Часть 3. Методы холодной сушки.

Существуют два метода холодной сушки: атмосферный и климатический.

Атмосферный способ холодной сушки

Характерной особенностью атмосферной сушки является превращение влаги на поверхности материала и даже в более глубоких слоях из жидкого состояния в газообразное. Изменение агрегатного состояния влаги требует затрат тепла, поэтому интенсивность испарения в первую очередь зависит от притока тепла извне. Таким образом, при нормальном атмосферном давлении сушка должна сопровождаться непрерывным подводом тепла к рыбе в количестве, необходимом для поддержания в нем соответствующей температуры.

Напомним, что при испарении влаги с любой поверхности сама поверхность охлаждается. Так у человека устроена терморегуляция тела. При необходимости охлаждения, человек потеет и охлаждается.

Этот способ работает в стандартных камерных сушилках и при естественной сушке рыбы. Характеризуется высокой продолжительностью процесса сушки и нестабильностью результата, связанной с несколькими причинами, которые мы рассмотрим.

Процесс холодной сушки, по сути извлечение влаги из рыбы, делится на два основных этапа. Первый этап начинается когда мы закатываем в камеру или навешиваем на стационарные вешала влажную после отмочки рыбу. Второй этап, когда нам удалось избавиться от поверхностной влаги и выйти на стабильный режим сушки. Рассмотрим оба этих этапа атмосферной сушки.

Этап удаления поверхностной влаги характеризуется продолжительным временем подсыхания поверхностного слоя, когда испарение (внешняя диффузия) с поверхности рыбы максимальна. Сложности с преодолением этого этапа возникают в камерных сушилках - когда вентиляционная система камеры не справляется с притоком влаги с поверхности мокрой, только что завезенной в камеру рыбой. По данным исследований, при относительной влажности выше 78%, рыба перестает отдавать влагу, а при относительной влажности выше этого значения начинается обратный процесс. Обычные камерные установки зависят от условий внешней среды, например, приток воздуха в камеру осуществляется в теплое время года из внешней среды с температурой 25С и относительной влажностью 70%. Поступая в камеру с рабочей температурой процесса 25С, 1 м3 воздуха в состоянии принять не более 3 г влаги. Представив камеру с относительно большой вытяжной системой, где на 1 кг рыбы приходится 1м3 приточного и вытяжного воздуха, получаем, что при таких условиях за час удаляется всего лишь 3 грамма влаги из 1 кг рыбы. А всего на весь процесс из кг сырья нам надо удалить до 0,5 литров. А если учитывать и влагу с поверхности, оставшуюся после отмочки, то можем себе представить динамику процесса. Но это без учета того, что может во внешней среде могут быть условия повышенной относительной влажности или температура входящего воздуха выше необходимой установленной температуры сушки.

Это очень нежелательный этап для качества продукции в целом — при высокой влажности и температуре около 25С создаются условия для роста микрофлоры на поверхности продукта и в самой камере, а также значительно возрастает риск порчи полуфабриката внутри рыбы. По этим причинам следует максимально сокращать этот этап. Естественные сушилки при хорошей солнечной погоде весной и летом лишены этого недостатка из-за неограниченного обмена воздуха с внешней средой, но при дождливой погоде возникает все тот же риск порчи всей партии продукции. Из-за нестабильности погодных условий и невозможности круглогодичного вяления рыбы, все больше производителей отказываются от использования естественных сушилок, несмотря на низкие энергозатраты, превосходный вкус и консистенцию вяленой продукции.

В начале второго этапа, мы наблюдаем идеальный процесс, когда внешняя и внутренняя диффузия максимальны. Пока поверхность рыбы слегка влажная, по мере быстрого высыхания поверхности, влага из внутренних слоев поступает большими порциями. Но как только относительная влажность циркулирующего воздуха начнет падать, повышая сушильные свойства воздуха при высокой скорости циркуляции, наблюдается быстрое пересыхание поверхности испарения и в дальнейшем прекращение сушки (внешней диффузии). Начинает образовываться сухая корочка. Чем глубже пересушенный слой (толщина корки), тем сложнее его «размочить», чтобы продолжить процесс сушки. Одной из главных ошибок производства сушеной и вяленой продукции является значительное пересушивание поверхности — на вид рыба сухая, но при разрезе такой рыбы мы наблюдаем влажные внутренности и влажные зоны у хребта неразделанной рыбы, отправленной на вялку. С течением времени при хранении такой рыбы происходит выравнивание влажностей до состояния влажностного равновесия и рыба становится влажной. Весь процесс выравнивания может длиться от 3-х суток и более, в зависимости от способа упаковки, и претензии к качеству могут поступить к производителю уже после реализации продукции. Борятся с пересыханием поверхностного слоя чередованием подсушки и продолжительным отдыхом без движения воздуха, во время которого происходит выравнивание влажностей за счет влаги поступающей из внутренних слоев рыбы (внутренней диффузии). Но с течением процесса (уменьшением влаги в толще рыбы) внутренняя диффузия начинает уменьшаться, значительно затягивая процесс сушки. И на этом этапе переработчики пересушивают поверхность — чтобы выравнивание происходило уже после снятия рыбы с вешал. На основании этого у недобросовестных продавцов оборудования и получаются такие (до 3 суток) короткие сроки изготовления вяленой продукции.

Климатический способ холодной сушки

Характерной особенностью климатической сушки является превращение влаги на поверхности материала и даже в более глубоких слоях из жидкого состояния в газообразное на всем протяжении процесса. Тепло от калориферной установки расходуется на испарение влаги с поверхности высушиваемого продукта при подсушке и от самого продукта при охлаждении камеры. Охлаждение циркулирующего воздуха вызывает повышение относительной влажности, но при этом за счет изменения парциальных давлений в рыбе, влага из внутренних слоев начинает интенсивно двигаться к поверхности. В это же время подсохший внешний слой начинает испытывать влияние низкой температуры циркулирующего воздуха снаружи, а тепла изнутри. При понижении скорости воздуха, обтекающего продукт, образуется благоприятная для равенства внешней и внутренней диффузии зоны, что и обеспечивает высокую скорость сушки на этапе охлаждения. Во время понижения температуры при охлаждении, на испарителе холодильной машины увеличивается конденсация влаги, что дополнительно позволяет отобрать у циркулирующего воздуха часть влаги, извлеченной из рыбы.

Но характеристики холодильных машин не позволяют использовать холодильное оборудование для полной конденсации влаги из рыбы, даже на заключительных этапах сушки, когда внешняя и внутренняя диффузия минимальны. Это связано с тем, что загрузка рам с рыбой и конструкция размещения большого объема рыбы на маленькой площади создает множество застойных зон, которые при сушке недопустимы. Методом борьбы с застойными зонами является увеличение скорости воздуха, а это достигается большой мощностью циркуляционных вентиляторов. При проектировании сушильных камер на основе климатического способа, приходится учитывать высокие скорости в кондиционерах — блоках подготовки воздуха, на которые не расчитаны испарители холодильных машин.

При понижении температуры в толще рыбы до заданного предела, температура поверхности рыбы равна температуре камеры, внутренняя диффузия влаги из толщи к поверхности замедляется. Поверхность рыбы становится влажной, так как высыхание поверхности, за счет внутреннего тепла прекращается. В это время камеры автоматически переходят к подсушиванию при максимально высокой для продукта температуре. Калориферная система значительно повышает температуру воздуха, относительная влажность рабочей среды сначала падает на существенную величину, а затем начинает подниматься, сигнализируя о возросшем испарении с поверхности продукта. Чем выше температура среды, тем ниже относительная влажность воздуха, тем больше у воздуха сушильных качеств. В этот момент насыщенный влагой горячий воздух выбрасывается вытяжной системой в атмосферу. Эффективность такого способа извлечения влаги примерно в 5 раз выше, чем мы бы конденсировали на испарителе холодильной машины. Рыба, холодная внутри, а влажная снаружи, интенсивно испаряет влагу, поддерживая невысокую температуру поверхности испарения. То есть мы не боимся перегреть и подварить рыбу. Как только температура рыбы начинает подниматься к заданному пределу, это говорит о высыхании поверхностного слоя, мы отключаем работу калорифера и снова переходим к этапу охлаждения.
Использование этого способа холодной сушки позволяет получить равномерный по влажности продукт за очень короткое время. И тут как мы видим, все по честному. Сложность заключается в том, что данная система становится работоспособной только при правильном программировании и понимании алгоритмов сушки.

Наша компания занимается проектированием, монтажем и вводом в эксплуатацию камер для холодной сушки рыбы климатическим способом. Мы производим отработку всех технологических циклов, связанных с холодным копчением, холодной сушкой, дефростацией.

опубликовано с разрешения
автора статьи инжерера-технолога
Недосекова Кирилла