Совершенствование элементов технологии сушки овощей

Актуальность проблемы. Современный рынок продовольственных товаров характеризуется внешней многоплановостью и разнообразием. Товарные группы представлены широко, а каждая группа отличается многочисленными ассортиментными наименованиями по насыщенности и глубине. Совершенствование элементов стайлинга стоит на первом месте для торговых представителей, реализующих товар розничному потребителю. Упаковка большинства товаров привлекает различные сегменты потребителей. Она яркая, изобилует многочисленными рекламными призывами в виде тешащих душу слоганов и побуждает совершать покупки. Обратите внимание: растительное масло «без холестерина», где его и в помине не должно быть, пастеризованное пиво почему-то называют «живым», водка предназначена «для души», сок обязательно «100%-ный"[118].

Для того чтобы получить наибольшую прибыль в условиях жесткой конкуренции данные «маневры» понятны. Но ведь это элементарный обман потребителя. Такие приемы зачастую предназначены скрыть нарушения технологий или доказывают применение «жестких» режимов консервирования. 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 [32,118].

Назрела крайняя необходимость совершенствования пищевых технологий не только для увеличения гарантийных сроков хранения и реализации, но и для максимального сохранения физиологически ценных компонентов сырья [118, 119].

Результаты анализа патентных данных ведущих зарубежных фирм (США, Великобритания, Германия, Франция, Финляндия, Канада, Швеция, Япония и др.) показывают научно-технический прогресс в пищевых и перерабатывающих отраслях осуществляется по двум основным направлениям: совершенствование производства пищевой продукции на базе традиционных принципов и радикальное изменение производственных процессов на основе применения последних достижений науки и техники [108, 109].

Наиболее существенные изменения в технике и технологии происходят под воздействием биотехнологии, генной инженерии, компьютеризации, достижений в области разработки новых сырьевых компонентов с применением традиционного и нетрадиционного сырья и упаковочных материалов. Усилия исследователей направлены на использование новых и нетрадиционных способов физического, теплового, силового воздействия, экструзионной, мембранной технологий, биотехнологии с целью интенсификации пищевых технологий, позволяющих производить продукты питания новых рецептур и широкого ассортимента, заданной формы, с новыми физико-химическими свойствами. Используют нетрадиционные носители энергии: переменное электромагнитное поле сверхвысокой и низкой частот (микроволны), ускоренные электроны и другие частицы, магнитные поля, поля высокого напряжения, световые импульсы, пульсирующие электрические поля, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, ультразвук, вибрацию, электроплазмолиз, обработку лазерным лучом и др. [109, 110].

Микроволновую обработку (электромагнитные колебания высокой частоты) применяют для размягчения, сушки пищевых продуктов, выпечки, пастеризации и стерилизации, для размораживания выпеченных и замороженных изделий. Иногда ее используют в сочетании с ультразвуком (способ стерилизации пряностей и сухофруктов, применяемый в Германии) [110, 112, 113].

Радиационный способ (ионизирующее облучение) позволяет не только сохранить урожаи зерна, плодов и овощей и транспортировать их без порчи, но и продлить сроки хранения мяса, рыбы, специй и других продуктов за счет подавления жизнедеятельности микроорганизмов (в Японии при стерилизации и консервировании пищевых продуктов используют линейные ускорители-электроны, гамма-лучи). Ультрафиолетовое облучение применяют для дезинфекции воды, упаковки, для получения стабильных безалкогольных напитков, для предохранения сахарного сиропа от биологической порчи, для получения ароматических материалов (США), диетических добавок (Великобритания) [115, 116].

За рубежом часто прибегают к обработке пищевых продуктов инфракрасными лучами. С использованием ИК-облучения сушат чайный лист, производят хлебные и кондитерские изделия, ускоряют необходимое по технологии созревание, например, мясного фарша и напитков (Япония), применяют световые импульсы для предохранения пищевых продуктов от порчи (США) и т. д. [114, 115].

Широкое распространение получила обработка пищевых продуктов ультразвуком. В Германии его используют при «старении» ликероводочных изделий, в Японии — для получения напитков с улучшенным вкусом и запахом, в США — для стерилизации совместно с УФ-лучами упаковочных материалов. Ультразвук применяют также для резки пищевых продуктов (мясо, хлебцы, кондитерские изделия), для обнаружения дефектов в упаковках, используют в измерительных и взвешивающих приборах, в ультразвуковых детекторах и других приборах. Для консервирования и пастеризации жидких пищевых продуктов применяют пульсирующее электрическое поле, а для увеличения срока хранения пищевые продукты обрабатывают полем высокого напряжения [112, 115].

За рубежом большое внимание уделяют вопросам хранения сырья и пищевых продуктов также с помощью других способов и приемов. Для этого сырье и пищевые продукты подвергают обработке естественными бактерицидными средствами, химическими консервантами и воздействию тепловых, центробежных силовых импульсных полей, ультрафиолетовых лучей, облучению, бактериолитических ферментов, проводят исследования по хранению сырья и пищевых продуктов в регулируемой газовой среде [108, 109].

За рубежом широкое применение находят достижения биотехнологии, одна из задач которой — создание новых технологий с применением различных ферментных препаратов катализирующих процесс расщепления основных компонентов пищевых продуктов — белков, углеводов и липидов [115].

Большое распространение получила экструзионная технология, которую используют для разнообразных пищевых продуктов с заданной структурой и регулируемыми функциональными свойствами, а также для модификации и текстуризации сырья. Экструзионная технология позволяет достичь высокой гигиены получения продуктов, полностью уничтожить патогенную микрофлору и получить продукты с хрустящей текстурой, чего трудно достичь другими способами [49].

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 и калейдоскопа мгновений нужны будут также продукты быстрого приготовления и поэтому найдут свое место в рационе питания человека нового столетия сушеные продукты, восстанавливающиеся в течение считанных минут [19].

Цель исследований — повышение качества сушеных овощей путем совмещения способов конвективного и микроволнового (СВЧ) нагрева.

На основании анализа литературных источников и в соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи исследований:

— обосновать выбор столовой моркови и свеклы, лука репчатого в качестве объектов исследований;

— на основании данных комплексных анализов районированных сортов Волго-Вятского региона выбрать лучшие сорта столовой моркови и свеклы, лука репчатого для сушки;

— 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.

Научная новизна исследований. Определенынаиболее пригодные сорта столовой моркови и свеклы, лука репчатого среди районированных сортов в Волго-Вятском регионе РФ для сушки. 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 ускорения разваривания сушеных овощей. Доказана целесообразностьсовмещения конвективного и микроволнового способов сушки.

Практическая значимость заключается в рекомендациях производству по технологии сушки овощей в малогабаритной установке микроволновой сушки УМС-2−10, дающей возможность использовать микроволновый, конвективный и комбинированный нагрев сырья. В технологии сушки даются рекомендации по оптимальной форме нарезки и целесообразности предварительной тепловой обработки репчатого лука, столовых моркови и свеклы.

Реализация результатов исследований. Результаты по использованию одновременного совмещения конвективного и микроволнового (нагрева в электрическом поле СВЧ) способов сушки приняты к внедрению на производственном предприятии ОАО «Дзержинское» (г. Дзержинск Нижегородской области) для сушки овощной продукции. Кроме того, предложенные технологические разработки дополнительно используются для сушки грибов, выращиваемых на предприятии. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в учебном процессе на кафедрах технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции и товароведения и экспертизы товаров Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, кафедре технологии хранения и переработки продукции растениеводства Мичуринского государственного аграрного университета и других учебных заведений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры технологии хранения и переработки продукции растениеводства Мичуринского государственного аграрного университета (2008;2010 г. г.), на заседаниях кафедр технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции и товароведения и экспертизы товаров Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии (2009;2010 г. г.), на III Межвузовской студенческой научно-практической конференции «Актуальные проблемы, стратегии и перспективы инновационного развития промышленности: теория и практика» (г. Нижний Новгород, 2009 г.), на IV Межвузовской студенческой научно-практической конференции «Актуальные проблемы инновационного развития промышленности: перспективы, стратегии, задачи» (г. Нижний Новгород, 2010 г.), на V Межвузовской научно-практической конференции преподавателей вузов, ученых, специалистов, аспирантов, студентов «Актуальные вопросы развития пищевой промышленности: модернизация и интеграция» (г. Нижний Новгород, 2010 г.), на Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биологические основы садоводства и овощеводства» (г. Мичуринск-наукоград, 2010 г.).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 работы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Положения, выносимые на защиту.

1. Технологическое обоснование способов сушки овощного сырья.

2. Подбор оптимальных сортов овощных культур выращиваемых в Волго-Вятском районе для сушки.

3. Разработка комплекса подготовительных операций для сушки овощного сырья.

4. Расчет эффективности сушки овощного сырья.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 119 наименований и приложений. Работа содержит 216 страниц основного текста, 54 рисунка и 56 таблиц.

Выводы.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования сушки овощей различными способами позволили, сделать следующие выводы и предложения:

1. Из всех видов сушеной овощной продукции наибольшим спросом пользуются лук репчатый, морковь и свекла столовые.

2. Из районированных и выращиваемых в Волго-Вятском регионе сортов 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.

3. Среди современных способов сушки наибольшее значение имеют комбинированные технологии, в которых сочетаются различные формы нагрева продукта при сушке.

4. В сельском хозяйстве наибольшим спросом пользуются компактные, малогабаритные, сушилки, такие как установка УМС-2−10, которая имеет следующие преимущества:

— установка предусматривает возможность использования микроволнового, конвективного и совмещенного способов нагрева исходного сырья;

— малые габариты установки и простота ее эксплуатации;

— оптимальная производительность, ориентированная на заказы торговых предприятий и небольшие партии готовой продукции.

5. 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%.

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.

7. Бланширование паром, в качестве предварительной тепловой обработки, эффективно 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 методав 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 119 руб., при микроволновом нагреве — 92,1 руб., а при совмещенном -95,5 руб. за кг сушеной продукции;

— прибыль при реализации 1 кг. сушеной моркови при конвективном способе нагрева составит 55 руб., при микроволновом — 241 руб., при совмещенном — 283 руб./кг.

— уровень рентабельности производства 1 кг. сушеной моркови при конвективном способе нагрева составит 8,9%, при микроволновом — 50,3%, при совмещенном — 56,9%.

Рекомендации производству.

1. 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.

2. Наиболее целесообразно использовать нарезку корнеплодов в виде стружки, что позволяет получить продукцию более высокого качества, по сравнению с сушкой продукции нарезанной кубиками.

3. В качестве предварительной тепловой обработки для получения продуктов быстрого разваривания и для сокращения потерь каротина в моркови рекомендовать бланширование паром.

4. 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.