Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУШЕНОГО ЧЕСНОКА

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

Известен способ производства сушеного чеснока [Справочник технолога пищеконцентратного и овощесушильного производства [Текст] /В. Н. Гуляев, Н. В. Дремина, З. А. Кац /под ред. В. Н. Гуляева. - М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. - 488 с.], предусматривающий дробление зубков, инспектирование, резку, сушку в два этапа: на первом этапе - при температуре 50-60°С до влажности 14-17% и на втором этапе - при температуре 55-40°С до влажности не более 8% (досушка), отвеивание чешуи, дробление, фасовку и упаковку.

Недостатками данного способа являются: невысокое качество высушиваемого продукта из-за неравномерности удаления влаги из обрабатываемого материала, высокая длительность процесса, высокие энергозатраты, обусловленные 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 чеснока, снижение энергозатрат на получение готового продукта, интенсификация процесса сушки.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства сушеного чеснока, включающем мойку, обрезку концов и мочек чеснока, разделение чеснока на зубки, сортировку, пневмоочистку, сушку, измельчение, просеивание, расфасовку и упаковку готового продукта, новым является то, что чеснок, порезанный пластинами толщиной 3 мм, подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке, которую 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 пластины чеснока нагревают СВЧ-волнами до температуры 300 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 7,5 мин; на втором этапе - до температуры 316 К и скорости воздушного потока 0,7 м/с в течение 12 мин; на третьем этапе - до температуры 320 К и скорости воздушного потока 0,5 м/с в течение 20 мин.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового продукта за счет использования ступенчатых режимов комбинированной СВЧ-конвективной сушки чеснока, 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 чеснока: а - кривая сушки, кривая скорости сушки; б - температурная кривая; в - термограмма.

Свежий чеснок, поступающий в переработку, по своему качеству должен соответствовать техническим условиям ГОСТ 7977-87 и отвечать следующим требованиям:

по внешнему виду: луковицы вызревшие, твердые и плотные, здоровые, чистые, целые, непроросшие, без повреждений сельскохозяйственными вредителями, по форме и окраске типичные для ботанического сорта, с сухими кроющими чешуями, для стрелкующихся сортов - с обрезанной стрелкой не более 20 мм, для нестрелкующихся - с обрезанными сухими листьями длинной не более 50 мм включительно, с остатками сухих корешков или без них.

Запах и вкус - характерные для данного ботанического сорта, без постороннего запаха и привкуса;

По размеру - размер луковиц по наибольшему поперечному диаметру не менее 25 мм;

Механические повреждения - содержание луковиц с незначительными механическими повреждениями не более 3,0% от массы;

Повреждения вредителями и болезнями не допускаются.

Загнивание плодов, запаривание или подмерзание не допускается.

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

Содержание токсичных элементов, пестицидов и нитратов в чесноке не должно превышать допустимые уровни, установленные медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Чеснок, поступающий на переработку, должен быть свежим, здоровым и соответствующей окраски.

Способ производства сушеного чеснока осуществляют следующим образом.

Чеснок подают в моечную машину - в ванну на наклонную решетку. Под решеткой расположен барботер. Восходящие потоки воздуха приводят в движение чеснок в ванне, интенсифицируя отмочку и отделение загрязнений. С наклонной решетки чеснок попадает на роликовый транспортер, где продолжается процесс отделения загрязнений от сырья за счет трения долек при их повороте вращающимися роликами конвейера. Чеснок при выходе из ванны перед поступлением на лоток ополаскивается струями чистой воды, подаваемыми из насадок шприцевых коллекторов.

Затем мытый чеснок 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 чеснок очищают от чешуи. Затем продукт нарезают пластинами толщиной 3 мм.

Нарезание чеснока на пластины больше чем 3 мм толщины, например 4 мм, значительно увеличивает продолжительность сушки и снижает производительность линии.

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

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

Выбор частоты колебания сверхвысокочастотного электромагнитного поля, равным 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 этой частоты будет недостаточно для нагрева продукта. Если частота сверхвысокочастотного электромагнитного поля будет превышать 2450 МГц, например 2650, то это вызовет его подгорание.

Одновременно с СВЧ-нагревом чеснок 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 увеличить 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 чеснока заключается в разбиении процесса сушки на три различных по продолжительности этапа, на каждом из которых в зависимости от закона изменения текущей влажности чеснока подбирается свой рациональный технологический режим сушки, т. е. температура нагрева пластин чеснока 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 пластины чеснока толщиной 3 мм нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 300 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 7,5 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 300 К, например 295 К, снизит эффективность испарения физико-механической влаги. Нагрев продукта до большей температуры чем 300 К, например 305 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 0,7 м/с, снизит эффективность удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, уменьшит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,9 м/с, например 1,1 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чеснока и образованию корочки на поверхности чеснока, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность первого временного этапа (7,5 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности первого временного этапа, например 9 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чеснока и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях чеснока. Использование меньшей продолжительности первого временного этапа, например 6 мин, приведет к тому, что не вся физико-механическая влага будет удалена из чеснока, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готового сушеного чеснока.

На втором временном этапе предварительно подсушенные пластины чеснока нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 316 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,7 м/с в течение 12 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 316 К. Нагрев продукта до меньшей температуры чем 316 К, например 310 К, снизит эффективность испарения осмотической и полиадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры чем 316 К, например 322 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 0,7 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 0,7 м/с, например 1,0 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чеснока и образованию корочки на поверхности чеснока, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность второго временного этапа (12 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности второго временного этапа, например 17 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чеснока и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях чеснока. Использование меньшей продолжительности второго временного этапа, например 7 мин, приведет к тому, что не вся осмотическая и полиадсорбционная влага будет удалена из чеснока, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готового продукта.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные пластины чеснока нагревают сверхвысокочастотным электромагнитным полем до температуры 320 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,5 м/с в течение 20 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 моноадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 320 К. Нагрев продукта до меньшей температуры чем 320 К, например 315 К, снизит эффективность испарения моноадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры чем 320 К, например 325 К, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества чеснока из-за разложения ценных термолабильных веществ.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью меньшей чем 0,5 м/с, например 0,3 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,5 м/с, например 0,7 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чеснока и образованию корочки на поверхности чеснока, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность третьего временного этапа (20 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности третьего временного этапа, например 25 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чеснока и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях чеснока. Использование меньшей продолжительности третьего временного этапа, например 15 мин, приведет к тому, что не вся моноадсорбционная влага будет удалена из чеснока, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества сушеного чеснока.

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 8% пластины чеснока перемалывают.

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

Способ производства сушеного чеснока поясняется следующим примером.

Чеснок подают в моечную машину, затем мытый чеснок поступает на ленточный транспортер с ножами для обрезки концов и мочек чеснока.

Таблица

Химический состав свежего чеснока и чеснока, высушенного по

предлагаемому трехступенчатому способу сушки

После обрезки чеснок подают в машину для разделения чеснока на зубки обрезиненными валками с шероховатой поверхностью. Далее разделенный на зубки чеснок поступает на сортировочный транспортер, где инспектируется и подается элеватором на пневмоочистительную машину, в которой очищается от шелухи. Далее чеснок нарезается пластинами толщиной 3 мм. Затем нарезанные пластины чеснока подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке. Причем нагрев чеснока проводят сверхвысокочастотным полем с частотой 2450 МГц при одновременном конвективным обдуве воздухом с начальной температурой 293 К в три временных этапа. Одновременно с сверхвысокочастотным нагревом чеснок обдувают воздухом с начальной температурой 293 К для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

Высушенный чеснок подают в дробилку, затем в вальцевый станок для более тщательного измельчения. Тщательно размолотый чеснок поступает в просеиватель, а оттуда в расфасовочно-упаковочный автомат.

На первом временном этапе порезанные пластины чеснока толщиной 3 мм нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 300 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 7,5 мин. При этом удаляется физико-механическая влага, т. е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания.

На втором временном этапе предварительно подсушенные пластины чеснока нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 316 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,7 м/с в течение 12 мин. При этом удаляется осмотическая (внутриклеточная) и полиадсорбционная влага.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные пластины чеснока нагревают сверхвысокочастотным полем до температуры 320 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,5 м/с в течение 20 мин. При этом из чеснока удаляется моноадсорбционная влага.

Затем на высушенные до конечной влажности 8% пластины чеснока перемалывают. Сушеный чеснок анализировали. Данные анализа представлены в таблице «Химический состав свежего чеснока и чеснока, высушенного по предлагаемому трехступенчатому способу сушки».

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что сушеный чеснок имеет высокое содержание ценных питательных термолабильных веществ. Это свидетельствует о правильности выбора мягких, щадящих температурно-гидродинамических режимов сушки.

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

Таким образом, использование предложенного способа производства сушеного чеснока позволяет:

- получать чеснок высокого качества с высоким содержанием ценных термолабильных веществ (витамины, моносахара, аминокислоты и др.);

- повысить тепловую эффективность процесса;

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