Введение к работе
Актуальность работы. По данным Росстата, численность населения РФ в 2010 году сократилась на 41,7 тысяч человек. Основной причиной смерти россиян стали болезни системы кровообращения. В связи с этим встаёт общенациональный вопрос о профилактике заболеваний сердечнососудистой системы. Одним из вариантов решения данной проблемы является производство продуктов питания, обогащенных веществами, способствующие понижению кровяного давления, укреплению стенок сосудов. Одной из плодовых культур, используемых в качестве плодовой основы при производстве пищевых порошков, может служить арония черноплодная.
Особую ценность в аронии черноплодной представляет сочетание аскорбиновой кислоты и витамина Р, который играет большую роль в профилактике и лечении сердечнососудистых заболеваний, помогает при нарушении сна, головных болях, укрепляет иммунную систему, играет важную роль в укреплении стенок сосудов, поддерживая их нормальную проницаемость и эластичность.
Благодаря содержанию пектиновых веществ арония черноплодная способствует выведению из организма ионов тяжелых металлов и радиоактивных веществ, удерживает и выводит различные виды патогенных микроорганизмов. Пектины нормализуют функционирование кишечника, устраняют спазмы и оказывают желчегонный эффект.
Антиоксидантную активность в плодах аронии черноплодной проявляет витамин Е, который защищает клетки от повреждения, замедляет окисление липидов и формирование свободных радикалов, предупреждает возникновение злокачественных новообразований.
Употребление в пищу свежих плодов носит сезонный характер, в связи с чем возникает проблема длительного хранения и подбора способов переработки с возможностью максимального сохранения пищевой и биологической ценности исходного сырья. Производство из плодового сырья сухих порошкообразных продуктов и полуфабрикатов позволяет равномерно в течение года обеспечивать население этой продукцией и создавать резервы.
Достоинства сушки как метода консервирования общепризнанны -малая масса, недорогостоящая тара для фасовки, хорошая транспортабельность, возможность длительного хранения и перевозки без применения холода и т. д.
Кроме того, актуальной задачей любого современного производства является решение проблем энергосбережения, повышения качества продукции и интенсификация технологических процессов. Исследованию вышеперечисленных проблем посвящали труды такие отечественные ученые как А.В. Лыков, А.С. Гинзбург, В.И. Муштаев, П.А. Ребиндер, П.Д. Лебедев, К.Г. Филоненко, И.Т. Кретов, СП. Рудобашта, Б.С. Сажин, Б.И. Леончик,
B.E. Куцакова, А.А. Гухман, В.В. Красников, М.Ф. Казанский, А.А. Долин-ский, В.П. Дущенко, В.И. Кречетов, П.Г. Романков и др.
Известны несколько принципиально различных технологических схем производства порошков. Однако эти способы имеют один важный недостаток: получение порошка проходит при высокой температуре, что влечёт за собой невосполнимую потерю химического состава исходного сырья и его биологической ценности.
Перспективным видится использование сушки под вакуумом с индуктивным подводом энергии, которая характеризуется высокой скоростью нагрева и небольшой продолжительностью, что сокращает длительность воздействия температуры на продукт, снижает энергозатраты и способствует сохранению питательной ценности термолабильных веществ и повышению качества готовой продукции. При индуктивном нагреве значительно проще устанавливать режимы сушки. Это существенно сокращает потерю теплоты, даёт возможность поддерживать более удобные производственные условия. При производстве достаточно высокого количества тепла, достигается высокая плотность энергии за относительно короткий промежуток времени.
В связи с этим, решение проблем, связанных с преодолением указанных недостатков, является актуальной задачей
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является научное обеспечение процесса вакуумной сушки с комбинированным кондуктивно-радиационным энергоподводом при получении порошка из аронии черноплодной и совершенствование на этой основе процесса и оборудования для его осуществления.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
изучение измельчённых плодов аронии черноплодной как объект исследования; изучение структурно-механических и теплофизических характеристик;
изучение кинетики процесса термолиза измельчённых плодов аронии черноплодной, выявление температурных зон испарения влаги и терморазложения;
экспериментальное исследование процесса сушки измельчённых плодов аронии черноплодной для получения порошков при радиационно-кондуктивном тешюподводе с индуктивным энергоподводом с целью определения рациональных технологических параметров;
комплексная оценка качества порошков, полученных по предлагаемой технологии;
- разработка математической модели процесса вакуумной сушки
измельчённых плодов аронии черноплодной;
- разработка способов производства порошков из плодов аронии черноплодной и конструкций сушильных установок для его осуществления. Проведение промышленной апробации предлагаемого способа и конструк-
ций установок.
Научная новизна. Исследовано влияние влажности измельченных плодов аронии черноплодной на изменение её физических, реологических и тешюфизических свойств.
Исследованы формы связи влаги с материалом плодов аронии черноплодной.
Установлены кинетические закономерности процесса сушки измельченных плодов аронии черноплодной в условиях вакуума при комбинированном кондуктивно - радиационном энергоподводе. По результатам планирования эксперимента и статистической обработки экспериментальных данных установлено влияние различных факторов на кинетику процесса сушки.
Проведено комплексное исследование качественных показателей полученного порошка: химический, минеральный и витаминный состав, гигроскопические свойства. Проведено исследование процесса регидратации порошка в различных технологических средах. Выявлены комплексообра-зующие свойства порошка из аронии черноплодной, определена общая антиоксидантная активность свежей аронии и порошка.
Разработана математическая модель процесса вакуумной сушки измельченных плодов аронии черноплодной при комбинированном энергоподводе.
Практическая значимость работы. На основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных условиях, показана целесообразность применения аппарата с кондуктивно - радиационным энергоподводом для получения порошка из измельченных плодов аронии черноплодной.
Разработаны конструкции высокоинтенсивных вакуумных сушильных установок с индуктивным нагревом для термолабильных продуктов. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ 2374580.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2008 по 2010 гг.), а также на международной научно-техническом семинаре «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов» в ГОУВПО «ВГЛТА» (2010 г.).
Результаты работы экспонировались на Международных постоянно действующих выставках в г. Воронеж и были отмечены 3 дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе, 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка и 32 таблицы. Список литературы включает 109 наименований. Приложения к диссертации представлены на 37 страницах.
