Сушка в туннельных сушилках - Морфологическая характеристика сырья

Косточковые плоды состоят из косточки, внутри которой находится семя, мякоти и кожицы с восковым налетом. Характерно, что в свежих плодах все эти разнородные части (гетерогенная система) находятся в состоянии равновесия. У всех составных частей примерно одинаковый потенциал массопереноса. Система, созданная самой природой, устойчива при определенных температуре и влажности окружающего воздуха.
В процессе сушки равновесие нарушается. В этом случае механизм переноса влаги будет зависеть от свойств каждого элемента системы в отдельности. Общее направление движения влаги в процессе сушки от центра плода (от косточки) через слой мякоти и кожицы в окружающую среду.
Очевидно, перемещение влаги и выход ее из плода могут зависеть как от параметров окружающей среды (от параметров сушильного агента), так и от свойств мякоти и кожицы. Переход влаги от одной среды к другой зависит от градиента потенциала переноса и происходит от среды с большим потенциалом к среде с меньшим потенциалом.
Исследования показали, что кожица по сравнению с мякотью обладает большим потенциалом массопереноса, что способствует удерживанию влаги плодами при хранении в свежем виде. С физиологической точки зрения кожица с восковым налетом является защитным покрытием, предохраняющим плод от высыхания в естественных условиях.
В процессе сушки условия равновесия нарушаются, изменяются температура и влажность окружающей среды и, следовательно, градиент влагосодержания на границе мякоть — кожица, что приводит к переносу влаги изнутри плода к поверхности и испарению ее в окружающую среду.
Кожица плодов с восковым налетом превращается в отрицательный для процесса сушки фактор. Кожица, или кутикулярная мембрана, — сложное структурное образование с клеточным строением. Главными ее компонентами являются кутин и воск. Кутин образует каркас этой системы, воск располагается по всей его толще, а также выступает на поверхность. Внутренняя поверхность кутикулы, прилегающая к клеткам мякоти плода, содержит целлюлозу и протопектин, связывающий клетки ткани кожицы с тканью мякоти. Клетки кожицы по своей структуре отличаются от паренхимных клеток мякоти. Они имеют меньшие размеры и удлиненную форму, плотно прилегают одна к другой без заметных межклеточных пространств.

На поверхности кутикулы расположены стерженьки воска, образующие так называемый восковой налет, далее располагается собственно кутикула, состоящая в основном из кутина, полисахаридов и гемицеллюлоз, также инкрустированных воском, а затем расположены слои протопектина, связывающие покровные ткани с тканью мякоти плода. Переход от одного слоя к другому происходит постепенно.
Считают, что на поверхности кутикулы находится наибольшее количество воска, частицы которого имеют определенную структуру и различные размеры, характерные для разных плодов. Форма восковых отложений заметно варьирует у различных видов растений и, очевидно, определяет интенсивность испарения влаги через кутикулу. Плоды с отложением воска в форме пластин труднее отдают влагу. Так, известно, что на 1 см² кожицы слив Венгерка итальянская содержится около 0,1 мг восковидного вещества и толщина его слоя составляет 0,001 мм, а на 1 см² кожицы сливы Венгерка молдавская — 0,2—0,4 мг воска, т. е. 0,04—0,08% воскового вещества от массы плода. Воск, отлагающийся на поверхности кожицы, обладает резко выраженными гидрофобными свойствами, которые он сообщает всей кожице, благодаря чему она почти не смачивается водой.
У различных косточковых плодов толщина, структура и химический состав (наличие воска на поверхности) кожицы значительно различаются, что, естественно, отражается на способности плодов отдавать при сушке влагу. К сожалению, строение и состав кожицы различных плодов исследованы еще недостаточно.
Эти свойства кожицы, являющейся мембраной с плохой влаго- и паропроницаемостью, заставляют для интенсификации сушки изыскивать такие методы подготовки плодов, которые были бы направлены на изменение этих свойств.
Гидротермическая обработка (бланширование) может в зависимости от режима ее проведения оказывать на кожицу различное действие. С одной стороны, под воздействием тепла и воды возможны частичный смыв веществ воскового налета, изменение его структуры и свойств. С другой стороны, под действием тепла возможна механическая деформация, приводящая к образованию мелких трещин и частичному отслоению кожицы от мякоти, что способствует образованию путей для перемещения влаги. Наконец, возможен и некоторый гидролиз веществ, цементирующих клетки кожицы.
На изменение гидрофильных свойств этой мембраны могут оказывать влияние и поверхностно-активные вещества, которые применяют в некоторых случаях для обработки поверхности сырья и ускорения процесса сушки.
Ткань мякоти всех плодов имеет клеточное строение, но структура этой ткани у разных плодов различна. Она отличается размерами клеток, прочностью клеточных стенок, плотностью прилегания клеток друг к другу и большим или меньшим количеством межклеточного пространства (свободное пространство).
Структура и свойства растительной клетки имеют большое значение не только с точки зрения физиологии растений, но и для технологии производства различных продуктов из растительного сырья.
Клеточная ткань плодовой мякоти пориста, величина этой пористости у различных плодов неодинакова. Поры (свободное пространство) дают возможность передвигаться по ним влаге и сравнительно крупным молекулам растворенных веществ.
Считают, что свободное пространство образует единую гидростатическую систему растения и играет роль как в поглощении и передвижении влаги и растворенных веществ, так и в создании условий для проявления осмотических явлений.
Структура и свойства паренхимной ткани мякоти разных плодов различны. Так, паренхимная ткань яблок состоит из клеток, имеющих достаточно прочный каркас из целлюлозной оболочки, позволяющей клеткам хорошо сохранять свою форму неправильных многогранников, сопротивляться механическим воздействиям, внешнему и внутреннему давлению. Мякоть яблок характеризуется значительной пористостью, большим количеством межклеточных пространств, заполненных влагой или воздухом. Эта особенность ткани яблок способствует более легкому удалению влаги в процессе сушки.
Клетки мякоти слив имеют совершенно другие-свойства. У них нет прочного скелета, и они не способны сохранять определенную форму. Наоборот, они легко уподобляются эластичным мешочкам, которые свободно растягиваются или сжимаются под действием механических сил. Клетки плотно прилегают одна к другой, поэтому ткань не имеет ярко выраженных межклеточных пространств. Благодаря этим свойствам при возникновении внутриклеточного давления вследствие теплового расширения во время нагревания клетка, а следовательно, и вся масса мякоти способны расширяться, увеличиваться в объеме. Кожица плода сливы малорастяжима, поэтому часто может наблюдаться растрескивание ее как при сушке, так и при консервировании.
Таким образом, структурные свойства ткани могут оказывать влияние на величину и характер усадки материала в процессе сушки.
Большое значение в оценке сортов фруктового сырья для промышленной переработки имеет прочность плодов, т. е. устойчивость их к статическим нагрузкам. Это так называемые реологические свойства. Знать эти свойства важно, поскольку в настоящее время уже широко применяются механизированные методы уборки урожая и бестарной транспортировки плодов.
Реологические свойства плодов зависят от структуры и свойств мякоти и кожицы. К сожалению, исследованиями этих свойств до настоящего времени занимались мало и сведений, характеризующих различные виды фруктового сырья с этой точки зрения, очень мало.

Таблица 10

В табл. 10, по данным МНИИППа, приведены средняя и минимальная прочность кожицы некоторых сортов слив (прочность кожицы к статическим нагрузкам определяли прибором ОПТ-10, сопротивление проколу — прибором ИДП-500). Исследования различных методов транспортировки плодов показали, что при покали елях прочности ниже минимальных транспортировка сырья в крупной таре и тем более бестарная должна быть запрещена.
Наконец, следует иметь в виду, что благодаря наличию в клетке ряда барьеров, препятствующих свободной диффузии молекул воды и растворенных веществ, и также мембран, обладающих избирательной проницаемостью, и из-за наличия разности концентраций растворов, находящихся внутри клетки, и растворов внешней среды, заполняющих межклеточное пространство, клетка приобретает свойства осмотической ячейки. Эти свойства являются важнейшими для растительной клетки как точки зрения физиологии плода, так и с точки зрения технологии переработки.