212 / 508
Современные цукаты - прозрачные на вид, мягкие, с обсушенной поверхностью, имеют
красивый цвет (натуральный или искусственный) и вид, а также сохраняют натуральный запах,
вкус и все питательные ценности свежего продукта и обладают длительным сроком хранения.
Для внедрения процесса приготовления цукатов необходим поиск оптимальных техно
логических режимов, рациональных способов и схем переработки. Решить эту проблему целе
сообразно методами математического моделирования. Математическое описание процесса при
готовления цукатов по традиционной технологии отсутствует!
В основе описания любого процесса массопереноса лежат термодинамические законо
мерности равновесия между фазами.
Нами исследовалось равновесие процесса насыщения сахаром кубиков тыквы размером
15x15мм., Изучалось влияние температуры и концентрации сахарного сиропа. Сосуд с сахар
ным сиропом в объеме 0,5 л. помещали в термостат, затем засыпали исследуемый продукт (ку
бики тыквы) в количестве 0,5 кг.. Через равные промежутки времени отбиралась проба жидкой
фазы и с помощью рефрактометра определялась в ней концентрация сахара. Время выбрано та
ким образом, чтобы процесс насыщения практически достиг равновесия и составил 12 часов.
Концентрации в твердой фазе находились из материального баланса. В результате получены
кривые равновесия при температуре выдержки 20,35 и 50 °С. Разность между равновесной и ра
бочей концентрациями максимальна при 20 °С и с ростом температуры возрастает, а в проме
жутке от 35 °С до 50 °С практически не изменяется. Таким образом оптимальную температуру
процесса сорбции принимаем 35 °С. Результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица I - Данные по равновесию
т ,° с
>чччКонц.%
КонЬч.
К м о л ь /м \
60
40
20
20
X
0,033
0,020
0,0095
Z
0,019
0,012
0,0071
35
X
0,034
0,021
6,0] 1
z
0,019
0,011
0,005
50
X
0,035
1
0,019
0,0088
'
Z
0,018
0,012
0,0064
Из вышеуказанных данных видно, что равновесная концентрация сахара в твердом теле
меньше, чем в наружном растворе. Это в определенной степени неожиданный результат, так
как в процессах извлечения (экстракции) в твердом теле извлекаемый компонент удерживается
адсорбционными силами, и концентрация в нем больше, чем в наружной жидкости. Для про
верки, наряду с опытами по насыщению, исследована и экстракция сахара водой из тыквы. И
вновь получено, что равновесная концентрация сахара в твердой фазе ниже. Таким образом,
равновесная концентрация в твердом теле меньше, чем в наружной жидкости.
Для предварительного расчета в первом приближении можно аппроксимировать равно
весные кривые прямой в соответствии закона Генри
Z =гх,
где X - концентрация сахара в растворе,
Г - постоянная Генри,
Z
- равновесная концентрация сахара в твердом теле.
Из эксперимента Г=0,66
Наличие равновесной кривой позволяет рассчитывать процесс равновесного однократ
ного насыщения и процесс противоточного насыщения по теоретическим ступеням. В настоя
щее время в промышленности применяют только однократное насыщение, а раствор сахара ис
пользуется несколько раз с добавлением сахара. Расчет противоточного процесса показывает,
что можно достичь экономии сахара и снизить его потери на 30-40 %.
203
Научная электронная библиотека ЦНСХБ