Спосіб сушіння термочутливих матеріалів

Изобретение относится к технологии переработки сельскохозяйственной продукции и может быть использовано в пищевой, пищеконцентратной и других отраслях промышленности, а также в фермерских хозяйствах для сушки растительного термолабильного сырья. Известно, что при конвективной сушке растительного сырья обычно процесс обезвоживания происходит в две стадии. Первая стадия наиболее интенсивная по испарению влаги, когда температура материала равна температуре мокрого термометра, и вторая менее интенсивная, когда температура материала повышается и для сохранения качества продукта необходимо снижать температуру теплоносителя, при этом процесс сушки по времени значительно замедляется. Это связано с тем, что во второй стадии сушки влага к поверхности материала поступает в основном из глубинных слоев материала. Известен способ сушки термочувствительных материалов, преимущественно фруктов, ово щей или выжимок из них, путем продувки слоя материала теплоносителем в две стадии при 140 150°C на первой стадии и с понижением температуры теплоносителя до 95 - 98°C на второй стадии при скорости теплоносителя 1,5 2,0м/с с последующим дроблением, при этом вторую стадию сушки проводят в два этапа, между которыми осуществляют о тлежку, причем первый этап заканчивают по достижении материалом остаточной влажности, соответствующей равновесной влажности с окружающим воздухом в условия х отлежки, а второй этап ведут непосредственно перед дроблением [1]. Такой способ сушки термочувствительных материалов позволяет в 2,0 - 2,5 раза сократить время сушки по сравнению с известными способами, а значит увеличить производительность, при этом улучшается качество порошков за счет большего сохранения в них содержания глюкозы и фруктозы в результате инверсии сахарозы. Однако, как видно из приведенных примеров, в известном способе процесс сушки прерывается на десятки суток, материал с влажностью 14 - 18% направляют на отлежку, что экономически нецелесообразно, так как для этого требуются дополнительные емкости или помещения, где необходимо поддерживать постоянный тепловлажностный режим хранения полувысушенного продукта, а также дополнительные энергозатраты на транспортирование и загрузку в сушилку полуфабриката. Этот недостаток устранен в известном способе сушки овощей при производстве пищевых порошков, в котором сушка овощей осуществляется в две стадии, на первой стадии теплоносителем с температурой 115 - 140°C в течение 1,5 - 2,0 часов, на второй стадии для получения качественного продукта температуру теплоносителя снижают до 70 95°C. Продолжительность сушки на двух стадиях составляет 3,5 - 4,0,часа [2]. Положительным качеством известного способа является то, что процесс переработки термочувстви тельного растительного сырья в пищевые порошки является непрерывным, так как отсутствует стадия отлежки полуфабриката, и позволяет высушить исходное сырье до конечной влажности. Однако снижение температуры теплоносителя на второй стадии до 70 - 95°C приводит к замедлению интенсивности процесса сушки, что сказывается на длительности досушки материала и снижает эффективность процесса. Одним из методов интенсификации процесса тепломассообмена при удалении влаги из материала с капиллярно-пористой структурой может быть сушка под вакуумом, при которой можно достичь сокращения процесса сушки в 3 - 4 раза и обеспечить высокое качество высушенной продукции. Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ сушки под разрежением (так называемая вакуумная сушка) в туннельной сушилке, например, прессованного сахара-рафинада. Способ заключается в том, что сушку проводят циклически в два режима. В начале процесса в сушильной камере снижают давление в течение 15мин, затем вновь заполняют сушильную камеру воздухом и проводят сушку материала нагретым воздухом в течение 1 часа, после чего в сушильной камере вновь снижают давление (создают разрежение до 95%) и проводят сушку до конечной влажности материала [3]. Такой способ сушки по сравнению с атмосферными сушилками обеспечивает высокую интенсивность процесса при низких температурах, что важно для термочувствительных материалов, и позволяет достичь низкой конечной влажности высушиваемого материала. Однако известный способ сушки не является универсальным, так как пригоден только для одного вида сырья, например прессованного сахара-рафинада, для которого характерны определенные исходные данные, влажность начальная и конечная и т.д. В таком виде известный способ вакуумной сушки не применим для сушки различных видов растительных термочувстви тельных материалов, обладающих равновесной влажностью и содержанием биологически ценных веществ. Кроме того, известный способ сушки не позволяет оптимизировать процесс сушки и не эффективен, так как в нем не рационально используется тепловая энергия на первом этапе сушки, когда перед началом сушки откачивают воздух из сушильной камеры и затем вновь заполняют ее воздухом. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного способа сушки термочувстви тельных материалов, в котором за счет обработки теплоносителем на первой стадии до достижения высушиваемым материалом влажности 200 - 300% и снижения давления на второй стадии достигается возможность поддерживать температуру высушиваемого материала в пределах температуры мокрого термометра в течение всего процесса сушки, что позволяет повысить эффективность процесса и за счет снижения продолжительности сушки улучшить качество высушенной продукции при сохранении в ней биологически ценных ве ществ. Поставленная задача решается тем, что в способе сушки термочувствительных материалов, включающем обработку материала теплоносителем в две стадии с понижением температуры и давления в сушильной камере на второй стадии, согласно изобретению, на первой стадии обработку теплоносителем проводят до достижения материалом влажности 200 - 300%, а на второй стадии сушку ведут при давлении в сушильной камере 0,08 - 0,085МПа и температуре теплоносителя 60 - 70°C. При таком способе сушки термочувстви тельных материалов положительный эффект достигается исходя из следующего. При достижении высушиваемым материалом влажности 200 300% температура поверхностных слоев материала повышается, что приводит к "затвердеванию" этих слоев и к "запиранию" влаги в каналах капиллярнопористой структуры. Снижение температуры сушки до 60 - 70°C и давления до разрежения 0,08 - 0,085МПа создает на второй стадии сушки дополнительный положительный потенциал для достижения жидкости в каналах капиллярнопористой структуры, снижает точку кипения жидкости, т.е. создается двойной эффект, приводящий к повышению эффективности процесса и качества готовой продукции за счет сохранения в ней биологически ценных ве ществ. При дальнейшем снижении давления в сушильной камере интенсивность сушки повышается незначительно, а затраты энергии на создание более глубокого разрежения повышаются. При снижении температуры теплоносителя на второй стадии сушки ниже 60°C интенсивность процесса влагоудаления снижается, и для ее повышения необходимо создать более глубокий вакуум, что не рационально, так как приводит к большим затратам энергии. Повышение температуры теплоносителя более 70°C в какойто мере приведет к ускорению процесса сушки, однако при этом может произойти снижение качества готового продукта за счет перегрева поверхностных слоев термочувствительного материала. При температуре воздуха на второй стадии сушки 60 - 70°C поверхностные слои материала не пересыхают, так как поступающая влага по каналам капиллярно-пористой структуры материала не сдерживает процесс ее испарения, т.е. выдерживается материальный баланс влаги подвод к поверхности и ее удаление. Сушка предлагаемым способом термочувстви тельных растительных материалов, таких как ягоды, фр укты, ово щи или выжимки из них, лекарственных или аромато-содержащих трав позволяет высушить их до низкой конечной влажности 4 - 6% и получить при этом высушенный материал по вкусу, цвету, запаху и содержанию биологически ценных веществ и витаминов, соответствующий исходному сырью. Осуществляется предлагаемый способ сушки термочувстви тельных материалов следующим образом. Высушиваемый материал при необходимости предварительно моют, инспектируют, очищают от кожуры и режут. Нарезанные кусочки растительного материала раскладывают на поддоны и помещают в сушильную камеру. На первой стадии сушку ведут теплоносителем, нагретым до температуры 135 140°C до достижения материалом влажности 200 300%, после чего с помощью вакуум-насоса в сушильной камере понижают давление до разрежения 0,08 - 0,085МПа и ведут досушку при температуре 60 - 70°C до достижения материалом влажности 4 - 6%. После этого, для получения порошка, высушенный материал охлаждают, измельчают и рассеивают. Ниже приводятся конкретные примеры использования предлагаемого способа для сушки столовой тыквы. Пример 1. Подготовленную описанным выше способом тыкву раскладывают на поддоны и помещают в сушильную камеру и сушат при температуре 135 - 140°C до достижения материалом влажности 150%. На поверхности материала образуется коричневая корка. Досуши вать материал не имеет смысла. Пример 2. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, за исключением того, что на первой стадии тыкву высушивали до достижения ею влажности 300%, после чего понижали давление в сушильной камере для разрежения 0,0825МПа, а сушк у вели при температуре 70°C. Продолжительность сушки сокращается. Высушенная тыква имеет влажность 4% и соответствует требуемым органолептическим показателям. Пример 3. Процесс осуществляется аналогично примеру 2, за исключением того, что влажность образцов составляла 400%. Высушенная тыква соответствует требуемым органолептическим показателям, однако продолжительность процесса сушки увеличилась в 1,5 раза по сравнению с примером 2. Пример 4. Процесс осуществляется аналогично примеру 2, за исключением того, что разрежение в сушильной камере понижали до 0,0725МПа. Продолжительность процесса сушки сокращается на 15%, но при этом увеличились энергозатраты. Качество высушенной тыквы соответствует требуемым органолептическим показателям. Пример 5. Процесс осуществляется аналогично примеру 2, за исключением того, что на второй стадии сушку вели при температуре теплоносителя 55°C. Продолжительность процесса сушки увеличивается. Качество высушенной тыквы соответствует требуемым органолептическим показателям. Пример 6. Процесс осуществляется аналогично примеру 2, за исключением того, что на второй стадии сушку вели при температуре теплоносителя 80°C. Продолжительность процесса сушки сокращается, но при этом ухудшается качество высушенного продукта, так как по толщине материал высушивался неравномерно. Верхние слои пересохли.