Размер и масса плода, содержание косточек, наличие кожицы и ее свойства —это так называемые технологические свойства сырья, которые являются важнейшей характеристикой для сушки плодов.
Большинство косточковых плодов подвергаются сушке в целом виде, только крупноплодные сорта абрикосов и персиков сушат разрезанными на половинки.
Испарение влаги в процессе сушки происходит с поверхности плодов, и, следовательно, важным показателем при этом является соотношение между поверхностью и объемом плода.
Косточковые плоды имеют сферическую форму, поэтому поверхность и объем плода с достаточной точностью можно рассматривать как поверхность и объем шара с диаметром, эквивалентным диаметру плода (dэк). Эквивалентный диаметр определяют по формуле
Таким образом, размеры и масса одного плода, число плодов в 1 кг и содержание сухих веществ являются взаимосвязанными величинами, анализируя которые можно вывести показатели, характеризующие сырье как объект сушки.
В интервале изменения содержания сухих веществ от 15 до 25% р изменяется от 1,06 до 1,1 г/см3. В дальнейших расчетах среднее содержание сухих веществ принято равным 20%, чему соответствует р, равное 1,08 г/см3. Исходя из этого, уравнение (1) можно преобразовать следующим образом:
(3)
Таким образом, расчетным путем можно определить поверхность и объем плодов. Однако с точки зрения процесса сушки представляют интерес не абсолютные, а удельные величины: удельная поверхность и удельный объем.
Удельный объем характеризует массу мякоти, приходящуюся на единицу поверхности, или количество влаги, содержащейся в мякоти плода, приходящейся на единицу поверхности испарения.
Зависимость величины удельного объема (V/F) от размера плода (dэк) показана на рис. 1. Разрезание плодов на половинки в 1,5 раза уменьшает величину удельного объема.
С точки зрения механизма процесса сушки увеличение размеров плодов невыгодно, так как ухудшаются условия перемещения влаги из глубинных слоев к поверхности и увеличивается количество влаги, приходящейся на единицу поверхности испарения.
На рис. 2 приведены теоретически рассчитанные кривые, характеризующие удельное содержание влаги (W/F), приходящейся на единицу площади испарения.
С увеличением размера плодов их масса на 1 м2 поддона сушилки (удельная нагрузка Gуд) увеличивается, а суммарная поверхность на поддоне остается постоянной (рис. 3).
I Рис. 1. Зависимость удельного объема I косточковых плодов от их размера: I — целые плоды; II — половинки
Рис. 2. Удельное содержание влаги в косточковых плодах:
I — для целых плодов; II — для половинок; 1 — в плодах без косточек; 2 — в плодах с 5% косточек; 3 — в плодах с 10% косточек
На рис. 4 приведена зависимость удельного содержания влаги (W/F) на 1 м2 поддона сушилки в зависимости от размеров плодов.
График позволяет ориентироваться в том, насколько продолжительность сушки одних плодов может отличаться от времени сушки других плодов при их различных размерах.
Так, если сравнивать сушку плодов вишни и сливы, имеющих соответственно dэк — 1,8 и 3,0 см, то количество влаги на 1 м2 поддона будет составлять 2,65 и 4,3 кг, т. е. для сливы в 1,6 раза больше, а продолжительность сушки соответственно 12 и 21 ч, т. е. в 1,7 раза больше, чем для вишни.
Достаточно близкое совпадение теоретических выводов с практическими данными свидетельствует о справедливости расчетов (см. рис. 2) и о возможности применения расчетных зависимостей для практических целей.
Семечковые плоды (яблоки, груши) сушат главным образом в резаном виде: яблоки — разрезанными на кружки толщиной 5—6 мм, груши — на половинки. Мелкие груши сушат целиком. В этом случае соотношения между поверхностью испарения и объемом будут иными. При нарезании поверхность испарения значительно увеличивается, а путь перемещения влаги уменьшается.
В наших расчетах плоды яблок рассматриваются как цилиндр с такой же высотой, как и у плода, и диаметром, эквивалентным диаметру равновеликого шара. Кружки яблок рассматривали как цилиндры, имеющие эквивалентный диаметр и высоту, равную толщине кружка.
Расчеты показали, что эквивалентный диаметр нарезанных яблок находится в линейной зависимости от фактического диаметра и может быть определен из соотношения dэк = d/1 225.
С увеличением размеров плодов их объем и поверхность значительно увеличиваются, но на величину удельного объема (V/F) в значительно большей степени влияет толщина кружков, а не фактические размеры плодов (рис. 5).
При уменьшении толщины кружка количество испаряемой влаги с единицы поверхности значительно уменьшается.
Следовательно, можно предположить, что продолжительность процесса сушки также должна быть подчинена этой закономерности. К сожалению, экспериментальные данные, которые могли бы подтвердить эти расчеты, отсутствуют.
Аналогичные расчеты можно провести и для плодов груши, уподобив их конусу, имеющему диаметр, соответствующий диаметру нижней части груши, и высоту, равную высоте плода. Крупные груши сушат разрезанными на половинки, поэтому при определении полной поверхности их испарения нужно добавить удвоенную поверхность вертикального сечения, т. е. треугольника с высотой, равной высоте плода, и основанием, равным диаметру его нижней части. Резка плодов груши на половинки увеличивает поверхность испарения в среднем на 20—22%.
Рис. 5. Зависимость величины удельного объема яблок от размеров плодов:
1 — целые плоды; 2 — плоды, разрезанные на кружки толщиной 8 мм; 3 — то же, толщиной 6 мм; 4 — то же, толщиной 4 мм
Оценивая особенности формы плодов груши, следует отметить, что путь перемещения влаги при сушке в разных частях плода по его высоте неодинаков, что влияет на равномерность высушивания.
Наиболее благоприятными с точки зрения равномерности высушивания являются резанные на кружки плоды яблок, у которых поверхность испарения и длину пути испаряющейся влаги можно регулировать, изменяя толщину кружка.
Отношение удельного объема целых и резаных плодов груши соответствует экспериментальным данным о продолжительности сушки. Так, отношение удельных объемов целых и резаных плодов будет 0,55:0,459 — 1,2, а соотношение продолжительности сушки 33:29 — 1,14, т. е. практически наблюдается полное совпадение этих соотношений, что подтверждает теоретические расчеты.
Таким образом, можно заключить, что геометрическая форма и размер плодов являются важными факторами для оценки сырья как объекта сушки и должны приниматься во внимание как при сортоотборе, так и при установлении режима предварительной обработки плодов перед сушкой (резки) и режимов эксплуатации сушильных установок.
