CC BY
33
ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 664.8.047 DOI 10.24411/2311-6447-2019-10025
Исследование и выбор режимных параметров сушки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский»
Research and selection of regime parameters of drying garlic varieties "Jubilee Gribovsky»
Студент Э.С. Иванова, зав. кафедрой Ю.В. Родионов, додент Д.В. Никитин (Тамбовский государственный технический университет) кафедра технической механики и деталей машин, тел. 8-920-486-83-75 E-mail: elvira-ivanoval4@mail.ru
зав. кафедрой С.И. Данилин, (Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства, тел. 8-475-459-44-41 E-mail: danilin@mgau.ru
профессор А.С. Ратушный (Мичуринский государственный аграрный университет, Плодоовощной институт им. И.В. Мичурина, кафедра технологии продуктов питания и товароведения
Student E.S. Ivanova, head of the chair Yu.V. Rodionov, Associate Professor D.V. Nikitin
(Tambov State Technical University) chair of technical mechanics and machine parts,
tel. +7-920-486-83-75
E-mail: elvira-ivanoval4@mail.ru
Head of the chair S.I. Danilin, (Michurinsk State Agrarian University) chair of production technology, storage and processing of crop production, tel. +7-475-459-44-41 E-mail: danilin@mgau.ru
Professor A.S. Ratushny (Michurinsk State Agrarian University, Horticultural institute) chair of Food Technology and Merchandising. Tel. 8-916-385-95-22 Email: ratucha2010@mail.ru
Реферат. Для нормального функционирования организма человека необходима профилактика различных заболеваний. Часто возникающие у населения и, к сожалению, приводящие к летальному исходу, такие заболевания как рак, заболевания сердечно-сосудистой системы, кишечника, легких и другие. Перспективным мероприятием по профилактике этих заболеваний является включение в рацион населения продуктов функционального питания. Перспективным сырьем для производства таких продуктов является чеснок, так как он в своем составе содержит многие витамины, микро- и макроэлементы. В статье представлены основные способы переработки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский»: употребление в сыром виде, получения чипсов и порошка, гранулирование и экстракция. В основе большинства из способов стоит процесс сушки, исследование которого проходило на двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушилке. Установка состоит из двух ступеней: конвективная лотковая сушилка и конвективный вакуумный шкаф. На первой ступени сушилки происходит удаление поверхностной влаги, а на второй извлечение влаги из толщи материала. Определен рациональный режим сушки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский» (2,5 м/с и 58 °С). Скорость теплоносителя определялся скоростью уноса материала, а температура - оптимальной температурой для витаминов, микро- и макроэлементов в составе чеснока. Для сохранения полезных свойств чеснока необходимо осуществлять процесс сушки в низкотемпературных условиях. В статье описана перспектива исследования процесса сушки чеснока на двухступенчатой комбинированной вакуум-импульсной установке, которая состоит из ленточной сушилки, емкости для создания импульсов и вакуумного шкафа. Использовании осциллирующего режима и теплоакуммуляторов позволит сократить затраты энергии и времени с сохранением качества продукции.
© Иванова Э.С., Родионов Ю.В., Никитин Д.В., Данилин С.И., Ратушный A.C., 2019
67
Summary. For the normal functioning of the human body is necessary to prevent various diseases. Often occurring in the population and, unfortunately, leading to death, diseases such as cancer, diseases of the cardiovascular system, intestines, lungs and others. A promising measure for the prevention of these diseases is the inclusion of functional foods in the diet of the population. Garlic is a promising raw material for the production of such products, as it contains manjr vitamins, micro-and macronutrients. The article presents the main methods of processing garlic varieties "Jubilee Gribovsky": raw consumption, production of chips and powder, granulation and extraction. At the heart of most of the methods is the drying process, the study of which took place on a two-stage convection vacuum pulse dryer. The unit consists of two stages: convective tray dryer and convective vacuum Cabinet. At the first stage of the diyer is the removal of surface moisture, and the second extraction of moisture from the thickness of the material. The rational mode of diying garlic varieties "Jubilee Gribovsky" (2.5 m/s and 58 ° C). The speed of the coolant was determined by the rate of material entrainment, and the temperature - the optimal temperature for vitamins, micro-and macronutrients in garlic. To preserve the beneficial properties of garlic, it is necessary to carry out the drying process in low-temperature conditions. The article describes the prospect of studying the process of drying garlic on a two-stage combined vacuum pulse unit, which consists of a belt dryer, a container for creating pulses and a vacuum Cabinet. The use of oscillating mode and heat accumulators will reduce energy and time costs while maintaining product quality.
Ключевые слова: двухступенчатая конвективная вакуум-импульсная сушка, чеснок сорта «Юбилейный Грпбовский», жидкостнокольцевой вакуумный насос, влагосодержание, БАВ, витамины, флавоноиды, микро- и макроэлементы, сухие вещества.
Keywords: two-stage convective vacuum impulse drying, the garlic cultivar "Jubilee Gribovsky", gidrostekloizol vacuum pump, the moisture content of biologically active substances, vitamins, flavonoids, micro - and macroelements, dry matter.
Значительную роль в производстве функциональных продуктов питания играют репчатый лук и чеснок. Регион происхождение этих растений Средняя Азия, но в дальнейшем распространились по всему миру благодаря развитию торговли и колонизации. Эти растения были известны еще в Древней Греции, Индии и Китае, а об их практическом применении впервые упоминается в египетском папирусе, датируемом 1550 г. до нашей эры. Репчатый лук и чеснок нашли широкое применение в борьбе с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, кишечника, легких, головными болями и лихорадкой. Экстракты этих растений используются в качестве антисептика[1,2]. Все полезные свойства чеснока обусловлены химическим составом (табл. 1).
Таблица 1
Химический состав чеснока сорта «Юбилейный Грпбовский»
Пищевое вещество Содержание, мг/100г
Вита.мины
Тиамин 0,005
Рибофлавин 0,08
Холин 0,08
Пантотеновая кислота 23,2
Пиридоксин 0,596
Фолаты 0,6
Аскорбиновая кислота 3
Альфа токоферол 0,3
Микроэлементы
Алюминий 455
Бор 31,2
Ванадий 4
Железо 1,5
Иод 9
Кобальт 9
Литий 3
Марганец 0,81
Медь 130
Молибден 25,4
Никель 17
рубидий 63
Селен 14,2
Фтор 8
Хром 40
Цинк 1,025
Макроэлементы
Калий 260
Кальций 180
Кремний 2,56
Магний 30
Натрий 17
Сера 63,6
Фосфор 100
Хлор 30
Одним из перспективных способов переработки чеснока и производства из него продуктов функционального питания является сушка. К тому же сушка - это основной процесс, который лежит в основе многих способов переработки чеснока (рис. 1).
Рис. 1. Схема способов переработки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский»
Объектом исследования выбран чеснок сорта «Юбилейный Грибовский». Целью исследования являлось увеличение ассортимента функциональных продуктов питания. Сушка чеснок проводилась на двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушилке[7]. Чеснок нарезали пластинами толщиной 2 мм. Подача теплоносителя в первом периоде в лотковой сушилкеосуществлялась со скоростью 1; 1,5 и 2 м/с и температурой 40, 50 и 58 °С. Высота слоя материала в лотке 5 мм. Второй период проводился в КВИС-шкафу с температурой 55 °С и скоростью теплоносителя 2 м/с. На этом этапе высота слоя не важна.
ЖЯШЕЛННОСТН АПК'-'
10 9 6
12
Рис. 2. Схема конвективной лотковой сушильной установки: 1 - лоток; 2 - заслонки регулирования равномерности потока воздуха; 3 - ТЭНы; 4 - вентилятор радиальный; 5 - заслонка; б - контроллер; 7 - персональный компьютер; 8 - датчик скорости и температуры тепяоносителя; 9 - датчик температуры материала; 10 - датчик влагосодержания; 11 - регулятор мощности; 12 - частотный преобразователь.
В ходе исследования сравнивались два вида сушки: конвективная и двухступенчатая конвективная вакуум-импульсная. Было выявлено, что наиболее эффективно проходит процесс в ДКВИС. Для выбора наиболее рациональных режимных параметров сушки варьировались скорость и температура теплоносителя. Первая ступень двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки проходила на конвективной лотковой сушилке. После равномерного распределения чеснока в лотке был выбран эталон, последующее взвешивание и измерение температуры которого позволило нам построить кривые сушки и температуры. После удаления поверхностной влаги на первой ступени, материал перекладывался на вторую ступень в конвективную вакуум-импульсную сушильную установку[8,9].
На второй ступени после продувки-нагрева материала, создается вакуум. На стадии вакуумирования интенсифицируется процесс испарения влаги. В дальнейшем происходит чередование стадий нагрева и вакуумирования в режиме 120с/120с.
йоздух
Рис. 3. Схема конвективной вакуум-импульсной сушильной установке: 1-сушильный шкаф; 2- жидкостноколь-цевой вакуумный насос; 3- электродвигатель; 4-ТЭНы; 5,6,7 - клапаны; 8,9- термопары; 10- вакуумметр
Чеснок высушивался до конечного влагосодержания 11±0,5 %. По полученным в ходе эксперимента данным построены кривые сушки и температуры внутри материала, из которых установлено, что температурный скачок произошел спустя 45 минут после начала эксперимента, что указывает на конец первого периода. Установлено, что наиболее рациональный режим сушки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский» получен при скорости 2,5 м/с и температуре 58 °С теплоносителя в первом периоде сушки; при продолжительности стадий вакуумирования и продувки 120с/ 120с во втором периоде.
Рис. 4 - Кривые сушки(а) и температуры (б) при рациональном режиме в процессе сушки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский» (первая ступень: скорость теплоносителя 2,5 м/с и температура теплоносителя 58 °С, вторая ступень: скорость теплоносителя 2,5 м/с и температура теплоносителя 58 °С, вакуумирование/продувка 120с/ 120с)
Значение критического влагосодержания 30 %. После достижения точки критического влагосодержания, материал перемещался в вакуумный шкаф и процесс сушки материала продолжался.
В перспективе планируется провести исследование процесса сушки чеснока с помощью двухступенчатой комбинированной вакуумно-импульсной сушилки, которая включает в себя ленточную сушилку, емкость для создания импульсов и вакуумный шкаф. Применение на первой ступени конвейерной сушилки с переменным (осциллирующим) режимом, а также теплоаккумуляторов позволит экономить затраты энергии при сокращении времени и сохранении качества [10].
Выявлены основные направления переработки чеснока сорта «Юбилейный Грибовский», такие как производство порошков, чипсов, экстрактов, гранул и употребление в пишу в сыром виде. В основе большинства способов переработки стоит процесс сушки. Использование конвективной вакуум-импульсной сушилки позволило сократить время сушки в 2,5 по сравнению с конвективной. Определено критическое влагосодержание чеснока сорта (30 %).
ЛИТЕРАТУРА
1. Поляков А.В. Чеснок - многофункциональный компонент питания /
A.В.Поляков // Качество и экологическая безопасность пищевых продуктов и производств. Материалы III Международной научной конференции с элементами научной школы для молодежи. Ответственные за выпуск: Г. П. Лапина, П.С. Лихуша. Изд-во: Тверской Государственный Университет.-2015- С. 150-153
2. Стрилец О.Л.Чеснок как лечебное средство и современные препараты на его основе / О.Л. Стрилец, Н.А. Зубова // Бюллетень Северного Государственного Медицинского Университета. Изд-во: Северный Государственный Медицинский Университет,- №28, 2010,- С. 112-113
3. Lee S.U., Lee J.H., Choi S.H., Lee J. S., Ohnisi - Kameyama M.,Kozukue N., Levin C.E., Friedman M. Flavonoids content in fresh, home-processed, and lightexposed onions and in dehydrated commercial onion products //J. Agric. Food Chem., 2008, 56, p.8541-8548
4. Никулыпин В.П. Чеснок - сильнейший природный антибиотик и антиокси-дант / В.П. Никулынин // Картофель и овощи. Изд-во: ООО «КАРТО и ОВ»,- №1,-2010.-С.21-22
5. Поляков А.В. Чеснок (ALLIUMSATIVUML.) как источник эссенциальных элементов / А.В. Поляков, Т.В. Плексеева, С.В. Логинов // Вестник Московского Государственного Областного Университета. Изд-во: Московский Государственный Областной Университет.- №4.- 2018.-С. 107-114
6. Поликанов А.В. Некоторые физико-механические свойства севка чеснока сорта «Юбилейный Грибовский» / А.В. Поликанов / / Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России. Сб.мат. Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Изд-во: Пензенский Государственный Аграрный Университет.-2009.- С.59.
7. Щегольков А.В. [и др.] Конвективно-вакуумная сушилка // Патент РФ№ 2560116 - 2013.
8. Иванова Э.С. Исследование и выбор режимных параметрова процесса сушки грибов «Вешенка» и кабачков сорта «Якорь» / Э.С. Иванова, Д.В. Никитин, А.Д. Нахман, М.С. Ионов // Сушка, хранение и переработка продукции растениеводства. Сб. научн.тр. Международного научно- технически) семинара, посвещенного 175-летию с дня рождения К.А. Тимирязева. Изд-во «Перо».- 2018.-С. 185-189
9. Родионов Ю.В. Инновационные технологии сушки растительного сырья / Ю.В Родионов [и др.]//Вопросы современной науки и практики. Университет им.
B.И. Вернадского. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2012. №3(41). С.371-376.
10. Иванова Э.С. Разработка аппаратурного оформления сушки полидисперсных растительных материалов / Э.С. Иванова , А.Б. Гриднев, А.А. Подольский, А.А. Завьялов, А.С. Зорина // Мат. I Всероссийской конференции с международным участием «Импортозамещающие технологии и оборудование для глубокой комплексной переработки сельскохозяйственного сырья. Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2019, с.239-243.
REFERENCES
1. Polyakov A.V. Garlic is a multifunctional food component / A.V. Polyakov // Quality and environmental safety of food and production. Materials of the III International scientific conference with elements of the scientific school for youth. Responsible for release: G. P. Lapina, P. C. Lihue. Publishing house: Tver State University.-2015 - P. 150-153.
2. Strilets О. L. Garlic as a remedy and modern preparations based on it / O. L. Strilets, N. Ah. Zubov / / Bulletin Of The Northern State Medical University. Publishing house: Northern State Medical University.- №28, 2010.- P. 112-113
3. Lee S. U., Lee J. H., Choi S. H., Lee J. S., Ohnisi - Kameyama M.,Kozukue N., Levin С. E., Friedman M. Flavonoids content in fresh, home-processed, and lightexposed onions and in dehydrated commercial onion products / /J. Agric. Food Chem., 2008, 56, p.8541-8548
4. Nikulshin V. P. Garlic is the strongest natural antibiotic and antioxidant / V. P. Nikulshin // Potatoes and vegetables. Publishing house: ООО "С and S".- №1,- 2010.-P. 21-22
5. Polyakov A.V. Garlic (ALLIUMSATIVUML.) as a source of essential elements / A. V. Polyakov, Т. V. Plaksiev, S. V. Loginov / / Bulletin of Moscow State Regional University. Publishing house: Moscow State Regional University.- №4,- 2018.-P. 107-114
6. Polikanov, V. A. Some physical and mechanical properties of small bulb of garlic varieties "Jubilee Gribovsky" / A. V. Polikanov / / the Contribution of young scientists in innovative development of agriculture in Russia. Sat.mate. Ail-Russian scientific and practical conference of young scientists. Publishing house: Penza State Agrarian University.-2009.- P. 59.
7. Schegolkov A. V. [and others] Convective-vacuum diyer / / Patent RF№ 2560116 - 2013.
8. Study and selection of regime parameters of the drying process of mushrooms "oyster Mushroom" and zucchini varieties "Anchor" / E. S. Ivanova, D. V. Nikitin, A. D. Nakhman, M. S. Ions // Drying, storage and processing of crop production. Sat. scientific.Tr. International scientific and technical seminar dedicated to the 175th anniversary of the birth of K. A. Timiiyazev. Publishing house "Pero".- 2018.-P. 185-189.
9. Rodionov Yu. V. Innovative technologies of drying plant raw materials /Yu. V. Rodionov [et al.]//Questions of modern science and practice. University them. V. I. Ver-nadsky. Tambov: Publishing house Tamb. state tech. UN-TA, 2012. №3(41). P. 371376.
10. Ivanova E. S. Development of apparatus design of drying of polydisperse plant materials / E. S. Ivanova , A. B. Gridnev, A. A. Podolsky, A. A. Zavyalov, A. S. Zorina / / Mat. I all-Russian conference with international participation "import-Substituting technologies and equipment for deep complex processing of agricultural raw materials. Publishing center of TGTU, 2019, p. 239-243.
