CC BY
44
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Разработка оборудования
для вакуум-сублимационной сушки материалов
В.В. Пойманов, Д.В. Воробьев
Воронежская государственная технологическая академия
Создание современных технологий и оборудования, отвечающих требованиям вМР как международному стандарту качества, привело к необходимости конструирования новых установок для сушки.
Для длительного хранения пищевых продуктов, микробиологических и биомедицинских препаратов (живых и инактивированных вакцин, культур микроорганизмов, пробиотиков, плазмы, диагностических препаратов, БАД, витаминов и т.д.) используют вакуум-сублимационную сушку.
Комплексный подход к созданию конкурентоспособной технологии обезвоживания термолабильных продуктов путем перехода на непрерывный способ сушки с эффективным комбинированным энергоподводом (ИК-излучение, токи СВЧ, термоэлектрические модули), к материалам, имеющим различную структуру (монолитный слой, гранулы полидисперсного состава, тонкий слой на инертных носителях и т. п.), позволяет обеспечить интенсификацию процесса, снизить энергозатраты и себестоимость продукции при высоком уровне ее качества.
Сушка сублимацией - один из наиболее эффективных методов консервирования продуктов, предназначенных для длительного хранения. Высокое качество продуктов сублимационной сушки общепризнано - материалы сохраняют объем, цвет, вкус, биологическую активность в большей степени, чем при других методах сушки. Это достигается специфическими условиями, при которых основное количество влаги удаляется путем возгонки льда в за-
мороженном состоянии, что очень важно для термолабильных материалов. Высушенный материал характеризуется значительной дисперсностью и пористостью, в то время как при обычной сушке происходит его значительная усадка. Высокая пористость обусловливает быстрое восстановление первоначальных свойств материала при его растворении.
В Российской Федерации сублимированные материалы производятся рядом предприятий, однако существующие технологии и техническое оснащение этих предприятий не позволяет им выйти на большие объемы производства.
Увеличивающийся спрос на сублимированные продукты определил необходимость разработки промышленной технологии, которая позволяла бы, с одной стороны, получать продукт с высокими качественными характеристиками, а с другой - обеспечивать высокую стабильность этих качественных характеристик.
Внедрение вакуум-сублимационного оборудования непрерывного действия диктуется необходимостью вывода отечественного производителя из-под зависимости от зарубежных поставщиков.
Внедрение новых биотехнологических методов в технологию пищевых производств также привело к созданию новых продуктов. В связи с этим существует проблема сохранения на длительные сроки природных свойств культур-продуцентов и их метаболитов (ростовых, биосинтетических, функциональных и т. д.).
Микробиологические процессы широко применяются в различных отраслях народного хозяйства. Успехи биологических и инженерных наук позволяют создать высокопроизводительные, основанные на промышленных методах управления процессы микробиологического производства ряда пищевых и кормовых продуктов, медицинских препаратов, органических веществ. Благодаря достижениям современной науки микроорганизмы используются осознанно и интенсивно: создаются новые их виды, превышающие по производительности свои природные аналоги в десятки и сотни раз, разрабатываются симбиотические композиции, состоящие из нескольких видов микробных культур. Условно все продукты микробного синтеза можно разделить на биопрепараты, содержащие в товарном продукте жизнеспособные клетки микроорганизма в качестве активного агента (вакцины, закваски и т. д.), и биопрепараты, представляющие собой инактивированную биомассу (белково-витаминные концентраты, кормовые дрожжи и т. д.).
Для получения продуктов микробного синтеза в каждом отдельном случае используют специальные, унифицированные технологии, требующие разработки питательных сред различного состава, режимов культивирования продуцентов, выделения и концентрирования продуктов, подбора штамма продуцента, определяющего характер промышленного производства того или иного продукта. Внедрение биотехнологических методов в технологию пищевых производств привело к созданию новых процессов и, как следствие, новых продуктов. Они оказались особенно эффективны в решении задач максимального использования пищевых ресурсов. В связи с внедрением биотехнологии в различные отрасли и широким спектром продуктов, получаемых путем микробного синтеза, встает проблема сохранения природных свойств культур-продуцентов и их метаболитов на длительные сроки без потери природных
Продуцент
Биопрепарат
Область применения
Дрожжи Юууегтусеэ
тагаатш
Дрожжи БассИаготусеБ сегеуЫае
Микромицент ДэрегдШиз ашатоп
Микромицент КЫюриэ тнсгоэрогиБ
Микромицент Тпс1^егта сИагаатет
Микромицент РетсППит сапеБсепБ
Микромицент Уагоу1а НроШмса
Ферментные препараты
фруктофуранозидаза,
инулиназа
эментный препарат инулиназа
Ферментный п экзоинулиназа
зментный п ксилоназа
ррментный п маннозидаза
эментный п галактозидаза
ррментный п липаза
репарат репарат репарат репарат репарат
Производство спирта из нетрадиционного сырья (цикорий, якон, топинабур); производство глюкозо-фруктозных сиропов; производство кристаллической фруктозы
Производство спирта из нетрадиционного сырья (цикорий, якон, топинамбур); производство глюкозо-фруктозных сиропов; производство кристаллической фруктозы; производство функциональных безалкогольных напитков на основе молочной сыворотки
Получение глюкозо-фруктозных сиропов для производства диетических продуктов
Пивобезалкогольное производство, кормопроизводство для сельскохозяйственных животных
Производство комбикормов для сельскохозяйственных животных и птиц; производство диетических продуктов с добавлением маннозы
Производство глюкозо-галактозных сиропов Биомодификация жиров; производство спредов
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
биосинтетических и необходимых человеку свойств, т. е. проблема консервации, или сушки.
Принципы обезвоживания и методы сушки микробиологических материалов различны. Высокая влажность биомассы (85-98 % воды, в том числе 50 % свободной влаги) непосредственно после ферментации предопределяет возможность организации двухстадийного процесса удаления влаги с целью снижения энергоемкости. По энергетическому признаку можно выделить два основных принципа обезвоживания: первый - удаление влаги из материала без изменения агрегатного состояния в виде жидкости; второй - удаление влаги с изменением агрегатного состояния, т. е. при фазовом превращении льда в пар.
Выяснение молекулярных механизмов, позволяющих клетке адаптироваться к внешним воздействиям, -одна из актуальных проблем при выборе рациональной технологии сушки.
Молекулярные механизмы, происходящие в клетках при воздействии температурного шока, нуждаются в глубоком изучении.
Очевидно, что сочетание высоких показателей качества сухого продукта и высоких технико-экономических показателей процесса обезвоживания представляет собой оптимальный вариант сушки. Общие принципы совершенствования технологии и обоснование оптимального режима сушки должны основываться на выявлении сущности физико-химических превращений, происходящих в объектах сушки
микробиологической природы, закономерностях их температурной и де-гидратационной инактивации. В этом аспекте очевидна актуальность и масштабность задачи, связанной с разработкой современных технологий и оборудования для производства микробиологических препаратов.
В таблице представлены культуры-продуценты целевых биопрепаратов, которые будут получены с использованием инновационной технологии сушки, а также область их применения.
Установка для получения сублимированных продуктов (см. рисунок) состоит из мотор-редуктора 1, вала 2, корпуса 3, ИК-нагревателей 4, вакуумных затворов 5 и 6, перфорированного барабана 7.
Вакуум-сублимационная сушилка работает следующим образом. Исходный продукт подается в вакуумный затвор 5, на выходе из которого поступает в зону с давлением ниже тройной точки (50 Па) и самозамораживается. Полученные гранулы материала совершают вращательное движение в перфорированном барабане 6. Процесс вакуум-сублимационной сушки осуществляется за счет подвода энергии от ИК-излу-чателей, расположенных в верхней части корпуса 3. В качестве ИК-излучате-лей применяли кварцевые лампы типа КГ-220-1500-5. Влага, сублимируемая из продукта, отводится в выносной десублиматор, где вымораживается на охлаждаемой поверхности.
При сушке гранул материала происходит их деструкция за счет трения о стенки барабана. Высушенный продукт
Выход сухого продукта
Установка для получения сублимированных продуктов
выгружается при помощи вакуумного затвора 6 и направляется на упаковку в среде инертного газа с целью предотвращения его увлажнения.
Предлагаемый вариант сушилки дает возможность полной замены импортного оборудования отечественным и частичное использование продуктов зарубежного происхождения без потери качества, объема выпускаемой продукции, без дополнительных затрат, а также восстановление отработавших свой ресурс импортных сублимационных установок, работавших на фреоне, путем перевода их на работу с криогенными хладагентами и использованием отечественных комплектующих.
Новая книга
«ФРУКТОВЫЕ И ОВОЩНЫЕ СОКИ»
Авторский коллектив под рук. У. Шобингера (перевод с немецкого 3-го переработанного и дополненного издания под общей редакцией А.Ю. Колеснова, Н.Ф. Берестеня, А.В. Орещенко)
В уникальном научно-практическом справочном издании, подготовленном ведущими специалистами мировой соковой индустрии, представлены все аспекты производства фруктовых и овощных соков, нектаров и сокосодержащих напитков — от переработки сырья до розлива.
Подробно представлены: производство соков прямого отжима и восстановленных, концентрированных соков; технологическое оборудование для переработки фруктов и овощей; технологии стабилизации и осветления соков; получение концентрированных ароматобразующих веществ; технологии консервирования соков; подготовка и восстановление соков; изготовление нектаров
и сокосодержащих напитков, а также их розлив, упаковка и этикетирова-ние.
Большое внимание уделено физико-химическому составу фруктов, овощей и соков из них; утилизации отходов производства, включая очистку сточных вод, а также микробиологическим свойствам соков. Отдельный раздел посвящен методам анализа соков, их идентификации, экспертной оценке и способам выявления фальсификаций. Приведен подробный обзор национальных и международных нормативных документов, в том числе международных стандартов
Комиссии Codex Alimentarius, а также основного стандарта, применяемого в ВТО для регулирования производства и обращения соков на мировом рынке — Единого стандарта Codex Alimentarius на фруктовые соки и нектары (CODEX STAN 247-2005), и Директивы Европейского союза на фруктовые соки и однородные продукты для питания человека (Директива 2001/112/ЕС).
Издание предназначено для специалистов предприятий по переработке фруктов и овощей, производству и розливу соков прямого отжима, розливу восстановленных и концентрированных соков, безалкогольных и слабоалкогольных напитков, для поставщиков сырья и оборудования индустрии напитков, для сотрудников органов контроля и надзора, научных организаций, органов по сертификации и стандартизации, также таможенной службы, научных специалистов, студентов высших учебных заведений.
Заявки присылайте по факсу: 8 (495) 607-20-87.
