Современные методы получения быстровосстанавливаемых сушеных растительных продуктов

Вырабатываемые в настоящее время сушеные продукты растительного происхождения при сушке дают значительную усадку, уменьшаясь в объеме в 3—4 раза, а в процессе после­дующей гидратации медленно восстанавливаются, поглощая воду. В целях устранения этих недостатков в последние годы разработаны новые методы получения быстровосстанавливаемых сушеных продуктов, которые можно разделить на две основные группы. К первой из них относится получение пори­стых продуктов путем интенсивного подвода тепла к центру продукта, создания перепада давлений пара, вызывающего раз­рушение структуры продукта и увеличение его пористости. Ко второй группе можно отнести методы, основанные на стабили­зации сухого каркаса продукта путем перевода содержащейся в продукте влаги в кристаллическое состояние и последующего испарения ее на обычных атмосферных или вакуум-сублима­ционных сушильных установках.

                                                 «Взрывная» сушка

Сущность метода заключается в том, что подготовленное сырье вначале подсушивают до влажности 25—45% (в зави­симости от вида продукта), а затем загружают в специальный аппарат «пушку», где подвергают его «взрыву».

Аппарат типа В-35М представляет собой вращающийся во­круг горизонтальной оси цилиндр, установленный на специаль­ной станине. С одной стороны цилиндр снабжен герметически закрывающейся крышкой, укрепленной на шарнире с замыкаю­щим устройством. Для нагрева служат расположенные под ци­линдром газовые горелки.

В аппарат загружают 5—7 кг продукта, закрывают крышку, устанавливают цилиндр в горизонтальное положение, зажига­ют газовые горелки и включают двигатель. После достижения

давления в цилиндре порядка 1,0—2,5 МПа подачу газа пре­кращают и сбрасывают давление. Это приводит к мгновенному превращению части влаги, содержащейся в продукте, в пар, в результате чего продукт приобретает пористую структуру. Ча­совая производительность установки — 9 кг овощей, нарезан­ных кубиками с гранью 9,5 мм. Окончательную досушку про­дукта ведут на ленточных сушилках или в бункерах.

Длительность восстановления сушеных овощей и картофеля при указанном способе обработки составляет 5—7 мин [56]. Фрукты нарезают дольками, сульфитируют, сушат до влажно­сти 20—30% в течение 3,5 ч горячим воздухом, выдерживают для выравнивания влаги, взрывают при давлении в цилиндре 2,0 МПа и окончательно досушивают нагретым воздухом. Этот процесс не нашел широкого применения вследствие ряда недо­статков аппарата «пушка»: низкая производительность, перио­дичность действия, высокий уровень шума при работе. При создании непрерывно работающих автоматов способ взрывной сушки может получить распространение.

Обработка высокотемпературными теплоносителями

Известен также способ получения картофеля и корнеплодов ускоренной восстанавливаемости путем обработки бланширо­ванного картофеля и овощей высокотемпературными теплоно­сителями (воздухом, перегретым паром, паровоздушной смесью) и последующей конвективной сушки. Термическую обработку проводят теплоносителем с температурой до 200° С в течение 8—10 мин в плотном слое при удельной нагрузке 20 кг/м² и скорости воздуха 1 м/с либо в кипящем слое при удельной на­грузке 200 кг/м² и скорости воздуха 5 м/с. Морковь, например, перед термической обработкой опрыскивают 2%-ным раствором крахмального клейстера; кусочки свеклы обрабатывают таким же образом, но с добавлением 0,1%-ного раствора лимонной кислоты для предотвращения обесцвечивания продукта. Обра­зующаяся на поверхности продукта плотная пленка способст­вует накоплению паров внутри кусочков при дальнейшей обра­ботке высокотемпературным теплоносителем. Тем самым соз­даются условия для активного воздействия на структуру про­дукта в целях повышения ее пористости. Продолжительность разваривания сушеного картофеля 4—5 мин, моркови и свеклы 8—10 мин.

В лаборатории кафедры сушки ОТИПХПа изучена сушка овощей и фруктов перегретым паром. В атмосфере перегретого пара зона испарения углубляется и возникающий градиент давления пара способствует получению продукта с меньшей усадкой, однако не все виды продуктов можно высушивать пе­регретым паром. Сушка вишни, винограда и слив сопровождалась разрывом оболочки и потерями клеточного сока. При тем­пературе пара 143° С скорость испарения составляла для куби­ков картофеля и моркови соответственно 5,37 и 3,42 кг/м-ч. Метод позволяет совместить процессы бланширования и сушки и получать быстроразварнвающиеся сушеные овощи.

В Западной региональной научно-исследовательской лабо­ратории Министерства сельского хозяйства США (Калифор­ния) проведены исследования сушки картофеля и яблок с использованием микроволнового энергоподвода для обработки частично обезвоженных продуктов [21]. Поглощенная молеку­лами воды энергия СВЧ превращает воду в пар во всем объе­ме образца, вследствие чего давление во внутренних слоях ма­териала повышается до такой степени, что размеры образцов в процессе сушки увеличиваются.

Сушку подготовленного сырья проводили в туннельной установке, снабженной генератором СВЧ, при атмосферном давлении и под вакуумом. Картофель перед сушкой очищали, нарезали на кубики различных размеров и бланшировали. Ку­бики размером 19X19X19 мм укладывали на лоток в один слой и сушили при температуре воздуха 68° С и скорости 3 м/с в течение 2 ч до содержания влаги 47%. Одну часть ку­биков высушивали после этого в той же сушилке при указан­ном режиме в течение 4 ч до влажности 20%, затем 6 ч при температуре воздуха 45° С до конечной влажности 6%.

Другую часть кубиков помещали в поле токов высокой ча­стоты на 7 мин. Здесь кубики высушивали до содержания вла­ги 39%) с одновременной продувкой через слой воздуха, нагре­того до 51° С, со скоростью 0,5 м/с. Сушку до конечной влаж­ности 3% проводили в течение 7 ч на лотковой сушилке воз­духом, нагретым до 52° С. Сушеный продукт, полученный с ис­пользованием энергии СВЧ, в отличие от кубиков, высушенных только нагретым воздухом, имел меньшую усадку, грани куби­ков были ровными и даже несколько выпуклыми. После ки­пячения в воде продукт по внешнему виду был похож на кар­тофель, сваренный из сырых клубней. Время, необходимое для восстановления сушеного картофеля, составило 10 мин, а для продуктов, полученных общепринятым способом, 30 мин. Ана­логичные данные получены при сушке картофеля, нарезанного столбиками сечением 12X12 или 9,5x9,5 мм. Использование вакуума после микроволновой обработки кусочков картофеля не привело к значительной интенсификации процесса.

В отличие от картофеля яблоки содержат большое количе­ство редуцирующих сахаров, что делает их чувствительными к потемнению при сушке в поле СВЧ. В связи с этим нарезанные дольками яблоки вначале высушивают нагретым воздухом до влажности 20% и затем прогревают в поле высокой частоты в течение 7 мин для равномерного прогрева и вспучивания ку­сочков, после чего уменьшают давление до 3 кПа. Комбинированный нагрев продукта в сочетании с вакуумом обеспечивал получение высокопористого продукта влажностью 2—3%.

В настоящее время промышленностью осваиваются СВЧ-генераторы с мощностью, достаточной для обеспечения произво­дительности сушильной установки порядка 500—900 кг/ч, что позволяет рассматривать этот метод как перспективный.

Сушка с предварительным замораживанием

ВНИИКП и СПТ проведены исследования сушки картофеля и овощей с применением предварительного замораживания.

Для лабораторных опытов был использован картофель сор­та Ранняя роза и Лopx. Клубни бланшировали пароводотермическим методом, очищали, резали на кружочки и столбики толщиной 6—10 мм и замораживали при температуре минус 18 — минус 30° С в течение различного времени (от 5 до 18 ч). Оттаивание проводили в течение 4—8 ч при температуре 4 С, сушку — воздухом с температурой 70° С. В качестве контроля служил подготовленный по аналогичной технологической схеме незамороженный картофель. Продолжительность сушки соста­вила 210 мин. За это время замороженный картофель был высушен до влажности 4—6%, а контрольный — до 14,5—27%. Замороженный картофель имел пористую структуру, причем продолжительность дефростации не оказывала влияния на по­ристость образцов. Время восстановления сушеного продукта не превышало 7—8 мин, коэффициент набухания составил 4,0—4,2, цвет и вкус удовлетворительные. В сушеном картофеле сохранилось до 80% витамина С.

Контрольные образцы получились стекловидными, имели желтоватую окраску, содержали поджаренные частицы; про­должительность восстановления продукта при варке составила 15—18 мин. Коэффициент набухания был низкий — 2,1—2,2, а потери витамина С составили 50—60%.

Овощи, подвергнутые замораживанию (морковь и капуста), после сушки разваривались в 2 раза быстрее, чем те же про­дукты, полученные по принятой в промышленности технологи­ческой схеме. Результаты этих исследований показали, что сушка картофеля и овощей с предварительным заморажива­нием открывает новые возможности интенсификации процесса обезвоживания и коренного улучшения качества готовых про­дуктов.

Изменение свойств материала в процессе замораживания связано с кристаллообразованием и явлениями, сопутствую­щими кристаллизации льда (см. с. 18).

В материалах, имеющих клеточную структуру, миграция паров воды и проникновение жидкости при восстановлении сухих продуктов во многом зависят от зон локализации льда в процессе замораживания.

Авторами были исследованы теплофизические особенности процесса замораживания картофеля и овощей, статики и кине­тики сушки, определены качественные показатели готового про­дукта. Результаты лабораторных исследований проверены в промышленных испытаниях на Московском комбинате картофелепродуктов производственного объединения «Колосс». Раз­работанная технологическая схема производства быстровосстанавливаемых овощей позволяет получить готовый продукт вы­сокого качества при одновременной интенсификации процесса сушки. Предложенный режим замораживания овощей позво­ляет сократить продолжительность конвективной сушки карто­феля и моркови на 25—30% по сравнению с известной техно­логической схемой. Картофель и морковь, высушенные после предварительного замораживания, по органолептическим пока­зателям конкурентоспособны с аналогичными продуктами, по­лученными методом сублимационной сушки. Время восстанов­ления нативных свойств сократилось в 4—20 раз по сравнению с овощами традиционной сушки, увеличился коэффициент набухаемости и сократились потери витамина С (в картофеле) и каротина (в моркови).

Общей характеристикой быстровосстанавливаемых продук­тов растительного происхождения является повышенная порис­тость. При замораживании изменение структуры продукта про­исходит в процессе кристаллизации влаги, что обусловливает интенсивный массоперенос при последующей сушке.

Для оценки пористости готового продукта в заводских усло­виях в техническую документацию на производство сушеных овощей целесообразно ввести дополнительный параметр каче­ства — плотность, которую определяют по выражению

p=m/V,

где m — масса навески, г.

V—полный объем пористого материала (включая объем пор), см³.

Для картофеля, замороженного со скоростью 0,2 град/мин, p = 0,538 г/см³, а для полученного по обычной технологии — 0,931 г/см³, и соответственно продолжительность восстановле­ния 1 и 18 мин.

Анализ известных в настоящее время способов получения пористых сушеных овощей свидетельствует, что наиболее пер­спективным методом получения таких овощей является сушка с предварительным замораживанием. Применение этого эффек­тивного метода позволяет получить сушеные овощи высокого качества, интенсифицировать процесс сушки и восстановления готового продукта.