Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 13
1.1 Сушка как метод консервирования 13
1.2 Значение сушеных овощей в формировании ассортимента плодоовощной продукции и области их использования 15
1.3 Современные способы сушки плодоовощного сырья и основные типы сушильных установок 1.3.1 Современные способы сушки плодоовощного сырья 21
1.3.2 Основные типы сушильных установок 61
1.4 Анализ овощного сырья как объекта сушки 93
1.4.1 Обоснование выбора видов овощного сырья в качестве объектов исследований 93
1.4.2 Сортоотбор овощного сырья, предназначенного для сушки 95
1.4.3 Химический состав сырья и его изменение в процессе сушки 98
1.4.4 Структурные изменения тканей овощей в зависимости от химического состава и способов сушки 104
1.5 Обоснование выбора цели и задач исследований и технологии сушки 110
1.5.1 Обоснование выбора способа сушки 111
1.5.2 Обоснование выбора типа и вида сушильной установки для проведения исследований 119
1.5.3 Обоснование параметров и режимов сушки 121
1.5.4 Обоснование подготовки сырья к сушке 124
Глава 2 Условия, методики и объекты проведения исследований 127
2.1 Условия проведения исследований 127
2.2 Оценка качества сырья и готовой продукции 127
2.2.1 Определение органолептических показателей качества 127
2.2.2 Определение массовой доли влаги, содержания витамина С, каротина и массовой доли Сахаров 127
2.2.3 Определение развариваемости сушеных овощей 128
2.3 Объекты исследований 128
Глава 3 Результаты экспериментальных исследований 129
3.1 Характеристика качества сырья и готовой продукции 129
3.2 Результаты сортоотбора овощного сырья, предназначенного для сушки 131
3.3 Влияние способа сушки на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки 134
3.3.1 Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения массовой доли влаги в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 134
3.3.2 Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения содержания витамина С в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 138
3.3.3 Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения содержания каротина в течение времени сушки в образцах сушеной моркови 146
3.3.4 Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения массовой доли Сахаров в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 148
3.3.5 Выбор оптимального способа сушки по результатам определения показателей развариваемости образцов сушеных овощей 155
3.3.6 Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения органолептических показателей качества в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 156
3.4 Влияние формы нарезки сырья на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки 158
3.4.1 Выбор оптимальной формы нарезки сырья по результатам изменения массовой доли влаги в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 158
3.4.2 Выбор оптимальной формы нарезки сырья по результатам изменения содержания витамина С в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 161
3.4.3 Выбор оптимальной формы нарезки сырья по результатам изменения содержания каротина в течение времени сушки в образцах сушеной моркови 164
3.4.4 Выбор оптимальной формы нарезки сырья по результатам изменения массовой доли Сахаров в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 165
3.4.5 Выбор оптимальной формы нарезки сырья по результатам определения показателей развариваемости образцов сушеных овощей 169
3.4.6 Выбор оптимальной формы нарезки сырья по результатам изменения органолептических показателей качества в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 170
3.5 Влияние предварительной тепловой обработки на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки 171
3.5.1 Определение целесообразности предварительной тепловой обработки по результатам изменения массовой доли влаги в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 171
3.5.2 Определение целесообразности предварительной тепловой обработки по результатам изменения содержания витамина С в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 177
3.5.3 Определение целесообразности предварительной тепловой обработки по результатам изменения содержания каротина в течение времени сушки в образцах сушеной моркови 181
3.5.4 Определение целесообразности предварительной тепловой обработки по результатам изменения массовой доли Сахаров в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 183
3.5.5 Определение целесообразности предварительной тепловой обработки по результатам определения показателей развариваемости образцов сушеных овощей 187
3.5.6 Определение целесообразности предварительной тепловой обработки по результатам изменения органолептических показателей качества в течение времени сушки в образцах сушеных овощей 188
Глава 4 Экономическая оценка эффективности применяемых методов сушки 191
Выводы и рекомендации производству 203
Список литературы 206
- Значение сушеных овощей в формировании ассортимента плодоовощной продукции и области их использования
- Основные типы сушильных установок
- Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения массовой доли Сахаров в течение времени сушки в образцах сушеных овощей
- Экономическая оценка эффективности применяемых методов сушки
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современный рынок продовольственных товаров характеризуется внешней многоплановостью и разнообразием. Для того чтобы сбыть продукцию большими партиями и в течение длительного времени отдельные производители консервированной продукции применяют высокотемпературный и длительный нагрев в процессе тепловой стерилизации, добавляют в маринады избыточное количество уксусной кислоты, при квашении и солении овощей не жалеют соли, при варке варенья – сахара, мороженая продукция отличается признаками многократного замораживания, а сушеная признаками применения высокотемпературного сушильного агента.
Назрела крайняя необходимость совершенствования пищевых технологий не только для увеличения гарантийных сроков хранения и реализации, но и для максимального сохранения физиологически ценных компонентов сырья.
Усилия исследователей направлены на поиски и использование новых нетрадиционных способов физического, теплового, силового воздействия, экструзионной и мембранной технологий, биотехнологии с целью интенсификации пищевых технологий, позволяющих производить продукты питания новых рецептур и широкого ассортимента, заданной формы, с новыми физико-химическими свойствами.
Сушильные технологии также претерпевают изменения. Все большее применение находят кратковременные технологические процессы сушки с применением щадящих режимов для максимального сохранения физиологически ценных для организма веществ – витаминов, растворяемых в воде углеводов, минеральных веществ и быстрого удаления влаги для увеличения сроков хранения. В наш насыщенный событиями век, век космических скоростей нужны продукты быстрого приготовления поэтому сушеные продукты, восстанавливающиеся, при приготовлении, в течение считанных минут должны занять свое место в рационе питания человека нового столетия.
Цель исследований – повышение качества сушеных овощей путем совмещения способов конвективного и микроволнового (СВЧ) нагрева.
На основании анализа литературных источников и в соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи исследований:
- обосновать выбор столовой моркови и свеклы, лука репчатого в качестве объектов исследований;
- на основании комплексного анализа районированных сортов Волго-Вятского региона выбрать пригодные для сушки сорта столовой моркови и свеклы, лука репчатого;
- изучить влияние трех способов нагрева: конвективного, микроволнового (нагрева в электрическом поле СВЧ) и нагрева с одновременным совмещением конвекции теплого воздуха и микроволновой электрической энергии на содержание влаги, сахаров, витамина С и каротина в высушенном продукте;
- изучить влияние формы нарезки сырья, предварительной тепловой обработки на продолжительность сушки, качество готовой продукции и степень ее развариваемости;
- обосновать выбор оптимального способа сушки овощного сырья, необходимости и характера отдельных технологических операций и оптимального временного интервала сушки;
- рассчитать экономическую эффективность разработанных элементовтехнологии сушки.
Научная новизна исследований. Определены наиболее пригодные сорта столовой моркови и свеклы, лука репчатого районированных сортов в Волго-Вятском регионе РФ для сушки. Изучено влияние различных способов и продолжительности нагрева на качество сушеной продукции. Изучено влияние формы нарезки сырья и бланширования на качество готовой продукции. Установлена необходимость бланширования сырья для повышения развариваемости сушеных овощей. Доказана экономическая эффективность совмещения конвективного и микроволнового способов сушки.
Практическая значимость заключается в рекомендациях производству по технологии сушки овощей в малогабаритной установке микроволновой сушки УМС-2-10, дающей возможность использовать микроволновый, конвективный и комбинированный нагрев сырья. В технологии сушки даются рекомендации по оптимальной форме нарезки и целесообразности предварительной тепловой обработке репчатого лука, столовой моркови и свеклы.
Реализация результатов исследований. Результаты по использованию одновременного совмещения конвективного и микроволнового (нагрева в электрическом поле СВЧ) способов сушки приняты к внедрению на производственном предприятии ОАО «Дзержинское» (г. Дзержинск Нижегородской области) для сушки овощной продукции. Кроме того, предложенные технологические разработки дополнительно используются для сушки грибов, выращиваемых на предприятии. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в учебном процессе на кафедрах технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции и товароведения и экспертизы товаров Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, Мичуринского государственного аграрного университета и других учебных заведениях.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры технологии хранения и переработки продукции растениеводства Мичуринского государственного аграрного университета (2008-2010 г.г.), на заседаниях кафедр технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции и товароведения и экспертизы товаров Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии (2009-2010 г.г.), на III Межвузовской студенческой научно-практической конференции «Актуальные проблемы, стратегии и перспективы инновационного развития промышленности: теория и практика» (г. Нижний Новгород, 2009г.), на IV Межвузовской студенческой научно-практической конференции «Актуальные проблемы инновационного развития промышленности: перспективы, стратегии, задачи» (г. Нижний Новгород, 2010 г.), на V Межвузовской научно-практической конференции преподавателей вузов, ученых, специалистов, аспирантов, студентов «Актуальные вопросы развития пищевой промышленности: модернизация и интеграция» (г. Нижний Новгород, 2010 г.), на Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биологические основы садоводства и овощеводства» (Мичуринск-наукоград, 2010 г.).
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 работы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Положения, выносимые на защиту
-
Технологическое обоснование способов сушки овощного сырья.
-
Подбор оптимальных сортов овощных культур выращиваемых в Волго-Вятском районе для сушки.
-
Разработка комплекса подготовительных операций для сушки овощного сырья.
-
Расчет эффективности сушки овощного сырья.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 119 наименований и приложений. Работа содержит 216 страниц основного текста, 54 рисунка и 56 таблиц.
Значение сушеных овощей в формировании ассортимента плодоовощной продукции и области их использования
В настоящее время доля сушеных овощей в общем ассортименте плодоовощной продукции увеличивается. Это объясняется, прежде всего, тем, что производственные и торговые предприятия, стремясь увеличить прибыль, разрабатывают новые виды продовольственных товаров. Для того, чтобы привлечь внимание современного посетителя магазина и побудить к совершению покупки, его нужно удивить. Поэтому и появляются разноцветные макаронные и хлебобулочные изделия, при производстве которых добавляются натуральные овощные порошки. Новые изделия не только красивы, привлекательны, но и, несомненно, физиологически более ценны. В новых продуктах увеличивается содержание витаминов, клетчатки и других биологически активных веществ. Овощные порошки используются также в производстве безалкогольных напитков, сыров, кондитерских изделий. Некоторые изделия с добавлением сушеных овощных компонентов приобретают «статус» диетических и лечебно-профилактических. Например, булочные изделия с добавлением порошка топинамбура [118, 119].
Сушеные овощи целенаправленно используются в производстве сухих концентратов первых блюд, сухих овощных гарниров для вторых блюд, сухих завтраков и десертов, комбинированных сухих пряностей, предназначенных для производства консервов и приготовления отдельных видов блюд.
Все сушеные продукты можно использовать для быстрого приготовления в быту и в общественном питании (например, на предприятиях быстрого обслуживания) [98].
Одно из перспективных направлений развития ассортиментной базы продуктов для детского и школьного питания — разработка порошкообразных смесей быстрого приготовления.
Преимущество смесей, удобство их транспортирования, относительно длительные сроки годности и достаточная простота процесса приготовления готового продукта, при небольших объемах потребления, не требующего специального технологического оборудования и занимающего короткое время (не более 30 мин.).
Основные технологии смесей: высушивание жидкой консистенции ингредиентов; смешивание порошкообразных ингредиентов.
Состав и рецептура продукта формируются посредством внесения в молочную основу вкусоароматических наполнителей (ингредиентов), витаминов, микроэлементов, пищевых и биологически активных добавок.
Роль молочной основы могут выполнить обезжиренное или цельное молоко, сливки, молочная сыворотка, пахта. В зависимости от принятой технологии молочную основу используют в жидком или порошкообразном виде.
В качестве вкусоароматических наполнителей применяют овощные, фруктовые, ягодные соки или пюре, какао, кофе, сахарозу [39].
Целые, резанные и порошкообразные сушеные овощи часто являются продуктами-заменителями свежих овощей. Сушеные овощи реализуются в тех районах нашей страны и за рубежом, где климатические условия не позволяют выращивать свежие овощи. К этим районам относятся районы Крайнего Севера, районы пустынной и полупустынной местности (например, район Кзыл-Ординской области Республики Казахстан, где располагается космодром Байконур на территории, арендуемой Российской Федерацией).
Сушеные овощи, сухие овощные гарниры и овощные концентраты используются для снабжения экспедиций, они входят в состав сухих пайков и рационов военнослужащих и бортовых пайков космонавтов.
Из сушеных овощей на обеспечение войск поступает картофель (а также картофельная крупка), морковь, свекла, белые коренья, белокочанная капуста, лук, сушеные смеси из наборов первых блюд — щи, борщи, рассольники.
Целесообразно обеспечивать сушеными овощами войска при ведении боевых действий в горной и пустынной местности, на Крайнем Севере и в тропиках. Овощи сушат по спецзаказам Центрального продовольственного управления МО до влажности 6...8%. Сушеные овощи с более низкой влажностью лучше сохраняются, но требуют упаковывания в герметичную тару.
Кроме сушеных овощей на обеспечение войск может поступать томатный порошок, который после обводнения холодной или горячей водой легко восстанавливается в гомогенные томатное пюре или томатную пасту. Сырьем для производства томатного порошка служит томатное пюре. Сушка его обычно осуществляется с наполнителями (крахмал) на распылительных сушилках [85].
Важнейшие задачи по обеспечению питанием космонавтов состоят в расширении ассортимента продуктов, обновлении состава рационов и обогащении его продуктами повышенной пищевой ценности и профилактической направленности.
В связи с отсутствием в рационе овощных напитков были разработаны рецептурами с различными овощными компонентами для улучшения перистальтики и пополнения организма людей, находящихся в условиях космического полета, биологически активными веществами и микроэлементами. Учитывая тенденцию к увеличению продолжительности полета, и необходимость в связи с этим создания блюд длительного срока хранения, на борту станции такими блюдами могут быть продукты, законсервированные методом сублимационной сушки и упакованные под вакуум в пленочные пакеты.
При сушке в вакууме структура, состав и питательные свойства пищевых продуктов (в данном случае соков) сохраняются в большей мере, чем при консервировании другими методами. Использование метода сублимационной сушки особенно ценно при изготовлении продуктов из растительного сырья с высоким содержанием витаминов и биологически активных веществ. Такие продукты после восстановления по своим органолептическим показателям и пищевой ценности приближены к свежеприготовленным, а значительное уменьшение массы продукта (в 4... 10 раз) и герметичная упаковка позволяет использовать их в длительных космических полетах. В результате исследований разработаны рецептуры овощных соков сублимационной сушки: томатного, овощного и яблочно-морковного. Так, например, в рецептуру сока овощного сублимационной сушки включены: пюре томатное сублимационной сушки, пюре перечное сублимационной сушки, сахар-песок, соль. В рецептуру сока яблочно-морковного вошли пюре яблочное сублимационной сушки, пюре морковное сублимационной сушки, экстракт сухой топинамбура.
В результате проведенных технологических исследований разработаны новые виды продуктов питания для космонавтов, обладающие профилактической направленностью [31].
Жесткие требования, которые предъявлялись к рациону питания при первых полетах кораблей «Союз», поставили специалистов пищевой промышленности перед необходимостью разрабатывать продукты с повышенным содержанием сухих веществ. В настоящее время в шестисуточный рацион включено около 70 продуктов, изготовленных с применением различных способов консервирования тепловой стерилизации, тепловой и сублимационной сушки. С установкой на борту станции штатного устройства для регенерации воды появилась возможность включать в состав рациона обезвоженные вторые блюда и напитки, восстанавливаемые перед употреблением горячей водой. Введение в состав рациона питания обезвоженных продуктов сублимационной сушки вместо консервированных продуктов в тубах было необходимо в целях уменьшения массы продуктов и снижения чувства приедаемо-сти.
Следующая задача, стоящая перед космонавтикой, - пилотируемый полет на Марс. Задача обеспечения питанием экипажей марсианской экспедиции требует решения проблем, связанных с полной автономностью полета продолжительностью до 500 суток, усилением воздействия специфических факторов полета на организм космонавта.
Для осуществления межпланетного полета необходимо разработать рацион питания нового поколения. Создать физиологически полноценный рацион питания повышенной автономности можно только при наличии достаточно широкого ассортимента продуктов с длительными сроками хранения в условиях нерегулируемого температурно-влажностного режима. С учетом основного лимитирующего фактора — массовых и объемных характеристик рациона - речь может идти, прежде всего, о продуктах сублимационной сушки [30].
Объем сушеных овощей в 3...5 раз меньше, чем свежих, а масса составляет от У5 до /и массы сырья. Значительное уменьшение их объема достигается прессованием и брикетированием. Вследствие уменьшения массы и объема овощей в результате высушивания при транспортировке и хранении продукции получается большая экономия трудовых затрат, тары, складских площадей и транспортных средств. При создании условий, оптимального и постоянного режима хранения, сохраняемость сушеных овощей будет значительно выше сохраняемости свежего овощного сырья.
При рациональном подборе сортов сырья, правильной организации технологических процессов производства и хранения вкус и питательная цен 20 ность сушеных овощей остается высокой, а затраты труда и время на их кулинарную обработку меньше, чем при обработке свежих продуктов [83, 101,102].
Основные типы сушильных установок
Создание высокопроизводительного сушильного оборудования стало возможным благодаря широким научным исследованиям, проводимым в этой сфере [63].
В работе предлагается рассмотреть принципиальные схемы типов сушильных установок, традиционно используемых на предприятиях, и новые виды установок, разработанных и сконструированных на предприятиях, в учебных, научно-исследовательских и проектно-конструкторских учреждениях.
Солнечные сушилки (гелгюсуишпки) и воздушно-солнечные сушилки. Одним из направлений является использование для сушки фруктов и винограда лучистой энергии солнца. Сезон созревания фруктов и сезон их сушки совпадают с периодом наибольшего поступления солнечной энергии. Основные элементы гелиосушилки — зачерненные гофрированные металлические листы (нагреватели), находящиеся внутри секций из дерева или бетона, покрытых стеклом и соединенных между собой общим воздуховодом. Установка работает по принципу камерной сушилки. Воздух, нагретый в секциях до температуры 60...80С, нагнетается в сушильную камеру, где размещен высушиваемый продукт, поглощая из него влагу, и, охлаждаясь, удаляется наружу. По сравнению с солнечно-воздушной сушкой продолжительность сушки фруктов и винограда в гелиосушилке сокращается в 2...3 раза при высоком качестве готовой продукции [28].
Гелиосуишлки с аккумулированием солнечной энергии и использованием парникового эффекта. В настоящее время для сокращения трудовых и материальных затрат при естественной солнечной сушке в районах с жарким и сухим климатом все большее значение приобретает использование аккумулированной солнечной энергии. При этом процесс сушки осуществляется в течение круглых суток.
Простейший аккумулятор солнечной энергии представляет собой горячий ящик - парник, в котором почва заменена веществом, аккумулирующим теплоту, закрытый сверху полиэтиленовой пленкой.
В качестве аккумулятора для сушки плодов могут использоваться емкостные тепловые аккумуляторы, основанные на использовании скрытой теплоты фазового перехода: плавление — кристаллизация.
Аккумулирующим материалом в емкостных тепловых аккумуляторах служат вещества, находящиеся в каком-то одном агрегатном состоянии: жидком (например, вода) или твердом (горные породы, песок, кирпич, грунт). Нагревание аккумулирующего материала осуществляется за счет парникового эффекта.
Горячий ящик, в котором находится аккумулирующий материал, пропускает внутрь лучи видимой области солнечного спектра и препятствует выходу наружу собственного инфракрасного излучения нагреваемого материала. Эти аккумуляторы довольно просты, дешевы, и их единственным недостатком является относительно невысокая энергоемкость [97].
Анализ научной литературы и опытно-конструкторские работы позволили разработать проект опытно-производственного образца солнечной сушилки на 1500 кг по сырью. Производственные испытания этой установки, впервые проведенные в условиях Армении, показали реальную возможность применения этих сушилок для производства высококачественных сушеных продуктов.
Сушилка представляет собой полутеплицу, ориентированную светопро-зрачным покрытием строго на юг. С учетом наклона земной оси к плоскости орбиты и географической широты доступную лучами солнца поверхность можно получить при наклоне тепловоспринимающей поверхности около 30. В качестве краткосрочного аккумулятора тепла был взят крупнодробленый базальт с условным диаметром 25 мм, слоем 400 мм. С целью упрощения конструкции и повышения эффективности сушилок в дальнейшем аккумулятор тепла с твердым наполнителем был заменен водным аккумулятором. Последний является промежуточным между аккумулятором с твердым наполнителем и аккумулятором с фазовым переходом. Преимущество воды по сравнению с щебнем заключается в том, что в силу почти пятикратно большей удельной теплоемкости можно уменьшить размеры аккумулятора. С другой стороны, вода значительно дешевле, чем вещества, обладающие способностью при умеренно высоких температурах из твердого состояния переходить в жидкое, а при остывании вновь затвердевать с отдачей скрытой теплоты фазового превращения. В настоящее время таких сушилок построено более десятка в Араратской равнине и ее предгорной зоне, а также в зоне сухих субтропиков юга республики (рисунок 1.2.) [80].
Используются также способы сушки фруктов в гелиоустановках с использованием концентрированной солнечной радиации, получаемой путем установки различного набора зеркал [22].
Камерные сушилки. В таких аппаратах сушка материала производится периодически при атмосферном давлении. Сушилки имеют одну или несколько прямоугольных камер, в которых материал, находящийся в вагонетках или на полках, сушится в неподвижном состоянии.
Камерные сушилки обладают существенными недостатками, к числу которых относятся:
большая продолжительность сушки, так как слой высушиваемого материала неподвижен;
неравномерность сушки;
потери тепла при загрузке и выгрузке;
трудные и негигиеничные условия обслуживания и контроля процесса;
сравнительно большей расход энергии из-за недостаточной полноты использования тепла сушильного агента (особенно в конце сушки).
Разновидностью камерных сушилок является шкафная воздушно-циркуляционная сушилка (рисунок 13.), работающая с промежуточным подогревом и рециркуляцией части воздуха.
Нагретый в воздухоподогревателе 1 воздух подается вентилятором 2 в нижнюю часть камеры 3 сушилки и проходит в горизонтальном направлении (слева направо) между противнями с высушиваемым материалом, установленным на вагонетках 4. Затем воздух проходит воздухоподогреватель 5 и движется через среднюю часть камеры в противоположном направлении (справа налево). В третий раз воздух нагревается в воздухоподогревателе 6, после чего проходит слева направо через верхнюю часть камеры и удаляется из сушилки.
Таким образом, воздух в сушилке движется зигзагообразно через три зоны, дважды нагреваясь и дважды меняя направление своего движения в камере. Часть отработанного воздуха возвращают в сушилку, регулируя его количество при помощи шибера 7.
Работа по такой схеме, улучшает использование тепла воздуха. Однако сушилке описанной конструкции присущи все другие недостатки камерных сушилок, связанные с периодичностью их действия, ручным обслуживанием и сушкой материала в неподвижном слое [61].
Туннельные (коридорные) сушилки. Используют для сушки овощей и фруктов, сухарей, пастилы, зефира и других кондитерских изделий. Они являются камерными сушилками непрерывного действия и состоят из сушильной камеры, представляющей собой длинный коридор, в котором высушиваемый материал перемещается в вагонетках или на бесконечной ленте [23].
Схема туннельной сушилки с промежуточным подогревом воздуха показана на рисунке 1.4.
Кусковой или нарезанный дольками материал раскладывается на ситча-тых полках вагонеток. Вагонетки с материалом поступают в туннель через определенные промежутки времени. Синхронно из туннеля выталкиваются вагонетки с высушиваемым материалом.
Воздух, подогретый до температуры 60...90С, в зависимости от свойств материала перекрестным током проходит между полками с материалом.
Выбор оптимального способа сушки по результатам изменения массовой доли Сахаров в течение времени сушки в образцах сушеных овощей
Результаты исследований подтверждают, что потери Сахаров во время сушки связаны как с ферментативными, так и с неферментативными реакциями. В частности такие реакции как меланоидинообразование и карамели-зация Сахаров уменьшает их массовую долю. В образцах сушеной моркови (рисунок 3.12) наивысшая концентрация Сахаров наблюдается по истечении 2,5 часов сушки с применением совмещенного способа нагрева и составляет 48,80%.
Математическая обработка результатов измерений массовой доли Сахаров в процессе сушки образцов моркови рассмотрена в таблице 3.13.
Для определения потерь Сахаров в процессе сушки на рисунке 3.13 приведена динамика изменений массовой доли Сахаров в сухом веществе моркови в процессе сушки.
Графические данные свидетельствуют, что наименьшие потери Сахаров наблюдаются в образцах сушеной моркови, полученных после использования одновременного совмещения двух способов сушки.
Результаты анализа показателей массовой доли Сахаров в образцах сушеной свеклы также подтверждают преимущества одновременного совмещения микроволнового и конвективного способов сушки. Совмещенный нагрев способствует максимальной концентрации Сахаров по истечении 2,5 часов сушильного процесса - 52,01%. Все показатели массовой доли Сахаров в образцах сушеной свеклы с применением трех способов сушки представлены на рисунке 3.14.
Математическая обработка результатов измерений показана в таблице 3.14.
Динамика потерь Сахаров в пересчете на сухое вещество в процессе сушки образцов свеклы рассмотрена на рисунке 3.15.
Данные, приведенные в диаграммах, снова фиксируют внимание на том, что совмещенный способ сушки предпочтительнее, хотя на этот раз его преимущество над микроволновым способом незначительное.
Характер изменения содержания Сахаров в высушиваемых образцах лука репчатого с использованием трех способов сушки практически идентичен алгоритму изменений содержания Сахаров в высушиваемых образцах моркови и свеклы. Сахара имеют наибольшую концентрацию в образцах сушеного лука после 2,5 часов сушки с применением совмещенного нагрева — 46,57%. Результаты сушки образцов продукта представлены на рисунке 3.16.
Приведенные на рисунке результаты измерений также прошли математическую обработку, которая показана в таблице 3.15.
Характер изменения массовой доли Сахаров в сухом веществе образцов лука (рисунок 3.17) демонстрирует образующиеся потери Сахаров, которые несколько выше, чем в образцах моркови и свеклы.
Из данных приведенных графиков можно сделать вывод, что наименьшие потери Сахаров наблюдаются в образцах сушеного лука, полученных с применением одновременного совмещения двух способов сушки.
Экономическая оценка эффективности применяемых методов сушки
На этапе экономической оценки эффективности технологий сушки, первоначально, были проанализированы различные аналитические методы. Определили, что для сфер неспециализированной экономической деятельности экс-пертно-опытные процедуры наиболее эффективны, а применительно к данному случаю оказываются наиболее приемлемым средством оценки. Основной экономический показатель, а именно себестоимость, при различных видах сушки состоит из ряда одинаковых составляющих, таких как: стоимость оборудования, затраты на сырье и затраты на подготовку материала к последующей обработке. Таким образом, наравне с себестоимостью, значение которой можно оценить однозначно, важно учесть конечное состояние материала, которое, в свою очередь, и определяет качественно-ценовую категорию конечного продукта [105].
В исследовании применен метод экспертной оценки, который основан на построении рациональной процедуры интуитивно-логического анализа в сочетании с количественной оценкой результатов. Инструментами этого метода станут подбор и описание качественных характеристик и оценочная вербально-числовая шкала [56]. Целью данного анализа является получение коэффициента качества альтернативных технологий сушки.
Работа по изучению специализированных систем сушки заключалась в анализе нормативных значений характеристик материала, экспериментальном исследовании изучаемых технологий при различных качественных характеристиках продукта и их дальнейшем сопоставлении.
Критерии для целей исследования подобраны из числа характеристик материалов наиболее значимых в производстве. Таким образом, для анализа методов сушки были применены такие показатели как: степень равномерности обработки продуктов, обеззараживание, целостность обрабатываемого материала, содержание влаги, пищевых ферментов и витаминов. Получен 192 ные результаты (на примере характеристики образцов моркови) приведены в таблице 4.1.
Данная таблица позволяет отразить аспекты эффективности различных методов сушки. Анализ характеристик дает возможность сделать заключение об эффективности совмещенного способа сушки, но не способствует формированию полного представления о величине получаемого эффекта. Для получения количественной оценки исследуемых методов сушки следует перевести характеристики критериев в сопоставимые значения по единой оценочной шкале [24]. Для достижения этой цели была разработана трехбалльная шка 193 ла оценки критериев, которая заключается в описательном ранжировании конечного значения выбранных характеристик.
Причем, присваиваемая оценка, равная трем баллам соответствует высокому уровню удовлетворенности конечным значением критерия, а единица, соответственно, ставится в случае неудовлетворенности. В таблице 4.2 приведена шкала оценки критериев.
На основании данной таблицы качественным характеристикам присвоены количественные значения. При этом многие характеристики должны соответствовать требованиям нормативной документации, причем нижняя граница данного значения обязательно должна быть достигнута. Если значение критерия соответствует нормативному, то ему присваивается единица, в случае, когда значительно лучше нормативного значения по ГОСТу - присваивается тройка [56].
Сопоставив характеристики различных методов сушки с оценочной шкалой, получили количественную оценку альтернатив (таблица 4.3).
Как видно из таблицы 4.3, совмещенный способ нагрева превосходит конвективный и микроволновой по ряду показателей. Однако, полученные значения не в полной мере отражают эффективность того или иного метода сушки. Для получения объективной оценки стоит учесть степень важности исследуемых факторов. Формирование весовой оценочной системы является. ключевым моментом используемого метода. При присвоении веса качественным показателям, характеризующим вид сушки, возникает необходимость в использовании вербально-числовой шкалы. Данная шкала носит субъективный характер, в основе которого лежит сравнительная значимость оцениваемых факторов. Градация коэффициентов соответствует степени важности учитываемого фактора в проведенном эксперименте. Общий вес принимаем за 1, что позволяет максимально точно оценить частную степень влияния выбранных факторов [56].
В процессе сравнительного исследования методов сушки наибольшее значение для целей эксперимента имеют равномерность обработки, которой присвоен вес 0,20, внешний вид и консистенция с весом 0,15 и обеззараживание — 0,14. Им были присвоены наибольшие значения веса в силу преобладающего влияния на качество товара, воспринимаемое потребителями. Такие характеристики как развариваемость и целостность материала получили-наименьшие значения. Подробная раскладка доли каждого критерия в общей совокупности представлена в таблице 4.4
Завершающим этапом применяемого метода анализа является расчет итогового значения показателя качества альтернативных технологий сушки. Для получения наиболее полных результатов применяется единая расчетная таблица, которая позволяет отразить комбинацию балльной оценки в сочетании с весовой критериальной шкалой. Результатом проведенных комбинированных расчетов является суммарный балл, соответствующий уровню эффективности используемых методов сушки. Он получен в результате умножения балльной оценки по критерию на вес данного критерия и последующего сложения полученных значений по всем характеристикам в рамках каждого метода сушки. Расчет представлен в таблице 4.5.
Более наглядно состав и значение коэффициента качества по видам нагрева представлен на рисунке 4.2.
На основе экспертной многокритериальной оценки, представленной в таблице 4.5, можно сделать вывод о том, что самым оптимальным вариантом является совмещенный нагрев материала, так как ему был присвоен наивысший балл. По шкале от единицы до трех совмещенный способ нагрева получил 2,96 балла, микроволновой нагрев получил 2,05 балла, а конвективный набрал меньше всего баллов и его итоговое значение - 1,31.
Проведенный выше анализ позволил сформировать качественную составляющую конечной цены получаемого продукта.
