Конвективная  микроволново-вакуумная сушильная установка

Конвективная микроволново-вакуумная сушильная установка

    Процесс удаления влаги из материалов с использованием тепловой энергии для испарения влаги и с отводом образующихся паров называется сушкой. Согласно этому определению, сушка является процессом диффузионным, так как переход влаги из материала в окружаю­щую среду совершается при поверхностном испарении влаги и ее перемещении из внутренних слоев к поверхности материала.

    Биологические материалы необходимо сушить при низкой температуре, так как незначительное ее повышение вызывает резкое ухудшение их свойств. Выбирая температурный диапазон для сушки биологических материалов  необходимо, иметь в виду следующее.

     У всех веществ с повышением температуры нагрева возрастает удельная теплоемкость. У воды в диапазоне от 0°С до 37 °С  теплоемкость уменьшается, а в диапазоне от 37°С  до 160°С возрастает. Именно этим объясняется, что все живые организмы и биологические материалы  существуют и сохраняют свои свойства,  как раз в этом наиболее энергетически экономичном диапазоне от 35°С до 45 °С. Поэтому для сохранения свойств органических веществ, при их обезвоживании, желательно работать именно в этом диапазоне.

    Учитывая мировой опыт разработанных процессов сушки биологических материалов в ведущих странах, Германия и США, оптимальным является внедрение  новой  технологии  сушки на  конвективной  микроволново-вакуумной сушильной установке “Samun” компании GreenPower,  которая осуществляет процесс удаления влаги, с учетом биологических особенностей растительного сырья, в два этапа:

1) на вибрационно-конвективной (псевдокипящий слой) сушильной  установке  удаляется несвязанная влага;

2) в микроволново-вакуумной  сушильной  установке  удаляется  связанная  влага.

Данная технология это комбинация двух методов обезвоживания: обычного(конвекционного) и обезвоживания в микроволново – вакуумных сушильных установках, который ставит новый и инновационный метод на принципиально новый уровень в отличии от существующих методов сушения продуктов, а именно:

  • уменьшают время обезвоживания продуктов более чем на 95% от дней и часов до минут;
  • продукция сохраняет природный цвет, вкус, текстуру и состав питательных веществ;
  • снижается потребление электроэнергии до 70%, а капитальные затраты на единицу выпускаемого продукта – более чем на 80%.

На первом этапе сушки, происходит удаление поверхностной влаги. Тепловая энергия расходуется на нагрев сырья и на испарение влаги. Продолжительность первого этапа незначительна по сравнению со вторым этапом. Физически первый этап заканчивается после удаления свободной влаги, которая убирается посредством создания взвешенного закрученного слоя или методом  «прососа». Оптимальные параметры влагоудаления при конвективной сушке – температура теплоносителя 70…120 °С, окончание процесса при уровне влажности 40–50%. Образующийся слой подсушенного продукта оказывает сопротивление как переходу пара из зоны парообразования к поверхности продукта, так и передаче тепловой энергии снаружи в зону парообразования, что исключается при ведении процесса двухступенчатым методом, так как   образование слоя подсушенного продукта исключается за счет равномерного влагоудаления по всему объему высушиваемого материала.

На втором этапе происходит удаление связанной влаги. Второй этап сопровождается, повышением температуры материала, причем температура материала стремится к температуре теплоносителя, что неблагоприятно сказывается на питательных веществах  сырья. Если не снизить температуру до безопасного значения, то разрушаются основные питательные вещества, а самое главное, биологически активные вещества. Однако снижение температуры при конвективной сушке сопровождается увеличением длительности процесса, ввиду сложности удаления влаги из внутренних слоев сырья. Интенсифицировать процесс во втором этапе, можно за счет медленного уменьшения давления, тем самым резко увеличивая интенсивность испарения, значительно сокращая время второго этапа.

    Так как вакуумная сушка происходит в герметически закрытом аппарате, то передача тепла конвекцией невелика. Поэтому, чтобы поддержать значительную интенсивность сушки в вакууме, в зону парообразования непрерывно должна подводиться тепловая энергия в достаточном количестве. Подвод тепловой энергии в зону парообразования путем подачи СВЧ-излучения, не представляет никаких сложностей. Биоматериал обрабатывается микроволнами в вакуумной среде, где разогрев происходит не на поверхности, а по всему объѐму продукта, содержащему полярные молекулы воды, так как радиоволны проникают достаточно глубоко. Это сокращает время разогрева продукта. Клеточная структура внутри продукта остается неизменной, в результате чего продукт в значительной степени сохраняет стабильную форму. Поскольку микроволновое излучение обеспечивает очень быстрый нагрев продуктов, уменьшается степень разрушения содержащихся в продуктах витаминов.

    Лабораторные исследования показали, что микроволновое излучение обладает стерилизующим действием в отношении стафилококков, кишечных палочек и других микроорганизмов. Причина этого эффекта заключается в том, что температура внутри продуктов возрастает очень быстро, при одновременном нагреве протеинов микроорганизмов. Происходит так называемый «тепловой удар», уничтожающий микроорганизмы.

    На этапе удаления остаточной влаги наиболее важными факторами, обеспечивающими высокое качество продукта, являются продолжительность воздействия повышенной температуры и ее максимальное значение. В период удаления остаточной влаги нельзя нагревать продукт выше 40°С, иначе начнется разрушение витамина С, ради которого и осуществляется сушка при пониженных температурах. При микроволново-вакуумной сушке, оптимальные параметры влагоудаления – температура теплоносителя не более 40°С, нарастающий  вакуум  13…23 кПа.

Двухступенчатая сушка – это процесс сушки, который не приводит к разрушению клеток при ускоренном влагоудалении. 

    Оценка пищевой ценности полученного продукта, после двухступенчатой сушки, по органолептическим, физико-химическим показателям, степени перевариваемости и усвояемости показывает их незначительные отличия от исходных продуктов. При этом достаточно хорошо сохраняются полиненасыщенные жирные кислоты, незаменимые аминокислоты, витамины, минеральные вещества и другие важные показатели пищевой ценности продуктов. Хорошо сохраняются также присущий продуктам аромат и вкус. Продукт обрабатывается микроволнами в вакуумной среде.