Эффективность консервирования плодоовощного сырья с использованием ступенчатой тепловой стерилизации

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Демирова А. Ф., Дарбишева А. М., Ахмедова М. А. Эффективность консервирования плодоовощного сырья с использованием ступенчатой тепловой стерилизации // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2015. – Т. 13. – С. 1456–1460. – URL: http://e-koncept.ru/2015/85292.htm.
Аннотация. В работе представлены инновационные ресурсосберегающие технологии производства конкурентоспособных высококачественных и безопасных плодоовощных консервированных продуктов, основанные на использовании на отдельных стадиях производства новых технологических приемов с применением электрофизических и тепловых воздействий на плодоовощное сырье и ступенчатой тепловой стерилизации. Авторами также разработаны и предложены новые конструкции устройств для предварительного подогрева плодов и овощей в банках перед стерилизацией и аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации; получены математические модели для определения технологических параметров исследованных процессов.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Демирова Амият Фейзудиновна,Доктор технических наук, Дагестанский государственный технический университет

Дарбишева Асият Магомедовна, Аспирант, Дагестанский государственный технический университет

Ахмедова Марьям Арсеновна,Аспирант, Дагестанский государственный технический университет

Эффективность консервирования плодоовощного сырья с использованием ступенчатой тепловой стерилизации

Аннотация.В работе представлены инновационные ресурсосберегающие технологии производства конкурентоспособных высококачественных и безопасных плодоовощных консервированных продуктов, основанные на использовании на отдельных стадиях производства новых технологических приемов с применением электрофизических и тепловых воздействий на плодоовощное сырье и ступенчатой тепловой стерилизации. Авторами также разработаны и предложены новые конструкции устройств для предварительного подогрева плодов и овощей в банках перед стерилизацией и аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации; получены математические модели для определения технологических параметров исследованных процессов. Ключевые слова:способ консервирования, технология,ступенчатая стерилизация,консервированные продукты, предварительный нагрев, тепловая энергия, электромагнитное поле.

ВведениеКонсервной промышленности принадлежит особая роль в обеспечении населения, независимо от географического положения и сезона года, высококачественными продуктами питания.Насыщение продовольственного рынка конкурентоспособной консервной продукцией за счет снижения ее себестоимости и повышения качества с использованием более эффективных ресурсосберегающих и экологически безопасных способов и технологий является одной из важнейших проблем в перерабатывающей промышленности. Многие компании сегодня вынуждены искать способы максимально снизить потребляемое количество тепловой энергии, а непрерывно растущая стоимость энергоресурсов, делает этот поиск способом выживания на рынке.Нами разработан новый способ ступенчатой тепловой стерилизации консервированных продуктов в герметическиукупоренной таре, который не требует специальных дополнительных материальных затрат и осуществляется в обычном аппарате для ступенчатой тепловой стерилизации.Цель исследованийЦелью работы является создание инновационных, эффективных, ресурсосберегающихтехнологий производства высококачественных и конкурентоспособных плодоовощных консервированных продуктов, позволяющих с использованием новых способов консервирования и эффективных устройств и аппаратов для стерилизации консервов существенно сократить материальные ресурсы и повысить качество готовой продукции.

Экспериментальная частьДля сравнения нами предварительно проведены исследования по прогреваемости консервируемых продуктов по режимам традиционной технологии и при ступенчатой стерилизации.На рисунке 1приведены сравнительные результаты прогреваемости и фактической летальности консервов «Компот из черешни» в банке объемом 1,0 л при ротационной ступенчатой стерилизации и по традиционной технологии.

Рис.1. Кривые прогреваемости (1,2разработанный способ), (5,6традиционный способ) и фактической летальности (3,4разработанный способ), (7,8традиционный способ) в наиболее и наименее прогреваемых точках консервов «Компот из черешни» при ротационноступенчатой стерилизации и по традиционной технологии

Анализируя графики прогреваемости и фактической летальности, можно сделать вывод, что разработанные режимы стерилизации обеспечивают промышленную стерильность, при этом обеспечивается равномерный нагрев продукта во всем объеме банки и сокращение продолжительности процесса, что улучшает качество готового продукта и обеспечивает экономию тепловой энергии.При стерилизации по традиционной технологии центральный слой компота прогревается медленнее, чем периферийный, причемтемпературная разница между слоями составляет более 68оС.Соответственно и фактические летальности этих слоев имеют разные значения: центральный слой имеет фактическую летальность 198,0 усл. мин., а периферийный 351,0 усл. мин. Коэффициент крайней неравномерности тепловой обработки для данного режима составляет:

Этот показатель является константой, характеризующей термическое сопротивление данного продукта в конкретных условиях стерилизации. Высокие значения Кк.н.указывают на то,что значительная часть консервов (4050%) в данной банке подвергается заметному перегреву.

Одним из эффективных способов совершенствования процесса тепловой стерилизации консервов, на наш взгляд, является увеличение начальной температуры консервов передстерилизацией с использованием тепловых и физических факторов и процессов. Анализируя уравнение термической инерции, имеющий вид

(1)можно сделать вывод, что с повышением температуры продукта ТНк началу стерилизации, логарифмическая составляющая уменьшается, следовательно, уменьшается и общее время прогрева τ . При этом особенно большое влияние повышения начальной температуры продукта на сокращение времени прогрева сказывается применительно к густым по консистенции продуктам, характеризующимся высокой термической инерцией, а при производстве консервов гетерогенной консистенции для прогрева плодов и овощей передих заливкой. При этом заметим, что повышение начальной среднеобъемной температуры продукта отражается положительно не только на теплофизической стороне процесса стерилизации, но и на микробиологической, ибо чем выше температура продукта к началу стерилизации, тем меньше микроорганизмов в нем будет и, следовательно, возрастет эффект стерилизации. Кроме того, с точки зрения стерилизующего воздействия температуры, то практически вплоть до 70оС оно равно нулю, и этот период нагрева целесообразнее как можно ускорить. Разработанные способы консервирования и режимы стерилизации с использованием ротационного и ступенчатого нагрева, а также с применением предварительного повышения начальной температуры консервов с использованием тепловой энергии и электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) позволяют существенно интенсифицировать процесс тепловой обработки и способствуют экономии тепловой энергии, воды а также повышению качества готовой продукции.Сущность предлагаемых способов заключается в следующем. При производстве компота из черешни, согласно технологической инструкции плоды, расфасованные в банки, заливают сиропом температурой 60оС, после чего банки герметизируют и направляют на стерилизацию. Нами предлагается расфасованные в банки плоды предварительно заливать на 23 мин горячей водой с температурой 60оС с последующей заменой на сироп с температурой 95оС с дальнейшей герметизацией банок и последующей ступенчатой стерилизацией в аппаратах непрерывного действияпо новым ускоренным режимам стерилизации. Проведены исследования также по предварительному нагреву плодов в банках в ЭМП СВЧ. Предварительный нагрев плодов в банках посредством заливки горячей воды или в ЭМП СВЧ перед герметизацией, позволяет значительно увеличить начальную температуру консервов перед их стерилизацией, а также снизить температурный перепад между наиболее и наименее прогреваемыми точками. Нашими экспериментальными исследованиями, проведенными при производстве компотов, в различной таре установлено, что 23 минутный нагревплодов в банках горячей водой перед заливкой сиропа, позволяет сократить продолжительность режимов стерилизации консервов, и обеспечивает существенную экономию тепловой энергии.В работе использованы научные методы обоснования полученных результатов при разработке инновационных технологических решений по повышению начальной температуры консервируемых продуктов перед герметизацией банок с использованием тепловой энергии и ЭМП СВЧ. Для подтверждения теоретических положений автором проведены экспериментальные исследования, которые подтверждают эффективность принятых технических решений.Достоверность и обоснованностьосновных научных положений, выводов и полученных автором результатов исследований подтверждены большим объемом экспериментальных данных, адекватностью математических моделей исследованных процессов, полученных с применением современных методов обработки экспериментальных данных, а также анализами результатов физикохимических исследований и органолептической оценки готовой продукции. Авторы непосредственно участвовали в получении исходных и научных экспериментальных данных, ими правильно подобраны объекты исследования, и результаты исследования совпадают с экспериментальными данными.Новизнаработы заключается в решении проблемы повышения качества и конкурентоспособности плодоовощных, консервированных продуктов на основе научнотехнического обоснования, разработки и применения инновационных ресурсосберегающих технологических приемов, основанных на повышении эффективности технологического процесса консервирования за счет использования предварительного нагрева плодов и овощей ЭМП СВЧ, горячей водой, насыщенным водяным паром и ступенчатой тепловой стерилизации консервов.Инновационные ресурсосберегающие технологии производства конкурентоспособных высококачественных безопасных плодоовощных консервированных продуктов, основаны на эффективном использовании инновационных технологических приемовс применением на отдельных стадиях производства электрофизических и тепловых воздействий на плодоовощное сырье и ступенчатой тепловой стерилизации: –научно обоснован способ производства плодоовощных консервированных продуктов в аппаратах периодическогодействия с вращением банок;–научно обоснованы способы тепловой стерилизации для различных растительных консервов с применением ступенчатого нагрева и охлаждения в статическом состоянии и при вращении банок;–научно обоснован и разработан способ производства консервированных плодоовощных продуктов с использованием принципа рекуперации тепла, выделяемого при охлаждении консервов;–научно обоснованы и разработаны способы производства консервированных продуктов с использованием ступенчатого нагрева с воздушным и воздушноводоиспарительным охлаждением при вращении банок;–научно обоснован способ стерилизации низкокислотных консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации в горячей воде и потоке нагретого воздуха в статическом состоянии и при вращении банок;–научно обоснованы энергосберегающие инновационные технологии производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой стерилизации с предварительным нагревом плодов (овощей) в банках горячей водой, насыщенным водяным паром и ЭМП СВЧ;–научно обоснована инновационная технология производства консервированных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой стерилизацией взамен процесса бланширования;Разработаны и предложены новые конструкции устройств для предварительного подогрева плодов и овощей в банках перед стерилизацией и аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации. Разработаны математические модели расчета:–скорости нагрева и конечной температуры продукта консервов в аппаратах периодического действия с вращением тары;–продолжительности нагрева и охлаждения компотов при ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии и вращении банок;–продолжительности ротационного охлаждения компотов и соков в потоке атмосферного воздуха;–продолжительности ступенчатого воздушноводоиспарительного ротационного охлаждения консервов. Новизна предложенных технических решений подтверждена выдачей патентов РФ на изобретения [36].

Результаты и их обсуждение.Значимость для науки результатов исследования заключается в разработке инновационных ресурсосберегающих технологий консервированных продуктов с использованием предварительного повышения начальной температуры продукта перед герметизацией банок и использования рекуперации тепла. Результаты исследований нашли свое отражение в разработке новых режимов стерилизации консервов, а также конструкций аппаратов и устройств для производства высококачественных консервированных продуктов. Полученные теоретические и экспериментальные материалы значительно дополняют, особенно в части разработки новых инновационных способов стерилизации, современные представления о тепловой стерилизации консервированных продуктов.Представленные результаты по использованию ступенчатой тепловой стерилизации и рекуперации тепловой энергии, открывают реальные перспективы реализации новых технических решений для производства конкурентоспособной консервированной продукции.Проведенные теоретические и экспериментальные исследования апробированы в производственных условиях «ОАО Тагиркентский консервный завод», на основании чего разработаны и утверждены технические условия для производства консервов с использованием новых способов консервирования: ТУ 91631100320695042013 «Компот из черешни», ТУ 91631100220695042013 «Компот из айвы», ТУ 91631100120695042013 «Компот из яблок», ТУ 916700420695052013 «Томаты маринованные», ТУ 916700520695052013 «Огурцы маринованные».Выполненная теоретическая и экспериментальная работа определяет ценность диссертации для науки и практики, среди которых наиболее существенными являются большой объем экспериментальных исследований для широкого ассортимента продуктов и разработка современных инновационных технологий для производства консервированной продукции, подкрепленных и новыми конструкциями аппаратов для их осуществления. На основании проведенных исследований обоснована эффективность использования предварительного нагрева плодов и овощей в банках с использованием тепловой энергии и ЭМП СВЧ, разработаны технологии производства консервированной продукции с использованием рекуперации тепла, разработана технология производства консервированных продуктов с внедрением взамен традиционного бланширования СВЧ нагрев плодов и овощей в банках после заливки сиропа (рассола). Проведен сравнительный органолептический и физикохимический анализы, разработанных консервированных продуктов, которые подтвердили их высокое качество. Экономический эффект от внедрения инновационной ресурсосберегающей технологии производства компотов с использованием ступенчатой стерилизации и рекуперации тепла составляет 998,8 рублей на 1 туб продукции, что при среднегодовой производственной программе завода 5 муб в год составляет 4,99 млн. рублей.ВыводыРезультатыработыцелесообразно внедрить на консервных предприятиях по производству плодоовощной продукции и для использования в проектных институтах при разработке и проектировании новых конструкций технологического оборудования для тепловой стерилизации. Следует также продолжить работу по исследованию и разработке соответствующих инновационных технических и технологических решений для другого ассортимента консервированной продукции.Разработанные инновационные и ресурсосберегающие технологии, способы производства, режимы стерилизации и аппараты могут использоваться при производстве различного ассортимента консервированных продуктов. Интересными для промышленного использования являются ресурсосберегающие технологии с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках с использованием тепловой энергии и ЭМП СВЧ, которые позволяют сократить продолжительность тепловой стерилизации и повысить качество готовой продукции.

Ссылки на источники1.Демирова А.Ф. Научнотехническое обоснование и разработка инновационных ресурсосберегающих технологий консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации. Автореф. дис. д.т.н. Краснодар: КубГТУ, 2014. –50с.