Сублимационная сушка продуктов

Сублимационная сушка основана на способности льда при оп­ределенных условиях испаряться, минуя жидкую фазу. Она имеет следующие преимущества по сравнению с традиционными мето­дами консервирования:

исключается необходимость холодильного хранения, так как сухие продукты могут длительное время храниться при положи­тельных температурах;

значительно уменьшается масса продуктов после сушки, сле­довательно, снижаются расходы на погрузочно-разгрузочные работы и транспортировку;

упрощается система реализации продуктов и удлиняются сро­ки их реализации;

вкусовые качества продуктов изменяются незначительно.

Для протекания процесса сублимационной сушки необходимы два условия:

наличие основной части влаги в продукте (не менее 70 %) в твердом агрегатном состоянии;

поддержание достаточной разницы парциальных давлений паров воды в продукте и окружающей среде.

Сублимационная сушка возможна, когда давление паров окру­жающей среды ниже давления в тройной точке А. При этом лед, минуя жидкую фазу, превращается в пар, который ассимилируется окружающей средой или конденсируется на холодной поверх­ности испарителя.

В процессе сушки в зону парообразования непрерывно должна подводиться энергия в количестве, достаточном для компенса­ции теплоты фазового превращения, отнимаемой от продукта. Подвод теплоты в зону парообразования усложняется по мере продвижения этой зоны в глубь продукта. Образующийся слой подсохшего продукта оказывает сопротивление как переходу пара из зоны парообразования к поверхности продукта, так и передаче теплоты снаружи в зону парообразования.

Ассортимент продуктов, полученных способом сублимацион­ной сушки, достаточно разнообразен и может быть подразделен на несколько групп:

мясо и мясопродукты — говядина, баранина, свинина, мясо птицы и др. — перерабатываются в сыром виде, предварительно сваренными или приготовленными иными способами;

молочные продукты: творог, молоко и др.;

яйцепродукты: яичный белок, яичный желток, смесь белка и желтка;

овощи: картофель, морковь, свекла, различные виды капус­ты, петрушка, зеленый горошек, кабачки, лук, грибы, овощные первые, вторые блюда и др. — как в сыром виде, так и предвари­тельно сваренные;

фрукты, ягоды и продукты их переработки: яблоки, абрикосы, персики, сливы, бананы, клубника, малина, фруктовое пюре, плодово-ягодные соки и др.;

быстрорастворимые чай, кофе, пряности.

Технологический процесс получения сублимированных про­дуктов состоит из следующих основных операций:

отбор и предварительная обработка сырья;

замораживание;

сублимационная сушка;

упаковка высушенных продуктов.

Отбор и предварительная обработка сырья.Характер и количественное соотношение веществ, входящих в состав сухого остатка продукта, предопределяют условия его сушки и последующего хранения. Так, температура натуральных продуктов животного происхождения на стадии удаления остаточной влаги должна быть такой, чтобы в процессе сушки не происходили значительные денатурационные изменения белковых веществ. Возможность окис­ления жиров, некоторых витаминов и других компонентов пище­вых продуктов определяет необходимость изоляции большинства сухих продуктов от воздуха в процессе хранения. Уровень содержания редуцирующих веществ в продуктах предопределяет коли­чество воды, которое следует удалять в процессе сушки для предотвращения развития сахароаминных реакций при хранении су­хого продукта. Необходимо также учитывать бактериальную обсемененность пищевых продуктов, поступающих на сублимацион­ную сушку.

Таким образом, при подборе сырья и определении условий его предварительной обработки обращают внимание на следующие основные факторы:

высокую биологическую ценность и оптимальные органолептические показатели продукта;

максимальную степень сохранения структуры и исходного со­стояния составных компонентов продукта (белков, липидов, ви­таминов, пигментов, летучих веществ) при замораживании, сушке и последующем хранении;

оптимальный размер и форму продукта;

низкий уровень окисления липидной фракции;

низкую бактериальную обсемененность.

Физико-химические, биохимические и структурно-механиче­ские свойства исходного сырья определяют качество и пищевую ценность высушенного продукта, а также особенности техноло­гии его консервирования.

Особенности предварительной обработки поступающего на сублимационную сушку сырья определяются спецификой состава и свойств пищевых продуктов и сводятся в основном к тепловой обработке, нарезке, измельчению, введению добавок, а также биохимическим методам.

Замораживание.Процесс замораживания существенно влияет на качество продуктов, причем быстрое замораживание способ­ствует максимальному сохранению исходных свойств большин­ства из них.

Пищевые продукты в зависимости от их свойств заморажи­вают в специальных камерах при атмосферном давлении или Непосредственно в сублиматоре за счет интенсивного испаре­ния части влаги в результате непрерывно возрастающего вакуу­ма. В то же время вакуум-замораживание неприемлемо при суб­лимационной сушке сырого мяса и рыбы в кусках, фруктовых соков, пюре, некоторых видов ягод и фруктов, так как при этом существенно изменяются физико-химические и структур­ные свойства продукта.

При замораживании пастообразных продуктов (молоко, чай соки и др.) предусматривается последующее измельчение их в условиях отрицательных температур. Поэтому достаточно эффек­тивно замораживание жидких материалов в распыленном состоянии с последующей сушкой замороженных гранул в тонком слое.

При замораживании продуктов в специальных скороморозиль­ных камерах технологический процесс следует организовать так чтобы продукт перед началом сублимации не оттаивал.

Проведение сублимационной сушки.При проведении собствен­но сублимационной сушки для получения высококачественного продукта необходимо удалить 75 — 90% влаги при отрицательной температуре в центральной зоне продукта. Оставшаяся часть наи­более прочно связанной влаги удаляется при положительных тем­пературах продукта. Допустимый уровень температуры продукта в период сублимации и удаления остаточной влаги определяются его свойствами и продолжительностью процесса сушки. Пищевые продукты достаточно высокого качества могут быть получены при умеренно низких температурах сублимации — от -10 до -30 °С. Так, при сушке большинства овощей достаточная температура суб­лимации -10 ⁰С. При сушке ягодных и фруктовых соков вследствие высокого содержания в них сахара в зоне сублимации должна под­держиваться температура от -20 до -30 °С. Температура продуктов животного происхождения в период сублимации влаги должна быть выше -15...-20 °С. Длительность этого периода сушки составляет 50 — 60 % полного времени сушки, а количество удаляемой вла­ги— 40 — 50 %.

На стадии удаления остаточной влаги наиболее важные факто­ры, обеспечивающие высокое качество продукта, — продолжи­тельность воздействия повышенной температуры и ее максималь­ное значение. Для каждого вида пищевых продуктов существует температурный предел устойчивости к нагреву. В границах этого температурного предела могут быть подобраны оптимальные со­отношения температуры продукта и продолжительности нагрева, при которых длительность процесса сушки будет наименьшей при минимальных изменениях в продукте. Так, в зависимости от свойств продукта и продолжительности процесса сушки допустимый уро­вень температур материала в период удаления остаточной влаги находится в пределах 40 — 80 °С. Длительность этого периода со­ставляет 30 — 40 %, а количество удаляемой влаги — 20 — 30 % об­щего ее количества.

Оценка пищевой ценности продуктов сублимационной сушки по органолептическим, физико-химическим показателям, степе­ни переваримости и усвояемости показывает их незначительные отличия от исходных. При этом достаточно хорошо сохраняются полиненасыщенные жирные кислоты, незаменимые аминокис­лоты, витамины, минеральные вещества и другие важные показатели пищевой ценности продуктов. Сохраняются также прису­щий продуктам аромат и вкус. В то же время продукты сублимаци­онной сушки имеют пористую структуру, поэтому обладают вы­сокой абсорбционной способностью. Обезвоженные продукты животного и растительного происхождения интенсивно поглоща­ют кислород из окружающей среды, причем особенно интенсив­но в начальный период хранения. Абсорбция газообразного кис­лорода может привести к интенсивному развитию окислительных процессов, следствием чего является снижение органолептических показателей и пищевой ценности продуктов. Кроме того, про­дукты сублимационной сушки активно адсорбируют из окружающей среды влагу, что стимулирует развитие реакций потемнения, при­водящих к снижению качества продукта в процессе хранения. Адсорбционную способность продукта можно уменьшить прессова­нием до его упаковывания. Процесс прессования необходимо про­водить в условиях, исключающих контакт продукта с кислородом воздуха. Прессование высушенных продуктов позволяет также уве­личить их объемную массу и коэффициент использования тары.

Упаковывание.Сублимированные продукты сразу после полу­чения необходимо герметично упаковать. Упаковка должна изо­лировать продукт от кислорода воздуха и действия света, предот­вращать сорбцию влаги высушенным продуктом из окружающей среды, защищать от механических повреждений, предохранять от потери естественного запаха и приобретения постороннего. Наи­более приемлема для этих целей тара из полимерных материалов, основными преимуществами которой являются относительно высокие барьерные свойства, небольшие масса и жесткость, хоро­ший внешний вид и низкая стоимость. Оптимальным вариантом являются полимерные материалы на основе алюминиевой фоль­ги, кашированной полимерными пленками. Продукты следует упаковывать сразу после сушки в условиях пониженного содержания кислорода и влаги.

Кислород из упаковки удаляют различными методами: физиче­скими, химическими или биохимическими. Из физических мето­дов в производственной практике наибольшее распространение по­лучило однократное вакуумирование упаковки с последующим введением в нее азота. К достаточно эффективным химическим мето­дам относится удаление кислорода из упаковки в результате реак­ции взаимодействия его с водородом, протекающей с участием катализатора, в качестве которого используется палладий. Можно также упаковывать продукты в специальных герметизированных камерах с инертным газом под управлением микропроцессора.

Общепризнанно, что в процессе сублимационной сушки про­исходят некоторые изменения свойств исходного сырья, но они минимальны по сравнению с изменениями при консервировании другими методами.