автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разроботка технологии сублимационной сушки твердых сычужных сыров

Введение 4.

1. Обзор литературы и постановка задачи 7.

1.1 Сублимационная сушка пищевых продуктов 7.

1.2 Физико-химические и теплофизические характеристики пищевых продуктов 14.

1.3 Твердые сычужные сыры, как объект сушки 20.

1.4 Выводы по обзору литературы и постановка задачи 32.

2. Организация работы и методы исследования 34.

2.1. Организация работы 3 4. 2.1.1. Выбор объекта исследований 36.

2.2. Методы исследований 36.

2.3. Экспериментальная установка 37.

2.4. Порядок проведения эксперимента 41.

3. Экспериментальные исследования сублимационной сушки 43.

3.1. Изучение твердых сычужных сыров как объектов сушки 43.

3.2. Подготовка сыра к сублимационной сушке 46.

3.2.1. Степень измельчения и толщина слоя засыпки. 46.

3.2.2. Замораживание 63.

3.3. Исследование влияния температуры поверхностного слоя и тепловой нагрузки на качество высушенного сыра 73.

3.4. Влияние состава сыра на продолжительность сушки и качество высушенного сыра 82.

3.5. Кинетика процесса сублимационной сушки сыров 84.

3.6. Изучение состава сухого сыра 88.

3.6.1. Физико-химические свойства высушенного сыра 88.

3.6.2. Органолептические показатели высушенного сыра 92. 3.7 Разработка технологии сублимационной сушки твердых сычужных сыров 98.

3.8 Оценка погрешности результатов 101.

Выводы 104.

Одной из важнейших задач народного хозяйства является обеспечение круглогодичного снабжения населения высококачественными продовольственными продуктами в широком ассортименте.

Известно, что при хранении продовольственных продуктов под воздействием микроорганизмов возможны различные изменения, приводящие к ухудшению качества. Изменяя условия среды и оказывая то или иное воздействие на продукт, можно регулировать состав, активность его микрофлоры (подавление или прекращение развития микроорганизмов), а также замедлить биохимические процессы, обусловленные ферментами самого продукта и выделенных микробами. Путем регулирования внешних условий - температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, газовой среды, давления, освещенности и другого - можно добиться существенного торможения процессов распада и увеличения сроков хранения продуктов.

Сушка является технологическим процессом, при проведении которого должны быть сохранены первоначальные свойства материалов. Специфические свойства отдельных пищевых продуктов обуславливают различные требования к процессу сушки и к режиму его проведения. Одним из современных способов консервирования является сублимационная сушка. Сублимационная сушка позволяет удалять свободную влагу, не разрушая структуры продукта. Сущность технологии сублимирования заключается в создании условий, при которых влага переходит из замороженного состояния в газообразную, минуя жидкую фазу.

В нашей стране заметно существенное отставание в организации предприятий по выпуску сублимированной продукции. Для прогресса, кроме денежных вложений в создание сублимационных комплексов, требуется технология и техника, отвечающая современным требованиям.

Обязательным компонентом пищевого рациона человека являются молочные продукты, в том числе сыры. Сыр относится к пищевым продуктам, обладающим высокой питательной биологической и энергетической ценностью. В состав сыра входят необходимые человеку белки, жиры, углеводы, минеральные соли, микроэлементы, витамины. Калорийность и физиологическая полноценность твердых сычужных сыров обуславливается высоким содержанием белков и жира.

Сыр - продукт малопригодный для тепловой сушки. Поэтому, наиболее перспективным способом сушки сыров является сублимация. Выбор оптимальных режимов сублимационной сушки сыров является актуальной проблемой.

Данная работа посвящена исследованию процесса сублимационной сушки твердых сычужных сыров и разработке предложений по их практической реализации.

Для этого изучены способы подготовки сыра к сублимационной сушке (степень измельчения образца, предварительное замораживание). Также исследовано влияние отдельных технологических факторов (толщина слоя засыпки, допустимая температура нагрева поверхности) на качество высушенного сыра. Изучены физико-химические, органолептиче-ские и микробиологические показатели сухого сыра.

В первой главе рассмотрены теоретические основы и особенности сублимационной сушки пищевых продуктов, теплофизические характеристики пищевых продуктов. Рассмотрены твердые сычужные сыры, как объекты сублимационной сушки. Сформулирована задача исследования.

Во второй главе изложены организация и методы исследования.

Результаты экспериментального исследования сублимационной сушки и математические модели, характеризующие зависимость продолжительности процесса и зависимость органолептических показателей продукта от изучаемых факторов, представлены в третьей главе диссертации. 6

На основе выполненных исследований разработана технология про изводетва сухих сыров методом сублимации.

ВЫВОДЫ

1. Исследованы и разработаны научные основы технологии сублимационной сушки твердых сычужных сыров.

2. Изучены способы подготовки сыра к сушке. Установлено, что твердые сычужные сыры требуют предварительного замораживания.

3. Установлено, что рациональным режимом сублимационной сушки твердых сычужных сыров является: температура на поверхности сыра в пределах 27±2°С; максимальная тепловая нагрузка поверхности продукта 1,7±0,24 кВт/м ; давление в сублиматоре 100±20 Па; температура на поверхности конденсатора минус 28±3°С.

4. Изучены различные факторы, влияющие на процесс сушки и качество готового продукта. Установлено, что продолжительность сублимационной сушки твердых сычужных сыров зависит от степени измельчения, толщины слоя засыпки. Оптимальными являются: толщина слоя засыпки в противень 0,015 м, удельная поверхность частиц 1700-^2600 м /м . Получены математические модели, описывающие зависимость продолжительности сушки и органолептических показателей сухого сыра от изучаемых факторов.

5. Получены данные по кинетике процесса сублимационной сушки, позволяющие определить закономерность изменения влагосодер-жания от времени в широком диапазоне определяющих параметров.

6. Исследованы физико-химический состав, органолептические и микробиологические показатели сухого сыра. Установлено, что

106

1. Аверин Г.Д, Журавская Н.К, Каухчешвили Э.И. и др. Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов. М: Агропромиздат, 1985-225 с.

2. Алексеев И.Г. Исследование технологического режима сублимационной сушки творога: Автореф. дис.к. т. н, ЛТИХП, Л., 1966 30с.

3. Алмаши Э., Эр дели Л., Шарой Т. Быстрое замораживание пищевых продуктов. М: Легкая и пищевая промышленность, 1981 - 408 с.

4. Архипова Л.М. Разработка технологии сублимационной сушки мягких сыров.: Диссертация . к. т. н. Кемерово, 1999 - 112 с.

5. Атмосферная сублимационная сушка пищевых продуктов// Комовников Б.П., Антипов A.B., Семенов Г.В., Бабаев И.А. -М: Колос, 1994 255 с.

6. Аэров М.Э, Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящем зернистым слоем. Химия, 1968 - 512с.

7. Байбуз В.Н. Исследование процесса сублимированной сушки гранулированных продуктов с непрерывным отделением высохших слоев // Холодильная техника. -1981, №10 36-38 с.

8. Барабанов Б.А., Бабиченко Л.В. Влияние способа подготовки сырья на качество пряных овощей сублимационной сушки // Пищевая технология. -Краснодар, 1984, №3-10-13 с.

9. Бегунов В.Л. Книга о сыре: О его питательных и вкусовых свойствах, ассортименте и способе потребления. М: Агропромиздат, 1985 - 136 с.

10. Белоусов А.П. Распределение влаги в сыре // Молочная пром., 1950, №1 -23-24 с.

11. П.Богданов В.М. Микробиология молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1969 - 346 с.

12. Брюль Ж., Ленуар Ж., Вебер Ф. и др. Производство сыра: технология и качество // Перевод с французкого Б.Ф. Богомолова М: Агропромиздат, 1989,-495 с.

13. Буянов О.Н., Остроумов JI.A., Буянова И.В. Низкотемпературное хранение твердых сычужных сыров // Холодильная техника. 1994, №4 - 22-23 с.

14. Буянова И.В. Совершенствование технологии длительного хранения твердых сычужных сыров. // Дис. .к. т. н. Ленинград, 1990 - с.

15. Былинович П.А., Иванова Н.Г. Оборудование первичной обработки растительного сырья для сублимационной сушки // Пищевая промышленность. 1993, № 9 - 18 с.

16. Вода в пищевых продуктах // Перевод с английского под ред. Л.С. Гинзбурга, В.Я. Адаменко. М: Пищ. пром., 1980 - 370 с.

17. Водогинский В.Э. Теплоемкость пищевых веществ и пищевых продуктов. М: изд. МОНИТОЭ, 1937 - 22 с.

18. Воскресенский Н. А. Замораживание и сушка рыбы сублимацией. -М.: Рыбное хозяйство, 1963 с.

19. Гиббс Дж. Термодинамика. Статистическая механика // Перевод с английского-М, 1982 с.

20. Гинзбург A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. М: Пищ. пром., 1973 - 528 с.

21. Гинзбург A.C. Технология сушки пищевых продуктов. М: Пищ. пром., 1976-246 с.

22. Гинзбург A.C., Громов М.А., Красовская Т.И. Теплофизические свойства пищевых продуктов. М: Агропромиздат, 1990 - 287 с.

23. Гинзбург A.C., Ляховицкий A.C. Оборудование для сублимационной сушки жидких пищевых продуктов. МД972 - с.

24. Гинзбург A.C., Савина И.М. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов. М: Лег. и пищ. пром., 1982 - 280 с.

25. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай А.М. Планирование промышленных экспериментов. М: Металлургия, 1978 - 122 с.

26. Горбатова К. Биохимия молока и молочных продуктов. М: Лег. и пищ.пром., 1984 344 с.

27. Граников Д.А. Советский сыр. — М: Пиш. пром., 1972 — 247 с.

28. Гримин М.А., Жуков В.В., Погожин Н.И., Потапов В.А. Предварительное замораживание пищевых продуктов при сушке со сменным теплоотводом // Холодильная техника. 1993, № 4 - 8-9 с.

29. Гуйко Э.И., Журавская Н.К., Каухчешвили Э.И. Сублимационная сушка пищевых продуктов. М: Пищ. пром., 1966 - 357 с.

30. Диланян З.Х. Сыроделие. М: Лег. и пищ. пром., 1984 - 280 с.

31. Евстратьева Е.Д., Курьячев А.П., Синицин A.B. Сушка творога методом сублимации // Консервная и овощная промышленность, 1959, № 4 с.

32. Жадан В.З. Расчет количества вымороженной воды // Холодильная техника, 1992, №6 12-13 с.

33. ЗЗ.Зайковский Я.С. Химия и физика молока и молочных продуктов. М: Пи-щепромиздат, 1950 - 370 с.

34. Камовников A.A. и др. Вакуум- сублимационная сушка пищевых продуктов. -М, 1985 с.

35. Каминарская A.M. и др. Сублимационная сушка пищевых продуктов. -М, 1963 с.

36. Камья Ф.М. Импульсная теория теплопроводности // Перевод с французко-го М: Энергия, 1972 - с.

37. Климовский И.И. Биохимические и микробиологические основы производства сыра. М: Пищ. промышленность, 1966 - 207 с.

38. Кнез Вацлов Производство сыров // Перевод И.Н. Харитоновой М: Пи-щепромиздат,1960 - 271 с.

39. Кокшарова Т.Е. Исследование технологических режимов подготовки и сублимационного высушивания твердых сычужных сыров // Дис.кан.тех. наук.-М, 1975- 122 с.

40. Корнелюк Б.В., Крашенинин П.Ф., Табачников В.П. Определение разнородно связанной влаги в сырах различных видов по энергограммам изотерм сушки // Труды ВНИИМС. М: 1973, № 12 - с.

41. Короткий И. А. Исследование теплофизических свойств натуральных сыров // Дис.канд. техн. наук. Кемерово, 1997 - с.

42. Копсон Д., Декаро Р. Использование ультраволновой энергии для сублимационной сушки. Усовершенствование сушки сублимацией с помощью радиоволн // Сборник "Пищевая промышленность за рубежом". 1958 - с.

43. Кочерга С.И. и другие Механизация и интенсификация технологических процессов сублимационной сушки. М, 1970 - с.

44. Краевая Н., Дмитриченко М. Технологический режим сублимационной сушки белого десертного сыра // Труды ВНИИМС 1979, вып. 27 - 8690 с.

45. Крашенинин П.Ф., Гамаюнов H.H., Табачников В.П. Энергия связи влаги с сухим веществом сыра // Сборник докладов "Весовые потери пищевых продуктов при охлаждении, замораживании и хранении. Ленинград, 1970- 1-10 с.

46. Крашенинин П.Ф., Табачников В.П. Роль влаги в процессе физико-химического формирования структуры сыра // Сборник докладов «100-летие Ярославского промышленного сыроделия». Ярославль, 1970 -83-85 с.

47. Кример О. Научные основы техники сушки. М, 1961 - с.

48. Крусь Т.Н., Кулешова И.М., Дунченко Н.И. Технология сыра и других молочных продуктов. М: Колос, 1992 - 320 с.

49. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М, 1976 - с.

50. Липатов С.М. Физико- химия коллоидов. М: Госхимиздат, 1948 - с.

51. Лыков A.B., Ауэрман Л.Я. Теория сушки капиллярно-пористых коллоидных материалов пищевой промышленности. М: Пищепромиздат, 1946 -287 с.

52. Лыков A.B. Тепломассообмен. -М: Энергия, 1978 479 с.

53. Лыков A.B. Теория теплопроводности. -М: Высш. шк., 1967 599 с.

54. Лыков A.B., Грязнов A.A. Молекулярная сушка. М.:Пищепромиздат, 1956.-С.268.

55. Николаев A.M., Манушко В.Ф. Технология сыра. М: Пищевая промышленность, 1977 - 336 с.

56. Николаев A.M. Российский сыр. М: Пищ. пром., 1968 - 88 с.

57. Николаев A.M., Сорокин В.В. Производство твердых сыров. М: Пище-промиздат, 1952 - 231 с.

58. Остроумов JI.A., Архипова JI.M. Технология сублимационной сушки мягких сыров // "Пищевые продукты и экология. Сборник научных работ". -Кемерово, 1998- 91-94 с.

59. Остроумов Л.А., Габриелян H.H. Определение криоскопической температуры сыров // Экспресс- информ., Маслодельная и сыродельная промышленность, 1985, № 5 19-21 с.

60. Пархаладзе Э.Г, Ольшанский В.В. Вакуумно-Сублимационная установка непрерывного действия с сублиматором барабанного типа // Холодильная техника, 1993, № 3 13-15 с.

61. Пахомов В.Н, Федоров В.Г, Ересько Г.А Теплофизические характеристики молочного жира // Изв. вузов СССР. Пищевая технология, 1977, № 4 -167-171 с.

62. Поклад Н.Г, Ткаченко В.В Измерение температуры замерзания и оттаивания твердых сыров // Молочная промышленность, 1984, № 5 23-25 с.

63. Поповский В.Г. Основы сублимационной сушки пищевых продуктов. М:1. Пищ. пром., 1967 104 с.

64. Постольски Я, Груда 3. Замораживание пищевых продуктов. М: Пищ. пром., 1978-607 с.

65. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М: Энергия, 1978 - 703 с.

66. Производство сыра: технология и качество // перевод с французкого Богомолова Б.Ф., под ред. и с предисловием Шиллера Г.Г. М: Агропромиздат, 1989 - 496 с.

67. Радаева И.А., Гордезиани B.C., Шулькина С.П. Технология молочных консервов и заменителей цельного молока // Справочник. М: Агропромиздат, 1986- 348 с.

68. Радаева И.А., Шулькина С.П. Сушка молочных продуктов методом сублимации // ЦНИИИ и ТЭИмясомолпром СССР: Обзор информ. М, 1973 -48 с.

69. Раманаускас Р.И Анализ видов влаги в сырах // Докл. на международном конгрессе по вопросам науки и технологии пищевой промышленности. М, 1966, Т. 2 - 102-108 с.

70. Раманаускас Р.И Хранение сыра при температурах, близких к криоскопи-ческим, и его качество // Молочная промышленность 1984, № 7 - 13-16 с.

71. Ребиндер П.А. О формах связи влаги с материалом в процессе сушки // Всесоюзное техническое совещание по сушке. М: Профиздат, 1958 - с.

72. Роуменсон Дж., Уиндом Б. Молекулярная теория капиллярности // перевод с английского М, 1986 - с.

73. Сивихин Д.В. Общий курс физики. Том 2. Термодинамика и молекулярная физика. М: Наука, 1975 - с.

74. Скурихин И.М, Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика // Справочное издание. М: Выш. шк.,1991 - 228 с.

75. Современная теория капиллярности // Под ред. А.И. Русанова, Ф.И. Гудри-ча-Л, 1980 -с.

76. Соколова З.С, Лакомова Л.И, Тиняков В.Г. Технология сыра и продуктов переработки сыворотки. М: Агропромиздат, 1992 - 334 с.

77. Сублимационная сушка пищевых продуктов // ЦИНТИпищепром: Обзор, информ. М, 1967 - 70 с.

78. Структурно- механические характеристики пищевых продуктов // Справочник. Под ред. Горбатова A.B.- М: Легкая и пищевая пром., 1982 296 с.

79. Сухие продукты. -М: Пищевая промышленность, 1993 11 с.

80. Сублимационная сушка пищевых продуктов животного происхождения за рубежом // Сборник статей. М, 1972 - с.

81. Сублимационная сушка пищевых продуктов растительного происхождения // Под ред. В.Г. Попова М, 1975 - с.

82. Сублимационная сушка пищевых продуктов: По материалам Лондонского симпозиума // Под ред. С. Котсона и Д. Смита. Перевод с английского под ред. A.C. Гинсбурга. М: Пищевая промышленность, 1968 - 272 с.

83. Сушка пищевых растительных материалов. М: Пищ. пром., 1971 - 439 с.

84. Сыры: Основные виды, вырабатываемые в СССР.- М: НИИТЭИ мясной и молочной промышленности, 1987 48 с.

85. Тепел А. Химия и физика молока. М: Пищевая пром., 1979 - 624 с.

86. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник // Под ред. Григорьева В.А, Аметисова Е.В, Зорина В.М. М: Энергоиздат, 1982 -512 с.

87. Теплофизические характеристики пищевых продуктов // Справочник. Под ред. Гинзбурга A.C. и др. М: Пищевая пром., 1998 - 280 с.

88. Техническая термодинамика //Под ред. В.И. Крутова-М: выш. шк., 1991-с.

89. Технология сыра // Справочник. Под ред. Шиллера Г.Г М: Легкая и пищевая пром., 1984 - 312 с.

90. Усачова В.А, Холодова Т.А, Гуськова Л.Д. Диетические продукты сублимационной сушки // Молочная и мясная промышленность, 1989,№6-9-10 с.

91. У сов A.B. Исследование и разработка технологии низкотемпературногохранения сыров // Дис.канд. техн. наук. Кемерово, 1998 - с.

92. Устинов М.Н., Мизерский Н.Н. Определение критических температур сублимационной сушки сычужного фермента // Молочная промышленность, 1977, №8.-42-44 с.

93. Шашков А.Г, Волохов Г.М, Абраменко Т.М, Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. М: Энергия, 1973 -336 с.

94. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов. М: Пищевая пром., 1979 - 272 с.

95. Чубик И.А, Маслов A.M. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. М: Пищевая пром., 1970- 184 с.

96. Bell G.A., Mellor J.D. Further developments in adsorption freeze-drying // CSIRO Food Res. Quart, 1990, v. 50, №2 48-53 p.

97. Brou Caroline. Microbiologic et legislation au coeur du debate // Process, 1992, №1070 31-34 p.

98. Donsi G, Ferrari G, Olivieri L. Drying of agricultural products in a two-component fluidized bed. Preconcentral and Drying food Mater: Thijssen Mem. Symp // Proc. Int. Symp., Eindhoven, Amsterdam etc., Nov. 5-6, 1987277-286 p.

99. Douglas R.W. The Reology of Glassy Materials. a General Survey In: Amorfous materials // Ed. by R.W. Douglas B. Ellis, London, Wiby - Intersci, 1972- 3-22 p.

100. Freeze-drying sparks new food ideas // Food Eng. Int., 1979, v.4, №6 35 p.

101. Granule tore essiccatore a letto fluido // Ind. alim (Ital.), 1993, №320 -1138-1139.

102. Ginzburg A.S, Gromov M.L, Krasovska G.I. Termofyzikalni vlastnosti po-travinarskych vyrobku // Praga: SNTL , 1985 295 s.

103. Journal of Food Technology. 1970, № 24-25 - 1971, № 6.

104. Kaul D.L. Vacuum Freeze-drying of food products (a techno-economic profile) // CEW: Chem. Eng. World. 1990, v.25, №5 - 43-45 p.

105. Little Cindy E. Freeze-dried sweetened condensed milk crystals and process of making // Пат. 5024848 США, МКИ 5 A 23 С 9/00, № 491085; Заявл. 9.03.90; Опубл. 18.06.91, НКИ 426/587.

106. Little Cindy Е., Cully Erik. Freeze-dried sweetened condensed skim milk crystals and its process of making // Пат. 5149558 США, МКИ 5 A 23 С 9/00, №714889; Заявл. 17.06.91; Опубл. 22.09.92, НКИ 426/588.

107. Munter Claes. Steam drying of poodstuffs and agricultural products.-Proconcentral. and Drying Food Mater // Thijssen Mem. Symp. Proc. Int. Symp., Eindhoven, Nov.5-6, 1987 - Amsterdam ets., 1988 - 253-262 p.

108. Ratt C. Pryer design for vegetable and fruit products // Drying Techol., 1992, №3 779-802 p.

109. Rey L.,Bastien M. Lyophysical aspects of Freeze-Drying // In.: Freeze-Drying of Foods. Washington, 1962 240 p.

110. Shi M.H., Feng M., Yu W.P. Heat-mass transfer and their coupling effects in sublimation processes // Heat Transfer, 1994: Proc. 10th Int. Heat Transfer Cnf. -Brighton, 1994, v.4 145-150 p.

111. Sigg Philipp, Koch Alex. Kontinuierliche Vakuumtrocknung // Ernahrung-sindustrie, 1994, №9 54-56 p.

112. Schnelles und umweltfreundliches .Trocknen unter vacuum // Ind. Anz, 1995, №17-59 p.

113. Sunderland J. E. Microwave freeze drying //1. Food Process Eng., 1982, v. 4, №4-195-212 p.

114. Takesima Fumio. Shokuhin kikau Sochi // Mach, and Equip. Food.1.d., 1996, № 7 69-77 p.

115. Varshney N.N, Ojha T.P. The effect of temperature on the specific heat of dried milk dfdy foods // Austral Dairy Techol., 1974, №4 193-197 p.