Исследование конвективного процесса сушки рогов оленей северных

Введение . Особенностью оленей северных является наличие рогов как у самцов, так и у самок, что удваивает ежегодное количество срезанных рогов, насыщенных ценными биологически активными веществами. Наличие большого поголовья оленей северных в районах Крайнего Севера требует постоянного внимания к совершенствованию технологии сушки (консервирования) и переработки рогов [1].

Так как свежесрезанные рога оленей наполнены кровью и содержат от 70 до 80 % влаги [1], то требуется немедленная тепловая обработка в течение 6–10 часов после процесса срезки (заготовки), чтобы не допустить процесс разложения.

В настоящее время для увеличения длительности хранения свежесрезанных рогов до процесса переработки их просто замораживают на местах заготовки, что требует дополнительных незапланированных расходов.

Существующие методы консервирования рогов заключаются в варке путем кратковременного погружения в воду с температурой до 100 °С и дальнейшей сушке путем проветривания в течение 25–30 дней. Данный способ длительный, и его результаты не всегда отвечают предъявляемым техническим требованиям.

Цель исследований. Определить оптимальные сроки консервирования рогов оленей северных при использовании конвективного метода сушки.

Задачи исследований: определение убыли веса и скорости сушки рогов оленей северных в конвективной сушилке.

Объекты и методы исследований. Объектом исследования являются свежесрезанные рога оленей северных. Экспериментальные исследования проводились на лабораторной конвективной сушилке ГП-80 в соответствии с действующими ГОСТами и общепринятыми методиками, обеспечивающими получение первичной информации с последующей их обработкой на ПЭВМ.

Результаты исследований и их обсуждение. С целью уменьшения времени процесса сушки (консервирования) и сохранения ценных биологически активных веществ, так широко применяемых в пищевой промышленности, при расширении линейки выпускаемой продукции сотрудниками кафедры «Технология, оборудование бродильных и пищевых производств» Красноярского государственного аграрного университета была разработана ресурсосберегающая технология консервирования рогов, предусматривающая уменьшение времени процесса консервирования способом жаровой обработки горячим воздухом [2–4].

Для подтверждения эффективности применения разработок по совершенствованию процесса консервирования были проведены экспериментальные исследования по определению времени и скорости сушки рогов оленей северных в лабораторной конвективной сушилке ГП80, представленной на рисунке 1.

Рис. 1. Лабораторная конвективная сушилка ГП-80

В процессе экспериментальных исследований были подготовлены шесть образцов (свежесрезанные рога оленей северных, рис. 2) в режиме 36 суток в течение 12 часов при темпе- ратуре сушке, равной 30 °С, и дальнейшим охлаждении в течение 12 часов с последующим взвешиванием, а также фиксированием в журнале наблюдений.

Рис. 2. Свежесрезанный рог оленя северного

Полученные и обработанные результаты экспериментальных исследований показали, что при конвективной сушке (консервировании) рогов оленей северных можно различить три периода:

• -    период равномерной убыли веса;

• -    период замедленной убыли веса, соответствующий периоду падающей скорости сушки;

• -    период достижения динамического равновесия с влагой теплоносителя.

Из графика, представленного на рисунке 3, следует, что у образцов (рогов) с меньшим весом (1, 3, 5) убыль массы на 10 % больше, чем у образцов с большей массой (2, 4, 6). Длительность сушки, т.е. достижение равновесного состояния у образцов 1, 3, 5 составляет 13–14 суток, а у образцов 2, 4, 6 – 24–25 суток соответственно.

1 2 3 4 5 Б 7 В 9 10111213141516171319 20 212 2 2 3 24 25 2 6 27 28 29 30 313 2 3 3 3 4 35 ЗБ

Длительность сушки, сут

Вес, кг 1

Рис. 3. Изменение массы рогов оленей северных в период воздушной сушки (t=30 °С): 1, 2, 3, 4, 5, 6 – образцы рогов

Изменение влажности рогов оленей северных ( U, %) в процессе сушки рассчитывали по формуле [5]

U = Г ’             ⁽¹)

н где W - количество влаги, кг; Сн - начальная масса рога оленя северного, кг.

Количество влаги (  , кг) определяли по формуле [5]

W = С и - С к ,            (2)

где С к - конечная масса рога оленя северного, кг.

Изменение влажности рогов оленей северных определяли по формуле [5]

Д U = Uu U_{+1 (}           (3)

где Ui, - влажность текущего опытного образца (рога оленя северного), %; U₊₁ - влажность последующего опытного образца (рога оленя северного), %.

Скорость сушки ( , кг/сут) определяли по формуле [5]

Δ

^U = Дт ’

где Дт - длительность сушки, часов.

На основании полученных статистических данных построен график изменения влажности образцов из пантов во времени, представленный на рисунке 4.

1-час

Рис. 4. Зависимость влажности пантов оленей северных от времени процесса сушки

Из рисунка 4 следует, что после небольшого периода прогрева образцов до 12 суток критическая влажность достигает 40 % при начальной влажности 20 % (образец 1) и 24 % у образца 5 с первоначальной влажностью 75 %.

Далее, в течение последующих 9 суток, скорость сушки резко падает, идет период убывающей скорости сушки (II период), а с 21-х до 30-х суток наступает период динамического равнове- сия между влагой образца и окружающим воздухом, скорость сушки практически равна 0, что согласуется с динамикой конвективной сушки [5].

На рисунке 5 представлен график изменения скорости сушки образцов из пантов оленей северных, построенный по полученным и обработанным результатам экспериментальных исследований.

и^Уо

Рис. 5. Изменение скорости сушки рогов оленей северных

Из полученных экспериментальных данных, представленных на рисунке 5, следует, что постоянная скорость сушки рогов оленей северных наблюдается в I периоде при 0,3 и 0,6 кг/ч и имеет одно значение. Данное явление объясняется тем, что свежесрезанные рога по своей структуре представляют губчатую костную ткань, наполненную кровью изнутри, и кожный покров с шерстью снаружи. В связи с этим происходит выделение влаги с верхнего слоя с большей скоростью, а изнутри – с меньшей скоростью, так как толщина диффузионного слоя гораздо больше, чем в первом случае.

Аналогичный результат получен на всех шести образцах, а разность скорости сушки между образцами объясняется тем, что они различимы по первоначальному весу и толщине.

Период падающей скорости сушки (период II) подчиняется логарифмическому закону (см. рис. 5). Скорость сушки падает с 0,3 до 0 кг/ч на десятые сутки.

У рогов (пантов) образцов 1, 4, 5 и 6 с первоначальным весом 0,425–0,758 г период постоянной убыли веса равен 12 суткам и составляет от 0,027 до 0,035 кг/сут, а период замедленной убыли веса начинается с 12-х до 21-х суток, в это период скорость уменьшается и составляет примерно от 0,007 до 0,01 кг/сут, далее в течение еще 10 суток уменьшаемая масса приближается к 0 кг/сут, т.е. достигается состояние динамического равновесия, после чего масса рогов практически не изменяется.

Выводы

• 1.    В процессе конвективной сушки количество удаляемой влаги по сравнению с первоначальным весом рогов оленей северных составляет от 28 до 50 %.

• 2.    Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что наиболее интенсивное испарение влаги из рогов оленя северного происходит в первые 9–12 суток.

• 3.    В целом длительность процесса консервации (сушки) рогов оленей северных при использовании конвективного метода сушки составляет 20 суток.