По результатам исследований активности воды при вакуум-сублимационной сушке сгустков кумыса и шубата, обогащенных растительными добавками, разработана комплексная зависимость термодинамических показателей от влажности и температуры для сухих порошков кумыса и шубата, обогащенных морковным соком.
Введение
В настоящее время одним из приоритетных направлений в области пищевой промышленности является создание на основе местного сельскохозяйственного сырья новых конкурентоспособных и экспортоориентированных продуктов функционального назначения, сбалансированных по химическому составу, внедрение в производство которых позволит обеспечить население продуктами питания высокого качества.
На международном рынке наиболее востребованными продуктами функционального назначения являются кисломолочные продукты, обогащенные растительным сырьем. Их ассортимент очень широк и с каждым годом увеличивается [1].
Кумыс и шубат по своей природе являются продуктами лечебно-профилактического назначения. Обогащение сырьем растительного происхождения придает им дополнительную функциональную направленность и возможность использования в питании различных возрастных групп населения.
Так как выработка кумыса и шубата носит сезонный характер, они, как и другие виды традиционных кисломолочных продуктов, имеют непродолжительные сроки хранения. Для круглогодичного обеспечения потребностей населения в функциональных напитках на основе кумыса и шубата с добавлением растительного сырья необходимо их подвергнуть сушке с целью получения сухих порошков длительного срока хранения. С точки зрения максимального сохранения исходных качеств продукта перспективным методом является вакуум-сублимационная сушка. Однако этот метод сушки является продолжительным и требует больших энергетических затрат.
Материалы и методы
С целью снижения себестоимости производства сухих порошков кумыса и шубата, обогащенных растительными добавками, методом вакуум-сублимационной сушки нами разработана новая технология сгущения перед процессом сушки. Ее суть заключается в том, что слабосвязанная влага в составе кумыса и шубата, обогащенных растительными добавками, отделяется от других его компонентов без снижения их исходных качеств [2, 3].
Изменение качественных показателей в процессе вакуум-сублимационной сушки зависит от поведения воды, содержащейся в продукте, которое характеризуется показателем активности воды. Для установления закономерности изменения показателя активности воды в сгустках кумыса и шубата, обогащенных растительными добавками, в процессе их вакуум-сублимационной сушки исследованы процессы сгущения и сушки. Описание установки и методика проведения эксперимента приведены в работе [4].
Результаты исследований
В качестве примера на рисунке 1 приведены результаты исследований зависимости активности воды сгустков кумыса и шубата, обогащенных морковным соком, при различных влагосодержаниях.
Обсуждение результатов
Анализ представленных данных показывает, что по характеру зависимость активности воды от влагосодержания в процессе сушки сгустков кумыса, обогащенных морковным соком, отличается от зависимости активности воды процессе сушки сгустков шубата, обогащенных морковным от влагосодержания в соком. Эта разница объясняется структурой продукта и условиями диффузии влаги из внутренних слоев, исследованных продуктов.
Процесс удаления влаги из продукта при сублимационной сушке происходит в следующей последовательности. В первом периоде происходит удаление слабо связанной воды из кристаллов льда, расположенных на поверхности продукта, а во втором периоде из-за разности температур между поверхностью фронта высушивания и всего замороженного образца какая-то часть слабо связанной воды, имеющей низкие значения энергии связи с каркасом, удаляется, а остальная (в нижележащих слоях) продолжает сублимировать из внутренних слоев к поверхности фронта высушивания. По завершении этого периода, когда практически вся вымороженная влага и некоторая доля прочно связанной удаляются, а температура образца повышается примерно до 0 ºС, остаточная влажность достигает до 15-17 % сухой массы. В третьем периоде, когда температура сушки достигает 36 ºС, удаляется фракция воды, ассоциированная прочными связями и каркасом продукта, в результате чего его остаточная влажность снижается до 5,1÷4,5 %.
На основании полученных данных изотерм десорбции были построены комплексные зависимости теплоты испарения дистиллированной, слабо связанной воды и энтропии связи влаги от влажности и температуры для исследованных продуктов. На рисунке 2 приведены комплексные зависимости для кумыса (а) и шубата (б), обогащенных морковным соком.
Как видно из рисунка 2, комплексная зависимость наглядно показывает изменения термодинамических параметров в зависимости от влажности и температуры продуктов.
По этой зависимости можно легко определить значения таких термодинамических характеристик исследованных продуктов, как теплота испарения, энергия связи слабо связанной воды и энтропия связи влаги в зависимости от влажности и температуры продукта.
Рисунок 2. Комплексная зависимость термодинамических показателей от влажности и температуры для сухих порошков кумыса (а) и шубата (б), обогащенных морковным соком
С точки зрения условий хранения большой практический интерес представляет определение значений активности воды и соответствующей ей конечной влажности сухих порошков продукта.
Выводы
На основании полученных результатов эксперимента можно сделать вывод о том, что оптимальной величиной активности воды для хранения сухих порошков исследованных функциональных кисломолочных продуктов на основе кумыса и шубата, обогащенных растительными добавками, является аw = 0,321 ¸ 0,325 , которой соответствует влажность продукта up = 0,32 ¸ 0,36 кг/кг сухих веществ.
Литература
- Новое в технологии и технике пищевых производств // Материалы II научно-техн. конференции. – Воронеж: ВГТА, 2010. – 528 с.
- Чоманов У.Ч., Шингисов А.У., Мананбаева М.К. Шубатyа кæкæніс шырындары yосылrан сçзбе алу технологиясы // Жаршы. – 2008. – № – С. 60-62.
- Шыyrысов ð.0. Кæкæніс yосылrан yымызды yолдану технологиясы // Жаршы. – 2008. –№ 9. – С. 52-53.
- Шингисов А.У. Сушка кисломолочных продуктов методов сублимации // Новости науки Казахстана. – 2006. – № – С. 187-191.