Интенсификация процессов сушки ягод в поле ИК лучей

Введение

       Защита системы человеческого здоровья натуральными антиоксидантами одна из самых актуальных проблем в современной науке. Новизна заключается в том, что употребление химических добавок в пищевых продуктах растет все больше и больше, но при этом интерес и спрос на природные аналогичные соединения все больше увеличивается. Этот процесс становится необратимым и это не удивительно. Современные пищевые продукты, предлагаемые производителями обогащены синтетическими и синергическими антиоксидантами, переработать которые человеческому организму трудно. В то же время, их периодический прием вызывает побочные действия в организме, в том числе аллергические реакции. Фито вещества в природе представлены в абсолютно пригодном для пищеварения виде и безвредны. Эти соединения необходимы для нормального протекания процессов обмена веществ в организмах [6, 7, 26].

        Адаптация организма к неблагоприятным условиям окружающей среды, длительный процесс. А привыкание к этим условиям вызывает функциональные нарушения в организме. В этом процессе здоровое питание приобретает все больше значения, и его роль не следует недооценивать. Использование растительности, в том числе плодового и ягодного сырья для производства продуктов питания с высокими антиоксидантными свойствами, в том числе различных типов напитков, и развитие инновационных технологий — сегодняшняя задача. Это в будущем сыграет ведущую роль в системе профилактики и защиты от многочисленных болезней в ответ на неблагоприятные условия окружающей среды [8, 24].

         Растительные соединения, повышают иммунную систему организма и предотвращают провоцирование многих заболеваний. Поскольку у большинства населения существенный дефицит эссенционых  микронутриентов, поэтому питательные напитки, полученные из растительного сырья с антиоксидантными свойствами для человека имеют большую питательную и профилактическую ценность [11, 17].

        Ягоды многолетние растения, легко и быстро размножаются, рано начинают плодоносить и ежегодно дают высокий урожай. В коммерческом плане наиболее распространены: клубника, ежевика, малина, черника, смородина. Плоды ягод содержат важные для питания человека органические кислоты, углеводы, минеральные соли, витамины и ароматические вещества. Используются  свежие, замороженные и сушеные. Из них готовят варенье, джем, компот, мармелад, напитки и др. Ягоды эффективно потребляют для лечения и профилактики [9, 10, 12, 15, 18, 20, 22, 25].

        Целью работы является получение сушенных полуфабрикатов с высокими антиоксидантными свойствами из местных ресурсов ягодного сырья (шелковицы, ежевики, малины и черники) с использованием энергий инфракрасного излучения. Следует отметить, что результаты этой работы нам нужны для следующего этапа в исследовании – разработки рецептуры смеси с высокими антиоксидантными свойствами, которую намерены использовать для обогащения разных сортов чая.

Методы и исследования

        С целью ус­та­но­влен­ия опти­мал­ьных режимов термической обработки ягод ИК лу­ча­ми были провед­ены эксперим­енты по пред­ва­рит­ельно состав­лен­ной программе и метод­ике (На базе Государственного Университета Акакия Церетели – Аграрный факультет, 2016-2017 гг). Выявлены осно­вные факторы термических процессов и взаимосвязь между ними: плотность облуч­ен­ия, P (вт/м²), рас­стоян­ие между сырьем и ИК гене­рат­ора­ми, H (см), толщина слоя материала (см), продо­лжит­ельность процесса,  (сек), температура процесса, T (⁰C), метод облучения (односторонний, двухсторонний, непрерывный) и т. д. [1, 2, 3, 4, 5, 19, 23].

         На основе метод­и­ки бра­ли 100 г сырья и с целью сушки вно­си­ли в за­ра­нее нагретой лаб­орат­орной камере. Процесс продо­лжа­ли до тех пор, пока конечная влажность массы не опускалась до 10-12%. Эксперим­енты провод­и­ли в трех ва­ри­а­н­тах (табл. 1, 2, 3, 4, 5).   

Результаты и обсуждение

          Ус­та­но­влены опти­мал­ьные техно­логич­еские режимы обработки ягод в поле ИК лучей:

— Процесс сушки шелковицы —  P=0.25-30 квт/м²,  H=25 см ,  =24 мм, 42-45 мин, T=115±5 ⁰C, облуч­ен­ие — двух­сторон­н­ее, не­прерывное;

— Процесс сушки ежевики (полевая) —  P=0.25-30 квт/м²,  H=25 см ,  =20 мм, 40-43 мин, T=115±5 ⁰C, облуч­ен­ие — двух­сторон­н­ее, не­прерывное;

— Процесс сушки ежевики („Честер“) —  P=0.25-30 квт/м²,  H=25 см ,  =35 мм, 75-78 мин, T=115±5 ⁰C, облуч­ен­ие — двух­сторон­н­ее, не­прерывное;

= Процесс сушки малины —  P=0.25-30 квт/м²,  H=25 см ,  =12 мм, 65-68 мин, T=115±5 ⁰C, облуч­ен­ие — двух­сторон­н­ее, не­прерывное;

— Процесс сушки черники —  P=0.25-30 квт/м²,  H=25 см ,  =15 мм, 82-86 мин, T=115±5 ⁰C, облуч­ен­ие — двух­сторон­н­ее, не­прерывное;

        Оказалось, что в поле ИК лучей кинетика процесса сушки ягод характеризуется определенными, своеобразными свойствами, что подтверждается совместным анализом экспериментальных кривых, построенных на оптимальных режимах (рис. 1, 2).

        Указанные кривые показывают, что процесс сушки ягод состоит из трех периодов:

1.                Период прогрева ягод с возрастающей скоростью подсушки (AB). В это время происходит нагревание материала и испарение поверхностной влаги. Скорость сушки достигает максимума (шелковица -U_мак=0,9 %/сек; ежевика — полевая – U_мак=1,0 %/сек; ежевика-„Честер“ – U_мак=0,68 %/сек; малина – U_мак=0,7 %/сек; черника – U_мак=0,6 %/сек.); Возрастает температура плодов (t=78-80⁰C); Этот процесс для плодов длится сравнительно короткое время ( τ=6-8 сек);

1.                Период постоянной скорости сушки ягод (BC). В этом периоде происходит удаление свободной влаги из ягод. Скорость сушки постоянная и не зависит от влажности материала, если не меняются условия сушки. Окончанию свободной влаги соответствует критическая влажность ягод (Wкр= 24-26%). Этот период сушки продолжается   25-40 сек.;

2.                Период снижения скорости сушки ягод (CD). В этом периоде процесс сушки зависит от диффузии внутри материала, его структуры, физико-химических свойств, содержания влаги и ее формы связи с материалом, температуры и др [13, 14, 16, 21]. Во время сушки в указанном периоде из ягод удаляется часть связанной влаги. Скорость сушки постоянно уменьшается (шелковица -U_мак=0,25 %/сек; ежевика — полевая – U_мак=0,3 %/сек; ежевика-„Честер“ – U_мак=0,15 %/сек; малина – U_мак=0,17 %/сек; черника – U_мак=0,12 %/сек; Влажность ягод составляет W₂=12%); Температура материала постоянно увеличивается и достигает температуры окружающей среды (T_окр
= 110-115⁰C)  температура плодов (t=78-80⁰C); Продолжительность процесса составляет  =20-50 сек.

         В целом, за три периода ягоды подсушиваются от начальной влажности до необходимой нормы W=65-75 %.

       Эксперименты показали, что с целью равномерного перераспределения в высушенном материале влаги необходим процесс выдержки в течении 15-20 мин. 

Выводы

        Предложенный технологический метод термической обработки ягод – сушка в поле ИК лучей, целесообра­зен­ и перспективен. Интенсивность процесса увеличивается 6-8-раз и более по сравнению с существующими методами сушки ягод, снижаются потери сырья, улучшается качество и устойчивость хранения продукта, улучшаются  условия труда и др.