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.).
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/г |
12,30 |
36,77 |
13,73 |
92,65 |
Суммарный объем пор (W0), см3/г |
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