SU977908A1

SU977908A1 - Method of convective drying of vegetable and fruit residues

Info

Publication number: SU977908A1
Application number: SU813332851A
Authority: SU
Inventors: Олег Александрович Кремнев; Владимир Рудольфович Боровский; Людмила Ивановна Мироненко; Вячеслав Витальевич Демченко; Геннадий Сергеевич Мерзоян; Игорь Николаевич Шкляр
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1982-11-30

Description

() СПОСОГ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ОВОЩНЫХ И ФРУКТОВЫХ ВЫЖИМОК() METHOD OF CONVECTIVE DRYING FOR VEGETABLE VEGETABLES AND FRUIT SUSPENSIONS

Изобретение относитс к технологии сушки термолабильных материалов , в частности, выжимок столовой свеклы. При переработке столовой свеклы на сок получаемую при этом выжимку, вл ющуюс отходом производства, не подвергали сушке. Между тем выжимка столовой свеклы обладает высокой пищевой ценностью. В ней содержитс значительное количество углеводов, в частности, до Q% Сахаров, биологически активные вещества. После переработки столовой свеклы на сок в выжимке остаетс до kQ% крас щих пигментов ( бет анина и бетаксантина), которым присуща высока биологическа активность. Установлено,.что крас щи пигменты столовой свеклы задерживают развитие рака в организме человека и животных. Присутствие бетанина в пище ребенка, например, стимулирует его рост и способствует лучшему усво ению витамина . Кроме того, бетаНИН , нар ду с такими азотистыми веществами , как глутаминова кислота, аргинин и аспарагин, участвует в обменных процессах. В столовой свеклы содержатс белки, состо щие из различных аминокислот, к которьм относ тс протеин, лизин и др. Из минеральных веществ преобладает железо, которое необходимо дл питани людей , больных анемией. Наличие в свекловичной выжимке таких органических кислот, как блочна и щавелева , делает ее важным продуктом в диетическом питании.при почечно-каменном заболевании. Все это свидетельствует о том, что выжимку столовой свеклы целесообразно использовать в качестве пищевого красител и наполнител дл различных пищевых производств. Ввиду того, что свекловична выжимка вл етс термолабильным материалом , содержащим органические соединени , т.е. вещества, которые при воздействии повышенных.температур разрушаютс или значительно измен ютс с потерей биологической и питатель ной ценности, сушка ее представл ет значительную сложность. Поэтому дл осуществлени процесса сушки очень важен выбор рационального способа и оптимальных ре химов с учетом технологических свойств высушиваемого проду $та , чтобы предотвратить возйикновение в нем необратимых процессов. Известен способ сушки виноградных выжимок дл производства корма. При осуществлении этого способа удаление влаги из предварительно измельченных выжимок провод т при последовательной непрерывной обработке, продукта в три стадии в потоке сушильного агента с пс степенным понижением температуры от первой стадии к последней После третьей стадии выжимки подверга ют двустадииному охлаждению, а перед второй стадией охлаждзнные дроб т до состо ни муки с получением при этом готового продукта с остаточной влажностью 10-12. Температура сушильного агента на первой стадии 530-Г)60°С, на второй 240-270 С, на третьей 1бО-180 С 1. Указанный способ невозможно исполь зовать дл сушки свекловичной выжим (ф из-за очень .высокой температуры сушильного агента, котора приводит к полному разрушению органических соединений , т.е. порче продукта. Известен также способ сушки выжим ки цитрусовых плодов, заключающийс в том, что сырую выжимку формуют в виде тел цилиндрической или призматической формы , причем во врем формовани выжимку прогревают до 80-90 С, затем сушат при температуре теплоносител , не превышающей 10П°С, в течение 50-60 мин до влажности 10-12 при скорости теплоносител 2,5-3,5 м/с досушку выжимки производ т при температуре теплоносител БОбО С и скорости 1, м/с в течение 25-30,м до конечной влажности 4-6. Влагосодержание теплоносител в течение все го процесса сушки, поддерживают равным 10-15 г/кг сухого вещества 2. Отрицательной стороной этого способа вл етс недостаточна интенсив ность процесса, привод ща к увеличе . нию времени сушки, что обуславливает низкую производительность при технической реализации способа, К тому же больша длительность процесса сушки приводит к разрушению части крас их пигментов и других биологически актионых веществ, что снижает качество готового продукта. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ сушки блочной выжимки, при котором сушку ведут в два этапа гор чим воздухом. Сырую выжимку, отформованную в виде тел цилиндрической или призматической формы диаметром 10 мм, размещают в один слой с шагом 1014 мм на поддоны и обдувают воздухом с температурой 140-170°C в течение 90 мин до влажности 20-30 пер вый этап). На втором этапе температуру воздуха снижают до 95-90с и сушат до конечной влажности k-G%. Скорость движени воздуха п течение всего про-цесса 1,5-2 м/с СЗЗ. Использование более высокой темпе ратуры воздуха на первом этапе способствует некоторому повышению интенсивности процесса сушки, однако при обдуве не весь высушиваемый материал участвует в теплообмене с гор чим воздухом. Из-за этого длительность сушки приходитс увеличивать, что приводит к перегреву поверхностных слоев, вследствие чего происходит разрушение части биологически активных веществ и углеводов. Дистанционное расположение высушиваемого материала слоем небольшой толщины не позвол ет достичь высокой удельной производительности. Дл повышени производительности необходимо увеличить площадь рабочей поверхности , иными словами, число поддонов и, соответственно, габариты сушильной установки. Это неизбежно должно привести к повышению металлоемкости и потребует больших производственных площадей. Относительно небольша скорость воздуха также приводит к увеличению длительности процесса сушки и преп тствует повышению производительности. Кроме того, к недостаткам следует отнести и необходимость иметь в наличии специальное оборудование дл (хэрмовани вы)химки, что усложн ет линию, работающую по данной технологии. Цель изобретени - интенсификаци процесса при сушке столовой свеклы с начальной влажностью 160300% до конечной влажности . Поставленна цель достигаетс тем что на первом этапе продувку ведут в течение 10-7.0 мин до влажности 50-60% при скорости воздуха 3,5 м/ а второй этап ведут в течение 1530 мин при температуре воздуха ОО110 (, и скорости 2-3,5 м/с, причем продувку осуществл ют при реверсивно подаче воздуха перпендикул рно слою выжимок толщиной 20-50 мм, Интенсификаци процесса сушки достигаетс путем организации реверсив ной подачи сушильного агента (гор чего воздуха) перпендикул рно слою высушиваемого материала, а также в р зультпте более высоких скоростей сушильного агента в процессе сушки. При движении воздуха через слой выжимок упаличиваетс активна повер ность контакта материала с сушильным агентом, улучшаютс услови подвода тепла, удалени испарившейс влаги. ;Как показали экспериментальные иссле довани , процесс сушки выжимок столовой свеклы осуществл етс в перио е подающей скорости сушки. В периое падающей скорости интенсивность испарени , как известно, с течением времени уменьшаетс , а температура материала возрастает. При односторон ней подаче нагретого воздуха через слой выжимок по мере углублени зоны испарени температура поверхности сло со стороны входа теплоносител приближаетс к температуре среды, в то врем как с противоположной стороны температура материала несколько выше температуры испарени . Поэтому при температуре теплоносител НО170°С в процессе сушки возможен одно сторонний перегрев материала, который приводит к разрушению крас щих пигментов Сбетанина и бетаксантина ), дру гих биологически активных веществ. Понижение температуры сушильного аген та во избежание перегрева и разрушени крас щих пигментов уменьшает интенсивность и увеличивает длительност протекани процесса сушки. При реверсивной схеме движени гор чего воздуха через слой выжимок обеспечиваетс более равномерное и быстрое удаление влаги из различных участков сло с сохранением достаточно высокого Температурного уровн 140-170°С. В этом случае в слое образуютс две зоны 1испарени , приближающиес одна к другой с течением времени. Реверсивна схема подачи сушильного агента исключает перегрев материала: при направлении движени воздуха снизу вверх происходит интенсивный нагрев нижней части сло , верхн часть соприкасаетс с менее нагретым воздухом, так как температура сушильного агента , проход щего через слой, понижаетс . При изменении направлени движе-ни воздуха верхн часть сло подвергаетс воздействию более нагретого теплоносител , чем нижн . Температура выше 170Г, недопустима ввиду разрушени крас щих пигментов и других (биологически активных веществ. Интенсификации процесса сушки способствует увеличение скорости движени сушильного агента на первом этапе до 3-,Г м/с. Превышение верхнего предела скорости приводит к уносу отдельных частиц с воздухом. Первый этап заканчиваетс при влажности 50-60, когда температура в центре сло и на поверхности становитс одинаковой, т.е. когда достигаетс втора критическа точка. На втором этапе сушку ведут при температуре сушильного агента 80110°Г , и скорости 2-3,5 м/с в течение 15-30 мин до конечной влажности . Параметры сушильного агента обеспе- чивапт требуемую интенсивность процесса , однако их уровень ниже, чем на первом этапе. Это необходимо, прежде всего, потому, что существует больша опасность разрушени крас щих пигментов и других биологически активных веществ, а также дл того, чтобы избежать карамелизации Сахаров. Исход из этих соображений недопустимо превышение температуры . При температуре ниже , а также при скорости ниже 2 м/с процесс удалени влаги протекает недостаточно интенсивно, продолжительность сушки увеличиваетс , что также способствует разрушению части крас щих пигментов и других биологически активных веществ . При скорости более 3,5 м/с на- блюдаетс унос высушиваемого материала воздухом. Толщину 50 мм сло выжимок столовой свеклы не следует превышать, так как при большей толщине он становитс плохо продуваемым и представл ет собой значительное сопротивление на пути движени теплоносител . Кроме того, при толщине сло более 50 ммThe invention relates to the technology of drying thermolabile materials, in particular, the beetroot residue. When processing beetroot for juice, the resulting squeeze, which is a waste product, was not dried. Meanwhile, the squeeze of red beet has a high nutritional value. It contains a significant amount of carbohydrates, in particular, up to Q% Sugars, biologically active substances. After processing the beetroot for juice, the squeeze leaves up to kQ% of dye pigments (anin and betaxanthin beta), which are characterized by high biological activity. It has been established that pigments of table beets inhibit the development of cancer in humans and animals. The presence of betanin in a child's food, for example, stimulates its growth and contributes to a better absorption of the vitamin. In addition, betaNIN, along with such nitrogenous substances as glutamic acid, arginine and asparagine, is involved in metabolic processes. Protein beetles contain proteins consisting of various amino acids, which include protein, lysine, and others. Of the mineral substances, iron predominates, which is necessary for the nutrition of people with anemia. The presence of organic acids such as block and oxalic in the beetroot squeeze makes it an important product in the dietary diet. With renal stone disease. All this testifies to the fact that it is expedient to use the squeeze of red beet as a food dye and filler for various food industries. In view of the fact that beet squeeze is a thermolabile material containing organic compounds, i.e. substances that, when exposed to elevated temperatures, are destroyed or significantly altered with a loss of biological and nutritional value, drying it is of considerable complexity. Therefore, for the implementation of the drying process, it is very important to choose a rational method and optimal rechims taking into account the technological properties of the dried product in order to prevent irreversible processes in it. A known method of drying grape marc for the production of feed. When carrying out this method, the removal of moisture from the pre-crushed marc is carried out with sequential continuous processing, the product in three stages in the flow of drying agent with PS by a gradual decrease in temperature from the first stage to the last. After the third stage of the squeeze, two-stage cooling is performed. t to the state of flour, thus obtaining a finished product with a residual moisture of 10-12. The temperature of the drying agent in the first stage is 530-G) 60 ° C, in the second 240-270 C, and in the third 1bO-180 C 1. This method cannot be used for drying beetroot squeezing (f because of the very high temperature of the drying agent, which leads to the complete destruction of organic compounds, i.e., product deterioration. Also known is a method of drying the squeezing of citrus fruits, which means that the squeeze is molded in the form of cylindrical or prismatic bodies, and the squeeze is heated to 80-90 during molding C, then dried at te bearers not exceeding 10 ° C for 50-60 minutes to a moisture content of 10-12 at a heat carrier speed of 2.5-3.5 m / s; squeeze drying is performed at a temperature of the heat carrier BOBO C and a speed of 1 m / s for 25–30 m to a final moisture content of 4–6. The moisture content of the coolant during the entire drying process is maintained at 10–15 g / kg of dry matter 2. The negative side of this method is the insufficient intensity of the process leading to an increase. drying time, which leads to low productivity in the technical implementation of the method. Moreover, the long drying process leads to the destruction of some of the pigments and other biologically active substances, which reduces the quality of the finished product. The closest in technical essence to the present invention is a method of drying block marc, in which drying is carried out in two stages with hot air. Crude squeeze, molded in the form of cylindrical or prismatic bodies with a diameter of 10 mm, is placed in a single layer with a pitch of 1014 mm on pallets and blown with air at a temperature of 140-170 ° C for 90 minutes to a humidity of 20-30 first step). At the second stage, the air temperature is reduced to 95-90s and dried to a final humidity of k-G%. The air velocity n throughout the entire process 1.5-2 m / s SPZ. The use of a higher air temperature at the first stage contributes to a certain increase in the intensity of the drying process; however, when blowing, not all of the dried material is involved in heat exchange with hot air. Because of this, the drying time has to be increased, which leads to overheating of the surface layers, as a result of which part of the biologically active substances and carbohydrates are destroyed. The remote location of the dried material with a layer of small thickness does not allow to achieve high specific productivity. To increase productivity, it is necessary to increase the working surface area, in other words, the number of pallets and, accordingly, the dimensions of the drying unit. This inevitably should lead to an increase in metal intensity and will require large production areas. The relatively low air velocity also leads to an increase in the duration of the drying process and prevents an increase in productivity. In addition, the disadvantages include the need to have special equipment for (heraming) khimka, which complicates the line, working on this technology. The purpose of the invention is to intensify the process when drying table beets with an initial humidity of 160,300% to the final humidity. The goal is achieved by the fact that in the first stage the purging is carried out for 10-7.0 minutes to a humidity of 50-60% at an air speed of 3.5 m / and the second stage is carried out for 1530 minutes at an OO110 air temperature (and speeds of 2-3, 5 m / s, and the blowdown is carried out with reversible air supply perpendicular to the husk layer with a thickness of 20-50 mm. Intensification of the drying process is achieved by organizing a reversible supply of drying agent (hot air) perpendicular to the layer of the material being dried, as well as in higher drying speeds agent during the drying process. When air moves through the layer of husks, the active contact of the material with the drying agent disappears, the conditions for heat supply and removal of evaporated moisture are improved. As shown by experimental studies, the drying process for canned beets is performed during the period of the drying speed In the falling velocity, the evaporation rate is known to decrease with time and the temperature of the material increases. With one-sided supply of heated air through the layer of pomace as the evaporation zone deepens, the temperature of the surface of the layer on the inlet side of the coolant approaches the temperature of the medium, while on the opposite side the temperature of the material is slightly higher than the evaporation temperature. Therefore, at the temperature of the heat carrier HO170 ° C, during the drying process, one-sided overheating of the material is possible, which leads to the destruction of the dye pigments Sretanin and betaxanthin) and other biologically active substances. Lowering the temperature of the drying agent in order to avoid overheating and destruction of the coloring pigments reduces the intensity and increases the duration of the drying process. With the reversible pattern of movement of hot air through the layer of pomace, more uniform and quick removal of moisture from different parts of the layer is maintained while maintaining a sufficiently high temperature level of 140-170 ° C. In this case, two evaporation zones are formed in the layer, approaching one another with the passage of time. A reversible drying agent supply scheme prevents overheating of the material: when the air moves from the bottom up, the lower part of the bed is intensely heated, the upper part is in contact with less heated air, as the temperature of the drying agent passing through the layer decreases. When changing the direction of the air movement, the upper part of the layer is exposed to a more heated coolant than the lower one. Temperatures above 170 ° C are unacceptable due to the destruction of dye pigments and other (biologically active substances. The intensification of the drying process is promoted by an increase in the speed of movement of the drying agent in the first stage to 3– G m / s. Exceeding the upper rate limit leads to the entrainment of individual particles with air. The first stage ends at a humidity of 50-60 when the temperature in the center of the layer and on the surface becomes the same, i.e. when the second critical point is reached. In the second stage, drying is carried out at the temperature of the drying agent 80110 ° G, and speeds of 2-3.5 m / s for 15-30 minutes to the final humidity. The parameters of the drying agent provide the required intensity of the process, however, their level is lower than in the first stage. because there is a greater risk of destruction of coloring pigments and other biologically active substances, as well as in order to avoid the caramelization of sugars. Based on these considerations, temperature should not be exceeded. At temperatures below, as well as at speeds below 2 m / s, the process of removing moisture does not take place sufficiently intensively, the duration of drying increases, which also contributes to the destruction of part of the coloring pigments and other biologically active substances. At speeds above 3.5 m / s, air entrainment of the material being dried is observed. The 50 mm thick layer of the beetroot residue should not be exceeded, since with greater thickness it becomes poorly blown and represents a significant resistance in the path of the coolant. In addition, with a layer thickness of more than 50 mm

увеличиваетс продолжительность сушки , что нецелесообразно ввиду снижени производительности и возникающих трудностей в реализации способа в непрерывнодействующих конвейерных су- 5 шильных установках. При тол1чине сло менее 20 мм применение реверсивной подачи сушильного агента нецелесообразно , так как при этом не срабатываетс , теплоноситель , а также не до- 0 стигаетс необходима производительность .the drying time is prolonged, which is impractical due to the decrease in productivity and the difficulties encountered in the implementation of the method in continuous conveyor dryers. When the thickness of the layer is less than 20 mm, the use of a reversible supply of a drying agent is impractical because it does not work, the coolant and the performance are not sufficient.

Конечные значени влажности выжимок столовой свеклы в процессе сушки выбраны исход из следующих сообра- 5 жений. При достижении влажности 5% материал тер ет упругопластичные свойства и превращаетс в хрупкое телОо При влажности.более 5 при диспергировании материал слипаетс . Вес-20 ти процесс сушки до влажности материала ниже 3 нецелесообразно, вв-иду значительного увеличени времени cywки дл достижени этих значений влажности .25The final moisture values of the beetroot residue during the drying process were selected on the basis of the following considerations. When the moisture content reaches 5%, the material loses its elastic-plastic properties and turns into a brittle body. At a moisture content of more than 5, the material sticks together during dispersion. Weight-20 The process of drying to a moisture content of the material below 3 is impractical, but a significant increase in cywki time to achieve these moisture values. 25

П р и м е р 1. На экспериментальом стенде, представл ющем собой суильную камеру, столовой свеклы с начальной влажностью 250% зо кладывают слоем толщиной 20 мм. Слой в течение 10 мин продувают со Скоростью k,S м/с равномерным, потоком возуха с температурой 170°С, Направление движени воздуха.измен етс черезjj 2 мин. После того, как температура на поверхности и в центре сло , регистрируема с помощью термопар, ста1новитс равной (при достижении влажности материала 50), температуру лоносител уменьшают до 110°С, а скорость до 3.5 м/с. Направление движени воздуха продолжают измен ть через 2 мин. Процесс сушки на втором этапе ведут 3 течение 15 мин до получени влажности выжимок 3%.PRI me R 1. On an experimental bench, which is a strong chamber, table beets with an initial humidity of 250% are laid in a layer of 20 mm thickness. The layer is blown for 10 min with a velocity of k, S m / s uniform, an air flow with a temperature of 170 ° C. The direction of air movement changes every 2 minutes. After the temperature on the surface and in the center of the layer, recorded with the help of thermocouples, becomes equal (when the moisture content of the material reaches 50), the temperature of the lonitel is reduced to 110 ° C and the speed to 3.5 m / s. The direction of air movement continues to change after 2 minutes. The drying process in the second stage is carried out for 3 15 minutes until the moisture content of the residue is 3%.

Пример 2. Способ по примеу 1 повтор ют при толщине сло 30 мм, начальной влажности выжимок 160. Параметры сушильного агента на первом этапе: температура , скорость 3,5 м./с. Продолжительность первого этапа 14 мин. Вла ; ность материала в конце первого этапа 52. Параметры сушильного агента на втором этапе: темпёратура , скорость 2,5 м/с. Конечна влажность выжимки 5. Общее врем сушки 3 мин.Example 2. The method according to example 1 is repeated with a layer thickness of 30 mm and initial moisture of the residue 160. The parameters of the drying agent in the first stage: temperature, speed 3.5 m / s. The duration of the first stage is 14 minutes. Vla; ness of the material at the end of the first stage 52. Parameters of the drying agent at the second stage: temperature, speed 2.5 m / s. Final squeeze moisture 5. Total drying time 3 min.

Пример 3. Способ по примеру 1 повтор ют при толщине сло 50 м начальной влажности выжимок 3001. Параметры теплоносител на первом этапе: температура ., скорость 3 м/с. Продолжительность первого этапа 18 мин. Влажность материала после первого этапа сушки 60. Параметры сушильного агента на втором этапе: iтемпература 80°С, скорость 2 м/с. Конечна влажность выжимок 5°о. Общее врем сушки 50 мин.Example 3. The method of Example 1 is repeated with a layer thickness of 50 m. The initial moisture of the extracts is 3001. The parameters of the heat transfer medium at the first stage are: temperature. The speed is 3 m / s. The duration of the first stage is 18 minutes. The moisture content of the material after the first stage of drying is 60. The parameters of the drying agent in the second stage: temperature 80 ° С, speed 2 m / s. The final moisture content is 5 ° o. Total drying time 50 min.

В высушенных вы ; имках столовой свеклы (во всех трех примерах) практически полностью сохранены все биологически активные вещества (в том числе крас щие пигменты), углеводы.In dried you up; All the biologically active substances (including coloring pigments) and carbohydrates are almost completely preserved in the beetroot picks (in all three examples).

Интенсификаци процесса позвол ет сократить врем сушки с 2 ч до 3550 мин и увеличить толщину сло высушиваемого продукта до 20 50 мм, в результате чего производительность возрастает в 3,55 раза.Intensification of the process makes it possible to shorten the drying time from 2 hours to 3550 minutes and increase the thickness of the layer of the dried product to 20–50 mm, as a result of which the productivity increases 3.55 times.

Внедрение предлагаемого способа позволит организовать безотходную технологию переработки столовой свеклы , обеспечивающую наиболее рационалное использование исходного сырь , и при этом получить новый пищевой продукт , содержащий углеводы, крас щие пигменты, другие биологически активные вещества.The implementation of the proposed method will make it possible to organize waste-free processing technology for table beet, ensuring the most rational use of raw materials, and at the same time obtaining a new food product containing carbohydrates, coloring pigments, and other biologically active substances.

Claims

1. USSR author's certificate 3. USSR author's certificate W, cl. F 26 B 3 / Of), 1968. No. 759079, cl. F 26 B 3/06, 1978.