Способ сублимационной сушки плодово-ягодного сырья Российский патент 2024 года по МПК A23B7/24 

Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству, а именно к способу производства сублимированного продукта из плодово-ягодного сырья с предварительной электрофизической подготовкой.

Известен способ сублимационной сушки растительного сырья (патент РФ № 2292193, МПК A23L 3/52 (2006.01)), который включает пропитку сырья сжиженным газом при давлении выше атмосферного, мгновенный сброс давления, сопровождающийся вскипанием сжиженного газа и охлаждением материала до температуры ниже температуры тройной точки воды, снижением общего давления до величины ниже тройной точки и последующую сушку материала при непрерывном удалении образующейся влаги, при этом в качестве сжиженного газа используют жидкий аргон, пропитку сырья и удаление влаги осуществляют в электромагнитном поле с частотой 18-55 Гц, при этом удаление пара производят при температуре (-80)-(-100)°С.

Недостатками этого способа являются высокие удельные энергозатраты на процесс пропитки сырья сжиженным газом с последующим мгновенным сбросом давления, используемого на этапе подготовки и низкая интенсивность удаления влаги из сырья.

Известен способ сублимационной сушки (патент РФ № 2580963, МПК F26B 5/06 (2006.01), F26B 3/347 (2006.01)), предусматривающий укладку продукта в виде слоя в диэлектрический лоток, замораживание, сублимацию продукта в вакуумной камере путем подвода СВЧ-энергии, излучаемой двумя встречно направленными антеннами, и отвод конденсата, отличающийся тем, что слой продукта укладывают в лоток с дном из диэлектрической тканой сетки и помещают его горизонтально, параллельно днищу короба-волновода, а поток СВЧ-энергии направляют перпендикулярно плоскости дна лотка, причем отвод испаренной влаги осуществляют вакуум-проводами с геометрического центра больших сторон СВЧ-камеры.

Недостатком представленного способа является использование СВЧ-энергии для нагрева объекта сушки, неравномерно интенсифицирующей процесс сушки, а также малая производительность процесса из-за высокой продолжительности.

Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому способу является способ сублимационной сушки шиповника, (патент РФ № 2773997 МПК F26B 7/00 (2006.01), F26B 5/06 (2006.01), F26B 3/30 (2006.01))), при котором шиповник сушится в один слой при остаточном давлении 50 Па и температуре нагрева продукта не более 40°С, отличающийся тем, что сушка осуществляется в три стадии: на первой стадии, продолжительностью 90-120 мин, используются инфракрасные нагреватели с длиной волны 2 мкм, на второй стадии, продолжительностью 100-140 мин, используются инфракрасные нагреватели с длиной волны 1,2 мкм, а на третьей стадии используются инфракрасные нагреватели с длиной волны 0,8 мкм.

Основным недостатком указанного способа является длительность проведения процесса, необходимость дробления процесса сушки на отдельные этапы, а также возможность сушки продукции только в один слой, которые в совокупности снижают производительность процесса.

Изобретение направлено на разработку высокопроизводительного способа производства сублимированного плодово-ягодного сырья с применением предварительной электрофизической обработки.

Технический результат - увеличение производительности производства сублимированного плодово-ягодного сырья путем сокращения длительности этапа сублимационной сушки.

Указанный технический результат достигается использованием способа

сублимационной сушки плодово-ягодного сырья, в котором плодово-ягодное сырье сушится при остаточном давлении 50-150 Па и температуре нагрева продукта не более 45°С, при этом плодово-ягодное сырье предварительно подвергают обработке атмосферными высоковольтными газовыми разрядами с удельной энергией разряда приведенной к массе плодово-ягодного сырья W_уд = 1 - 3 кДж/кг, определяемую из условия W_уд=(W_имп*n)/m, где W_имп - энергия единичного разряда, Дж; n - число разрядов, m - масса обрабатываемого плодово-ягодного сырья, кг, после чего замораживают.

В процессе сушки плодово-ягодного сырья покровная оболочка является основным диффузионным барьером для более интенсивного тепло и массопереноса. Предварительная обработка атмосферными высоковольтными газовыми разрядами поверхности плодово-ягодного сырья способствует электропорации покровной оболочки в местах прохождения разряда. В результате на покровной оболочке возникают новые электрически индуцированные каналы. Дополнительный эффект от обработки атмосферными высоковольтными газовыми разрядами создают реактивные частицы, участвующие в реакции с поверхностью плодово-ягодного сырья. Физические и химические взаимодействия между этими активными веществами и поверхностью плодово-ягодного сырья способствуют уменьшению прочности клеточных стенок, образовывают полости и новые каналы в структуре материала.

В совокупности за счет возникающей электропорации покровной оболочки плодово-ягодного сырья от воздействия атмосферного искрового разряда влага легче удаляется из структуры материала при сублимационной сушке, интенсифицируя процесс.

Экспериментально установлено, что при величине удельной энергией разряда приведенной к массе плодово-ягодного сырья W_уд менее 1 кДж/кг происходит обработка в режиме тихого разряда, недостаточного для электропорации покровной оболочки плодово-ягодного сырья. При обработке со значениями удельной энергией разряда W_уд более 3 кДж/кг возникает активное термическое воздействие атмосферного газового разряда на плодово-ягодное сырье, которое способствует его термической деструкции, образуя продукты горения, что негативно влияет на эффективность сушки и качество получаемого продукта.

Сущность предлагаемого способа поясняется графическим материалом, на котором изображено:

На фиг. 1 - изображение сканирующего электронного микроскопа микроструктуры поверхности клюквы без электрофизической обработки; фиг. 2 - микроструктура поверхности клюквы по заявляемому способу; фиг. 3 - график сушки плодово-ягодного сырья: клюква контрольный образец (■), клюква по заявляемому способу (□), голубика контрольный образец (♦), голубика по заявляемому способу (◊), клубника контрольный образец (▲), клубника по заявляемому способу (∆).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами.

Пример 1.

Способ сублимационной сушки плодово-ягодного сырья осуществляется следующим образом. Плодово-ягодное сырье (клюква) в насыпном виде массой 1 кг подвергают обработке атмосферными высоковольтными газовыми разрядами с удельной энергией разряда приведенной к массе плодово-ягодного сырья W_уд=3 кДж/кг, замораживают в морозильной камере и отправляют в сублиматор. В сублиматоре клюква сушится при остаточном давлении 50-150 Па и температуре нагрева продукта 40°С.

Обработанная таким образом клюква при начальном содержании влажности 87,5% сушится в последствии на 80-150 % быстрее до достижения влажности 5%, чем необработанный при тех же условиях сушки.

Пример 2.

Способ сублимационной сушки плодово-ягодного сырья осуществляется следующим образом. Плодово-ягодное сырье (голубика) в насыпном виде массой 1 кг подвергают обработке атмосферными высоковольтными газовыми разрядами с удельной энергией разряда приведенной к массе плодово-ягодного сырья W_уд=2 кДж/кг, замораживают в морозильной камере и отправляют в сублиматор. В сублиматоре голубика сушится при остаточном давлении 50-150 Па и температуре нагрева продукта 35°С.

Обработанная таким образом голубика при начальном содержании влажности 83,5% сушится в последствии на 10-20 % быстрее до достижения влажности 5%, чем необработанная при тех же условиях сушки.

Пример 3.

Способ сублимационной сушки плодово-ягодного сырья осуществляется следующим образом. Плодово-ягодное сырье (клубника цельная) в насыпном виде массой 1 кг подвергают обработке атмосферными высоковольтными газовыми разрядами с удельной энергией разряда приведенной к массе плодово-ягодного сырья W_уд=1 кДж/кг, замораживают в морозильной камере и отправляют в сублиматор. В сублиматоре клубника сушится при остаточном давлении 50-150 Па и температуре нагрева продукта 40°С.

Обработанная таким образом клубника при начальном содержании влажности 85,0% сушится в последствии на 5-15 % быстрее до достижения влажности 5%, чем необработанная при тех же условиях сушки.

Из примеров видно, что электропорация покровного слоя плодово-ягодного сырья при воздействии слаботочным газовым разрядом атмосферного давления с удельной энергией разряда приведенной к массе плодово-ягодного сырья W_уд = 1 - 3 кДж/кг, позволяет интенсифицировать процесс сушки плодово-ягодного сырья, в тоже время обеспечить равномерное удаление влаги.

Проведенные патентно-информационные исследования показали, что заявляемый способ неизвестен из доступных источников информации. Таким образом, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям патентоспособности изобретения.

Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству. Предложен способ сублимационной сушки плодово-ягодного сырья, в котором плодово-ягодное сырье сушится при остаточном давлении 50-150 Па и температуре нагрева продукта не более 40°С. При этом плодово-ягодное сырье предварительно подвергают обработке атмосферными высоковольтными газовыми разрядами с удельной энергией разряда, приведенной к массе плодово-ягодного сырья, W_уд=1-3 кДж/кг, определяемой из условия W_уд=(W_имп*n)/m, где W_имп - энергия единичного разряда, Дж; n - число разрядов, m - масса обрабатываемого плодово-ягодного сырья, кг, после чего замораживают. Изобретение обеспечивает увеличение производительности производства сублимированного плодово-ягодного сырья. 3 ил., 3 пр.

Способ сублимационной сушки плодово-ягодного сырья, в котором плодово-ягодное сырье сушится при остаточном давлении 50-150 Па и температуре нагрева продукта не более 40°С, отличающийся тем, что плодово-ягодное сырье предварительно подвергают обработке атмосферными высоковольтными газовыми разрядами с удельной энергией разряда, приведенной к массе плодово-ягодного сырья, W_уд=1-3 кДж/кг, определяемой из условия

W_уд=(W_имп*n)/m,

где W_имп - энергия единичного разряда, Дж;

n - число разрядов,

m - масса обрабатываемого плодово-ягодного сырья, кг,

после чего замораживают.