Результат интеллектуальной деятельности: Шкаф для инфракрасной сушки национального кисломолочного продукта курта

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для сушки обезжиренного кисломолочного продукта курта.

Сушка пищевых продуктов является чрезвычайно важным процессом в пищевой промышленности и предлагает возможности для разработки ингредиентов и новых продуктов для потребителей.

Сегодня происходит рост новых технологий обработки, преимущества которых по сравнению с обычными протоколами заключаются в сохранении сенсорных характеристик, желаемой текстуры и улучшенных функциональных свойствах путем сосредоточения внимания на перспективных областях пищевой промышленности следующего поколения. Новые технологии можно разделить на две категории: электротехнологии (импульсное электрическое поле, радиочастотное отопление, микроволновое отопление, инфракрасное отопление, омическое нагревание и т.д.), В которых используются новые методы нагрева и нетепловые технологии (импульсный свет, высокая гидростатическое давление, колебательное магнитное поле, облучение, озонирование, плазма, осмотическая обработка и т.д.). Большинство электротехнологий фокусируются на новых подходах к генерированию тепла и полагаются на традиционные термические механизмы для достижения сохранения и обработки. Технологии переработки с другой стороны, инактивируют ферменты и микроорганизмы и изменяют функциональные свойства пищи альтернативными средствами без существенного увеличения температура продукта.

Молоко и молочные продукты часто высушиваются для уменьшения веса, для облегчения транспортировки, продления срока годности и обеспечения более полезной формы в качестве ингредиента для других продуктов. Наибольший объем от общего производства сухих молочных продуктов приходится на сухое цельное молоко распылительной сушки и его разновидности.

К основным видам сухих молочных продуктов относятся: молоко коровье цельное сухое 20 и 25%-ной жирности, молоко сухое «Домашнее», молоко коровье обезжиренное сухое, сливки сухие, сливки сухие высокожирные, продукты сухие кисломолочные.

Сухие кисломолочные продукты занимают особое место в молочной промышленности. В настоящее время существенно расширяется их ассортимент и качественно изменяется подход к продуктам питания данной группы, а также существенно расширяется сфера их применения,

К сухим кисломолочным продуктам относят «Курт», являющийся национальным молочным продуктом, в регионах Центральной Азии ему придают различные названия (Беляева M.A., Малази С.А. Оптимизация и аппаратурное оформление инфракрасной сушки национального кисломолочного продукта (курта)// Хранение и переработка сельхозсырья, №10, 2017, с. 41-45) [5].

«Курт» является кисломолочным продуктом, а также сухим молодым сыром, популярным у всех категорий населения вне зависимости от возраста, места проживания и материального достатка.

Во многих странах средней и восточной Азии кисломолочные продукты до сих пор изготовляют кустарным способом, если готовить в небольших количествах, то в основном в домашних условиях [5].

Наиболее важным процессом в производстве кисломолочных продуктов является сушка, которая доводит сырой продукт до стадии готовности и при каких условиях она проходит, зависят качественные показатели готового кисломолочного продукта. На основе проведенного анализа литературных источников и патентных исследований выяснилось, что наиболее важным процессом в производстве кисломолочных продуктов является сушка, которая доводит сырой продукт до стадии готовности и при каких условиях она проходит, зависят качественные показатели готового кисломолочного продукта.

Современное автоматическое оборудование непрерывной сушки применяется для обработки большого количества пищевых продуктов различных типов в тщательно контролируемых условиях, сушильное оборудование должно обеспечивать не только непрерывный поток пищевых продуктов различных типов с возможностью регулировать содержание остаточной влаги, но и возможность контролировать количество бактерий и цвет готовой продукции, сохранение или усиление вкусовых качеств.

На сегодняшний день существуют различные способы сушки и аппараты для ее реализации.

В работе (Патент №2375654 Российская федерация, F26B 5/06. Установка вакуумной сублимационной сушки/ Ермаков Сергей Анатольевич (RU); заявл. 2008-06-23; опубл. 10.12.2009) [9] описано изобретение, относящееся к оборудованию для вакуумной сублимационной сушки. Установка содержит вакуумный насос и вакуумный шкаф, в котором находятся нагревательные элементы и высушиваемый продукт. Установка содержит центробежный или осевой турбокомпрессор, присоединенный всасывающим патрубком к вакуумному шкафу, а нагнетательным патрубком к конденсатору. Всасывающий патрубок вакуумного насоса соединен с конденсатором. Изобретение позволяет снизить энергетические затраты на проведение процесса сублимационной сушки.

В работе (Патент №2357421 Российская Федерация А23С 1/00. Способ вакуумной сушки творога / Буянов Олег Николаевич (RU), Расщепкин Александр Николаевич (RU), Ермолаев Владимир Александрович (RU), Захаров Сергей Александрович (RU), Архипова Людмила Михайловна (RU); заявл. 2007-11-13; опубл. 10.06.2009) [8] разработан способ вакуумной сушки творога, характеризующийся тем, что гранулированный творог толщиной слоя 15 мм с диаметром гранул 5 мм помещают в вакуумную камеру, создают остаточное давление 3-4 кПа, нагревают импульсами инфракрасного излучения до 57-63°С при величине плотности теплового потока 3,48-3,88 кВт/м² и сушат до достижения творогом влажности 4%, при этом конденсацию испарившейся влаги осуществляют испарителем холодильной машины с температурой поверхности минус 30°С.

В работе (Патент №2460405 Российская федерация, A23L 3/40. Устройство пищевой сушки патент/ Курдюмов Владимир Иванович (RU), Павлушин Андрей Александрович (RU), Сутягин Сергей Алексеевич (RU); заявл. 2011-05-13; опубл. 10.09.2012) [10] описано устройство для сушки в производстве пищевых продуктов: устройство включает в себя кожух прямоугольного сечения, поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала, загрузочный бункер, выгрузное окно, транспортирующий рабочий орган выполнен в виде бесконечной цепи с перфорированными скребками, нагревательные элементы, вентилятор и воздуховод. Внутри кожуха установлен короб с отверстиями в верхней его части, причем размер отверстий не превышает минимального размера перемещаемого продукта. Нижняя ветвь цепи со скребками опирается на верхнюю часть короба. Воздуховод установлен в боковой части короба, перпендикулярно к нему и на равном расстоянии от загрузочного бункера и выгрузного окна. В воздуховоде размещены нагревательные элементы и вентилятор.

В промышленном применении наиболее актуальным и перспективным является сушильное оборудование, осуществляющее сушку продуктов питания с применением инфракрасного излучения, использование инфракрасного излучения в технологических процессах переработки и хранения сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения становится все более актуальным, так как оно является экологически чистым и энергоэффективным средством в получении лекарственных сборов и продуктов питания высокого качества, это обусловлено тем, что любой предмет имеет свойства, связанные с поглощением и испусканием излучения в инфракрасном спектре, такие свойства материалов и веществ позволяют осуществить сушку (инфракрасную) при небольшой температуре и за короткое время, высокое качество, стабильность продукта зависит от технического уровня сушки - степени автоматизации и механизации режимов процесса, совершенства сушильной аппаратуры, результатом является качественный готовый продукт при существенной экономии денежных средств, потраченных на энергетические ресурсы и обслуживание оборудования сушки (Jun, S. 2002. Selective far infrared heating of food systems. Ph.D. dissertation, the Pennsylvania) [1], (Almeida, M.F. 2004. Combination microwave and infrared heating of foods. Ph.D. Dissertation, 223-290) [2], (Alden, L. B. 1992. Method for cooking food in an infra-red conveyor oven. U.S. Patent 5:Cornell University, Ithaca, New York) ) [3], (Jun, S., and Irudayaraj, J. 2003a. Selective far infrared heating system- Design and analysis (Part 1). Journal of Drying Technology, 21(1), 51-67. State University) [4].

В патенте (Патент №2352880 Российская федерация, F26B 3/30. Сушилка инфракрасная / Волончук Сергей Константинович (RU); заявл. 2007-04-19; опубл. 20.04.2009) [7] описана сушилка инфракрасная для обезвоживания высоковлажных материалов, включающая корпус с сушильной камерой, в которую вставляются шесть сетчатых поддонов с высушиваемым материалом, шесть ИК-излучателей, два промежуточных поддона и один нижний, вентилятор и блок автоматического регулирования, а в задней стенке корпуса предусмотрены входные отверстия для подачи воздуха и выходные верхние отверстия и нижняя щель для удаления испаренной влаги, сушильная камера разделена промежуточными поддонами на три секции, содержащие по два сетчатых поддона вверху и внизу секции, между которыми установлен датчик температуры, соединенный с блоком автоматического регулирования, имеющим датчик для установки предельной температуры нагрева, по два ИК-излучателя, установленных каждый в профиле боковых стенок на равных расстояниях от сетчатых поддонов, при этом ИК-излучатели включаются последовательно по секциям сушильной камеры, соблюдая цикл продолжительности включения 1:3.

В работе (Патент №2481004 Российская федерация, A23L 1/025. Устройство инфракрасной сушки/ Демидов Сергей Федорович (RU), Вороненко Борух Авсеевич (RU), Пеленко Валерий Викторович (RU), Соколова Екатерина Александровна (RU), Демидов Андрей Сергеевич (RU), Агеев Михаил Викторович (RU); заявл. 2011-05-16; опубл. 10.05.2013) [11] отражено устройство инфракрасной сушки. Установка содержит дозирующий бункер, отводящий лоток и термоизолированную камеру между ними, где размещена несущая слой обрабатываемого материала конвейерная лента, над которой смонтированы трубчатые инфракрасные излучатели, частично расположенные с гарантированным зазором внутри отражающих туннелей плоской панели. Трубчатые инфракрасные излучатели равно распределены вдоль тефлоновой конвейерной ленты в поперечных туннелях плоской панели, оснащенных функциональным керамическим покрытием, излучающим на длине волны 1,5-3,0 мкм. Зазоры между инфракрасными излучателями и функциональным покрытием туннелей составляют 20-30 мм.

В патенте (Патент №2123252 Российская федерация, A01F 25/12, A23L 3/40. Шкаф для сушки пищевых продуктов / Афанасьев Г.А., Данилов Д.Ф., Шохина В.Н.; заявл. 1997-08-11; опубл. 20.12.1998) [6] представлен шкаф для сушки пищевых продуктов с отверстием в основании для прохода воздуха, включающий перфорированную крышку, сетчатые лотки, установленные в корпусе горизонтально друг над другом с боковым зазором и блок электронагревателей, шкаф дополнительно содержит связанное с блоками электронагревателей устройство контроля и поддержания температуры, блоки электронагревателей, установленные под каждым лотком, при этом лотки установлены в корпусе с зазорами с четырех сторон, ширина каждого из которых составляет 0,04-0,06 от длины соответствующей стороны лотка, расстояние между блоком электронагревателей и верхним лотком превышает расстояние между блоком электронагревателей и нижним лотком, площадь перфорации крышки шкафа составляет 1,2-1,5 от площади боковых зазоров лотка, а по периметру основания выполнено отверстие, идентичное боковому зазору между лотком и корпусом.

Как показал обзор вышеуказанных патентов, специализированной установки для сушки кисломолочных продуктов, а также режимов сушки близких к оптимальным отсутствуют, в связи с этим возникает необходимость создания оборудования и устройств для сушки национальных кисломолочных продуктов и оптимальных режимов, реализуемых в разработанной инфракрасной сушильной установке.

Цель изобретения - разработать шкаф для сушки национального кисломолочного продукта с улучшением качественных показателей.

Разработан шкаф для инфракрасной сушки национального обезжиренного кисломолочного продукта курта, состоящий из корпуса, трех секций, термоизоляции для предотвращения тепловых потерь, панели управления, регуляторов режимов сушки, имеющих автономное отключение и локальное использование в каждой секции, в качестве нагревательных элементов используются светлые инфракрасные излучатели по девять штук, встроенных в верхнюю часть каждой секции трехкамерного шкафа, секции имеют пазы для регулирования расстояния от образца до ИК-излучателей, в боковых стенах шкафа для отвода испаряемой влаги предусмотрены вентиляционные щели, в секциях вмонтированы датчики для установки заданной и предельной температуры, для отслеживания процесса сушки имеются смотровые окна из жаропрочного стекла, при этом максимальная единовременная загрузка шкафа составляет 180 штук или 9 кг при массе одного курта 50 г.

На фиг. 1 показан внешний вид шкафа для инфракрасной сушки национального кисломолочного продукта курта. На Фиг. 2 представлен поперечный разрез шкафа.

Шкаф для инфракрасной сушки национального обезжиренного кисломолочного продукта курта состоит из корпуса (1), панели управления(4) или блока управления с таймером времени и регулированием режимов (2),трех секций (камер), термоизоляции (3) для предотвращения тепловых потерь, двери шкафа (5) и ручки (6), регуляторов режимов сушки и расстояния от образцов (7) до излучателя (8), имеющих автономное отключение и локальное использование каждой секции, инфракрасных излучателей (9) по девять штук, встроенных в верхнюю часть каждой камеры, каждая секция имеет пазы для установления подов (10), с целью регулирования расстояния от образца до ИК-излучателей, в боковой стенке шкафа для отвода испаряемой жидкости предусмотрены вентиляционные щели (11, 12) и предусмотрены в каждой секции датчики температуры для установки заданной и предельной температуры, для отслеживания процесса сушки имеются смотровые окна из жаропрочного стекла (13). На панели имеется блок управления с автоматическим регулированием процесса сушки, задаются временные параметры чрез таймер времени (14). В шкафу предусмотрена подставка со встроенными тумбами для кратковременного хранения сырья и материалов в производстве курта (15). Шкаф комплектуется подами (16) или противнями из различного материала металлического, керамического, фарфорового, сетчатого. Максимальная единовременная загрузка шкафа составляет 180 шт. или 9 кг. при массе одного курта 50 г.

Принцип работы шкафа инфракрасной сушки заключается в том, что на сушку поступает сформованный курт, из обезжиренной творожной массой, штучная масса курта находится в диапазоне от 30 г. до 60 г., продукт помещают на под или противень, который устанавливают в соответствующие пазы, в зависимости от заданной массы курта выбирается соответствующее расстояние до ИК-излучателей, режимы устанавливаются периодические, следующим образом: процесс сушки начинают за счет подачи тепла нагревательными элементами, время при этом составляет 30 минут, далее проводим естественную досушку за счет аккумулированного тепла внутри рабочей камеры при отключенных инфракрасных нагревателях, продолжительность этого процесса составит 10 мин, за период досушки испаряется влага с поверхностных слоев, так происходят диффузионные процессы тепломассопероса внутри высушиваемого продукта, для отвода испаренной влаги предусмотрены вентиляционные щели, отвод влаги происходит естественным путем без принудительной циркуляции воздуха, с целью максимально приблизить процесс к естественной сушки, например, к кустарному способу сушки в естественных условиях, чередование сушки и досушки проводим до полной готовности продукта. Общая продолжительность сушки представлена в таблице:

Процесс естественной досушки достигается отключением нагревательных элементов, процесс досушивания происходит в условиях тепловой инерции, за счет аккумулированного тепла внутри рабочей камеры шкафа, теплоты нагретого воздуха в камере и конструктивных элементов.

Результатом изобретения является - интенсификация процесса сушки, энергоэффективный и ресурсосберегающий способ, уменьшение энергозатрат, увеличение количества высушиваемого материала без увеличения одновременно подводимой к ИК-излучателям энергии, регулирование мощности при стабильности энергетических характеристик ИК-излучения, обеспечении равномерно высушенной поверхности изделия, способствующей сохранению формы, структурно-механических свойств, автоматическое регулирование процесса сушки, с улучшением качественных показателей курта, максимальным сохранением пищевой и биологической ценности. Шкаф планируется использовать для серийного производства курта, в организации работы цеха.