Tehnologia deshidratarii fructelor si legumelor – Desfasurarea procesului de deshidratare

DESFAŞURAREA PROCESULUI DE DESHIDRATARE

   Intregul proces de deshidratare cu aer cald al legumelor si fructelor se desfasoara in trei faze sucessive, reprezentate in fig. 54.

Perioadele de deshidratare

 Perioada de preîncălzire

     Durata acestei perioade este scurtă, depinzand îndeosebi de caracteristicile aerului cald  şi nu  constituie  propriu-zis  o  fază de deshidratare.

   Perioada de uscare cu viteză constantă

(secţiunea 2-3)  constituie perioada de deshidratare propriu-zisă şi durează pînă la atingerea umidităţii higroscopice în stratul periferic al produsului. In această fază  umiditatea  de  la  suprafaţa  produsului chiar dacă se micşorează, este  totuşi  mai  mare  decît  umiditatea higroscopică.

     In această perioadă, viteza de uscare nu depinde de mate rialul supus prelucrării, ci de modul cum se realizează procesul. Dacă nu se schimbă condiţiile uscării, atunci viteza de evaporare pentru toate legumele şi fructele şi prin urmare şi viteza de uscare se menţine constantă.

     Viteza de evaporare este în acest caz aceeaşi pentru toate produsele şi aproximativ egală cu viteza de evaporare a umidi tăţii de la suprafaţa apei atunci cînd condiţiile de temperatură, presiune etc. răman aceleaşi.

     Evaporarea de pe suprafaţa materialului se realizează în măsura în care umiditatea din straturile interne ale produsului migrează către suprafaţă. Aceasta antrenează o anumită propor ţie din substanţele solubile (zaharuri, săruri etc.), substanţe care în anumite condiţii duc la formarea crustei.

     In această perioadă temperatura suprafeţei produsului care se usucă rămîne practic constantă şi egală cu temperatura indi cată de termometrul umed al psichrometrului.

     Această situaţie se menţine pană în momentul cand umiditatea de la suprafaţa produsului supus uscării devine egală cu  umiditatea higroscopică. In situaţia enunţată, umiditatea produsului capătă denumirea de umiditate critică. 

     Cantitatea de apă ce se evaporă de pe unitatea de supra faţă, în unitatea de timp, se numeşte viteză de evaporare şi se măsoară de obicei în grame pe m² şi pe minut.

     Temperatura aerului se determină după indicaţiile termometrului uscat, iar temperatura de la suprafaţa produsului (în faza de uscare cu viteză constantă) se determină după  indicaţiile termometrului umed.

     Viteza de evaporare este influenţată de asemenea şi de toţi ceilalţi factori care influenţează uscarea : temperatura şi umiditatea aerului, viteza aerului, mărimea particulelor din produsul de uscat, coeficientul de transmisie a căldurii etc. In timp ce apa de pe suprafaţa produsului se  evaporă,  umiditatea din  capilare şi din spaţiile celulare difuzează treptat din interior spre straturile superficiale, astfel încat în această perioadă suprafaţa produsului rămane mereu umedă.

     In această fază viteza  de  uscare rămîne constantă  pană ce nu mai difuzează suficientă apă din interiorul produsului spre exterior. 

Perioada de uscare cu viteza descrescandă

     Aşa cum rezultă din fig. 54, punctul 3 curba vitezei de us care are o inflexiune bruscă, începînd perioada de uscare cu viteză descrescîndă în care se îndepărtează  din produs o  parte din apa legată şi anume apa coloidală (3-4) şi parţial cea din adsorbţie (4-5).

    In această perioadă viteza de uscare depinde numai de pro prietăţile produsului (structura şi compoziţia chimică) care in fluenţează difuzia internă a apei şi este independentă de para metrii aerului cald folosit la uscare.

     Pe măsură ce uscarea avansează, temperatura produsului se urcă şi acesta devine higroscopic. Cand se atinge umiditatea de echilibru, viteza de uscare devine nulă.

     Această fază finală de uscare prezintă un interes deosebit pentru că depăşirea unei anumite temperaturi a produsului duce la degradări calitative  importante, care se exteriorizează printr-o structură cornoasă a suprafeţei legumelor şi fructelor des hidratate, cum şi prin micşorarea capacităţii  lor de rehidratare. De aceea, în faza finală, temperatura aerului cald trebuie micşorată.

     Temperatura produsului.

In decursul uscării este necesar ca temperatura produsului să nu depăşească 62-75^°C, sensibilitatea la temperatură diferind cu natura acestuia.

     Pentru realizarea corectă a procesului de uscare temperatura produsului trebuie menţinută între anumite limite. Micşorarea temperaturii sub o anumită valoare scade mult viteza us cării, iar creşterea peste o anumită limită duce la degradări calitative : îmbrunarea, carbonizarea, caramelizarea zaharurilor, pierderi de substanţe nutritive, scăderea capacităţii de rehidratare, ca rezultat al unor reacţii chimice complexe ce au loc în produs.

    Daca temperatura   produsului s-ar menţine în decursul deshidratării la valori în jur de 37 ^o C s-ar putea produce alterări de natură microbiologică înainte ca procesul de deshidratare să se fi desavarsit.

     Pe baza experientei practice se poate considera ca in cursul deshidratarii, limitele superioare de temperature ale aerului cald sunt de 70 – 72 ^o C. la finele uscarii, temperatura produsului se apropie de cea a aerului, deoarece asa cum se stie, numai in prima perioada de uscare temperature produsului este egala cu temperatura indicate de termometrul umed.

     La inceputul procesului de deshidratare a legumelor respective in prima parte a fazei a doua ( perioada de uscare cu viteza constanta) cresterea temperaturii aerului nu prezinta niciun pericol, deoarece in acest caz temperatura produsului corespunde temeraturii de sturatie la presiunea partial de vapori a aerului. Cu cat uscarea inainteaza, presiunea vaporilor de apa de la suprafaţa produsului devine mai mică decît cea de saturaţie şi temperatura produsului creşte.

Pentru a se evita creşterea temperaturii produsului peste limitele indicate, respectiv degradarea lui, este necesară reducerea temperaturii agentului de uscare în ultima perioadă a procesului.

Figura 56

     In fig. 56 se arată variaţia în timp a temperaturii cartofilor tăiaţi sub formă de cuburi şi a aerului într-un tunel cu contra curent, în condiţiile : încărcarea uşoară cu 2,5 kg pe m²,  tunelul cu 12  cărucioare,  fiecare  avand o suprafaţă  de cca  40 m^2.

Viteza aerului între grătare la ieşirea din tunel este de 6 m/sec., temperatura umedă 30^°C şi cea uscată 65^°C. Timpul de uscare pentru cartofi cu un conţinut de 6% umiditate este de 7 ore.

     In fig. 57 şi 58 se arată variaţia conţinutului de apă în funcţie de durata uscării  şi  variaţia  temperaturii aerului în tunel. Se constată că în cazul 

cartofilor, în primele trei ore se evaporă cca 80% din apă, iar în următoarele trei ore se evaporă numai cate 6-8 % pe oră.

     Variaţia conţinutului final de apă este influenţată de :

• natura şi compoziţia chimică a produsului, 
• temperatura aerului de uscare,
• viteza aerului cald,
• umiditatea relativă etc.

     Reprezentaţia grafică, în ansamblu, a procesului de uscare, respectiv variaţia umidităţii, a temperaturii produsului şi a vitezei de uscare este dată în fig. 59.