Методическая разработка Совершенствование элементов технологии сушки овощей
АKмола облысы білім басKармасыныS
«К™кшетау Kаласы №1 Kaрылыс – техникалыK колледжі» КММ
Управления образования Акмолинской области
КГУ «Строительно- технический колледж №1, город Кокшетау»
Научно-исследовательская работа.
Тема: Совершенствование элементов технологии сушки овощей
Секция: специальных дисциплин.
Подготовили: учащиеся группы №12 Елина Е. В.
Генслер И. А.
Руководитель проекта: преподаватель Шаймуратова И.В.
Хващевская И.В.
Кокшетау – 2013
Абстракт
Перечень ключевых слов: конвективный и микроволновый нагрев, сушка, овощи, органолептические показатели, массовая доля влаги, витамин С, каротин, сахар, развариваемость, сушеная продукция.
Проблема: совершенствование элементов технологии сушки овощей.
Гипотеза: назрела крайняя необходимость совершенствования пищевых технологий не только для увеличения гарантийных сроков хранения и реализации, но и для максимального сохранения физиологически ценных компонентов сырья.
Цель работы: повышение качества сушеных овощей путем совмещения способов конвективного и микроволнового (СВЧ) нагрева.
Задачи исследования:
- обосновать выбор столовой моркови и свеклы, лука репчатого в качестве объектов исследований;
- изучить влияние трех способов нагрева: конвективного, микроволнового (нагрева в электрическом поле СВЧ) и нагрева с одновременным совмещением конвекции теплого воздуха и микроволновой электрической энергии на содержание влаги, сахаров, витамина С и каротина в высушенном продукте;
- изучить влияние формы нарезки сырья, предварительной тепловой обработки на продолжительность сушки, качество готовой продукции и степень ее развариваемости;
- обосновать выбор оптимального способа сушки овощного сырья, необходимости и характера отдельных технологических операций и оптимального временного интервала сушки;
- рассчитать экономическую эффективность разработанных элементов технологии сушки
Актуальность: для того чтобы сбыть продукцию большими партиями и в течение длительного времени отдельные производители консервированной продукции применяют высокотемпературный и длительный нагрев в процессе тепловой стерилизации, добавляют в маринады избыточное количество уксусной кислоты, при квашении и солении овощей не жалеют соли, при варке варенья – сахара, мороженая продукция отличается признаками многократного замораживания, а сушеная признаками применения высокотемпературного сушильного агента.
Новизна исследования: изучено влияние различных способов и продолжительности нагрева на качество сушеной продукции. Изучено влияние формы нарезки сырья и бланширования на качество готовой продукции. Установлена необходимость бланширования сырья для повышения развариваемости сушеных овощей.
Практическая значимость работы: изучено влияние различных способов и продолжительности нагрева на качество сушеной продукции. Изучено влияние формы нарезки сырья и бланширования на качество готовой продукции. Установлена необходимость бланширования сырья для повышения развариваемости сушеных овощей.
Предмет исследования: свойства овощной продукции. Методы исследования: 1. Анализ источников информации о способах сушки овощного сырья. 2. Разработка комплекса подготовительных операций для сушки овощного сырья. 3. Расчет эффективности сушки овощного сырья 4. Эксперимент. 5. Анализ. Этапы реализации проекта: 1. Анализ источников информации о способах сушки овощного сырья. 2. Влияние формы нарезки сырья на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки 3. Экономическая оценка эффективности применяемых методов сушки
Содержание
Введение. . 4
1. Обзор литературных источников........5
1.1. Условия, методики и объекты проведения исследований.6
1.2. Сортоотбор овощного сырья, предназначенного для сушки. 6
1.3.Влияние способа сушки на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки..7
2. Объекты и методы исследований.
2.1 . Объект исследований: овощная продукция
2.2. Методы исследований..15
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Влияние формы нарезки сырья на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки..15
3.2. Влияние предварительной тепловой обработки на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки19
3.3.Экономическая оценка эффективности применяемых методов сушки24
Заключение... 26
Список использованных источников 27
Приложение......... 28
Введение.
Современный рынок продовольственных товаров характеризуется внешней многоплановостью и разнообразием. Для того чтобы сбыть продукцию большими партиями и в течение длительного времени отдельные производители консервированной продукции применяют высокотемпературный и длительный нагрев в процессе тепловой стерилизации, добавляют в маринады избыточное количество уксусной кислоты, при квашении и солении овощей не жалеют соли, при варке варенья – сахара, мороженая продукция отличается признаками многократного замораживания, а сушеная признаками применения высокотемпературного сушильного агента.
Назрела крайняя необходимость совершенствования пищевых технологий не только для увеличения гарантийных сроков хранения и реализации, но и для максимального сохранения физиологически ценных компонентов сырья.
Цель работы: повышение качества сушеных овощей путем совмещения способов конвективного и микроволнового (СВЧ) нагрева.
Задачи:
- обосновать выбор столовой моркови и свеклы, лука репчатого в качестве объектов исследований;
- изучить влияние трех способов нагрева: конвективного, микроволнового (нагрева в электрическом поле СВЧ) и нагрева с одновременным совмещением конвекции теплого воздуха и микроволновой электрической энергии на содержание влаги, сахаров, витамина С и каротина в высушенном продукте;
- изучить влияние формы нарезки сырья, предварительной тепловой обработки на продолжительность сушки, качество готовой продукции и степень ее развариваемости;
- обосновать выбор оптимального способа сушки овощного сырья, необходимости и характера отдельных технологических операций и оптимального временного интервала сушки;
- рассчитать экономическую эффективность разработанных элементов технологии сушки
Практическая значимость работы: в технологии сушки даются рекомендации по оптимальной форме нарезки и целесообразности предварительной тепловой обработке репчатого лука, столовой моркови и свеклы.
Научная новизна исследования: изучено влияние различных способов и продолжительности нагрева на качество сушеной продукции. Изучено влияние формы нарезки сырья и бланширования на качество готовой продукции. Установлена необходимость бланширования сырья для повышения развариваемости сушеных овощей. Доказана экономическая эффективность совмещения конвективного и микроволнового способов сушки.
1. Обзор литературных источников.
Назрела крайняя необходимость совершенствования пищевых технологий не только для увеличения гарантийных сроков хранения и реализации, но и для максимального сохранения физиологически ценных компонентов сырья.
Усилия исследователей направлены на поиски и использование новых нетрадиционных способов физического, теплового, силового воздействия, экструзионной и мембранной технологий, биотехнологии с целью интенсификации пищевых технологий, позволяющих производить продукты питания новых рецептур и широкого ассортимента, заданной формы, с новыми физико-химическими свойствами.
Сушильные технологии также претерпевают изменения. Все большее применение находят кратковременные технологические процессы сушки с применением щадящих режимов для максимального сохранения физиологически ценных для организма веществ – витаминов, растворяемых в воде углеводов, минеральных веществ и быстрого удаления влаги для увеличения сроков хранения. В наш насыщенный событиями век, век космических скоростей нужны продукты быстрого приготовления поэтому сушеные продукты, восстанавливающиеся, при приготовлении, в течение считанных минут должны занять свое место в рационе питания человека нового столетия.
Среди современных способов сушки все большее значение имеют комбинированные способы, в которых сочетаются различные формы нагрева продукта во время сушки. В литературных источниках достаточно информации о совмещении различных способов сушки, но речь идет о последовательном их использовании. Эффективность одновременного совмещения конвективного и микроволнового способов сушки недостаточно изучена.
При разработке новых конструкций сушильных агрегатов на первый план выходит разработка малогабаритных камерных сушильных установок, в которых возможно сочетание двух и более способов сушки. В условиях развития бизнеса на первый план выходит переоснащение малых предприятий сельского хозяйства и перерабатывающих отраслей пищевой промышленности компактным многофункциональным оборудованием, рассчитанным на переработку небольших сырьевых запасов. Поэтому большой интерес представляет установка микроволновой сушки УМС-2-10.
Современные технологии сушки овощей основаны на тщательном анализе объектов сушки и выборе сушильного оборудования, что позволит получить высококачественный продукт с наименьшими затратами при производстве, хранении и реализации. Качество сушеной продукции во многом зависит от подготовки сырья к сушке (форма нарезки, предварительная тепловая обработка и др.), при которой необходимо учитывать виды сырья и назначение готовой продукции. В литературных источниках имеются противоречивые мнения о целесообразности использования предварительной тепловой обработки овощного сырья перед сушкой.
Выбор моркови и свеклы столовых свежих, а также лука репчатого свежего в качестве объектов сушки и объектов исследований вполне обоснован. По материалам периодической печати, научно-технической и учебной литературы сделано заключение, что из всех видов сушеной овощной продукции сушеные морковь, свекла и лук занимают устойчивое положение в структуре ассортимента многих торговых предприятий, так как пользуются регулярным спросом.
1.1. Условия, методики и объекты проведения исследований
Научно-исследовательская работа выполнялась в 2012-2013 г.г. в СТК №1 города Кокшетау.
В работе применялись, общепринятые органолептические, физико-химические и биохимические методы исследования свойств овощного сырья и сушеной овощной продукции. В предметах исследований определяли органолептические показатели, массовую долю влаги, содержание витамина С, каротина, массовую долю сахаров и развариваемость сушеной продукции.
Математическая обработка и графические интерпретации результатов исследований проводились с использованием пакета программ в MS Office 2007, MS Word, и MS Excel.
Для расчета экономической эффективности предлагаемых решений использована экспертная многокритериальная оценка и метод, в основе которого лежит определение торговой надбавки в цене продажи.
В качестве объектов исследований выбраны технологические процессы сушки образцов моркови, свеклы и лука репчатого с использованием конвективного нагрева, микроволнового (нагрева в электрическом поле СВЧ) нагрева и нагрева при одновременном совмещении воздействия на продукт конвекции теплого воздуха и электрической микроволновой энергии.
1.2. Результаты сортоотбора овощного сырья, предназначенного для сушки
Сравнительный анализ сортов по таким критериям как урожайность, содержание сухих веществ, содержание сахаров и отдельных витаминов. Для сравнительного анализа приводятся данные таблицы 1.
По совокупности показателей лучшими сортами для сушки являются: сорта моркови столовой свежей – Шантенэ королевская, Чемпион и Дордонь; сорта свеклы столовой свежей – Детройт, Бордо односемянная и Ронда; сорта лука репчатого свежего – Халцедон, Музыка и Робин.
Таблица 1 – Приоритетные показатели для сушки сортов овощного сырья.
Наименование и сорта овощных культур
Товарная урожайность, ц/га
Содержание
сухого вещества, %
общего сахара, %
каротина, мг%
витамин С, мг/%
Морковь столовая свежая:
Нантская Семко
Чемпион
Шантенэ роял
Шантенэ королевская
Дордонь
Свекла столовая свежая:
Бордо односемянная
Ронда
Пабло
Водан
Детройт
Лук репчатый свежий:
Халцедон
Музыка
Леоне
Робин
Сафран
Санскин
404
402,5
264,5
398,5
437,5
411,5
337
335,5
380
527
416
269,5
470,5
332,5
244,5
250,5
8,9
13,3
10,9
10,8
12,2
18,6
16,1
14,0
12,9
19,0
11,1
11,6
7,3
8,7
7,5
8,4
5,7
6,9
6,5
7,0
7,4
12,7
13,4
8,8
10,1
13,3
6,3
5,7
4,1
5,0
6,7
4,8
10,7
до 17,2
до 15,0
до 13,8
до 12,1
3,84
4,05
3,95
4,26
4,00
8,07
7,87
7,56
7,93
8,44
8,59
8,43
7,54
7,81
7,40
8,03
Если же поставить цель выделить один оптимально пригодный для сушки сорт для каждого вида овощей в Волго-Вятском регионе, то это, безусловно: сорт моркови столовой свежей – Шантенэ королевская, сорт свеклы столовой свежей – Детройт, сорт лука репчатого свежего – Халцедон.
Характеристика выделенных сортов полностью соответствует требованиям к сортам овощей, предназначенных для сушки.
1.3. Влияние способа сушки на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки
Анализ изменения массовой доли влаги в образцах моркови, свеклы и лука (рисунок 1) показывает, что до массовой доли влаги, соответствующей требованиям стандарта (не более 14,00%), продукт высушивается уже в течение 2,5 часов (с применением микроволнового нагрева и при совмещении микроволнового и конвективного способов сушки) и в течение 5,0 часов (при конвективном нагреве). Очевидно, что два первых способа нагрева вне конкуренции, но оптимальным следует признать совмещенный способ сушки, после применения, которого в продуктах остается меньше влаги (в моркови – 12,75%, в свекле – 11,58%, в луке репчатом – 11,47%).
а) б)
Рисунок 1 – Графики зависимости массовой доли влаги от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
В процессе сушки образцов овощей с ростом концентрации сухих веществ растет массовая концентрация аскорбиновой кислоты (рисунок 2). Из данных графиков, очевидно, что для каждого способа сушки имеются временные рубежи, по истечении которых заканчивается рост концентрации витамина С (а также, как покажут последующие описания результатов исследований, и каротина в моркови и сахаров). Для микроволновой и совмещенной сушки – это 2,5 часа, для конвективной – 5,0 часов. При их превышении содержание аскорбиновой кислоты снижается. Это можно объяснить тем, что после прохождения этих временных рубежей продукт «пересушивается». Он становится хрупким, каркас частиц дает микротрещины. При этом увеличивается поверхность соприкосновения продукта с кислородом воздуха, и окислительные реакции приводят к количественной потере ценных компонентов.
Анализ графиков показывает, что наибольшее содержание витамина С наблюдается в образцах сушеный овощей, полученных с использованием одновременного совмещения конвективного и микроволнового способов сушки по истечении 2,5 часов сушильного процесса (23,00 мг% – в моркови, 34,75 мг% – в свекле и 39,35 мг% – в луке репчатом).
а) б)
Рисунок 2 – Графики зависимости содержания витамина С от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
Высокую концентрацию витамина С можно объяснить коротким периодом сушки и ранним образованием поверхностного каркаса частиц (по сравнению с микроволновым нагревом), который уменьшает потери аскорбиновой кислоты.
Для того, чтобы определить потери витамина С в процессе сушки образцов овощных культур различными способами предлагается рассмотреть динамику изменений количественных показателей содержания аскорбиновой кислоты в сухом веществе (рисунок 3). Данные графиков показывают что наименьшие потери витамина С наблюдаются в образцах сушеных овощей, полученных после использования совмещенного способа сушки, который позволяет уменьшить потери витамина С в процессе сушки по сравнению с использованием конвективного способа по всем овощным культурам в среднем на 62,3% и по сравнению с использованием микроволнового способа на 36,0%;
а) б)
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Рисунок 3 – Графики зависимости содержания витамина С в сухом веществе от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
Поскольку каротин является провитамином А, характер его изменений в процессе сушки, по сравнению с характером изменений витамина С, несколько иной (см. рисунок 4).
Рисунок 4 – Графики зависимости содержания каротина от времени сушки в образцах сушеной моркови
Окислительные и гидролитические процессы способствуют его разрушению в меньшей степени, но так или иначе каротин концентрируется в большей степени в продукте, полученном с применением совмещенного способа сушки.
Максимальное содержание каротина наблюдается по истечении 2,5 часов сушильного процесса и составляет 33,60 мг%.
Характер изменения количественного содержания каротина в пересчете на сухое вещество в процессе сушки образцов моркови показан на рисунке 5.
Рисунок 5 – Графики зависимости содержания каротина в сухом веществе от времени сушки в образцах сушеной моркови
Данные графиков свидетельствуют, что наименьшие потери каротина в процессе сушки моркови фиксируются в образцах, полученных в результате применения совмещенного способа нагрева, позволяющего снизить потери каротина в моркови в процессе сушки по сравнению с применением конвективного способа в среднем на 16,0% и по сравнению с применением микроволнового способа на 8,3%.
Результаты исследований подтверждают, что потери сахаров во время сушки связаны как с ферментативными, так и с неферментативными реакциями. В частности такие реакции как меланоидинообразование и карамелизация сахаров уменьшает их массовую долю. В образцах сушеных овощей наивысшая концентрация сахаров наблюдается по истечении 2,5 часов сушки с применением совмещенного способа нагрева и составляет: в моркови – 48,80%, в свекле – 52,01%, в луке репчатом – 46,57% (рисунок 6).
а)
б)
Рисунок 6 – Графики зависимости содержания сахаров от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
Для определения потерь сахаров в процессе сушки на рисунке 7 приведена динамика изменений массовой доли сахаров в сухом веществе овощей в процессе сушки. Графические данные свидетельствуют, что наименьшие потери сахаров наблюдаются в образцах сушеной продукции, полученных после использования одновременного совмещения двух способов сушки. Использование совмещенного способа сушки позволит сократить потери сахаров в процессе сушки по сравнению с использованием конвективного способа по всем овощным культурам в среднем на 83,9% и по сравнению с использованием микроволнового способа на 75,6%.
а) б)
Рисунок 7 – Графики зависимости содержания сахаров в сухом веществе от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
Для определения развариваемости и органолептических показателей качества были взяты образцы сушеных овощей с оптимальным временем сушки – 2,5 часа с использованием микроволнового и совмещенного нагрева и 5,0 часов с применением конвективного нагрева. По результатам, представленных в таблице 2, наименьшее время развариваемости образцов сушеных овощей наблюдается после использования микроволнового способа сушки. Это объясняется тем, что продукты микроволновой сушки имеют выраженную пористую структуру, и у них практически нет уплотненного поверхностного слоя, который бы препятствовал быстрому проникновению паров воды внутрь сушеных частиц.
Таблица 2 – Время развариваемости образцов сушеных овощей в зависимости от способа сушки
Наименование продукта
Способ
сушки
Форма
нарезки
Наличие
предварительной
тепловой
обработки
Разваривае-
мость, мин.
Морковь
сушеная
Свекла
сушеная
Лук
репчатый сушеный
Конвективный
Микроволновый
Совмещенный
Конвективный
Микроволновый
Совмещенный
Конвективный
Микроволновый
Совмещенный
Стружка
Стружка
Стружка
Стружка
Стружка
Стружка
Полукольца
Полукольца
Полукольца
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
18,00
11,00
12,50
20,75
13,00
16,00
13,50
6,50
8,50
Время развариваемости, когда консистенция продукта будет мягкой, составляет: для образцов сушеной моркови – 11 минут, для образцов сушеной свеклы – 13 минут, для образцов лука репчатого сушеного – 6,5 минут.
Как показывают данные таблиц 3, 4 и 5 наиболее привлекательная органолептическая характеристика по внешнему виду, консистенции и цвету наблюдается у образцов овощей, которые были высушены с одновременным подводом циркулирующего воздуха и электрического поля сверхвысокой частоты, то есть с использованием совмещенного нагрева.
Эти показатели полностью соответствуют требованиям нормативных документов, предъявляемым к сушеным овощам.
Таблица 3 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеной моркови
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеной моркови
Конвективный способ сушки
Микроволновый способ сушки
Совмещенный способ сушки
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, с выраженным плотным поверхностным каркасом. На изломе слегка слоистые
Оранжево-красный, неоднородный, ненасыщенный. Встречаются частицы красно-коричневого цвета
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, без выраженного поверхностного каркаса. На изломе пористые
Оранжево-красный, неоднородный, яркий насыщенный
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Оранжево-красный, однородный, яркий насыщенный
Таблица 4 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеной свеклы
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеной свеклы
Конвективный способ сушки
Микроволновый способ сушки
Совмещенный способ сушки
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, с выраженным плотным поверхностным каркасом. На изломе слегка слоистые
Темно-бордовый, неоднородный, ненасыщенный. Встречаются частицы с серо- черным оттенком
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, без выраженного поверхностного каркаса. На изломе пористые
Темно-бордовый, неоднородный, яркий насыщенный
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Темно-бордовый, однородный, яркий, насыщенный
Таблица 5 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеного лука репчатого
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеного лука репчатого
Конвективный способ сушки
Микроволновый способ сушки
Совмещенный способ сушки
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, с выраженным плотным поверхностным каркасом. На изломе слегка слоистые
Соломенно-желтый, неоднородный, ненасыщенный. Встречаются частицы желто-коричневого цвета.
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, без выраженного поверхностного каркаса. На изломе пористые
Соломенно-желтый, неоднородный, яркий, насыщенный, с зеленоватым оттенком и блеском
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Соломенно-желтый, однородный, яркий, насыщенный, с золотистым блеском
Таким образом, по абсолютному большинству показателей, наилучшим способом сушки овощей является одновременное совмещение конвективного и микроволнового нагрева (нагрева в электрическом поле СВЧ).
2. Объекты и методы исследований.
2.1. Объект исследований: овощная продукция
2.2. Методы исследований.
3. Результаты экспериментальных исследований
3.1. Влияние формы нарезки сырья на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки
Поскольку оптимальный способ сушки овощей выбран, то выбор наиболее приемлемой формы нарезки сырья, а также определение целесообразности предварительной тепловой обработки будет производиться по результатам исследований образцов, подвергнутых совмещенному нагреву.
На рисунке 8 показана характерная картина изменения массовой доли влаги высушиваемых образцов моркови и свеклы с двумя разными формами нарезки. Очевидно, что целесообразнее нарезать продукт в виде стружки. Корнеплоды, нарезанные стружкой, в процессе сушки доводились до нормируемой массовой доли влаги за 2,5 часа (12,75% – у моркови, 11,58% – у свеклы), тогда как образцы в виде кубиков высушивались до требуемого содержания влаги только за 3 часа.
а) б)
Рисунок 8 – Графики зависимости массовой доли влаги от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы
Как показывает теоретическое обоснование выбора формы нарезки сырья, чем крупнее высушиваемые кусочки материала, тем медленнее удаляется влага на этапе падения скорости сушки, а, следовательно, и уменьшается концентрация растворимых в ней веществ. Поэтому, как показывают значения графиков на рисунке 9, содержание витамина С в высушиваемых образцах моркови и свекле выше в том материале, который нарезан стружкой.
а) б)
Рисунок 9 – Графики зависимости содержания витамина С от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы
Кроме этого, в высушиваемых образцах нарезанных стружкой максимальная концентрация аскорбиновой кислоты (23,00% – в моркови, 34,75% – в свекле) наблюдается на временном рубеже 2,5 часа, тогда как «пик» наивысшей концентрации витамина С в высушиваемых образцах, нарезанных кубиками приходится на 3 часа.
По данным графиков, представленных на рисунке 10, можно судить о том, что с течением времени сушки каротин медленнее концентрируется в продукте, чем витамин С.
Рисунок 10 – Графики зависимости содержания каротина от времени сушки в образцах сушеной моркови
По истечении 2,5 часов сушильного процесса максимальная концентрация провитамина А в образце, нарезанном в виде стружки составила 33,60 мг% против концентрации 29,83 мг% каротина, которая была зарегистрирована в образце, нарезанном кубиками, по истечении 3 часов сушильного процесса. Следовательно, стружка в качестве формы нарезки снова предпочтительнее кубикам.
Анализируя изменения сахаров в процессе сушки овощей, следует заметить, что корочка подсыхания, которая впоследствии образует устойчивый плотный каркас высушиваемых частиц, замедляет процесс концентрации сахаров по истечении 2,0 часов сушки. Накопившись на этом рубеже до определенной концентрации, дальнейшее их увеличение идет медленно и заканчивается на рубеже 2,5 часов сушильного процесса. Как показала практика, обугливание сахаров и, соответственно, увеличение их потерь, независимо от применяемой формы нарезки происходит после 2,5 часов сушильного процесса. На рубеже 3,0 часов каркас частиц дает микротрещины по всей поверхности и по краям трещин начинается подгорание.
С небольшим преимуществом по количественным данным содержания сахаров, предпочтение следует отдать стружке (содержание сахаров 48,80% –в моркови и 52,01% – в свекле после 2,5 часов сушильного процесса), но содержание сахаров в сушеных образцах, нарезанных кубиками, тоже достаточно высокое (44,93% – в моркови и 47,90% – в свекле после 3,0 часов сушки). Столь близкие по количеству значения содержания сахаров в образцах с разной формой нарезки и медленные их изменения в процессе сушки, объясняются тем, что сахара являются осмотически деятельными веществами, концентрируются на поверхности частиц, затвердевают, а затем изменяются гораздо медленнее. При этом содержание сахаров в центре высушенных частиц значительно ниже, чем в поверхностных слоях.
На рисунке 11 показан результат изменений сахаров на различных стадиях сушки образцов моркови и свеклы, нарезанных стружкой и кубиками.
а) б)
Рисунок 11 – Графики зависимости массовой доли сахаров от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы
Для определения развариваемости использовались образцы сушеных моркови и свеклы, нарезанные стружкой, с оптимальным временем сушки – 2,5 часа и нарезанные кубиками с оптимальным временем сушки – 3,0 часа. По результатам, представленных в таблице 6, меньшее время развариваемости наблюдается у образцов сушеных овощей, нарезанных стружкой.
Таблица 6 – Время развариваемости образцов сушеных овощей в зависимости от формы нарезки
Наименование продукта
Способ сушки
Форма нарезки
Наличие
предварительной тепловой обработки
Разваривае-
мость, мин.
Морковь сушеная
Свекла сушеная
Совмещенный
Совмещенный
Совмещенный
Совмещенный
Стружка
Кубики
Стружка
Кубики
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
Без бланширования
12,50
20,50
16,00
21,50
Это объясняется тем, что сушеные овощи с предварительной нарезкой кубиками имеют более плотный поверхностный каркас, замедляющий разваривание. Естественно, что подтверждается более целесообразное использование в качестве формы нарезки стружки вместо кубиков. Оптимальное время развариваемости составляет: для образцов сушеной моркови – 12,50 минут, для образцов сушеной свеклы – 16 минут.
Для определения органолептических показателей качества также использовались образцы сушеных моркови и свеклы, нарезанные стружкой, с оптимальным временем сушки – 2,5 часа и нарезанные кубиками с оптимальным временем сушки – 3 часа с использованием совмещенного нагрева. По результатам органолептической оценки качества образцов сушеной моркови, отраженным в таблице 7, преимущества стружки как формы нарезки перед кубиками незначительны, но они есть. У продукта, нарезанного стружкой, более привлекательный, яркий однородный цвет.
Таблица 7 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеной моркови
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеной моркови
Форма нарезки – стружка
Форма нарезки – кубики
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Оранжево-красный, однородный, яркий насыщенный
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с уплотненным поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые, ближе к поверхности слоистые
Красный, неоднородный, насыщенный, с незначительными оранжевыми оттенками
Результаты органолептической оценки сушеных образцов свеклы, представленные в таблице 8, также свидетельствуют о небольшом преимуществе стружки в качестве формы нарезки продукта.
Таблица 8 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеной свеклы
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеной свеклы
Форма нарезки – стружка
Форма нарезки – кубики
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Темно-бордовый, однородный, яркий, насыщенный
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с уплотненным поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые, ближе к поверхности слоистые
Темно-бордовый, неоднородный, насыщенный, с незначительными более светлыми оттенками
Таким образом, если выбирать форму нарезки корнеплодов для сушки между стружкой и кубиками, то по всем показателем качества, безусловно, предпочтительнее стружка.
3.2. Влияние предварительной тепловой обработки на показатели качества образцов сушеных овощей и продолжительность сушки
Анализ изменения массовой доли влаги в процессе сушки образцов овощей, представленный на рисунке 12, свидетельствует о том, что необходимости в бланшировании нет. Более того, если на первом этапе сушки до 2,5 часов влага удаляется с большой скоростью, то в дальнейшем скорость снижается. Высокая скорость удаления влаги на первом этапе сушки объясняется просто. Кратковременная обработка паром размягчает поверхностные слои продукта, разрушает физические и ослабляет химические связи воды, и вода сначала быстро удаляется с поверхности продукта. В то же время под воздействием пара и нагревающейся воды клейстеризуется крахмал, желируются пектиновые вещества, которые затем закупоривают капиллярные ходы. Каркас из размягченных после бланширования веществ, уплотняется, затвердевает и задерживает удаление влаги. Если же продукт не бланшировать, то процессы клейстеризации и желирования веществ замедляются, капиллярные ходы длительное время будут оставаться открытыми, их структура не будет нарушена, но в течение определенного времени будут сильны физические и особенно химические связи воды. Это обеспечит довольно низкую скорость сушки на первом этапе, но зато на втором этапе влага будет удаляться гораздо быстрее, чем в бланшированном продукте.
а) б)
Рисунок 12 – Графики зависимости массовой доли влаги от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
Таким образом, высушивать образцы моркови до регламентированного содержания влаги достаточно проводить в течение 2,5 часов не применяя предварительной тепловой обработки. Предварительная тепловая обработка задерживает удаление влаги до достижения ее массовой доли пределов нормативных значений на 30 минут.
Анализируя графики, представленные на рисунке 13, можно сделать вывод, что для уменьшения количественных потерь витамина С бланширование образцов производить не стоит. В процессе сушки потери витамина С в образцах бланшированных продуктов больше, чем в образцах небланшированных овощей. Пары вода воздействуют на витамин так, что перед сушкой его будет практически в два раза меньше, чем в исходном сырье.
а) б)
Рисунок 13 – Графики зависимости содержания витамина С от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
Бланширование может быть целесообразным для сохранения каротина в моркови. В процессе бланширования размягченные поверхностные слои продукта закупоривают капиллярные ходы и задерживают удаление каротина. По истечении 2,5 часов сушки, образовавшийся каркас частиц начинает давать микротрещины, и количество каротина начинает уменьшаться. Максимальное содержание каротина в образцах сушеной моркови будет 36,30 мг/% при режиме сушки 2,5 часа. В образцах без бланширования с увеличением времени сушки количество каротина уменьшается благодаря сохранению пористой структуры высушиваемых образцов длительное время.
Графики зависимости содержания каротина от времени сушки приведены на рисунке 14.
Рисунок 14 – Графики зависимости содержания каротина от времени сушки в образцах сушеной моркови
Динамика изменения массовой доли сахаров во время сушки образцов овощей показана на рисунке 15.
а) б)
Рисунок 15 – Графики зависимости содержания сахаров от времени сушки в образцах сушеных овощей: а) моркови; б) свеклы; в) лука репчатого
в)
В высушенных образцах без предварительного бланширования сахаров сохраняется больше. Сахара являются растворимыми веществами, и они активно переходят в бланширующий агент. Поэтому потери сахаров во время бланширования очевидны.
Данные времени развариваемости образцов сушеных овощей, представленные в таблице 9, свидетельствуют о целесообразности предварительной тепловой обработки.
Таблица 9 – Время развариваемости образцов сушеных овощей в зависимости от предварительной тепловой обработки
Наименование продукта
Способ
сушки
Форма
нарезки
Наличие
предварительной
тепловой
обработки
Разваривае-
мость, мин.
Морковь
сушеная
Свекла
сушеная
Лук репчатый сушеный
Совмещенный
Совмещенный
Совмещенный
Стружка
Стружка
Полукольца
Без бланширования
С бланшированием
Без бланширования
С бланшированием
Без бланширования
С бланшированием
12,50
7,5
16,00
10,00
8,50
5,5
Все образцы, подвергнутые кратковременной тепловой обработке паром, размягчались в кипящей воде значительно быстрее, чем образцы без бланширования. Очевидное объяснение этому явлению – частичное разрушение и ослабление химической связи воды, клейстеризация и разрушение крахмальных зерен, денатурация белков после обработки паром перед сушкой.
По органолептическим показателям качества сушеных овощей, представленным в таблицах 10, 11, 12, можно дать общую характеристику отрицательного влияния бланширования на показатели внешнего вида, консистенции и цвета. Общей закономерностью является уплотнение поверхностного каркаса и снижение яркости и насыщенности цвета.
Органолептические показатели качества образцов сушеной моркови, отраженные в таблице 10, характеризуют некоторые преимущества предварительной тепловой обработки по цвету. Интенсивный красный цвет бланшированных образцов подтверждает, что бланширование способствует уменьшению потерь каротина во время сушки. Однако характеристика внешнего вида и консистенции доказывает, что образцы перед сушкой лучше не бланшировать.
Неоднократная сушка образцов свеклы подтверждает, что разница в привлекательности внешнего вида, консистенции и цвете сушеных образцов с применением и без применения предварительного бланширования паром настолько велика, что вполне очевидна нецелесообразность бланширования. Это подтверждают данные таблицы 11.
Таблица 10 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеной моркови
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеной моркови
Без бланширования
С бланшированием
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Оранжево-красный, однородный, яркий насыщенный
Частицы целые, сухие, эластичные, с уплотненным поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые, ближе к поверхности слоистые
Красный, однородный, насыщенный, слегка матовый
Таблица 11 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеной свеклы
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеной свеклы
Без бланширования
С бланшированием
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Темно-бордовый, однородный, яркий, насыщенный
Частицы целые, сухие, эластичные, с уплотненным поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые, ближе к поверхности слоистые
Темно-бордовый, неоднородный, насыщенный, матовый, с серо-черными вкраплениями
Анализ органолептических показателей качества образцов сушеного лука, которые можно наблюдать в таблице 12, показывает, что в бланшировании также нет необходимости. Неоднородность цвета после обработки паром проявляется вполне отчетливо, а коричневые оттенки свидетельствуют об интенсивном меланоидинообразовании и карамелизации сахаров.
Таблица 12 – Сравнительный анализ органолептической оценки качества образцов сушеного лука репчатого (форма нарезки – полукольца)
Наименование показателей
Результаты органолептической оценки качества образцов сушеного лука репчатого
Без бланширования
С бланшированием
Внешний вид и консистенция
Цвет
Частицы целые, сухие, слегка хрупкие, с тонким поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые
Соломенно-желтый, однородный, яркий, насыщенный, с золотистым блеском
Частицы целые, сухие, с плотным поверхностным каркасом. На изломе слегка пористые, ближе к поверхности слоистые
Соломенно-желтый, неоднородный, со светло-коричневым оттенком, ненасыщенный, матовый
Таким образом, бланширование овощей паром перед сушкой рекомендуется только для уменьшения потерь каротина в моркови и получения продуктов быстрой развариваемости. В остальных случаях в этой операции нет необходимости, поскольку она способствует снижению качественных характеристик готовой продукции.
Экономическая оценка эффективности применяемых методов сушки
При определении экономической эффективности учитывалась стоимость сырья, затраты на подготовку к сушке, затраты на сушку и предреализационные затраты. Для учета качества продукции при реализации применялась экспертная многокритериальная оценка.
Результаты расчета экономической эффективности приведены в таблице 13.
Таблица 13 – Расчет себестоимости сушки моркови (на 20 кг сырья и выход готовой продукции 5,2 кг)
№ п/п
Наименование показателя
Конвективный нагрев
Микроволновой нагрев
Совмещенный нагрев
1
Энергоемкость, кВт/ч/кг
2
1,6
3,6
2
Время, ч
5
2,5
2,5
3
Энергопотребление (1*2)
10
4
9
4
Стоимость 1 кВт электроэнергии, тенге.
12,68
12,68
12,68
5
Затраты на сырье, тенге.
1300
1300
1300
6
Доставка, тенге.
70
70
70
7
Затраты на подготовку и сушку материала, тенге.
600
600
600
8
Подготовка материала к продаже (фасовка, упаковка, маркировка и пр.), тенге.
350
350
350
Продолжение таблица 13.
№ п/п
Наименование показателя
Конвективный нагрев
Микроволновой нагрев
Совмещенный нагрев
9
Всего затрат,
(3*4+5+6+7+8), тенге.
3105
2395
2485
10
Себестоимость 1 кг сушеной продукции, тенге.
595
460,5
477,5
11
Цена реализации (с учетом коэффициента качества), тенге./кг
650
675
750
12
Выручка от реализации, тенге.
3380
3600
3900
13
Прибыль, тенге.
275
1205
1415
14
Уровень рентабельности, %
44,5
251,5
284,5
Прибыль в результате реализации 1 кг. сушеной моркови при конвективном способе нагрева составит 10,5 тенге., при микроволновом – 41,5 тенге., при совмещенном – 52,5 тенге.
Уровень рентабельности производства 1 кг. сушеной моркови при конвективном способе нагрева составит 8,9%, при микроволновом – 50,3%, при совмещенном – 56,9%.
Следовательно, совмещенный способ нагрева наиболее прибыльный и конкурентоспособный за счет высокого качества производимого товара.
Результаты:
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования сушки овощей различными способами позволили сделать следующие выводы и предложения:
Из всех видов сушеной овощной продукции наибольшим спросом пользуются лук столовый, морковь и свекла столовые.
По товарной урожайности, содержанию сухих веществ, витаминов и сахаров лучшими для сушки являются следующие сорта овощных культур: моркови столовой – Шантенэ королевская, свеклы столовой – Детройт, лука репчатого – Халцедон.
Среди современных способов сушки наибольшее значение имеют комбинированные технологии, в которых сочетаются различные формы нагрева продукта при сушке.
В сельском хозяйстве наибольшим спросом пользуются компактные, малогабаритные, сушилки.
Совмещенный способ нагрева в процессе сушки позволяет:
сократить время сушки по сравнению с конвективным способом в 2 раза;
уменьшить потери витамина С по сравнению с конвективным способом по всем овощным культурам в среднем на 62,3% и по сравнению с микроволновым способом на 36,0%;
снизить потери каротина в моркови по сравнению с конвективным способом в среднем на 16,0% и по сравнению с микроволновым способом на 8,3%;
сократить потери сахаров по сравнению с конвективным способом по всем овощным культурам в среднем на 83,9% и по сравнению с микроволновым способом на 75,6%.
Нарезка корнеплодов в форме стружки, по сравнению с кубиками позволяет сократить время сушки в 1,2 раза и соответственно сохранить в продуктах больше биологически ценных веществ.
Рекомендовать бланширование паром в качестве предварительной тепловой обработки только для получения продуктов быстрого разваривания и для сокращения потерь каротина в моркови. В остальных случаях бланширование нецелесообразно, так как эта операция способствует увеличению времени сушки в 1,17 раза и увеличению потерь витамина С в 1,32 раза и сахаров в 1,12 раза в среднем по всем овощным культурам.
8. На основе экспертной многокритериальной оценки и метода, в основе которого лежит определение торговой надбавки в цене продажи, рассчитана экономическая эффективность внедрения совмещенного способа сушки.
По результатам расчетов установлено:
увеличение рыночной стоимости готовой продукции за счет качества в 1,31 раза при конвективном нагреве, при микроволновом в 2,05 раза и при совмещенном в 2,96 раза;
себестоимость сушки при конвективном способе составляет 595 тенге, при микроволновом нагреве – 460,5 тенге, а при совмещенном – 477,5 за кг сушеной продукции;
прибыль при реализации 1 кг. сушеной моркови при конвективном способе нагрева составит 275 тенге, при микроволновом – 1205 тенге, при совмещенном – 1415 тенге/кг.
уровень рентабельности производства 1 кг. сушеной моркови при конвективном способе нагрева составит 8,9%, при микроволновом – 50,3%, при совмещенном – 56,9%.
Заключение.
Для производства сушеных овощей наиболее целесообразно применение совмещенного способа сушки, предусматривающего одновременное использование конвективного и микроволнового нагрева, это позволяет получить продукцию с высокими качественными показателями и обеспечивает высокий уровень рентабельности производства.
Наиболее целесообразно использовать нарезку корнеплодов в виде стружки, что позволяет получить продукцию более высокого качества, по сравнению с сушкой продукции нарезанной кубиками.
В качестве предварительной тепловой обработки для получения продуктов быстрого разваривания и для сокращения потерь каротина в моркови рекомендовать бланширование паром.
С учетом товарной урожайности, содержания сухих веществ, витаминов и сахаров использовать на территории Волго-Вятского региона для сушки следующие сорта: моркови столовой – Шантенэ королевская, свеклы столовой – Детройт, лука репчатого – Халцедон.
Список литературы.
Бочаров В.А. Выбор оптимального способа сушки для получения быстроразвариваемых сушеных овощей / В.А. Бочаров // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – 2010. - №1. – С. 89-91.
Скрипников Ю.Г. Результаты исследований по выбору метода и времени сушки плодоовощного сырья / Ю.Г. Скрипников, В.А. Бочаров // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – 2010. - №1. – С. 85-88.
Бочаров В.А. Оптимизация технологии сушки плодоовощного сырья / В.А. Бочаров // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – 2007. - №1. – С. 72-76.
Бочаров В.А. Результаты сушки плодоовощного сырья при совмещении способов нагрева в малогабаритной установке / В.А. Бочаров // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – 2008. - №2. –С. 53-55.
Бочаров В.А. Предварительная тепловая обработка и качество сушеных овощей / В.А. Бочаров, Э.О. Мосина // Актуальные проблемы, стратегии и перспективы инновационного развития промышленности: теория и практика: сб. материалов III Межвузовской студенческой научно-практической конференции. – Нижний Новгород. – 2009. – С. 183-186.
Сурина Е.С. Совмещение конвективного и микроволнового (СВЧ-нагрева) в процессе сушки плодов и овощей / Е.С. Сурина, В.А. Бочаров // Актуальные проблемы инновационного развития промышленности: перспективы, цели, задачи: сб. материалов IV Межвузовской студенческой научно-практической конференции. – Нижний Новгород. – 2010. – С. 18-24.
Тихобаева П.В. Применение микроволнового способа сушки в плодоовощном сушильном производстве / П.В. Тихобаева, В.А. Бочаров // Актуальные инновационного развития промышленности: перспективы, цели, задачи: сб. материалов IV Межвузовской студенческой научно-практической конференции. – Нижний Новгород. – 2010. – С. 256-258.
Бочаров В.А. Выбор и обоснование оптимального способа и продолжительности сушки овощей / В.А. Бочаров // Актуальные вопросы развития пищевой промышленности: модернизация и интеграция: сб. материалов V Межвузовской научно-практической конференции преподавателей ВУЗов, ученых, специалистов, аспирантов, студентов. – Нижний Новгород. – 2010. – С. 49-55.
Бочаров В.А. Технологические решения повышения качества сушеных овощей / В.А. Бочаров, А.В. Терехова // Обеспечение качества, безопасности и конкурентоспособности потребительских товаров в посткризисный период: сб. материалов научно-практической конференции. – Майкоп. – 2010. – С. 14-18.
13 PAGE \* MERGEFORMAT 143215
33,46
23,38
26,36
20,47
15,00
22,46
13,81
15,41
12,31
11,81
12,64
14,05
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время,
час
42,41
35,60
39,30
30,77
19,13
15,90
22,23
35,33
23,99
20,42
19,43
18,75
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время
,
час
74,70
42,06
44,45
37,18
19,49
16,14
21,95
30,41
21,15
23,04
20,51
19,61
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время, час
23,44
24,72
34,08
32,06
87,40
26,87
38,51
26,87
26,84
27,84
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время
,
час
29,20
34,09
58,90
56,58
56,93
44,76
37,76
47,42
47,00
50,31
48,60
36,65
36,75
38,14
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время, час
60,65
58,02
49,59
42,01
51,18
58,66
50,74
50,54
58,82
45,41
44,35
45,28
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время
,
час
55,30
48,21
42,65
38,16
33,56
35,08
39,73
32,33
52,60
36,26
34,49
35,56
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
0,0
2,0
2,5
3,0
5,0
5,5
Время
,
час
Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 5 Заголовок 6 Заголовок 7 Заголовок 8 Заголовок 915