Сублімаційне сушіння ягід

Сублімаційне сушіння на сьогоднішній день є найефективнішим методом підготовки ягід та інших продуктів до тривалого зберігання. Тривале зберігання забезпечується за рахунок того, що після проходження всього циклу сублімації кінцева вологість матеріалу складає порядком 2-5% від початкової. За допомогою даного методу вдається забезпечити збереження всіх вітамінів і мікроелементів в ягодах. За рахунок видалення вологи сублімована продукція має меншу вагу, але зберігає свої природні розміри, форму і колір.

Сублімаційне сушіння може проводитися у вакуумному або атмосферному середовищі. Робочий цикл при низькій температурі і атмосферному тиску займає багато часу. З цієї причини для прискорення процесу частіше використовують обладнання здатне створити вакуум. Спад тиску позитивно впливає на випарні процеси завдяки підвищенню коефіцієнта обміну маси. Через те що вакуумна сушка здійснюється в герметичному відділі обладнання, то конвекційна тепловіддача невисока. Для підтримки інтенсивної сушки в вакуумному середовищі тепло виробляється для випаровування вологи, що підводять до продуктів способом теплопровідності від прогрітих металевих поверхонь (контактний спосіб на основі роботи електронагрівачів) або методом радіації від розігрітих екранів (інфрачервоний вплив).

Процес сублімації складається в основному з трьох послідовних етапів: заморозка, сублімування і остаточний етап сушіння.

Спочатку продукт заморожують до значень, які нижчі за показник його затвердіння. Таким способом в ягодах утворюються кристалики льоду, які на другому етапі при сублімуванні зникають. Стадія заморозки впливає на якість кінцевого продукту, якщо її провести дуже швидко і глибоко, то кристали льоду будуть маленькими і дуже швидко випаруються. Досушування вимагає підведення тепла при температурі не більше 40 градусів.

Ягоди по природній структурі мають капіляри і пористу поверхню і відносяться до колоїдам. Оболонка капілярів еластична і в процесі поглинання вологи набухає. Під час видалення рідини ягода дає усадку, стає крихкою і може перетворитися в порошок.

Видалення вологи з матеріалу під час сушіння залежить від загального вмісту вологи і типу з’єднання вологи з матеріалом. З’єднання вологи з матеріалом характеризується кількістю вільної енергії ізотерміченого зневоднення – роботою, необхідною для видалення 1 моля води при постійній температурі без зміни складу речовини при заданому вмісті вологи.

Якщо в матеріалі є вільна волога, то енергія вологи буде дорівнювати нулю. З видаленням вологи міцність її зв’язку з ягодою буде збільшуватися, і енергія зв’язку зросте. Тобто, чим нижча волога міститься в ягоді, тим вище буде значення зв’язкової енергії.

Якщо матеріали містять вологу, що піддається температурній обробці або періодичним впливом вологи і тепла, то вони змінять свої фізичні характеристики. Дані властивості обумовлені молекулярним характером зв’язку вбираючої рідини.

Всі види зв’язку поділяють на три великі категорії: хімічний, фізико-хімічний і фізико-механічний зв’язок. Харчова продукція має всі перераховані форми зв’язку вологи. Рідина, що пов’язана механічно, відноситься до категорії найбільш слабких зв’язків, розглядають її як вільну вологу, яка існує при сублімації в вигляді кристалізованого льоду. Фізико-хімічний зв’язок є більш міцним, його буде видалено тільки на стадії досушування. Хімічний зв’язок відноситься до найбільш міцного, і даний тип вологи практично неможливо видалити.

Самі по собі ягоди мають високий вміст води і мають низький відсоток вмісту сухої речовини.

Перебрані ягоди перед завантаженням в субліматор повинні зберігатися при кімнатній температурі. Після включення обладнання до роботи приступає вакуумний насос, який знижує тиск в камері до 10-30 Па. Завдяки вакуумному середовищу і частковому випаровуванню вологи продукти починають заморожувати. Більший відсоток рідини перетворюється в кристалічний лід. Потім настає сублімація. За рахунок роботи вакуумного насоса рідина, що перейшла в стан пара, переноситься в десубліматор. Повітря з десублиматору надходить в атмосферу. Завершальною стадією процесу сушіння є включення нагрівачів, які подають тепло, чим і видаляють залишки рідини з продукту. В обладнанні також передбачено відділ випарника для відтаювання льоду.

До процесу сушіння слід підходити серйозно. Хоч практично всі операції проводяться в автоматичному режимі, настройку під певні види продуктів доведеться виставляти самостійно. Зверніть увагу також на характеристики встановлених в субліматор електронагрівачів. Від їх працездатності залежить якість і збереження сушеної продукції.

Технологія сублімаційної сушки продуктів

Затребуваність обробки харчової продукції ліофілізатором обумовлюється можливістю випаровування льоду без його переходу в рідкий вид. Щоб здійснити сублімацію льоду необхідно створення певних умов. Перевагою консервування продуктів за рахунок сублімаційної сушки, порівняно з іншими методами, є можливість подальшого зберігання консерванту при плюсових температурах. Зберігання такої продукції цілком можливо при кімнатних показниках. В якості ще однієї переваги даного методу можна навести той факт, що при такій обробці відбувається значне випаровування вологи і природне зниження маси продукту. Такий аспект спрощує подальше транспортування готових продуктів харчування. Період зберігання при цьому значно збільшується, а значить і реалізація спрощується. Харчова цінність збережена.

Для того щоб провести сублімаційне сушіння важливо в точності дотримуватися двох чинників:

1. Основний відсоток вологи повинен в продукті містяться в крижаному вигляді, а загальний її обсяг не повинен бути нижче 70% від маси продукту.

2. Необхідно дотримання правил сублімації льоду з різницею тисків між паровими виділеннями над поверхнею продукту і парами в камері

Основним критерієм сублімаційного сушіння є рівень тиску. Підтримка точних показників забезпечить перехід льоду в пароподібний стан минуючи рідку фазу. Конденсація парових виділень здійснюється за допомогою спеціальних випарних приладів.

Під час сушіння продукти набирають певну температуру і віддають тепло під час випарів льоду. Щоб компенсувати теплові втрати і підтримати певний температурний режим, потрібне постійне теплове підведення. Межа створення пару поступово зміщується від поверхневих шарів продукту в його глиб, ускладнюючи ефективну підводку тепла. Підсохлі шари оброблюваної продукції через низьку теплову провідність ускладнюють підведення тепла до ділянок сушіння та знижують якість видалення вологи.

Завдяки сучасним технологічним розробкам в сублімаційному сушінні для нагріву використовуються високоякісні плоскі ТЕНи здатні рівномірно нагрівати продукт, компенсуючи теплові втрати під час випаровування льоду. Саме така конфігурація обладнання користується найбільшим попитом серед професіоналів. Замовити нагрівачі для сублімаційної сушки і точний розрахунок їх параметрів можна у компанії «ТЕН24». Також ми пропонуємо виготовлення ліофілізаторів і установку нагрівачів на обладнання.

Сублімаційною сушкою можна обробляти різні продукти:

* М’ясні продукти – можуть оброблятися в сирому, вареному, копченому і інших видах.

* Молочка – сир, молоко (навіть кумис) та багато інших

* Яйця – можуть оброблятися разом або окремо яєчний жовток і білок будь-якого птаха.

* Всі види овочевих продуктів – бобові, картопля, цибуля, морква, капуста і мн. ін. Як і в разі м’яса, овочеві продукти можуть оброблятися в сирому і вареному вигляді.

* Окреме місце в сушінні займають фрукти і ягоди: сливи, груші, полуниця, чорнослив, банани, ананаси, персики і т.д. Їх можна обробляти в свіжому вигляді або вже після переробки в соки і пюре.

* Сублімаційним сушінням також можна обробляти петрушку, кріп, базилік і інші рослини для заправки страв.

Обробляються розчинна кава, різні сорти чаю та прянощі

Технологічний процес ліофілізації складається з декількох етапів, які проводяться в строгій черговості:

* Підготовка продукції в попередньому порядку.
* Заморожування.
* Безпосередня сушка.
* Запаковування продукту.

Методика сушки, терміни і спосіб зберігання продукту залежать від кінцевого його складу. В основному враховуються елементи і речовини, які до нього входять. Як приклад можна привести продукти з тваринним білком, які після сушки не можна піддавати перегріву, інакше станеться його денатурація. Вся продукція, оброблена сублімаційним методом повинна бути надійно ізольована від контактів з навколишнім середовищем. В іншому випадку містяться жири і вітамінні елементи почнуть окислюватися. Варто враховувати і частку редукуючих речовин. На основі описаних факторів визначається можливий ступінь сушіння. Іншими словами, обчислюється точна кількість вологи, що підлягає видаленню. Під час підготовки сировини до сублімаційної обробки забезпечується певний бактеріальний поріг продуктів харчування.

Для сушіння повинна підбиратися сировина з певними характеристиками. Підготовка продуктів харчування повинна також проводитися на високому рівні. Такі критерії дозволять виготовити суху речовину з необхідними якісними показниками.

Критерії вибору сировини для ліофілізації:

• Продукт повинен мати хороші смакові якості.
• Повинна проводитися оцінка кількості вихідних складових. Цей критерій необхідний для обчислення корисних речовин, що зберігаються після заморожування і сушіння, а також під час зберігання. Розміри і форма продукту повинна відповідати проведеній технології.
• Ліпідні складові повинні в мінімальному порядку піддаватися окисленню.
• Сировина перед заморожуванням і сушінням має прийти обробку від мікроорганізмів.
• Під попередньою підготовкою продукту до сушіння мається на увазі його термічна обробка і нарізка.
• Від швидкості заморозки залежить якість продукту в подальшому. Чим швидше пройде цей процес, тим краще будуть зберігатися біологічно цінні елементи.

Заморожування можна провести як в спеціально розробленій камері, так і безпосередньо в самому субліматорі. Останній варіант має на увазі створення вакуумного середовища і часткове випаровування рідини. Даний спосіб набагато легше проводити порівняно з попереднім заморожуванням, але використовувати його можна не для всіх категорій продукту. При вакуумному заморожуванні втрачаються деякі початкові. Сире м’ясо і рибу, а також деякі фрукти, ягоди, соки та пюре вакуумним методом не заморожують.

Молочну продукцію, чаї та сік заморожують у вигляді пасти. Подрібнення їх проводиться саме в замороженому стані. З такою метою найчастіше використовують метод розпилення, який вирізняється високою ефективністю. При заморожуванні утворюються гранули, які в подальшому поділяють на тоненькі шари і просушують.

Ліофілізація має свої технологічні особливості. Під час попереднього заморожування в камері не можна допускати відтавання продуктів перед приміщенням їх в сушильний відділ.

За стандартом під час сублімації обробки продукти втрачають від 70 до 90% рідини. Подальше досушування здійснюється в умовах плюсової температури. На кожному етапі показники допустимого температурного порога регламентовані технологічним течінням обробки. Основою для підтримки конкретної температури є властивості продукту і цикл сушки. Різні види сировини вимагають своєї температури для сублімації. Зазвичай ці значення коливаються в межах від -15 до +35 градусів Цельсія. Соки з ягід і фруктів вимагають знижених значень в межах -25 градусів через високий вміст цукру. Сировини тваринного походження оброблюються при температурі -16 . -20 градусів. На етапі сублімації випаровується близько 50% рідини і витрачається близько 60% часу від всього циклу обробки.

На подальшому етапі сушіння проводиться при високій температурі. Відбувається остаточне видалення вологи. Для збереження високої якості продукції ці значення температур повинні в точності відповідати технологічним вимогам. Час також має велике значення. Температура обробки кожного продукту відрізняється. Тривалість сушки і термічні вимоги до неї залежать від технології процесу і варіюються в конкретних межах. Максимально повинні зберігатися корисні властивості продукту. На стадії досушування діапазон температур знаходиться в межах + 45 . + 85 градусів Цельсія. Період етапу може становити до 40% від загального циклу обробки. Від початкового кількості забирається до 30% рідини.

Перевагою ліофілізації є збереження корисності і смаку продукту. При споживанні вони перетравлюються і засвоюються точно так же, як і в свіжому вигляді. Смакові й ароматичні характеристики повністю збережені. Після проведеної обробки структура продукту набуває пористість, що сприяє гарній абсорбції. На перших етапах зберігання продукти починають активно вбирати кисень, в результаті чого може відбутися швидке їх окислення.

Крім поглинання кисню адсорбується і волога. Це теж значно знижує якість продуктів харчування. Щоб виключити адсорбцію після все оброблені продукти перед запаковування необхідно спресувати. Контакт з навколишнім середовищем при цьому необхідно виключити. Такий варіант підготовки перед пакуванням значно збільшує ефективність подальшого транспортування за рахунок зменшеного обсягу.

Зберігати продукти без герметично запаяної упаковки не можна. Її проводять відразу після етапу досушування. Основним призначенням таких упаковок є запобігання потрапляння кисню, вологи і сторонніх запахів.

Найчастіше використовують упаковки полімерного походження. В якості підкладки застосовують алюмінієву фольгу. Перевагою використання полімерної плівки є відмінні експлуатаційні властивості, маленька вага, високий показник міцності і невелика ціна.

Як уже згадувалося, дуже важливим критерієм є запобігання потрапляння вологи та повітря на продукт після cублімаціонной обробки. Якщо все ж кисень надійшов в упаковку, його слід негайно видалити. Для таких цілей можна використовувати фізичний, хімічний чи біологічний спосіб.

Самим застосовуваним і якісним методом вигону кисню є фізичний вплив шляхом вакуумування упаковки і введення в неї азоту.

При одному з хімічних способів застосовується видалення повітря з участю з водню і паладію. Ще упаковку з продуктом поміщають в герметичну камеру з вмістом інертних газів.

Ліофілізація хоч і призводить до певних змін продуктів, але вони незначні. Дана методика за своїми пріоритетами незрівнянна ні з одним іншим методом сушіння.

Замовити обладнання для ліофілізації ви можете на сайті «ТЕН24». Всі деталі та параметри установки обумовлюються в індивідуальному порядку. Ціна і терміни виробництва залежать від складності комплектування. Щоб зв’язатися з менеджером для замовлення і отримання консультації оформіть заявку на сайті або наберіть нас за вказаними телефонними номерами.

СУШІННЯ ОВОЧІВ І ПЛОДІВ

Способи сушіння поділяють в залежності від процесу вилучення вологи з матеріалу і характеризуються використанням одного чи кількох процесів. Найпоширеніші такі способи сушіння: природне, конвективне, сушіння дрібних крапель розпилюваного продукту у високотемпературному газовому середовищі, сушіння високов’язких продуктів на металевих поверхнях, сушіння спіненого продукту, вакуумне чи сублімаційне, сушіння в киплячому шарі сипкого продукту, аерофонтанне (пневматичне), терморадіаційне з нагріванням продукту інфрачервоними променями, сушіння з нагріванням в полі струмів високої частоти та інших.

Природне сушіння застосовується при сприятливих кліматичних умовах і передбачає розкладання висушуваних продуктів на спеціальних щитах чи сітках на свіжому повітрі.

Конвективне сушіння використовує вимушений рух підігрітого повітря щодо шару висушуваного продукту. Швидкість вимушеної конвекції 1…5 м/с.

Розпилювальне сушіння використовує швидке випаровування розпорошених рідких продуктів в високотемпературному середовищі. Велика площа поверхні розпиленого продукту забезпечує інтенсивну тепловіддачу його, і як наслідок, малий час сушіння (1…10с). У розпилювальних сушарках можуть переважати один чи два види теплопередачі— конвекція чи радіація, хоча у загальному випадку вони обидва мають місце.

Розпилювальне сушіння застосовується щоб одержати порошкові продукти із соків, гідролізованого крохмалю, бурякового соку та інш. При отриманні сухих фруктових і овочевих соків необхідно зберегти їх пахощі. Сушарки, реалізують ці процеси, створюючи менші температури при випаровуванні рідини. Це часто тягне за собою необхідність створення вакууму в сушильній камері, що ще більше ускладнює устаткування.

Вальцьове сушіння базується на «намазуванні» тонкого шару висушуваного продукту на поверхню циліндричних підігрітих вальців. Цей шар висихає за 40…60 с, після чого тонкі сухі пластівці знімаються ножом.

Спінені продукти (овочеві і фруктові спінені матеріали) висушують на перфорованих металевих аркушах в конвективному потоці повітря. Пінення створюється шляхом додавання спінюючих присадок в міксері у атмосфері інертного газу.

Вакуумне сушіння здійснюється при пониженому тиску, що дозволяє істотно знизити температуру висушуваного матеріалу.

«Експлозиційне» чи вибухове сушіння відрізняється використанням явища теплового шоку. Воно полягає в закипанні води в усьому її об’ємі і внаслідок різкого зниження тиску у навколишньому середовищі. При цьому вода, у висушуваному матеріалі і підігріта до температури, близької до кипіння, при зниженні зовнішнього тиску виявляється перегрітою і закипає. Через закипання внутрішня структура матеріалу руйнується і невдовзі стає х спіненою. Такий матеріал легко висушується. Експлозія можлива як і при переході від підвищеного тиску до атмосферному так і під час переходу від атмосферного тиску до вакууму. У другому випадок процес відбувається за нижчих температур.

Сушка в киплячому шарі і аерофонтанна (пневматична) здійснюються при продуванні повітря крізь шар сипкого матеріалу знизу вгору. У обох випадках явище принципово одне і те ж, але за пневматичного сушіння швидкість повітря вища, і відстані між частинками висушуваного матеріалу більші. Киплячий шар реалізується при швидкостях повітряного потоку 1…5 м/с, для аерофонтанного сушіння його швидкість збільшується до 12…14 м/с.

Інфрачервоне сушіння і сушіння в полі струмів високої частоти відрізняються лише відповідним способом підводу теплоти. Для запобігання підгоряння матеріалу сушіння найчастіше проводять у два етапу: основний період сушіння і досушка.

Основою класифікації сушарок є поділ по конструктивним ознакам і вони поділяються: на барабанні, коридорні (тунельні), стрічкові, шахтні, розпилювальні, камерні та інших. Майже кожна із них може виготовлятися у різних варіантах по напрямку потоків: протиточні, прямопотокові і з перехресними струмами; по влаштуванню: природною чи штучною циркуляцією сушильного агента; по організації сушильного процесу: нормальний, з підігрівом всередині камери сушіння, з проміжним підігрівом, з поверненням відпрацьованого повітря та ін.; по тиску в сушильній камері: атмосферні, вакуумні, глубоко-вакуумні; по виду сушильного агента: повітря, гази, перегрітий пар; по агрегатному стану висушуваного продукту: твердий, рідкий, пастоподібний, піноподібний; за способом підводу теплоти: кондуктивні, радіаційні, конвективні, високочастотні; за заданим режимом роботи: періодичної дії чи безперервні.