Сушка плодов и овощей

Биохимическая основа процесса сушки.

При сушке из плодов и овощей удаляется большая часть содержащейся в них влаги. Концентрация клеточного сока и, следовательно, его осмотическое давление увеличиваются во много раз. Вследствие этого развитие микроорганизмов становится невозможным. Биохимические процессы также прекращаются, так как ферменты инактивированы. В результате предварительного бланширования, обработки SО2 и последующей сушки продукт оказывается законсервированным.

Одно из важных преимуществ сушеных плодов и овощей по сравнению со свежими и консервированными другими способами — высокая экономичность перевозок. Транспортируют в основном сухие вещества продукта, подавляющая часть влаги балласта, с точки зрения перевозки, удалена. Следует однако иметь в виду, что при сушке могут происходить значительные изменения состава плодов и овощей, потеря витаминов, ухудшение органолептических показателей. Разработаны новые методы сушки, позволяющие получать продукты, почти полностью восстанавливающие свойства свежих при кулинарной обработке.

Процессы сушки плодов и овощей не могут быть сведены лишь к физическому процессу испарения влаги. При этом происходят и сложные физико-химические изменения, от которых зависит качество готового продукта. Влага, содержащаяся в плодах и овощах, связана с их тканями по-разному, В крупных межклетниках она удерживается слабо и испаряется при сушке со скоростью, близкой к испарению со свободной поверхности. В мелких капиллярах содержится гигроскопическая влага, удаляемая с трудом, так как она удерживается за счет адсорбирующей способности продукта. Химически связанная, или структурная, вода при сушке не удаляется.

В первый период по мере нагревания продукта скорость сушки увеличивается, происходит испарение влаги с его поверхности и из крупных межклетников наружных зон, т. е. идет внешняя диффузия. Затем температура продукта и скорость сушки устанавливаются на постоянном уровне. По мере испарения с поверхности объекта сушки выравниваются концентрации путем передвижения воды из внутренних зон продукта к периферии, или идет внутренняя диффузия влаги. Одновременно протекает и обратная диффузия влаги от более нагретых поверхностных зон к менее нагретым внутренним — термодиффузия, но преобладает внутренняя диффузия.

В период, когда скорость сушки устанавливается на постоянном уровне, интенсивность внешней и внутренней диффузии влаги стремятся поддерживать одинаковыми при помощи определенной для каждого вида плодов и овощей температуры. Чрезмерное повышение температуры теплоносителя (воздуха) может привести к неравномерности внешней и внутренней диффузии влаги, к пересушиванию и перегреванию наружных зон продукта и образованию на нем корочки и трещин. При этом происходят нежелательные изменения в химическом составе: образуются темноокрашенные соединения, изменяется вкус и аромат, разрушаются витамины С, Р, каротин.

Особенно большое значение имеет температура в заключительный период, когда удаляется гигроскопическая влага и влага набухания. Испарение с поверхности в это время уменьшается и не может компенсировать приток тепла с теплоносителем. В результате повышается температура продукта, что на заключительной стадии при убывающей скорости сушки становится причиной значительной деформации и усадки продукта, потери им набухаемости и развариваемости, аромата, изменения его цвета и вкуса. Иногда появляется горький привкус и происходит подгорание, обугливание продукта.

Для получения сушеных плодов и овощей высокого качества применительно к каждому виду определены оптимальные режимы сушки, при которых в единицу времени удаляется максимальное количество влаги и в то же время почти не изменяются свойства сырья, так что продукт после набухания при кулинарной обработке приобретает качества, близкие к исходным. Скорость сушки и качество сушеного продукта зависят не только от температуры и скорости движения теплоносителя, но также от особенностей строения и химического состава плодов и овощей, степени их измельчения, способов предварительной подготовки, нагрузки на единицу сушильной поверхности и особенно от метода высушивания. При правильной технологии в них после сушки сохраняются основные питательные вещества, а калорийность вследствие удаления большей части воды увеличивается в 9—10 раз. Средний химический состав и калорийность основных видов сушеных плодов и овощей приведены в таблице.

Основные показатели химического состава и калорийность сушеных плодов и овощей, полученных методом тепловой сушки (%)

Продукт Сухие вещества Углеводы Азотистые вещества Калорийность, кал/100 г
% сухой массы
Яблоки 80 63,4 2,4 269,5
Слива (чернослив) 77 62,1 3,4 268,6
Виноград (изюм) 77 61,0 2,5 260,3
Абрикосы 87 68,6 8,2 294,4
Картофель 89 71,7 5,2 315,6
Морковь 86 53,0 7,4 247,6
Лук 86 53,0 11,8 265,7
Зеленый горошек 88 43,0 20,6 261,7

Методы сушки постоянно совершенствуются с целью получения сушеных продуктов высокого качества. Применяется сушка при пониженном давлении, в распылительных сушилках, в кипящем слое. Чрезвычайно перспективна сублимационная сушка, основанная на возгонке замерзшей влаги продукта при низком давлении. При этом в плодах и овощах практически без изменения сохраняются исходные вещества, а после набухания они приобретают свойства свежих.

Сырье и его подготовка.

Для сушки могут быть использованы все виды плодов и овощей, но в основном производят сушеные яблоки, груши, абрикосы, сливы, виноград, картофель, капусту, морковь, свеклу, лук, зеленый горошек. Изготавливают также сухие порошки из томатного, яблочного и других соков. Значительная доля переработки грибов приходится на сушеный продукт. Общее требование к сырью — оно должно быть доброкачественным, стандартным. Плоды и овощи с дефектами — подмороженные, вялые, поврежденные вредителями, пораженные болезнями, в сильной степени поврежденные механически — отбраковывают. Для сушки предпочитают использовать сорта, отличающиеся высоким накоплением сухих веществ, — выход сушеной продукции в этом случае увеличивается, а время высушивания сокращается.

Подготовка сырья такая же, как и при производстве консервов тепловой стерилизацией. Сортированную и калиброванную продукцию моют. У многих овощей удаляют кожицу, чешуи, несъедобные части. Картофель и корнеплоды очищают на механических очистительных машинах с последующей дочисткой вручную; применяют также бланширование их паром и размягченную кожицу удаляют затем в моечных машинах. Сухие чешуи лука удаляют обжиганием в печах при высокой температуре, а луковицы затем промывают. У яблок и груш удаляют сердцевину — семенную камеру, а иногда и кожицу; у абрикосов, персиков — косточку. Некоторые плоды и овощи сушат без измельчения — это слива, вишня и зеленый горошек, но большинство из них измельчают на кружочки — яблоки, дольки — груши, пластинки или кубики — картофель, овощи — на специальных машинах-корнерезках, шинковальных машинах, измельчителях. Чем выше степень измельчения, тем быстрее высушивается продукция, ее легче брикетировать и впоследствии она лучше разваривается.

Важная операция подготовки сырья к сушке — бланширование. Вследствие инактивирования ферментов во время него цвет плодов и овощей при высушивании изменяется незначительно и потери витаминов уменьшаются. Кроме того, из-за размягчения тканей, образования сеточки, например, на кожице слив, частичного гидролиза гемицеллюлоз, протопектина и других физико-химических изменений в продукте при бланшировании высушивание его идет значительно быстрее. Картофель, морковь, свеклу, капусту бланшируют почти до готовности и для сушки берут уже почти вареную продукцию. Это дает возможность получить быстро-разваривающиеся сушеные овощи, требующие минимальной кулинарной обработки.

Бланширование осуществляют до или после измельчения. В последнем случае потери водорастворимых веществ значительно выше. Чтобы сократить потери питательных веществ, предпочтительнее бланшировать паром. Лук, чеснок, белые коренья, пастернака, петрушки, сельдерея, а также пряную зелень не бланшируют, так как это может привести к потере ими эфирных веществ, а следовательно, аромат и антибиотические свойства.

Некоторые виды плодов — абрикосы, персики, яблоки, груши, виноград — вместо бланширования обрабатывают сернистым ангидридом, сжигая серу или погружая их в раствор сернистой кислоты. Сернистый ангидрид инактивирует ферменты, благодаря чему при сушке не происходит потемнения плодов. Дозировки при обработке плодов и овощей SО2 строго регламентированы.

При сухой обработке SO2 на 1 т яблок сжигают 2 кг серы. Обработку осуществляют в специальных герметичных камерах или под съемными фанерными камерами, в которых подготовленные и измельченные плоды размещают в ящиках с прозорами или на лотках. Продолжительность ее от 5—10 мин до нескольких часов, в зависимости от особенностей сырья. При влажной обработке используют растворы сернистой кислоты 0,1—0,2 %-ной концентрации, в которых измельченные плоды выдерживают 1—2 мин.

Солнечная сушка

В ряде районов (Средняя Азия) хозяйства широко применяют солнечную сушку винограда, абрикосов, персиков, яблок, и других плодов, а также дынь и арбузов. В условиях безоблачной жаркой солнечной погоды удается высушить продукцию за несколько дней без затрат энергии на технологический процесс. Для солнечной сушки отводят специальные площадки с ровной поверхностью, плотным грунтом, а еще лучше — с плотным покрытием. При крупном производстве на площадках прокладывают рельсовые дороги. Подносы с подготовленными плодами устанавливают прямо на землю или на стеллажи высотой 30—40 см. При прокладке рельс или на площадках с твердым покрытием для установки и перемещения подносов удобно использовать вагонетки или тележки. На площадках устанавливают навесы для теневой сушки и камеры для обработки SO2. К площадке подводят воду.

Наиболее распространена солнечная сушка абрикосов. В Средней Азии для этой цели используют сорта Супхоны, Хурмаи, Исфарак, мелкоплодные — Бабаи, Крупноплодный Кандак и другие. Мелкоплодные сорта сушат целыми плодами, сушеный продукт из них называется урюк. У крупноплодных сортов из плодов удаляют косточки, после их сушки получается продукт, называемый курага резаная, если для удаления косточки плод разрезали по борозде, или курага рваная, если плод разрывали. Иногда косточку удаляют у подвяленных плодов выдавливанием, сушеный продукт в этом случае называется кайса.

Подготовленные и, если нужно, вымытые плоды раскладывают в один слой на деревянные подносы 90X60 см. Затем сырье обрабатывают SO2 в течение 1—5 ч, сжигая серу из расчета 2 кг/т. Обработанные плоды не темнеют при сушке, на них меньше садятся мухи, готовый продукт получается более высокого качества. Сушку продолжают до содержания штаги 16—18 %, в зависимости от условий для этого требуется 5—10 дней. Сначала плоды сушат на прямом солнце, во вторую половину срока их держат в тени. Подносы, составленные в штабеля, меняют местами, т. е. верхний переставляют вниз, нижний вверх, так чтобы каждый из них определенное время подвергался действию солнечных лучей, а затем оказывался в тени. Этим добиваются равномерной сушки всей партии.

Не менее широко распространена солнечная сушка винограда. Из бессемянных сортов — Кишмиш Белый Овальный, Кишмиш Черный, Кишмиш Розовый, Коринка Русская и других — получают сушеный продукт, называемый кишмиш; из сортов с семенами — Нимранг, Тайфи, Тербаш, Султани и других — изюм.

Подготовка винограда состоит в инспектировании гроздей, удалении поврежденных ягод, бланшировании в течение нескольких секунд в кипящем 0,3—0,4 %-ном растворе щелочи. После такой обработки грозди моют холодной водой, раскладывают на подносы в один слой и составляют в штабеля для сушки. Иногда, кроме бланширования, применяют обработку SO2 в камерах в течение 1 ч, сжигая серу из расчета 30—40 г/м3. Бланшированный и обработанный SO2 виноград значительно быстрее высыхает, качество готового продукта улучшается.

По мере сушки грозди переворачивают. При высушивании в тени качество винограда оказывается выше, так как влага удаляется равномернее, поэтому штабеля подносов затеняют циновками или матами. Заканчивают процесс при влажности продукта 18 %, он продолжается до 12 дней. Сушеный виноград для выравнивания влаги выдерживают в деревянных ларях до 10 дней. Ягоды отделяют от гребней и плодоножек, удаляют мусор и порченые экземпляры.

Плоды, высушенные в хозяйствах, обычно подвергают дополнительной заводской обработке: дезинсекции, очистке, калибровке, мойке, досушке. Готовый продукт упаковывают в ящики, выстланные пергаментом, многослойные мешки из крафт-бумаги, фанерные барабаны и отправляют на реализацию.

Тепловая техническая сушка

Тепловая сушка плодов и овощей осуществляется в сушилках разнообразных типов — шкафных, канальных. Наиболее распространены паровые ленточные. Процесс идет в них непрерывно, что дает возможность организовать поточное производство сушеной продукции.

Сушка в паровых ленточных сушилках. В России выпускают ленточные сушилки с поверхностью лент от 10 до 90 м2.

Схема 4-ленточной паровой сушилки ПКС-20 представлена на рисунке 1. Общая поверхность сушильных лент 20 м2, производительность — до 1 т в сутки в пересчете на сушеный картофель. Каждая лента сушилки натянута на барабаны — валы, которые приводятся в движение от электромотора. Скорость движения лент можно менять при помощи вариатора скоростей. Обычно она колеблется в пределах 0,05—0,3 м/мин. Движение нижней ленты медленнее, чем верхней, так как по мере высушивания продукции удаление влаги происходит труднее. Каждая лента обогревается трубчатыми паровыми калориферами, вмонтированными между барабаном.

Температура сушки на лентах регулируется. Подготовленные для сушки плоды и овощи подают транспортером на верхнюю ленту и равномерно распределяют на ней. Для ускорения сушки под лентами установлены ворошители. С верхней ленты продукция ссыпается на находящуюся под ней и, пройдя все слои полностью, высушивается. Свежий воздух подается снизу, нагревается калориферами, высушивает продукцию и удаляется через вытяжную трубу. Поступление воздуха/можно регулировать шибером в вытяжной трубе. Технология сушки плодов и овощей на ленточных сушилках во всех деталях определена в технологических инструкциях. Примерные показатели режима сушки на сушилке ПКС-20 некоторых плодов и овощей приведены в таблице.

Паровая ленточная сушилка

Рис. 1. Паровая ленточная сушилка: 1 — ведущий барабан, 2 — наклонный транспортер, 3 — калорифер, 4 — ворошитель, 5 — вытяжная труба, 6 — шибер, 7 — вытяжной колпак, 8 — вытяжной барабан, 9 — лентоочиститель

Режим сушки плодов и овощей на сушилке ПКС-20

Показатель Картофель Морковь Лук Яблоки Абрикосы без косточек
Нагрузка на одну ленту, кг/м2 19,5 13,4 12,7 7,5 10
Скорость движения лент, м/мин:
1 0,101 0,160 0,107 0,165 0,57
2 0,075 0,090 0,105 0,078 0,034
3 0,055 0,062 0,066 0,078 0,028
4 0,050 0,059 0,059 0,066 0,022
Показатель вариатора скорости 5 3,5 4,0 3,5 Самое медленное
Температура воздуха над лентами, °С:
1 50 58 58 60 75
2 64 64 60 66 68
3 60 62 56 60 60
4 54 60 44 40 55
Продолжительность цикла сушки, мин 300 228 234 200 510
Производительность сушилки, кг/сут 800 400 460 400 200

Высушенный продукт упаковывают и направляют на реализацию. Влажность готовой продукции из овощей не должна превышать 14%, картофеля—12, плодов — 20%. Однако получают сушеные плоды и овощи и с пониженной до 6—8 % влажностью.

Сушка в вальцовых сушилках. Вальцовые сушилки применяют для производства хлопьев из картофельного пюре. Это новый продукт переработки, требующий минимальной кулинарной обработки. Двухвальцовая сушилка, схема которой представлена на рисунке 2, состоит из двух вальцов-барабанов большого диаметра, обогреваемых изнутри паром. Барабаны вращаются в противоположные стороны. На них подается картофельное пюре, которое тонкой пленкой распределяется на их горячей поверхности. Температура и скорость вращения барабанов отрегулированы так, что за один оборот пленка пюре полностью высыхает до влажности 4—6 % и снимается уже в виде хлопьев с нижней стороны при помощи ножей. При такой технологии продукт может получиться с большим содержанием клейстеризованного крахмала, хлопья будут хрупкими и легко разрушаться, образуя много пылевидных частиц.

Схема двухвальцовой сушилки

Рис. 2. Схема двухвальцовой сушилки:
1 — питающая труба, 2— вальцы, 3— ножи

Схема распылительной сушилки

Рис. 3. Схема распылительной сушилки:
1— вентилятор, 2— калорифер, 3— смеситель воздуха, 4— жидкий продукт, 5—разбрызгиватель, 6— сушильная камера, 7— вытяжной вентилятор, 8— циклон, 9 — сборник готового продукта.

Более прочную картофельную крупку получают формованием смеси картофельных хлопьев и пюре с последующим выдерживанием в течение примерно 1 ч для выравнивания влаги и досушиванием, например, на паровых ленточных сушилках, но чаще на аэрофонтанных сушилках. В последних теплоноситель доводится до начальной температуры 110—130°С, что позволяет быстро, за несколько минут, высушить продукт. Досушиваемые гранулы подают в вертикальную трубу, по которой они увлекаются горячим воздухом снизу вверх и по пути высушиваются. В расширенной камере, где скорость и температура воздуха резко падают, высушенные гранулы отделяют дефлектором от потока, и они ссыпаются на дно. Отсюда хлопья направляют на фасовку.

Для производства картофельной крупки применяют также струйные мельницы, где вареный и дробленый картофель измельчается в вибрирующем потоке сжатого воздуха, скорость движения которого высока. Под напором потока горячего воздуха, создаваемого вентилятором, измельченные частицы плодов и овощей отрываются от несущей поверхности аппарата (от металлической' сетки из нержавеющей стали) и находятся при сушке во взвешенном состоянии. В таких условиях из-за увеличения поверхности испарения и интенсификации этого процесса продукция высушивается весьма быстро, а качество готового продукта оказывается высоким. Крупка имеет влажность 4—6 %, она значительно прочнее хлопьев и пригодна для длительных перевозок.

Процесс сушки в распылительных сушилках. В вальцовых сушилках можно сушить овощные и плодовые пюре, но чаще для этого применяют распылительные сушилки. В них тонкодиспергированный продукт в виде аэрозоля попадает в поток горячего воздуха, нагретого до 120—180 °С, и почти мгновенно высушивается. Кратковременность сушки обуславливает получение сушеных порошков высокого качества, из которых после восстановления образуются соки или пюре, близкие по свойствам к исходному сырью. Схема устройства распылительной сушилки представлена на рисунке 3. Воздух, нагретый в калорифере до температуры 120— 180 °С, подают вентилятором с большой скоростью в сушильную камеру, в которую поступает также распыленный при помощи форсунок или других устройств продукт. Малые капли его, охваченные горячим воздухом, быстро высыхают и увлекаются током воздуха в разделительную камеру. Здесь за счет центробежной силы, создаваемой в циклоне, высушенный порошок отделяется и собирается в сборниках, а насыщенный влагой воздух выбрасывается наружу.

Большой эффект при сушке дает применение вакуум-аппаратов. В них продукт можно высушивать при более низкой температуре, чем при атмосферном давлении. Благодаря этому качество его оказывается более высоким.

Сублимационная сушка

Сублимационная сушка основана совсем на иных принципах, нежели тепловая при атмосферном или отрицательном давлении. Если при тепловой сушке влага в продукте передвигается в жидкой фазе, что приводит к разной степени высушивания отдельных зон продукта, усадке и деформации, значительным изменениям химического состава и потерям вкусоароматических и биологически активных веществ, то при сублимационной она передвигается по тканям в виде пара. Наблюдается явление сублимации или возгонки, при котором влага из твердой фазы — льда переходит в газообразную — пар, минуя жидкую. Так как сублимационная сушка идет при температуре несколько ниже 0 °С, в продукте отмечаются лишь незначительные изменения химического состава, в нем хорошо сохраняются витамины, летучие ароматические вещества, цвет. Благодаря тому что влага удаляется в виде пара, почти нет усадки и деформации продукта, его структура сохраняется, лишь пространство, занимаемое водой, освобождается.

Сублимационную сушку ведут при низкой температуре и при высоком вакууме. В таких условиях из продукта интенсивно испаряется влага, благодаря чему его температура снижается до минус 5 °С и ниже, т. е. происходит его самозамораживание. Выделившаяся часть влаги отсасывается из сублиматора и в конденсаторе-вымораживателе превращается в лед. Для удаления из замороженного продукта оставшейся влаги необходимо подвести дополнительно энергию в виде теплой воды или инфракрасного облучения, токов высокой частоты, однако в таком количестве, чтобы возгонка происходила, но продукт оставался в замороженном состоянии. В этот период удаляется основная часть влаги. Продукты сублимационной сушки имеют влажность около 4—6 %, в некоторых случаях ее можно довести до 2 %.

В камере сублимационной сушки постоянно поддерживают высокий вакуум, и продукт в ней находится в замороженном состоянии одновременно к нему необходимо подводить тепло. В связи с этим установки сублимационной сушки технически сложны.

Подготовленный продукт загружают в сублимационную камеру на лотки с пустотелыми стенками, куда можно подать воду, нагретую до 40—70 °С. Камера соединена с высокопроизводительным вакуум-насосом, который создает в ней высокое разрежение порядка 133—400 Па. Воздух, удаляемый из камеры, осушается в конденсаторе-вымораживателе, в который вмонтирован испаритель-рефрижератор холодильной установки. Давление пара в вымораживателе всегда ниже, чем в камере, благодаря чему высушивание продукта происходит достаточно быстро.

Сублимационные сушилки оборудуются контрольно-регулирующей аппаратурой, которая обеспечивает поддержание необходимого режима сушки по температуре, давлению, подводу тепла и удалению влаги. Распространены сублимационные сушилки периодического действия, их устанавливают по нескольку штук и при поочередной загрузке обеспечивается непрерывность производства. В нашей стране созданы опытные образцы сублимационных сушилок непрерывного действия.

Скорость сублимационной сушки зависит как от особенностей строения и состава продукта, степени его измельчения и подготовки, так и от производительности установки. Быстро высушиваются жидкие и пюреобразные продукты, медленнее — твердые.

Сублимационной сушкой можно высушить и целые плоды и овощи, такие, как землянику, малину, плоды косточковых. Она позволяет сохранить качества продукта — форму, размер, химический состав, пищевые и вкусоароматические свойства. Такие важные свойства, как набухаемость и развариваемость у продуктов, высушенных сублимационной и обычной сушкой, несравнимы. Например, кубики моркови в первом случае сохраняют форму и размеры свежих. Они имеют блеклую тусклую поверхность, при измельчении превращаются в порошок, однако почти мгновенно поглощают воду в количестве, примерно соответствующем удаленной при сушке, и приобретают яркую натуральную окраску моркови. Такой продукт бывает готов к употреблению при варке за 3—5 мин.

По консистенции сублимированные плоды и овощи после восстановления почти не отличаются от свежих, но некоторые становятся кашицеобразными. Химический состав их пока изучен недостаточно. Установлено, что азотистые вещества, углеводы, кислоты, каротин не претерпевают заметных изменений. Хорошо сохраняется цвет ягод, например, земляники, малины. Аромат сохраняется, но, по-видимому, часть ароматических веществ разрушается. Содержание аскорбиновой кислоты составляет 80— 90 % первоначального, т. е. больше, чем при других способах консервирования. Например, свежий зеленый горошек после варки содержал 84 мг% аскорбиновой кислоты, а после сублимирования, последующего восстановления и варки — 77 мг%.

Способ сублимационной сушки применяют для консервирования таких биологических препаратов, как плазма крови, антибиотики, бактериальные удобрения. Благодаря высокой степени обезвоживания продукты после нее длительно и хорошо сохраняются при обычной и повышенной температуре, например в условиях тропиков.