Глава XIV. Сушка овощей и плодов

§ 1. Общие сведения о сушке

При сушке из продуктов удаляется значительная часть содержащейся в них воды. Так как в клетках свежих растительных продуктов пищевые вещества, входящие в их состав, растворимы в воде, то по мере высушивания концентрация этого раствора постепенно увеличивается. Наступает момент, когда раствор становится настолько концентрированным, что создающееся в нем осмотическое давление делает невозможным всасывание питательных веществ клетками различных микроорганизмов. Достигнув такой концентрации, продукт перестает быть скоропортящимся и его можно сохранять без порчи и ухудшения качества в течение длительного времени при условии, что содержание влаги не будет вновь повышаться в процессе хранения. Такой уровень влажности составляет для сушеных овощей 12-14%, для сушеных фруктов 18-25%.

Если продолжать высушивание, то содержание влаги в продуктах можно довести до более низких уровней. Чем меньше влаги остается в продуктах, тем надежнее они защищены от возможности порчи вследствие жизнедеятельности микроорганизмов или активности различных ферментов. Последние входят в состав всех клеток высушиваемых продуктов и в процессах подготовки к сушке и самой сушки не всегда полностью разрушаются.

Но практически достижение более низкой остаточной влажности в продуктах связано со значительными техническими затруднениями и не всегда бывает возможным. Кроме того, в обычных условиях оно не всегда целесообразно.

Связь влаги с материалом продукта

Вода, входящая в состав клеток растительных и других продуктов, связана с остальными веществами продуктов различными видами связи. Различают такие виды связи влаги с материалом:

1) влага, связанная физико-механически. Эта влага не входит органически в состав самого продукта, а лишь удерживается на нем, например влага, смачивающая поверхность частиц продукта или заполняющая капилляры некоторых пористых продуктов. Такая влага при высушивании удаляется в первую очередь и без труда, количество ее может быть различным и не определяется заранее;

2) влага, связанная физико-химически, которая входит органически в состав продукта. Сюда относится так называемая адсорбционная, осмотическая и структурная влага, различающаяся по силе связи ее с основным материалом продукта. Связанная физико-химически влага представляет характерную для каждого продукта естественную влажность, определяемую аналитическим путем. Удаление этой части влаги и является основной задачей при сушке;

3) влага, связанная химически, которая входит в состав молекул некоторых составных частей продукта. Эта влага связана с материалом наиболее прочно, она не может быть удалена обычными методами сушки и при всех расчетах, связанных с сушкой, она не учитывается.

Основной задачей при сушке является испарение воды с поверхности кусочков высушиваемого материала и отвод образовавшихся паров. Первая часть этой задачи может быть выполнена путем нагревания, т. е. подведения необходимого количества тепловой энергии к высушиваемому продукту. Удаление паров воды достигается тем, что эти пары поглощаются каким-либо материалом и вместе с ним отводятся.

Влажность воздуха

В практике наиболее часто применяется сушка с помощью горячего воздуха. При этом способе, нагретый движущийся воздух является теплоносителем, так как он, омывая слой частиц высушиваемого продукта, передает им свое тепло; он же поглощает образующиеся пары воды и уносит их при дальнейшем движении.

При этом чем выше температура нагретого воздуха, подводимого к поверхности высушиваемого материала, тем большее количество тепловой энергии он несет с собой и тем быстрее и больше он может испарить влаги из продукта. Также чем выше температура воздуха в момент его отвода от продукта, тем больше он может поглотить, растворить в себе паров воды, выделившейся из продукта. Существует строгая зависимость между температурой воздуха и так называемой его влагоемкостью, т. е. максимальным количеством паров воды, которые могут в нем содержаться. Некоторые данные об этом приведены в табл. 12.

Таблица 12. Влагоемкость воздуха при разных температурах, г/м³

Как видно из табл. 12, влагоемкость воздуха резко увеличивается с повышением температуры. Если же в воздухе окажется больше паров воды, чем может удержаться в растворенном состоянии, то излишняя часть паров превратится в туман или росу и осядет на поверхности близлежащих продуктов или выпадет в виде осадков. Так, если насыщенный парами воды воздух, при комнатной температуре 20° содержащий в 1 м³ 17,2 г влаги, нагреть до 90°, то он из насыщенного превратится в сухой. Так как при 90° в 1 м³ воздуха может раствориться 418,8 г воды (см. табл. 12), то такой нагретый воздух будет насыщен парами воды всего лишь на

его полной влагоемкости. Это выраженное в процентах отношение фактического содержания паров воды в 1 м³ воздухе к его полной влагоемкости при данной температуре называется относительной влажностью воздуха. Чем ниже относительная влажность воздуха, тем больше паров воды он может поглотить из высушиваемого продукта и, следовательно, тем меньше можно подавать воздуха на сушильную установку.

Скорость сушки в разные периоды

Если даже обеспечить подвод к высушиваемому продукту воздуха строго равномерно по количеству, температуре и относительной влажности, то скорость высушивания продукта не будет такой же равномерной. Это зависит от строения самого продукта и от скорости испарения из него влаги. В начале процесса высушивания в первые несколько минут поглощается та часть влаги, которая смачивала поверхность частиц, например остатки бланшировочной воды. Затем начинается первый, основной период сушки, когда из продукта удаляется вода, входящая в состав самого продукта. Горячий воздух, соприкасающийся с поверхностью частиц продукта, захватывает пары, которые здесь образуются, и отводит их, а из внутренних частиц кусочков продукта по капиллярам к поверхности подводятся новые частицы воды. В течение всего этого периода испарение влаги из продукта происходит на поверхности его частиц. При этом температура продукта значительно ниже температуры греющего воздуха, так как часть тепловой энергии, принесенной воздухом, сразу же расходуется на испарение воды из продукта. Поэтому в первый период сушки не надо опасаться подгорания высушиваемого продукта, даже если сушку производят с помощью очень горячего воздуха (иногда при температуре воздуха 150° и выше). Скорость сушки, т. е. количество испарившейся воды на единицу времени, в этот период также остается постоянной, поскольку испарение ее идет на поверхности частиц, а из внутренних частиц постоянно подводятся по капиллярам новые частицы влаги. Этот период так и называется периодом постоянной скорости сушки.

Когда же в продукте остается мало влаги, то при прежней скорости ее испарения с поверхности частиц она уже не успевает подходить из центра к поверхности. Начинается период падающей скорости сушки. Скорость сушки резко замедляется и зона испарения переносится с поверхности в глубь кусочков. В период падающей скорости сушки горячий воздух проникает в глубь частиц и поэтому продукт нагревается до температуры греющего воздуха. В этот период следует опасаться пригорания продукта, поэтому рекомендуется несколько снижать температуру поступающего воздуха.