Введение к работе
Актуальность работы. Пряности и приправы - обязательный компонент большинства рецептов: от салатов и первых блюд до десертов. Пряности и приправы позволяют расширить ассортимент продукции, практически не изменяя ее себестоимости и технологии производства. Во всем мире специи приобретают все большее значение, как единственно возможный натуральный компонент, способный придать продукту оригинальный, неповторимый вкус и аромат. Сушеные белые коренья входят в состав приправ, обеденных блюд, соусов, пищевых концентратов и других видов продуктов.
Потребительские свойства сушеных белых кореньев формируются в процессе сушки. Вкусовые и ароматические свойства белых кореньев, образующиеся при сушке, обусловлены существенными изменениями состава сырья, происходящими в результате биохимических реакций. При производстве сушеных белых кореньев очень важно соблюдать параметры, которые способствуют прохождению биохимических процессов, направленных на создание продукта с высокими пищевыми достоинствами.
Однако традиционная сушка белых кореньев сопряжена со значительными энергозатратами и невысоким качеством готового продукта, поэтому необходима разработка новых сушильных установок. Создание таких высокоэффективных установок, обеспечивающих полную автоматизацию и механизацию технологических процессов, позволит изготовить поточно-механизированные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходную переработку белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и улучшение их качества.
Теоретические основы тепломассообмена в процессах сушки пищевого растительного сырья и их аппаратурное оформление отражены в работах А.В. Лыкова, А.С. Гинзбурга, Б.С. Сажина, В.И. Леончика, Ю.А. Михайлова, О. Кришера, И.Т. Кретова, А.Н. Острикова и др.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств Воронежской государственной технологической академии по теме
«Исследование гидродинамики, тепло- и массообмена в системах: твердое тело - жидкость, твердое тело - газ при течении в каналах разной геометрической формы» (№ гос. регистрации 01.960.006217),
Цель диссертационной работы: научное обеспечение и разработка способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе, позволяющего повысить эффективность процесса при высоком качестве готовой продукции.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
Изучение белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея как объекта исследования; определение структурно-механических и теплофизических характеристик белых кореньев.
Изучение основных гидродинамических и кинетических закономерностей сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе.
Экспериментальное исследование процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе с целью определения рациональных технологических параметров.
Изучение кинетики процесса термолиза белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, полученной методом дифференциально-термического анализа; выявление температурных зон, соответствующих испарению влаги с различной энергией связи и термическому разложению белково-углеводного комплекса.
Комплексная оценка качества белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, высушенных по предлагаемой технологии.
Разработка математической модели процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменных режимах теплоподвода.
Разработка способов производства сушеных белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и конструкций сушилок для их осуществления. Проведение промышленной апробации предлагаемых способов и конструкций сушилок.
Научная новизна. Выявлены температурные зоны, соот-
ветствующие испарению влаги с различной формой связи и термическому разложению белково-углеводного комплекса.
Определены гидродинамические характеристики плотного слоя белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, позволяющие обеспечить равномерную обработку продукта.
Установлены кинетические закономерности процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при стационарных и переменных режимах теплоподвода.
Обоснована целесообразность использования переменных режимов теплоподвода для сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея в соответствии с видом и формой связи удаляемой влаги.
Решая нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты зональным методом, была получена математическая модель процесса сушки белых кореньев, позволяющая рассчитать среднеобъ-емную температуру слоя белых кореньев.
Практическая ценность. Предложены способы сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и оригинальные конструкции сушилок для их реализации.
Проведено комплексное исследование качественных показателей белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, высушенных при переменных режимах теплоподвода. Установлено, что белые коренья обладают хорошими потребительскими свойствами и имеют высокую пищевую и биологическую ценности.
Разработан инженерный метод расчета сушильных установок для белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.
Продана лицензия на патент РФ № 2328949.
Новизна технических решений защищена 5 патентами РФ.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались: на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2007 по 2009 гг.); IV международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, 2006), VI международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2007), Всероссийской практической конфе-
ренции «Интеграция науки и сельскохозяйственного производства» по научному направлению «Технология хранения и переработки продукции АПК» (Пенза, 2008), 4-й Международной заочной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2008), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008), II Международном форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2008), международной научно-практической Интернет-конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Одесса, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликована 18 работ, в т. ч. 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, получено 5 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунок и 22 таблицу. Список литературы включает 104 наименований, в том числе 20 на иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 50 страницах.
