Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние и перспективы развития промышленной переработки плодов смородины черной 10
1.1 Общая характеристика плодов смородины черной 10
1.2 Существующие способы хранения и переработки ягод 14
1.3 Обзор современной техники и технологии производства сушеных ягод 22
1.4 Краткий обзор установок для проведения тепломассообмена с использованием СВЧ-энергоподвода 33
1.5 СВЧ - нагрев как перспективный вид энергоподвода 39
1.6 Особенности воздействия СВЧ-энергии на пищевые продукты 43
1.6.1 Взаимодействие электромагнитного СВЧ-поля с пищевыми продуктами 43
1.6.2 Влияние СВЧ-нагрева на качественные показатели пищевых продуктов 49
1.7 Анализ существующих подходов к математическому описанию
переноса теплоты и массы при сушке продуктов с СВЧ энергоподводом 51
Основные выводы, постановка целей и задач исследования 64
ГЛАВА 2. Исследование свойств плодов смородины черной как объекта сушки 67
2.1 Исследование теплофизических характеристик плодов смородины черной
2.2 Определение электрофизических свойств плодов смородины черной 78
2.3 Изучение изотерм десорбции плодов смородины черной 83
ГЛАВА 3 Математическое моделирование процесса вакуумной сушки плодов смородины черной с свч-энергоподводом 87
3.1 Математическая модель 87
3.1.1 Описание в модели формы плода и структуры слоя плодов 88
3.1.2 Описание в модели основных процессов тепло- и влагопереноса 93
3.1.3 Начальные и граничные условия, допущения модели 98
3.1.4 Программная реализация модели 100
3.1.5 Особенности проведения компьютерного эксперимента 101
3.2 Влияние параметров процесса сушки на ее эффективность 105
3.2.1 Решение уравнений математической модели 105
3.2.2 Кинетика СВЧ-сушки плодов смородины черной 107
3.2.3 Влияние мощности СВЧ-излучения на эффективность сушки 111
3.2.4 Влияние толщины слоя плодов на эффективность сушки 114
3.2.5 Влияние давления окружающей среды на эффективность сушки 117
Основные результаты и выводы 119
ГЛАВА 4 Экспериментальное исследование процесса вакуумной сушки плодов смородины черной с свч-энергоподводом 121
4.1 Описание экспериментальной установки и порядка проведения эксперимента 121
4.2 Планирование и обработка результатов эксперимента 124
4.2.1 Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов 124
4.2.2 Анализ регрессионных моделей 127
4.3 Исследование влияния основных факторов на кинетику процесса
сушки плодов смородины черной в вакуум-аппарате с СВЧ энергоподводом 128
4.3.1 Исследование зависимости кинетики сушки от высоты слоя продукта 129
4.3.2 Влияние подводимой СВЧ - мощности на кинетику сушки... 131
4.3.3 Определение зависимости кинетики процесса сушки от величины давления 135
4.4 Многофакторный статистический анализ процесса вакуумной сушки плодов смородины черной 136
4.5 Определение качественных показателей высушенных плодов смородины черной 153
ГЛАВА 5. Практическая реализация научных и проектно-технических решений 157
5.1 Разработка технологической линии для производства сушеных ягод и порошка из них 157
5.2 Разработка вакуумной сушилки непрерывного действия с СВЧ энергоподводом 161
5.3. Разработка загрузочно - дозировочного устройства карусельного типа вакуумных установок 164
Основные выводы и результаты работы 169
Библиографический список
- Краткий обзор установок для проведения тепломассообмена с использованием СВЧ-энергоподвода
- Определение электрофизических свойств плодов смородины черной
- Описание в модели основных процессов тепло- и влагопереноса
- Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов
Введение к работе
Актуальность работы. В соответствии со стратегией развития сельского хозяйства России, в целях обеспечения населения полноценной и дешевой «продовольственной корзиной», особое внимание должно уделяться вопросам производства тех культур, которые в наибольшей степени приспособлены к местным условиям.
Базовой культурой в современном ягодоводстве является смородина черная, при возделывании которой достигнут максимальный уровень механизации, включая уборку урожая.
чёрная - широко распространённая ягодная культура в мире, производство ягод которой в год составляет около 1300…1350 тыс. т и сосредоточено в основном в Польше и Германии. Объемы производства черной смородины в России составляют 220…250 тыс. т в год. Посевная площадь сельскохозяйственных организаций и фермерских хозяйств составляет 4 - 4,5 тыс. га. В ЦЧР посевные площади черной смородины сосредоточены в Острогожском, Мичуринском и Жердевском плодопитомниках.
Так как конечной целью сельхозпроизводителей является не все возрастающие объемы производства продукции, а реализация ее по наиболее выгодной цене, то в связи с этим, особое значение имеют вопросы по послеуборочной переработке ягод, их сортировка, упаковка, продление периода реализации-все это позволяет существенно повысить конкурентоспособность продукции и получить больший доход. Поэтому сушка ягод, как способ сбережения урожая, находит все большее применение.
На сегодняшний день существует несколько промышленных технологий сушения плодов смородины черной: конвективная, кондуктивная, сублимационная, инфракрасная, высокочастотная. Особого внимания заслуживает технология высокочастотной сушки, т.к. эта технология обезвоживания позволяет сохранить витамины и другие биологически активные вещества исходного продукта. Высушенные ягоды обладает хорошими потребительскими свойствами, при этом не содержит консервантов, т.к. воздействие электромагнитных волн сверх высокой частоты уничтожает вредную микрофлору в продукте, благодаря чему он может сохраняться около года без специальной тары, в условиях, которые исключают образование конденсата. Все эти факторы позволяют сделать вывод о том, что применение СВЧ – энергоподвода для сушки ягод смородины черной позволяет производить сушеные продукты высокого качества.
В ягодах черной смородины наиболее витаменозных сортов содержатся, провитамин А (каротин), витамины группы В, значительное количество Р-активных веществ, а также большое количество фолиевой кислоты (витамина Вс до 0,25 мг%) и РР (никотиновая кислота)
Наиболее ценным компонентом плодов смородины черной является -
витамин С. Его содержание в плодах составляет от 200 до 300 мг %. Так как сушка плодов смородины черной сопряжена с увеличением температуры продукта, что неминуемо приводит к потерям витамина С, то необходимыми требованиями современного способа сушки является снижение температуры высушиваемого продукта, и интенсификация процесса обезвоживания. Применение вакуума совместно с СВЧ-энергоподводом при сушке ягод позволяет достичь требуемых показателей качества готового продукта и значительно интенсифицировать процесс.
Исследованию вышеперечисленных проблем посвящены труды отечественных ученых А.В. Лыкова, А.С. Гинзбурга, В.И. Муштаева, П.А. Ре-биндера, П.Д. Лебедева, К.Г. Филоненко, И.Т. Кретова, С.Т. Антипова, Б.С. Сажина, Ю.И. Шишацкого, А.А. Шевцова, А.Н. Острикова, Б.И. Леончика, В.Е. Кузанова, Ю.И. Смольского, А.А. Гухмана, В.В. Красникова, М.Ф. Казанского, А.А. Долинского, В.П. Дущенко, В.И. Кречетова, П.Г. Романкова и др.
При рассмотрении основных возможностей для совершенствования процесса сушки ягод смородины черной нами был сделан вывод о том, что качественная и эффективная сушка может быть реализована только при использовании вакуума в сушильной камере и современных прогрессивных технологий подвода тепловой энергии к высушиваемому материалу.
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является исследование процесса вакуумной сушки плодов смородины черной с использованием СВЧ-энергоподвода и совершенствование на этой основе процесса и оборудования для его осуществления.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
– экспериментальное исследование свойств плодов смородины черной как объекта сушки;
– разработка математической модели процесса вакуумной сушки плодов смородины черной с СВЧ-энергоподводом;
– разработка программного обеспечения ЭВМ для осуществления процесса сушки плодов смородины черной на основании проведенного математического моделирования;
– исследование кинетики процесса сушки плодов смородины черной в вакуум-аппарате с СВЧ-энергоподводом;
– исследование и оценка основных факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс сушки;
– статистическое определение рациональных режимов работы экспериментальной сушильной установки;
– проведение сравнительной качественной оценки плодов смородины черной, высушенных в вакуумной СВЧ - сушилке;
– разработка технологической линии производства сушеных ягод смородины черной;
– разработка конструкции непрерывной вакуумной сушилки с использованием СВЧ-энергоподвода;
– разработка загрузочно-дозировочного устройства карусельного типа вакуумных установок.
Научная новизна. Исследовано влияние влажности и температуры плодов смородины черной на их теплофизические и электрофизические свойства, как объекта сушки.
Исследованы формы связи влаги с материалом плодов смородины черной.
Разработана математическая модель процесса вакуумной сушки плодов смородины черной с СВЧ-энергоподводом.
Установлены кинетические закономерности процесса сушки плодов смородины черной в вакуум-аппарате с СВЧ-энергоподводом. По результатам планирования эксперимента и статистической обработки экспериментальных данных установлено влияние различных факторов на кинетику процесса сушки.
Проведено комплексное исследование качественных показателей плодов смородины черной, высушенных в вакуум-аппарате с СВЧ-энергоподводом.
Практическая значимость работы. На основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, показана целесообразность применения вакуум-аппарата с СВЧ-энергоподводом для сушки плодов смородины черной.
Разработана технологическая линия производства сушеных ягод и порошка из них. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2503240. Разработана конструкция непрерывной вакуумной сушилки с использованием СВЧ-энергоподвода. Разработано загрузочно-дозировочное устройство карусельного типа вакуумных установок.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных технологий (с 2011 по 2014 гг.); 14-я межрегиональная специализированная выставка с международным участием «Агропром» (Воронеж, 2009); «V Воронежский промышленный форум» (Воронеж, 2012); 29-я межрегиональная специализированная выставка «Пищевая индустрия» (Воронеж, 2012); «V Воронежский агропромышленный форум» (Воронеж, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе, 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 204 страницах машинописного текста, содержит 69 ри-
сунков и 16 таблиц. Список литературы включает 112 наименований. Приложения к диссертации представлены на 23 страницах.
Краткий обзор установок для проведения тепломассообмена с использованием СВЧ-энергоподвода
В настоящее время важное социально-экономическое значение имеет проблема здорового питания населения России. Изучение витаминного статуса жителей ряда регионов показало, что дефицит витаминов в суточных рационах 40 — 80 % населения составляет: по витамину С — 50 — 80 %, витамину Е до 15%, витамину В до 10%, витамину Вб до 32%, каротину — более 40%.
Отмечается недостаток кальция — до 40%, фосфора - до 10%, железа -до 20%, цинка - до 40%, селена - до 80%. Обеспечение нормальной жизнедеятельности организма человека возможно только при соблюдении сложных соотношений между многочисленными факторами питания. Основное внимание при этом необходимо обращать на использование местного сырья растительного происхождения, обладающего наиболее усвояемыми нутриентами и обеспечивающего укрепление антиоксидантной защиты и неспецифического иммунитета человеческого организма. Мы видим, что данная проблема достаточно актуальна в наше время. Одним из наиболее эффективных и экономически доступных способов массового улучшения обеспечения населения биологически активными веществами является регулярное включение в рацион плодов и ягод.
Смородина черная (рис 1.1) наиболее распространенная ягодная культура. Она ценится за высокие лечебно-диетические качества ягод, пригодность их почти для всех видов технической переработки, скороплодность, урожайность, зимостойкость, легкость размножения и возможность полной механизации возделывания и уборки урожая. Ягоды смородины имеют не только медицинское значение, но широко используются в качестве продуктов питания. Ягоды и листья черной смородины применяют как витаминное средство при цинге и других гипо- и авитаминозах, а также при многих истощающих заболеваниях. Ягоды смородины широко используют в свежем виде в пищу, а также для переработки в консервно - кондитерской и ликероводочной промышленности. Листья служат сырьем для получения эфирного масла, используются при засолке овощей и для продажи на экспорт. (витамина В до 0,25 мг%) и РР (никотиновая кислота). Витамин С находится не только в плодах, но и в почках (150... 180 мг%), листьях (16.376 мг %), бутонах (360...453 мг %), цветках (238...274 мг %) [70]. Смородина, (Ribes nigrum L) семейство камнеломковые, представляет собой кустарник высотой 1-2 м с опущенными, пахучими желто - серыми побегами. Цветет в мае -июне, плоды созревают в июле - августе. Ягода крупная, 10-15 (20) мм в диаметре. Черная смородина - типичное лесное растение. Широко распространено в европейской части России (кроме самых южных районов) и Сибири. Реже встречается в горных районах Восточного Казахстана [15]. Богаты ягоды черной смородины сахарами (5,7... 13,7 %), органическими кислотами и разнообразными микроэлементами: марганцем, железом, фосфором, калием и др.
Ягоды черной смородины используют как лекарственное средство. Применяют при кровоточивости десен, язве желудка, двенадцатиперстной кишки, гастритах с повышенной кислотность желудочного сока.
Ягоды черной смородины содержат витамины, аскорбиновую кислоту (до 0,4%), тиамин (витамин В і) и каротин (до 0,003%), рибофлавин (В2) до 0,05 мг, ниацин (Вз) - 0,3 мг, пантотеновая кислота (В5) - 0,398 мг, пиридоксин (В6) до 0,066 мг, сахара (4,5-16,8%), органические кислоты - в основном лимонную и яблочную (2,5-4,5%), дубильные вещества (0,43%), пектиновые вещества (до 0,5%), антоциановые соединения цианидин и дельфинидин и их гликозиды; кверцетин и изокверцетин; почки - эфирное масло (до 0,06%), в состав которого входят d-пинен, 1-й d-сабинен, d-карио-филлен, стерпеновый спирт и фенолы; листья - эфирное масло и аскорбиновую кислоту (0,25%) [71].
Также нами был проведен анализ содержания незаменимых аминокислот в плодах черной смородины [84]. В таблице 1.1 представлено содержание незаменимых аминокислот в растительных белках, получаемых из ягод земляники, ежевики, смородины, облепихи и малины, а также в идеальном белке по стандарту FAO/WFIO.
Определение электрофизических свойств плодов смородины черной
Современная технология консервирования растительных продуктов основана на специальной их обработке, позволяющей сохранить присущие им свойства в течение длительного времени [52, 55]. Сущность обработки заключается в направленном влиянии на микрофлору, активность ферментов и развитие физико-химических процессов в продукте. Торможение развития процессов при этом может быть частичным (принцип анабиоза) и полным (принцип абиоза). На практике целесообразность методов оценивают по степени увеличения продолжительности хранения продуктов, минимальному изменению органолептических и диетических свойств, уровню роста себестоимости и отсутствию противопоказаний санитарно-гигиенического характера. Из различных способов консервирования в производстве ягод наибольшую популярность получила сушка.
В плодах и овощах во время сбора и транспортирования происходят биохимические процессы, связанные с дыханием, а также микробиологические изменения [30]. Механические повреждения продукта (нарушение внешней оболочки) усиливают эти процессы. Особое значение имеют окислительно - восстановительные процессы при дыхании продукта, их интенсивность определяется температурой и относительной влажностью окружающей среды, а также степенью зрелости плодов [4]. Наибольшая интенсивность дыхания наблюдается в интервале температур от 5 С до 45 С.
Именно поэтому важное значение имеет выбор способа сушки, как основы успешного проведения процесса и получения качественного продукта. Универсальная установка «Универсал-3» ЭСПИС-4Р [91] идеально подходит для качественной и ускоренной сушки ягод, грибов, овощей, фруктов, трав и лекарственных растений, мяса и мясных субпродуктов, вяления и сушки мелкой, средней и крупной рыбы, любых морепродуктов, морской капусты, ламинарий, других любых видов сельскохозяйственной продукции, любых продуктов, имеющих как капиллярную, так и коллоидную внутреннюю структуру.
Универсальная инфракрасная сушильная установка «Универсал-3» Универсальная инфракрасная сушильная установка «Универсал-3» ЭСПИС-4Р предназначена для сушки ягод, грибов, овощей, фруктов, трав, лекарственных растений, сушки и вяления рыбы и других морепродуктов.
Система управления установки обеспечивает автоматическое поддержание температуры внутри камеры не выше заданного значения, принудительную циркуляцию воздуха через продукт, благодаря встроенной системе вентиляции, автоматическое изменение направление циркуляции при работе в осциллирующих режимах (нагрев - охлаждение), что необходимо при сушке коллоидных тел, какими являются многие виды фруктов, ягоды, орехи, а также рыба, мясо и морепродукты, отсчет времени цикла.
Помещения для работы установки должны быть оборудованы приемно-вытяжной вентиляцией производительностью не менее 1000 мЗ/час на одну установку.
Масса изделия, кг 200 Сушильные шкафы - серии DL600 [92] используются для сушки ягод (рис 1.4). В зависимости от сорта и влажности ягод варьируют продолжительность и температура сушки. Например, по различным ягодам: партия орехов, семян бука может быть 250-400 кг; при сушке влажность снижается с 30-34 % до 10%; на сушку требуется 20-30
Сушка начинается с программирования нужной для той или иной породы температуры и относительной влажности (RH). Воздух в камере непрерывно циркулирует, удаляя влажность. Температура воздуха регулируется автоматически до возвращения в камеру. Тем самым исключаются колебания температуры. Производительность сушилки зависит от заданной температуры и минимальной относительной влажности. При температурах ниже 200С процесс продолжается дольше в т.ч. из-за низкой мощности удаления влажности. В таблице 1.5 представлена техническая характеристика сушилок серии DL.
В основу принципа действия инфракрасного электрошкафа «Универсал-УнИК-1» [93] (рис. 1.5) положен комбинированный радиационно-конвективный способ сушки продуктов. При данном способе испарение влаги в продукте в основном происходит посредством терморадиационного нагрева инфракрасным излучением определённого диапазона длин волн, а удаление влаги за счёт естественной конвекции паровоздушной смеси. Внутри корпуса электрошкафа в двух секциях, попарно в один ряд расположены трубчатые электронагреватели (ТЭНы), которые имеют специальное покрытие из функциональной керамики. Над ярусом ТЭНов расположены сетчатые противни для сушки продуктов.
Инфракрасный электрошкаф «Универсал-УнИК-1» Универсальный инфракрасный сушильный шкаф серии «Универсал-УнИК-1» идеально подходит для качественной и ускоренной сушки ягод, грибов, овощей, фруктов, трав, лекарственных растений, мяса, мясных субпродуктов, вяления и сушки мелкой и средней рыбы, любых морепродуктов, морской капусты, ламинарий, других любых видов сельскохозяйственной продукции, любых продуктов, имеющих как капиллярную, так и коллоидную внутреннюю структуру.
Система управления шкафа обеспечивает автоматическое поддержание температуры внутри не выше заданного значения, естественную циркуляцию воздуха через продукт, благодаря специальной системе экранов и воздуховодов. Помещения для работы шкафа должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией производительностью не менее 100 мЗ/час на один шкаф, все боковые стенки шкафа, в также двери тепло изолированы. Технические параметры шкафа в базовой комплектации:
Описание в модели основных процессов тепло- и влагопереноса
От толщины слоя плодов h зависит масса продукта, подлежащего высушиванию, а также условия тепло- и влагообмена в слое и с окружающей средой. С целью изучения влияния толщины слоя на кинетику и показатели эффективности процесса сушки, проведены три компьютерных эксперимента с различной толщиной слоя плодов (рис. 3.15). При этом толщина слоя плодов составляла 0,005, 0,015 и 0,025 м. Для создания слоев такой толщины провели компьютерные эксперименты соответственно с 10, 25 и 42 плодами смородины черной (количество плодов определено из свойств случайной плотной упаковки кругов). В данной серии экспериментов оставались неизменными подводимая мощность СВЧ-излучения (455 Вт) и давление окружающей среды (50 кПа).
Полученные зависимости Wcv(t), dWcv(t)/dt, Tcv(t) свидетельствуют, что кинетика сушки существенно зависит от толщины слоя плодов (рис. 3.16).
При слишком малой, "одноплодной", толщине слоя, из-за малой массы вещества, на которое действует СВЧ-излучение, плоды разогреваются до очень высокой температуры (более 100 С). При этом плоды очень быстро обезвоживаются: время сушки t\oo/o составляет всего 5,5 минут. Скорость сушки достигает 40 % в минуту. Такой режим сушки является крайне неблагоприятным, так как плоды перегреваются и теряют полезные свойства, происходит внутреннее вскипание плодов, их разрушение и превращение слоя в однородную массу.
При слишком большой толщине слоя масса продукта является слишком большой, чтобы СВЧ-излучение смогло ее разогреть до высокой температуры, при которой начинается быстрый отвод влаги. Температура повышается лишь до 54 С. Кроме того, в толстом слое плодов затруднен отвод влаги: он производится в основном из верхней части слоя, находящейся в хорошем контакте с окружающей газовой средой. В результате этого, скорость сушки не превышает 2 % в минуту, а время толщине слоя, при котором масса продукта была бы такой, чтобы температура плодов лежала в диапазоне эффективной сушки 60-70 С. Кроме того, толщина слоя должна быть достаточно малой, чтобы происходил хороший тепло- и влагообмен с окружающей средой по всей толщине слоя.
Основываясь на результатах трех проведенных компьютерных экспериментов, оптимальной является толщина слоя 0,015 м. При такой толщине время обезвоживания составляет около 40 минут, температура не превышает 73 С. Кроме того, судя по рис. 3.15, в, такой слой имеет толщину "в три плода" и его можно условно разделить на три подслоя плодов: нижний, контактирующий с опорной сеткой, средний, и верхний. Нижний и верхний слои непосредственно контактируют с окружающей средой, а средний слой также имеет доступ к окружающей среде через большое количество пор в упаковке плодов. Поэтому слой "трехплодной" толщины является оптимальным.
Необходимо также отметить, что подводимая мощность и толщина слоя связаны между собой. Если технические возможности позволяют использовать только низкие мощности, толщина слоя должна быть малой (в 1-2 плода). Если есть возможность использовать высокую мощность СВЧ-излучения, толщина слоя может быть в 4-6 плодов. Давление газовой среды, окружающей продукт, влияет на интенсивность внешнего влаго- и теплообмена и соответственно на время сушки. Современное оборудование позволяет с малыми затратами создать разрежение в лабораторной сушильной камере (а затем и в серийном сушильном устройства) порядка половины атмосферного давления (50 кПа). С помощью разработанной модели можно проверить, приводит ли разрежение к уменьшению времени сушки. С целью выяснения влияния давления окружающей среды р на показатели эффективности сушки проведена серия из трех компьютерных экспериментов, в которых р имело значения 50, 75, 100 кПа. Несмотря на то, что на первый взгляд графики Wcp(t), dWcp(t)/dt, Tcp(f) незначительно отличаются друг от друга (рис. 3.17), время сушки различается существенно. Так время обезвоживания до 10 % влаги составляет 37, 48, 62 минуты при давлениях соответственно 50, 75, 100 кПа. Возникновение такой сильной зависимости t\oo/o от р обусловлено тем, что ю% определяется по медленно убывающему участку зависимости Wcp(t), и незначительное вертикальное смещение графика приводит к существенному горизонтальному смещению точки t\o вдоль оси t (рис. 3.17, а).
При уменьшение давления вдвое по отношению к атмосферному максимальная скорость сушки (dWcv(t)/dt)max увеличивается с 4,9 до 6,3 % в минуту (рис. 3.17, б), а максимальная температура продукта к концу процесса сушки снижается с 76 до 67 С (рис. 3.17, в).
Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов
Основная задача сушки в пищевой промышленности состоит в нахождении оптимального режима, при котором максимально сохраняются первоначальные вкусовые и питательные свойства исходного продукта.
Рациональными могут быть признаны только такие способы и режимы, которые наряду с хорошим экономическим эффектом обеспечивают также высокое качество готового продукта.
Важнейшими показателями, характеризующими качество сушеных плодов черной смородины является содержание витамина С и незаменимых аминокислот. Витамин С (аскорбиновая кислота) является веществом, крайне необходимым для питания. Она активно участвует в окислительно -восстановительных процессах, происходящих в живой клетке.
Незаменимые аминокислоты — необходимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в том или ином организме, в частности, в организме человека. Поэтому их поступление в организм с пищей необходимо.
Нами были определены изменения этих показателей в высушенном продукте. Сравнительный анализ аминокислотного состава плодов смородины черной, высушенных в вакууме с помощью СВЧ - энергоподвода приведен в таблице 4.7.
Определение аминокислот в пробах проводят после предварительного щелочного (триптофан) или кислотного гидролиза (все остальные определяемые компоненты). Свободные аминокислоты в гидролизатах переводят в фенилтиокарбамильные производные (ФТК-производные) при помощи фенилизотиоцианата и разделяют их ионные формы в кварцевом капилляре под действием электрического поля. Регистрацию ФТК-производных производят при длине волны 254 нм в соответствующем буферном растворе (МВИ М 04-38-2004).
Анализируя полученные в результате исследований данные (табл. 4.7) можно прийти к выводу, что вакуумная сушка плодов смородины черной с СВЧ - энергоподводом не оказывает существенного влияния на суммарное содержание аминокислот. Потери аминокислот в процессе сушки не превышают 10%. Так как аминокислоты устойчивы к повышению температуры, то основные потери в процессе сушки обусловлены вытеканием клеточного сока в результате разрушения кожуры плода.
Еще одним качественным показателем сушеных плодов черной смородины является содержание витамина С. Очень сложно переоценить пользу аскорбиновой кислоты для здоровья человека. Витамин С имеет первостепенное значение для организма, необходим для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Минимальная потребность в витамине С для здоровых взрослых составляет 73 мг/сут.
Количество витамина С в высушенных плодах должно превышать их содержание в исходном сырье в несколько раз в результате концентрирования при обезвоживании, однако, этот показатель уменьшается от теоретического возможного вследствие воздействия на материал температуры. При использовании вакуума при сушке удалось сохранить витаминный состав исходного сырья.
Согласно полученным данным содержание витамина С в высушенных плодах смородины черной составляет 301,25 мг/100 г. Для удовлетворения суточной потребности человека в витамине С потребуется около 25 г высушенных плодов смородины черной.
В результате проведенных исследований установлено, что плоды смородины черной, высушенные в вакуум - аппарате с СВЧ -энергоподводом имеют высокую пищевую и энергетическую ценность. Использование СВЧ - энергии в процессе сушки приводит не только к увеличению производительности и сокращению энергозатрат, но и способствует сохранению полноценного состава аминокислот и витаминов в конечном продукте.
Одним из наиболее распространенных и, следовательно, наиболее важных процессов химической и пищевой технологий являются сушильные процессы, т.к. в большинстве случаев они являются завершающими стадиями технологических схем и во многом определяют качество готовой продукции.
Применение СВЧ-энергии позволяет значительно интенсифицировать процесс сушки. Наибольшая эффективность достигается при сочетании СВЧ-энергоподвода и вакуума в сушильной камере. Такое сочетание обеспечивает высокое качество готового продукта и экономическую эффективность работы сушильных установок. Важнейшим источником уменьшения себестоимости высушиваемого продукта является интенсификация процесса сушки.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований, анализа конструкций сушилок данного типа можно сделать вывод о целесообразности дальнейших научных разработок аппаратурно-технологического оформления процесса сушки, оригинальных конструкций с целью интенсификации процесса плодов черной смородины, достижения оптимальных энергозатрат на его осуществление и, в конечном итоге, получения
На основании анализа научно-технической информации, патентных изысканий в области технологии и техники переработки ягод, а также полученных результатов исследований было разработано оригинальное машинно-аппаратурное оформление технологической линии производства сушеных ягод и порошка из них [68]. по переработке ягод. Технологическая линия для производства сушеных ягод и порошка из них содержит: тележку 1, опрокидыватель 2, калибровочный вибростол 3, транспортер скребковый 4, инспекционный транспортер 5, машину моечную вентиляторную 6, транспортер скребковый 7, камеру окуривания 8, транспортер скребковый 9, сушилку 10, камеру охлаждения 11, транспортер шнековый 12, дробилку 13, пневмотранспортер 14, бункер -охладитель 15, просеиватель 16, пневмотранспортер 17, автомат фасовочный 18, склад готовой продукции 19.
В качестве сырья могут быть использованы такие ягоды как: черная смородина, черника, виноград, рябина, крыжовник и т.д. Технологическая линия для производства сушеных ягод и порошка из них работает следующим образом.
