CC BY
31
УДК 664.8.047
Исследование влияния предварительной обработки на качество высушенного картофеля
Ш.М. Маматов, К.О. Додаев, д-р техн. наук, профессор Ташкентский химико-технологический институт
Одним из эффективных методов консервирования пищевых продуктов и удовлетворения растущей в них потребности является сушка.
Для этого в мировой практике используют все способы: конвективный, сублимационный, диэлектрический, кондуктивный, терморадиационный - сушку растительного сырья с присущими им достоинствами и недостатками. Качество сушеного продукта и экономические показатели промышленной организации сушки во многом зависят от продолжительности этого процесса.
Организация сушки удобна при использовании в качестве источника тепла электроэнергии, преобразователей, которые выпускаются в широком ассортименте и различных конфигурациях. Они экологичны, автоматически регулируемы, в них легко предусмотреть меры безопасности.
Как известно [1], ИК-лучи активно поглощаются влагой, содержащейся в продукте, но не поглощаются его тканью; поэтому удаление влаги можно осуществить при температуре 40...70 °С, что позволяет максимально сохранить биологически активные вещества, в том числе витамины, естественный цвет и аромат исходного сырья.
Таблица
Метод сушки Способ предварительной обработки Конечная влажность картофеля, %
ИК-вакуумная Без предварительной обработки 14,96
ИК 9,86
сушка СВЧ 13,88
ИК-СВЧ 12,87
Нами исследовано влияние предварительной обработки на процесс ИК-вакуумной сушки овощей при остаточном давлении в камере сушки, равном 40 кПа. ИК-вакуумная сушка осуществляется при импульсно-прерывном режиме с понижением уровня энергоподвода. Эксперименты проведены на примере сушки картофеля (сорт Санта). Эксперименты включали два этапа:
на первом этапе осуществляли кратковременную импульсную предварительную обработку в электромагнитном поле ИК, СВЧ и ИК-СВЧ диапазонов при плотности теплового потока, в 18 - 20 раз превышающем плотность при основной сушке;
на втором этапе проводили ИК-вакуумную сушку при плотности теплового потока, равной 1,5 кВт/м2.
Результаты изменения среднего влагосодержания объектов сушки и скорости этих изменений под-
1 пп
ВО
%
ть,
ос
жн
а
Вл
20
П
0 50 100 120
Время, мин
-ИК-еаиуумная сушка
—— ИК-еакуумная сушка с ИК пред, обработкой
------------ИК-аакуумная сушка со СВЧ пред обработкой
Рис. 1. Изменение массовой доли влаги
в образцах картофеля в процессе сушки
вергали регрессионному анализу. Измерение концентрации аскорбиновой кислоты осуществляли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Полученные результаты показали, что использованные виды предварительной обработки до ИК-вакуумной сушки картофеля существенно, но в разной степени, влияют на основной процесс для большинства овощей.
В целом же ожидается, что предварительная обработка с высокой плотностью теплового потока при терморадиационной сушке по сравнению с сушкой без предварительной обработки приводит к увеличению скорости сушки, выхода готового продукта, сохранности нативных компонентов и уменьшению продолжительности сушки [2].
На рис. 1, 2 графически изображены зависимости изменения влаги в образцах картофеля во времени. Остаточное содержание влаги в высушенных образцах овощей с применением предварительной обработки в электромагнитном поле ИК, СВЧ и ИК-СВЧ диапазонов при ИК-
30 50
Влажность, %
- ИК-еакууунэя суш»гз
ИК-вакуу мнэя сушка с ИК пред обработкой ■ ИК-еакуумнэя сушка со СВЧ лред обработкой
- ИК-еакуумная сушка с ИК-СВЧ пред. йбрзб&ткой
Рис. 2. Зависимость скорости сушки от влажности в образцах картофеля
PLANT RAW MATERIALS AND PRODUCTS OF ITS PROCESSING
50 100
Время, мин
----- ИК-еэкуумная суш« с ИК пред обработеой
..........ИК-еэкуумнэя сушка со СВЧ лред обработкой
-----ИК-еакуумная сушка с ИК-СВЧ пред. обработкой
Рис. 3. Зависимость содержания массовой доли крахмала в образцах сушеного картофеля от времени сушки
S0 100
Время, мин
- ИК-еэкуумнэя сушка
- ИК-еэкуумная сушка с ПК пред обработеой
■ ИК-еэкуумнэя сушка со СВЧ лред обработкой * ИК-еакуумная сушка o ИК-СВЧ пред. обработкой
Рис. 5. Изменение содержания витамина С в образцах сушеного картофеля от времени сушки
50 100
Время, мин
- ИК-еэкуумнэя сушка
- ИК-еэкуумная сушка с ИК пред обработеой ■ ИК-еэкуумнэя сушка со СВЧ лред обработкой • ИК-пакуумная сушка с ИК-СВЧ пред. обработкой
Рис. 4. Зависимость содержания массовой доли крахмала в сухом веществе образцов сушеного картофеля
вакуумной сушке в течение 2-3 ч, приведены в таблице.
Полученные результаты показывают, что наиболее приемлемым является предварительная обработка образцов в электромагнитном поле ИК-диапазона.
На рис. 1, 2 приведены кривые кинетики сушки: зависимости изменения скорости сушки образцов картофеля от влажности материала при температуре в сушильной камере 60 °С для ИК-вакуумной сушки без предварительной обработки и способов сушки с использованием всех трех рассматриваемых видов предварительной обработки.
50 100
Время, мин
-ИК-еэкуумнэя сушка
-----ИК-еэкуумная сушка с ПК пред обработеой
..........ИК-еэкуумнэя сушка со СВЧ лред обработкой
----ИК-еакуумная сушка о ИК-СВЧ пред. обработкой
Рис. 6. Изменение содержания витамина С в сухом веществе в образцах сушеного картофеля от времени сушки
Обработка экспериментальных данных, направленных на исследование кинетики сушки по диффузионной модели Фика с граничными условиями первого рода, показывает, что интегрерированные за вес цикл сушки значения отношения коэффициента диффузии влаги к квадрату определяющего размера частиц составляют порядка 0,003 мин-1 [3, 4].
Обработка кривых сушки при помощи моделей диффузии с граничными условиями третьего рода убедительно подтверждает (значения коэффициента Био около 0,1) переход процесса из традиционной внутридиффузионной во внешне-диффузионную форму протекания
при применении испытываемых терморадиационных вариантов технологии сушки.
Видно, что для адекватного учета особенностей кинетики на этапе детального синтеза полупромышленных и промышленных установок необходимо привлечь модели совместного протекания тепло-, мас-сообменных и других явлений. Грубость традиционных представлений о наличии периодов постоянной и падающей скорости сушки проявляется при анализе кривых сушки и кривых скорости сушки методами сплайн-аппроксимации с эмпирическим подбором параметра соотношения близости расчетных и экспериментальных точек и гладкости искомых функций.
Неферментативные потери сахаров при сушке возникают благодаря реакциям меланоидинообразова-ния и карамелизации сахаров.
ИК-вакуумная сушка картофеля с ИК предварительной обработкой способствует получению готового продукта с максимальным содержанием крахмала по истечении 2 ч сушки составляет 62,3%, с применением СВЧ и ИК-СВЧ предварительных обработок, соответственно 61,6 и 61,2%, а без предварительной обработки - 61,27% (рис. 3).
Динамика потерь крахмала в пересчете на сухое вещество в процессе сушки образцов картофеля приведена на рис. 4.
На рис. 5, 6 представлено количественное изменение витамина С в высушиваемых образцах картофеля при ИК-вакуумной сушке без предварительной обработки и с использованием всех трех рассматриваемых способов предварительной обработки.
Полученные результаты показывают, что содержание аскорбиновой кислоты в образцах высушиваемого картофеля в течение 2 ч при ИК-вакуумной сушке с ИК предварительной обработкой составляет 72,4 мг%, а с предварительной обработкой в электромагнитном поле СВЧ и ИК-СВЧ диапазонов -соответственно 60,1 и 64,2 мг%, при ИК-вакуумной сушке без предварительной обработки - 65,1 мг%. Показатель содержания витамина С в образце сушеного картофеля, полученного ИК-вакуумной сушкой с ИК предварительной обработкой, выше.
На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что наибольшая сохранность на-тивных крахмала и витамина С наблюдается в образцах сушеного картофеля, полученных при ИК-вакуумной сушке с предварительной ИК-обработкой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гинзбург, А. С. Инфракрасная техника в пищевой промышленно-
сти/А.С. Гинзбург. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - 407 с.
2. Ильясов, С. Г. Методы определения оптических и терморадиационных характеристик пищевых продуктов/ С. Г. Ильясов, В. В. Красников. -М.: Пищевая промышленность, 1972. -175 с.
3. M a m atov, Sh. M. Process optimization of drying vegetables and fruits / Sh. M. Mamatov// Modern problems of mathematical
modeling and computational methods: Ukrainian scientific conference / Exactly (Ukraine), 2013. -189 p.
4. Mamatov, Sh. M. Application of mathematical model for optimizing the process of drying vegetables and fruits/ Sh. M. Mamatov // IV of the All-Russian conference on chemical technology with the international participation. - Moscow, 2012. -P. 330 - 332.
Исследование влияния предварительной обработки на качество высушенного картофеля
Ключевые слова
витамины; ИК-ваккумная сушка; картофель; предварительная обработка; технология сушки; электромагнитные поля ИК, СВЧ, ИК-СВЧ диапазонов
Реферат
Дальнейшая интенсификация процесса сушки осуществима при использовании в качестве источника тепла автоматически регулируемых, безопасных преобразователей, которые выпускаются в широком ассортименте. Применение таких источников позволяет осуществить процесс сушки при 40...70 °С и обеспечить сохранность биологически активных веществ, витаминов, естественный цвет и аромат сырья. Исследовано влияние предварительной обработки на процесс ИК-вакуумной сушки овощей в импульсно-прерывном режиме на двух стадиях: кратковременная импульсная предварительная обработка в электромагнитных полях ИК, СВЧ и ИК-СВЧ диапазонов; ИК-вакуумная сушка. Использованные виды предварительной обработки до ИК-вакуумной сушки существенно, но в разной степени влияют на основной процесс для большинства овощей. Предварительная обработка с высокой плотностью теплового потока при терморадиационной сушке по сравнению с сушкой без предварительной обработки приводит к увеличению скорости сушки, выхода готового продукта, сохранности нативных компонентов и уменьшению продолжительности сушки. Определено остаточное содержание влаги в высушенных образцах овощей с применением их предварительной обработки в электромагнитном поле ИК, СВЧ и ИК-СВЧ диапазонов и ИК-вакуумной сушке. Наиболее приемлемой является предварительная обработка образцов в электромагнитном поле ИК-диапазона. Приведены зависимости изменения скорости сушки образцов картофеля от влажности материала при температуре в сушильной камере 60 °С для ИК-вакуумной сушки без предварительной обработки и сушки с использованием всех трех рассматриваемых видов предварительной обработки. Обработка экспериментальных данных исследования кинетики сушки по диффузионной модели Фика с граничными условиями первого рода показывает, что интегрерированные за весь цикл сушки значения отношения коэффициента диффузии влаги к квадрату определяющего размера частиц составляют порядка 0,003 мин-1. Обработка кривых сушки при помощи моделей диффузии с граничными условиями третьего рода убедительно подтверждает (значения коэффициента Био около 0,1) переход процесса из традиционной внутри-диффузионной во внешнедиффузионную форму протекания при применении терморадиационных вариантов технологии сушки. Осуществлена интенсификация процесса ИК-вакуумной сушки на примере картофеля путём подбора одного из исследованных способов предварительной ИК, СВЧ и ИК-СВЧ обработки
Авторы
Маматов Шерзод Машрабжанович, Додаев Кучкор Одилович, д-р техн. наук, профессор Ташкентский химико-технологический институт, г. Ташкент, ул. Навои, д. 32, [email protected]
Research of Influence of Preliminary Processing on Quality of the Dried-Up Potatoes
Key words
vitamins; IR-vacuum drying; potato; preliminary processing; technology of drying; electromagnetic fields IR; microwave Oven; IR-microwave Oven of ranges;
Abstracts
Further development of the drying process is feasible for use as a heat source is automatically controlled, safe transducers, which are available in a wide range. The use of such sources enables the drying process at 40...70 °C, and ensure the safety of biologically active substances, vitamins, natural color and flavor materials. Researched an effect of pre-treatment process of IR vacuum drying vegetables in pulsed mode, discontinuous in two stages: short pulse pre-treatment in electromagnetic fields of infrared, microwave and infrared-microwave band; IR vacuum drying. Used pretreatments up to IR substantially vacuum drying, but to varying degrees affect the basic process for most vegetables. Pretreatment with high heat flux at thermoradiation dried over drying without pretreatment increases the drying rate, yield, integrity and reduction of native components of the drying. Defined residual moisture content in the dried vegetables using samples pretreatment in the electromagnetic field of IR, microwave and infrared ranges and microwave IR vacuum drying. The most suitable is the pretreatment of samples in the electromagnetic field of IR. Dependences drying speed change potato samples from material moisture at a temperature in the drying chamber 60 0C for IR-drying without a vacuum pre-treatment and drying, using all three of the species pretreatment. Processing of the experimental data for the study of the kinetics of Fick drying diffusion model with the boundary conditions of the first kind indicates that the integrated drying cycle for weight ratios of the diffusion coefficient of moisture to the square defining the particle size of the order of 0.003 min-1. Processing of drying curves using diffusion models with boundary conditions of the third kind convincing evidence (values of about 0.1 bio) process of transition from a traditional in-diffusion of external diffusion flow in the application form thermoradiation options drying technology. Implemented intensification of IR vacuum drying on the example of potatoes by selecting one of the test methods pre-infrared, microwave and infrared-microwave treatment
Authors
Mamatov Sherzod Mashrabzhanovich,
Dodaev Kuchkor Odilovich, Doctor of Technical Science, Professor Tashkent Institute of Chemical Technology, 32, Navoi St., Tashkent, [email protected]
