Введение к работе
Актуальность работы. Изготовление алкогольных напитков из натурального плодово-ягодного сырья по существующей технологии не экономично, так как из общего содержания физиологически ценных веществ в плодово-ягодном сырье, переход экстрактивных веществ в морсы и настои, полученные по типовой технологии, составляет 40... 50%.
Поэтому поиск и разработка новых технологий и оборудования, позволяющих интенсифицировать процессы сушки сырья и его экстрагирования, повысить качество и безопасность алкогольных напитков, снизить стоимость готовой продукции, является актуальной проблемой для производителей ликероводочнои отрасли. Использование сушеного сырья позволяет организовать выпуск популярной продукции в течение года.
Существенный вклад в теорию, технологию, разработку процессов и оборудования для получения алкогольных напитков из плодово-ягодного сырья внесли П.М Мальцев, И.И Бурачевский, Г.В. Полы-гина, Р.А. Зайнуллин, П.Я. Бачурин, В.Л. Яровенко, В.В. Золотарев, Е.В. Ильина, П.А. Гуревич и другие.
Очевидна целесообразность проведения исследований по комплексной переработке плодово-ягодного сырья, разработке эффективных технологий получения ликероводочных изделий и изучения свойств полученных продуктов.
Ценность дикорастущих плодов и ягод определяется комплексом содержащихся в них биологически активных веществ (БАВ). Некоторые из них обладают капилляроукрепляющим, антиатеросклеротиче-ским, гипотензивным, а также гормональным действием. Кроме того, БАВ растений действуют мягче, чем синтетические аналоги, оказывают комбинированное воздействие на организм и пригодны для длительного применения.
Рябина обыкновенная и черноплодная являются ценным поливитаминным сырьем. Поэтому ее плоды нашли применение в различных областях народного хозяйства, в том числе в ликероводочном производстве.
Экстракты из плодов рябины широко используются для производства бальзамов, наливок, сладких и горьких настоек, винных и десертных напитков и др. Так, бальзамы обычно добавляют в чай, кофе или различные коктейли. Выпускают бальзамы, пригодные для упо-
требления в абсолютно чистом виде - в этом состоит их главное конкурентное преимущество. Бальзамы включают более 20 компонентов, представляющие собой прекрасно подобранный фирокомплекс, различные элементы которого органично дополняют друг друга.
Все изложенное выше и определяет большой интерес к рябине. Однако вопросы, касающиеся технологии комплексной переработки плодов, изучены недостаточно. На практике в основном используется гидрофильная часть ягод. В то же время отходы в виде жома богаты биологически активными веществами и могут быть использованы в качестве вторичного сырья.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры промышленной энергетики ВГТА на 2006 - 2010 гг. «Исследование процессов тепломассообмена, повышение эффективности технологического оборудования и энергоиспользования» (№ гос. регистрации 01.960.007320).
Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы является повышение эффективности сушки и экстрагирования плодов рябины обыкновенной и черноплодной в псевдоожиженном слое, обеспечивающих высокое качество и максимальный выход физиологически ценных компонентов.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
исследовать структурно-механические и теплофизические свойства плодов рябины, а также формы связи влаги с материалом;
изучить аминокислотный состав плодов рябины и потери ароматических веществ в процессе сушки;
исследовать гидродинамику и кинетику сушки плодов рябины;
построить математическую модель нелинейной кинетики сушки плодов рябины в псевдоожиженном слое;
изучить кинетику экстрагирования экстрактивных веществ из рябины и установить влияние основных режимных параметров на выход физиологически ценных компонентов;
установить возможность интенсификации процесса экстрагирования наложением низкочастотных механических колебаний;
разработать варианты технологической схемы получения водно-спиртового экстракта из целых и измельченных плодов рябины;
разработать и внедрить конструкцию эффективного экстрактора с перемешиванием дисперсной фазы в псевдоожиженном слое.
Научная новизна. В процессе проведения исследований установлены следующие результаты и закономерности.
Обоснована эффективность комплексного подхода к решению проблемы сушки и экстрагирования плодов рябины обыкновенной и черноплодной, включающего известные технологические приемы и новые технические решения.
Обобщены полученные результаты по структурно-механическим и теплофизическим свойствам плодов рябины, формах связи влаги с материалом, аминокислотному составу и убыли ароматических веществ в процессе сушки.
Выявлены кинетические закономерности процесса сушки плодов рябины в псевдоожиженном слое с осевой и тангенциальной подачей теплоносителя в рабочую камеру сушки.
Построена математическая модель нелинейной кинетики сушки плодов рябины в псевдоожиженном слое, используемая для более точного определения параметров влагосодержания и температуры плодов и теплоносителя, а также для разработки методики инженерного расчета промышленной сушилки.
Установлены кинетические закономерности процесса экстрагирования и влияние режимных параметров на выход физиологически ценных компонентов.
Обоснована возможность интенсификации процесса экстрагирования наложением низкочастотных механических колебаний.
Практическая ценность и реализация результатов работы: 1) рациональные параметры сушки плодов рябины в псевдоожиженном слое при осевом и тангенциальном подводе теплоносителя;. 2) методика и программа расчета нелинейной кинетики сушки рябины в псевдоожиженном слое; 3) рациональные параметры процесса экстрагирования из плодов рябины; 4) варианты технологической схемы получения водно-спиртового экстракта из целых и измельченных плодов рябины; 5) методики инженерного расчета сушилки и экстрактора; б) конструкция экстрактора с перемешиванием дисперсной фазы в псевдоожиженном слое и ее внедрение на ОАО «Бутурлинов-ский ликероводочный завод»
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2006 по 2010 гг.), на IX международной конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» г. Казань (2008 г.), на I Все-
российской студенческой научной конференции «Молодежная наука - пищевой промышленности России» г. Ставрополь (2009 г.), на I Общероссийской электронной научной конференции «Актуальные вопросы современной науки и образования» г. Красноярск (2010 г.), на ОАО «Бутурлиновский ликероводочный завод» (с 2008 по 2010 гг.).
Результаты настоящей работы представлены на конкурсах и выставках и награждены дипломом и золотой медалью.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок и 6 таблиц. Список литературы включает 152 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.
