СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЧИПСОВ ИЗ ХУРМЫ Российский патент 2012 года по МПК A23B7/01 A23L3/54 

Изобретение относится к пищевой, в частности к овощесушильной и пищеконцентратной, промышленности и может быть использовано для производства чипсов из хурмы.

Известен способ сушки продуктов растительного происхождения [пат. РФ 2216257, МПК A23L 3/54, A23B 7/02. Способ сушки продуктов растительного происхождения [Текст] / С.Н.Любайкин, Л.А.Рыбалко; заявитель и патентообладатель С.Н.Любайкин, Л.А.Рыбалко. - №2002100293/13; заявл. 03.01.2002; опубл. 20.11. 2003]. Согласно этому способу продукты растительного происхождения (овощи, фрукты, грибы, лекарственное сырье и др.) сушат с помощью ИК-излучения и конвективного обдува. Нагрев осуществляют ИК-лучами с плотностью потока 4,5-8,5 кВт/м² до температуры продукта 0,8-0,9 от предельно допустимой температуры сушки. Затем посредством конвективного обдува охлаждают верхние слои продукта до температуры 0,45-0,55 от максимальной температуры сушки. Температура обдуваемого воздуха 45-55°C. Конечная влажность продукта 10-12%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сушки высоковлажных материалов [пат. РФ 2305235, МПК F26B 3/30, F26B 7/00. Способ сушки высоковлажных материалов [Текст] / С.К.Волончук, Л.П.Шорникова; заявитель и патентообладатель ГНУ Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции. -№2006105848/06; заявл. 26.02.2006; опубл. 27.08. 2007]. Согласно этому способу предварительно мытые и измельченные материалы растительного и животного происхождения (овощи, фрукты, овощная зелень, лекарственные травы, мясо рыбы) раскладывают на поддоне и сушат в импульсном режиме нагрев-охлаждение ИК-лучами до заданной влажности. Нагрев осуществляют ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,2-10,0 мкм с плотностью потока 6-15 кВт/м² в течение 3-11 с до достижения предельной температуры 55-60°C, а охлаждение ведут в течение 9,0-33,0 с до достижения температуры 45-50°C.

Недостатками известного способа являются: невысокое качество готовой продукции из-за многократного импульсного нагрева до предельно-допустимой температуры, продолжительная длительность процесса сушки и высокие удельные энергозатраты.

Технической задачей изобретения является улучшение качества готового продукта и повышение тепловой эффективности процесса сушки за счет использования ступенчатого режима радиационно-конвективной сушки хурмы, снижение энергозатрат на получение готового продукта, интенсификация процесса сушки.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства чипсов из хурмы, включающем инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку сырья, комбинированную радиационно-конвективную сушку, новым является то, что комбинированную радиационно-конвективную сушку проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,16-1,65 мкм и плотностью теплового потока 2,69-5,44 кВт/м² и конвективным обдувом воздухом с температурой 291 K в три временных этапа: на первом этапе порезанные дольки хурмы толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 321 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 18 мин; на втором этапе - до температуры 330 К при скорости воздушного потока 1,0 м/с в течение 22 мин; на третьем этапе - до температуры 335 K при скорости воздушного потока 0,5 м/с в течение 20 мин, затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки хурмы наносят сахарный сироп с вкусовыми добавками.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового продукта за счет использования ступенчатых режимов комбинированной радиационно-конвективной сушки хурмы, повышении тепловой эффективности и интенсификации процесса сушки, в снижении энергозатрат на получение готового продукта.

На фиг.1 приведены кинетические закономерности ступенчатого режима комбинированной радиационно-конвективной сушки чипсов из хурмы: а - кривая сушки, б - кривая скорости сушки; в - температурная кривая; г - термограмма.

Свежая хурма, поступающая в переработку, по своему качеству должна соответствовать ГОСТ 27573-87 и отвечать следующим требованиям:

по внешнему виду: плоды спелые, свежие, зрелые, здоровые, чистые без излишней внешней влажности, без повреждений болезнями и вредителями, вполне развившиеся, типичной для помологического сорта формы и окраски, с цветочной чашечкой или без нее и с ровно срезанной у основания плода плодоножкой;

вкус и запах - свойственные данному помологическому сорту, без постороннего запаха и привкуса;

по размеру наибольшего поперечного диаметра, не менее - 60-75 мм;

степень зрелости - потребительская;

допустимые отклонения:

побурение кожуры плода от солнечного ожога, не более - 1/8 поверхности плода;

потертость кожуры - в местах заготовки не допускается; в местах назначения составляет 1/8 поверхности плода;

содержание плодов с зарубцевавшимися механическими повреждениями кожуры (проколы, царапины, трещины) - не нормируется.

Химический состав хурмы не постоянен и находится в тесной зависимости от климатических условий, приемов выращивания и от сорта.

Плоды - крупные мясистые, диаметром до 8 см, оранжево-желтые или томатно-красные. Мякоть зрелых плодов желеобразная, кремовая, желто-прозрачная, темно-красная или бурая. Недозрелые плоды многих сортов сильно вяжущего вкуса. Плоды шаровидные или конические. По форме плоды хурмы могут быть круглыми, желудевообразными, а также угловатыми. Цвет может изменяться от светло-желтого до темно-оранжевого. По весу и размеру плоды того или иного сорта также могут отличаться - от 100 г и меньше и до полукилограмма. Плод полностью съедобен, кроме семян и чашечки листьев.

Плоды хурмы для производства чипсов должны быть свежими, здоровыми, соответствующей окраски, с высоким содержанием пектина, органических кислот и сухих растворимых веществ.

Способ производства чипсов из хурмы осуществляют следующим образом.

Хурму моют в вентиляторной моечной машине. Для более интенсивной мойки загрязненных плодов в моечной ванне машины создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха. Вымытые плоды из моечной ванны перемещаются наклонным конвейером, в верхней части которого (перед выгрузкой) они ополаскиваются водой из душевого устройства. При обработке сильно загрязненных плодов можно увеличить время их пребывания в зоне отмывки путем периодических остановок транспортера.

Затем мытую хурму подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Одновременно с сортированием проводится инспекция сырья, при которой удаляют дефектные экземпляры (загнившие, поврежденные, битые, заплесневелые, сильно загрязненные), посторонние примеси и предметы. Затем обработанную хурму нарезают тонкими дольками толщиной 1,5 мм.

Нарезание хурмы на дольки большей чем 1,5 мм толщины, например 3 мм, значительно увеличивает продолжительность сушки и снижает производительность линии.

Нарезание хурмы на дольки меньшей чем 1,5 мм толщины, например 1,0 мм приводит к сильному короблению чипсов, их растрескиванию и утрате товарного вида.

Затем нарезанные дольки хурмы подвергают комбинированной радиационно-конвективной сушке. Причем нагрев хурмы проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,16-1,65 мкм и плотностью теплового потока 2,69-5,44 кВт/м² при одновременном конвективным обдуве воздухом с температурой 291 K в три временных этапа.

Выбор длин волн ИК-лучей в диапазоне 1,16-1,65 мкм обусловлен тем, что на этот диапазон длин волн ИК-излучения приходится максимум электромагнитной энергии и он соответствует максимальной поглощательной способности хурмы. Если продукт нагревать ИК-лучами с длиной волны менее чем 1,16 мкм, например 1 мкм, то продукт будет нагреваться долго. Если продукт нагревать ИК-лучами с длиной волны более чем 1,65 мкм, например 1,9 мкм, то значительная часть подводимой лучистой энергии будет расходоваться на нагрев испаряемых паров, что снижает тепловую эффективность процесса сушки.

Выбор плотности теплового потока ИК-излучения в диапазоне 2,69-5,44 кВт/м² обусловлен тем, что продукт обладает максимальной поглощательной способностью. Если продукт нагревать ИК-лучами с плотностью теплового потока ИК-излучения менее чем 2,69 кВт/м², например 2,5 кВт/м², то продукт будет нагреваться медленно.

Если продукт нагревать ИК-лучами с плотностью теплового потока ИК-излучения более чем 5,44 кВт/м², например 6 кВт/м², то значительная часть подводимой лучистой энергии будет расходоваться неэффективно (на нагрев подводимого воздуха, стенок рабочей камеры), что снижает тепловой КПД процесса ИК-сушки.

Одновременно с ИК-нагревом хурму обдувают воздухом с температурой 291 K для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

Выбор температуры воздуха 291 K обусловлен тем, что забор воздуха осуществляется из производственных помещений, в которых поддерживается, как правило, именно эта температура.

Использование в качестве теплоносителя воздуха с температурой более 291 K, например 303 K, вызовет необходимость установки калорифера для дополнительного нагрева воздуха, что может ухудшить качество готового продукта из-за его перегрева, повысит себестоимость выпускаемой продукции и увеличит объем капитальных вложений вследствие установки дополнительного оборудования (калорифера).

Использование в качестве теплоносителя воздуха с температурой менее 291 K, например 280 K, вызовет необходимость установки охладительных устройств для дополнительного охлаждения воздуха, что при ИК-сушке может вызвать ненужное чрезмерное охлаждение продукта и приведет к возрастанию энергозатрат и увеличению себестоимости выпускаемой продукции.

Сущность выбора ступенчатых режимов комбинированной радиационно-конвективной сушки чипсов из хурмы заключается в разбиении процесса сушки на четыре различных по продолжительности этапа, на каждом из которых в зависимости от закона изменения текущей влажности хурмы подбирается свой рациональный технологический режим сушки, т.е. температура нагрева долек хурмы ИК-излучением и их обдув со скоростью теплоносителя (воздушного потока с температурой 291 K) принимали фиксированные значения, величины которых определялись экспериментально. При этом их выбор на каждом этапе необходимо осуществлять в соответствии с ограничениями, накладываемыми технологическими требованиями на качество готового продукта.

На первом временном этапе порезанные дольки хурмы толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 321 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 18 мин (фиг.1). При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания. Основным параметром, влияющим на интенсивность влагоудаления в этот период, является скорость теплоносителя. Поэтому наиболее целесообразно в начальный момент сушки использовать сушку с высокой скоростью теплоносителя и невысокой температурой нагрева продукта. Этому требованию наиболее полно отвечает сушка на первом этапе.

Нагрев продукта до меньшей температуры чем 321 K, например 318 K, снизит эффективность испарения физико-механической влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 321 K, например, 325 K, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ (витаминов, моносахаров, аминокислот и др.).

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,5 м/с, например 1,3 м/с, снизит эффективность удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, уменьшит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 1,5 м/с, например 1,9 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чипсов из хурмы и образованию корочки на поверхности хурмы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность первого временного этапа (18 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности первого временного этапа, например 20 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чипсов из хурмы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях хурмы. Использование меньшей продолжительности первого временного этапа, например 16 мин, приведет к тому, что не вся физико-механическая влага будет удалена из хурмы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовых чипсов из хурмы.

На втором временном этапе предварительно подсушенные дольки хурмы нагревают ИК-лучами до температуры 330 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,0 м/с в течение 22 мин (фиг.1). По мере удаления физико-механической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение. Поэтому на втором этапе сушку предпочтительнее вести при снижающейся скорости и повышающейся температуре теплоносителя. В связи с тем, что на интенсивность удаления осмотической (внутриклеточной) влаги наибольшее влияние оказывает температура, как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают ИК-лучами до температуры 330 K. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 330 K, например 327 K, снизит эффективность испарения осмотической влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 330 K, например 334 K, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ (витаминов, моносахаров, аминокислот и др.). Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,0 м/с, например 0,8 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 1,0 м/с, например 1,4 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чипсов из хурмы и образованию корочки на поверхности хурмы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность второго временного этапа (22 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности второго временного этапа, например 25 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев хурмы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях хурмы. Использование меньшей продолжительности второго временного этапа, например 18 мин, приведет к тому, что не вся осмотическая влага будет удалена из хурмы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовых чипсов.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные дольки хурмы нагревают ИК-лучами до температуры 335 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,5 м/с в течение 20 мин (фиг.1). По мере удаления осмотической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение. В связи с тем, что на интенсивность удаления полиадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура, как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса, то продукт нагревают ИК-лучами до температуры 335 K. Нагрев продукта до меньшей температуры, чем 335 K, например 330 K, снизит эффективность испарения полиадсорбционной влаги. Нагрев продукта до большей температуры, чем 335 K, например 338 K, приведет к чрезмерному перегреву продукта и снижению его качества из-за разложения ценных термолабильных веществ.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 0,5 м/с, например 0,4 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,5 м/с, например 0,8 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чипсов из хурмы и образованию корочки на поверхности хурмы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность третьего временного этапа (20 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности третьего временного этапа, например 25 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев чипсов из хурмы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях хурмы. Использование меньшей продолжительности третьего временного этапа, например 15 мин, приведет к тому, что не вся полиадсорбционная влага будет удалена из хурмы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовых чипсов.

Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки подвод теплоносителя на четырех этапах сушки продукта позволяет выбрать рациональные режимы сушки с учетом изменения влагосодержания продукта по ходу процесса сушки.

Затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки хурмы наносят сахарный сироп с вкусовыми добавками. В таблице приведен химический состав исходной хурмы и чипсов из хурмы (без нанесения сахарного сиропа с вкусовыми добавками), высушенных по предлагаемому трехступенчатому режиму комбинированной радиационно-конвективной сушки.

Способ производства чипсов из хурмы поясняется следующим примером.

Хурму моют в вентиляторной моечной машине. Затем мытую хурму подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Далее хурму нарезают тонкими дольками толщиной 1,5 мм.

Затем нарезанные дольки хурмы подвергают комбинированной радиационно-конвективной сушке. Причем нагрев хурмы проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,40 мкм и плотностью теплового потока 4,06 кВт/м² при одновременном конвективным обдуве воздухом с температурой 291 K в три временных этапа. Одновременно с ИК-нагревом хурму обдувают воздухом с температурой 291 K для удаления испаряемых из продукта паров.

На первом временном этапе порезанные дольки хурмы толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 321 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 18 мин. При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров и влага смачивания.

На втором временном этапе предварительно подсушенные дольки хурмы нагревают ИК-лучами до температуры 330 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,0 м/с в течение 22 мин.

При этом удаляется осмотическая (внутриклеточная) влага.

На третьем временном этапе дольки хурмы нагревают ИК-лучами до температуры 335 K при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,5 м/с в течение 20 мин. При этом из хурмы удаляется полиадсорбционная влага.

Затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки хурмы наносят сахарный сироп с вкусовыми добавками. Готовые чипсы их хурмы анализировали. Данные анализа представлены в таблице «Химический состав исходной хурмы и чипсов из хурмы, высушенных по предлагаемому четырехступенчатому способу сушки».

  Химический состав исходной хурмы и чипсов из хурмы, высушенных по предлагаемом четырехступенчатому способу сушки Параметры Хурма исходная Чипсы из хурмы Общая влага, % 80,42±0,11 7,29±0,20 Массовая доля сырого протеина, % 0,56±0,15 2,12±0,20 Массовая доля крахмала, % 3,16±0,15 14,12±0,20 Зола, % 0,50±0,15 0,68±0,25 Углеводы (общий сахар), % 15,36±0,20 72,19±0,20 Содержание NO^3-, мг/кг 31,24±0,20 52,18±0,15   Минеральный состав Нартий (Na), мг% 15,42±0,15 14,23±0,12 Калий (K), мг% 208,02±0,15 184,15±0,15 Кальций (Ca), мг% 127,42±0,15 112,03±0,10 Магний (Mg), мг% 56,29±0,10 48,56±0,10 Железо (Fe), мг% 2,56±0,10 1,98±0,10 Фосфор (P), мг% 42,09±0,15 34,14±0,15   Аминокислотный состав (незаменимые) Валин, мг/100 г 25,16±0,08 12,07±0,10 Изолейцин, мг/100 г 46,08±0,08 16,15±0,08 Лейцин, мг/100 г 12,56±0,08 4,64±0,10 Лизин, мг/100 г 16,08±0,08 5,08±±0,08 Метионин+цистин, мг/100г 54,19±0,08 19,45±0,10 Треонин, мг/100 г 27,08±0,08 11,06±0,08 Фенилаланин+тирозин, мг/100 г - -   Содержание тяжелых металлов Ртуть (Hg), мг/г - - Свинец (Pb), мг/г - - Мышьяк (As), мг/г - - Кадмий (Cd), мг/г - - Цезий (Cs¹³⁷), мг/г - - Стронций (Sr⁹⁰), мг/г - -   Содержание пестицидов ГЧЦГ, мг/кг - - ДДТ, мг/кг - -   Микробиологические показатели КМАФАнМ, КОЕ/г 98 60 S. aureus, КОЕ/г - - БГКП (колиформы), КОЕ/г - -   Витаминный состав Тиамин (B,), мг% 0,027±0,004 0,014±0,004 Рибофлавин (B₂), мг% 0,031±0,004 0,022±0,004 Витамин A, мг% 1,210±0,004 0,998±0,004 Витамин C, мг% 15,871±0,004 8,156±0,004 Ниацин (PP), мг% 0,217±0,004 0,129±0,001

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что чипсы из хурмы имеют высокое содержание ценных питательных термолабильных веществ. Это свидетельствует о правильности выбора мягких, щадящих температурно-гидродинамических режимов сушки.

Такая обработка хурмы позволяет повысить энергетическую эффективность процесса, сократить время сушки хурмы и повысить его качество.

Таким образом, использование предложенного способа производства чипсов их хурмы позволяет:

- получать чипсы из хурмы высокого качества с высоким содержанием ценных термолабильных веществ (витамины, моносахара, аминокислоты и др.) и нанесением на их поверхность необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, стабилизаторов и т.п.);

- повысить тепловую эффективность процесса за счет снижения энергозатрат на производство чипсов из хурмы вследствие использования ступенчатых режимов комбинированной радиационно-конвективной сушки.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ производства чипсов из хурмы включает инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку и комбинированную радиационно-конвективную сушку ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,16-1,65 мкм и плотностью теплового потока 2,69-5,44 кВт/м² и конвективным обдувом воздухом с температурой 291 К в три временных этапа. На первом этапе порезанные дольки хурмы толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 321 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 18 мин. На втором этапе - до температуры 330 К при скорости воздушного потока 1,0 м/с в течение 22 мин. На третьем этапе - до температуры 335 К при скорости воздушного потока 0,5 м/с в течение 20 мин. На высушенные до конечной влажности 7-8% дольки хурмы наносят сахарный сироп с вкусовыми добавками. Предложенный способ позволяет получить продукт улучшенного качества, а также повысить эффективность процесса сушки. 1 ил., 1 табл.

Способ производства чипсов из хурмы, включающий инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку, радиационно-конвективную сушку, отличающийся тем, что комбинированную радиационно-конвективную сушку проводят ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,16-1,65 мкм и плотностью теплового потока 2,69-5,44 кВт/м² и конвективным обдувом воздухом с температурой 291 К в три временных этапа: на первом этапе порезанные дольки хурмы толщиной 1,5 мм нагревают ИК-лучами до температуры 321 К при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 18 мин; на втором этапе - до температуры 330 К при скорости воздушного потока 1,0 м/с в течение 22 мин; на третьем этапе - до температуры 335 К при скорости воздушного потока 0,5 м/с в течение 20 мин, затем на высушенные до конечной влажности 7-8% дольки хурмы наносят сахарный сироп с вкусовыми добавками.