Технологическую схему производства овощных и фруктовых порошков можно представить разделенной на две самостоятельные части: получение овощного или фруктового пюре и сушка полученного пюре.
Для получения овощного и фруктового пюре используют свежие овощи и фрукты. Технологической схемой предусматривается инспекция сырья, мойка, калибрование, очистка, разваривание, измельчение и гомогенизация, перед которой в продукт вводят наполнители, например крахмал, или смешивают по принятым рецептурам различное сочное сырье.
Мойка сырья должна обеспечивать полное удаление минеральной примеси (земля, песок и т. п.). Если сырье сильно загрязнено, допустимо предварительное, перед мойкой, замачивание его в теплом растворе соды. Контроль за работой моечных машин может периодически проводиться путем отбора пробы мытого сырья и контрольной промывки его в лабораторных условиях с определением в промывных водах минерального загрязнения. Более строгий контроль работы моечных машин может быть организован определением в готовом пюре (до введения наполнителей) содержания золы, нерастворимой в соляной кислоте. Теоретически в овощном и фруктовом пюре не должно содержаться золы, нерастворимой в соляной кислоте. Практически при содержании такой золы не более 0,05 % качество мойки считается хорошим, от 0,05 до 0,1 % — удовлетворительным. Содержание в пюре золы, нерастворимой в соляной кислоте, более 0,1% недопустимо.
Некоторые виды сырья, например яблоки, морковь, перед дальнейшей переработкой подвергают калиброванию по размерам, чаще всего на три фракции. Дальнейшая переработка (пропаривание, очистка) калиброванного сырья облегчает правильное ведение технологического процесса с соблюдением необходимых режимов тепловой обработки.
Отдельные виды сырья, например зеленый горошек, обмолачивают и лущат, освобождая от стручков, а уже затем моют на встряхивающей или флотационной моечной машине.
Кабачки и тыкву перед развариванием разрезают на части и освобождают от семенных гнезд. Очищать тыкву от кожицы необязательно: после разваривания она легко отделяется на протирочных машинах.
Подготовленное сырье разваривают в дигестерах — вертикальных цилиндрических емкостях с конусообразным днищем. Внутри цилиндра на вертикальном валу установлена шнекообразная мешалка с электроприводом, выведенным на крышку аппарата. На крышке имеется герметически закрываемый загрузочный люк. В низу дигестера установлена разгрузочная задвижка, открываемая вручную с помощью маховичка. Аппарат оборудован штуцерами для подачи пара или воздуха, для установки предохранительного клапана, манометра, для впуска воды.
Перед загрузкой в аппарат подают пар, вытесняя находящийся там воздух. Это предохраняет дубильные вещества развариваемого продукта от окисления кислородом воздуха, сопровождающегося его потемнением. Загружают аппарат при выключенной мешалке. Загруженный сырьем дитестер герметически закрывают и начинают подавать r него острый пар. Через 5—10 мин в зависимости от вида сырья, после того как оно размягчится, пускают в ход мешалку. Включать мешалку до размягчения сырья нельзя во избежание ее деформации.
Температуру и продолжительность разваривания устанавливают в соответствии с требованиями технологических инструкций. Продолжительность разваривания может колебаться от 10 до 45 мин. Кабачки, тыкву, шпинат разваривают при температуре 100остальное овощное сырье — при 105—110°С. Превышать указанную температуру не рекомендуется, так как это может привести к реакциям, в результате которых ухудшаются вкус и цвет продукта.
В процессе разваривания в дигестере образуется конденсат, что приводит к повышению влажности продукта. Количество конденсата зависит от продолжительности разваривания, вида сырья и состояния пара, поступающего в дигестер, в среднем оно может колебаться от 10 до 20 % к массе сырья.
Разваренное сырье измельчают протиранием в сдвоенных протирочных машинах. Сита из коррозиестойкой стали на первой машине имеют отверстия диаметром 1,5 мм, на второй — 0,75—0,8 мм.
Для уменьшения степени аэрации продукта на этой операции протирочные машины устанавливают непосредственно под дигестером и создают в них паровые завесы, препятствующие контакту продукта с кислородом воздуха.
При переработке косточкового сырья (абрикосы, сливы) во избежание дробления косточек и попадания их в пюре на первой стадии используют протирочную машину с проволочными билами, а при отсутствии их устанавливают на обычных протирочных машинах резиновые бичи, частоту вращения которых ограничивают до 300—350 об/мин.
Для получения более однородной массы с более мелкими и однородными частицами рекомендуется полученную массу дополнительно пропускать через протирочную машину с ситом, имеющим отверстия диаметром 0,5 мм (финишер), или подвергать гомогенизации (доводить массу до однородной структуры). Гомогенизатор представляет собой трех- или четырехилунжерный насос, укрепленный горизонтально на передней части станины машины. В блоке цилиндров установлены гомогенизирующая головка, манометр и предохранительный клапан. Протертая масса пюре насосом под давлением 10—15 МПа прогоняется через отверстие между клапаном гомогенизирующей головки и его седлом, измельчаясь до частиц размером 20—30 мкм.
Перед окончательным измельчением на финишере или в гомогенизаторе в пюре добавляют в соответствии с рецептурой наполнитель (обычно крахмал) или смешивают различные виды пюре. Подготовленное таким образом овощное и фруктовое пюре направляют на сушку.
В производстве овощных и фруктовых порошков допускается использование пюре, полученного на консервных заводах и консервированного замораживанием, сорбиновой кислотой или диоксидом серы (SO2).
Порошки, полученные из пюре, консервированного SO2, десульфитируют (удаляют SO2) в обогреваемом котле, оборудованном хорошей вытяжной вентиляцией. Быстрозамороженное пюре размораживают, выдерживая при температуре 18—20 °С в течение 10—12 ч.
Размороженное, или десульфитированное пюре для контроля на посторонние примеси протирают на протирочной машине через сита с отверстиями диаметром 1 мм.
Сушка овощного и фруктового пюре может быть организована как кондуктивным, так и конвективным способом.
Кондуктивная сушка овощного и фруктового пюре
При кондуктивной сушке используют двух- или одновальцовые сушилки, оборудованные вальцами с некорродирующей поверхностью. Непосредственный контакт высушиваемого продукта с горячей поверхностью вальцов обеспечивает большую скорость теплопередачи и очень быстрое высыхание пленки продукта, нанесенной на вальцы. Сушку на вальцовых сушилках можно вести при атмосферном давлении или под разрежением (в последнем случае сушилки называются вакуум-вальцовыми).
Длительность сушки на вальцовой сушилке от 10 до 30 с и зависит от начальной влажности высушиваемого материала, влажности получаемого продукта, температуры нагрева вальцов, теплофизической характеристики поступающего на сушку продукта и регулируется частотой вращения вальцов.
При сушке под вакуумом длительность процесса сокращается в связи с понижением температуры испарения и лучшей эвакуацией парогазовой смеси из зоны сушки. Температура продукта на вальцах во время сушки не превышает температуры кипения поды, поэтому в вакуум-вальцовых сушилках она будет ниже и будет соответствовать достигнутому разрежению. Однако температура высушенной пленки зависит только от температуры вальцов, а не от степени разрежения в камере сушилки. Поэтому при работе на вакуум-сушилках надо стремиться к тому, чтобы съемные ножи устанавливали возможно точнее на границе зоны окончания сушки.
Некоторые виды сухих порошков, особенно с высоким содержанием сахара, обладают повышенной термопластичностью, трудно отделяются от вальцов и сильно комкуются. Поэтому перед удалением такого продукта с вальцов рекомендуется обдувать его холодным воздухом. При этом он несколько охлаждается и легко сходит с вальцов.
Сушат пюре до содержания влаги 4—6%. Продукт, полученный с валковой сушилки, дробят на мельницах с рабочими частями из коррозиестойкой стали, затем просеивают через шелковое сито и пропускают через магнитное заграждение. Готовый продукт поступает на фасовку и упаковку.
Яблочный порошок изготовляют из здоровых, не поврежденных вредителями яблок по следующей технологической схеме.
Яблоки сортируют на транспортере и направляют на вентиляторную мойку, где тщательно промывают. Мытые яблоки калибруют по размеру на три фракции, которые перерабатывают отдельно. Калиброванные яблоки взвешивают и направляют в дигестер, где пропаривают в течение 10—15 мин при температуре 105°С, а затем протирают на сдвоенной протирочной машине, верхний барабан которой имеет сетку с отверстиями диаметром 1—1,5 мм, а нижний — 0,8 мм. Полученное пюре собирают в емкости и через дозатор передают в смеситель.
Если яблочный порошок изготовляют с добавлением крахмала, то в смеситель направляют просеянный и собранный в резервной емкости крахмал через дозатор. Хорошо протертую и перемешанную массу яблочного пюре и крахмала протирают на финишере через сито с отверстиями диаметром 0,5—0,4 мм или гомогенизируют и сушат на вальцовой сушилке. Полученный продукт дробят и фасуют в термосвариваемые пакеты.
К сожалению, тепловая обработка и измельчение яблок сопровождаются значительными потерями витамина С и других биологически активных веществ, тогда как минеральные вещества, в том числе и микроэлементы, сохраняются полностью.
Яблочное пюре, смешанное перед сушкой с крахмалом, легче сушится, особенно на вальцовых сушилках, что молено объяснить защитным действием крахмала в отношении сахаров.
На двух вальцовых сушилках гомогенизированное яблочное пюре сушат при давлении пара на вальцах 0,2—0,3 МПа, расстоянии между вальцами (в горячем состоянии вальцов) 0,05 мм; продолжительность сушки 20—25 с.
Па распылительных сушилках яблочное пюре можно сушить при любом способе распыления по следующему режиму: температура воздуха на входе в сушилку 145—150 °С, на выходе из сушилки 70—75 °С.
Яблочный порошок обладает приятным кисло-сладким вкусом, светло-кремовым цветом. Оп хорошо восстанавливается водой, образуя пюре, по органолептическим показателям соответствующее приготовленному из свежих яблок.
Общее количество отходов и потерь сухих веществ при производстве яблочного порошка без наполнителя 18—20%. Потери и отходы крахмала 1 %.
Морковный порошок изготовляют из сортов моркови, имеющих небольшую сердцевину и темно-оранжевую окраску и содержащих не менее 13 % сухих веществ, из которых 4—6% составляют сахара. Корнеплоды должны быть целыми, без трещин и повреждений вредителями.
Морковь содержит крайне неустойчивый жир, что осложняет хранение порошка. Более мелкий порошок прогоркает быстрее, вероятно, из-за большей поверхности частиц. Порошок с большим размером частиц, соответствующим проходу через сито № 16, может выдержать хранение в течение 6—7 мес. Сушка с наполнителем (крахмалом) или в смеси с другими овощами придает морковному порошку устойчивость. Вообще следует отметить, что порошки из овощных смесей всегда хранятся лучше. Установлено также, что добавление при сушке тыквенного пюре значительно увеличивает сроки хранения готового продукта.
Морковь перерабатывают по схеме, аналогичной схеме производства яблочного порошка.
Морковь инспектируют на транспортере, но моют в кулачковой моечной машине и калибруют на три фракции (по наибольшему диаметру): крупную более 50 мм, среднюю 50—35 мм и мелкую 34—25 мм. Каждую фракцию перерабатывают отдельно. Калиброванную морковь через весы, направляют в дигестер или пароварочный аппарат, где проваривают ее при давлении пара 0,1 МПа в течение 5—10 мин в зависимости от размера корнеплодов. Проваренную морковь очищают от кожицы в моечно-очистительной машине, затем вручную дочищают на транспортере, после чего протирают на сдвоенной протирочной машине и смешивают с наполнителем (крахмал). Расход крахмала от 5 до 10 % массы исходного сырья.
Полученное пюре сушат на вальцовой сушилке, дробят и фасуют в термосвариваемые пакеты. Сушку проводят по режимам, приведенным для яблочного порошка. Общее количество отходов и потерь сухих веществ при производстве морковного порошка 20—21 %. Потери крахмала не превышают 1 %.
Конвективная сушка овощных и фруктовых паст, пюре и соков
Преимущества этого способа обезвоживания перед другими в том, что при распылении продукта на мелкие капельки значительно увеличивается высушиваемая поверхность и сокращается продолжительность процесса. При этом методе сушки можно использовать воздух, нагретый до высокой температуры (150—180 °С). Вследствие большой скорости испарения влаги температура высушиваемых частиц остается невысокой. Благодаря мгновенной сушке и невысокой температуре частиц высушенный продукт получается хорошего качества.
Распылительная установка включает сушильную камеру, распылительный механизм, воздушный фильтр, генератор тепла для нагревания воздуха, очистители отработавшего воздуха в систему нагнетательных и отсасывающих вентиляторов.
По принципу распыления различают сушилки, работающие с пневматическим и центробежным распылением продукта. В первом случае продукт, проходя через форсунку под большим давлением (1,0—1,5 МПа) распыляется в виде факела с конусом, распределяясь по сушильной башне в виде капель, которые, встречаясь с горячим воздухом, мгновенно высыхают и уносятся проходящим воздухом из зоны сушки или падают на дно башни под действием гравитационных сил. Сушилки с таким принципом распыления продукта, как правило, имеют башню с коническим днищем, что облегчает сбор высушенного продукта. В сушилках с центробежным распылением продукта основным рабочим органом является распылительный диск, установленный на дне башни или подвешенный сверху. Частота вращения диска в современных установках достигает 80000 об/мин. Для распыления овощного и фруктового пюре достаточна частота вращения 7000—8000 об/мин. Сушилки с таким принципом распыления обычно имеют цилиндрические сушильные камеры. Ввод воздуха организуют так, чтобы он поднимал или опускал факел распыла продукта, не давая ему двигаться перпендикулярно стенкам башни.
По способу подачи сушильного агента различают сушилки прямоточные, в которых продукт и воздух движутся в одну сторону, противоточные с движением продукта и воздуха в разные (противоположные) стороны и комбинированные. Для сушки овощных и фруктовых паст и пюре применяют прямоточные сушилки. По типу очистителей воздуха различают сушилки с циклонами или с мешочными фильтрами. По генератору тепла различают сушилки с паровыми или газовыми калориферами для нагревания воздуха. Применяют также электрокалориферы. Наиболее экономичны паровые калориферы, так как не используемое в них для нагревания воздуха тепло собирается (конденсат) и может быть использовано для других целей.
В производстве овощных и фруктовых порошков на распылительных сушилках особое внимание следует обращать на два момента: способ распыления массы и эвакуацию порошка из зоны сушки.
Продукт, подаваемый в зону сушки в виде огромной массы капель, должен быть достаточно и равномерно измельчен на частицы, желательно одинакового размера. Как правило, дисковые распылители диспергируют продукт под действием центробежной силы на очень мелкие частицы, тогда как форсуночные распылители, диспергируя продукт под влиянием большого давления, дают капли более крупные. При выборе метода распыления это следует учитывать. По размеру отдельных капель можно судить о работе распылительного устройства.
Размер капли зависит от вида продукта. Зная уменьшение диаметра капли после сушки в процентах и размер частиц порошка, определяемый ситовым анализом, можно определить размер капель, т. е. картину работы распылителя, и, сообразуясь с общей картиной работы сушильной установки, принимать необходимые меры для регулирования режима сушки. В частности, размеры частиц можно менять, изменяя первоначальное содержание сухих веществ в продукте, вдуванием одновременно с жидкой частью пылевидной фракции порошка в туман, возникающий в процессе распыления. Последнее дает возможность получить так называемый гранулированный порошок, легкорастворяющийся в жидкости за счет увеличения размера частиц и значительного снижения сил сцепления между ними.
Овощи и фрукты, как известно, содержат большое количество углеводов. При потере воды в процессе сушки эти продукты становятся термопластичными, комкуются и налипают на стенки камеры.
Продолжительное пребывание высушенного продукта в зоне высокой температуры приводит к его потемнению и ухудшению вкуса. Для устранения этого недостатка, присущего стандартным распылительным сушилкам, в том числе установкам, эксплуатируемым на отечественных предприятиях, можно применять специальные сушильные камеры с охлаждаемой рубашкой, внутри которой циркулирует воздух необходимой температуры. Это позволяет устранить подгорание порошка, а специальное обдувочное приспособление сдувает его со стенок на дно камеры.
Томатный порошок готовят по следующей схеме: мойка и сортировка томатов, получение томатной пульпы и ее концентрирование, сушка распылением, упаковка томатного порошка.
Технологическая схема получения томатного порошка описана ниже. Свежие зрелые томаты поступают в ванну для замачивания, откуда транспортером направляются в душевую мойку. Вода перемешивается сжатым воздухом, подаваемым из компрессора. Это позволяет тщательно вымыть каждый плод. После мойки томаты поступают на сортировочный стол. Некондиционные плоды удаляют вручную.
Вымытые и отсортированные томаты подвергают дроблению для получения пульпы с частицами определенного размера, которая после очистки от кожицы и семян служит сырьем для концентрирования. Подогретую пульпу через накопительный резервуар насосом подают на протирочную машину. Пульпа протирается путем последовательного пропускания ее через три сита с диаметром отверстий 1; 0,7 и 0,4 мм. Полученный томатный сок поступает в сборник, а из пего по мере необходимости на уваривание в сдвоенную вакуум-выпарную установку, затем в выпарной аппарат для окончательного уваривания до содержания сухих веществ 30%. Из выпарного аппарата томат-паста направляется в питающий резервуар с мешалкой, откуда насосом перекачивается в сушилку в распылительное устройство.
Горячий воздух через специальный воздухораспределитель поступает в сушильную камеру и встречается с влажными частицами продукта, высушивая их. Высушенный томатный порошок опускается в конусную часть камеры, а воздух отсасывается вентилятором в атмосферу. Для улавливания частиц продукта на пути движения воздуха устанавливают циклон.
Основная масса высушенного порошка имеет температуру 45—50 °С, обладает термопластичностью и сильно комкуется, поэтому для охлаждения продукта до 20 °С устанавливают специальный герметичный шнек, в который подается воздух с относительной влажностью 20 %. При этой температуре происходит кристаллизация сахаров, ликвидируется термопластичность и разрыхляются комки.
Во избежание увлажнения порошка, который очень гигроскопичен, выгрузка его герметизирована, а охлаждение, просеивание через вибросито и фасовка в тару осуществляются в условиях сухого кондиционированного воздуха.
Томатный порошок упаковывают в тару с инертным газом, для этого применяют воздухо- и водонепроницаемую упаковку. Для промышленного использования продукт обычно упаковывают в пакеты с полиэтиленовым покрытием или в стальные цилиндрические контейнеры вместимостью по 50 кг.
Сухой томатный порошок необходимо хранить при температуре не выше 5 °С. Чтобы обеспечить длительное хранение продукта при обычной температуре (18—20 °С), разработан метод двухстадийной сушки. Сначала порошок высушивают описанным способом до содержания влаги 3 %, а затем после охлаждения и кристаллизации сахаров досушивают в кипящем слое до влажности 2—2,5%, далее его просеивают и фасуют в тару.
При производстве, например, фруктовых порошков пульпу перед сушкой сгущают в пленочном выпарном аппарате при температуре 50 °С до определенного содержания сухих веществ. Сгущенная пульпа насосом подается в верхнюю часть башенной сушилки, где она распыляется с помощью форсунок. Через кольцевой канал несколько форсунок подают предварительно обезвоженный воздух температурой 90 °С прямо в сушилку, где распыленные частицы продукта предварительно высушиваются. Одновременно происходит и агломерация (укрупнение частиц для придания им свойств сыпучести и предотвращения комкования при растворении в жидкостях) мельчайших влажных частиц продукта. Образующиеся агломераты передаются во вторую зону сушки, где они обезвоживаются в виброкипящем слое.
Под колеблющуюся решетку подают еще более сухой воздух температурой 50 °С. На этой ступени обезвоживания, продолжающегося 1—3 ч, наряду с более глубокой сушкой закрепляется структура агломерированных частиц продукта.
Для окончательной досушки продукт передается в сушилку с впброкипящим слоем, откуда через шлюз системой пневмотранспортеров поступает на упаковочную станцию, где из порошка с помощью вакуума удаляют воздух. Готовый продукт упаковывают в тару в атмосфере азота.
Отработавший воздух (в особых случаях можно работать с инертными газами или азотом) выходит из башни в верхнем се конце и перед повторным использованием очищается и обезвоживается.
Порошок из зеленого горошка вырабатывают по схеме: обмолот (или лущение), отсеивание легких примесей, отделение невылущенных бобов на стручкоотделителе, мойка во встряхивающей или флотационной машине, удаление тяжелых примесей, инспекция на ленточном конвейере (высота слоя 1—2 зерна), разваривание в дигестере в течение 20—25 мин при 105 °С.
В дальнейшем горошек подвергают обработке в той же последовательности, что и шпинат.
Источник: З.А. Кац. Производство сушеных овощей, картофеля и фруктов. Изд. 2-е, перераб. и доп. «Легкая и пищевая промышленность». Москва. 1984