Külmkuivatus.
Külmkuivatustehnoloogia sõltuvalt aiaviljade eripärast.
Innovatsioonitegevus viidi läbi 01.05.2017 – 31.06.2019
Aruande koostaja ja fotode autor Peeter Laurson
Eesmärk
- leida optimaalsed külmkuivatusreziimid valitud aiasaaduste külmkuivatamiseks,
- leida külmkuivatatud toodetele sobiv pakkematerjal, millesse pakendades oleks külmkuivatatud toote säilivusaeg kuudes aastasel perioodil vaadelduna kõige pikem ning mille keskkonnasäästlikus säilivusaega silmas pidades kõige suurem
- selgitada välja energiasäästlikum külmkuivatustehnoloogia ja protsessi efektiivsust tõstvad sõlmpunktid.
Tegevused
Innovatsioonitegevuses katsete läbiviimisel kasutati järgnevaid kultuure: õun, maasikas, must sõstar, vaarikas, ploom, viinamari, küüslauk, peet, piparmünt, petersell.
Innovatsioonitegevuse käigus viidi läbi teemaga seotud teadusinformatsiooni otsingud.
Innovatsiooniklastri liikmetest olid aruteludesse kaasatud ja varustasid taimse katsematerjaliga Aran PM OÜ (maasikas, vaarikas), FIE Meelis Värnik (viinamari), FIE Andres Voore (küüslauk), Freezedry OÜ (külmkuivatustehas), Allew Magusameister OÜ (külmkuivatatud tooraine toiduaine toodetes kasutamine)
Innovatsiooni tegevuse läbiviimist varustasid ka taimse katsematerjaliga Polli aiandusuuringute keskus (maasikas, vaarikas, õun, must sõstar) ja Peeter Laurson (piparmünt, petersell, ploom, küüslauk, peet)
Külmkuivatuskatseid tehti innovatsioonitegevuse käigus kokku 107,78 ööpäeva ehk 2586,72 tundi.
Erinevaid analüüse teostati innovatsioonitegevuse käigus kokku: kuivaine ja niiskus (%) kuivatuskaalu meetodil 295 tk; vees lahustuv kuivaine (Brix) refraktomeetriliselt 19 tk; antioksüdatiivse aktiivsuse määramine DPPH meetodil 85 tk; C-vitamiin tiitrimeetriliselt 50 tk; polüfenoolide üldsisaldus kromatograafiliselt (HPLC-PDA) 48 tk; FT-IR 10 tk; orgaanilised happed tiitrimeetriliselt 3 tk; pH 3 tk.
Tulemused
Optimaalsed külmkuivatusreziimid:
Maasikas
Peale marjade külmutamist tekitatakse külmkuivatuskambris vaakum 50-40 mikrobaari, riiuli temperatuur tõstetakse temperatuurilt -35 ºC 40 minuti jooksul temperatuurini +38 ºC ning hoitakse sellel temperatuuril kuni maasikate sisetemperatuur on ühtlustunud kuivatusriiuli temperatuuriga so ~2000 minutit. Kõrgemal temperatuuril järelkuivatamise teostamise vajadust ei ole. Kogu protsessi läbiviimiseks kulub~36 tundi
Vaarikas, must sõstar (poolitatud), õun (viilutatud), ploom (poolitatud)
Peale marjade või puuviljade külmutamist tekitatakse külmkuivatuskambris vaakum 50-40 mikrobaari, riiuli temperatuur tõstetakse temperatuurilt-40 ºC 40 minuti jooksul temperatuurini+38 ºC ning hoitakse sellel temperatuuril kuni maasikate sisetemperatuur on ühtlustunud kuivatusriiuli temperatuuriga so ~2000 minutit. Kõrgemal temperatuuril järelkuivatamise teostamiseks vajadust ei ole. Kogu protsessi läbiviimiseks kulub~36 tundi
Viinamari (poolitatud), peet (viilutatud)
Peale marjade külmutamist tekitatakse külmkuivatuskambris vaakum 50-40 mikrobaari, riiuli temperatuur tõstetakse temperatuurilt -40 ºC 30 minuti jooksul temperatuurini 0 ºC ning ~1450 minuti jooksul temperatuurini +5 ºC. Järelkuivatus ehk sekundaarne kuivatus viiakse läbi vaakumis 50-40 mikrobaari, temperatuuril 28 ºC kuni poolitatud marjade temperatuur on ühtlustunud kuivatusriiuli temperatuuriga so ~600 minutit. Kogu protsessi läbiviimiseks kulub~48 tundi.
Küüslauk (viilutatud)
Viilutatud küüslauk külmutatakse temperatuuril -45 ºC. Külmkuivatamise läbiviimiseks tekitatakse peale küüslauguviilude külmutamist külmkuivatuskambris vaakum 50-40 mikrobaari, riiuli temperatuur tõstetakse temperatuurilt -45 ºC 40 minuti jooksul temperatuurini -7 ºC ning ~1400 minuti jooksul temperatuurini +3 ºC. Järelkuivatus ehk sekundaarne kuivatus viiakse läbi vaakumis 50-40 mikrobaari, temperatuuril 25 ºC kuni küüslauguviilude temperatuur on ühtlustunud kuivatusriiuli temperatuuriga so ~500 minutit. Kogu protsessi läbiviimiseks kulub~38 tundi.
Piparmünt ja petersell
Piparmündi ja peterselli lehed külmutatakse temperatuuril -25 ºC. Külmkuivatamise läbiviimiseks tekitatakse peale taimelehtede külmutamist külmkuivatuskambris vaakum 50-40 mikrobaari, riiuli temperatuur tõstetakse temperatuurilt -25 ºC 30 minuti jooksul temperatuurini -7 ºC ning ~1400 minuti jooksul temperatuurini +3 ºC. Järelkuivatus ehk sekundaarne kuivatus viiakse läbi vaakumis 50-40 mikrobaari, temperatuuril 25 ºC kuni taimelehtede temperatuur on ühtlustunud kuivatusriiuli temperatuuriga so ~500 minutit. Kogu protsessi läbiviimiseks kulub~38 tundi.
Külmkuivatatud toote säilitamisvõimalused
Teostatud katsete tulemusena leiti , et kõige sobivam pakkematerjal külmkuivatatud toodetele, millesse pakendades oleks külmkuivatatud toote säilivusaeg kuudes aastasel perioodil vaadelduna kõige pikem ning mille keskkonnasäästlikus säilivusaega silmas pidades kõige suurem oleks alumiiniumi kihti sisaldav kihiline polümerkilest valmistatud pakend (PET/Alu/PE) või õhukindlalt suletav õhukeseseinaline plekkpurk. Toote kuni aastase säilimise tagab ka kihilisest metalliseeritud polümerkilest (PET/met/PE) pakend.
Külmkuivatustehnoloogia energiasääst ja protsessi efektiivsust tõstvad sõlmpunktid
Kõige energia säästlikuma külmkuivatamise tehnoloogiaks on tehnoloogia, mille puhul kasutatakse maksimaalse vaakumtihedusega külmkuivatuskambrit, kus vee aur kondenseeritakse -70 ºC või madalamal temperatuuril kondensaatorkehale ja kasutatakse veeauru kondenseerimiseks mitme kambri süsteemi, kus protsessi soojus akumuleeritakse ja kasutatakse uuesti ära.
Oluline on toote külmkuivatamiseks õigesti valitud külmkuivatusrežiimi valimine. Läbi viidud innovatsioonitegevuse käigus töötati välja valitud kultuuridele optimaalsed külmkuivatusrežiimid millest on võimalik lähtuda efektiivse külmkuivatamise planeerimisel. Katsed näitasid, et optimaalse režiimi puhul on võimalik külmkuivatamist kiirendada 20-25%. Märkida saab, et kõige kiiremini toimub külmkuivatusprotsess kui külmutamine viia läbi aeglaselt ja primaarses kuivatusfaasis tõsta temperatuur kiiresti üle 20 kraadi.