Сушіння як метод консервування

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вищий навчальний заклад Укоопспілки

„Полтавський університет економіки і торгівлі”

Кафедра товарознавства продовольчих товарів

Курсова робота

з «Теоретичних основ товарознавства»

на тему: «Сушіння як метод консервування»

Полтава 2012



План

Вступ

1. Сутність процесу сушіння

2. Конвентивне сушіння

3. Висушування у віброкиплячому шарі

4. Сублімаційне сушіння

5. В'ялення

Висновки

Список використаних джерел



Вступ

Сушіння є найстарішим методом консервування. У процесі сушіння з продукту видаляється волога, що позбавляє мікроорганізми середовища для розвитку. Сушка може здійснюватись як на відкритому повітрі, на вітрі для запобігання загнивання, так і за допомогою вакууму. Широко поширене засолення і засушення м'яса.

Цей найдавніший спосіб консервування ґрунтується на видаленні вологи з продуктів, в результаті чого мікроорганізми не здатні розвиватися. Сушать молоко, молочні продукти, рибу, плоди, овочі, гриби. При сушінні продукти значно втрачають у масі, що полегшує їх транспортування та зберігання, збільшується енергетична цінність товару в порівнянні з вихідною сировиною. При сушінні змінюються форма і розмір продукту в результаті ущільнення тканин (усадки). Від розміру усадки залежать зовнішній вигляд і пористість продукту. Чим менша пористість продукту, тим гірше його здатність набухати. Біологічна цінність сушених продуктів залежить від виду сушіння. Сушені продукти мають великий термін зберігання. Але при сушінні має місце ряд небажаних змін: окислення ліпідів і вітамінів, погіршення смако-ароматичних властивостей. [8]

Сушіння буває:

- природне (на сонці і в тіні);

- штучне (теплове, сублімаційне, мікрохвильове).

Теплова сушка здійснюється в сушарках за допомогою нагрітого до температури 60-200 повітря.

Більшість продуктів висушуються до вмісту вологи 8-14% (овочі, крупи, сухарі та ін.). У них припиняються ферментативні процеси через відсутність вільної води. Продукти, багаті на цукор та інші розчинні речовини (слива, абрикоси, яблука та інші плоди), висушують до більш високого вмісту вологи - 20-23%, так як у них пригнічується діяльність мікроорганізмів не тільки шляхом видалення вологи, але і зростанням осмотичного тиску середовища, тобто підвищується концентрація цукру та інших водорозчинних речовин. Так, в сушених абрикосах міститься 67% цукрів, в яблуках - 63% і т. д.

Існують наступні види сушіння:

- сублімація;

- конвентивне сушіння;

- висушування у віброкиплячому шарі;

- в'ялення і т. д.

Сушка (обезводнення) проводиться для запобігання або уповільнення фізико-хімічних, біологічних та інших процесів, які сприяють зниженню поживної цінності продуктів або їх псування. [7]

Отже, тема моєї курсової роботи актуальна і метою є вивчення сушіння як методу консервування, а також його різновидів. А тому для реалізації поставленої мети, необхідно охарактеризувати наступні види сушіння:

- конвентивне сушіння;

- висушування у віброкиплячому шарі;

- сублімаційне сушіння;

- в'ялення.



1. Сутність процесу сушіння

Сушіння - це тепло- і масообмінний процес, в результаті якого відбувається зневоднення продукту. Вологість більшості продовольчих товарів становить 40-90%, що обумовлює обмежений термін їх зберігання. Здатність продуктів до тривалого зберігання багато в чому визначається активністю води, яка має термодинамічне значення.

Під час сушіння вологих пористих матеріалів, якими є більшість продовольчих товарів, у першу чергу видаляється волога змочування і капілярна, що випаровується з поверхні матеріалу та з капілярів. Це вільна волога, випаровування якої підкоряється законам випаровування рідини з вільної поверхні. Потім відбувається випаровування адсорбційної вологи, для видалення якої потрібно більше енергії. Випаровування осмотичної вологи відбувається протягом всього процесу сушіння, так як в результаті випаровування всіх видів вологи збільшується осмотичний тиск. Випаровування вологи з продуктів завершується після досягнення рівноваги між процесами десорбції (сушіння) і сорбції (поглинання) вологи продуктом.

У процесі сушіння зменшуються маса та об'єм продукту, що сприяє економії тари, складських приміщень і транспортних засобів, а також збільшення енергетичної цінності товару в порівнянні з початковою сировиною. Сушені продукти мають великий термін зберігання. Проте при сушінні має місце ряд небажаних змін: окислення ліпідів і вітамінів, погіршення смако-ароматичних властивостей

Сушіння -- процес видалення вільної вологи за певних параметрів повітря без руйнування клітинної тканини або без зміни енергетичної цінності продукту. Під час виробництва м'ясопродуктів сушіння застосовують для надання продуктам щільної консистенції і більшої стійкості при зберіганні та транспортуванні. На сушіння направляють напівкопчені, варено-копчені та сирокопчені ковбаси і копченості. [1]

Для зневоднення подібних за складом, структурою та властивостями продуктів, що виробляються підприємствами м'ясної промисловості, застосовують конвентивну, в невеликих масштабах кондуктивну і сублімаційну сушки. Ці способи відрізняються механізмом тепло- і вологообміну між продуктом і навколишнім середовищем та механізмом перенесення вологи в продукті. У зв'язку з цим кожному з них властивий певний режим і характерний стан матеріалу, який піддається сушінню, форма і розміри зневодненого зразка. Вибір того чи іншого способу сушіння зумовлюється можливістю або неможливістю змінювати стан і форму продукту з метою підбору найбільш економічного способу, а також таких умовах, які забезпечували б отримання продукту із заданими властивостями, уникнувши небажаних його змін у процесі сушіння. У більшості випадків можливі небажані зміни тим більш вірогідні, чим більше вологи міститься в матеріалі, що направляється на сушіння. У подібних випадках оптимальний режим сушки ступінчастий з поступовим підвищенням інтенсивності в міру висихання продукту, якщо такий режим не суперечить технологічними вимогами.

Обмін речовин у живих організмах протікає у водному середовищі. Нестача води порушує його і, отже, уповільнює або повністю припиняє життєдіяльність мікроорганізмів. Мінімальний вміст вологи в білкових продуктах, за якого можливий розвиток бактерій, дорівнює майже 25-30%, цвілеві гриби можуть розмножуватися за вмісту вологи близько 15% і менше, якщо відносна вологість повітря більша ніж 75%, а температура -- вища за 10°С. Оскільки за високої відносної вологості висушені продукти можуть сорбувати вологу з повітря і змінюватися під дією кисню, їх можна зберігати тривалий час, але за умови, що продукт повністю ізольований від зовнішнього середовища. [2]

Зневоднення, якщо воно відбувається в умовах, які самі по собі не можуть стати причиною загибелі мікроорганізмів, не веде до їхнього відмирання. Висушування під глибоким вакуумом є одним із способів консервації бактеріальних культур, які мають промислове значення. Проте з часом неспороутворювальні мікроорганізми на сухих продуктах або в зневоднених середовищах поступово відмирають. Інтенсивність відмирання залежить від умов зберігання сухих препаратів. Ковбасний фарш, висушений до вологості 25% і поміщений у герметичну консервну банку під вакуумом, може зберігатися протягом року. Різні мікроорганізми мають різну стійкість до зневоднення. Спороутворювальні мікроорганізми витримують зневоднення порівняно легко. Мікроорганізми відмирають на зневодненому продукті в різні терміни, які залежать від їхніх біологічних особливостей, властивостей продукту, умов сушіння і зберігання продукту.

Сушіння не можна використовувати для стерилізації та знешкодження харчових продуктів, які вражаються шкідливою мікрофлорою. Сушіння має істотну перевагу перед іншими способами консервації: висушені продукти мають значно меншу масу і займають менший об'єм порівняно з продуктами, консервованими іншими способами, і містять ту саму кількість поживних речовин. Це значно полегшує їхнє зберігання та транспортування.

Зневоднення сушінням не позбавлене істотних недоліків. Висушені до незначної вологості продукти не можна використовувати без попередньої підготовки, яка іноді потребує тривалого часу і особливих умов. У процесі сушіння разом з водяною парою видаляються леткі ароматичні та смакові речовини; можлива хімічна взаємодія частин продукту з киснем повітря, зміни продукту під впливом підвищеної температури і т. ін. Усе це потребує дотримання певних умов сушіння відповідно до особливостей продукту, який сушать, і ускладнює процес сушіння.

Таким чином, завдяки консервації сушінням можна практично повністю припинити мікробіальні та автолітичні процеси в продукті та зберігати його протягом тривалого часу. Але необхідний для цього ступінь зневоднення робить продукт малопридатним до вживання в їжу без попередньої підготовки. Тому, за можливості, доцільно поєднувати неповне зневоднення продукту з іншими способами консервації -- солінням, копченням.

У наш час, на підприємствах харчової промисловості використовують різні способи сушіння. [1]

Під час конвентивного сушіння (гарячим повітрям) видалення вологи здійснюється повітрям температурою 80-120?С в сушильних установках. Таким способом сушать плоди, овочі, дріжджі та ін.

Розпилювальна сушка застосовується для зневоднювання рідких продуктів, які розпорошуються в сушильній камері, куди подається повітря температурою 140-150?С. Тривалість знаходження продукту в камері 5-30 с., при цьому повністю зберігаються білки і вітаміни. Розпилювальне сушіння застосовують при виробництві сухих молочних продуктів, яєчного білка, фруктових і овочевих порошків та ін.

Конвентивне (контактне) сушіння здійснюється при безпосередньому контакті вологого продукту з гарячою поверхнею. Недоліком цього способу є те, що при контакті з гарячою поверхнею відбувається денатурація білків.

Одним із різновидів конвентивного способу є сублімаційне сушіння, яке засноване на видаленні вологи з заморожених продуктів шляхом сублімації води, тобто безпосереднього переходу льоду в пар, минаючи рідку фазу, в умовах глибокого вакууму. На першій стадії відбувається швидке заморожування продукту до температури не вище -17?С протягом 15-20 хв. з видаленням 10-15% льоду. На другій стадії відбувається зневоднювання продуктів в результаті нагрівання плит, на яких вони знаходяться. При цьому продукт втрачає до 80% вологи. Тривалість процесу сублімації 10-20 год. На третій стадії відбувається теплова вакуумна сушка, в результаті якої видаляється адсорбційно-пов'язана волога протягом 3-4 годин до залишкової вологості продукту 3-6%.

Під час сублімаційного сушіння максимально зберігаються хімічний склад, харчова цінність, органолептичні властивості продукту, а термін зберігання продукту може бути збільшений до 3 років. Сублімаційне сушіння застосовують для зневоднювання продуктів рослинного і тваринного походження. [3]

Радіаційна сушка ґрунтується на перенесенні тепла від джерела енергії шляхом електромагнітних коливань через середовище, прозоре для теплового випромінювання. Опромінення як промисловий спосіб обробки харчової сировини застосовують більш ніж в 20 країнах. Перевагою радіаційної обробки є пригнічення життєдіяльності багатьох видів гнилісної мікрофлори і комах-шкідників за відносно низьких доз опромінення.

Оптимізація процесу термообробки продукту пов'язана з використанням інфрачервоних променів (ІЧП). Особливість обробки продукту ІЧП - створення високого градієнта вологості за рахунок швидкого зменшення змісту вологи поверхневих шарів. Перспективно використання керамічних матеріалів як перетворювачів ІЧП.

Консервування повареною сіллю і цукром. Метод заснований на збільшенні концентрації сухих речовин у продукті при підвищенні осмотичного тиску, що веде до плазмолізу клітин і загибелі мікроорганізмів. Необхідний ефект досягається при концентрації цукру 60-65%. Аналогічну дію надає кухонна сіль в концентрації 10-20%. [3]

2. Конвентивне сушіння

У м'ясній промисловості конвентивне сушіння застосовують для більш-менш глибокого зневоднення м'ясних продуктів, щоб збільшити тривалість їхнього зберігання (ковбасні вироби, копчення). Конвентивним сушінням зневоднюють харчові та технічні продукти тваринного походження з метою їх консервації: м'ясо, яйця, кров і кров'яну плазму, желатин, клей, шкури, кишки. За законом конвентивного сушіння відбувається мимовільне зневоднення м'ясопродуктів у процесі їх технологічного оброблення (наприклад, під час обжарювання ковбасних виробів) і в період зберігання продуктів в умовах контакту із зовнішнім середовищем.

У м'ясній промисловості застосовують такі способи конвентивного сушіння:

- в потоці теплоносія (зазвичай повітря) - характерна для матеріалів будь-якої форми і будь-яких розмірів;

- у розпилювальному стані - характерне для будь-яких текучих матеріалів.

Під час конвентивного сушіння підведення тепла, необхідного для підігрівання матеріалу і випаровування вологи, відбувається в результаті теплообміну поверхні матеріалу з сушильним агентом (в окремому випадку - з повітрям). Середовище, що передає тепло, одночасно видаляє вологу, що випарувалася, з поверхні матеріалу. [1]

Залежно від вологоутримання об'єкта сушіння і від навколишнього повітря матеріал може або віддавати вологу навколишньому повітрю (десорбція) або, навпаки, сприймати її від повітря (сорбція). При контакті з повітрям матеріал сорбує або десорбує вологу до рівноважного стану, матеріалу, що чисельно характеризується рівноважною вологістю Wp, яка настає в мить, коли парціальний тиск пари біля поверхні матеріалу вирівнюється з парціальним тиском пари в навколишньому повітрі. Рівноважна вологість є функцією парціального тиску водяної пари в повітрі або відносної вологості. Рівноважна вологість залежить від властивостей матеріалу. Деяке зменшення рівноважної вологості спричинює підвищення температури. Для білкових матеріалів характерне падіння рівноважної вологості в міру зневоднення, особливо якщо сушіння тривале. Це є наслідком зменшення вологозв'язувальної здатності, рН середовища, спричинене зміною, і утворенням конденсаційних структур.

Рівноважна вологість м'ясопродуктів зменшується під час теплової денатурації білків. Максимальну вологість, яку можна досягти сорбцією вологи з повітря, називають гігроскопічною. Стан матеріалу при його вологоутриманні, рівного або менше гігроскопічного, називають гігроскопічним станом. Матеріал може досягти вологості більше від гігроскопічної лише за безпосереднього контакту з краплиннорідкою вологою. Будучи зануреним у воду, він насичується до максимального вологоутримання -- вологоємності.

Під час проведення сушіння треба враховувати тепловиділення, вологовиділення та кондиціонування повітря.

Тепловиділення в сушильній камері:

Q = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6,

де Q1 -- тепловиділення від тих, що працюють у приміщенні;

Q2 -- тепло, що виділяється освітленням;

Q3 -- припливи тепла через захищаючі конструкції;

Q4 -- припливи тепла від сонячної радіації;

Q5 -- кількість тепла, необхідна для випаровування з поверхні підлоги;

Q6 -- кількість тепла, що виділяється в процесі технологічного оброблення.

Вологовиділення в сушильній камері:

W = Wпр + Wр + Wп,

де Wnp -- кількість вологи, що виділяється продуктом у процесі сушіння;

Wp -- кількість вологи, що виділяється робітником;

Wп -- кількість вологи виділеної з мокрої поверхні підлоги.

Кондиціонування повітря в сушильній камері. На підставі практичного досвіду встановлено такі параметри в сушильних камерах, що забезпечують задовільну якість продукту: температура 10-12°С, відносна вологість - 75%, швидкість руху повітря за природної циркуляції 0,1-0,2 м/с. [1]

Сушіння в потоці теплоносія (повітря). На початку сушіння залежно від температури продукту, який поступає в сушарку, можливі два випадки:

1) коли температура продукту нижче за температуру мокрого термометра стосовно параметрів повітря в сушарці (звичайний випадок сушіння);

2) коли температура продукту вища за температуру мокрого термометра (наприклад, ковбаси безпосередньо після копчення, парне м'ясо, що поступає в холодильник).

На початку сушіння відбувається підвищення або зниження температури поверхні матеріалу до температури мокрого термометра. Тільки з цього моменту процес конвентивної сушки, якщо температура сушильного агента постійна, можна вважати сталим. Таким чином, у більшості випадків сушіння початковий період процесу відхиляється від тих закономірностей, яким проходить сушіння в цілому. Проте це відхилення істотно не позначається на математичній інтерпретації кінетики сушки. [4]

Процес конвентивного сушіння складається з трьох фаз (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема процесу конвентивного сушіння

При цьому якщо пароутворення відбувається на поверхні, волога всередині матеріалу переміщується у вигляді рідини, а якщо на глибині, то від поверхні випаровування до поверхні матеріалу у вигляді пари.

Отже, сушіння залежить від швидкості фазового перетворення вологи, від механізму і швидкості переміщення вологи всередині матеріалу і від швидкості її переходу в навколишнє середовище через граничний шар. Таким чином, він визначається тепло- і вологообмінам всередині матеріалу і поза ним.

У процесі сушіння відбувається природне зменшення розмірів зразка, що пояснюється видаленням вологи, якщо вона не знаходиться в твердому стані, як це спостерігається під час сушки, сублімації. Це природне зменшення розмірів називається усадкою.

У міру сушіння волога по перетину зразка розподіляється нерівномірно, виникає градієнт вологості. Якщо цей градієнт не більший від допустимого, тобто якщо нерівномірність розподілу вологості не є надмірною, усадка відбувається рівномірно по всьому об'єму, не супроводжується деформацією або руйнуванням зразка.

Коли м'ясопродукти знаходяться в сушильній камері, починається випаровування вологи з поверхні. Інтенсивність її переходу в навколишнє середовище залежить від концентрації вологи в поверхневому шарі та в навколишньому середовищі. З переходом вологи з поверхневого шару в навколишнє середовище вона починає переміщуватися з внутрішніх шарів до поверхні.

Під час сушіння великих зразків у структурі яких переважає колоїдний стан (фарш сирокопчених ковбас), крім деформації зразка можливе виникнення іншого роду небажаних явищ, що спричинюються надмірною нерівномірністю розподілу вологості. [5]

Із зменшенням вологості зовнішнього шару до рівня, близького до адсорбційного, різко зростає міцність цього шару. Ущільнення зовнішнього шару може призвести до псування продукту, оскільки ускладнює витягання вологи з середини. Зростання міцності шару за його кільцеподібної форми на поперечному розрізі зразка різко зменшує його здатність до усадки. На практиці таке явище, як зміна стану зовнішнього шару, відоме під назвою гартування. Але усадка внутрішніх шарів продовжується в міру зменшення їх вологості. У результаті інтенсивного зменшення об'єму внутрішніх шарів порівняно із зовнішнім, між цими шарами може відбутися розрив. Утворюються порожнини, що одержали назву ліхтарів. Унаслідок випаровування вологи в зовнішніх шарах виникає градієнт концентрації розчинних речовин, направлений від центра до периферії. Такий напрямок градієнта спричинює перенесення розчинних речовин від периферії до центра. Внаслідок цього чим ближче до центра зразка, тим більша абсолютна кількість розчинних речовин, хоча розподіл їх концентрації у водній фазі має зворотний характер (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Характеристика перенесення розчинних речовин у продукті під час сушіння

Тривалість сушки, діб	Концентрація солі у водній фазі, %	Вміст солі, % до сухої речовини
	Центр	Периферія	Центр	Периферія
10	7,55	8,23	16,6	10,9
20	9,61	9,87	17,1	10,2
30	13,55	17,20	19,7	9,1

Нерівномірність розподілу розчинних речовин зростає зі збільшенням інтенсивності сушіння. При сушінні солоних виробів зростання концентрації солі в зовнішньому шарі може спричинити випадіння кристалів солі на поверхні. При інтенсивному випаровуванні вологи під час обжарювання сосисок на периферії може утворюватися рожеве кільце внаслідок підвищення концентрації нітриту, якщо він не повністю вступив у реакцію з міоглобіном. [6]

Під час сушіння концентрація коптильних речовин у зовнішньому шарі значно зменшується, а у внутрішніх збільшується, але менш інтенсивно, оскільки частина коптильних речовин десорбує в зовнішнє середовище. Перенесення коптильних речовин у центральну частину відбувається з дуже невеликою швидкістю. Навіть після 10 діб сушіння їх концентрація в центрі ковбас у багато разів менша, ніж на периферії, і не досягає рівня, достатнього для прояву бактерицидного ефекту.

Розпилювальне сушіння. У м'ясній промисловості для зневоднення крові, сироватки (плазми) та формених елементів крові, яєчної маси, яєчного жовтка і білка застосовують розпилювальне сушіння. Доведено доцільність розпилювального сушіння клейових і желатинових бульйонів, а також суспензій тваринних тканин у промислових умовах.

Завдяки високій дисперсності (діаметр частинок у середньому 50-100 мкм), що забезпечується розпилюванням, досягається різке збільшення питомої поверхні матеріалу, що сушиться. Зменшення розмірів частинок зводить до мінімуму вплив внутрішньої дифузії на швидкість сушіння, що особливо важливо для таких колоїдних матеріалів, як кров, клей, желатин, яйце. Крім того, невеликі розміри частинок практично виключають уповільнюючий вплив явища термовологопровідності. Завдяки цьому тривалість сушіння в розпилювальному стані вимірюється секундами.

Під час розпилювального сушіння слабкозв'язана волога відокремлюється раніше, ніж матеріал, що сушиться, та встигає нагрітися до критичної температури. У цей період різко знижується температура повітря поблизу зневодненої частинки. Завдяки цьому навіть термолабільні речовини (білки, вітаміни та ін.) зберігають майже повною мірою свої властивості за відносно високої температури сушіння (130-180°С). Недолік розпилювального сушіння - контакт продукту в поєднанні з високою дисперсністю з киснем повітря, внаслідок чого існує небезпека окислення складових частин продукту. Але продукт, висушений у розпилювальній сушарці в струмі інертного газу, за якістю мало поступається продукту, висушеному під глибоким вакуумом.

Розпилювальне сушіння складається з трьох процесів, що протікають послідовно:

- розпилювання рідини;

- сушіння розпорошеного матеріалу;

- відокремлення висушеного матеріалу від повітря. [6]

Механізм процесу розпилювального сушіння аналогічний механізму конвентивного сушіння. Внаслідок малих розмірів частинок переміщення вологи всередині частинки мало впливає на інтенсивність випаровування, яка визначатиметься головним чином зовнішніми умовами тепло- і вологообміну: температурою та вологістю повітря і аеродинамікою взаємодії частинок з повітрям.

Процес сушіння в розпилювальному стані продовжується лише до тих пір, поки частинки матеріалу зважені в повітрі. Оскільки цей період невеликий, зневоднення закінчується раніше, ніж буде досягнуто рівноважної вологості. Вологість продукту до цього моменту залежить від його складу і знаходиться в лінійній залежності від вмісту в ньому білкових речовин як найбільш гідрофільних. [6]

3. Висушування у віброкиплячому шарі

Сушіння у киплячому і віброкиплячому шарі відбувається під тиском потоку гарячого повітря шар фруктів висушується у напівзваженому стані. Фрукти, висушені у віброкиплячому шарі, мають високу якість і швидко розварюються. Фрукти, сушені з вибуханням у закритому апараті, швидко відновлюються при кулінарній обробці (за 6-10 хв. замість 18-25 хв. при конвентивному сушінні).

Віброкиплячий шар утворюється або під впливом тільки вібраційних коливань, або при спільній дії вібраційних коливань і швидкості повітря. У першому випадку теплопідвід здійснюється ІК променями або контактним способом, другий випадок відноситься до конвентивного методу сушіння.

Сушильні установки віброкиплячого шару компактні, забезпечують гарне перемішування, турбулізацію прикордонного шару і транспортування матеріалу. У цих установках немає виносу матеріалу, тривалість перебування матеріалу в сушильній установці регулюється змінюючи висоту порогу в кінці жолобу.

У подібних сушильних апаратах шар псевдозрідження утворюється в результаті продування крізь опірну решітку теплоносія або шляхом механічних вібрацій. Віброкиплячий шар має однорідну структуру, при цьому відсутнє стирання частинок. Дрібні частинки висушуваного продукту в віброкиплячому шарі рухаються паралельно один одному. Також, поздовжній рух вібруючого шару може бути забезпечений принципом повного витіснення. В умовах великого виробництва це дозволяє організувати перехресний струм на більш низькій швидкості газу. Тепло при цьому забезпечується за рахунок нагрівачів, розташованих у віброкиплячому шарі.

Агрегати з киплячим і виброкиплячим шарами використовують для сушіння різних дрібнозернистих продуктів, усередині яких на одній або декількох ступінчастих решітках продукт висушується в "киплячому" або "віброкиплячому" станах. [9]

Для забезпечення рівномірного кипіння частинок продукту агент сушіння подається на решітку рівномірно і з відповідною швидкістю розподіляється по всій площі. Сушіння у віброкиплячому шарі характеризується високою інтенсивністю, але пов'язане з підвищеною витратою електроенергії.

За гідродинамічною ознакою агрегати з киплячим шаром можуть мати прямокутну або циліндричну форми, конічну форму з фонтануючим або вихровим шарами, а також з локальним фонтануванням. За способом теплопідводу конструкції агрегатів можна розділити на агрегати з підведенням теплоти тільки з агентом псевдозрідження, з перегрітим розчином, що розпилюється, і кондуктивним - через теплообмінник у шарі.

Сушарки Р3-ОСС застосовують для сушіння молочного цукру; сушарки А1-КВР-12 - для сушіння круп і хлібопекарських дріжджів; сушарки А1-ОГК - для сушіння казеїну. Сушарка Р3-ОСС (рис. 3.1) складається з сушильної камери 6, віброколонки для підсушування продукту 7, зони 5 інтенсивного сушіння, зони 4 охолодження. Продукт завантажується живильником 8, вивантажується через випускний пристрій в нижній частині охолоджувача. Повітря засмоктується вентилятором 2 через фільтр 1 з атмосфери, нагнітається в калорифер 3 і відводиться через скрубер 9.

Рис. 3.1. Сушильна установка для сушки молочного цукру Р3-ОСС

Молочний цукор живильником подається у вібропідсушувач 7, потім потрапляє в зону сушіння і далі в зону охолодження. [9]

Сушарка А1-ФМУ (рис. 3.2) відноситься до віброкиплячих установок з використанням інертних носіїв. У сушарці вібрує тільки газорозподільна решітка 6, встановлена з невеликим зазором в сушильній камері 1. В установці застосований ексцентриковий одновальний вібропривід 5 з обертовими противагами. Сушильна камера 1 теплоізольована і має внутрішній діаметр 600 мм.

Рис. 3.2. Вібросушарка з використанням інертних матеріалів А1-ФМУ

До складу установки входять видатковий 3 і прийомний 4 баки, встановлені на рамі 12. Форсунки 9 розпорошують продукт і наносять його на поверхню інертного матеріалу, який, вібруючи на решітці 6, контактує з відбійної сіткою 7. Циклони 11 вловлюють висушений продукт і направляють його в збірні бачки 8. Сушарка забезпечена дверцятами 10 для технологічних цілей. [9]

Вібросушарки. Застосування таких сушарок дозволяє інтенсифікувати тепло- та масообмін між частинками та газом в результаті турбулізації пограничного шару та забезпечити стійкий гідродинамічний режим. Вібросушарки за конструктивними ознаками ділять на горизонтальні лоткові та вертикальні. За гідродинамічними умовами: з режимами віброаерокиплячим та віброкиплячим шаром.

Віброаерокиплячий режим створюється в апаратах за умов псевдозрідження матеріалу як під дією гідродинамічних сил газового потоку, що подається через перфороване або пористе днище, так і під дією вібрацій створюваних вібруючими елементами. Такий режим застосовують для сушіння грубозернистих матеріалів широкого гранулометричного складу, матеріалів здатних до злипання та комкування, для дрібнодисперсних матеріалів, здатних до каналоутворення. Тобто, такий режим використовується у випадку, коли матеріал неможливо перевести в рівномірний киплячий шар газовим потоком.

Віброкиплячий режим створюється в таких апаратах, де псевдо зрідження, перемішування та напрямлений рух дисперсного матеріалу відбувається тільки під дією вібрацій робочого органу. При цьому тепло може підводитися до матеріалу конвентивним, кондуктивним та комбінованим способами. Такі апарати використовуються для досушування матеріалу або для сушіння добре сипких матеріалів.

Перевагою таких сушарок є компактність, мала енергоємність, легкість моделювання процесу. Продуктивність багатьох конструкцій вібросушарок - до 25 т/год. Основні елементи будь-якої конструкції - перфорований жолоб та вібратор. [11]

Сушарки з киплячим (псевдозрідженим) шаром. У сушарці з киплячим шаром матеріал покладений на ґрати, через які продувається сушильний агент зі швидкістю, необхідною для створення киплячого шару.

Вологий матеріал шнековим живильником ШЖ, подається в шар продукту, що «кипить» на газорозподільній решітці в апараті з киплячим шаром АКШ. Атмосферне повітря подається газодувкою ГД в калорифер К, де нагрівається за рахунок конденсації граючої пари до температури 150, а потім поступає під решітку АКШ. Повітря виходить з великою швидкістю з отворів газорозподільної решітки. Нагріте повітря змушує перейти матеріал в псевдо зріджений стан та висушує його. Сухий продукт безперервно вивантажується дозатором Д на стрічковий транспортер СТ. Відпрацьоване повітря очищується в циклоні Ц. Пил вивантажується з циклону та разом з сухим матеріалом, як готовий продукт, подається стрічковим транспортером на склад або на подальшу переробку.

Основною перевагою киплячого шару є збільшення поверхні контакту фаз і за рахунок цього - скорочення витрати палива. Тепловтрати від стінок в апаратах киплячого шару обмежені зоною киплячого шару, висота якої 1000-1500 мм, температура стінок в зоні дорівнює температурі киплячого шару (приблизно 120-1500C). Завдяки теплоізоляції стінок втрати тепла в навколишнє середовище складають не більше 3-5%. Слід також відмітити, що максимальна одинична потужність установок киплячого шару в 1,2-1,5 разів більша, ніж в барабанних сушарках.

До переваг установок киплячого шару слід також віднести суттєве зниження металоємності і вартості апаратів, зменшення виробничої площі, простота автоматизації та регулювання.

Але, поряд з перевагами, установки киплячого шару мають і недоліки. В таких апаратах швидкість повітря не тільки впливає на тепломасообмін, але й визначає структуру шару. Для псевдозрідженого стану шару необхідні певні швидкості теплоносія, які в більшості випадків є далеко не оптимальними для реалізації процесу сушіння і це не дає можливості працювати з матеріалом, що має широкий діапазон зернового складу. Дійсно, щоб не було відкладень продукту на газорозподільчій решітці, швидкість псевдозрідження розраховують, орієнтуючись на максимальний розмір частинок. Тому, цілком можливе винесення частинок менших розмірів з шару або їх пересихання. Високі швидкості газів і повітря в процесах сушіння призводять до непродуктивних втрат тепла і тим самим знижують коефіцієнт корисної дії установок. Суттєвим недоліком також є винесення дрібних частинок з робочої зони апарату, що потребує встановлювати пилоочисну апаратуру. [10]

Під час сушіння дисперсних матеріалів в установках киплячого шару утворюються дрібні частинки внаслідок тертя та співударів, що відіграє негативну роль у випадку певних вимог до якості продукту, його дисперсного складу. Швидкість теплоносія нижче критичної сприяє утворенню канальних проскоків газу, порушує перемішування в шарі і рівномірне протікання процесу внаслідок того, що утворюються застійні зони. Також недоліком є те, що швидкість руху теплоносія в сушарках з псевдозрідженням не може бути вищою другої критичної швидкості (швидкості, при якій відбувається винесення матеріалу з апарату). У безперервно працюючій сушарці в псевдозрідженому шарі не завжди легко досягнути рівномірного перебування всіх частинок матеріалу в робочій камері, особливо, коли частинки різні за величиною.

Область допустимих розмірів частинок матеріалу, що сушаться в киплячому шарі, знаходиться в межах 100-150 мкм, а область оптимальних розмірів починається вище, приблизно від 500 мкм. Для матеріалів з більш високою дисперсністю спосіб сушіння в киплячому шарі недоцільний. [10]

4. Сублімаційне сушіння

Сублімація -- зневоднення продукту шляхом випаровування вологи з твердого стану (льоду), минаючи рідкий. Сублімаційне сушіння можливе і за атмосферного тиску, але з дуже незначною швидкістю. Підвищити її інтенсивність можна, значно знижуючи тиск навколишнього середовища і підводячи тепло до продукту. У цих умовах сушіння проходить за температури нижчої від точки замерзання води, що зводить до мінімуму усадку продукту, і він не змінює первинної форми, має пористу структуру, швидко обводнюється і відновлює початкові властивості. М'ясопродукти сублімаційного сушіння є білковими концентратами, в яких майже повністю зберігаються амінокислоти, вітаміни, смакові та ароматичні речовини. Маса продуктів після сублімаційного сушіння зменшується майже в 4 рази, що полегшує їхнє транспортування. [1]

Найменші зміни м'яса спостерігаються за швидкого заморожування. Проте таке м'ясо повільніше зневоднюється (в результаті утворення кристалів всередині волокон). Тому під час сублімаційного сушіння сире м'ясо краще заморожувати при швидкості пониження температури на 1-2°С за год.

У процесі сушіння в зону пароутворення необхідно підводити теплоту в кількості, еквівалентній теплоті, що вивільняється з продукту під час випаровування вологи. При недостатньому тепловідведенні знижується швидкість сушіння, а за надмірного тягне за собою розморожування продукту і пригорання поверхневих шарів.

Характер і глибина змін властивостей м'яса залежать від температури матеріалу під час зневоднення та тривалості процесу. Для отримання якісного продукту з м'яса повинно бути видалено 80-90% вологи, температура в товщі продукту в період сублімаційного сушіння повинна бути 10-20°С.

За несприятливих умов зберігання якість продукту знижується внаслідок протікання хімічних процесів (зміна азотистих речовин, ліпідів, вологозв'язувальної здатності, погіршення органолептичних властивостей). [12]

Сублімаційне висушування - це висушування заморожених продуктів у вакуумі. Сублімаційне сушіння поєднує 2 способи консервування - заморожування продукту і його висушування в замороженому стані.

Продукти сублімаційного сушіння зберігають вітаміни, свої поживні та смакові властивості, колір, початковий об'єм завдяки швидкості сушіння і відсутності окислювальних процесів. Однак ці продукти необхідно оберігати від впливу кисню, водяних парів і світла, упаковуючи їх в пакети з пластичної плівки, піддані продуванню азотом, вакуумуванню і термозварюванню. Для відновлення продукту з початковим зовнішнім виглядом, кольором, смаком, ароматом та поживністю до нього протягом 3-30 хв. додають певну кількість теплої води (температура 20-30 єС) (процес обводнення).

Сублімаційне сушіння є найбільш перспективним, так як воно забезпечує високу якість сушених продуктів. Суть методу полягає в тому, що у вакуумній камері з швидкозамороженого продукту лід переходить у газоподібний стан, минаючи рідку фазу.

Сушка здійснюється в умовах глибокого вакууму. Протікає вона в три стадії:

- на першій відбувається швидке заморожування продукту(t=-17°С в продукті і нижче);

- зневоднення матеріалу відбувається в результаті нагрівання плит, на яких знаходяться продукти, що висушуються. При цьому кристали льоду в продукті випаровуються, і він втрачає 80% вологи.

- теплова вакуумна сушка тривалість якої 3-4 години.

Висушений продукт має вологість 3-6%. Сублімаційне сушіння поєднує два способи консервування: заморожування продукту і його висушування в замороженому стані, тому мікроструктура, обсяг, властивості і склад продукту зберігаються майже повністю. Продукт виходить з гарною пористістю, при обводненні швидко відновлюється. [13]

5. В'ялення

В'ялення - спосіб консервування, заснований на повільному зневодненні в природних умовах заздалегідь посолених м'ясних або рибних продуктів.

В'ялення - повільне зневоднення продукту в природних умовах, коли він змінює свою первісну структуру і властивості під дією засолу (консервація кухонною сіллю), дозрівання і висушування. Природне світло і кисень повітря активують тканинні ферменти, під дією яких продукт дозріває, набуваючи особливий аромат і смак.

М'ясо і риба - продукти, які швидко псуються. Для продовження терміну зберігання цих продуктів - їх консервують. В'ялення - один із найпоширеніших способів консервування продуктів тваринного походження. Оброблені цим способом, або способом маринування, сушки чи копчення - м'ясо або риба набувають нові смакові якості і стають придатними до вживання в їжу без додаткової кулінарної обробки.

Для в'ялення придатна лише жирна і напівжирна риба: вобла, тарань, лящ, рибець, кефаль, корюшка та ін. Найкраща пора року для в'ялення риби - весна і осінь, коли стоїть негаряча, але суха і ясна погода.

Після витримки виловленої риби в прохолодному місці протягом кількох годин її відмивають від слизу і нанизують на шпагат. Дрібну рибу солять цілком, а велику рибу потрошать і видаляють у неї зябра. Підготовлену до засолу рибу обвалюють у солі, укладають в бочку і заливають розсолом (одна частина солі на чотири частини води). Через 2-5 діб в'язки риби витягують з розсолу, промивають у воді і розвішують під навісом на відкритому повітрі. [15]

Тривалість в'ялення - 2-4 тижні, залежно від розмірів та виду риби.

В'ялення - вид кулінарної обробки харчового продукту й одночасно його консервація, це родинне сушіння, але відрізняється двома характерними рисами:

1) незначною участю тепла або повною його відсутністю в процесі в'ялення; сушіння конвентивне сублімаційне в'ялення

2) повільним, поступовим характером висихання, причому не повним, не остаточним, а частковим, так що в'ялений продукт на відміну від висушеного зберігає м'яку консистенцію й еластичність, у той час як висушений продукт ламань, тендітний й твердий.

В'ялення, як правило, досягається шляхом сушіння на відкритому повітрі, у напіввідчиненому або наскрізь, відкритому приміщенні, на сильному вітрі, у сильному струмі повітря, так щоб продукт увесь час піддавався дії повітряних мас (вітер, протяг); при цьому температура повітря в порівнянні з його рухом грає підлеглу, допоміжну роль і не повинна виходити за певні межі, у той час як при сушінні ніяких температурних меж практично не встановлюється (визначається лише час сушіння при високій температурі).

Так, наприклад, груші, яблука, сливи, вишні й т.п. можна тільки сушити, тому що вони тверді і їхня маса невелика (особливо в здрібненому виді), їхня волога швидко зникає, зсихає. Навпаки, диню, банани неможливо повністю висушити - настільки вони насичені соком, але їх можна в'ялити, тобто згустити цей цукристий сік. При дії температури такі насичені соком харчові продукти можуть згнити раніше, ніж пров'ялитися, але на сильному вітрі їхнє загнивання запобігає постійним охолодженням. Аналогічний процес відбувається й при в'яленні риби - харчового продукту, що також має значні запаси соку. Продукти, призначені для зав'ялювання, звичайно пластують, тобто перетворюють у тонкі площини-шари.

Оскільки природний струм повітря завжди інтенсивніше у видаленні від поверхні землі, то в'ялення рекомендується вести якнайвище людського росту й розташовувати харчовий продукт так, щоб він був обдуваємо з усіх боків. Із цією метою продукт ніколи не кладуть на горизонтальну площину, а завжди підвішують у вертикальному положенні. Це гарантує швидке і якісне завалювання. В'ялені продукти, які не піддаються дії вогню й високій температурі, найбільш повноцінні, зберігають максимум корисних речовин, близькі або аналогічні по своїй біохімічній характеристиці свіжим харчовим продуктам, а іноді навіть перевершують їх (наприклад, в'ялені фрукти, де відбувається ферментація й з'являються нові вітаміни). [14]

В'ялення - гарний спосіб тривалого збереження м'яса й риби, копчення у домашніх умовах, щоправда, тут роль багаття грає яскраве сонце. Підготовка м'яса й риби здійснюється в такий же спосіб, як для прискореного копчення. Просолені тонкі смуги м'яса або рибні тушки після просолки вивішують для пров'ялювання просто на відкритому повітрі, бажано на вітрі. Для захисту від комах (мух), за необхідності, м'ясо обкурюють димом багаття, що коптить (у цьому випадку продукт виходить копчено-в'ялений) або використають короби. У суху вітряну погоду м'ясо й риба добре пров'ялюється за 2-3 дні. В'ялене м'ясо після відмочування в підсоленій воді можна варити й гасити. Зберігати його треба в сухому місці, а при випадковому зволоженні розвішувати для підсушування. [12]



Висновки

Сушка (обезводнення) проводиться задля запобігання або уповільнення фізико-хімічних, біологічних та інших процесів, що сприяють зниженню поживної цінності продуктів або їх псування.

Більшість харчових продуктів сушать до змісту вологи 4-14 % , у результаті чого знижуються ферментативні процеси. Плоди з великим вмістом цукру висушують до більш високого вмісту в них вологи - 20-25%.

Сушені продукти мають меншу масу, займають значно менший обсяг, мають більш високу енергетичну цінність порівняно з свіжими продуктами і консервованими іншими способами. Це полегшує їх транспортування і зберігання.

Існує кілька способів сушіння: гарячим повітрям - конвентивне, в віброкиплячому шарі, розпилювальне сушіння, контактне, вакуумне, сублімація та інші. [12]

Сушіння продуктів гарячим повітрям досі є найбільш поширеним. Видалення вологи здійснюється прогрітим повітрям температурою 80-120°С в сушильних установках. Недоліком цієї сушки є те, що вона протікає порівняно довгий час (протягом 3-10 годин) при температурі 65-70°С, оптимальною для діяльності багатьох ферментів і мікроорганізмів, а це призводить до втрат компонентів хімічного складу, погіршення смаку, аромату та кольору.

Більш сучасним способом зневоднення є сушіння в киплячому і віброкиплячому шарі. У вітчизняній харчовій промисловості впроваджені у виробництво сушарки в киплячому шарі для сушіння дріжджів, підсушування соняшнику та ін.

Поряд з перевагами конвентивного сушіння має свої і мікрохвильове сушіння з використанням енергії надвисоких частот (НВЧ). У цьому випадку інтенсифікація процесу зневоднення відбувається внаслідок проникаючого ефекту мікрохвиль і високого поглинання їх молекулами води. [15]

Список використаних джерел

1. Янчева М. О., Пешук Л. В., Дроменко О. Б. Фізико-хімічні та біохімічні основи технології м'яса і м'ясопродуктів: навч. посіб. - К.: Вид-во “Центр учбової літератури”, 2008. - 303 с.

2. Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А. Методы исследования мяса и мясных продуктов - М.: Колос, 2004. - 571 с.

3. Жаринов А.И. Основы современных технологий переработки мяса: Краткий курс. Часть I. Эмульгированные и грубоизмельченные мясопродукты/Под ред. Воякина М.П. - М.: 1994. - 154 с.

4. Физико-химические и биохимические основы технологи мяса и мясопродуктов. Справочник. - М.: Пищевая пром-сть, 1973. - 494 с.

5. Николаева М. А. Товароведение потребительских товаров. Теоретические основы. - М.: Издательство НОРМА, 1997. - 283 с.

6. Скрипников Ю. Г., Гореньков Э. С. Оборудование предприятий по хранению и переработке плодов и овощей. - М.: Пищевая пром-сть, 1973. - 494 с.

7. Методи консервування продовольчих товарів:

http://www.dhlhandbags.net/hranenie-tovarov/metodi-konservirovaniya-prodovolstvennih-tovarov.html

8. Учебное пособие для студентов:

http://rudocs.exdat.com/docs/index-287823.html?page=3

9. Фізико-хімічні методи консервування:

http://tovaroveded.ru/upakovka-i-khranenie-pishchevykh-produktov/275-fizikohimicheskie_metody_konservirovaniya.html

10. Фізико-хімічні методи консервування:

http://chudoogorod.ru/produkty/fiziko-ximicheskie-metody-konservirovaniya.html

11. Формування якості сушених фруктів та овочів:

http://pidruchniki.ws/15820708/tovaroznavstvo/formuvannya_yakosti_sushenih_fruktiv_ovochiv

12. Технологія сушіння плодів і овочів:

http://gendocs.ru/v5925/лекции__технология_сушки_плодов_и_овощей_укр.?page=5

13. В'ялення: http://uk.wikipedia.org/wiki/В'ялення

14. В'ялення: http://shinok.org.ua/archives/517

15. Сушіння продуктів: http://probel.kz/index.php/sushkapr

Размещено на http://www.allbest.ru