Обоснование выбора ступенчатого режима СВЧ–конвективной сушки груш Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

®естник®<Г<УШС №4,2013__

УДК 664.8.047 Аспирант В.Д. Демьянов

(Воронеж. гос. ун-т инж. технол.) кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств тел. (473) 255-35-54

Обоснование выбора ступенчатого режима СВЧ - конвективной сушки груш

В результате анализа кинетических закономерностей стационарных режимов СВЧ-конвективной сушки груш и дифференциально-термического анализа разработан комбинированный рациональный режим сушки груш.

Analysis the kinetic regularities stationary regimes of microwave-convective drying pears and differential thermal analysis was performed. As a result of this combined rational mode of drying pears which was developed.

Ключевые слова: СВЧ-конвективная сушка, кинетика, комбинированный режим, груша.

Использование ступенчатого теплоподво-да при сушке груш позволит интенсифицировать процесс сушки, сократить время сушки груш. Применение щадящих температурных режимов, максимально адаптированных к основным кинетическим закономерностям, позволит снизить негативное воздействие на термолабильные вещества груш и повысить их качество.

Целью работы является улучшение качества готового продукта и повышение тепловой эффективности процесса сушки за счет использования ступенчатого режима СВЧ-конвективной сушки груш, снижение энергозатрат на получение готового продукта.

Для эффективной реализации процесса сушки груш необходимо изучить характер связи влаги с определением участков, на которых осуществляется преобразование веществ при повышении температуры, а для подбора оптимальных температурно-скоростных режимов сушки груш необходимо иметь данные о формах связи влаги в сырье. Для этого был проведен дифференциально-термический анализ.

Исследование закономерностей теплового воздействия на груши осуществляли методом неизотермического анализа на комплексном термоанализаторе TGA-DSC фирмы Mettler-Toledo STARе в атмосфере воздуха с постоянной скоростью нагрева 3 К/мин до 423 К.

Количественную оценку форм связи влаги в продукте осуществляли по экспериментальным зависимостям изменения массы образца TGA, скорости изменения температуры DTA и скорости изменения массы DTG (рисунок 1), полученным методом термогравиметрии.

© Демьянов В.Д, 2013

При температуре 298-332 К (участок 1 на рисунке 2) происходит нагрев и удаление физико-механически связанной влаги, имеющей невысокую энергию связи с продуктом. При температурах 353-349 К (участок 2 на рисунке 2) осуществляется десорбция осмотической влаги груши.

100 200 300 100 100 600 700 8 0 900 'с

0,1'; 0,2: о,з: DTA

100 200 300 400 500 600 700 0 900 "с

0 -10: ■20: 30 : DTG

Рисунок 1 - Экспериментальные зависимости изменения массы образца груши TGA, скорости изменения температуры DTA и скорости изменения массы DTG

4 3 2 1

i

i Jf1

■

т/т

Рисунок 2 - Зависимость а от величины 107Г исследуемых персиков при нагревании со скоростью подъема температуры 3 К/мин

Фестник,ФРУ?Ш; №4,2013_

Интервал температур 349-444 К (участок 3 на рисунке 2) характеризуется высвобождением адсорбционной влаги, а по мере приближения значения температуры к верхней границе интервала - удалением внутренней и адсорбционной влаги груши. При температуре свыше 444 К (участок 4 на рисунке 2) происходит удаление моноадсобционной влаги. При этом возможно частичное разложение вещества.

Проведенный анализ полученных данных позволил выделить периоды дегидратации воды и преобразования сухих веществ при термическом воздействии на груши, а также выявить температурные зоны, которые соответствуют высвобождению влаги с различной формой и энергией связи, что позволит прогнозировать режимные параметры процесса сушки и выбрать среди них наиболее эффективные.

В процессе нагрева наблюдается уменьшение массы образца (кривая ТОЛ), связанное с потерей влаги. Зависимость скорости изменения температуры БТЛ характеризуется значительным эндотермическим эффектом в интервале температур 315-473 К (таблица 1), который соответствует максимальной скорости дегидратации продукта и сопровождается интенсивной потерей массы образца.

Таблица 1

Кинетические температурные характеристики процесса

Кинетические характеристики процесса Значение параметра

Температура начала эндотермического эффекта, К 302

Температура пика эндотермического эффекта, К 423

Температура окончания эндотермического эффекта, К 473

Процесс сушки груш исследовали в следующих диапазонах изменения технологических параметров: мощность 800 Вт, скорость воздуха изменялась от 0,4 м/с до 0,7 м/с.

На основе дифференциально-термического анализа был разработан ступенчатый режим их сушки (таблица 2).

Таблица 2 Ступенчатый режим сушки груш

Номер Мощность, Скорость Время, с

этапа Вт воздуха,

м/с

1 800 0,7 0-600

2 800 0,5 600-2280

3 800 0,4 2280-5580

Ь'

3,35

268

2.01

131

0.67

067

кг/кг W

2,01

268

Ношрша Сщтвёщн/с Время, с

1 800 0.7 0-600

2 800 0.5 600-2280

3 800 0.4 2280-5580

\ II. man III. man

V

V

/ J/7) 3/7 jr

3.35 10

т, г<

7200 24-00 ЗбОО 4800 г,с

б

Т,К

кг/кг

Рисунок 3 - Кривая сушки и скорости сушки груш (а) при ступенчатом режиме СВЧ - конвективной сушки груш, термограмма (б) и температурная кривая (в) при ступенчатом режиме СВЧ - конвективной сушки груш

<ЪестниъФТУЖЛС, №4, 2013

Как видно из рисунка 2, во время первого этапа из продукта активно удаляется капиллярная влага, отвод паров которой интенсифицируется за счет высокой скорости теплоносителя, на втором этапе теплового воз-действия из сырья выходит осмотическая влага, на третьем этапе - адсорбционная влага и на четвертом этапе удаляется моноадсорбционная влага Повышение температуры на заключительных этапах сушки дает возможность осуществлять процесс более активно.

Нарисунке 3.представленна кривая сушки и кривая скорости сушки (а), термограмма (б) и температурная кривая (в) при ступенчатом режиме СВЧ - конвективной сушки груш

В процессе теплового воздействия груши претерпевают значительные физико-химические изменения, в результате которых высвобождается вода, содержащаяся в конкретном продукте и определяющая характер происходящих внутри него преобразований вещества.

За счет испарения влаги и разложения Сахаров, клетчатки и других органических соединений масса продукта снижается. При этом происходит уменьшение прочности структуры вследствие частичного гидролиза клетчатки, целлюлозы и других сложных углеводов, из которых состоят стенки клеток и межклеточные перегородки.

Применение ступенчатого режима сушки груш позволяет уменьшить продолжительность процесса за счет его интенсификации и повысить показатели качества полученного продукта.

ЛИТЕРАТУРА

1 Гинзбург, А.С. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов [Текст] / А.С. Гинзбург, И.М. Савина. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 280 с.

2 Справочник технолога пищеконцен-тратного и овощесушильного производства [Текст] / В.Н. Гуляев, Н.В. Дремина, З.А. Кац и др. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 488 с.

REFERENCES

1 Ginsburg, A.S. Mass transfer and moisture exchange characteristics of foods [Text] / A.S. Ginsburg, I.M. Savina. - M.: Legkaya & pischevaya promyshlennost, 1982. - 280 p.

2 Directory technologist food concentrates and vegetable drying production [Text] / V.N. Gulyaev, N.V. Dremina, Z.A. Katz et al. - M.: Legkaya & pischevaya promyshlennost, 1984. - 488 p.