Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства сушеной мушмулы

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к технологии переработки плодов, и может быть использовано для производства сушеной мушмулы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [пат. РФ 2486770, МПК А23L 1/212. Способ производства пищевого продукта из мушмулы [текст] / О.И. Квасенков; заявитель и патентообладатель О.И. Квасенков. – № 2012136323/10; заявл. 27.08.2012; опубл. 10.07. 2013], включающий подготовку мушмулы, ее резку, конвективную сушку до промежуточной влажности и досушку в поле СВЧ ведут до достижения содержания сухих веществ не менее 85%.

Недостатками известного способа являются: невысокое качество готовой продукции, 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 СВЧ-конвективной сушки мушмулы, снижение энергозатрат вследствие интенсификации процесса сушки.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства сушеной мушмулы, включающем инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку сырья, СВЧ-конвективную сушку, новым является то, что сушку осуществляют в поле СВЧ-нагрева и конвективного обдува воздухом с начальной температурой 293 K, где на каждом последующем этапе начальная температура воздуха будет равна конечной на предыдущем, тогда как конвективный обдув продукта обеспечит оптимальное отведение испаренной влаги от продукта, в то время как ступенчатый режим сушки обеспечивает плавный прогрев продукта, исключая его перегрев на протяжении всех трех этапов: на первом этапе порезанная на квадранты толщиною 10 мм мушмула нагревается СВЧ-полем с мощностью магнетрона 180 Вт в течение 2 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с, на втором этапе мушмула нагревается СВЧ-полем с мощностью магнетрона 360 Вт в течение 20 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с, на третьем этапе мушмулу, порезанную квадрантами, нагревают СВЧ-полем мощностью магнетрона 600 Вт в течение 25 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,3 м/с.

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

На фиг.1 используются следующие условные обозначения: влагосодержание, кг/кг; отношение изменения влагосодержания материала ко времени (скорость сушки), кг/(кгс); температура, K; время, с.

Свежая мушмула, поступающая в переработку, по своему качеству должна соответствовать техническим условиям ГОСТ 32789-2014 и отвечать следующим требованиям:

по внешнему виду: отборные плоды, типичные для данного помологического сорта, однородной окраски, без повреждений вредителями и болезнями, без повреждений кожицы плода в местах прикрепления к плодовой ножке;

по зрелости – плоды однородные по степени зрелости, но не ниже съемной;

по размеру наибольшего поперечного диаметра, не менее – 35 мм.

Исходная мушмула должна быть свежей, здоровой, соответствующей окраски, с высоким содержанием витамина С и растворимых веществ.

Способ производства сушеной мушмулы осуществляют следующим образом.

Плоды мушмулы моют в вентиляторной моечной машине. Для более интенсивной мойки загрязненных плодов в моечной ванне машины создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха. Вымытые плоды из моечной ванны перемещаются наклонным конвейером, в верхней части которого они ополаскиваются водой из душевого устройства.

Затем мытая мушмула подвергается 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, нарезают на квадранты (квадрант- сектор, 1/4 часть окружности в объеме).

Затем нарезанные кусочки мушмулы подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке. Причем сушку квадрантов мушмулы осуществляют в поле СВЧ-нагрева и с одновременным конвективным обдувом воздухом с начальной температурой 293 K в три этапа.

Нарезанная на квадранты мушмула обдувается воздухом с начальной температурой 293 K для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

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

Сущность подбора ступенчатых режимов комбинированной СВЧ-конвективной сушки квадрантов мушмулы заключается в разбиении процесса сушки на три различных по продолжительности этапа, на каждом из которых в зависимости от закона изменения текущей влажности мушмулы подбирается свой рациональный технологический режим сушки, т.е. температура нагрева кусочков мушмулы СВЧ-полем и их обдув со скоростью теплоносителя (воздушного потока с начальной температурой 293 K) 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 этапе порезанные квадранты с толщиною 10 мм нагревают СВЧ-полем мощностью 180 Вт в течение 2 минут, при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с (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 мощностью нагрева продукта. Этому требованию наиболее полно отвечает сушка на первом этапе.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,5 м/с, например, 1 м/с, снизит эффективность удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, уменьшит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздухом со скоростью, большей чем 1,5 м/с, например, 2 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев мушмулы образованию корочки на поверхности мушмулы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность первого этапа (2 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности первого временного этапа, например, 5 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев мушмулы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях продукта. Использование меньшей продолжительности первого временного этапа, например, 1 мин, приведет к тому, что не вся физико-механическая влага будет удалена из мушмулы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовой сушеной мушмулы.

На втором этапе предварительно подсушенную мушмулу нагревают СВЧ-полем мощностью 360 Вт при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с (фиг. 1). Продолжительность второго этапа составляет 20 минут. 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 мощности магнетрона. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 0,9 м/с, например, 0,6 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 м/с, приведет к пересушиванию поверхности мушмулы и образованию корочки на поверхности продукта, что затруднит удаление испаряемой влаги.

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

На третьем этапе предварительно подсушенные кусочки мушмулы нагревают СВЧ-полем мощностью 600 Вт при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,3 м/с (фиг. 1) в течение 25 минут. По мере удаления осмотической влаги температура нагрева продукта продолжает определять интенсивность внутреннего влагопереноса. Поэтому она продолжает оказывать наибольшее влияние на интенсивность удаления полиадсорбционной влаги.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 0,3 м/с, например, 0,2 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,3 м/с, например, 0,5 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев мушмулы и образованию корочки на поверхности продукта, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность третьего этапа (25 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности третьего этапа, например, 30 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев мушмулы и порче товарного вида. Использование меньшей продолжительности третьего этапа, например, 20 мин, приведет к тому, что не вся полиадсорбционная влага будет удалена из мушмулы, что повлечет за собою ухудшению качества готового продукта и его порчу.

Влажность высушенного продукта составляет 18% согласно ГОСТ 28502-90. 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. Влагосодержание определялось теоретически с помощью метода высушивания (по ГОСТ 28561-90). Принцип метода заключается в том, что определенное количество вещества высушивают до постоянной массы и по разности между начальной массой и массой сухого остатка находят количество влаги в исследуемом продукте.

Способ производства сушеной мушмулы поясняется следующим примером.

Мушмулу моют в моечной машине. Затем мытую мушмулу подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Далее мушмулу нарезают на квадранты с толщиною 10 мм. Затем нарезанные кусочки мушмулы подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке, нагрев мушмулы осуществляется СВЧ-полем, при одновременном обдуве воздухом с начальной температурой 293 K в три временных этапа.

На первом этапе порезанная на квадранты мушмула нагревается СВЧ-полем, мощность которого составляет 180 Вт, в течение 2 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с. Время первого этапа 2 минуты. При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания.

На втором этапе предварительно подсушенные кусочки мушмулы нагревают СВЧ-полем с мощностью 360 Вт при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 20 минут. При этом удаляется осмотическая (внутриклеточная) влага.

На третьем этапе квадранты мушмулы нагревают СВЧ-полем мощностью 600 Вт при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,3 м/с. Продолжительность третьего этапа составляет 25 минут. При этом из мушмулы удаляется поли- и моноадсорбционная влага.

Анализ кривых сушки и скорости сушки показывает, что продукт не перегревается, а значит сохраняет большее число полезных термолабильных веществ. Это свидетельствует о правильности выбора мягких, щадящих температурно-гидродинамических режимов сушки. Такая обработка мушмулы позволяет повысить энергетическую эффективность процесса, сократить время сушки мушмулы и повысить ее качество.

Как видно из примера, использование предложенного способа производства сушеной мушмулы позволяет:

– получать сушеную мушмулу высокого качества с высоким содержанием ценных термолабильных веществ (витамины, моносахара, аминокислоты и др.);

– повысить тепловую эффективность процесса;

– снизить энерго- и трудозатраты на производство сушеной мушмулы вследствие использования ступенчатых режимов СВЧ-конвективной сушки.