способ производства сушеного цикория

Формула изобретения

Способ производства сушеного цикория, включающий инспектирование, мойку, резку, сушку, отличающийся тем, что сушку осуществляют в плотном слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 453-463 К и скоростью 2,0-0,9 м/с, причем через каждые 150 с скорость пара увеличивают до 5,6-3,5 м/с в течение 5 с, приводя плотный слой в псевдоожиженное состояние.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству сушеного цикория, и может быть использовано для производства кофейных напитков.

Известен способ производства сушеного цикория, предусматривающий инспектирование, мойку, резку, удаление мелочи, сушку, сортировку [Справочник технолога пищеконцентратного и овощесушильного производства / В.Н.Гуляев, Н.В.Дремина, З.А.Кац и др. Под ред. В.Н.Гуляева. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, - 488 с., с.341-342].

Недостатками известного способа являются значительные энергозатраты и невысокое качество готового продукта.

Технической задачей изобретения является улучшение качества готового продукта и повышение тепловой эффективности процесса сушки за счет использования в качестве теплоносителя перегретого пара атмосферного давления и чередующихся режимов обработки цикория в плотном и псевдоожиженном слое.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе производства сушеного цикория, включающем инспектирование, мойку, резку, сушку, сортировку, новым является то, что сушку осуществляют в плотном слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 453...463 К и скоростью 2,0...0,9 м/с, причем через каждые 150 с скорость пара увеличивают до 5,6...3,5 м/с в течение 5 с, приводя плотный слой в псевдоожиженное состояние.

Технический результат заключается в повышении тепловой эффективности и интенсификации процесса сушки, улучшении качества готового продукта за счет использования в качестве теплоносителя перегретого пара атмосферного давления и чередующихся режимов обработки цикория в плотном и псевдоожиженном слое.

В качестве объекта исследования использовали корневой цикорий, имеющий сильно развитый мясистый корень белого цвета, конической, цилиндрической и веретенообразной формы. Корни цикория, поступающие в переработку, по своему качеству должны соответствовать требованиям РСТ РСФСР 309-72 “Цикорий корневой свежий”.

Корни цикория, используемые для обработки, по своему качеству отвечали следующим требованиям:

по внешнему виду: корнеплоды свежие, неувядшие, целые, незастволившиеся, незагрязненные, не пораженные сельскохозяйственными вредителями, очищенные от мочковатых корешков, с черешками листьев длиной не более 10 мм;

по размерам корнеплодов, мм, не менее: по наибольшему поперечному диаметру - 20; по наименьшему поперечному диаметру - 10 мм;

по содержанию корнеплодов, %, не более: с механическими повреждениями - 5; с неправильно обрезанными листьями - 10; с засечкой головки корнеплода, разветвленных, с мочковатыми корешками - 15; ветвистых - нет; поврежденных вредителями - 3; увядших - 5; стрелкующихся - 3; дуплистых, цветущих - 15; корней, зараженных болезнями, раздавленных более чем на 1/3 поверхности, мороженных и подмороженных, а также загнивших - не допускается;

по наличию земли, прилипшей к корнеплодам, % - 2.

Общее число допустимых отклонений не должно превышать 25% к массе, причем допуски по каждому показателю не должны превышать установленной для них нормы.

Корни белые, почти без запаха, в них содержится 75% воды. Корень содержит горькое вещество интибин (0,10...0,20%), (4,5...9,5%) фруктозу, (10...20%) левулозу, (4,7...6,5%) пентозаны, холин, инулин (до 49%, по другим данным до 60%), протеины (3,6%), жиры (0,3%), гликозид интибин [Машанов В.И. Пряно-ароматические растения. / В.И.Машанов, А.А.Покровский. - М.: Агропромиздат, 1991, - 235 с.].

Корни цикория заготавливают осенью после увядания листьев (сентябрь - октябрь). Их выкапывают, обрезают надземные части, промывают холодной водой. Толстые корни разрезают вдоль, а длинные - поперек на куски. В течение нескольких дней провяливают до прекращения выделения млечного сока.

Способ производства сушеного цикория осуществляется следующим образом.

Цикорий, предварительно инспектированный (вручную отобраны некондиционные корни) и мытый (в проточной воде при соотношении воды и продукта 3:1), разрезают на кубики размером (10-20×10-20×10-20 мм), столбики (20-60×12-15×5-10 мм), пластины (10-20×15-20×5-7 мм). Нарезанные кусочки пропускают через штампованные сита с диаметром 5 мм.

Предварительно обработанный таким образом цикорий подвергают сушке в плотном слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 453...463 К и скоростью 2,0...0,9 м/с.

Затем через каждые 150 с скорость перегретого пара увеличивают до 5,6...3,5 м/с в течение 5 с, т.е. сушку осуществляют в псевдоожиженном слое.

Обработку цикория в псевдоожиженном слое проводят для равномерного и полного перемешивания частиц цикория. Чередуя обработку цикория в псевдоожиженном и плотном слое, его высушивают до влажности 14%.

Способ поясняется следующим примером. Цикорий, предварительно инспектированный и мытый в проточной воде при соотношении воды и продукта 3:1, разрезают на кубики размером (10-20×10-20×10-20 мм). Нарезанные кубики цикория пропускают через штампованные сита с диаметром 5 мм.

Кубики цикория подвергают сушке в плотном слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 453...463 К и скоростью 2,0...0,9 м/с. Затем через каждые 150 с скорость перегретого пара атмосферного давления увеличивают до 5,6...3,5 м/с в течение 5 с, т.е. сушку осуществляют в псевдоожиженном слое.

Одной из основных причин интенсификации процесса сушки цикория перегретым паром атмосферного давления является быстрый прогрев продукта до температуры насыщения T_s=373 К, который обусловлен конденсацией пара на поверхности частиц вследствие их относительно низкой начальной температуры.

Вследствие высоких коэффициентов теплообмена при конденсации пара на поверхности частиц в периоде прогрева очень быстро повышается температура, и влага удаляется из продукта в дальнейшем в виде пара.

Выбор продолжительности обработки в плотном слое перегретым паром атмосферного давления (150 с) обусловлен тем, что в начале процесса сушки из-за конденсации пара идет быстрый прогрев продукта до температуры насыщения. Когда продолжительность была меньше 150 с, например 100 с, имел место срыв пленки конденсата с поверхности кубиков цикория при обработке в псевдоожиженном слое, что приводило к недостаточно быстрому их прогреву. И, наоборот, при продолжительности более 150 с, например 180 с, кубики цикория перегревались до высоких температур, что также приводило к некачественной сушке.

Затем через каждые 150 с скорость пара увеличивают до 5,6...3,5 м/с в течение 5 с, т.е. сушку осуществляют в псевдоожиженном слое. При продолжительности этой обработки меньше 5 с, например 2 с, имело место недостаточно равномерное и полное перемешивание частиц цикория при сушке в псевдоожиженном слое, что приводило к некачественной сушке. И, наоборот, при продолжительности этой обработки более 5 с, например 10 с, имело место пересыхание частиц цикория и неоправданно завышенные энергозатраты.

Выбор скоростного режима обработки частиц цикория перегретым паром (скорость перегретого пара при сушке в плотном слое составляла 2,0...0,9 м/с) был подобран экспериментально и зависел от характера изменения влажности продукта при сушке. По мере высушивания влажность частиц цикория уменьшалась, их масса также становилась меньше. При сушке цикория наблюдалась усадка, т.е. уменьшение размеров частиц. Поэтому для равномерной обработки частиц цикория в зависимости от их формы (кубиков, пластин и столбиков) требовался регулируемый теплоподвод, который обеспечивался данным диапазоном изменения скорости перегретого пара. Различные размеры и форма частиц цикория и обусловила выбор данного скоростного режима обработки частиц цикория перегретым паром (2,0...0,9 м/с).

Для сушки частиц цикория в виде столбиков с размером (20-60×12-15×5-10 мм) применяли перегретый пар атмосферного давления со скоростью 2,0 м/с; для сушки частиц цикория в виде пластин с размером (10-20×15-20×5-7 мм) применяли перегретый пар со скоростью 1,6 м/с; для сушки частиц цикория в виде кубиков с размером (10-20×10-20×10-20 мм) применяли перегретый пар со скоростью 0,9 м/с. Несоблюдение данного скоростного режима приводило либо к пересушиванию и подгоранию частиц цикория, либо, наоборот, к недосушиванию и получению продукта с повышенной влажностью, что являлось нарушением действующего ГОСТ.

Температура перегретого пара составляла 453...463 К. Выбор температурного режима обработки частиц цикория перегретым паром был подобран экспериментально и зависел от характера изменения влажности продукта при сушке. Выбор данного температурного режима был обусловлен тем, чтобы температура цикория не превышала предельно допустимую температуру, выше которой наблюдалось терморазложение ценных питательных веществ: меланоидинообразование, термолиз и др.

При сушке цикория перегретым паром с температурой меньше 453...463 К, например 443 К, имел место недостаточно высокий темп нагрева частиц цикория, что приводило к продолжительной сушке и неоправданно завышенным энергозатратам.. И, наоборот, при сушке цикория перегретым паром с температурой более 453...463 К, например 483 К, имело место пересыхание частиц цикория, что вызывало терморазложение ценных питательных веществ.

Таким образом, несоблюдение данного температурного режима приводило либо к пересушиванию и терморазложению ценных питательных веществ цикория, либо, наоборот, к недосушиванию и получению продукта с повышенной влажностью, что являлось нарушением действующего ГОСТ.

Увеличение скорости перегретого пара до 5,6...3,5 м/с при сушке цикория обусловлено необходимостью приведения плотного слоя частиц цикория в псевдоожиженное состояние. Выбор скоростного режима обработки частиц цикория перегретым паром (5,6...3,5 м/с) был подобран экспериментально и определялся необходимостью равномерного ворошения продукта при сушке. Поэтому для равномерной обработки частиц цикория в зависимости от их формы (кубиков, пластин и столбиков) требовался данный диапазон изменения скорости перегретого пара. Различные размеры и форма частиц цикория и обусловила выбор данного скоростного режима обработки частиц цикория перегретым паром (5,6...3,5 м/с). Для сушки частиц цикория в виде столбиков с размером (20-60×12-15×5-10 мм) применяли перегретый пар со скоростью 5,6 м/с; для сушки частиц цикория в виде пластин с размером (10-20×15-20×5-7 мм) применяли перегретый пар со скоростью 4,6 м/с; для сушки частиц цикория в виде кубиков с размером (10-20×10-20×10-20 мм) применяли перегретый пар со скоростью 3,5 м/с. Несоблюдение данного скоростного режима приводило либо к уносу частиц цикория, либо, наоборот, к пузырьковому или струйному режиму течения пара сквозь слой частиц цикория.

Таким образом, наилучшим вариантом обработки частиц цикория по всем качественным и энергетическим показателям является вышеприведенный способ с обоснованием каждого приведенного параметра. Это объясняется равномерностью сушки по всему объему частиц цикория и интенсивным испарением влаги с их поверхности. Достигается снижение скорости внутреннего теплопереноса в сравнении со скоростью перемещения влаги и ее испарения с поверхности частиц цикория.

При этом нагрев частиц цикория происходит медленнее, чем из них испарится влага, что полностью исключает перегрев продукта и обеспечивает его высокое качество. С энергетической точки зрения предлагаемый способ позволяет обеспечить наиболее рациональный расход энергии, что объясняется гидродинамикой процесса, изменяющейся во времени не только путем пульсирующего изменения скорости с чередованием интервалов времени сушки в плотном и псевдоожиженном слое, но и выбранными формой и размерами частиц цикория.

Предлагаемая технология производства сушеного цикория из-за своей кратковременности протекания (40 мин) способствует получению готового продукта с более высоким содержанием ценных питательных веществ (белков, углеводов и др.). При этом имеет место значительное сокращение энергозатрат на проведение процесса сушки.

Таким образом, приведенный анализ показывает высокую тепловую эффективность предлагаемой технологии производства сушеного цикория.

Исследование показателей качества цикория производили в соответствии с РСТ РСФСР 286-72 “Цикорий сушеный для промпереработки”. Он был исследован по органолептическим и физико-химическим показателям. Определение указанных показателей позволяет выявить структурные изменения в цикории, происходящие в процессе его сушки, и оценить качество полученного продукта.

Органолептические и физико-химические показатели цикория, приготовленного по заводской и предлагаемой технологии, приведены в таблице.

Высушенные и поджаренные корни цикория используют в пищевой промышленности как добавку к натуральному кофе и для приготовления его суррогатов. Было замечено нежелательное влияние кофе на организм человека [Иванов Ю.Г. Наш любимый кофе. - Смоленск: Русич, 1999, - 448 с.]. Своим возбуждающим действием кофе обязан кофеину. В среднем натуральный кофе содержит 1...2% кофеина. По данным фармакологов достаточно 0,05 г кофеина, чтобы ощутить его воздействие на мозг и сосуды; 0,2 г кофеина заставляют бешено колотиться сердце, а 0,3 г этого алкалоида действуют уже как яд. Не рекомендуется пить черный кофе беременным женщинам и детям. Он противопоказан при гипертонии, геморрое, туберкулезе, астении. Частое употребление натурального кофе приводит к стрессовому состоянию и может стать причиной хронической бессонницы. Кофеин препятствует усвоению кальция организмом.

Цикорий не только заменяет кофе, но и значительно дополняет его целебные воздействия. Ведь обогащенный им напиток способствует лучшему движению крови, растворяет и выводит желчные камни. Цикорий не обладает тонизирующими свойствами, так как кофеина там нет. Запах порошка цикория отличается от запаха кофе составом эфирного масла - отсутствием богатого аромата, кофеина, кофеотанниновой кислоты и присутствием большого количества зольных компонентов.

Высушенные корни не имеют запаха, на вкус горькие. Обжаренный цикорий дает выход от 45 до 65% растворимого экстрактивного вещества. Высушенные и нарезанные кубиками корни обжаривают при температуре до 180°С. При этом происходит гидролиз инулина, содержание фруктозы увеличивается с 2 до 20%, гликозид интибин разрушается, и цикорий утрачивает чрезмерную горечь.

При нагревании фруктоза карамелизуется, как и обычный сахар, и цикорий приобретает коричневый цвет. В результате ряда сложных химических реакций образуется цикореоль, имеющий много общего с кафеолем, который определяет вкус напитка и сообщает ему свой аромат. Интересно, что около 80% сухих веществ, содержащихся в цикории, растворимы в воде. Поэтому в жареном цикории больше растворимых веществ, чем в натуральном кофе. Настой из цикория крепкий, густой и ароматный, поэтому его специально добавляют (~20%) к натуральному кофе, чтобы получить очень темный, с особым ароматом напиток.

Главное преимущество напитков из цикория по сравнению с кофе заключается в том, что они не содержат сильнодействующих веществ и не оказывают возбуждающего действия на нервную и сердечно-сосудистую системы. Поэтому напитки из цикория безопасны для людей, которым противопоказан натуральный кофе, например страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями и гипертонической болезнью.

Физиологическая ценность корней цикория обусловлена богатым сочетанием разнообразных фармакологически активных соединений. Ведь с осени первого года вегетации в них накапливается 4...15% различных сахаров, в том числе до 11% полисахарида инулина. Кроме того, цикорий содержит витамины, органические кислоты, макро- и микроэлементы, белки, пектины, горечи и другие жизненно необходимые организму вещества. В связи с этим напитки из корней цикория полезны при воспалительных заболеваниях слизистой оболочки желудка, тонкого и толстого кишечника, болезнях печени, желчного пузыря, почек, различных аллергических состояниях. Они уменьшают уровень сахара в крови, улучшают обмен веществ, способствуют выведению из организма холестерина. Цикорий способствует очищению организма от радиоактивных и других вредных веществ, усиливает деятельность сердца, успокаивает нервную систему, повышает защитные силы организма.

Таким образом, предлагаемый способ производства сушеного цикория имеет следующие преимущества:

- значительное сокращение продолжительности обработки с 3,5 час в заводской технологии до 40 мин в предлагаемой;

- получение продукта с более высоким содержанием ценных питательных веществ (белков, углеводов и др.);

- значительное сокращение энергозатрат на проведение процесса.