Application of innovative technologies for drying of medicinal plants, mushrooms and berries in remote areas

 

Abstract: the article discusses an innovative technology for drying wild plants. The design of the drying apparatus is described, in which its implementation is proposed. The socio-economic effect of using the apparatus in remote regions of the country has been analyzed.

Keywords: drying technologies, vegetable raw materials, medicinal plants, mushrooms, berries, remote regions, socio-economic growth, innovations.

 Развитие удаленных и труднодоступных районов в любой стране является серьезной многофакторной задачей. Снижение дотаций, часто имеющих место в таких случаях, в огромной степени зависит от использования местных ресурсов, часто уникальных и пользующихся спросом. Для России с ее огромной территорией и столь же огромными богатствами экономическое освоение пространств является одним из приоритетных направлений роста. Одной из отраслей, которая может эффективно развиваться в таких условиях, является пищевая промышленность.

Главными задачами, стоящими перед пищевой промышленностью и экономикой России в целом, являются обеспечение всего населения страны качественными продовольственными товарами, повышение питательной ценности готовой продукции и увеличение сроков хранения для облегчения её дальнейшей реализации. Решением этих проблем является снижение конечной влажности заготавливаемых продуктов. В связи с этим появляется необходимость внедрения различных способов консервирования, среди которых наиболее перспективным является процесс сушки. Данный процесс позволяет:

- переработать поступившее растительное сырье сразу после сбора в условиях сельскохозяйственного предприятия;

- замедлить или совсем прекратить процессы жизнедеятельности микроорганизмов, ухудшающих качество конечной продукции;

- сохранить исходное содержание витаминов и других биологически активных веществ в конечном сухом продукте на уровне 80-90 %;

- снизить массу и объем исходного сырья в 5-10 раз для снижения транспортных расходов;

- увеличить срок хранения конечного продукта для облегчения его дальнейшей реализации.

В качестве исходного растительного сырья для сушки могут выступать дикоросы. Дикоросами являются лекарственные растения, грибы и ягоды, которые обильно произрастают в отдаленных труднодоступных районах страны. К таким районам, из-за удаленности от основных транспортных артерий, относятся городские и сельские поселения Дальневосточного, Сибирского, Уральского, Северо-Западного и Южного федеральных округов. Сушка данного вида сырья осуществляется при температурном режиме, не превышающем 70 ⁰С, до конечного уровня влажности не более 12–15 %. Для осуществления установленных параметров в настоящее время применяют следующие технологические решения:

1. Сушка естественным путем. Недостатки: большая продолжительность сушки; отсутствие возможности регулирования процесса (температуры, влажности, давления и т.д.); зависимость от климата и времени года, состояния наружного воздуха; потребность в больших территориях;

2. Искусственная конвективная сушка. Недостатки: для интенсификации процесса необходимо увеличивать температуру сушильного агента, в результате чего есть риск перегреть высушиваемый продукт; высокие температура и продолжительность сушки способствуют формированию окислительных процессов, снижающих содержание витаминов и биологически активных веществ; появление затрудняющей теплообмен пленки при испарении влаги с поверхности продукта;

3. Искусственная инфракрасная сушка. Недостаток: преимущественно поверхностный нагрев высушиваемого продукта;

4. Комбинации перечисленных методов.

Для нивелирования вышеуказанных недостатков предлагается применение инновационной технологии сушки, которая заключается в комбинации трех методов: сушка в СВЧ- и ИК-поле [1], совмещенные с конвекцией. Ряд патентов [2-4] подтверждает целесообразность ее использования. Преимущества перед применяемыми методами:

- отсутствие как такового теплоносителя (использование жидких и газообразных видов топлива), который может негативно воздействовать на обрабатываемый продукт, вследствие чего улучшаются экологическая составляющая производства и качество конечной продукции;

- сокращение энергоемкости, температуры и времени на обеззараживание и обезвоживание продукта;

- ИК-поле обеспечивает поверхностный нагрев, а СВЧ-поле объемный. Конвекция же равномерно распределяют нагретый воздух, благодаря чему происходит равномерная сушка продукта по всему объему рабочей камеры и повышается эффективность использования тепла;

- интенсивность нагрева не зависит от агрегатного состояния высушиваемого материала, только от его диэлектрических и оптических свойств, а также от напряженности СВЧ-поля.

Подобная комбинация позволяет реализовать преимущества всех трех способов нагрева и осуществлять процесс сушки в оптимальном режиме.

Предполагается реализация предлагаемой технологии в малогабаритных модулях – устройствах конвейерного типа тепловой мощностью 2,2 кВт и рабочим объемом 0,3 м³ при одномодульной конфигурации, обеспечивающей загрузку до 10 кг сырья. В конструкции одного модуля установлены: 1 магнетрон, 4 инфракрасных излучателя и 2 конвекционных вентилятора. Теплопотери в ходе сушки не превышают 10 % за счет слоя пенополиуретановой тепловой изоляции и малой разности температур окружающей среды и внешней стенки рабочего аппарата. Данная сушильная установка относится к сельскохозяйственному и пищевому машиностроению.

Модульная система является оптимальным вариантом для решения вопроса мобильности промышленной установки. В маленьком помещении будет возможна установка сушильного аппарата для малого объема производства (2 модуля), а на крупных предприятиях можно установить несколько модулей для увеличения производительности (более 6 модулей). При расширении производства возможно докупить модули, а не производить замену оборудования полностью. Также увеличивает мобильность разрабатываемого аппарата возможность получения части или всей необходимой малой потребляемой мощности с помощью его подключения к электрическому генератору, ветрогенератору или солнечным батареям.

Применение описанного оборудования с предлагаемой инновационной технологией может показать экономическую и социальную эффективность от своего внедрения [5]. Конвейерный модульный сушильный аппарат с комбинированным способом нагрева для сушки дикоросов послужит основой для создания малых сельскохозяйственных предприятий в удаленных районах России за счет своей мобильности. Образованные предприятия сформируют рабочие места для местного населения. За счет этого произойдет экономический толчок развития городской и сельской экономики, ведущий к увеличению занятости трудоспособного населения.

 

Список литературы

1. Завалий А. А. Ресурсосберегающие технологии и оборудование инфракрасной сушки растительного сырья в условиях сельскохозяйственных предприятий как инструмент сохранения нативных свойств ягод, плодов, лекарственных и эфироносных растений и их подготовки к глубокой переработке / А. А. Завалий, В. С. Паштецкий // Вторые международные Косыгинские чтения: «Энергоресурсоэффективные экологически безопасные технологии и оборудование», приуроченные к 100-летию РГУ имени А.Н. Косыгина» – Москва, ФГБОУ ВО «РГУ им. А.Н. Косыгина», 2019. – С. 80-84.

2. Патент № 2194228 С2 Российская Федерация, F 26 B 3/347, A 23 D 7/02. Способ сушки и обеззараживания фруктов и ягод / И.М. Чекрыгина, В.Г. Букреев, А.Д. Еремин. № 2000123044/13; Заявл. 04.09.2000; Опубл. 10.12.2002.

3. Патент № 2248128 C1 Российская Федерация, A 23 B 7/01. Способ обеззараживания сухофруктов / Н.В. Цугленок, Г.Г. Юсупова, Г.И. Цугленок, Т.А. Толмачева, В.Н. Цугленок. №2003122140/13; Заявл. 15.07.2003; Опубл. 20.03.2005. Бюл. №8.

4. Патент № 2558443 С1 Российская Федерация, A23B 7/015, A23L 1/025, A23L 3/54. Способ сушки грибов / А.Г. Хантургаев, Т.И. Котова, В.А. Хантургаева. № 2014121411/13; Заявл. 27.05.2014; Опубл. 10.08.2015. Бюл. № 22.

5. Серов Е. В. Диверсификация источников дохода сельских домохозяйств и альтернативная занятость: результаты обследования / Е. В. Серова, Ц. Лерман, Д. В. Звягинцев // Вопросы экономики, 2008. – № 6. – С. 84-97.