Исследование сорбционных и десорбционных свойств тыквы

image_pdfimage_print

УДК 677.46
Карима Норкулова,
доктор технических наук, профессор,
Жасур Сафаров,
кандидат технических наук,
Ташкентский государственный технический университет

Представлены результаты исследования сорбционных и десорбционных свойств тыквы. Приведены: значения сорбции и десорбции паров воды образцами тыквы; кривые сорбции и десорбции тыквы; значения показателей капиллярно-пористой структуры образцов тыквы. Выявлено, что процесс сушки исследуемых образцов в вакууме при 65 0С приводит к их гидрофобизации.

S u m m a r y 

The article presents the results of a study of the sorption and desorption properties of pumpkin. Given: the values ​​of sorption and desorption of water vapor samples pumpkin; sorption and desorption curves pumpkin; values ​​of capillary-porous structure of the samples pumpkins. Revealed that the drying process of the samples under vacuum at 65 0C leads to their hydrophobic.

Ключевые слова: тыква, мякоть, свободная и связанная влага, сушка, изотерма.

Keywords: pumpkin pulp, free and bound moisture, drying, isotherm.

В процессе сушки основной задачей является совершенствование процесса, что позволяет применять новую более эффективную технологию производства, улучшающую качество готового продукта [1, 2].

Следует отметить, что перевод сельскохозяйственного производства на рыночные отношения приведет к тому, что доля электроэнергии в себестоимости продукции значительно возрастет. Поэтому поиск новых принципов, методов, способов и средств энергосбережения в процессах сушки сырья, таких как вакуумная ИК-сушка, весьма актуален.

Вакуумные ИК-сушильные установки предназначены для сушки всех фруктов, овощей, лекарственных трав и других продуктов. Процесс сушки осуществляется посредством продукта сушки с определенными параметрами (температура, влажность), обеспечивающими проведение технологического процесса.

В настоящее время тыква приобретает все большее значение как источник сырья для производства пищевых добавок, лекарственных препаратов и косметических средств. Для развития этого перспективного направления важно увеличение ее семенной продуктивности и масличности [3].

Различают следующие виды сорбции: адсорбцию – поглощение веществ поверхностью продукта, абсорбцию – поглощение веществ всей массой продукта, хемосорбцию – химическое взаимодействие между веществом и продуктом. Процесс, обратный сорбции, – десорбция – определяет переход веществ из поверхностного слоя продукта в окружающую среду. На практике наибольшие значения имеют сорбция и десорбция водяных паров [4, 5].

Гигроскопичность – свойство продуктов поглощать влагу из окружающей среды и удерживать ее капиллярами и всей поверхностью. Гигроскопичность сырья зависит от его структуры и состава, а также температуры и влажности окружающей среды. Как правило, порошкообразное сырье (сахар, соль, мука, крахмал) отличаются высокой гигроскопичностью.

Значительно повышает гигроскопичность сырья содержание в нем веществ, способных активно поглощать пары воды из окружающей среды. К таким веществам относятся фруктоза, обусловливающая гигроскопичность продуктов, в которых она содержится в виде меда, соли кальция и магния, присутствующих в качестве примесей в поваренной соли.

Сорбционные исследования тыквы были нами осуществлены на высоковакуумной установке с ртутными затворами и кварцевыми весами Мак-Бэна. Измерения проводили при температуре 293 0К и остаточном давлении воздуха 10-3 – 10-4 Па.

Исследованы сорбция и десорбция паров воды образцами тыквы при 293 0К. Полученные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сорбция и десорбция паров воды образцами тыквы

Образцы

Тыква

№ 1

№ 2

Вакуумная ИК-сушка:

температура сушки – 65 0C

вакуум (-0,8 атм)

Конвективные способ сушки:

температура сушки – 90 0C

без вакуума (1 атм)

Остаточная влажность, %

сорбция, %

десорбция, %

сорбция, %

десорбция, %

10

0,20

0,40

0,45

0,55

30

0,40

1,00

1,30

2,00

50

1,80

3,00

2,20

4,10

65

4,20

6,20

6,50

8,70

80

7,90

13,00

9,60

17,10

90

19,00

26,00

23,40

28,20

100

28,00

28,00

31,00

31,00

Получены результаты исследования сорбционной и десорбционной способности паров воды в образцах тыквы, различающихся условиями сушки (рис.).

Снимок экрана 2015-04-22 в 23.49.59

Рис. Кривые сорбции и десорбции тыквы:

1 – ● Вакуум­­­ная ИК-сушка тыквы: температура сушки – 65 0C; 

вакуум (-0,8 атм)

2 –▲ Сушка тыквы конвективным способом: температура сушки – 90 0C; без вакуума (1 атм)

На основе изотерм сорбции паров воды образцами тыквы по уравнению БЭТ вычислены емкость монослоя, удельная поверхность, суммарный объем паров и радиус субмикроскопических капилляров. Как видно из данных таблицы 2, значение удельной поверхности у образца № 1 тыквы составляет 12,30 м2/г, а у образца № 2 тыквы, отличающегося способом сушки, – 13,73 м2/г. Такие различия имеются в значении суммарного объема пара – у образца № 1 – 0,280 см3/г, а у образца № 2 – 0,310 см3/г.

Капиллярно-пористая структура образцов высушиваемой тыквы при десорбции паров воды при 25 0С приведена в таблице 2.

Таблица 2

Капиллярно-пористая структура образцов тыквы

Образцы

Тыква

№ 1

№ 2

Емкость монослоя (xm,), г

0,0035

0,0105

0,0039

0,0457

Удельная поверхность (Sуд.)м2

12,30

36,77

13,73

92,65

Суммарный объем пор (W0)см3

0,280

0,280

0,310

0,310

Радиус капилляра (rк,), Å

455,19

152,30

128,25

76,42

Полученные результаты исследования сорбционной и десорбционной способности паров воды образцами тыквы во многом оказались зависящими от способа сушки верхней части тыквы.

Сорбция паров воды образцами тыквы при 65% относительной влажности составила 4,20%.

На основании изотермы сорбции паров воды вычислены параметры пористой структуры образцов исследуемой тыквы. Так, удельная поверхность образцов № 1 составляет 12,30 м2/г, суммарный объем пор – 0,280 см3/г.

Выводы. Проведенными исследованиями сорбции и десорбции образцами тыквы паров воды определены параметры пористой структуры и выявлено, что процесс сушки исследуемых образцов в вакууме при 65 0С приводит к гидрофобизации образцов.

Литература

1. Норкулова К.Т., Сафаров Ж.Э., Маматкулов М.М., Фахрутдинов Р.Р. Полезная модель: Установка для сушки инфракрасным излучением. FAP 00655 от 15.09.2011.

2. Норкулова К.Т., Умаров В.Ф., Сафаров Ж.Э. Вакуумная сушка с инфракрасным нагревом – безотходная технология // Сборник научных статей Международной научной конференции «Инновация-2009». Ташкент, 2009. С. 125-126.

3. Ерин И.В. Сортовые особенности семенной и масличной продуктивности тыквы // Научный журнал КубГАУ. 2011. № 72 (08). С. 1-10.

4. Глаголева Л.Э., Корнеева О.С., Родионова Н.С., Шуваева Г.П. Определение сорбционных характеристик растительных полисахаридных комплексов в различных технологических средах // Современные проблемы науки и образования. Воронеж. 2012. № 1. С. 1-6.

5. Норкулова К.Т., Сафаров Ж.Э. Исследование сорбции и десорбции лекарственных трав // Химическая технология. Контроль и управление. Ташкент. 2010. № 4. С. 9-12.

jasursafarov@mail.ru