Спосіб отримання порошкоподібних продуктів з рослинної сировини

Спосіб отримання порошкоподібних продуктів з рослинної сировини, який включає подрібнювання продукту, заморожування в рідкому азоті, ваку Спосіб відноситься до харчової промисловості, зокрема до способів сушіння без застосування тепла шляхом заморожування і випару у вакуумі, і може бути використаний при одержанні порошків із рослинної сировини, в т ч лікарських трав, фруктів, ягід, овочів, пряно-ароматичних матеріалів Відомий спосіб переробки плодово-ягідної сировини, (А с №1220614 від 30 03 86, Бюл №12), що включає подрібнювання продукту, заморожування в рідкому азоті, вакуумне сублімаційне сушіння і розфасовку у герметичну упаковку, заповнену інертним газом, де з метою підвищення біологічної і харчової ЦІННОСТІ ГОТОВОГО продукту, сублімаційне сушіння ведуть до досягнення продуктом температури 20 30°С і вологості 0 1 0,01% при безупинному зменшенні тиску з 10 8 х 10 4 Па до 10 5, а після сублімаційного сушіння додатково заморожують у рідкому азоті, подрібнюють у середовищі азоту до розмірів часток 1 - 50мкм і сушать при тиску 1 0 3 10 4Па і температурі 20 30°С Недоліками цього способу є по-перше, те що КПД більшості сучасних подрібнювачів менше 3%, тобто майже вся енергія, що підводиться переходить в них у теплоту, по-друге те, що при крюподрібненні в середовищі рідкого азоту спостерігається яскраво виражений процес утворення електричних зарядів, що веде до псування продукту (втрати біологічної і харчової ЦІННОСТІ), по-третє спосіб потребує значних витрат азоту на вакуум сублімаційне сушіння продукту до досягнення їм вологості 0,1 0,01%, додаткове заморожування і крюподрібнення умне сублімаційне сушіння, що здійснюють до досягнення продуктом температури 20 30°С при безупинному зменшенні тиску в камері, розфасування готового продукту, який відрізняється тим, що вакуумне сублімаційне сушіння, для видалення зв'язаної і вільної вологи з продукту, проводять без додаткового заморожування і подрібнення в середовищі азоту, а отриманий із залишковою вологістю 2 5 % продукт подрібнюють у повітряному середовищі в дезштеграторіактиваторі до розмірів часток 10 40 мкм В основу винаходу поставлено задачу підвищення біологічної засвоюваності і ЦІННОСТІ ГОТОВОГО продукту шляхом використання методів механоактивацм та механохімії при зменшенні витрат азоту Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому способі, який передбачає подрібнювання продукту, заморожування в рідкому азоті, вакуумне сублімаційне сушіння, що здійснюють до досягнення продуктом температури 20 30°С при безупинному зменшенні тиску в камері і розфасовку готового продукту, згідно винаходу вакуумне сублімаційне сушіння, для видалення зв'язаної і вільної вологи з продукту, проводять без додаткового заморожування і подрібнення в середовищі азоту, а отриманий із залишковою вологістю 2 5% продукт подрібнюють у повітряному середовищі в дезштеграторі-активаторі до розмірів часток 10 40мкм Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом у наступному пропонується використовувати сублімаційне сушіння до отримання готового продукту з залишковою вологістю 2 5% без додаткового заморожування та подрібнення в середовищі азоту, а подрібнювання сублімованого продукту здійснювати в дезштеграторі-активаторі Дезінтегратор дозволяє здійснювати активацію і гомогенізацію оброблюваного матеріалу, оброблення матеріалу за рахунок співударів його часток в діапазоні швидкостей зіткнень часток 145 200м/с Подрібнювання відбувається доти, поки частки, що руйнуються, можуть подолати повітряний ю ю 45752 на поверхні шару яблук і усередині його складає до 5°С через те, що товщина пластинок незначна (2 - Змм) Таким чином, обраний режим сушіння дає можливість витягу вологи при невисокій температурі, що забезпечує придатність готового продукту для отримання з нього харчових добавок з високим вмістом біологічно активних компонентів Підтвердженням служить ХІМІЧНИЙ склад яблук і отриманого порошку, наведений у таблиці 1 Оброблення матеріалів у дезінтеграторі дозволяє одержати високодисперсні порошки, що є основною умовою високої якості приготовлених на їхній основі соків, напоїв, концентратів, інших продуктів Ефективність дезштеграторного подрібнювання перевірена на різних крюпродуктах рослинного походження (з яблук, моркви, топінамбура, смородини, цитрусових і т п ) Спосіб здійснюється наступним чином Подрібнюють сировину (яблука, моркву, топінамбур, смородину, цитрусові з цедрою чи без на часточки 2 5мм) і т п , і кладуть на піддон Швидко заморожують шляхом зрошування рідким азотом (2 - З хвилини) Заморожений продукт поміщають у сублімаційну камеру Сублімаційне сушіння ведуть до залишкової вологості отриманого продукту 2 5% (контроль здійснюють барометричним методом), починаючи його при тиску 1 0 3 8 х 1 0 4 і температурі мінус (25 30)°С і закінчуючи при тиску 10 5Па і температурі (20 30)°С Тривалість сублімаційного сушіння для забезпечення зазначеної вологості продукту залежить від виду сировини і ступеню попереднього подрібнювання і знаходиться в межах 5 - 7 годин (яблука - 5 годин, морква, топінамбур, цитрусові з цедрою /5мм/ - 6 годин, чорна смородина -7 годин) Після закінчення сублімаційного сушіння тиск у камері підвищують до атмосферного шляхом введення газоподібного азоту, відкривають камеру і отриманий продукт піддають подрібнюванню в дезштеграторі-активаторі в повітряному середовищі при кімнатній температурі Приклад 1 Отримання крюпорошку з яблук Вихідна вологість яблук сорту Семеренко дорівнює 87,8% ВІДПОВІДНО ДО проведених раніше досліджень, при такій вологості температурний інтервал кристалізації вільної вологи знаходиться в межах від мінус (9 до 16)°С, температура сублімації становить мінус (2 0)°С Ці параметри і були закладені в технологічний процес сублімації Тривалість сублімації - 250хв , залишкова вологість 4,34% Через кожні ЗОхв проводили виміри температури в сублімаційній камері на поверхні продукту й усередині його Отримані дані показують, що в процесі сушіння яблук температура в сублімаційній камері залишається в межах 16 18°С, різниця температур Приклад 3 Отримання крюпорошку з топінамбура Вихідна вологість топінамбура 79,4% Бульби Таблиця 1 ХІМІЧНИЙ склад яблук (за масою сухих речовин) Показники Вихідна сировина Порошок білок, г 0,4 0,4 вуглеводи, г 8,5 9,3 клітковина, г 1,1 0,6 пектин, г 0,6 0,9 вітамін С, мг % 16,0 18,2 Приклад 2 Отримання крюпорошку з моркви Вихідна вологість моркви 73,6%, тобто значно нижче аналогічного показника для яблук Ця обставина обумовила ряд розходжень у технологічному процесі її сублімації По-перше температура кристалізації вологи в моркві знижується до мінус (11 20)°С, температура сублімації знаходиться в межах мінус (6 2)°С Текстура моркви більш щільна, з великим вмістом клітковини, великим вмістом зв'язаної вологи Тому видалення вологи в даному випадку йде повільніше, тривалість процесу збільшилася до 320хв Процес закінчується при досягненні кінцевої вологості 5,2% Аналіз отриманих даних показує, що для даної сировини процес сублімації завершується при температурі 25°С Різниця температур на поверхні висушеного матеріалу й усередині його досягає 10°С (для яблук 5°С ) Вирівнювання температур середовища і матеріалу (усередині і на поверхні) досягається через 4 години, як і в першому випадку (з яблуками) Ці умови також цілком прийнятні для отримання кінцевого продукту високої якості, що підтверджують дані, наведені в таблиці 2 Таблиця 2 ХІМІЧНИЙ склад моркви (за масою сухих речовин) Показники білок, г Вихідна сировина Порошок "ел прикордонний шар і одержати удар від обертових пальців ротора Частки, що досягли граничних розмірів, захоплюються потоком повітря й обтікають пальці ротора На цьому етапі істотну роль починають грати термічні ефекти за рахунок сил тертя Однак цей процес не справляє негативного впливу на якість готового продукту Незначними локальними підвищеннями температури в середовищі матеріалу, що подрібнюється, можна знехтувати, особливо при подрібнюванні сублімованих продуктів з низькою кінцевою вологістю - 2 5%, про що свідчить відсутність зареєстрованого розкладання вітамінів, поліфенольних сполук і інших біологічно активних речовин, що входять до складу готового продукту 1,4 вуглеводи, г 8,1 8,8 клітковина, г 1,4 0,9 пектин, г 1,1 10,0 1,7 вітамін С, мг % 12,1 СВІЖІ, не підв'ялені Це свідчить про переважний вміст вологи у вигляді вільної и частини, що підтверджується і результатами досліджень криста 45752 лізація вологи починається при мінус 9°С, а завеводили в повітряному середовищі при кімнатній ршується при мінус 18°С Тривалість сушіння до температурі Седиментаційний аналіз зразків з кінцевої вологості 4,9% складає ЗЮхв Сублімація різним ступенем оброблення показав, що в репроводиться при температурі мінус 4 4°С Отризультаті триразового помелу доля часток розміром мані дані показують, що в основному, зміна тем10 40мкм складає більше 80% загальної маси пературного режиму йде ідентично першим двом Збільшення числа циклів помелу не привело до наведеним дослідам (яблука, морква) А саме підвищення ступеню дисперсності часток Це обутемпература на поверхні шару топінамбура (скимовлюється конструктивними особливостями дезбочки товщиною до 5мм) змінюється за тим же інтегратора і, зокрема, існуванням навколо пальців законом, що і температура усередині продукту ротора прикордонного повітряного шару, внаслідок спочатку вона трохи падає (що свідчить, мабуть, чого дрібні частки матеріалу захоплюються потопро додаткове самозаморжування матеріалу при ком повітря і уникають таким чином подальшого внесенні його в сублімаційну камеру), а потім піддиспергування вищується, досягаючи в КІНЦІ сушіння температури Таким чином запропонована технологія дає повітря навколишнього середовища, тобто темпеможливість не лише зберегти у готовому продукті ратури в сублімаційній камері Ця температура не практично повністю вітамін С, найбільш термолаперевищує 25°С, що забезпечує високу якість більну природну сполуку, а й збільшити його реотриманого порошку Порівняльні дані (таблиця 3) єстровану КІЛЬКІСТЬ за рахунок дезштеграторного дають можливість зробити висновок, що ХІМІЧНИЙ подрібнення, при якому руйнуються ХІМІЧНІ зв'язки склад сухого матеріалу дещо відрізняється від між вітаміном С та високомолекулярними сполускладу вихідної сировини з точки зору збільшення ками, завдяки чому вітамін С із зв'язаної форми частки розчинних легкозасвоюваних компонентів переходить у вільну форму, що підвищує його бюдоступність та засвоюваність живим організмом Таблиця З Запропонований Прототип ХІМІЧНИЙ склад топінамбура спосіб (за масою сухих речовин) Субсушка + Субсушка + дезкрюпомел інтегратор Показники Вихідна сировина Порошок Вітамін С 93,4 99,2% 95 120% при збереженні інших якісних показників продукбілок, г 1,8 1,6 ту на рівні прототипу вуглеводи, г 16,2 17,0 Витрати азоту клітковина, г 1,15 0,7 на 1 об'єм сировини пектин, г 0,6 0,9 заморожування 10 об'ємів 7 об'ємів вітамін С, мг % 21,0 22,8 крюподрібнення 10 об'ємів Подрібнювання сублімованих продуктів про ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71