Способ консервации органических штучных продуктов и способ получения консервированных органических штучных продуктов - RU2518957C2
Код документа: RU2518957C2
Чертежи
Описание
Изобретение касается способа консервирования органических штучных продуктов, например пищевых продуктов, таких как фрукты, растения, а также их части, мелкие животные, а также штучные продукты животного происхождения, однако также и органических штучных продуктов из непродовольственной области, например срезанных цветов, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также способа получения консервированных органических штучных продуктов согласно ограничительной части пункта 14 формулы изобретения.
Одним давно испытанным методом сохранить (законсервировать) органические материалы является их высушивание, то есть удаление воды из штучного продукта. В то время как для органических материалов из непродовольственной области важно сохранить лишь окраску и форму органического материала, например срезанных цветов, напротив, для пищевых продуктов следует заботиться о сохранении вкуса, а также других питательных физиологически важных компонентов, например витаминов.
К пригодным способам сушки, наиболее распространенным для продуктов питания, относят сублимационную сушку (сушку вымораживанием), сушку в псевдоожиженном слое, распылительную сушку, а также обычную сушку в сушильных аппаратах или при исключительном использовании солнечной энергии.
При сушке в псевдоожиженном слое подвергаемый высушиванию продукт псевдоожижают, т.е. сушат в воздушном вихре. Недостаток этого способа состоит в том, что вследствие необходимых относительно высоких температур, как правило значительно выше 100 °С, пищевые продукты утрачивают не только свой внешний вид, но и свои ингредиенты. Поэтому использование сушки в псевдоожиженном слое ограничено такими продуктами, которым не вредят высокие температуры, как например сахар, или их предварительная обработка требует существенных и очень высоких температур, как это имеет место в случае обжарки кофе.
Распылительная сушка пригодна только для получения порошковых материалов, как например порошковое молоко.
За исключением солнечной сушки, которая является очень длительным способом и поэтому также пригодна только для немногих продуктов, принцип для других способов сушки, основанных на удалении воды посредством тепла, состоит в том, чтобы как можно быстрее испарить воду. Вследствие этого меняется естественный внешний вид, равно как у продуктов питания теряются все их ингредиенты.
Наилучшим для пищевых продуктов способом, чтобы хорошо сохранить их вкус, их внешний вид и также их питательные физиологически важные компоненты, является сублимационная сушка. При этом в пищевой промышленности и фармацевтической промышленности используют широко распространенные способы удаления воды из органического материала путем сублимации. Для этого органический материал нагревают, так что вода в форме пара льда может выходить из клеточных перегородок. Одновременно окружающая среда материала переохлаждается так, что выходящая вода немедленно кристаллизуется и осаждается на охлаждаемой поверхности. Этот процесс энергетически очень дорогостоящ, так как один за другим идут два противоположных процесса, а именно нагревание и замораживание. Кроме того, продолжительность сушки при этом процессе очень высока, например для сушки фруктов в зависимости от вида фруктов и их размера требуется от 24 до 48 часов. Вследствие длительного времени сушки количественный выход продукта по данному способу не очень высок. Кроме того, сублимационная сушка требует дорогостоящего технического оснащения. Все эти недостатки делают этот способ дорогим, что также сказывается на соответственно высокой цене конечного продукта. Наконец, можно назвать еще один недостаток, состоящий в том, что сублимационная сушка не пригодна для особенно чувствительных пищевых продуктов, таких как грибы.
Наконец, известен способ консервирования предварительно не клейстеризованного гранулированного крахмала или предварительно не клейстеризованной гранулированной муки, при котором крахмал или муку дегидрируют до безводных или почти безводных крахмала или муки. Затем дегидрированный крахмал или дегидрированную муку сушат при температуре 100°С или выше. При нетермическом дегидрировании используют гидрофильный растворитель, например спирт. Последующая сушка может происходить в реакторе с псевдоожиженным слоем и продолжаться 1-20 часов, в зависимости от желаемой степени замедления (заявка US 5932017 A). Недостаток этого способа заключается в том, что он пригоден исключительно для крахмала и муки, а не для самих продуктов, из которых получают крахмал или муку. Кроме того, при высоких температурах сушки отрицательно изменялись бы как внешний вид, так и содержание компонентов продуктов, как выше уже упоминалось.
Раскрытие изобретения
Способ согласно изобретению с отличительными признаками независимого пункта 1 формулы изобретения и независимого пункта 14 формулы изобретения имеет преимущество, что он проводится при явно более низких температурах сушки и требует существенно более короткого времени сушки, чем сублимационная сушка. Сопоставимые количества, которые требуют при сублимационной сушке 24 - 48 часов, могут быть высушены посредством способа согласно изобретению за 30 - 90 минут. Тем самым также достигается более высокая производительность.
Из-за более короткого времени сушки и вследствие того, что не протекает никаких энергетически движущихся в противоположном направлении процессов в одном и том же реакторе способ характеризуется также явно лучшей энергетической эффективностью, чем сублимационная сушка и, таким образом, является более экологически чистым, чем все известные до сих пор способы, за исключением только солнечной сушки. Дорогое материально-техническое обеспечение охлаждения, которое требуется при сублимационной сушке, для способа согласно изобретению не нужно. Холод требуется только при регенерации растворителя, что, однако, может реализоваться путем известных, простых способов, так называемых «охлаждений», и без дорогостоящей охлаждающей техники.
Третье существенное преимущество, которого достигают с помощью бережного процесса сушки, состоит в почти неограниченном использовании способа консервирования. Так, чувствительные растения, например срезанные цветы, травы (растительные лекарственные средства), грибы, также мягкие фрукты, например ягоды, могут быть высушены таким образом, что они полностью сохраняют свой внешний вид, цвет, а также всемерно сохраняют свои ингредиенты и это несмотря на то, что продукты после сушки теряли 92-99% своей доли влаги. Это достигается тем, что вследствие присутствия дегидрирующего и одновременно насыщающего растворителя в течение процесса сушки в псевдоожиженном слое структура клеток органических высушенных продуктов остается сохраненной. Ингредиенты, пропадающие вследствие дегидрирования органического материала, вновь доставляются в почти обезвоженные клетки с помощью растворителя. Так, например, возможна сушка целой земляники, что в способе сублимационной сушки с научной точки зрения не является рациональным, так как любое увеличение диаметра высушиваемого фрукта около 0,5 см приводит к удлинению времени сушки в квадрате. Кроме того, конечный продукт из-за значительного удаления вредителей, как например грибы, бактерии и др., содержит меньшее количество микроорганизмов.
По одной предпочтительной форме выполнения изобретения органический штучный продукт сушат в псевдоожиженном слое. В псевдоожиженном состоянии возможна идеальная тепло- и массопередача, так что время сушки штучного продукта сильно уменьшается.
По одной относящейся к этому предпочтительной форме выполнения изобретения сушка органического штучного продукта происходит в псевдоожиженном слое в вакууме, вследствие чего процессы тепло- и массопередачи существенно ускоряются.
По другой относящейся к этому форме выполнения изобретения сушка органического штучного продукта происходит в псевдоожиженном слое при нормальном давлении, в виде конвекционной сушки.
По другой предпочтительной форме выполнения изобретения растворитель восстанавливают из отходящего потока сушильного аппарата. Восстановленный растворитель может быть использован для предварительной обработки штучного продукта растворителем, как это пояснено в следующем абзаце, или вновь добавлен в течение процесса сушки в фазу обогащения к штучному продукту. Посредством рециркуляции растворителя способ консервирования приобретает существенную экономичность.
По следующей предпочтительной форме выполнения изобретения органический штучный продукт перед внесением в сушильный аппарат приводят в контакт с растворителем. Вследствие этого уже перед процессом сушки происходит дегидрирование, при котором водорастворимые ингредиенты органического штучного продукта попадают в растворитель, и с помощью этого растворителя опять могут быть добавлены к штучному продукту во время фазы обогащения процесса сушки в одной относящейся к этому предпочтительной форме выполнения изобретения. Посредством хранения в растворителе органический штучный продукт можно хранить в течение длительного времени, без того чтобы он испортился или утратил свои ингредиенты. Окончательное консервирование проводят затем посредством сушки в зависимости от производительности сушильной установки или потребности в соответствующем продукте, причем к нему вновь возвращаются его ингредиенты во время процесса сушки с помощью растворителя, в котором он хранился.
Использование для обогащения органического штучного продукта того растворителя, который прежде был в контакте с тем же самым подвергаемым сушке штучным продуктом и извлекал из него ингредиенты, имеет преимущество, что штучный продукт по большей части получает назад свои первоначальные ингредиенты, что для пищевых продуктов, не в последнюю очередь с точки зрения физиологии питания, имеет особенное значение.
С другой стороны, также возможно к органическому штучному продукту, находящемуся в сушильном аппарате, добавлять другой обогащенный растворитель, чтобы усилить определенные свойства или достигнуть других особенных свойств готового продукта.
По одной особенно предпочтительной форме выполнения изобретения растворитель после предварительной сушки органического штучного продукта наносят на него. Вследствие этого ингредиенты, транспортируемые с растворителем, немедленно усваиваются клетками, и разгруженный после этого растворитель может покинуть сушильный аппарат с оттоком.
Это преимущество еще усиливается тогда, когда растворитель перед нанесением на органический штучный продукт предварительно нагревают.
Другая возможность консервировать осушаемый органический штучный продукт перед сушкой определенное время состоит в том, что его замораживают, например посредством шоковой заморозки. Это особенно требуется для тех пищевых продуктов, которые перед сушильной установкой должны проходить длительный путь или, как это имеет место в случае даров моря и морских животных, которые после ловли длительное время вынуждены оставаться на корабле.
По другой предпочтительной форме выполнения изобретения органический штучный продукт после сушки подвергают процессу пермеации. Для этого органический штучный продукт приводят в контакт со средством, например парафином, силиконом или др., который так стабилизирует стенки клеток органического штучного продукта, что он сохраняет свой первоначальный внешний вид. Эта последующая обработка в особенности находит применение для таких органических продуктов, у которых оно в первую очередь зависит от оптического впечатления, например для срезанных цветов или органических препаратов, которые служат в качестве наглядного пособия.
О следующих преимуществах и предпочтительных формах выполнения изобретения можно сделать заключение из последующего описания, схем и пунктов формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Пример выполнения изобретения представлен на чертежах и далее описан подробнее. На чертежах показано следующее:
Фиг.1 - технологическая схема одного варианта способа согласно изобретению с предварительно обрабатываемым органическим штучным продуктом в вакууме или в виде процесса с азотом, и
Фиг.2 - технологическая схема варианта без предварительной обработки штучного продукта также в вакууме или в виде процесса с азотом.
Осуществление изобретения
Согласно технологической схеме на фиг.1 органический материал предоставляют в качестве свежего сырья, промывают и, если требуется, измельчают до желаемых размеров штучного продукта. На второй стадии приводят в контакт с растворителем, плотность которого меньше, чем плотность воды. В зависимости от времени воздействия с помощью растворителя из сырья извлекают часть или всю влагу. Затем растворитель отделяют от штучного продукта, и штучный продукт сушат в аппарате с псевдоожиженным слоем. Прежде всего происходит предварительная сушка, при которой растворитель испаряется и с оттоком покидает сушильный аппарат. Затем ингредиенты, ранее извлеченные из высушенного продукта посредством растворителя, вновь поступают в высушенный продукт благодаря тому, что высушенный продукт во время процесса сушки опрыскивают растворителем, обогащенным этими ингредиентами. Из отходящего потока процесса сушки избыточный растворитель восстанавливают и опять используют, так что он может вновь подводиться к штучному продукту перед и/или во время процесса сушки. Процесс сушки может протекать как в вакууме, так и в атмосфере защитного газа, например при использовании азота.
Технологическая схема, представленная на фиг.2, отличается от технологической схемы на фиг.1 только тем, что исключена обработка органического штучного продукта растворителем перед процессом сушки, тем самым сырье вносят в сушильный аппарат с его первоначальным содержанием влаги, и удаление воды происходит исключительно в сушильном аппарате. Здесь также сначала происходит предварительная сушка. Распыленный после этого растворитель поддерживает термическое удаление воды тем, что он быстро проникает в клетки и при выходе захватывает связанную воду. При этом в процессе, протекающем очень короткое время, в органическом материале остается около 70% ингредиентов. Хотя это также достигается при сублимационной сушке, однако для нее к тому же требуется, как уже упоминалось, кратное количество времени и энергии. Способ согласно изобретению, кроме того, позволяет возвращать в продукт 30 % утраченных в процессе сушки ингредиентов тем, что высушенный продукт на следующей стадии кратковременно опрыскивают растворителем, обогащенным ингредиентами. После этого так называемого процесса обогащения органический штучный продукт сушат до готовности в заключительной стадии сушки, причем при этом также растворитель опять восстанавливают.
Далее способ согласно изобретению должен быть более подробно пояснен при помощи сушки конкретного продукта.
50 кг петрушки мелко рубят и закладывают в спирт. Через 24 часа времени воздействия отделяют оставшийся растворитель, который теперь обогащен как красителями, так и другими водорастворимыми ингредиентами. Измельченную петрушку загружают в вакуумный реактор с псевдоожиженным слоем и предварительно сушат с расходом воздуха 4000 м3/час. Температура входящего воздуха в реактор с псевдоожиженным слоем составляет 70оС, температура на выходе - 12-30°С. Вакуум составляет 220 мбар. Спирт, содержащийся в отходящем потоке, вновь возвращают через охлаждающую ловушку в жидкой форме. После 30 мин предварительной сушки присоединяется процесс обогащения петрушки красящими и ароматическими веществами, ранее выделенными с помощью спирта. Для этого на измельченную петрушку, по прежнему находящуюся в псевдоожиженном состоянии, разбрызгивают обогащенный спирт с давлением разбрызгивания 20 бар, а именно спирт, полученный из первоначального процесса консервирования петрушки. Сохраняя вакуум 220 мбар, сокращают расход воздуха до 3000 м3/час. Продолжительность разбрызгивания составляет 25 мин. После этого присоединяется 30-ти минутный заключительный процесс сушки при сохранении параметров из процесса предварительной сушки. Готовый продукт, покидающий реактор с псевдоожиженным слоем, теперь еще имеет остаточное содержание влаги 4%.
Все признаки, представленные в описании в последующих пунктах формулы изобретения и чертежах, могут быть существенными для изобретения как по отдельности, так и в любых комбинациях друг с другом.
Реферат
Изобретение относится к технологии консервирования пищевых продуктов. Способ консервирования съедобных органических штучных продуктов осуществляют при использовании дегидрирующего растворителя и с помощью сушки в сушильном аппарате. Причем органический штучный продукт сушат в сушильном аппарате в присутствии растворителя при температурах ниже 100°C. К органическому штучному продукту в сушильном аппарате подают обогащенный растворитель. Причем растворитель, обогащенный ингредиентами, извлеченными ранее из органического штучного продукта, вновь подают в качестве растворителя к тому же органическому штучному продукту. Изобретение позволяет сократить энергоемкость производства, обеспечить щадящий процесс сушки и в результате сохранить внешний вид и окраску исходного продукта. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
