Сухие плоды, как пищевой продукт, хорошо известны во всем мире. Их главное преимущество в том, что они являются экологически безопасным и калорийным продуктом, имеют медицинские и диетические свойства, характеризуюся превосходным вкусом и ароматом, поэтому спрос на них растет с каждым днем. Экологически безопасные натуральные пищевые продукты содержат естественные элементы и витамины стимулируют и активизируют физиологическое состояние организма. В развитых странах мира спрос на экологически чистые, натуральныепродукты питанияявляется очень высоким и его уровень ежедневно повышается. Следует отметить, что производство сухофруктов в Грузии в основном происходит вручную, по старинной технологии, в результате чего продукт теряет свои уникальные свойства.
Сушка имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами хранения, проста технология и используемое оборудование, в результате сушки масса и объем сырья резко уменьшается и достигнута большая экономия места хранения и транспортных средств. Сушеные фрукты не очень требовательны условиям хранения, не требуют каких-либо специальных условий хранения упаковки и герметизации.
Субтропическая хурма в Грузии широко распространена. Климатические и почвенные условия оказались весьма подходящими для неё.Плоды хурмы Характеризуютсявысокими вкусовыми свойствами, богатым содержанием полезных веществ и др. Примечательно, что преимущественно в плодах содержатся более 90% моносахаров — глюкозы и фруктозы. В этом отношении хурма уступает только лишь винограду. В Грузии разрабатывали технологии всевозможных консервных изделий (варенье, компоты, джемы, цукаты, сухофрукты, концентраты и др.). Следует отметить, что изготовленный на основе концентрата хурмы продукт для детского питания, характеризуется высокими радиопротекторными свойствами. Много работ было проведено для осуществления искусственной сушки плодов хурмы. Проведены, также обширные опыты по применению производственных мощностей чайных фабрик для сушки плодов хурмы. Однако все эти огромные количества опытов для промышленного освоения плодов субтропической хурмы не дали практических результатов. Из- за этого, а также в виду того, что плоды в биологической спелости становятся мягкими настолько, что практически невозможно транспортировать до местареализации, население не заботится о растениях хурмы, стали сокращаться их насаждения. Поэтому имеет большое значение проведение исследований, способствующих созданию технологического приема, который обеспечит практическое использование этих полезных и ценных плодов.
Многочисленные опыты по искусственной сушке нарезанных плодов хурмы не дали практического результата, несмотря на то, что некоторым сортам хурмы дали высокую оценку. Не осуществлению в практике искусственной сушки плодов субтропической хурмы дает объяснения известный исследователь субтропических культур Г. Фишман – «Плоды хурмы богаты содержанием белковых веществ, которые под действием высоких температур подвергаются денатурации, плод твердеет, и в некоторых случаях, становится хрупким».
На основе экспериментальныхисследований технологические параметри сушки хурмы таковы: нарезанные плоды подвергаются термической выдержке при температуре 70-800С в течение 0,5-1 часа с целью инактивации ферментной системы, а также создании условия гидролиза протопектина, затем происходит подсушка с продуванием воздуха, с доведением влажности нарезанных плодов в пределах 60±5%. После этого материал измельчается и выдавливается через матриц с отверстиями диаметром 7 мм, сушка гранулообразной массы проводится при температуре 70-900С в течение 0,5-1 часа. Остаточная влажность свежих высушенных гранулов хурмы должна быть в пределах 20-25%.
Для установления главных факторов, действующих на процесс гранулирования резанной и сушенной субтропической хурмы была спроектирована экспериментальная установка.
Для Оценки процесса гранулирования сухофрукта субтропической хурмы получили два параметра оптимизации: полные энергозатраты на гранулирование единицы материала E, квт. ч/т и внешний реализационный вид К. Последний параметр оценили на четырех уровнях — очень хороший (2), хороший (1), средний (0), неприемлемый (-1).
Для эксперимента употребляли соответственно обработанные сорта субтропической хурмы «Чинебули» и «Костата».
Условия эксперимента приведены в таблице 1. Исполнена реализация центральной композиционной ротатобельной матрицы планирования.
Таблица 1
Условия эксперимента процесса гранулирования
резанной и сушенной хурмы.
| Факторы и их уровни | Vшн, с-1 | Vн , с-1 | W, % | |
| Кодированное обозначение | X1 | X2 | X3 | X4 |
| Основной уровень | 2.0 | 0.20 | 4.0 | 60 |
| Интервал варьирования | 0.5 | 0.05 | 1.0 | 5 |
| Верхний уровень | 2.5 | 0.25 | 5.0 | 65 |
| Нижний уровень | 1.5 | 0.15 | 3.0 | 55 |
после исключения статически незначительных эффектов, получили уравнения адекватной регрессии в кодированных масштабах следующего вида:
— для внешнего вида реализации
K =0.8+0.3x1 + 0.2 x2 — 0.1 x3 -0.3 x4 -0.2 x2x3 — 0.1 x12 — 0.1 x42; (1)
— для полных энергозатратов за гранулирование
E = 14+ 3x1 + x2 + x3 — 2 x4 — 0.5 x12 — 0.5х42; (2)
Уравненияоб адекватностирезультатов приведены в таблице 2.
Перевод полученных уравнений регресса в натуральных масштабах учитывая условия эксперимента (таб. 2) возможно формулами:
(3)
Таблица 2
Регрессииуравненияадекватностирезультатов (1) да(2)
| параметры | N | N0 | f1 | f2 | m | S2 | S2неод | 1-α | E1отч | Fкрит. |
| K | 31 | 7 | 6 | 17 | 9 | 0.071 | 0.17 | 0.95 | 2.54 | 2.70 |
| E | 31 | 7 | 6 | 18 | 8 | 3 | 6.9 | 0.95 | 2.30 | 2.66 |
рис. 1. одноизмеримые сечения параметров оптимизации
Анализ параметров оптимизации одноизмеримых сечении показывает, что на равных условиях важны все факторы. Кроме того, с увеличением коэффициента X1 параметри резко параболическиувеличиваются, а с ростом фактора X4 параболически значительно уменьшаются. С ростом фактора Х2 и Х3 параметр E возрастает линейно. С ростом фактора Х2 К параметр увеличивается, а сростомфакторов X3 — линейно уменьшается.
Желание получить целевой продукт максимальной товарной характеристики с минимальными энергозатратами, практически недостигаемо. Соответственно надо наметить компромиссную задачу: получить целевой продукт, имеющий максимальную товарную характеристику, а параметр E ограничить, исходя из уравнения (2), обозначенное уравнение пишется следующим образом:
K → мах; когда E = 14 квт.ч/т; — 2 ≤Xi ≤2; i =1, 2, 3, 4. (4)
Классический способ нахождения целевого условного экстремума представляет собой метод неопределенных множителей Лагранжа. Для этого вводится вспомогательная функция Ф и задачу доводили до задачи безусловного экстремума.
Это функция формируется следующим образом:
(5)
Если возьмем частных производимых функции (5) для каждой переменной, а также для , который является неопределенным множителем Лагранжа и ровняется Хi перемешенных, и их сравним к нулю, получим систему из пяти уравнений:
(6)
Решение системы уравнения дает следующие значения факторов и параметров в рамках эксперимента:
В это время, параметры оптимизации получают следующие значения:
— Внешний реализационный вид грануля К= 1,14
— Энергозатраты на гранулирование единицы массы E=18.7 квт.ч/т.
Погрешность между параметрами, полученная при помоши оптимизации и полученная экспериментом в оптимальных условиях составляет: 2,9% — для энергозатратов гранулирования и 7,9% — для внешнего вида реализации.
Как видно, результаты полученные экспериментом и при помощи оптимизации хорошо согласуются друг с другом.
Таким образом, результаты оптимизации процесса гранулирования размельченного и сушенного фрукта субтропической хурмы практически реализуемо и имеет основу использования в промышленных условиях.
список литературы
- Гогишвили Н. — Производство сухой продукции из плодов субтропической хурмы, Труды международной научно-практической конференций “Иновационные технологии и современные материалы”. Кутаиси, 2013. стр.16-19.
- Гогишвили Н. Сеидишвили Н. – Сушка гранулированной хурмы, Труды международной научно-практической конференций „Иновационные технологии и современные материалы“. Кутаиси, 2010. стр. 25-27.
- Исследование – разработка технологических параметров гранулированных сухофруктов плодов субтропической хурмы. Гогишвили Н. МБМ полиграф. Кутаиси. 2009г. Монография
- Лазишвили Л. Гогишвили Н. – К вопросу сушки измельченных плодов субтропической хурмы сортов „Чинебули“ и „Костата“, Сообщения Академии Сельскохозяйственных Наук Грузии, том 16.Тбилиси. 2006г. стр. 174-179;
- Лазишвили Л. Гогишвили Н. – Персективы производства сухих продуктов из плодов субтропической хурмы в имеретинском регионе грузии, „Субтропические культуры“, Анасеули, 1-2, 2005г. стр.191-195.
- ФергинР.В. Методиоптимизациивлесопильно-деревообрабатывающемпроизводстве. Москва. Леснаяпромышленность. 1985-215с.[schema type=»book» name=»Оптимизация процесса гранулированиясухофрукта субтропической хурмы» description=»Среди многочисленных методов консервирования сушка пищевых продуктов приобретает все большее значение. Несмотря на то, что проведены широкие исследовательские и практические работы по применению плодов хурмы в консервной промышленности показано, что из неё производятся только сухофрукты. Разработаны технологические параметры нового измельченного, но определённой формы изделия, в виде крупки. Реализация центральной композиционной ротатабельной матрицыпланирования позволила получить адекватные уравнения регрессии для описания процесса гранулирования субтропической хурмы. методом неопределенных множителей Лагранжа полученыоптимальные значения показателей процессагранулирования.» author=»Гогишвили Нана Джемаловна, Кинцурашвили Кетеван Милордиевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]