способ сублимационной сушки растительного сырья

Формула изобретения

Способ сублимационной сушки растительного сырья, включающий 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, отличающийся тем, что 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой отрасли и может быть использовано для сушки растительного сырья со вспениванием и вспучиванием.

Известен способ сушки растительного сырья, включающий обработку сырья газообразным диоксидом углерода при давлении выше атмосферного, вспенивание или вспучивание сырья при сбросе давления до атмосферного, удаление влаги повышением и/или понижением давления (Заявка РСТ 89/00821, МПК 5 А 24 В 3/18, 1989. Способ сушки пищевых продуктов).

Недостатком этого способа являются большие энергозатраты для удаления влаги из сырья и большая продолжительность сушки.

Наиболее близким к заявляемому является способ сушки пищевых продуктов, включающий обработку сырья сжиженным газом (жидким диоксидом углерода) в поле механических, ультразвуковых или электромагнитных колебаний высокой частоты, вспенивание или вспучивание сырья при сбросе давления до атмосферного, удаление влаги повышением температуры и/или понижением давления (Пат. №2018245 RU, МПК 5 А 23 L 3/52, 1/18, А 23 Р 1/14, 1/16. Способ сушки пищевых продуктов / Г.Р.Нариниянц, О.И.Квасенков, Г.И.Касьянов. Заявка №5043279/13. Заявл. 25.05.92. Опубл. 30.08.94. Бюл. №16).

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет получить продукт высокого качества.

Задачей изобретения является создание способа сушки, позволяющего получить продукт более высокого качества при снижении энергозатрат.

Задача решается тем, что в способе сублимационной сушки растительного сырья, включающем 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, в качестве газа используют жидкий аргон; пропитку сырья и удаление влаги осуществляют в электромагнитном поле с частотой 18-55 Гц, при этом удаление влаги производят при температуре (-80)-(-100)°С.

Техническим результатом заявляемого изобретения является сокращение времени сушки, более быстрое испарение влаги и уменьшение массы высушиваемого материала.

Заявляемый способ сублимационной сушки растительного сырья иллюстрируется схемой установки для сублимационной сушки, представленной на чертеже.

Как нами показано экспериментально, реализация заявляемого способа позволяет интенсифицировать процесс сушки, проводить ее при "мягких" режимах в условиях низких температур, ускорить диффузию жидкого аргона в микрокапилляры сырья с нарушением клеточной структуры и межклеточных связей, при этом существенным моментом является то, что удаление влаги из сырья осуществляется в малоэнергоемком поле низкочастотных электромагнитных, колебаний в интервале 18-55 Гц. Это позволяет осуществить сушку продукта при щадящих температурных режимах.

Сушка и вспенивание растительного сырья предусматривает пропитку сырья жидким аргоном, резкий сброс давления в аппарате с целью глубокого замораживания сырья и удаления влаги из замороженного сырья методом сублимации с наложением низкочастотных электромагнитных колебаний.

На схеме установки для сублимационной сушки растительного сырья (фиг.1): 1 - сборник конденсата, 2 - водяной конденсатор, 3 - герметичный реактор, 4 - генератор низкочастотных электромагнитных колебаний, 5 - сборник жидкого аргона, 6 - конденсатор паров аргона, 7 - баллон, 8 - люк реактора, 9 - буферная емкость, 10 - сосуд с навеской сырья, 11 - весовое устройство.

Заявляемый способ сублимационной сушки растительного сырья осуществляется следующим образом. Растительное сырье, предназначенное для сушки, загружают в емкость 10 и помещают в герметичный реактор 3, заливают жидким аргоном при давлении выше атмосферного. После выдержки в поле низкочастотных электромагнитных колебаний с частотой 18-55 Гц, осуществляемых генератором низкочастотных электромагнитных колебаний 4, жидкий аргон резко сбрасывают из реактора 3 в буферную емкость 9. При этом сырье в сосуде 10 сначала вспенивается (вспучивается), а затем замерзает до температуры -(80)-(-100)°С.

Сушка сырья проводится методом сублимационной возгонки паров воды из замороженного сырья за счет энергии низкочастотного электромагнитного поля. Пары воды конденсируются в конденсаторе 2, охлаждаемом холодной водой с температурой 7-10°С, и собираются в сборнике для конденсата 1.

Пары аргона из буферной емкости 9 направляются, в конденсатор 6, где сжижаются и вновь возвращаются в цикл обработки сырья.

Процесс сушки завершают при достижении заданной величины потери массы обрабатываемого сырья.

Заявляемый способ поясняется примерами.

Пример 1. Мякоть хурмы (без косточек) массой 200 г и влажностью 84% загружают в стакан, который помещают внутрь герметичного реактора и обрабатывают жидким аргоном при давлении 4,2 МПа и температуре 22°С в течение 15 мин. Одновременно с пропиткой мякоти хурмы аргоном включают генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 18 Гц. После сброса давления в реакторе до атмосферного со скоростью 1 дм ³/с пюре замерзает до температуры - 82°С и его подвергают сублимационной сушке в электромагнитном поле с частотой 22 Гц.

Пример 2. Мякоть фейхоа массой 200 г и влажностью 76% загружают в стакан, который помещают внутрь герметичного реактора и обрабатывают жидким аргоном при давлении 4,2 МПа и температуре 22°С в течение 15 мин. Одновременно с пропиткой мякоти фейхоа аргоном включают генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 39 Гц. После сброса давления в реакторе до атмосферного со скоростью 1 дм³/с пюре замерзает до температуры - 85°С и его подвергают сублимационной сушке в электромагнитном поле с частотой 39 Гц.

Пример 3. Мякоть хурмы (без косточек) массой 200 г и влажностью 84% загружают в стакан, который помещают внутрь герметичного реактора и обрабатывают жидким аргоном при давлении 4,2 МПа и температуре 22°С в течение 15 мин. Одновременно с пропиткой мякоти фейхоа аргоном включают генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 29 Гц. После сброса давления в реакторе до атмосферного со скоростью 1 дм³/с пюре замерзает до температуры - 80°С и его подвергают сублимационной сушке в электромагнитном поле с частотой 89 Гц.

Пример 4. Мякоть фейхоа массой 200 г и влажностью 76% загружают в стакан, который помещают внутрь герметичного реактора и обрабатывают жидким аргоном при давлении 4,2 МПа и температуре 22°С в течение 15 мин. Одновременно с пропиткой мякоти фейхоа аргоном включают генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 55 Гц. После сброса давления в реакторе до атмосферного со скоростью 1 дм ³/с пюре замерзает до температуры - 87°С и его подвергают сублимационной сушке в электромагнитном поле с частотой 55 Гц.

Пример 5. Мякоть хурмы (без косточек) массой 200 г и влажностью 84% загружают в стакан, который помещают внутрь герметичного реактора и обрабатывают жидким аргоном при давлении 4,2 МПа и температуре 22°С в течение 15 мин. Одновременно с пропиткой мякоти фейхоа аргоном включают генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 50 Гц. После сброса давления в реакторе до атмосферного со скоростью 1 дм³/с пюре замерзает до температуры - 85°С и его подвергают сублимационной сушке в электромагнитном поле с частотой 50 Гц.

Пример 6. Мякоть фейхоа массой 200 г и влажностью 76% загружают в стакан, который помещают внутрь герметичного реактора и обрабатывают жидким аргоном при давлении 4,2 МПа и температуре 22°С в течение 15 мин. Одновременно с пропиткой мякоти фейхоа аргоном включают генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 22 Гц. После сброса давления в реакторе до атмосферного со скоростью 1 дм³/с пюре замерзает до температуры - 83°С и его подвергают сублимационной сушке в электромагнитном поле с частотой 22 Гц.

Параллельно осуществляли сублимационную сушку известным способом.

У всех полученных образцов определяли убыль массы, снижение энергозатрат и производили оценку качества (по пятибальной шкале). Результаты представлены в таблице 1.

Как видно из данных таблицы, затраты на электроэнергию при предлагаемом способе сушки составляют 3,4-4,3% по сравнению с 8-9% при традиционных способах сушки, продолжительность процесса сублимационной сушки фейхоа и хурмы снижается в 2,3 раза по сравнению с конвективной, а качество готовой продукции по результатам дегустационной оценки составляет 4,4 балла (контроль 3,8).

Кроме того, сроки хранения продукта увеличиваются в 1,5-1,7 раза.

Таблица 1 Результаты обработки сырья.
№ примера	Наименование показателей
	Убыль массы, %	Оценка качества, баллы	Доля энергозатрат в себестоимости продукции, %
1	47,0	4,0	3,7
2	55,0	4,6	4,1
3	54,0	4,5	3,9
4	54,5	4,5	4,0
5	57,5	4,7	4,2
6	49,0	4,1	3,8
Известный способ	45	3,8	8,9