CC BY
225
УДК 664.8, 664.9
Тарасенко Т. А.1, €влаш В. В.1, д. т. н., проф., HeMipi4 О. В.2, к. т. н., Вашека О. М.2, к. т. н., Гавриш А. В.2, к. т. н., Кравченко О. I.2© (E-mail: avnemirich@mail.ru)
1 - Харювський державный утверситет харчування та торг1вл1, м. Харюв, Украгна
2 - Нащональний утверситет харчових технологт, м. Кигв, Украгна
ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ СПОСОБ1В СУШ1ННЯ ОВОЧ1В ТА ФРУКТ1В
Суштня е оптимальним способом одержання продуктов тривалого збер1гання при максимальному збереженш гх вихгдног якостг, без використання консервант1в та харчових добавок. Сушен продукти е перспективною сировиною для закладгв ресторанного господарства, особливо швидкого харчування типу бгстро, кафе. Споживачами даних видгв продуктов е силовг структури, харчоконцентратш виробництва, спещальний контингент (геологи, спортсмени, космонавти) тощо. Тому на основi теоретичних дослгджень встановлено переваги суштня, осктьки максимально зберiгаються нативш властивостi рослинног сировини, висвтлено суттсть фiзичних процеив, що вiдбуваються тд час суштня. Показано, що ттенсивтсть суштня залежить вiд фiзико-хiмiчних властивостей матерiалiв i руштног сили процесу. Перспективними способами суштня, з точки зору збереження харчовог цiнностi, забезпечення вiдповiдних вiдновлювальних властивостей сушених овочiв, фруктiв та енергоемностi, е сублiмацiйне суштня iз крюдеструкщею, суштня зi змшаним теплотдведенням та холодне розпилювальне суштня.
Ключов'1 слова: суштня, переваги, крmi суштня, способи, характеристика, конвективне суштня, кондуктивне суштня, високочастотне суштня, тфрачервоне суштня, сублiмацiйне суштня, суштня зi змшаним теплотдведенням, холодне розпилювальне суштня
УДК 664.8, 664.9
Тарасенко Т. А., Евлаш В. В., д. т. н., проф., Немирич А. В., к. т. н., Вашека А. М., к. т. н., Гавриш А. В., к. т. н., Кравченко А. И.
1 - Харьковский государственный университет питания и торговли, г. Харьков,
Украина
2 - Национальный университет пищевых технологий, г. Киев, Украина.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ СУШКИ ОВОЩЕЙ И
ФРУКТОВ
Сушка является оптимальным способом получения продуктов длительного хранения при максимальной сохранности их исходного качества, без использования консервантов и пищевых добавок.
Сушеные продукты являются перспективным сырьем для заведений ресторанного хозяйства, особенно быстрого питания типа бистро, кафе. Потребителями данных видов продуктов являются силовые структуры, пищеконцентратные производства, специальный контингент (геологи, спортсмены, космонавты). Поэтом на основании теоретических исследований установлены преимущества сушки, поскольку максимально сохраняются нативные свойства растительного сырья, освещена суть физических процессов, которые происходят во время сушки. Показано, что интенсивность сушки зависит от физико-химических свойств материалов и движущей силы процесса. Перспективными способами сушки, с
© Тарасенко Т. А., Свлаш В. В., HeMipi4 О. В., Вашека О. М., Гавриш А. В., Кравченко О. I., 2015
148
точки зрения сохранения пищевой ценности, обеспечения соответствующих восстановительных свойств сушеных овощей, фруктов и энергоемкости, являются сублимационная сушка с криодеструкцией, сушка со смешанным теплоподводом и холодная распылительная сушка.
Ключевые слова: сушка, преимущества, кривые сушки, способы, характеристика, конвективная сушка, кондуктивная сушка, высокочастотная сушка, инфракрасная сушка, сублимационная сушка, сушка со смешанным теплоподводом, холодная распылительная сушка
UDC 664.8, 664.9
Tarasenko T., Yevlash V., Nyemirich O., Vasheka O., Gavrish A., Kravchenko O.
1 - Kharkiv State University of Food Technology and Trade, m. Kharkiv, Ukraine 2 - National University of Food Technologies, m. Kyiv, Ukraine
THEORETICAL STUDIES DRYING WAYS FRUITS AND VEGETABLES
Drying is the best way to obtain durable products at maximum maintaining their original quality without preservatives and food additives. Dried foods are promising raw material for schools restaurants, especially fast food type bistros and cafes. Consumers of these types of products are power structures, food concentrates production, a special contingent (geologists, athletes, astronauts) and others. Therefore, based on theoretical studies found benefits dry as much as possible remain properties of native plant material, highlights the essence of physical processes occurring during drying. It is shown that the intensity of drying depends on the physical and chemical properties of materials and driving force of the process. Promising methods of drying, in terms of maintaining the nutritional value, ensuring appropriate remedial properties of dried vegetables, fruit and power consumption is freeze drying with cryosurgery, drying mixed heat supply and cold spray drying.
Key words: drying, benefits, graphics of drying, methods, characterization, convective drying, conductive drying, a high frequency drying, infrared drying, freeze drying, drying mixed heat supply, cold spray drying
Вступ. Проблема забезпечення ращонального харчування людини, його адекватносп i збалансованосп е одшею з важливших задач сумюно! науково! та практично! дiяльностi медиюв, технолопв харчування, сощолопв, системних аналггиюв та розробниюв шформацшних систем. Овочi виступають невщ'емною складовою ращону харчування людини, оскшьки мютять вс необхщш мшеральш речовини, вггамши, харчовi волокна тощо. Проте, е швидкопсувним i сезонним продуктом через високий вмют вологи (75...95 %) [1]. Тому для забезпечення населення овочами протягом року необхщно !х консервувати. Оскшьки сьогодш на перший план виходить стутнь натуральносп й харчова щншсть продукпв, то саме сушшня е оптимальним способом одержання продукпв тривалого збертання при максимальному збереженш !х вихщно! якосп, без використання консерванта та харчових добавок [2, 3].
Постановка проблеми у загальному виглядц формування щлей статть Сфера використання сушених продукпв може бути дуже широка. Споживачами даних видiв продукпв е силовi структури, харчоконцентратш виробництва, спецiальний контингент (геологи, спортсмени, космонавти) тощо. Нишшня державна полггика спрямована на популяризацiю та поширення серед населення краши здорового способу життя, що включае i здорове харчування. Саме тому при
149
створенш нових вищв продукпв i3 шдвищеною харчовою цiннiстю науковцями часто використовуються добавки i3 рослинно1' сировини. У бiльшостi випадкiв - це порошки, виготовлеш як i3 традицiйноï, так i з нетрадицшно1' сировини. Слiд вказати i на те, що усвiдомлення населенням необхщносп щоденного здорового харчування сприяе зростанню безпосереднього споживання сушених овочiв та фрукта, особливо серед дiтей та молодих осiб працездатного вiку.
Характерною рисою теперiшнього часу е швидкий розвиток закладiв ресторанного господарства, а саме: ресторашв, кафе, особливо швидкого харчування, санаторно-курортних, лiкувальних, освiтнiх, промислових i шших пiдприемств. 1з метою удосконалення надання послуг, залучення новоï клiентури та створення конкурентоспроможноï продукци, у бiльшостi iз таких закладiв розробляють меню iз направленою фiзiологiчною дiею на органiзм людини (наприклад, «щетичш страви», «вегетарiанська кухня», «впамшзоваш страви»). Це, у свою чергу, потребуе не лише свiжоï рослинноï сировини, а й наявностi високояюсних добавок iз овочiв та фрукпв.
Сушшня - це процес зневоднення продукту шляхом випарювання рщини, що утримуеться в ньому, за рахунок змши температури продукту [4]. Товарш форми сушених овочiв можуть бути рiзноманiтнi: кубики, пластинки, стружка, соломка, порошки рiзноï дисперсносп тощо [5]. Овочевi порошки можуть зберiгатись тривалий час без попршення якостi при майже повному збереженнi вихiдноï харчово1' цiнностi та використовуватись у технолопях харчових продуктiв широкого асортименту.
Метою статтi е аналггичний огляд технологiй сушiння овочiв та фруктiв.
Аналiз останшх дослщжень i публiкацiй. Зневоднення може вщбуватися без змiни агрегатного стану вологи (мехашчним шляхом або контактним масообмшом) або зi змiною агрегатного стану вологи (теплове зневоднення). Перший принцип зневоднення може бути здшснений мехашчними способами (вщтисканням, фiльтруванням, вiдстоюванням, центрифугуванням), змiшуванням продуктiв з рiзною волопстю або з водопоглинаючими речовинами. Другий принцип сушiння пов'язаний з витратою тепла на перетворення води в пару i вщведення пари з сушильного апарату в навколишне середовище. Така сушка називаеться тепловою.
Мехашчне зневоднення продукпв е бшьш дешевим способом, шж теплова сушка. Однак для сушшня овочiв та плодiв вiн не може бути використаний, так як не забезпечуе достатньо повного зневоднення i збереження вихщних показниюв якосп сировини внаслщок значних втрат водорозчинних речовин (цукрiв, вiтамiнiв, амiнокислот та ш.).
Перевагами сушiння перед шшими способами консервування е:
- сушшня е найбшьш природним способом консервування. Вш дозволяе отримувати напiвфабрикати високого ступеня готовности що характеризуються високими споживчими характеристиками без використання консерванта, барвниюв та смакоароматичних добавок;
- на вщмшу вщ заморожування сушшня не пошкоджуе цшснють клiтин, а лише випарюе з них вологу. В результат тсля вiдновлення продукт не втрачае свою структуру та може вживатися без додатково1' термiчноï обробки;
- сучасш способи сушшня дозволяють зберегти поживш речовини, що мютяться в нативнiй сировинi, та мiнiмiзувати 1'х втрати пiд час збертання;
- сушiння - це найпроспший спосiб переробки великих обсяпв сировини;
150
- cyrnrn^ виpiшye пpoблeмy екологи продукпв та oднoчacнo е eкoнoмiчнo ефективним (зiбpaнi та перероблеш в cвoeмy peгioнi дeшeвi oвoчi дозволяють зaмiнити взимку кoштoвнi покупш та xiмiчнo oбpoблeнi нeякicнi cyxoфpyкти);
- cyшeнi oвoчi не потребують вeликиx площ у cклaдcькиx пpимiщeнняx та cпeцифiчниx умов збepiгaння, обладнання;
- викopиcтaння cyшeниx oвoчeвиx нашвфабрикаив в тexнoлoгiяx cтpaв та кyлiнapниx виpoбiв дозволяе значно cкopoтити тривалють тexнoлoгiчнoгo пpoцecy, зокрема в пiдпpиeмcтвax швидкого xapчyвaння.
Пiд чac cyrnrn^ з cиpoвини видaляeтьcя бiльшa частина вологи та пiдвищyeтьcя кoнцeнтpaцiя cyxиx речовин (до 95.. .96 %). Як вщомо з лiтepaтypниx джерел, для розвитку мшрофлори нeoбxiднa пpиcyтнicть вологи, таким чином при випаровуванш останньо1' тepмiни збepiгaння пpoдyкцiï значно пoдoвжyютьcя.
Сyшiння е типовим нecтaцioнapним необоротним процеотм, в якому вoлoгoвмicт мaтepiaлy змiнюeтьcя як за об'емом, так i з чашм, а caм пpoцec прямуе до piвнoвaги [4]. ^тен^вишь cyшiння залежить вiд фiзикo-xiмiчниx влacтивocтeй мaтepiaлiв i pyшiйнoï етли пpoцecy Х. Таку зaлeжнicть можна опжати лiнiйним piвнянням, що вщповщае першому принципу тepмoдинaмiки нeoбopoтниx процеав:
J = L-Х, (1)
де j - гycтинa потоку; L - кшетичний кoeфiцieнт, що залежить вщ фiзикo-xiмiчниx влacтивocтeй мaтepiaлy; Х - pyшiйнa cилa ^o^cy.
Рyшiйнa cилa пepeнocy вологи мае вигляд:
xm=-v а (2)
m т
де f - xiмiчний пoтeнцiaл речовини; Т - температура.
В oкpeмиx випaдкax рушшною cилoю пepeнocy можуть бути гpaдieнти кoнцeнтpaцiï вологи (вoлoгoвмicтy), температури, ocмoтичнoгo тиcкy, загального тиcкy вcepeдинi тша тощо. Пpoцec cyшiння можна iнтeнcифiкyвaти за paxyнoк збiльшeння кiнeтичниx коефщенпв L i pyшiйниx cил Х. Однак, стад вpaxyвaти, що щ фактори залежать вiд температури i вологост! тiлa, тобто змiнюютьcя в процеш cyшiння.
Teopiя cyшiння cтвopювaлacь на бaзi фyндaмeнтaльниx aнaлiтичниx i eкcпepимeнтaльниx дocлiджeнь. Пiд чac cyrnrn^ з cиpoвини, перш за в^, випapюeтьcя волога, яка зaлишилacя на пoвepxнi oвoчiв пiд чac миття та бланшування. Це пoяcнюeтьcя тим, що ця волога не зв'язана з етровиною. Пюля цього починае випapювaтиcя волога caмoï cиpoвини. ож^ки бiльшa чacтинa вологи знaxoдитьcя в мaкpoкaпiляpax, тому перший пepioд тепло витpaчaeтьcя на випаровування води. В цей перюд cиpoвинa не пере^вает^я, що дае мoжливicть проводити ^o^c cyшiння за бiльш виcoкoï температури.
Дал^ коли в cиpoвинi зaлишaeтьcя невелика кiлькicть води i знaxoдитьcя переважно в мiкpoкaпiляpax, може статья розрив мiж випаровуванням вологи з пoвepxнi продукту i нaдxoджeнням ïï з внyтpiшнix шapiв. У цьому випадку на пoвepxнi yтвopюeтьcя шдгорша cкopинкa, а вcepeдинi нaгpoмaджyeтьcя пара, i продукт poзтpicкyeтьcя.
Пpoцec cyrnrn^ oпиcyeтьcя кривими cyшiння (pиc. 1), як xapaктepизyють змiнy cepeдньoï (штегральноГ) вoлoгocтi мaтepiaлy Wc пiд чac cyшiння т. Aнaлiз
151
таких кривих показуе, що на початку процесу, коли волопсть матертлу зменшусться за кривою аб мае мюце короткочасна стадш прогр1ву матер1алу (I). Тривалють ще! стадп залежить вщ товщини зразка. Дал1 волопсть змшюеться за лшшним законом:
Wi =■
dWc
dT
= const.
(3)
Цей перюд сушшня називають перюдом постшно! швидкосп сушшня (II) лшя (-к1). В перюд II температура на поверхш матер1алу дор1внюе температур1 мокрого термометра, проходить ад1абатне випаровування вологи. Якщо е вшьна волога, парщальний тиск водяно! пари над матер1алом дор1внюе тисков1 над чистою водою.
Iнтенсивнiсть випаровування вологи з вшьно! поверхш при стацюнарному режим1 (а режим II е стацюнарним) можна визначити за формулою Дальтона:
W
1 = Т=Ь (P - Рс)
кг/(м2 •с),
(4)
м
де W - кшьюсть рщини, яка випарувалася, кг; F - поверхня випаровування, Рр - коефщент масовiддачi, вiднесений до рiзницi парщальних тискiв, (кг вологи) / м2 х с х Па; РП, РС - парцiальний тиск водяно! пари над поверхнею i в середовищi вiдповiдно, Па; т - час, с.
Рис. 1. Крива сушшня
Для наближених розрахунюв можна користуватися формулою:
I = 5,7 о0,8 (Рп - РС)
(5)
де о - швидкють повпря, м/с.
Мiж кiлькiстю рiдини, що випарувалась, i витраченою теплотою е залежнють:
q = I • r = а • (tc, - tn)
(6)
де r - питома теплота випаровування, Дж/кг;
152
а - коефщент тепловщдач^ Вт/(м2^к);
tc,, tn - температури навколишнього середовища i поверхш випаровування вщповщно.
Оскiльки для адiабатного випаровування температура навколишнього середовища дорiвнюe температурi сухого термометра, а температура поверхш -температурi мокрого, то:
г W а ,
I =— = — (t -1 ) (7)
7-г V С М J
F Г
Починаючи вiд точки k1 (перша критична точка) швидюсть випаровування знижусться (III перiод сушiння). Точка k1 вiдповiдаe початку випаровування з матерiалу зв'язано! (пгроскошчно! вологи). Вiдповiдна цш точцi вологiсть називаеться критичною волопстю матерiалу. Вона бiльша пгроскошчно!, бо при сушшш вологiсть внутрiшнiх шарiв матерiалу бiльша, нiж на поверхш i залежить вiд товщини матерiалу i режиму сушiння (швидкостi i параметрiв сушильного агента). Зниження коефщента а в III перiодi сушшня враховують через вiдповiдну змiну вологовмюту:
а / ао = Wг / WKр (8)
де а0 - коефiцiент тепловiддaчi в перiодi постшно! швидкостi сушiння;
Wz, WKP - кiнцевa i критична волопсть мaтерiaлу вiдповiдно;
n - показник степеня, що залежить вiд властивостей мaтерiaлу i визначаеться експериментально.
В юнщ сушiння крива сушiння асимптоматично наближаеться до лшп рiвновaжно! вологостi, причому Wp (рiвновaжнa вологiсть) вiдповiдaе вибраному режиму сушшня. При рiвновaжнiй вологосп сушiння зaкiнчуеться, його швидкiсть дорiвнюе нулю. Для тонких мaтерiaлiв перюд I нaстiльки короткочасний, що на кривш сушiння його не видно. Для товстих мaтерiaлiв, особливо тих, що характеризуются малою вологопроникнiстю, перюду постшно! швидкостi сушiння (II) може i не бути.
Теоретично рiвновaжнa вологiсть може бути досягнута лише при несюнченно великiй тривaлостi сушшня; волопсть, близька до рiвновaжно!, досягаеться тсля зaкiнчення деякого промiжку часу.
Кшцева вологiсть продукту при вжцщ iз сушарки повинна вибиратися залежно вщ його призначення, умов транспортування i збереження. Нaйчaстiше кiнцевa волопсть нашвфабрика^в становить 5...6 %.
Основними факторами, що впливають на процес сушшня, е: температура сушильного агенту, швидюсть пов^ряного потоку, вщносна волопсть повпря, тиск, ступiнь подрiбнення сировини, товщина шару [4, 6, 7]. На початку сушшня збшьшення температури сушильного агенту призводить до прискорення процесу сушшня. Але одночасно збшьшуються тепловi втрати, якi нaйбiльш суттево в кiнцi сушiння, коли мaтерiaл мае низьку вологiсть. При сушшш сировини в нерухомому шaрi нижнш пласт стикаеться з сушильним агентом, який нагрггий до максимально! температури i з сушильною сiткою, це призводить до мюцевих перегрiвiв (максимальна температура не бшьше 70.. .75 °С).
Швидкiсть повiтряного потоку впливае на швидюсть сушшня тшьки на дшянщ постшно! швидкостi (при постiйнiй темперaтурi i вiдноснiй вологостi). Чим
153
вище швидкють повпряного потоку, тим вище швидкють сушки. Цей вплив е помпним при швидкосп повггряного потоку 5 м/с. Подальше збшьшення швидкосп повпряного потоку обмежуеться тим, що струмшь повпря «зривае» з сушильно! поверхнi дрГбш шматочки висушуваного матерiалу. Ця властивiсть повпряного потоку використовуеться при сушшш в «киплячому шарi», коли швидкють повпряного потоку складае 5...15 м/с. В кшщ сушшня швидкють повпряного потоку не чинить суттевого впливу на швидкють сушшня. На данш дшянщ швидкють не бiльше 1 м/с.
При постшнш температурi та швидкосп повпряного потоку зниження швидкосп сушшня на першому етат прямо пропорцшно збiльшенню вщносно! вологосп повпря. ПотГм ця залежнiсть зменшуеться Г знову зростае на кшцевому етапi сушшня. В цей момент залежнють процесу сушшня вщ вщносно! вологосп повпря визначаеться значенням рГвноважного вологовмюту, яке вщповщае залишковш вологосп висушуваного матерГалу.
Зниження тиску прискорюе процес сушшня, але лише на першому етат. Збшьшення товщини шару знижуе швидкють сушшня, в основному, на першому етат. За мГрою висихання товщина шару зменшуеться, Г швидкють сушшня тдвищуеться. Питоме навантаження впливае на продуктивнють сушильного обладнання. ЗГ збшьшенням товщини шару продуктивнють буде зростати, але до певно! межГ питомого навантаження матерГалу, потГм це призводить до зниження продуктивносп сушильного обладнання [7].
У процес сушшня з продуктами вщбуваються значш змши. Вони залежать, в першу чергу, вщ обраного способу Г режиму сушшня. Основш змши це: усадка, змша забарвлення, затвердшня, порушення вщновлювально! здатносп, втрата летких речовин [8].
Усадка матерГалу при сушшш - природний процес пщ час сушшня, коли сировина зменшуеться в розмГрах. ОвочГ належать до числа капшярно-пористих матерГалГв, тому при сушшш дають значну усадку, зменшуючись в об'емГ в 3.4 рази. Об'емна усадка харчових рослинних матерГалГв мае лшшну залежнють вщ вологовмюту матерГалу Г визначаеться за формулою:
V = Ус • (1 + Р ) (9)
де V - об'ем частинки в будь-який момент сушшня, см3; Vc - об'ем частинки абсолютно сухого натвфабрикату, см3; Д, - коефщГент об'емно! усадки.
При рГвномГрному сушшш Г невеликих перепадах вологи в матерГалГ усадка часток вщбуваеться зГ збереженням форми. НерГвномГрне сушшня призводить до спотворення форми частинок. При великих перепадах вологи - утворюються розриви Г трщини. Незворотш небажаш змши називають побуршням, фарбуванням, обвуглюванням або просто пщгорянням. РозрГзняють декшька ступешв перегрГву. Найлегша - змша кольору. Цей стутнь перегрГву не впливае на змшу смаку та аромату. Побуршня в процес сушшня викликаеться реакщею мелано!диноутворення мГж амшокислотами Г вщновлюючими цукрами, карамелГзащею за рахунок термГчного розкладу цукрГв, а також ферментативними реакщями, пов'язаними з процесом окислення полГфенольних сполук. Найпоширешший спосГб обмеження реакцш побуршня - сульфпащя продукпв перед сушшням. В результат цього пщвищуеться критична температура сушшня. Це дозволяе пщвищити температуру сушильного агента Г, таким чином, збшьшити продуктивнють сушильних установок.
154
Бшьш сильний переев впливае на смаковi i вiдновлюючi властивосп, на харчову цiннiсть сушених нашвфабрикапв. Пiдгоряння характеризуеться максимально допустимою критичною температурою, що в однакових овочiв залежить вщ вологостi. Серед овочiв найбiльш чутливою до пiдгоряння е цибуля. На кшцевому етапi сушшня критична температура приблизно дорiвнюе температурi висушувано! сировини. Критичну температуру пщгоряння можна пiдвищити на 5.. .10 °С, якщо овочi перед сушiнням пщдати сульфггацп.
Колiр овочiв при сушшш також може змшитися за рахунок реакцш окиснення, якщо висушують овоч^ якi довго зберiгалися в очищеному виглядi.
При сушiннi овочiв може спостертатися таке явище, що на певному еташ процес сушiння практично зупиняеться. Це вщбуваеться за рахунок того, що на поверхш сировини утворюеться практично непроникна для вологи тверда скоринка. За рахунок не! волога не може випаровуватися з поверхш продукту. Продукт всередиш залишаеться вологим. Щоб цього уникнути, продукти в початковий перюд сушшня при високш вщноснш вологосп висушують при низькш температурi сушильного агента. Якщо овочi нарiзанi на дрiбнi шматочки, то поверхневого затвердiння не вщбуваеться.
Щц час сушiння може виявлятись порушення регщратацшно! (вщновлювально!) здатностi. Зниження вщновлювально! здатностi викликаеться незворотнiм пере^вом овочiв. Вiн може вiдбуватися i без видимо! змiни забарвлення (побуршня). Це вiдбуваеться за рахунок того, що шсля випаровування вiльно! i механiчно зв'язано! вологи починае вщдалятися фiзико-хiмiчна волога. В результатi цього основш компоненти висушуваного матерiалу зазнають рiзних змiн. Серед них найбшьш значнi - затвердiння амiлопектину, пектину i бiлкiв.
Випаровуючись з матерiалу при сушiннi, волога разом з собою захоплюе i леткi компоненти овочiв. Внаслiдок цього сушенi нашвфабрикати втрачають смак i аромат. Склад летких речовин залежить вщ змши температури продукту в процесi сушшня, а також вщ тиску парiв летких компонентiв при данiй температура Велике значення мае також розчиншсть летких компонентiв у водi та шших речовинах висушуваного матерiалу. При деяких сучасних методах сушiння до сушених нашвфабрика^в додають ароматичнi концентрати.
Матерiали та методи дослiджень. На пiдставi аналiтичного огляду лiтератури проведено теоретичне дослщження способiв сушiння овочiв та фруктiв.
Виклад основного матерiалу. На сьогоднiшнiй день iснують рiзнi способи сушки. Найпоширенiшими е наступш: сублiмацiйна iз застосуванням крiодеструкцi!, конвективна, кондуктивна, високочастотна, шфрачервона тощо. Розглянемо деяю iз них.
Найбiльш прогресивним iз перерахованих способом консервування е сублiмацiйне заморожування iз крiогенним подрiбненням. Воно грунтуеться на використаннi низьких температур з застосуванням в якосп холодоагенту шертного середовища рiдкого азоту. Виготовлення порошкоподiбних добавок даним способом дае можливють не лише максимально повно зберегти бюлопчно активнi компоненти вихщно! сировини, а й збшьшити кiлькiсть вiтамiнiв та фенольних сполук з Р-вггамшною активнiстю [9, 10]. Кшцевий продукт отримують iз високою пористютю. Вiдновлений продукт не вимагае додатково! теплово! обробки. Завдяки високш мшробюлопчнш чистотi, отриманi порошки часто рекомендують до використання у дитячому та дiетичному харчуваннi. Одним iз головних недолiкiв даного способу е його значна вартють. Також сушшня таким способом вимагае
155
додатково! шдготовки теплонося. Пщдавати такш сушцi можна лише свiжi продукти, iншi - просто не витримають цього процесу.
Основним принципом конвективного сушшня е продування ^зь сировину догрiтого до максимально! температури повiтря або теплоагента. Пiд час висушування матерiал прогрiваеться до температур близько 70 °С. До переваг такого способу сушшня слщ вщнести i те, що за рахунок попереднього заморожування процес вiдбуваеться штенсившше на 25.30 %. В результат конвективного сушiння часто отримують продукти iз специфiчними органолептичними властивостями, що обмежуе ïx використання. Окрiм того, для сушшня можливо використовувати лише сировину iз високим вологовмiстом. На сьогодш активно ведуться роботи з удосконалення даного способу сушшня [4, 6, 7].
Сушшня кондуктивним способом е бшьш економiчним порiвняно iз iншими способами зневоднення, що пов'язано iз невеликою вартiстю обладнання та зниженими енерговитратами у оточуюче середовище. Така сушка вiдбуваеться шляхом передачi тепла вiд теплоносiя до продукту через роздшяючу ïx стiнку. В результат цього отриманий порошок мае невисоку споживчу яюсть та зменшений термш збертання через його нерiвномiрну вологiсть. Сушiння здiйснюеться за високих температур, що призводить до значних втрат рослинних мiкронутрiентiв (до 30.40 %).
Нинi вiдомi способи сушiння овочевоï та фруктовоï сировини iз ïï попереднiм обробленням за допомогою високотемпературних теплоносiïв або осаджувачiв. Перед сушшням сировина обробляеться спещальними речовинами. Це дозволяе створити на ïï поверхш тонку плiвку, що сприяе нагромадженню парiв усередиш шматочкiв при подальшому конвективному сушiннi, або ж за рахунок xiмiчного послаблення клггинних стiнок зменшуе тривалiсть процесу сушшня вщповщно. Одним iз головних недолшв даних способiв е суттевi втрати поживних речовин та необхщшсть додаткового оброблення сировини перед сушшням кислотами, фггином, пектином, розчином сахарози, речовинами, що запобтають знебарвленню.
До методiв сушшня, що не потребують наявност теплоносiя, вiдносять мiкроxвильове, дiелектричне, акустичне та 1Ч-сушшня:
- мiкроxвильове сушшня базуеться на впливi на продукт штенсивного електромагнiтного поля надвисоких частот;
- дiелектричне - вiдбуваеться за рахунок випливу на продукт струмiв високоï та надвисокоï частоти;
- акустичне - за рахунок самовипарювання вологи в результат виникнення градiента загального тиску в матерiалi за допомогою звукових коливань;
- сушшня за допомогою 1Ч-промешв вщбуваеться шляхом проникнення 1Ч-променiв у товщу продукту та передачi тепла з поверхш сировини в навколишне середовище. Волога спочатку перемщаеться всередину продукту, а згодом, за рахунок випарювання з поверхш, починае перемщуватися з середини на поверхню [8].
Привабливють даних способiв полягае у збережеш на 80.90 % поживних речовин продукту. Порошок швидко вщновлюеться та мае висою органолептичнi показники, високу мшробюлопчну чистоту. Така теxнологiя мае високу рентабельнють. У той же час складна конструкщя обладнання потребуе особливоï квалiфiкацiï персоналу та значних витрат в обслуговуваннi й ремонт. Також шд час проведення сушшня юнуе ймовiрнiсть термiчного пошкодження сировини, що
156
призведе до значного зниження харчово! та бюлопчно! щнносп сушеного продукту. Цей фактор сильно звужуе сферу використання сухого продукту.
До одних iз сучасних методiв вщносять сушку зi змiшаним теплотдведенням (ЗТП-сушку). Цей спосiб заснований на створенш умов для активно! гiдродинамiчно! та теплово! взаемодi! агента сушшня з об'ектом сушшня. Сировина знаходиться в середиш спещального тепломасообмiнного модуля -функцюнально! емностi (ФС), в якш площа поверхнi на порядок бшьша масообмiнно! поверхнi. При цьому, на вщмшу вiд традицiйного конвективного сушшня, теплоносш не мае безпосереднього контакту iз поверхнею, що вщдае вологу i передае теплоту об'екту через тверду газонепроникну стшку ФС будь-яким способом. Роль масообмшно! поверхш виконують наявш на поверхнi ФС зазори (щшини), розмiри й розташування яких на поверхш ФС визначаються режимами й видами матерiалу, що зневоднюеться. Сушильним агентом виступае зволожене повпря. Недолшом цього способу сушшня е те, що проводити процес можливо тшьки з використанням ФС сталих розмiрiв iз певними габаритами. У той же час слщ вказати на високу яюсть отриманих сушених продукпв. За сво!ми органолептичними i технологiчними властивостями сушенi продукти не поступаються продуктам, отриманим внаслщок сублiмацiйного сушiння [11].
Провiвши анатз найбiльш поширених способiв сушiння рослинно! сировини, слiд сказати i про те, що на територи Укра!ни е декiлька десяткiв виробникiв сушених продукпв. У бiльшостi випадкiв вони не формують ринку, оскшьки обсяги !х виробництв е недостатнiми, а асортимент обмежений.
Ниш на територи багатьох европейських кра!н усшшно реалiзуються закордоннi порошкоподiбнi добавки, виготовленi методом холодного розпилювального сушшня. В основу способу покладено традицшну технолопю розпилювального сушшня. Головною вщмшшстю модернiзованого способу сушшня вщ традицiйного е суттеве зниження температури обробки сировини у сушильнш баштi (45...50 °С). Низью температурнi режими дають змогу зберегти природш бiологiчно активних сполуки сировини повною мiрою та отримувати високояюсш сушенi продукти та порошки iз привабливими органолептичними властивостями, якi швидко вщновлюються у полярних середовищах.
Висновки. Таким чином, на пiдставi аналггичного огляду лiтератури щодо способiв сушшня овочево! i фруктово! сировини показано переваги даного способу консервування, оскшьки максимально збертаються нативш властивостi рослинно! сировини, процес е природним i економiчно рентабельним. Висвiтлено сутнiсть фiзичних процесiв, що вiдбуваються пiд час сушшня. Показано, що штенсивнють сушшня залежить вщ фiзико-хiмiчних властивостей матерiалiв i рушiйно! сили процесу.
За результатами аналггичних дослiджень встановлено, що перспективними способами сушшня, з точки зору збереження харчово! щнносп, забезпечення вщповщних вщновлювальних властивостей сушених овочiв та фрукпв та енергоемностi, е способи сублiмацiйного iз крiодеструкцiею, зi змiшаним теплопiдведенням та холодного розпилювального сушшня.
Лггература
1. Мякинникова Е. И., Яралиева З. А. Особенности технологии получения быстровосстанавливаемых криопорошков // Сборник материалов международной научно-технической интернет-конференции. - Кубанский государственный технологический университет. - Краснодар: Экоинвест, 2011. - 128 с.
157
2. Назаренко В. О., Юдачева О. П., Жук В. А. Формування якост товарГв. - К.: ЦУЛ, 2012. - 386 с.
3. Сушеные плоды и овощи [Электронный ресурс]. - Режим доступа : \wwwZ иИ1: http://www.znaytovar.rU/s/Sushenye_plody_i_ovoshhi.html.
4. Антипов С. Т. Тепло- и массообмен при конвективной сушке в движущемся слое продукта // Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности : Сб. науч. тр. /Воронеж. гос. технол. акад. - Воронеж, 2003. -Вып. 13. - С. 6-9.
5. Информационный портал "Пищевик". Новые виды фруктово-ягодного и овощного сырья, их использование в производстве кондитерских изделий» [Электронный ресурс]. - Режим доступа : \wfww/ иИ!: http://mppnik.ru/publ/novye_vidy_fruktovo_jagodnogo_i_ovoshhnogo_syrja_ikh_ispolzovanie _v_proizvodstve_konditerskikh_izdeHj/1 -1-0-151.
6. Транспортирование сушеных фруктов и овощей [Электронный ресурс]. - Режим доступа : \www/ иИ!: http://www.znaytovar.ru/s/Transportirovanie-i-xranenie-s.html.
7. Снежкин Ю. Ф. Научные основы разработки ресурсосберегающих технологий производства фруктово-ягодных порошков: дисс. ... доктора техн. наук: 05.14.04 и 05.18.12 / Снежкин Юрий Федорович. - К., 1993. - 631 с.
8. Пенкин А. А Разработка устройства инфракрасного излучения для термической обработки зерна и локального обогрева: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - М., 2005. - 20 с.
9. Антипов С. Т. Влияние значений напряженности электромагнитного поля на процесс диэлектрической сушки семян кориандра // Хранение и переработка сельхоз. сырья. - 2002. - №9. - С. 50-51.
10. Новые технологии биологически активных добавок с использованием в продуктах иммуномоделирующего и радиозащитного действия : монография / [Р. Ю. Павлюк, А. И. Черевко, В. В. Погарская и др.]. - К.: Харьк. гос. академия технологии и организации питания, 2002. - 205 с.
11. Погожих Н. И. Научные основы теории и техники сушки пищевого сырья в массообменных модулях. Специальность 05.18.12 - процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. - Харьков, 2002. - 365 с.
Стаття надшшла до редакцИ 17.09.2015
УДК 637.352:613.22
Ткаченко Н. А.*, д. т. н., професор, (nataliya.n-2013@yandex.ua) © УкраТнцева Ю. С.*, астрант, (yuliy@i.ua) Авершина А. С.**, к. т. н., (nanya-82@mail.ru)
*Одеська национальна академ1я харчових технологий, м. Одеса, Украгна
**Луганський нац^ональний аграрний университет, м. Луганськ, Украгна
ФРАКЦ1ЙНИЙ СКЛАД Б1ЛК1В У ПАСТАХ ДЛЯ ДИТЯЧОГО ХАРЧУВАННЯ
У статтг наведено результати визначення фракцШного складу бглкгв у пастах для дитячого харчування. Показано, що використання у технологи бглкових паст для дитячого харчування термостатного способу виробництва I розроблених заквашувальних композиций 1з монокультур В. anmalis БЪ-12 та змшаних культур Lactococcus 1асШ ssp. з тдвищеними протеолтичними властивостями у складг замороженого бакконцентрату FБУБ С-303 (або FБУБ С-303) чи у складг бакконцентрату FD БУБ СНN-11 (або FD БУБ СНN-19, або FD БУБ СНN-22, або FD БУБFlora-danica), отриманого люфтьним суштням, дозволяе отримати продукти
© Ткаченко Н. А., Укра!нцева Ю. С., Авершина А. С., 2015
158
