Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 7
1.1 Роль биологически активных веществ в метаболических процессах человеческого организма 9
1.2 Применение плодов культурных растений в лечебном питании 24
1.3 Обзор современных способов сушки растительного сырья 27
1.4 Проектирование сбалансированных по составу пищевых добавок и функциональных продуктов питания 31
1.5 Задачи исследования 34
2 Материалы и методы исследований 36
2.1 Схема выполнения диссертационной работы 36
2.2 Характеристика плодового сырья 36
2.3 Методы исследований 40
2.4 Математические методы оптимизации рецептурного состава 45
3 Экспериментальная часть 54
3.1 Характеристика объектов исследования 54
3.2 Выбор режимов обработки плодов электромагнитными полями низких частот 58
3.3 Выбор режимов замораживания плодового сырья 60
3.4 Разработка технологии пищевых добавок 72
3.5 Результаты исследований качественного состава натуральных пищевых добавок 78
4 Опытно-промышленная апробация 94
4.1 Апробация новой технологии производства пищевых добавок из плодов актинидии китайской, фейхоа и хурмы восточной 94
4.2 Показатели безопасности натуральных пищевых добавок 101
4.3 Конструирование рецептур многокомпонентных пищевых добавок 102
4.4 Технико-экономические показатели 105
4.5 Рекомендации по применению натуральных пищевых добавок в продуктах функционального назначения 116
Выводы 118
Список использованных источников 120
Приложение
- Применение плодов культурных растений в лечебном питании
- Характеристика плодового сырья
- Выбор режимов обработки плодов электромагнитными полями низких частот
- Показатели безопасности натуральных пищевых добавок
Введение к работе
В современном обществе остро стоит проблема обеспечения населения высококачественными продуктами питания. Несмотря на перепроизводство пищевых продуктов в развитых европейских странах и Америке, до сих пор существуют области, в которых люди испытывают острую нехватку пищи и даже умирают от голода. С другой стороны потребление продуктов питания, несбалансированных по своему составу и пищевой ценности приводят к множеству трудноизлечимых заболеваний и серьезных патологий, оказывающих свое влияние на последующие поколения. В настоящий момент перед человечеством стоит задача не просто обеспечения населения Земного шара продуктами питания, а продуктами, сбалансированными по своему химическому составу, пищевой и биологической ценности для различных групп населения в зависимости от возрастных характеристик, заболеваний людей, условий их проживания и работы и т.п. В Российской Федерации эти проблемы осложнены низким уровнем обеспеченности современным оборудованием предприятий перерабатывающей промышленности. Производство высококачественных продуктов питания для удовлетворения потребностей всех слоев населения требует не только совершенствования технологий, но и полного переоснащения пищевых предприятий современным оборудованием.
В то же время активное внедрение промышленных технологий производства пищи, рационализация питания в условиях постоянного дефицита времени привели к тому, что из меню были исключены важные биологически активные вещества, к которым организм человека адаптировался в течение веков.
Обеспечение предприятий пищевой промышленности сырьем растительного происхождения, выращиваемого российскими хозяйствами и фермерами, а также дикорастущим сырьем является не менее серьезной проблемой для пищевой промышленности, чем техническое переоснащение предприятий. К сожалению, большинство плодов, как выращиваемых в хозяйствах, так и дикорастущих, просто пропадает, из-за отсутствия условий для их сбора, хранения и переработки и лишь небольшое количество поступает в продажу в свежем виде, перерабатывается консервными цехами или собирается и перерабатывается населением, проживающим вблизи мест их произрастания.
В целях обеспечения населения полноценными сбалансированными продуктами питания необходимо использовать не только традиционное сырье, но и различные дикорастущие культуры, обладающие высокой пищевой ценностью и биологической активностью.
По своим природным и климатическим условия Краснодарский край является уникальным регионом. На Черноморском побережье края расположена, единственная на территории Российской Федерации, зона субтропиков - район курорта Сочи. В этом районе произрастает огромное количество культур, не встречающихся больше нигде в России. В последние годы проводились работы по районированию плодовых субтропических и тропических культур, широко распространенных за пределами нашего государства и содержащих в своем составе ценные биологически активные вещества.
Значительный интерес представляет изучение плодовых культур, произрастающих в субтропической зоне Краснодарского края в качестве сырья для пищевой промышленности, введение их в состав традиционных пищевых продуктов и создание на их основе самостоятельных продуктов для детского, диетического питания и отдельных групп населения, испытывающих острую витаминную недостаточность. Так как эти культуры богаты витаминами, минеральными веществами и другими биологически активными веществами, необходимо выбрать такие режимы хранения и переработки, чтобы максимально сохранить все эти ценные компоненты и довести их до потребителя.
На сегодняшний день известны разные способы хранения и переработки растительного сырья: хранение в регулируемых газовых средах, холодильное хранение, консервирование (компоты, сиропы, варенье, джемы и др.), сушка. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и свои недостатки в плане сохранения биологической ценности исходного продукта. Из всех имеющихся методов консервирования, позволяющих сохранить качество продукта, максимально приближенное к натуральному, самым оптимальным, на наш взгляд, является сублимационная сушка. Этот метод, как никакой другой, позволяет получить продукт, превосходящий по качеству любой другой, консервированный иным способом, и уступающий в качестве только исходному сырью. Многочисленные работы, проведенные в этой области доказали это на примере длительного хранения сублимированных продуктов как животного, так и растительного происхождения. На сегодняшний день не существует иного способа консервирования, с помощью которого бы можно было получить продукт более высокого качества.
Сублимация обладает рядом неоспоримых достоинств, к кторым можно отнести не только возможность длительного хранния сублимированных продуктов при положительных температурах, но и высокую степень сохранности компонентов, определяющих биологическую ценность продуктов, значительное уменьшение массы и быструю восстанавливаемость продукта.
Недостатками существующего способа сублимационного сушки являются значительные энергозатраты на процесс консервирования (до 70 % себестоимости, без учета стоимости сырья), сложность изготовления сублимационного оборудования.
В связи с этим, актуальной проблемой становится необходимость изыскания способов снижения энергозатрат на сублимацию, с максимальным сохранением биологически активных веществ сырья.
Целью исследований является разработка технологии получения сухих натуральных пищевых добавок из плодов культурных растений на примере актинидии китайской, фейхоа, хурмы восточной и др. плодов.
Применение плодов культурных растений в лечебном питании
Растительное сырье содержит большое количество влаги. С целью сохранения исходного качества продукции и ее стабильности при хранении, необходимо удаление влаги. Огромный вклад в теорию и практику сушки внесли российские ученые А.В. Лыков, А.С. Гинзбург, Н.К. Журавская, Э.И. Гуйго, Э.И. Каухчешвили, В.Г. Поповский, А.А. Гухман, В.А. Воскобойников, Б.И. Леончик, СМ. Бражников, Г.В. Семенов и др. При выборе метода сушки должны учитываться следующие факторы: органолептические показатели и структура конечного продукта, минимальные изменения химического состава исходного сырья, быстрая регидратируемость, удобство использования конечного продукта, сроки хранения, вид упаковки, безопасность готовой продукции, скорость удаления влаги, затраты на энергоносители, экологическая безопасность производства и др. Существует три основных способа удаления влаги из исходного сырья - механический, физико-химический и тепловой /4, 41/. Сушка - термическое удаление влаги за счет ее испарения из твердого или жидкого сырья. В зависимости от источника подвода тепла различают естественные и искусственные способы сушки.
Современными и перспективными способами искусственной сушки являются — сушка инфракрасными лучами (ИК), сушка в электромагнитных полях высоких и сверхвысоких частот (СВЧ) и вакуумная сублимационная сушка (ВСС). В основе технологии сушки инфракрасными лучами лежит способность молекул воды поглощать определенный спектр ИК-излучения. При этом химический состав продукта с определенной долей достоверности может считаться прозрачным для инфракрасных лучей. Таким образом, преобразуемая из электричества ИК-энергия без потерь полностью передается воде продукта, нагревая её и заставляя испаряться. Технология ИК-сушки позволяет получать готовый продукт за 60 - 180 минут. При таком виде сушки сохраняемость витаминов составляет 60-70 %, что на 10-20 % больше, по сравнению с обычной конвективной сушкой. Сушка инфракрасными лучами применяется в пищевой промышленности при обезвоживании фруктов, ягод, овощей, грибов, лекарственного сырья, макаронных изделий и др. Необходимое инфракрасное излучение в узкой полосе частот формируется за счет керамического покрытия на нагревателях, ресурс которых не ограничен. Специально сконструированные системы экранов и воздуховодов обеспечивают быстрое и равномерное высыхание продукта при температурах плюс 40-80 С. Высокая плотность инфракрасного излучения уничтожает вредную микрофлору. Срок хранения готовых продуктов составляет в среднем один год. Инфракрасное излучение безвредно для окружающей среды и человека, но создает дополнительный нагрев внутри продукта, из-за чего снижаются качественные показатели. При сушке в электромагнитных полях высоких и сверхвысоких частот влага удаляется одновременно из всего объема продукта, глубина проникновения составляет 10 см. Можно сушить продукты целиком, например, ягоды, грибы, некоторые фрукты и овощи. Этот метод сушки губителен для стафилококков, кишечных палочек и других микроорганизмов /107/. Причина этого заключается в том, что температура внутри продукта возрастает очень быстро при одновременном диэлектрическом нагреве протеинов микроорганизмов. Происходит так называемый "тепловой удар", уничтожающий микроорганизмы.
Сушка осуществляется при низких температурах от плюс 25С до плюс 60С с сохранением витаминов, минеральных веществ, эфирных масел и других биологически активных веществ. Получены данные о значительно меньших изменениях количественного состава витаминов С, В і, В2 и В3 по сравнению с другими методами обезвоживания (кроме ВСС) /142/. Сушка СВЧ обладает тем преимуществом, что у нее отсутствует передача тепла от нагревателя. Источником тепла является сам продукт, поэтому потери тепла отсутствуют.
Нагрев продукта имеет объемный характер. Температура внутри продукта даже несколько выше, чем на поверхности. Поэтому при сушке образование пара происходит во всем объеме продукта. Возникающее при этом внутреннее давление производит частичное выдавливание влаги. При высокой влажности продукта (более 80%) за счет указанного эффекта может быть удалена значительная часть влаги (до 30%). Поскольку выдавленную влагу не требуется испарять, обезвоживание за счет выдавливания происходит практически без затрат энергии, что значительно повышает эффективность сушки. Однако вместе с выдавленной влагой из продукта теряются водорастворимые биологически активные вещества, что снижает качественные показатели готового продукта. .
Автоматическая система ворошения продукта и микропроцессорные блоки управления, позволяют полностью автоматизировать процесс сушки. Во время работы сушильных СВЧ-установок встроенный микроконтроллер постоянно отслеживает текущее состояние давления, температуры и других параметров и поддерживает требуемый режим сушки. Для каждого продукта отрабатывается индивидуальная технология процесса, которая хранится в памяти микроконтроллера.
Проводятся исследования с целью совершенствования методов сушки в электромагнитных полях высоких и сверхвысоких частот и инфракрасными лучами /143, 159/. Так, например, проведение процесса обезвоживания в условиях вакуума, позволяет снизить температуру сушки и получить более высокие качественные показатели готовых продуктов /137, 147/. Сушка инфракрасными лучами и в электромагнитных полях высоких и ш сверхвысоких частот позволяет получить продукт с более высокими качественными показателями, по сравнению с обычной сушкой горячим воздухом, однако не позволяет сохранить нативные свойства исходного сырья так, как метод вакуумной сублимационной сушки /148/. Электромагнитные поля оказывают разрушающее действие на биообъекты. В частности, нарушается целостность клеточной оболочки и происходит выделение клеточного сока. Также, наряду с массообменном наблюдается и теплообмен. При воздействии электромагнитных полей сверхвысоких частот и инфракрасного спектра происходит нагрев продукта и дополнительный тепломассоперенос из клеток в межклеточное пространство, что разрушает термолабильные нутриенты растительного сырья. Это обусловлено поглощением электромагнитных излучений водой, содержащейся в растительном сырье и созданием термокапиллярной и термогравитационной конвекции. « Среди существующих способов сушки только технология вакуумного сублимационного обезвоживания позволяет получать продукты, максимально приближенные по качественным и органолептическим показателям к исходному сырью/6, 128, 132, 136, 138/.
Характеристика плодового сырья
В качестве объектов исследований нами выбраны плоды субтропических культур, районированных и интродуцированных в районе Большого Сочи Краснодарского края. Культуры актинидии китайской, . фейхоа и хурмы восточной, выращиваемые в хозяйствах и частном секторе Черноморского побережья края, являются высокоурожайными и представляют интерес для перерабатывающей промышленности региона. Актинидия китайская (киви)
Актинидия китайская (Actinidia chinensis deiciosa Planch) или киви относится к семейству актинидиевых (Actinidiaceae), распространенных в странах с теплым влажным климатом. Растение - крупная многолетняя древесная вьющаяся лиана до 10 м высотой, почти не имеющая заболеваний /37/. Культура достаточно морозостойкая, выдерживает понижение температуры до минус 10-15 С /87, 152/. Наиболее распространенные сорта-Хейворд, Монти, Эббот, Бруно, Кивальди и др.
Плоды киви крупные, округлые или овальные, величиной с куриное яйцо. Кожица ягод тонкая, коричневого цвета, густо опушенная. Мякоть плодов ярко-зеленая, сочная, сладко-кисловатая, с приятным ароматом. Плоды актинидии китайской можно сохранять до шести месяцев после сбора урожая/120,141, 151/.
Плоды киви богаты биологически активными веществами - глюкозой, фруктозой, хинной, лимонной, яблочной кислотами, пектиновыми веществами, витаминами С, Е, РР, Bj, В2, а- и Р-хлорофиллом, натрием, кальцием, фосфором, калием, магнием, серой, бором, марганцем, цинком, железом, медью, рубидием, хромом, лантаном, скандием, кобальтом, цезием, бромом, сурьмой /2, 116, 119, 120, 124, 126, 137, 146/. Фенольные соединения, содержащиеся в мякоти плодов киви, идентифицированы как производные кумаровой и кофейной кислот, катехины, процианидины, гликозиды кверцетина и кемпферола/2, 126, 154/.
Сочи были заложены опытные плантации /83/. Во Всероссийском научно-исследовательском институте цветоводства и субтропических культур фейхоа размножают из семян, поэтому на одном дереве встречаются плоды разных форм, «но ни одна из них не оформлена как сорт» /36/.
По морозоустойчивости фейхоа превосходит цитрусовые культуры, перенося без повреждений понижение температуры до минус 12 С /47, 68, 70/, что позволяет расширить ареал посадок этой ценной культуры.
Плоды фейхоа зеленого или темно-зеленого цвета. Поверхность созревших плодов гладкая. Мякоть светло-кремовая, кисловатая, освежающего вкуса с приятным тонким ароматом, напоминающим аромат ананаса и земляники. Характерный аромат, присущий плодам фейхоа обусловлен наличием метил- и этил-бензоата, которые составляют около 90 % ароматических веществ мякоти /150/. Методом газожидкостной хроматографии в эфирном масле плодов фейхоа выделено более 90 ароматических соединений. Из них идентифицировано 26 - гераниол, евгенол, амиловый спирт, линалоолацетат, этилбензоат и др. /19/. Содержание йода и эфирных масел в плодах находится в зависимости от высоты и удаленности участка от морского побережья; так, содержание йода по мере удаления от побережья уменьшается, а содержание эфирных масел — увеличивается.
Подготовка пробы. Навеску продукта 4 г (для высушенных - 1 г) после тщательного измельчения на терке или в миксере помещали в мерную колбу объемом 50 мл, заливали 30-40 мл дистиллированной воды, перемешивали, устанавливали в водяную баню плюс 80 С на 15 минут. После охлаждения под струей проточной воды доводили объем дистиллированной водой до метки, экстракт профильтровывали. В мерную пробирку объемом 15-25 мл помещали 5 мл профильтрованного экстракта, 0,5 мл концентрированной соляной кислоты, устанавливали пробирки в водяную баню с температурой плюс 68-70 С на 8 минут. Пробы экстрактов в объеме 1 мл помещали в пластиковые пробирки, закрывали крышку, маркировали простым карандашом на матированной поверхности. Если исследование планировали провести позднее, помещали пробирки в морозильную камеру холодильника. Следили, чтобы объем экстрактов не превышал 1,2 мл, так как возможна разгерметизация пробирки в результате расширения замерзающей воды.
Выбор режимов обработки плодов электромагнитными полями низких частот
Исследуемые образцы плодов помещались в экранированную камеру, в которой создавалось переменное магнитное поле с помощью излучателя (соленоида) с числом витков п = 2500. На излучатель подавались амплитудно-модулированные (AM) колебания и частотно-модулированные (ЧМ) колебания. Величина изменения амплитуды при ЧМ колебаниях не превышала 0,1 %.
При осуществлении частотной модуляции колебания с выхода генератора J поступают на вход устройства 4, где осуществляется частотная модуляция, затем колебания с выхода устройства 4 поступают на вход усилителя 6. При осуществлении фазовой модуляции колебания с выхода генератора / поступают на вход устройства 5, где осуществляется фазовая модуляция, затем колебания с выхода устройства 5 поступают на вход усилителя 6.
При осуществлении амплитудно-импульсной модуляции генератор 1 питается от генератора прямоугольных импульсов 2, с выхода генератора 1 пачки импульсов поступают на вход амплитудного модулятора 5, с выхода которого сигнал поступает на усилитель 6.
При осуществлении частотно-импульсной модуляции генератор 1 питается от генератора прямоугольных импульсов 2, с выхода генератора 1 пачки импульсов поступают на вход частотного модулятора 4, с выхода которого сигнал поступает на усилитель 6. глубина модуляции контролировалась с помощью осциллографа С 1-69, девиация частоты оценивалась с помощью анализатора спектра С 4-48.
На плоды актинидии китайской, фейхоа и хурмы восточной воздействовали НЧ ЭМП с частотой в интервале от 11 до 45 Гц. Основной резонанс наблюдался при частотах/= 20,0 - 20,83 Гц. В ходе исследований было установлено, что воздействие ЭМП КНЧ-диапазона на плоды актинидии китайской, фейхоа и хурмы восточной в течение 20 мин при величине магнитной индукции В в диапазоне от 0,05 мТл до 10 мТл, привело к появлению интенсивного потока влаги из внутренних слоев мякоти плодов к поверхности. В результате экспериментов выявлена возможность существенного сокращения продолжительности дальнейшего удаления влаги с поверхности и внутренних слоев плодовой ткани (на 15-20 %), только за счет кратковременной низкочастотной электромагнитной обработки. При этом сохранность водорастворимых витаминов группы В и С повышается на 7-12 %. Предложенный автором способ НЧ ЭМ-обработки позволяет кардинально изменить представление о возможности получения высоковитаминизированных натуральных пищевых добавок из растительного сырья методом вакуумной сублимационной сушки.
Исследуемые продукты 2 располагались в теплоизоляционной холодильной камере 1. Вентилятор 3 создает принудительное движение охлажденного воздуха у поверхности продукта. Холодильный агент в испарителе холодильной машины 4 воспринимает теплоту от охлаждаемого продукта, кипит, и его пары поступают в компрессор 5, где они сжимаются до давления конденсации и поступают в конденсатор 6, в котором пары охлаждаются и конденсируются. После этого жидкий холодильный агент дросселируется в дроссельном вентиле 7 до давления кипения, после чего поступает в испаритель 4.
В ходе проведения экспериментальных исследований замерялись следующие параметры - температура поверхности продукта tn, С и температура в центре продукта tn, С. В качестве датчиков температуры применялись медно-константовые термопары.
Нами был выбран метод быстрого замораживания с целью сохранения качественных характеристик исходного сырья. На основании анализа проведенных теоретических исследований, определены рациональные параметры процесса замораживания - толщина слоя продукта - 10 мм, температура воздуха в морозильной камере - минус 30-35 С и скорость воздуха - 0,5 - 1,5 м/с. Такие параметры режима замораживания позволяют создать мелкокристаллическую структуру льда в тканях плодов актинидии китайской, фейхоа и хурмы восточной и предотвратить разрушение клеток, а, следовательно, сохранить термолабильные нутриенты.
На основании полученных данных в ходе проведенных исследований составлены кривые замораживания, приведенные на рисунках 6 -12.
Анализируя данные рисунков 6-12, видно - на кривых четко выделяются три отрезка, соответствующие определенным фазам замораживания. В первой фазе происходит охлаждение исследуемых образцов от начальной температуры ґнач + 20...25 С до криоскопической /кр — минус 2...5 С. Второй отрезок кривой характеризует собственно замораживание — горизонтальный участок. На данном этапе замораживается около 70 % всей содержащейся в продукте влаги. Третий отрезок кривой — домораживание продукта до температуры, предусмотренной в технологии.
Продолжительность замораживания плодов фейхоа и в виде пюре, и в виде кусочков до температуры минус 25 С составила 35 мин, плодов актинидии китайской в тех же формах и до той же t С - 50 мин. Для замораживания смеси пюре из плодов киви, фейхоа и хурмы восточной в равных пропорциях до t = - 25 С потребовалось 45 мин. Значительно медленнее происходил процесс понижения температуры в плодах хурмы восточной. Плоды, измельченные до пюреобразного состояния, замораживались до t = - 18 С в течение 50 мин, а для плодов в виде кусочков продолжительность понижения температуры до минус 15 С составила 60 мин. Полученные данные свидетельствуют о том, что продолжительность замораживания зависит не только от размеров и формы сырья, но также и от его химического состава и физических свойств.
Показатели безопасности натуральных пищевых добавок
Показатели безопасности натуральных пищевых добавок из плодов актинидии китайской, фейхоа и хурмы восточной проверялись на соответствие требованиям «Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов» (СанПиН 2.3.2. 1078-01, п.п.1.6.2., 1.6.1., 1.6.2.2.) /86/ в условиях аккредитованного испытательного центра ОАО «Научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации агропромышленной продукции» (ОАО «НИИССагропродукт», г. Краснодар) (аттестат № POCC.RU.0001.21I1M18 от 17.12.2003г.). Результаты исследований показателей безопасности представлены в таблице 21.
При разработке рецептур пищевых добавок для людей пожилого и преклонного возраста с заданными качественными и количественными характеристиками были использованы современные методы компьютерного моделирования. Для проектирования новых натуральных пищевых добавок была создана база данных витаминного и минерального состава плодов фруктовых, ягодных и субтропических культур, произрастающих на территории Российской Федерации /111/.
В разработанных нами рекомендациях перерабатывающим предприятиям и рецептурных композициях используются традиционные виды растительного сырья. Дополнительно, для обогащения рецептур биологически активными веществами включены продукты переработки плодовсубтропических культур. Использование натуральных пищевых добавок на основе субтропического сырья в производстве продуктов функционального назначения улучшает органолептические свойства, повышает биологическую ценность, а также продлевает сезонность работы предприятий пищевой промышленности.
Разработано несколько способов и рецептур продуктов геродиетического назначения с пищевыми добавками из плодов актинидии китайской, фейхоа, хурмы восточной и плодов умеренного климата.
Оценку эффективности технологии вакуумной сублимационной сушки осуществляли на базе общепринятых в мировой практике методов экономического обоснования решения и с учетом специфики проводимых исследований. Основу расчетов производства на базе отечественных установок УВС-0.8 составляют данные доктора технических наук Г.В. Семенова /89/, который был научным консультантом по выполнению этой части работы. Автор работы входила в состав творческого коллектива по выполнению подпрограмм «Технологии живых систем» НТП Минобразования и науки РФ.
Все стоимостные и нормативные показатели, использованные в расчетах, приведены по состоянию на конец I квартала 2005 г. В качестве методической базы для экономического обоснования эффективности вакуумной сублимационной сушки термолабильных продуктов использованы "Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса". Их исходные принципы соответствуют общепринятым в мировой практике методам экономического обоснования принятия решений.
НТП за расчетный период. В качестве исходной информации для расчета использованы данные о составе и стоимости основного и вспомогательного оборудования, сконструированного и подобранного для аппаратурного оформления процесса вакуумной сублимационной сушки; нормы обслуживания оборудования применительно к рекомендуемому режиму работы цеха; экспериментально установленные расходные нормы всех видов материальных (в том числе энергетических) ресурсов, соответствующие оптимальным параметрам технологического процесса. В частности, энергоэкономические расчеты выполнены на основе разработанных рациональных температурных режимов обработки сырья.
Расчеты выполнены для варианта применения разработанного сушильного комплекса из четырех установок УВС-8, объединенных общей производственной инфраструктурой, в том числе системами энерго- и водоснабжения.
Предусмотрен вариант радиационной системы теплоподвода к продукту. При этом электрические нагреватели осуществляют нагрев теплоносителя, прокачиваемого через плиты сушильных блоков. Данная система менее экономична по сравнению с вариантом применения для нагрева теплоносителя специальных котлов на газовом топливе. Так, на испарение 1 кг жидкости из продукта при использовании электрических нагревателей требуется около 1,4 кВт-ч/кг испаренной влаги (с учетом энергопотребления насосов, прокачивающих теплоноситель, и возможных тепловых потерь). При использовании же газа в качестве основного энергоресурса расходуется лишь 0,25 кВт-ч/кг испаренной влаги для обеспечения работы насосов. Однако предлагаемое техническое решение может быть реализовано в любых регионах (в том числе, в сельских местностях) с недостаточным уровнем газификации. При отсутствии подобных ограничений может быть рекомендован в составе предлагаемого сублимационного комплекса газовый котел производства итальянской фирмы «Ивар» типа ODE/V-100 мощностью до 116 кВт и расходом газа 13 м (отечественные котлы небольшой мощности для нагрева теплоносителя не изготавливаются). Указанный котел обеспечивает требуемую подводимую тепловую мощность при одновременной работе четырех сушильных блоков УВС-8 - 102,5 кВт. Его стоимость в комплекте с доставкой в Краснодар - 650 тыс. руб. Экономия электроэнергии (в сравнении с вариантом применения электрических нагревателей) составляет 602294 кВт-ч/кг. Затраты на приобретение котла окупаются за счет экономии стоимости потребляемых энергоресурсов. По состоянию на март 2005г. стоимость электроэнергии составляет 1,464 руб/кВт-ч. Отметим, что расчетная стоимость 1 кВт-ч энергии, полученного при использовании газового топлива составляет 0,1074 руб/кВт-ч. Окупаемость дополнительных затрат на приобретение и монтаж котла - менее одного года. При возможности исполнения данного варианта нагрева теплоносителя основные технико-экономические показатели в нижеприведенной сводной таблице должны быть соответствующим образом скорректированы. Снижение энергозатрат при переходе на газовое топливо обеспечит дальнейшее повышение эффективности работы предлагаемого сублимационного комплекса.
Похожие диссертации на Разработка технологии пищевых добавок из растительного сырья
