Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Химический состав плодов облепихи 8
1.2. Современные методы сушки плодово-ягодного сырья 17
1.2 .1 Существующие способы и аппараты для сушки плодово-ягодного сырья 20
1.2.2. Влияние СВЧ нагрева на качественные показатели пищевых продуктов 38
Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 42
2.1. Материалы и методы исследований 42
2.2. Исследование облепихи замороженной как объекта сушки 44
2.2.1. Исследование качественных характеристик исходного сырья 45
2.2.2. Изучение структурно-механических характеристик 47
2.2.3. Исследование гигроскопических характеристик 51
2.2.3.1, Изучение изотерм десорбции облепихи замороженной 51
2.2.3.2. Определение форм связи влаги и термических характеристик облепихи замороженной термографическим методом 57
2.2 4 Определение теплофизических характеристик 62
2.2.5. Определение электрофизических характеристик 69
2.3. Исследование процесса сушки облепихи замороженной в микроволновой вакуумной установке 72
2.3.1 Описание экспериментальной установки 72
2.3.2. Влияние различных факторов на кинетику сушки
облепихи замороженной 74
2.3.2.1. Исследование зависимости кинетики сушки от началь ного влагосодержания сырья 74
2.3.2.2. Влияние СВЧ-мощности на кинетику сушки 77
2.3.2.3. Выявление зависимости кинетики сушки от остаточного давления в сушильной камере 78
2.3-2.4. Определение зависимости кинетики сушки от темпера туры в сушильной камере 80
2.3.2,5. Изучение влияния частоты вращения барабана на кинетику сушки 83
2.4. Оптимизация процесса сушки облепихи замороженной в микроволновой вакуумной установке 85
Выводы 92
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ ОБЛЕПИХИ ЗАМОРОЖЕННОЙ МИКРОВОЛНОВЫМ ВАКУУМНЫМ СПОСОБОМ 93
3.1. Получение облепихи обезвоженной из замороженного сырья методом микроволновой вакуумной сушки 93
3.2. Производственные испытания микроволновой вакуумной сушки облепихи замороженной 97
3.3. Влияние микроволновой вакуумной сушки на качественные характеристики облепихи обезвоженной 99
3.3.1- Органолептические показатели 99
3.3,2. Физико-химические показатели 101
3,33-Содержание витаминов, каротиноидов и масла 103
3,3.4 Содержание макро- и микроэлементов 105
3.3.5 Микробиологические показатели 108
3.3.6. Содержание токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов .109
3.4. Исследование сроков хранения облепихи обезвоженной 111
3.5. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения микроволновой вакуумной технологии сушки облепихи замороженной 112
Выводы 120
ВЫВОДЫ 121
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 123
ПРИЛОЖЕНИЯ 136
- Химический состав плодов облепихи
- Материалы и методы исследований
- Получение облепихи обезвоженной из замороженного сырья методом микроволновой вакуумной сушки
Введение к работе
Актуальность работы. В Сибири и Забайкалье промышленной ягодной культурой является облепиха, известная уникальным химическим составом и содержанием ценных биологически активных веществ. Потенциальные возможности имеющихся садов позволяют выращивать и собирать ежегодно только на Байкальской природной территории до 600-900 тонн ягоды.
Поскольку сбор большей части урожая приходится на зимний период, существует проблема переработки, транспортирования и хранения замороженных плодов. Одним из выходов в данной ситуации является сушка замороженного сырья. Преимуществом сушеной продукции перед свежей является возможность ее продолжительного хранения, при этом сушеная продукция весит в 4-8 раз меньше, чем свежая, что значительно уменьшает затраты на ее транспортировку. Облепиха сушеная широко используется в пищу, является компонентом для приготовления лекарственных препаратов в тибетской медицине, а также служит биологически активной добавкой к пище.
Переработка облепихи замороженной связана с необходимостью предварительных дефростации и прессования перед сушкой, при которых активизируются окислительные процессы и жизнедеятельность микроорганизмов, что ведет к потерям биологически активных веществ, также теряется первоначальный вид и свойства плодов.
Традиционные способы сушки облепихового сырья основаны на использовании ленточных и камерных сушилок, недостатками которых являются: длительное юздеиствие высоких температур, ведущее к значительным потерям биологически активных веществ; неравномерность сушки; ухудшение органо-лептических и физико-химических показателей продукции.
В связи с этим важной задачей является создание нового способа сушки, при котором максимально сохраняются нативные свойства и биологическая ценность исходного облепихового сырья.
В последние годы для интенсификации процесса сушки растительного сырья стали использовать токи высоких и сверхвысоких частот (ВЧ, СВЧ), ИК-нагрев, ультразвук, ионизирующее и ультрафиолетовое излучения и др. Наиболее перспективной является сушка в электромагнитном поле сверхвысоких частот (ЭМП СВЧ), называемая диэлектрической, или микроволновой, которая позволяет нагревать материал во всем объеме, отличается высокой скоростью нагрева, малыми продолжительностью и энергоемкостью.
К настоящему времени разработаны и используются промышленные СВЧ-установки для сушки овощей, фруктов, плодов, ягод и другого растительного сырья. Исследований же по сушке облепихи замороженной с использованием микроволн и вакуума не проводилось, в связи с чем разработка технологии получения облепихи обезвоженной из замороженного сырья методом микроволновой вакуумной сушки является актуальной задачей.
Работа выполнялась на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» Восточно-Сибирского государственного технологического университета и Байкальском институте природопользования СО РАН в соответствии с планом фундаментальных исследований по теме «Создание научных основ и разработка экологически безопасных технологий комплексной переработки природного и вторичного сырья» № Г.Р. 0120.0 406607.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка процесса обезвоживания облепихи замороженной микроволновым вакуумным методом.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследовать состав и свойства облепихи замороженной как объекта сушки;
изучить кинетические закономерности процесса микроволновой вакуумной сушки облепихи замороженной;
определить оптимальные параметры процесса микроволновой вакуумной сушки облепихи замороженной с использованием метода математического планирования;
разработать технологию сушки облепихи замороженной в микроволновой вакуумной установке;
установить влияние микроволновой вакуумной сушки на качество получаемой облепихи обезвоженной;
- разработать нормативно-техническую документацию на получаемую
облепиху обезвоженную;
- оценить экономическую эффективность предлагаемой технологии.
Научная новизна. Научно обоснована возможность сушки облепихи за
мороженной микроволновым вакуумным методом.
Установлены зависимость коэффициента диэлектрических потерь облепихи замороженной от влагосодержания и температуры материала и кинетические закономерности процесса микроволновой вакуумной сушки облепихи замороженной.
Определены оптимальные технологические параметры процесса микроволновой вакуумной сушки облепихи замороженной.
Установлены качественные характеритстики облепихи обезвоженной, полученной микроволновым вакуумным методом.
Выявлены изменения химического состава и микрофлоры в процессе хранения облепихи обезвоженной.
Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований разработан новый способ сушки замороженного плодово-ягодного сырья (положительное решение о выдаче патента па заявку № 2006127527/17(029902), приоритет от 28.07.2006). Технология получения облепихи обезвоженной методом микроволновой вакуумной сушки опробована в производственных условиях в ООО « Технопарк-А цу л а» г.Улан-Удэ и принята к внедрению (акты испытаний - от 30.02.2003 г. и внедрения - от 26.03.2003 г.). По результатам исследований разработаны технические условия и технологическая инструкция на облепиху обезвоженную (ТУ 9563-001-67578765-2003), получены каталожный лист продукции (код ЦСМ 01 067 группа 02н 51, № 03 001183), сертификат соответствия ТУ № 0228612, сани-
іарно-гигиеническое заключение № З.БЦ.04.916.Т.000100.06.03 от 03,06,2003 г., сертификат соответствия на партию продукции № 0228612,
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских конференциях с международным участием «Актуальные вопросы защиты окружающей среды и безопасность территорий регионов России» (Улан-Удэ, 2004, 2006); всероссийской научно-практической конференции «Экологическая безопасность» (Улан-Удэ, 2000); всероссийских научно-практических конференциях «Технология и средства механизации в АПК» (Удан-Удэ, 2004, 2005); региональной научно-практической конференции «Техника и технология обработки и переработки пищевых продуктов XX! века» (Улан-Удэ, 2000); региональной научно-практической конференции «Технология и биотехнология, оборудование пищевых и кормовых продуктов» (Улан-Удэ, 2004).
Химический состав плодов облепихи
Для нормальной жизнедеятельности организма человека необходимо поддерживать постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды организма (гомеостаз). Оно зависит от определенных факторов, среди которых важное место занимают биологически активные вещества (БАВ), поступающие с пищей (витамины, минеральные соли, микроэлементы, ферменты и др.) и осуществляющие гармоническую взаимосвязь и взаимозависимость всех физиологических и биохимических процессов. Нормализуя и регулируя все жизненные функции, биологически активные вещества оказывают также эффективное лечебное действие.
Особая роль отводится БАБ, входящим в состав плодов и ягод.
Большим богатством БАВ обладает облепиха. Она всегда занимала почетное место в медицине многих стран и в наши дни продолжается ее изучение с целью более эффективного использования в фармакологии, косметологии, пищевой промышленности и лечебной практике.
Плоды облепихи по количественному и качественному содержанию биологически активных веществ и их воздействию на организм человека превосходят плоды и ягоды многих других растений. В облепихе, как известно [3,5, 13, 17,49,50-52,42,58, 73? 78383-85,Ю6, 111, 112, 119, 122,124,135-138, 142], содержатся каротиноиды, токоферолы, жирные кислоты, органические кислоты, фосфолипиды, белковые вещества, сахара, макро- и микроэлементы, витамины и др.
Благодаря тому, что облепиха обладает такой высокой биологической активностью, ее обоснованно относят к лекарственным растениям [57]. Полезные свойства этой культуры известны давно. Ей приписывали способность излечивать цингу и некоторые кожные заболевания, ускорять заживление язв, стимулировать физическую деятельность и улучшать общее состояние человека в зимний и осенний периоды. В Греции облепиху знали еще в древности и применяли для улучшения физического состояния людей и животных и их лечения. В народной медицине Сибири облепиху применяли при лечении ожогов, различных кожных заболеваниях и как противоревматическое средство. Известно применение облепихи в Тибетской медицине [57].
Родина облепихи - Восточная Азия, откуда она мигрировала на запад, образовав многочисленные популяции и экотипы [120],
В мире заросли облепихи находятся в Норвегии, Польше, Германии, Дании, Северной Испании, Франции, Швейцарии, Финляндии, Северном Иране, Афганистане, России, Монголии [123].
В СНГ заросли облепихи встречаются во многих районах. На западе - в приморской части Калининградской области, на юго-западе - в устье реки Дунай [13,72]. В Средней Азии облепиха образует значительные заросли в долинах рек горно-степной полосы систем Тянь-Шаня и Памира, распространена на Северном Кавказе и Закавказье. Однако наиболее значительные заросли облепихи произрастают в Алтайском крае, Бурятии и Туве. Эти районы располагают самыми крупными запасами облепихи. Кроме того, облепиха этого экотипа характеризуется более коротким периодом вегетации и хорошей зимостойкостью,
В Бурятии естественные заросли облепихи занимают значительную площадь. Облепиха произрастает по долинам рек Селенга, Темник, Чикой, Джида и Иркут. Ранее в 1810-1920 годах общая площадь облепишников Бурятии составляла около 5000-5500 гектаров [5]. Такое широкое распространение облепихи связано с ее высокой пластичностью и широкой приспособляемостью к факторам внешней среды. Но в настоящее время, по данным обследований, площадь, занятая облепихой в Бурятии, сократилась до 600 гектаров в плотном состоянии.
Материалы и методы исследований
Материалами исследований служили плоды облепихи крушиновидной (Hippophae rhamnoides L) семейства лоховых (Elaeagnaceae), собранные с плантаций СПК «Облепиховый» Селенгиыского района Бурятии в 2002-2004 гг. в зимний период, облепиха обезвоженная, полученная методом микроволновой вакуумной сушки и облепиха сушеная, полученная методом ИК-сушки.
Экспериментальные образцы облепихи обезвоженной, предназначенные для оценки качества готового продукта, вырабатывались на микроволновой вакуумной установке в цехе ООО «Технопарк-Ацула» Республики Бурятия, Экспериментальные образцы облепихи сушеной вырабатывались на ИК-конвективной сушилке на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» Восточно-Сибирского государственного технологического университета.
При проведении экспериментальных исследований использовались стандартные физико-химические, микробиологические и биохимические методы.
Проведение исследований осуществлялось согласно схеме, приведенной на рисунке! 0. Цифрами обозначены определяемые показатели и методы их исследования. В образцах плодов облепихи, облепихи обезвоженной и конденсата обле-пихового определяли показатели по следующим методикам.
Получение облепихи обезвоженной из замороженного сырья методом микроволновой вакуумной сушки
Для замороженного сырья операция дефростации перед обезвоживанием исключается, так как в микроволновой установке процесс размораживания сырья происходит в начальный момент работы установки. Контролируемые показатели: температура, СВЧ-мощность, давление, частота вращения барабана, время. Контрольно-измерительные приборы: термометр, манометр, таймер.
3.5 Контроль качества. Облепиху обезвоженную проверяют по микробиологическим и органолептическим показателям, определяют сохранность биологически активных веществ, а также инспектируют на наличие: примесей растительного происхождения, массовая доля которых не должна превышать 0,2%; плодов обезвоженных неравномерных по величине, с поджаренными частями, черными пятнами, массовая доля которых не должна превышать 5%; посторонних примесей, амбарных вредителей, их личинок и продукции, поврежденной ими, а также загнившей и заплесневелой. Если указанные пределы превышены, то недостатки устраняют удалением примесей, превышающих допустимые показатели, вручную,
3.6 Фасовка, упаковка Облепиху обезвоженную фасуют и упаковывают вручную в соответствии с требованиями ГОСТ 13799 и ГОСТ 13342. Для фасовки используются совки для пищевых продуктов, весы электронные. При фасовке используются средства индивидуальной зашиты: очки, перчатки, респираторы. Облепиху обезвоженную для розничной торговли выпускают массой от 0,0] до 1,0 кг, для предприятий общественного питания - до20 кг. Допускается отклонение массы нетто для отдельных единиц упаковки плодов облепихи обезвоженных в % от номинальной:
3.8 Хранение и транспортирование готовой продукции. Облепиху обезвоженную можно транспортировать всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозок грузов.
Обезвоженная продукция хранится в технически исправных, чистых, хорошо вентилируемых складах, не зараженных амбарными вредителями лри температуре не выше 20ПС и относительной влажности воздуха не более 75%.
