Технология сушеных овощей и плодов

Сушка плодов и овощей - это способ консервирования, основанный на удалении влаги или части влаги, при котором повышается концентрация субстрата до пределов, при которых становится невозможным нормальный обмен веществ в клетках. Сушка плодов и овощей - сложный процесс, включающий не только физическое испарение воды, но и физико-химические изменения, происходящие в тканях и внутриклеточных структурах.

Традиционно овощи сушат до остаточной влажности 10-12 %, плоды - 18-25 %. Сушка до более низкой влажности, например картофеля и овощей до 6 %, обеспечивает еще лучшую сохраняемость продукции, но требует упаковки ее в герметичную тару.

Во время высушивания плодов и овощей из них удаляется влага, и массовая доля ее в сушеных продуктах снижается в 4-6 раз. За счет удаления влаги в сушеных плодах и овощах возрастает массовая доля сухих веществ и возрастает их энергетическая ценность. В процессе высушивания значительно уменьшается объем овощей и фруктов, что обусловливает повышение их транспортабельности и эффективности использования складских площадей.

Процесс сушки является одновременно диффузионным и тепловым, в результате которого изменяются свойства высушиваемого продукта. В процессе сушки влага удаляется из продукта не полностью, а до значения равновесного содержания, соответствующего параметрам сушильного агента, в качестве которого может выступать нагретый воздух. Известно, что вода находится в свежих овощах и плодах в свободном (клеточный сок) и связанном состоянии, при этом свободной воды значительно больше. Для удаления свободной воды необходимо затратить энергию большую, чем энергия связи молекул воды между собой, а также с другими веществами, например с белками протоплазмы клеток. Силы взаимодействия одноименных молекул называют силами когезии, а силы взаимодействия разноименных молекул - силами адгезии. Когезионные силы и силы адгезии в основном представлены водородными связями.

Процесс сушки протекает неравномерно во времени: чем ближе влажность продукта и сушильного агента к равновесию, тем медленнее протекает процесс. На скорость сушки влияет также содержание растворимых в воде веществ в продукте: чем ниже содержание этих веществ, тем легче испаряется влага и быстрее протекает процесс высушивания. И напротив, чем выше содержание в клетках продукта растворимых в воде веществ, особенно обладающих осмотической активностью (например, сахара, гидрофильные коллоиды), тем выше продолжительность сушки.

Первый период сушки характеризуется постоянной скоростью испарения (период постоянной скорости сушки), второй - уменьшением скорости испарения влаги (период убывающей скорости сушки). Скорость сушки характеризуется количеством влаги, испарившейся за единицу времени. С изменением содержания влаги в растительном продукте изменяется температура продукта: в первый период при интенсивном испарении влаги температура поверхности продукта не может превышать температуры испарения; во второй период сушки - на поверхности, а затем в глубинных слоях высушиваемого продукта температура повышается и к концу сушки достигает значения температуры сушильного агента.

В первый период сушки после нагревания продукта свободная влага испаряется с его поверхности равномерно, с постоянной скоростью, равной или стремящейся к скорости испарения воды со свободной поверхности. В период убывающей скорости сушки (второй период) часть тепла затрачивается на преодоление сил связи воды с веществами продукта, а затем испарение ее происходит аналогично испарению свободной влаги путем перемещения ее из центральных слоев овощей и плодов к периферийным слоям. По мере испарения воды с поверхности плодов и овощей нарушается равновесие осмотических давлений в их периферийных и центральных слоях.

В период постоянной скорости сушки овощей и плодов в сушилках поддерживают более высокие температуры сушильного агента, так как в этот период (при равновесном состоянии между подаваемым теплом и испаряемой влагой) объект сушки не перегревается. Чрезмерно высокие температуры сушки во второй период могут служить причиной негативных изменений объекта сушки: значительной усадки, низкой набухаемости, приобретения коричневой окраски, снижения интенсивности аромата и вкуса, разрушения витамина С и других.

Таким образом, плоды и овощи сушат до наступления равновесной влажности, соответствующей относительной влажности и температуре теплоносителя. При этом происходят испарение воды с поверхности продукта (внешняя диффузия), перемещение воды из внутренних слоев к периферийным (внутренняя диффузия), теплообмен между продуктом и теплоносителем, а также процессы, связанные с изменением окраски плодов и овощей и других их свойств.

Испарение воды с поверхности высушиваемых овощей и плодов является эндотермическим процессом, сопровождаемым поглощением большого количества тепла, затрачиваемого на сообщение молекулам воды достаточной кинетической энергии, превышающей энергию сил когезии между молекулами воды, а также адгезионных сил между молекулами воды и другими веществами - белковыми частицами и другими.

В настоящее время существуют различные способы обезвоживания растительных продуктов: механические способы (прессование, фильтрование, отстаивание, центрифугирование); смешивание продуктов с различной влажностью или с влагопоглотителями; с использованием солнечной энергии и сушильных аппаратов (воздушно-солнечная сушка, сушка в сушильных аппаратах с затратой тепла на перевод влаги в состояние пара и отвод образующихся паров в окружающую среду).

Механические способы обезвоживания продуктов более экономичны по сравнению с тепловой сушкой. Однако для сушки плодов и овощей данные методы неприменимы, так как не обеспечиваются полное обезвоживание и сохранение исходных качественных характеристик продукта из-за значительных потерь водорастворимых веществ. При сушке свежих плодов и овощей наряду с другими факторами необходимо учитывать неравномерность распределения водорастворимых веществ в различных тканях этих продуктов и неоднородность самих тканей. Растительные ткани (покровные, механические, проводящие, основные) имеют различное строение и размеры клеток. Такая неоднородность выражается в различном содержании влаги и сухих веществ по сечению растительного продукта и распределении макро- и микропор. Поэтому на практике для сушки плодов и овощей в основном используются методы, основанные на использовании сушильных аппаратов или солнечной энергии.

Аппараты, применяемые для сушки овощей и плодов, различаются между собой способом подведения тепла к продукту. Существуют следующие способы сушки: конвективная, кондуктивная (контактная), при помощи инфракрасных лучей (термоизлучение), с использованием токов высокой и сверхвысокой частоты.

Конвективная сушка. Данный способ основан на том, что агент сушки (например, нагретый воздух) выполняет функцию теплоносителя и влагопоглотителя. Преимущество данного способа обусловлено возможностью регулировать температуру высушиваемого продукта. Недостатками этого метода является направление градиента температуры ∆Т в сторону, противоположную градиенту влагосодержания ∆w, что тормозит удаление влаги из продукта. Кроме того, недостатком является относительно низкий коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к поверхности объекта сушки вследствие того, что он сушится в неподвижном слое, отдавая влагу агенту сушки.

Разновидностью конвективной сушки является сушка во взвешенном состоянии. Проводят такую сушку в аппаратах псевдосжиженного (кипящего) слоя, который образуется в камере. Сушка во взвешенном состоянии характеризуется постоянным хаотичным движением и перемещением частиц в определенном объеме по высоте. Равномерность нагревания продукта в этом случае обеспечивается тем, что каждая частица омывается агентом сушки равномерно со всех сторон.

Для конвективной сушки используют распылительные сушильные аппараты, в которых интенсификация сушки происходит за счет уменьшения размера частиц.

Кондуктивная сушка основана на передаче тепла объекту сушки при соприкосновении его с горячей поверхностью. При таком способе сушки воздух служит только для удаления выделившихся водяных паров и выполняет роль влагопоглотителя.

Термоизлучение (сушка инфракрасными лучами). Способ основан на использовании инфракрасного излучения. Для интенсификации сушки в этом случае необходимо создать условия для наиболее глубокого проникновения инфракрасных лучей в глубь продукта, что зависит от длины волн инфракрасных лучей и пропускной способности объекта сушки. При сушке инфракрасными лучами могут возникать перепады температур, в результате чего влага перемещается по направлению теплового потока, то есть в глубь частиц продукта.

Сушка токами высокой и сверхвысокой частоты основана на том, что диэлектрические свойства воды и сухих веществ продуктов резко отличаются, в связи с чем влажный материал нагревается значительно быстрее, чем сухой. В процессе сушки токами высокой и сверхвысокой частоты температура внутренних слоев продукта выше, чем периферийных, более обезвоженных. При использовании данного способа сушки испарение влаги происходит во всем объеме частиц продукта, при этом, изменяя напряжение поля, можно регулировать температуру продукта.

Сублимационная сушка. В настоящее время данный метод находит все более широкое применение. Сублимацией называют процесс, при котором твердое вещество (лед) переходит в парообразное состояние, минуя жидкое. Сублимационная сушка проводится в условиях вакуума, то есть полностью отсутствует контакт объекта сушки с кислородом воздуха.

Технологический процесс сублимационной сушки можно разделить на три операции: замораживание продукта, сушка материала (сублимация), удаление остаточной влаги.

Для замораживания продукта обычно применяют быстрое замораживание в морозильных камерах или самозамораживание в сублиматоре (соки, пастообразные продукты и др.).

Сушка (сублимация) характеризуется постоянной скоростью. Сублимация льда протекает путем постепенного углубления зоны испарения. Чем больше влаги удаляется из продукта на этой стадии, тем выше сохранность исходных свойств сырья.

При удалении остаточной влаги скорость сушки падает. К началу данной операции сублимация в основном заканчивается и температура объекта сушки становится положительной. В это время происходит удаление связанной влаги, незамерзающей в продукте.

Продукты, полученные методом сублимационной сушки, отличаются высоким качеством, обладают повышенной восстанавливающей способностью и сохраняют питательные вещества исходного сырья.

Для сушки плодов и овощей применяются различные сушильные установки, которые классифицируют по следующим признакам: по способу подвода тепла (конвективные, кондуктивные, терморадиационные); по давлению воздуха в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, сублимационные); по характеру работы установки (периодического действия и непрерывные); по виду агента сушки (нагретым воздухом, перегретым паром, дымовыми газами); по характеру циркуляции агента сушки (с естественной и принудительной подачей агента сушки); по характеру движения агента сушки относительно объекта сушки (прямоточные, противоточные и с пронизыванием слоя продукта); по способу нагрева агента сушки (электрические, паровые, огневые, калориферные); по кратности использования агента сушки (с однократным и многократным применением); по виду объекта сушки (для твердых, жидких и пастообразных продуктов); по конструктивным признакам (конвейерные, туннельные, камерные, барабанные, вальцовые, шахтные, коридорные, распылительные и др.).

Сушка картофеля. Процесс подготовки картофеля проводят в двух, изолированных друг от друга, отделениях овощесушильного цеха - сырьевом и подготовительном. В сырьевом отделении картофель моют, проверяют по качеству, сортируют, калибруют. В подготовительном отделении картофель очищают, доочищают, сульфитируют, режут, бланшируют и направляют для сушки в сушильный цех.

После мойки картофель поступает в сульфитатор. Для сульфитирования картофель обрабатывают 0,1%-ным раствором бисульфита натрия в течение 2 минут. Затем картофель поступает на конвейер доочистки, откуда попадает в элеваторную моечную машину и скребковым транспортером загружается в приемный бункер овощерезки.

Картофель измельчают в виде кубиков (размер сторон 5-10 мм), пластинок (толщиной не более 4 мм, длиной и шириной не более 15 мм), столбиков (толщиной 2-7 мм, шириной 6-9 мм и длиной не менее 10 мм).

Под овощерезкой установлен ситовстряхиватель, где нарезанный картофель промывают водой с целью удаления с его поверхности клеточного сока и крахмала.

После этого нарезанный и промытый картофель бланшируют в паровых бланширователях в течение 4-6 минут при температуре 95-98º С, после чего промывают холодной водой с целью удаления с поверхности крахмального клейстера, образующегося при бланшировании. Во время бланширования кусочки нарезанного картофеля провариваются до полуготовности, при этом консистенция столбиков остается упругой.

После промывания картофель по загрузочному транспортеру поступает в сушилку. Бланшированный картофель загружается в сушилку непрерывно, и, пройдя все ленты сушилки, достигает влажности 8-12 %.

Сухое картофельное пюре подразделяют на хлопья, крупку, гранулят, молочно-картофельное пюре, гранулы и агломерированный продукт. Хлопья представляют собой пластинки, крупка – крупинки различных размеров, гранулят и молочно-картофельное пюре – порошок, гранулы – цилиндрики, агломерированный продукт – гранулообразные комки.

Технологические схемы производства сухого картофельного пюре имеют различия, но все они предусматривают предварительную обработку и сушку сырья.

Сначала проводится очистка картофеля от кожуры, глазков и поврежденных участков механическим, паровым, щелочным, щелочно-паровым и другими способами. Наиболее широкое применение нашли механический и паровой способы очистки картофеля.

Затем проводится термическая обработка – бланширование и варка картофеля. В процессе варки картофеля ослабевают связи между клетками в тканях клубней. За счет варки картофеля ускоряется сушка, происходит разрыхление ткани и увеличение ее пористости. Бланширование и варка способствуют уменьшению гигроскопичности готовой продукции и инактивации ферментов картофеля, что предохраняет продукт от потемнения. При термической обработке происходят также и негативные изменения: потеря питательных веществ (например, витаминов). Различают паровую и водяную варку; однократную и двукратную с промежуточным охлаждением (бланширование, охлаждение и варка). Однократная варка в большей степени способствует сохранению пищевой ценности продукта. Бланширование проводят в воде, а варку, используя насыщенный водяной пар без избыточного давления, – на варочных аппаратах шнекового типа. На некоторых предприятиях для картофеля с темнеющей мякотью применяют сульфитирование 0,1%-ным раствором бисульфита натрия в течение 1-2 минут.

После бланширования и варки осуществляют сушку картофеля. Современные технологии сушки картофеля предусматривают различные способы: контактный - на одновальцовых и двухвальцовых сушилках; конвективный - на ленточных, пневматических, распылительных сушилках и в «кипящем слое».

Картофельные хлопья. Подготовительные операции включают отделение клубней от земли и других минеральных примесей, мойку, инспектирование, очистку от кожуры в основном паровым способом или в щелочных растворах. Отделяют кожуру в моечно-очистительных машинах. После этого очищенные клубни инспектируют и при необходимости сульфитируют, нарезают на пластины толщиной 10-20 мм, отмывают от свободного крахмала и направляют на бланширование. Бланширование проводят в воде при температуре 75-80° С в течение 10-20 минут. После бланширования картофель охлаждают водой, а затем варят на пару при температуре 95-100º С в течение 30-40 минут.

После варки картофель направляют на картофелемялки шнекового типа для получения пюре. Сушат пюре на одновальцовых сушилках до остаточной влажности 8-12 %. Высушенный лист картофельного пюре толщиной около 0,25 мм с барабана поступает на транспортер-измельчитель, где картофель измельчается на куски размером 20-50 мм. Далее картофель измельчают до установленных размеров готового продукта в хлопьеобразователе.

Картофельная крупка. Картофельную крупку вырабатывают по совмещенной технологии, при которой сваренный на пару картофель разделяют на две части. Одну часть подают на картофелемялку, где его разминают, вносят необходимые добавки по рецептуре и высушивают до остаточной влажности 8-12 % с использованием одновальцовой сушилки. Другую часть сваренного картофеля направляют в экструзионную установку, где проводят его измельчение на частицы при одновременном удалении остатка несъедобных включений. Полученные в установке частицы пюре охлаждают на транспортере-охладителе и направляют в смеситель, куда параллельно подают по пневмотранспортеру хлопья и готовую крупку. В смесителе продукт приобретает рассыпчатую структуру в форме крупинок, которые затем направляют на гранулятор-просеиватель диаметром отверстий сита 2 мм. После калибровки по размеру крупка поступает на сушку в кипящем слое, после чего ее повторно просеивают на вибропросеивателе и разделяют на три фракции: мелкую (менее 0,8 мм) - пропускают через магнитный улавливатель и направляют на фасовку; среднюю (0,8-2,0 мм) - возвращают в технологический процесс и крупную (более 2 мм), содержащую остаточное количество несъедобной части, - в отходы.

Молочно-картофельное пюре. Предварительно подготовленный и сваренный картофель измельчают на экструзионной роторной установке, отделяющей одновременно отходы картофеля. Полученное пюре смешивают в смесителе с пастеризованным молоком (температура 70° С) и фильтруют через перфорированную поверхность с отверстиями 0,5-1,0 мм. Полученную массу направляют на распылительную сушку с использованием пневматических форсунок.

Картофельные гранулы. Предварительно подготовленный и сваренный картофель сначала измельчают в пюре на экструзионной установке. Затем сушат полученные жгуты картофельного пюре на паровых транспортерных сушилках, которые после сушки измельчают в дробилке на гранулы, проводят проверку на магнитоуловителях и направляют на упаковку.

Агломерированное картофельное пюре. Агломерацией называют увеличение размеров частиц, однородных по форме и размерам с относительно высокой прочностью. В качестве сырья используют сухое картофельное пюре в виде гранулята, а в качестве связующего раствора - 9%-ное обезжиренное молоко. Обезвоживание агломерата проводят нагретым воздухом при температуре 60~65° С. Агломерированное картофельное пюре широко выпускают в основном в зарубежных странах.

Сушка корнеплодов. Перед сушкой моркови проводят глубокую термическую обработку, а свеклу варят почти до готовности.

Технологический процесс сушки корнеплодов начинается с мойки и очистки. Для повышения качества очистки моркови и свеклы от кожицы в термостат соответствующего водотермического агрегата добавляют растворы щелочи - NаОН (0,1 %), обработку в которой проводят в течение 10 минут. При использовании щелочи необходимо наиболее тщательно промыть корнеплоды.

После мойки и очистки морковь и свекла подвергаются доочистке вручную, а затем направляются в овощерезку. Нарезка корнеплодов осуществляется аналогично картофелю. После этого корнеплоды направляют на сушилку. Конечная влажность сушеных корнеплодов должна находиться в пределах 8-10 %.

Сушка капусты. На первом этапе капусту подвергают очистке и высверливают кочерыги. После этого капусту нарезают в виде полосок шириной 3-4 мм и направляют в бланширователь, где происходит термическая обработка. Температура в паровой камере должна быть не ниже 93° С. Длительность бланширования зависит от толщины слоя капусты.

После выхода капусты из бланширователя ее обильно обрабатывают холодным 0,08-0,10%-ным раствором бисульфата натрия. Обычно раствор для сульфитирования подается через распылительные форсунки, установленные на выходе из паровой камеры бланширователя, над лентой транспортера. Затем капуста поступает на сушку. Сушка капусты проводится до остаточной влажности 13-14 %, а для длительного хранения - 6-8 %.

Сушка яблок. Для сушки преимущественно используют кислые и кисло-сладкие сорта яблок с содержанием сухих веществ не менее 14 %. Сушеные яблоки вырабатываются не очищенными от кожицы (не обработанные диоксидом серы); не очищенными от кожицы с удаленной семенной камерой (обработанные диоксидом серы); очищенными от кожицы с удаленной семенной камерой (обработанные сернистой кислотой или окуренные серой).

На первом этапе плоды сортируют, калибруют по размеру, после чего моют в вентиляторных или барабанных моечных машинах. После этого яблоки очищают от кожицы на специальных машинах, удаляют сердцевину.

После удаления сердцевины яблоки режут на кусочки (толщиной 5- 6 мм) и сульфитируют, для чего погружают в ванну с 0,15%-ным раствором сернистой кислоты на 1-2 минуты. После окончания сульфитирования яблоки попадают на сетчатый транспортер, где с них стекают остатки раствора, и по наклонному конвейеру поступают в сушилку.

Сушка груш. Для сушки рекомендуют использовать следующие сорта груш: Лесная красавица, Ильинка и др. Массовая доля сахаров в грушах для сушки должна быть не менее 15 %. Сначала груши, предназначенные для сушки, сортируют, удаляя недозрелые и пораженные болезнями плоды. Затем моют в вентиляторных машинах с ополаскиванием под душем.

После мойки груши калибруют по размеру на две группы. Мелкие груши (диаметром не более 55 мм) рекомендуется сушить целыми, а диаметром более 55 мм разрезают на половинки, четвертины и дольки.

Для предупреждения потемнения нарезанных груш их помещают в сборник с 0,1%-ным раствором лимонной кислоты или 1-2%-ным раствором хлорида натрия. После обработки соответствующим раствором груши укладывают на сита и размещают их в вагонетки. Сушка груш производится до достижения массовой доли влаги 24 %. После этого высушенные плоды сортируют, достаточно просушенные плоды помещают на 10-12 суток в бункер для выравнивания влажности, недосушенные направляют на досушивание.

Сушка абрикосов. В зависимости от способа подготовки сырья сушеные абрикосы вырабатываются в следующем ассортименте: плоды целые с косточкой, обработанные диоксидом серы, - урюк; плоды целые без косточки, обработанные или не обработанные диоксидом серы, - кайса; половинки плодов (резаные или рваные), обработанные или не обработанные диоксидом серы, - курага; целые плоды с косточкой необработанные.

Для сушки абрикосов используют плоды в стадии потребительской зрелости с содержанием водорастворимых веществ не менее 20 %.

Сушка сливы. Для получения сушеной сливы используют плоды массой не менее 30 г. Рекомендуют использовать для сушки крупные плоды с сочной мякотью, негрубой кожицей от фиолетового до сине-черного цвета, с желтой, умеренно сочной мякотью и легко отделяющейся косточкой, масса которой от массы плода составляет менее 4 %, с гармоничным сладко-кислым вкусом. Содержание водорастворимых веществ в плодах, предназначенных для сушки, должно составлять не менее 20 %.

Для получения сушеной сливы используют плоды в технической степени зрелости. На первом этапе их сортируют, удаляют треснувшие, поврежденные, переспелые плоды, затем калибруют на два размера.

После калибровки сливы моют под душем или в вентиляторных моечных машинах. Затем для ускорения процесса сушки сливы бланшируют в кипящей воде в течение 20-30 секунд или 1,5-2,0 секунд в кипящем 0,1%-ном растворе щелочи с обязательным последующим промыванием проточной водой.

После бланширования сливы сушат, продолжительность сушки зависит от сорта сливы.

Сушка винограда с использованием тепловых аппаратов и воздушно-солнечная сушка. Поступивший для сушки виноград промывают, сортируют и вручную укладывают на поддоны. Поддоны с виноградом устанавливают в вагонетки, которые затем помещают в камеру для окуривания (если виноград изготавливают со светлой окраской ягод), где проводится обработка его диоксидом серы. После этого виноград направляют в туннельную сушилку и сушат до остаточной влажности 16-18 %. В зависимости от ампелографического сорта винограда и способа обработки вырабатывают сушеный виноград следующих видов: сушеный виноград без семян - кишмиш; сояги - из светлых сортов, высушенных без воздействия солнечных лучей в специальных помещениях; сабза - из светлых сортов винограда, полученный путем воздушно-солнечной или тепловой сушки с предварительной обработкой щелочью, или сабза золотистая - с дополнительным сульфитированием; бедона - из светлых сортов, полученный путем воздушно-солнечной или тепловой сушки без предварительной обработки; шигани - из темноокрашенных сортов, полученный путем воздушно-солнечной или тепловой сушки без предварительной обработки; изюм - сушеный виноград с семенами, вырабатывается светлым, окрашенным и авлон (смесь изюмных и кишмишных сортов).

Воздушно-солнечная сушка винограда является наиболее экономичным способом. Однако в качестве недостатков данного способа сушки необходимо отметить высокую трудоемкость и большую продолжительность сушки. Кроме того, недостатком, безусловно, является несовершенство данного способа в санитарно-гигиеническом отношении.

Сушку проводят непосредственно на сельскохозяйственных предприятиях на специальных сушильных пунктах, обеспеченных питьевой водой, которые располагают вблизи виноградника, в стороне от проезжих дорог. Сушильные пункты оборудуют сушильными площадками, навесами для сортирования и обработки винограда, а также для временного хранения. На площадке устанавливают котлы для бланширования, камеры или котлы для окуривания винограда или специальное оборудование для сульфитирования.

Хранят сушеные плоды и овощи при температуре не выше 20º С без резких колебаний, при относительной влажности воздуха 65-70 %.

Сроки хранения сушеных овощей и плодов различны в зависимости от вида продукции и тары. Сушеная плодоовощная продукция в герметичной таре храниться от 8 месяцев до 3 лет, в негерметичной таре – 6-12 месяцев.