Аналітичний огляд прогресивних процесів сушіння гідробіонтів

Незважаючи на різноманітність технологій виробництва консервів і кулінарних виробів із гідробіонтів, промислові технології сушіння кальмара, рибного фаршу, м'яса крилю та мідії недостатньо вивчені, що й має стати перспективою в подальшому науковому пошуку [3].

Особливо актуальним напрямом переробки є сушіння гідробіонтів у псевдозрідженому та віброкиплячому шарі, що дозволяє отримувати сушений продукт із високими показниками якості.

Мета статті: аналіз і характеристика переваг та недоліків використання прогресивних методів сушіння харчових продуктів та визначення подальших напрямів розробки ресурсозбережного способу та обладнання для сушіння гідробіонтів.

Виклад основного матеріалу дослідження

У переробній промисловості використовують різні способи штучного зневоднення харчових продуктів: конвективний, кондуктивний, радіаційний, струмом високої частоти, сублімаційний, сушіння у псевдозрідженому та віброкиплячому шарі, сушіння змішаним теплопідведенням.

Найбільш прийнятними способами консервування м'яса гідробіонтів є стерилізація, заморожування і сушіння. Найменш дослідженим способом консервування м'яса гідробіонтів залишається його сушіння.

Специфічною особливістю сушіння гідробіонтів (у тому числі м'яса нерибних морепродуктів), обумовленою їх хімічним складом, є термочутливість, яка обмежує можливість застосування підвищених температур для нагрівання матеріалу.

Якість кінцевого продукту багато в чому залежить від властивостей вихідної сировини. Гідробіонти, що піддаються сушінню, мають бути свіжовиловленими, промитими чистою водою, варено-мороженими, потім розмороженими й попередньо підсушеними повітрям, нагрітим до температури не вище 40°С, для запобігання злипанню шматків м'яса гідробіонтів між собою. Втрата деяких показників якості м'яса гідробіонтів після сушіння, зокрема зменшення вмісту термолабільних складових, є неминучим унаслідок тривалого термічного впливу та взаємодії з киснем повітря. Попередня обробка продукту перед сушінням може суттєво знизити ці небажані процеси.

Для сушіння термолабільних матеріалів використовуються сублімаційні сушильні установки, які дозволяють максимально зберегти харчосмакові переваги сировини й отримати сушений продукт низького вологовмісту з високим ступенем відновлення (<95%), проте це вимагає значних енерговитрат. Одним із способів зниження енерговитрат за сублімаційного сушіння є вакуумне концентрування, яке включає в себе комбінований вакуум-сублімаційний спосіб сушіння [4].

Одним із прогресивних способів зневоднення є сушіння змішаним теплопідведенням (ЗТП-сушіння). Сировина, що зазнає зневоднення розміщується в так званих функціональних ємностях, виготовлених з твердого газонепроникного матеріалу. У результаті чого більша частина зовнішньої поверхні сировини ізольована за потоком маси від навколишнього середовища, а масообмін відбувається лише з боку торцевих поверхонь сировини, які безпосередньо контактують з сушильним агентом. Дослідження цього способу показали, що особливістю процесу сушіння є його критичність, за якої 3ТП-сушіння блокується, тобто значно збільшується тривалість процесу зневоднення матеріалу. За низьких швидкостей сушильного агента і температури сушіння зменшується коефіцієнт тепловіддачі, виникає нестача тепла для підтримування умов випаровування у функціональній ємності [5].

Недоліком першого варіанта є те, що сушіння є тривалим, саме тому відбувається небажаний вплив ферментів, які містяться в м'ясі крилю, що призводить до погіршення властивостей продукту.

Другий варіант відрізняється швидкістю процесу сушіння м'яса крилю. Недоліком є циклічність і те, що під час сушіння м'ясо гідробіонтів необхідно перемішувати.

Третій варіант сушіння м'яса гідробіонтів враховує недоліки першого та другого варіантів і вимагає досліджень із вибору частоти коливань.

Оцінюючи результати досліджень, можна зробити висновок про те, що високобілковий продукт харчування - м'ясо гідробіонтів - може бути законсервований шляхом сушіння в середовищі киплячого шару.

Тож перспективним напрямом у проектуванні прогресивного сушильного обладнання є створення апаратів з активними гідродинамічними режимами, в яких досягається значна інтенсифікація процесів тепло- і масообміну. До найбільш ефективних апаратів із такими режимами роботи належать сушарки псевдозрідженого шару різних модифікацій. Аналіз основних закономірностей гідродинаміки, тепло- і масообміну за умов сушіння дисперсної продукції в псевдозрідженому стані дозволив зробити висновок, що найбільш повно позитивні властивості псевдозрідженого шару, як технологічного методу, що враховує термолабільність і грудкування м'яса гідробіонтів, можуть бути використані за періодичного режиму процесу [8].

З огляду на викладене вище, ураховуючи переваги й недоліки способів сушіння, а також специфічні властивості м'яса гідробіонтів (схильність вологого м'яса до грудкування, термолабільність, у міру висушування до кінцевої вологи схильність до тріщин і деформації, втрата сухих речовин за умов тривалого сушіння), зазначимо, що необхідний пошук раціональної технології сушіння м'яса гідробіонтів. Тож подальшою метою є вдосконалення процесу сушіння вологого матеріалу в умовах режиму, за якого матеріал періодично піддається впливу сушильного агента (осцилюючий режим). Такий метод сушіння має низку цінних властивостей, які доцільно використовувати в сушильній справі.

Незважаючи на значні переваги сушіння продуктів у псевдозрідженому шарі порівняно з сушінням у нерухомому шарі, йому притаманні й недоліки. Один із головних недоліків киплячого шару - неоднорідність псевдозрідження. У випадку сушіння схильних до злипання продуктів (зокрема, м'ясо гідробіонтів) у шарі утворюються канали, крізь які спрямовується, фактично не контактуючи з матеріалом, значна частина сушильного агента [9].

Відповідно, у разі глибокого сушіння гідробіонтів, особливо термолабільних, виникає необхідність у розробці сушарок, подібних за гідродинамічною моделлю до апаратів ідеального витиснення з регульованим у широкому діапазоні часом перебування продукту в апараті. Найбільш близькі до цих вимог вібраційні сушильні установки, в яких стійкий гідродинамічний режим і напрям переміщення матеріалу створюються за рахунок вібрації та продування відносно невеликої кількості газу [10].

Віброкиплячий шар утворюється або під дією вібраційних коливань матеріалу (теплопідведення до матеріалу може здійснюватися ІЧ-променями чи контактним способом), або поєднанням вібрації газорозподільної решітки з продуванням крізь її отвори гарячого повітря (конвективний метод сушіння). Сушильні установки віброкиплячого шару компактні, вони забезпечують гарне перемішування, турбулізацію межового шару та транспортування матеріалу. У цих установках відсутній винос матеріалу, легко регулюється тривалість його сушіння, забезпечується стале «кипіння» за значно менших швидкостей повітря.

Інтенсифікація процесу сушіння під час вібрації сипкого матеріалу відбувається не тільки внаслідок розпушування шару продукту та збільшення його активної поверхні з сушильним агентом, але й за рахунок зростання коефіцієнтів тепло- і масообміну в ході вібрації окремих часток.

Результати теоретичних досліджень дозволили визначити такі основні переваги застосування процесу сушіння у віброкиплячому режимі:

- збільшення періоду постійної швидкості сушіння відносно загальної тривалості процесу;