способ сушки фруктовой выжимки

Формула изобретения

Способ сушки фруктовой выжимки, включающий термическую обработку исходного продукта под высоким давлением в газообразном теплоносителе и последующее высушивание в процессе сброса давления, отличающийся тем, что обрабатывают выжимку с исходной температурой не выше 60^oС горячим паром в камере высокого давления не более 15 с, сбрасывают давление до атмосферного не более чем за 1 с, одновременно выводя поток выжимки с теплоносителем и направляя его в дополнительное сопло, обрабатывают выжимку дополнительным потоком нагретого теплоносителя конусообразно по периметру потока и пропускают выжимку через дополнительное сопло, после чего отводят влагу, производят досушивание продукта ИК-излучением в течение 3-5 с, теплоноситель подают в герметичную камеру высокого давления и в дополнительное сопло под давлением не ниже 5 атм, температура теплоносителя не превышает 130^oС, а мощность ИК-излучения составляет 4-6 кВт/м².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для переработки фруктовых выжимок, преимущественно, для сушки яблочных или иных фруктовых выжимок, которые пригодны для получения пектинсодержащих продуктов.

До настоящего времени получаемые в виде отходов фруктовые выжимки обычно подвергают сушке обдувом теплоносителя в виде горячего воздуха в туннельных, ленточных, конвейерных или барабанных сушилках периодического или непрерывного действия для консервации в готовом продукте протопектина, который может быть сохранен при оптимальном режиме сушки (Голубев В.Н., Шелухина Н.П. Пектин: химия, технология, применение. M.: Институт экологии человека, 1999).

Так, в рекомендуемой к использованию линии с трехступенчатой барабанной сушилкой (Фокc Г.Ф., Асмуссен, Фишер К., Эвдресс Х.-У. Затраты и рентабельность переработки яблочных выжимок. Пищевая промышленность, 1992, N 7, с.27) на входе предусматривается температура до 500^oC, максимальная температура на выходе 110^oC. Такие высокие температуры и неравномерность нагрева выжимки в разных частях барабана приводят к большому разбросу качества сухой выжимки, значительным потерям протопектина за счет его терморазложения.

В другом известном способе сушки яблочных выжимок, например, по авторскому свидетельству N 759079 (M. кл. A 23 B 7/02) формуют выжимку в виде тел цилиндрической формы диаметром до 10 мм и подвергают ее воздействию горячего воздуха в течение нескольких часов при температуре от 98 до 140^oC. Такой режим сушки является более щадящим, однако все же приводит к частичному разрушению протопектина, кроме того, после сушки конечный продукт необходимо измельчать в порошок.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ сушки измельченных биологических продуктов по патенту Германии N 4010594 С2 (М. кл. A 23 B 7/02), согласно которому исходный продукт, например ломтики яблок, нагревают до температуры свыше 100^oC, затем выдерживают продукт в камере высокого давления в присутствии газовой атмосферы в течение 105 мин под давлением до 15 атм при температуре 105^oC, после чего сбрасывают давление до уровня ниже атмосферного и высушивают продукт в вакуумной камере при давлении не выше 0,9 атм в течение не более 30 с. После такой обработки ломтики вспучиваются и высушиваются до 8-2% влажности. Этот способ позволяет улучшить потребительские свойства продукта, однако, длительное воздействие горячего теплоносителя с температурой выше 60^oC в течение 105 мин неизбежно приводит к разрушению ценных питательных компонентов, содержащихся в высушиваемом продукте, в том числе протопектина яблок.

Задачей настоящего изобретения является создание ускоренного способа сушки фруктовой выжимки с минимальным разрушением пектинсодержащих структур и одновременным измельчением конечного продукта.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе сушки, включающем тепловую обработку исходного продукта под высоким давлением в газовой среде и высушивание продукта в результате сброса давления, согласно изобретению подвергают выжимку с исходной температурой не выше 60^oC обработке горячим паром в герметичной камере не более 15 с при давлении не менее 5 атм и при температуре не более 130^oC, сбрасывают давление в камере до атмосферного не более чем за 1 с, одновременно выводя поток выжимки с теплоносителем из камеры высокого давления и направляя его в дополнительное сопло, обрабатывают выжимку дополнительным потоком теплоносителя давлением 5-6 атм, температурой 120-130^oC, направленным по периметру потока под небольшим углом к потоку выжимки, и пропускают через дополнительное сопло, отводят влагу циклоном, производят досушивание выжимки ИК-излучением мощностью 4-6 кВт/м² в течение 3-5 с.

Кратковременная обработка выжимки теплоносителем в виде пара с давлением в несколько атмосфер с последующим быстрым сбросом давления через сопло камеры приводит к уменьшению влажности и вспучиванию выжимки. При последующем прохождении потока выжимки из сопла камеры через дополнительное сопло с добавлением потока теплоносителя в виде пара высокого давления происходят повторный быстрый сброс давления и дальнейшее уменьшение влажности выжимки и ее измельчение. При этом не происходит разрушения протопектина, так как авторами экспериментально установлено, что необратимые конформационные процессы, связанные с изменением структуры и свойств протопектина, не успевают произойти, если время жесткого воздействия горячего пара на биологические структуры на двух этапах перепада давления не превышает 20 с. После отделения влаги циклоном и кратковременного теплового воздействия на выжимку инфракрасным излучением для досушки и доизмельчения выжимки выбросом пара из внутренних структур растительных клеток образуется измельченный продукт с влажностью от 4 до 6%. Кратковременный характер тепловых воздействий на выжимку на всех стадиях процесса сушки обеспечивает оптимальный режим сушки для наиболее полного сохранения протопектина в готовом продукте.

Известно использование эффекта быстрого сброса давления для получения взорванных зерен, когда исходный продукт загружается в герметизированный бункер, где подвергается нагреву паром. Затем шнек-насосом он вводится в поток перегретого пара и вместе с ним проходит через сопло. Благодаря падению давления в сопле происходит вскипание жидкости в частицах зерна, сопровождающееся выбросом пара и взрыванием зерен (Кретов И.Т., Остриков А. Н. , Кравченко В.М. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентрационной промышленности. Изд. Воронежского университета, 1996, с. 289). Однако в литературе не описана совокупность действий, включающих использование данного эффекта для сушки фруктовой выжимки. До настоящего времени фруктовую выжимку не подвергали одновременной сушке и измельчению.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими решениями в данной области техники указывает на неочевидность технического решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом. Выжимку из-под пресса, имеющую температуру не выше 60^oC, с помощью шнекового питателя загружают в камеру высокого давления через входной клапан до 0,5-0,75 ее объема, в камеру от парогенератора подают пар давлением 5-6 атм и температурой 120-130^oC. Первоначально струи пара перемешивают выжимку, затем пар проникает в клеточные структуры выжимки. После резкого открывания выходного клапана через сопло камеры устремляется поток выжимки с теплоносителем. Струя этого потока имеет большую скорость. За счет резкого перепада давления на выходе из сопла частицы выжимки вспучиваются и частично высушиваются. Струя потока выжимки вместе с теплоносителем направляется в дополнительное сопло, куда одновременно подается горячий пар от парогенератора с давлением 5-6 атм и температурой 120-130^oC. Подача пара в дополнительное сопло осуществляется конусообразно по периметру потока выжимки под углом в несколько градусов по отношению к потоку выжимки. Этот дополнительный поджимающий и ускоряющий струю потока выжимки пар при прохождении ее через дополнительное сопло создает условия для очередного перепада давления потока выжимки на выходе из дополнительного сопла. В результате вспученные частицы выжимки измельчаются и еще больше подсушиваются. Далее осуществляется отбор влаги из потока выжимки с помощью циклона, с выхода которого порошкообразный продукт высыпается на наклонную виброплоскость, по которой продукт тонким слоем ссыпается в тару. Тонкий слой подвергается кратковременному воздействию ИК-излучения, которое проникает в клеточные структуры продукта, приводя к испарению из них влаги при одновременном их разрушении. Для достижения этих эффектов мощность ИК-излучения выбирается в пределах 4-6 кВт/м² при времени воздействия от 3 до 5 с.

Выбор давления и температуры пара определяется не только достижением оптимальных для сушки и измельчения частиц выжимки перепадов давления, но и возможностью использования промышленных парогенераторов. Временные характеристики на всех этапах обработки выжимки выбраны с целью не только достижения конечной влажности продукта порядка 4-6% для обеспечения возможностей длительного сохранения продукта в упаковке, но и для сохранения в нем исходного протопектина. Измельчение выжимки одновременно с сушкой упрощает процесс выделения пектина из продукта. Эти преимущества существенно отличают данный способ от прототипов.

В результате сверхскоростного процесса сушки фруктовой выжимки получают сухой пектинсодержащий измельченный продукт, в котором в максимальной степени сохраняется протопектин исходного сырья. Измельченный продукт используется для производства пектина и приготовления пектинсодержащих пищевых продуктов.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Яблочную выжимку из-под шнекового пресса влажностью 65% и температурой 50^oC помещали в герметичную камеру, в объеме, равном 0,75 объема камеры, подвергали в течение 12 с воздействию пара под давлением 5 атм при температуре 120^oC. Сбрасывали давление через сопло камеры до атмосферного за время не более 1 с, направляли поток выжимки в дополнительное сопло вместе с дополнительным потоком пара давлением в 5 атм и температурой 120^oC, отделяли влагу циклоном, после чего формировали слой выжимки толщиной до 0,5 см и подвергали выжимку обработке инфракрасным излучением мощностью 4,5 кВт/м² в течение 5 с. Получили измельченный сухой конечный продукт влажностью 6%, цвет светлый. Содержание протопектина в конечном продукте составило 9%.

Пример 2. Сушку айвовой выжимки из-под шнекового пресса влажностью 60% и температурой 60^oC проводили как описано в примере 1, но герметичную камеру заполняли на 0,5 объема, подавали пар под давлением 6 атм при температуре 130^oC, время воздействия составило 15 с, обработку инфракрасным излучением мощностью 6 кВт/м² осуществляли в течение 3 с. Получили измельченный продукт влажностью 4%, цвет светлый. Содержание протопектина в конечном продукте сушки составило 12%.