СПОСОБ СУШКИ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО СЫРЬЯ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЗАМОРОЖЕННОГО Российский патент 2008 года по МПК A23B7/02 A23B7/45 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу производства сушеной плодово-ягодной продукции, преимущественно из замороженного сырья.

Известен способ производства сушеных пищевых продуктов (патент № 2101966 С1, МПК 6 А23В 7/02, F26В 3/30, опубликован 20.01.98), преимущественно растительных, который включает подготовку сырья и его конвективно-радиационную сушку с использованием ИК-излучения, при этом сушку проводят в две стадии, первая - в период постоянной скорости сушки, вторая - в период падающей скорости сушки, при этом на каждой стадии заданы длина волны ИК-излучения и плотность потока энергии.

Недостатками известного способа производства являются высокая температура двухстадийной сушки (68°С и 58°С соответственно), продолжительность (4 часа), следовательно, более высокий расход электроэнергии.

Существует способ производства сушеных припасов из плодово-ягодного сырья (патент № 2168900 С2, МПК 7 А23В 7/02, А23L 2/39, опубликован 20.06.2001). Известным способом плодово-ягодное сырье обрабатывают ИК-лучами одновременно с конвективной сушкой, причем обработка ИК-лучами идет в три стадии.

Способ позволяет в большей мере сохранить биологически ценные составляющие плодово-ягодного сырья, чем предыдущий, однако использование достаточно высоких температур и продолжительность процесса: первая стадия - 80°С в течение 2 ч, вторая стадия - 50°С в течение 7 ч, третья стадия - 40°С в течение 7 ч, отрицательно сказываются на качестве термолабильного плодово-ягодного сырья. Длительность процесса (16 часов) ведет к большим затратам электроэнергии.

Известен способ сушки винограда (патент № 2007089 С1, МПК 5 А23В 7/02, опубликован 15.02.94), включающий укладывание винограда слоем 5-7 см и его продувание многократно изменяющим направление потоком сушильного агента при одновременном воздействии поля СВЧ при частоте 81 МГц и напряженности 100-300 В/см, при этом полем воздействуют до удаления 60-70% влаги.

Недостатками данного способа являются многостадийность процесса, применение высокой температуры на первом этапе внутри ягод - 65°С, снаружи - 55°С, а на втором этапе - 55 и 45°С соответственно, однако данный температурный режим неприемлем для термочувствительных компонентов плодов и ягод (в частности, облепихи). Кроме того, досушивание винограда продолжают нагретым до 45°С воздухом, что также негативно сказывается на качестве готового продукта, так как при взаимодействии с кислородом воздуха активизируются окислительные процессы. К недостаткам также относится большой расход электроэнергии.

Известна линия получения порошка из ягод и другого растительного сырья (патент № 2102894 С1, МПК 6 А23В 7/02, опубликован 27.01.98), в которой предусмотрена камера фиксации - микроволновая СВЧ-печь, работающая на частоте 2450±50 МГц и оборудованная системой приточной и вытяжной вентиляции.

Недостатками данного способа являются применение высокой температуры, большие затраты ручного труда, так как поддоны с ягодой или другим растительным сырьем, предварительно разложенным тонким слоем (3-4 см) вручную помещаются в рабочую камеру микроволновой СВЧ-печи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения порошка из облепихового жома (патент № 2192135 С2, МПК 7 А23В 7/02, опубликован 10.11.2002), выбранный в качестве прототипа. По известному способу сушка влажного жома облепихи осуществляется путем подвода СВЧ-энергии и одновременного вентилирования горячим воздухом в две стадии. На первой стадии температура жома поддерживается равной 60-65°С, а воздуха 65-70°С до достижения продуктом влажности 14-18%. Затем жом вальцуется между ответно гофрированными валками с зазором 0,5-0,8 мм. Полученные пластинки досушивают при температуре продукта 50-55°С, а воздуха - 55-60°С до остаточной влажности 1,5-2,0% и измельчают.

Однако известный способ имеет ряд недостатков. Окисление кислородом горячего теплоносителя с температурой 65-70°С приведет к значительной потере термолабильных биологически активных веществ (БАВ), таких как каротиноиды, флавоноиды и др. При высушивании продукт слипается, образуя пласт, при этом происходит местный перегрев с потерей БАВ. Большой расход электроэнергии.

Техническим результатом изобретения является ускорение процесса дефростации и сушки, улучшение качества и микробиологических показателей готового продукта, снижение энергозатрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе сушки плодово-ягодного сырья, преимущественно замороженного, предусматривающем СВЧ-обработку сырья, согласно изобретению СВЧ-обработку замороженного сырья осуществляют под вакуумом при остаточном давлении 70-80 мм рт.ст., температуре 37-43°С, удельной СВЧ-мощности 170-190 Вт/кг до влажности 12%.

Отличительными признаками заявляемого способа являются новые условия СВЧ-обработки плодово-ягодного сырья, а именно: обработку проводят под вакуумом (остаточное давление 70-80 мм рт.ст.) при температуре 37-43°С и удельной СВЧ-мощности 170-190 Вт/кг.

Щадящие режимы обработки плодово-ягодного сырья обеспечивают высокое качество готового продукта, а применение вакуума при остаточном давлении 70-80 мм рт.ст. дает возможность низкотемпературной сушки (37-43°С), что обеспечивает сохранность нативных свойств исходного сырья. Сушеный продукт, полученный данным способом, обладает высокими органолептическими свойствами, биологической и пищевой ценностью.

Из уровня техники известен способ сушки (патент № 2171079 С2, МПК 7 А23L 3/40, F26В 7/00, опубликован 27.07.2001), предусматривающий одновременное воздействие СВЧ-поля, центрифугирование и вакуумирование по первому варианту, вакуумирование, воздействие СВЧ-полем на осушаемый продукт, который уложен тонким слоем на перемещающиеся лотки по второму варианту. Способ предназначен для сушки материалов и продуктов и может быть использован в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Технический результат известного способа состоит в принципе синергетического управления СВЧ-поля и вакуумирования.

Однако в данном способе дается общее описание процесса сушки с использованием в качестве объекта сушки рыбы и овощей (лука и капусты), а сушка замороженного плодово-ягодного сырья не предусмотрена. Также в данном способе не указаны параметры режимов процесса сушки для каждого конкретного продукта, а плодово-ягодное сырье является в отличие от других пищевых продуктов термочувствительным и режимы, подходящие, например, для сушки рыбы, не приемлемы для плодов и ягод.

Оптимальные параметры режимов в заявляемом способе установлены экспериментальным путем. Результаты исследований представлены в табл.1.

Таблица 1Параметры№ опыта123456Температура сушки, °С353740434750Остаточное давление, мм рт.ст.657075808590Удельная СВЧ-мощность, Вт/кг160170180190200210Продолжительность процесса дефростации и сушки, мин14013012011010090Влажность продукта (конечная), %131212121110

Полученные данные свидетельствуют о том, что наилучшие результаты для получения конечного продукта с влажностью 12% (оптимальная влажность, при которой хорошо хранится сушеная продукция) находятся в опытах № 2-4. При температуре ниже 37°С и удельной СВЧ-мощности ниже 170 Вт/кг продолжительность сушки увеличивается, что повышает энергозатраты процесса. Повышение температуры более 43°С ведет к необходимости повышения СВЧ-мощности (более 190 Вт/кг) и применению более глубокого вакуума для более равномерного высушивания и сохранения структуры плода, однако при более глубоком вакууме (более 80 мм рт.ст.) и высоких температуре и СВЧ-мощности нарушается структура плода, что отрицательно сказывается на качественных характеристиках конечного продукта - плод становится сморщенным. Таким образом, исходя из таблицы 1, были выбраны оптимальные параметры режима сушки: температура в сушильной камере 37-43°С, остаточное давление 70-80 мм рт.ст., удельная СВЧ-мощность 170-190 Вт/кг.

Установленные экспериментальным путем оптимальные режимы сушки обеспечивают сохранение практически всех микроэлементов. В готовом продукте были исследованы содержание таких показателей, как витамина С, каротиноидов (для плодов облепихи), которые подвержены разрушению при обработке сырья. Оказалось, что при обработке сырья заявляемым способом эти показатели сохраняются на высоком уровне. Кроме того, изобретение обеспечивает продукту высокие органолептические показатели. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2Вид плодово-ягодного сырья/ПоказательЗначениеготовый продуктсвежее сырье123Облепиха обезвоженнаяЦветЯрко-оранжевыйВкус и запахПриятные, свойственные данному виду ягод, без посторонних привкусов и запаховВнешний видСухие ягодыСвежие ягодыКаротиноиды, мг/100 г20,3521,42Масличность, %18,0618,45Витамин С, мг/100 г104,96123,15Черная смородина обезвоженнаяЦветСине-черныйВкус и запахПриятные, свойственные данному виду ягод, без посторонних привкусов и запаховВнешний видСухие ягодыСвежие ягодыВитамин С, мг/100 г101,35112,56Брусника обезвоженнаяЦветБордово-красныйВкус и запахПриятные, свойственные данному виду ягод, без посторонних привкусов и запаховВнешний видСухие ягодыСвежие ягодыВитамин С, мг/100 г12,2315,62

Таким образом, при использовании изобретения в процессе производства сушеной плодово-ягодной продукции, в частности из замороженных плодов и ягод, повышается качество готового продукта вследствие повышения биологической ценности (сохранность БАВ и витаминов до 93% по сравнению с нативным сырьем) и улучшения органолептических показателей (ярко выражены цвет, вкус, аромат готовой продукции). Повышается экономичность процесса вследствие сокращения процесса дефростации и сушки и уменьшения энергозатрат на процесс. Кроме этого, данный способ является экологически чистым и был установлен обеззараживающий эффект в отношении микрофлоры плодов и ягод. Результаты исследований представлены в табл. 3 (показано на примере облепихи обезвоженной).

Таблица 3Наименование продуктовКМАФанМ, КОЕ/г, не болееМасса продуктов (г), в которой не допускаютсяПлесени, КОЕ/г, не болееДрожжи, КОЕ/г, не болееБГКПпатогенные, в т.ч. сальмонеллы123456Облепиха замороженная (10 сут хранения)1*10⁶Не обнаруженыНе обнаружены2,2*106,0*10²Облепиха замороженная (3 мес хранения)5*10²Не обнаруженыНе обнаруженыМенее 1,0*101,0Облепиха, обезвоженная по изобретению1,7* 10²Не обнаруженыНе обнаруженыМенее 1,0Менее 1,0Допустимый уровеньНе более 5*10⁴Не допускаются в 0,1 гНе допускаются в 25 гНе более 1,0*10²Не более 5,0*10²

Как видно из табл.3, обработка замороженного сырья заявляемым способом уменьшает количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов, дрожжей, плесеней, что улучшает микробиологические показатели готового продукта.

Сущность изобретения заключается в том, что сырьем для обработки являются замороженные плоды и ягоды, для которых установлены оптимальные параметры сушки в аппарате с СВЧ-энергоподводом и вакуумом, причем дефростация сырья осуществляется в этом же аппарате на начальной стадии, что позволяет значительно сократить продолжительность процесса.

Таким образом, именно заявляемая совокупность экспериментально установленных режимов сушки исходного сырья обеспечивает изобретению достижение технического результата, заключающегося в ускорении процесса дефростации и сушки, улучшении качества и микробиологических показателей готового продукта, снижении энергозатрат, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Замороженные плоды или ягоды с начальной влажностью 78-83% загружаются в перфорированные контейнеры, которые медленно вращаются (скорость вращения 30 об/мин) во время сушки, что обеспечивает равномерность прогрева продукта и, соответственно, равномерность сушки. Весь процесс сушки осуществляют с подведением СВЧ-энергоподвода и вакуума при температуре в сушильной камере 37-43°С, остаточном давлении 70-80 мм рт.ст., удельной СВЧ-мощности 170-190 Вт/кг до конечной влажности 12%. Продолжительность процесса, включая дефростацию, составляет 110-130 минут.

Пример 1. Для сушки взяли 50 кг замороженных плодов облепихи с начальной влажностью 80%. Плоды облепихи поместили в перфорированные контейнеры по 25 кг в каждый, затем контейнеры установили в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом. Параметры процесса сушки соблюдались постоянными и были следующие: температура в сушильной камере 40°С, остаточное давление 75 мм рт.ст., удельная СВЧ-мощность 180 Вт/кг. Сушку проводили до конечной влажности 12%. Продолжительность процесса, включая дефростацию, составляла 120 минут.

Результаты исследований органолептических показателей, а также биологической ценности полученной облепихи обезвоженной представлены в табл.2.

Пример 2. Сушка замороженной черной смородины предлагаемым способом. Для сушки взяли 50 кг замороженных плодов черной смородины с начальной влажностью 78%. Черную смородину поместили в перфорированные контейнеры по 25 кг в каждый, затем контейнеры установили в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом. Параметры процесса сушки соблюдались постоянными и были следующие: температура в сушильной камере 37°С, остаточное давление 70 мм рт.ст., удельная СВЧ-мощность 170 Вт/кг. Сушку проводили до конечной влажности 12%. Продолжительность процесса, включая дефростацию, составляла 130 минут.

Результаты исследований органолептических показателей, а также биологической ценности полученной черной смородины обезвоженной представлены в табл.2.

Пример 3. Сушка замороженной брусники предлагаемым способом. Для сушки взяли 50 кг замороженной брусники с начальной влажностью 77%. Бруснику поместили в перфорированные контейнеры по 25 кг в каждый, затем контейнеры установили в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом. Параметры процесса сушки соблюдались постоянными и были следующие: температура в сушильной камере 43°С, остаточное давление 80 мм рт.ст., удельная СВЧ-мощность 190 Вт/кг. Сушку проводили до конечной влажности 12%. Продолжительность процесса, включая дефростацию, составляла 110 минут.

Результаты исследований органолептических показателей, а также биологической ценности полученной брусники обезвоженной представлены в табл.2.

Способ характеризуется тем, что дефростацию и сушку сырья осуществляют путем СВЧ-энергоподвода и вакуума при остаточном давлении 70-80 мм рт.ст. Сушку осуществляют до влажности 12%. Способ позволяет ускорить процесс дефростации и сушки, а также улучшить качество и микробиологические показатели готового продукта. 3 табл.

Способ сушки замороженного плодово-ягодного сырья, характеризующийся тем, что дефростацию и сушку сырья осуществляют путем СВЧ-энергоподвода и вакуума при остаточном давлении 70-80 мм рт.ст., температуре 37-43°С, удельной СВЧ-мощности 170-190 Вт/кг до влажности 12%.