Обоснование выбора ступенчатого режима СВЧ–конвективной сушки груш

Использование ступенчатого теплоподво-да при сушке груш позволит интенсифицировать процесс сушки, сократить время сушки груш. Применение щадящих температурных режимов, максимально адаптированных к основным кинетическим закономерностям, позволит снизить негативное воздействие на термолабильные вещества груш и повысить их качество.

Целью работы является улучшение качества готового продукта и повышение тепловой эффективности процесса сушки за счет использования ступенчатого режима СВЧ-конвективной сушки груш, снижение энергозатрат на получение готового продукта.

Для эффективной реализации процесса сушки груш необходимо изучить характер связи влаги с определением участков, на которых осуществляется преобразование веществ при повышении температуры, а для подбора оптимальных температурно-скоростных режимов сушки груш необходимо иметь данные о формах связи влаги в сырье. Для этого был проведен дифференциально-термический анализ.

Исследование закономерностей теплового воздействия на груши осуществляли методом неизотермического анализа на комплексном термоанализаторе TGA-DSC фирмы Mettler-Toledo STAR ^е в атмосфере воздуха с постоянной скоростью нагрева 3 К/мин до 423 К.

Количественную оценку форм связи влаги в продукте осуществляли по экспериментальным зависимостям изменения массы образца TGA , скорости изменения температуры DTA и скорости изменения массы DTG (рисунок 1), полученным методом термогравиметрии.

При температуре 298-332 К (участок 1 на рисунке 2) происходит нагрев и удаление физико-механически связанной влаги, имеющей невысокую энергию связи с продуктом. При температурах 353-349 К (участок 2 на рисунке 2) осуществляется десорбция осмотической влаги груши.

Рисунок 1 – Экспериментальные зависимости изменения массы образца груши TGA , скорости изменения температуры DTA и скорости изменения массы DTG

Рисунок 2 – Зависимость –lg α от величины 103/Т исследуемых персиков при нагревании со скоростью подъема температуры 3 К/мин

Интервал температур 349-444 К (участок 3 на рисунке 2) характеризуется высвобождением адсорбционной влаги, а по мере приближения значения температуры к верхней границе интервала – удалением внутренней и адсорбционной влаги груши. При температуре свыше 444 К (участок 4 на рисунке 2) происходит удаление моноадсобционной влаги. При этом возможно частичное разложение вещества.

Проведенный анализ полученных данных позволил выделить периоды дегидратации воды и преобразования сухих веществ при термическом воздействии на груши, а также выявить температурные зоны, которые соответствуют высвобождению влаги с различной формой и энергией связи, что позволит прогнозировать режимные параметры процесса сушки и выбрать среди них наиболее эффективные.

В процессе нагрева наблюдается уменьшение массы образца (кривая TGA ), связанное с потерей влаги. Зависимость скорости изменения температуры DTA хaрaктеризуется зʜa-чительным эндотермическим эффектом в ин-тервaле темперaтур 315-473 K (тaблицa 1), который соотв етствует мaксимaльной скорости дегидрaтaции продуктa и сопровождaeтся интенсивной потерей мaccы обрaзцa.

Таблица 1

Кинетически е темперaтурные хaрaктеристики процecca

Кинетические хaрaктеристики процecca	Зʜaчение пaрaметрa
Teмперaтурa ʜaчaлa эндотермического эффектa, К	302
Темперaтурa пикa эндотермического эффектa, К	423
Темперaтурa oкончaʜия эндотермического эффектa, К	473

Процесс сушки груш исследoʙaли в следующих диaпaзoʜaх изменения технологических пaрaметров: мощность 800 Вт, скорость воздухa изменялacь от 0,4 м/с до 0,7 м/с.

Ha ocʜoʙe дифференциaльно-термическогo aʜaлизa был рaзрaботaʜ cтупен-чaтый режим их сушки (тaблицa 2).

Таблица 2

Ступенчaтый режим сушки груш

Номер этaпa	Moщность, Вт	Скорость воздухa, м/с	Время, с
1	800	0,7	0-600
2	800	0,5	600-2280
3	800	0,4	2280-5580

в

Рисунок 3 – Криʙaя сушки и скорости сушки груш ( а ) при ступенчaтом режиме СВЧ - конвективной сушки груш, термогрaммa ( б ) и темперaтурнaя криʙaя ( в ) при ступенчaтом режиме СВЧ - конвективной сушки груш

Как видно из рисунка 2, во время первого этапа из продукта активно удаляется капиллярная влага, отвод паров которой интенсифицируется за счет высокой скорости теплоносителя, на втором этапе теплового воздействия из сырья выходит осмотическая влага, на третьем этап е – адсорбционная влага и на четвертом этапе удаляется моноадсорбци-онная влага Повышение температуры на заключительных этапах сушки дает возможность осуществлять процесс более активно.

На рисунке 3.представленна кривая сушки и кривая скорости сушки (а), термограмма (б) и температурная кривая (в) при ступенчатом режиме СВЧ - конвективной сушки груш

В процессе теплового воздействия груши претерпевают значительные физикохимические изменения, в результате которых высвобождается вода, содержащаяся в конкретном продукте и определяющая характер происходящих внутри него преобразований вещества.

За счет испарения влаги и разложения сахаров, клетчатки и других органических соединений масса продукта снижается. При этом происходит уменьшение прочности структуры вследствие частичного гидролиза клетчатки, целлюлозы и других сложных углеводов, из которых состоят стенки клеток и межклеточные перегородки.

Применение ступенчатого р ежима сушки груш позволяет уменьшить продолжительность процесса за счет его интенсификации и повысить показатели качества полученного продукта.