидные семена.

Горький перец, поступающий на переработку, должен быть свежим, здоровым, соответствующей окраски, с высоким содержанием капсациина, органических кислот и сухих растворимых веществ.

Способ производства сушеного горького перца осуществляют следующим образом.

Горький перец подают в моечную машину, в которой плоды подаются в ванну на наклонную решетку. Под решеткой расположен барботер. Восходящие потоки воздуха приводят в движение горький перец в ванне, интенсифицируя отмочку и отделение загрязнений. С наклонной решетки овощи попадают на роликовый транспортер, где продолжается процесс разрушения и отделения загрязнений от сырья за счет трения плодов при их повороте вращающимися роликами конвейера. Сырье при выходе из ванны перед поступлением на лоток ополаскивается струями чистой воды, подаваемыми из насадок шприцевых коллекторов.

Затем мытый горький перец подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную 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. Обработанный горький перец очищают от плодоножки и плаценты с семенами. Затем продукт нарезают кольцами толщиной 3 мм.

Нарезание горького перца на кольца больше, чем 3 мм толщины, например 4 мм, значительно увеличивает продолжительность сушки и снижает производительность линии.

Нарезание горького перца на кольца меньшей, чем 3 мм толщины, например 2,0 мм приводит к сильному короблению горького перца, что усложняет его дальнейшую обработку.

Затем нарезанные кольца горького перца подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке. Причем нагрев горького перца проводят путем воздействия на продукт сверхвысокочастотного электромагнитного поля частотой 2450 МГц при одновременном конвективном обдуве воздухом с начальной температурой 293 К в три временных этапа.

Выбор частоты колебания сверхвысокочастотного электромагнитного поля, равной 2450 МГц, обусловлен тем, что на эту частоту приходится максимум электромагнитной энергии и эта частота соответствует максимальной поглощательной способности продукта. Если нагревать продукт сверхвысокочастотным электромагнитным полем с частотой менее, чем 2450 МГц, например 2250 МГц, то продукт будет нагреваться недостаточно быстро. Если частота сверхвысокочастотного электромагнитного поля будет превышать 2450 МГц, например 2650 МГц, то это приведет к негативным изменениям пищевых свойств продукта.

Одновременно с СВЧ-нагревом горький перец обдувают воздухом с начальной температурой 293 К для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

Выбор начальной температуры воздуха 293 К обусловлен тем, что забор воздуха осуществляется из производственных помещений, в которых поддерживается, как правило, именно эта температура.

Использование в качестве теплоносителя воздуха с начальной температурой более 293 К, например 303 К, вызовет необходимость установки калорифера для дополнительного нагрева воздуха, что может ухудшить качество готового продукта из-за его перегрева, повысить себестоимость выпускаемой продукции и увеличит объем капитальных вложений вследствие установки дополнительного оборудования (калорифера).

Использование в качестве теплоносителя воздуха с начальной температурой менее 293 К, например 283 К, вызовет необходимость установки охладительных устройств для дополнительного охлаждения воздуха, что при СВЧ-сушке может вызвать ненужное чрезмерное охлаждение продукта и приведет к возрастанию энергозатрат и увеличению себестоимости выпускаемой продукции.

Сущность выбора ступенчатых режимов комбинированной СВЧ-конвективной сушки горького перца заключается в разбиении процесса сушки на три различных по продолжительности этапа, на каждом из которых в зависимости от закона изменения текущей влажности горького перца подбирается свой рациональный технологический режим сушки, т. е. температура нагрева колец горького перца сверхвысокочастотным электромагнитным полем и их обдув со скоростью теплоносителя (воздушного потока с начальной температурой 293 К) принимали фиксированные значения, величины которых определялись экспериментально. При этом их выбор на каждом этапе необходимо осуществлять в соответствии с ограничениями, накладываемыми технологическими требованиями на качество готового продукта.

На первом временном этапе порезанные кольца горького перца толщиной 3 мм нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 313 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,6 м/с в течение 5 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 313 К, например 305 К, снизит эффективность испарения физико-механической влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 313 К, например 320 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 1,6 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 1,6 м/с, например 1,9 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев горького перца и образованию корочки на поверхности горького перца, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность первого временного этапа (5 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности первого временного этапа, например 6,5 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев горького перца и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях горького перца. Использование меньшей продолжительности первого временного этапа, например 5,5 мин, приведет к тому, что не вся физико-механическая влага будет удалена из горького перца, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готового сушеного горького перца.

На втором временном этапе предварительно подсушенные кольца горького перца нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 318 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 15 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) и полиадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура, как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 318 К. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 318 К, например 313 К, снизит эффективность испарения осмотической и полиадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 318 К, например 323 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 0,9 м/с, например 0,5 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей, чем 0,9 м/с, например 1,3 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев горького перца и образованию корочки на поверхности горького перца, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность второго временного этапа (15 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности второго временного этапа, например 18 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев горького перца и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях горького перца. Использование меньшей продолжительности второго временного этапа, например 12 мин, приведет к тому, что не вся осмотическая и полиадсорбционная влага будет удалена из горького перца, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готового горького перца.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные кольца горького перца нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 325 К. Для того чтобы избежать перегрева продукта и снизить потери теплоты при нагреве и испарении влаги, на данном этапе сушки работу СВЧ-генератора осуществляют в импульсном режиме. Работа СВЧ-генератора в импульсном режиме осуществляется следующим образом: вначале происходит нагрев продукта СВЧ-волнами до 325 К в течение 7,5 мин, а затем происходит обдув продукта воздухом в течение 1 мин. со скоростью 0,6 м/с, в результате температура снижается до 303 К. Данный режим обработки повторяется на всем протяжении третьего периода. По мере удаления осмотической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение. В связи с тем, что на интенсивность удаления моноадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура, как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 325 К. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 325 К, например 320 К, снизит эффективность испарения моноадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 325 К, например 330 К, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью меньшей, чем 0,6 м/с, например 0,4 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей, чем 0,6 м/с, например 0,8 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев горького перца и образованию корочки на поверхности горького перца, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность третьего временного этапа (33 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности третьего временного этапа, например 38 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев горького перца и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях горького перца. Использование меньшей продолжительности третьего временного этапа, например 27 мин, приведет к тому, что не вся моноадсорбционная влага будет удалена из горького перца, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества сушеного горького перца.

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

Затем на высушенные до конечной влажности 14% кольца горького перца перемалывают.

В таблице приведен химический состав свежего горького перца и горького перца, высушенного по предлагаемому трехступенчатому режиму комбинированной СВЧ-конвективной сушки.

Способ производства сушеного горького перца поясняется следующим примером.

Пример.

Горький перец подают в моечную машину. Затем мытый горький перец подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Далее из горького перца удаляют плаценту с семенами и нарезают тонкими кольцами толщиной 3 мм.

Затем нарезанные кольца горького перца подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке. Причем нагрев горького перца проводят сверхвысокочастотным полем с частотой 2450 МГц при одновременном конвективном обдуве воздухом с начальной температурой 293 К в три временных этапа. Одновременно с сверхвысокочастотным нагревом горький перец обдувают воздухом с начальной температурой 293 К для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

На первом временном этапе порезанные кольца горького перца толщиной 3 мм нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 313 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,6 м/с в течение 5 мин. При этом удаляется физико-механическая влага, т. е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания.

На втором временном этапе предварительно подсушенные кольца горького перца нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 318 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 15 мин. При этом удаляется осмотическая (внутриклеточная) и полиадсорбционная влага.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные кольца горького перца нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 325 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,6 м/с в течение 33 мин в импульсном режиме, т. е. вначале происходит нагрев продукта СВЧ-волнами до 325 К в течение 7,5 мин, а затем происходит обдув продукта воздухом в течение 1 мин. со скоростью 0,6 м/с, в результате температура снижается до 303 К. Данный режим обработки повторяется на всем протяжении третьего периода. При этом из горького перца удаляется моноадсорбционная влага.

Затем на высушенные до конечной влажности 14% кольца горького перца перемалывают. Сушеный горький перец анализировали. Данные анализа представлены в таблице. Анализ данных показывает, что сушеный горький перец имеет высокое содержание ценных питательных термолабильных веществ. Это свидетельствует о правильности выбора мягких, щадящих температурно-гидродинамических режимов сушки.

Такая обработка горького перца позволяет повысить энергетическую эффективность процесса, сократить время сушки горького перца и повысить его качество.

Таким образом, использование предложенного способа производства сушеного горького перца позволяет:

- получать горький перец высокого качества за счет сохранения ценных термолабильных веществ (витамины, моносахара, аминокислоты и др.);

- повысить тепловую эффективность процесса;

- снизить энерго- и трудозатраты на производство сушеного горького перца вследствие использования ступенчатых режимов комбинированной СВЧ-конвективной сушки.

Таблица

Химический состав свежего горького перца и горького перца, высушенного по предлагаемому трехступенчатому способу сушки