Сублимационная сушка

 

Ã. Â. Ñåìåíîâ 
È. Ñ. Êðàñíîâà 
 
 
 
 
 
 
 
Ñóáëèìàöèîííàÿ ñóøêà 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

Ìîñêâà 
ÄåËè  
2021 

УДК 664.8/9 
ББК 36.91 
 
С30 
Рецензенты: 
доктор технических наук, почетный работник высшего  
профессионального образования, профессор В.И. Шипулин; 
доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ,   
профессор М.Б. Генералов 

Семенов Г.В., Краснова И.С. 
С30 
Сублимационная сушка. – М.: ТД ДеЛи, 2021. –  326 с.  
ISBN 978-5-6045642-1-9 
В книге представлены современные обобщенные сведения о вакуумной сублимационной сушке. В настоящее время этот метод уже 
получил широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности, прикладной биотехнологии и медицине, специальных 
криохимических технологиях, успешно использован для сушки 
влажных книг, элитных сортов табака, при обработке особо ценных  
шкур и мехов. Авторами изложены физические основы сублимационной сушки и их взаимосвязь с технологией и аппаратурным 
оформлением процесса. Рассмотрено развитие научных основ метода 
сублимационной сушки в нашей стране и за рубежом, показаны теоретические и технические проблемы процесса, этапы выбора режимных параметров и характеристик оборудования. Особое внимание 
уделено вкладу отечественных специалистов в создание теоретических основ, оборудования и промышленных производств. Даны характерные экономические показатели использования сублимационной сушки в пищевой промышленности, примеры создания и эксплуатации предприятий. Обозначены перспективы дальнейшего развития этой прогрессивной технологии в России и в мире.  
Книга предназначена для специалистов-практиков, научных работников, аспирантов и студентов профильных специальностей. 
Также книга адресована представителям бизнеса и широкому кругу 
энтузиастов, рассматривающих внедрение инновационных технологий в промышленное развитие нашей страны. Авторы готовы к сотрудничеству с ними. По существу этот труд стал следующим переработанным и дополненным изданием монографии Сублимационная сушка пищевых продуктов, 2018. 
 
УДК 664.8/9 
ББК 36.91 

ISBN 978-5-6045642-1-9 
© Семенов Г.В., Краснова И.С. 2021 
© Оформление. ООО ТД ДеЛи, 2021 

 

ÂÂÅÄÅÍÈÅ 

Решающим фактором успешного развития экономики нашей 
страны на современном этапе является формирование и внедрение 
инновационных технологий, открывающих на основе внедрения научных разработок новые возможности повышения качества, экономической эффективности и лидерства. Сегодня сельское хозяйство, 
пищевая промышленность и фармацевтические предприятия являются одними из основных драйверов развития России. Именно в 
этих отраслях стали объективно востребованными специальные технологии обеспечения длительной сохранности сырья и пищевых 
продуктов без снижения их качества, сохранения и воспроизводства 
фонда семян, получения сухих форм вакцин и сывороток для последующих прививок людей и животных. Стало необходимым развитие 
технологий по расширению ассортимента и вовлечению в пищевую 
промышленность нового поколения ингредиентов для продуктов 
функционального назначения, в том числе продуктов высокой кулинарной готовности. Требуется создание современных предприятий 
по производству специализированных продуктов для спортивного, 
детского и школьного питания, для населения северных регионов 
страны. Для решения обозначенных задач эффективным инструментом во многих случаях является вакуумная сублимационная сушка. 
По совокупности используемых в ней процессов, технологических 
решений и оборудования она объективно является высокоэффективной и инновационной. 
Различные способы сушки уже давно используются в сельском 
хозяйстве, пищевой промышленности и многих других отраслях 
промышленности. В большинстве традиционно применяемых в настоящее время технологиях сушки обезвоживание материалов осуществляется испарением влаги при атмосферном давлении. Развитие 
холодильной и вакуумной техники, внедрение информационных 
технологий в процессы управления, оценки качества сырья и гото

вой продукции сформировали материальную основу для создания и 
практического использования принципиально новой технологии, 
получившей название вакуумная сублимационная сушка. Иногда 
используют термин молекулярная сушка, что отражает режим массопереноса при характерной для этой сушки глубине вакуума. Данная технология объединяет два процесса, в первом из которых объекты сушки подвергаются замораживанию, фиксирующему их 
структуру. Во втором происходит удаление замороженной влаги в 
вакууме при фазовым переходе лед–пар, т.е. сублимацией при давлении, которое ниже давления тройной точки воды. Влага мигрирует 
внутри материала в виде пара, сохраняя практически неизменными 
форму и размер объектов сушки. Образуется пористая структура с 
низкой конечной влажностью и малым удельным весом. На всех 
этапах сушки исключается воздействие высоких температур, которые являются основным фактором ухудшения качества термолабильных материалов. 
Достоинства сублимационной сушки общепризнанны. В пищевой промышленности США, ведущих Европейских стран, а в последние 15–20 лет в Китае, Индии и многих странах Юго-восточной 
Азии созданы и успешно работают сотни заводов сублимационной 
сушки. По данным американской компании «Mordor Intelligence», 
занимающейся изучением глобальных рынков, мировой рынок сухих сублимированных пищевых продуктов каждый год в среднем 
растет на 7,4%. Ожидается, что в 2021 г. он достигнет 66,5 млрд 
долларов, а к 2024 г. он составит уже порядка 85 млрд долларов 
США. Фрукты и ягоды составляют самую большую часть мирового 
рынка сублимированных продуктов – 32%. Сфера применения технологии сублимационной сушки очень разнообразна и продолжает 
расширяться.  
Идея консервирования биологических объектов замораживанием и высушиванием с последующим «оживлением» микроорганизмов и простейших живых существ возникла достаточно давно. Исследования в этом направлении описали в своих трудах M. Doyere 
(1842), T. Needham (1743), R. Altman (1890), D. Harris (1911), C. Schultze 
(1915) и другие. Примечательно, что уже в 1930-е годы проводились 
серьезные исследования по сушке плазмы крови человека в Америке 
и Германии. Начиная с 1947 г., сушка этого важнейшего для медицинской практики препарата велась в Кембридже в промышленных 
масштабах. В последующие годы сбор и консервирование сублима

Ââåäåíèå 
5 

ционной сушкой плазмы крови в ведущих странах и в России стали 
одним из приоритетов системы здравоохранения, что позволило 
спасти многие тысячи жизней. Для полноты картины отметим, что 
использование сублимации при обезвоживании пищевых материалов было впервые предложено нашим горным инженером Г.И. Лаппа-Старженецким. Им подана заявка на патент № 74359 от 12 февраля 1921 г. «Способ консервирования растений и трупов животных 
или их частей». Патент на изобретение был выдан со следующей 
формулировкой: «Способ консервирования растений и трупов животных или же их частей, путем их замораживания, отличающийся 
тем, что из означенных объектов в замороженном состоянии удаляют лед при помощи испарения его под уменьшенным давлением». 
Из описания патента следует, что под «частями трупов животных» 
заявитель понимал обычное мясо. Нам удалось найти этот патент, он 
представлен в приложении.  
Как уже отмечено, в нашей стране технология сублимационной 
сушки давно и успешно применяется в службе хранения компонентов крови для медицины, а также на фармацевтических предприятиях 
и в системе заготовок сырья для этих предприятий. Эти производства 
практически всегда базируются на использовании импортного оборудования. Научные исследования, развитие технологий, изготовление и внедрение оборудования для вакуумной сублимационной сушки в пищевой промышленности в нашей стране ведутся уже длительное время, имеют во многом запутанную историю с большим количеством действующих лиц и нелегкими путями продвижения к намеченным целям. Весьма примечательно то обстоятельство, что в нашей стране вопросами теории обезвоживания различных материалов 
в вакууме, изучением тепло-массообменных характеристик объектов 
сушки, созданием технологии сушки, разработкой принципов конструирования сушильных устройств, включая системы подвода энергии, десублимации водяных паров и т.д., занимались сотни человек, 
работавших в учебных и научно-исследовательских институтах, на 
предприятиях оборонного комплекса. Доказательством актуальности 
и одним из результатов этих разносторонних усилий явилась защита 
порядка двадцати докторских и трехсот кандидатских диссертаций, 
полностью или преимущественно посвященных проблемам сублимационной сушки в различных областях пищевой промышленности, 
фармацевтических производств и прикладной биотехнологии. В основном в этих работах исследовались процессы замораживания и 

последующее вакуумное обезвоживание. Совокупность знаний, накопленных отечественными исследователями в этой области, отвечает мировому уровню. В настоящее время появились и новые машиностроительные предприятия, которые разработали конструкции и 
готовы изготавливать оборудование для сушки. 
В российской пищевой промышленности, начиная с 1955 г., уже 
были созданы предприятия по выпуску сублимированных фруктов и 
овощей, мяса, рыбы, творога. Первый из них – это цех сублимационной сушки в составе консервного завода Смычка в г. Ростове-наДону – на тот момент крупнейший в Европе. Очень важно, что были 
использованы только отечественные сублимационные установки! 
Был получен и опыт успешного использования сублимированных 
продуктов питания в особых условиях повышенных нагрузок. Например, начиная с 1964 г., в Молдавском НИИ пищевой промышленности были разработаны, изготовлены и использованы в полетах 
десятки рецептур продуктов питания для космонавтов. Примерно в 
этот же период, на Кишиневском консервном заводе было начато 
производство по оригинальным рецептурам сублимированных 
фруктов для экипажей подводных лодок. В летние месяцы 1973–
1974 гг. отечественные сублимированные продукты были успешно 
применены для питания участников экспедиций в Арктику, организованных газетой «Комсомольская правда» для поиска следов российских первопроходцев на севере. В 1984 г. первая экспедиция советских альпинистов на Эверест также использовала комплекты 
специальных продуктов, высушенных сублимацией [11]. 
К сожалению, в годы перестройки почти все выпускающие сублимированные продукты питания предприятия были по разным причинам ликвидированы. Однако в настоящее время интерес к использованию технологии сублимационной сушки в пищевой промышленности России неуклонно растет. На наш взгляд, главной движущей силой этой тенденции является рост требований потребителей к 
уровню качества и срокам хранения пищевых продуктов, а также 
внедрение новых технологий, которые создаются на основе использования 
высококачественных 
сублимированных 
ингредиентов. 
Большие перспективы имеет сушка готовых к употреблению блюд и 
наборов сублимированных продуктов для быстрого приготовления 
еды, в том числе кормов для домашних животных и рыб [14–16]. 
Достоинства, особенности и перспективы использования технологии 
вакуумной сублимационной сушки и сублимированных продуктов 

Ââåäåíèå 
7 

базируются на комплексе их свойств, из которых наиболее значимыми являются следующие. 
1. Неизменность исходных характеристик сырья в высушенных 
материалах, включая форму и размер, вкус, цвет и запах. По данным 
показателям они многократно превосходят пищевые продукты и сырье, высушенные традиционным способом. Сублимированные продукты питания все более востребованы людьми, ведущими здоровый 
образ жизни. 
2. Высокий уровень сохранности особо термолабильных компонентов – витаминов, ферментов, аминокислот, живых микроорганизмов. Это открывает перспективы создания нового поколения продуктов детского, спортивного и специального питания, формирует новые 
технологии хранения генофонда семян растений, дорогостоящего 
сырья для производства БАДов и лекарственных препаратов. 
3. Низкая конечная влажность и возможность длительного хранения упакованных сублимированных продуктов в нерегулируемых 
температурных условиях делают их исключительно перспективными для транспортировки в отдаленные регионы страны. Появляется 
возможность широкого использования современных форм торговли, 
например, вендинговых автоматов для продажи порционных сублимированных продуктов.  
4. Развитая пористость и большая гигроскопичность позволяют 
сублимированные продукты быстро обводнять (восстанавливать) перед употреблением. В ряде случаев для восстановления можно использовать не воду, а молоко, соки, ликеры и прочие жидкости. Это 
придает традиционным продуктам новые потребительские свойства.  
5. Малый удельный вес, который в определенных условиях сокращает транспортные издержки и позволяет взять большее количество полезного продукта. 
6. Новые технологии традиционных пищевых продуктов. Например, сублимационная сушка мороженого и других, похожих по 
свойствам взбитых десертов, позволяет получать продукты с совершенно новыми вкусовыми и потребительскими свойствами. 
7. Возможность создания технологий оригинальной направленности. Например, сушка цветов и букетов из них, восстановление увлажненных книг и документов, сушка особо ценных сортов кожи и т.п. 
За долгие годы исследований в нашем университете (МГУ пищевых производств) всех аспектов технологии консервирования 
сублимационной сушкой проведены многочисленные дегустации 

готовых продуктов. Потенциальных потребителей либо приглашали 
в университет, либо выполняли апробацию продукции с выездом на 
место. Отзывы полярников, геологов, туристов, военных, космонавтов, употреблявших продукты сублимационной сушки, всегда были 
положительными. Особо отмечалось, что продукты сублимационной 
сушки не приедаются.  
В монографии в качестве объектов сушки рассматриваются не 
только пищевые продукты, но и влажные бумажные носители, эндокринно-ферментное сырье, пчелиное молочко, цветы, экстракты 
трав, которые по своей природе подвержены необратимым снижениям показателей качества под воздействием температуры, т.е. являются термолабильными. 
Объективности ради следует отметить, что наряду с комплексом 
достоинств и открывающимися новыми возможностями, эта технология имеет существенные проблемы. Вакуумная сублимационная 
сушка связана с использованием сложного и дорогостоящего оборудования, удельные энергозатраты на сушку и себестоимость сублимированных продуктов выше в сопоставлении с аналогичными показателями при использовании сушки традиционной. Однако современные многоплановые научные исследования отечественных и зарубежных специалистов в области процессов вакуумного обезвоживания, совершенствование технологий и сушильных устройств, позволяют из года в год повышать эффективность и экономическую 
привлекательность широкого использования сублимационной сушки 
в пищевых производствах.  
Исторически сложилось так, что в настоящее время не существует литературы, которая позволила бы проследить интереснейший 
и поучительный путь развития в нашей стране сублимационной 
сушки во всех ее аспектах. Сегодня весьма сложно, а зачастую – и 
вообще невозможно восстановить информацию о конкретных людях, отечественных специалистах, стоявших у истоков этого направления. Также нет систематизированных сведений о различных устройствах для сушки, которые, начиная с пятидесятых годов прошлого века, создавались как отдельными умельцами, так и крупными 
машиностроительными предприятия.  
Авторы считают своим долгом в рамках этой монографии восстановить и сохранить историческую память о наиболее видных 
ученых, которые внесли решающий вклад в развитее отечественной 
и мировой науки по рассматриваемой тематике. Проследить вехи 

Ââåäåíèå 
9 

создания весьма разнообразного отечественного оборудования, а 
также показать современные направления развития теории и практической реализации технологии вакуумного обезвоживания. Информация об этом представлена в первой и третьей главах, и, по 
мнению авторов, является наиболее ценной составляющей монографии. Она основана на личном общении с большинством упоминаемых в книге специалистов, воспоминаниях и фотографиях от родственников и бывших коллег по работе, а также сведениях из архивов 
отделов кадров, материалах из старых научных отчетов и публикаций. Например, для сбора информации о выдающемся ученом Шумском Кирионе Павловиче, один из друзей авторов монографии ездил 
на его историческую родину – село Волово в Орловской области. 
Книга посвящена памяти отечественных ученых, инженеров и 
практиков, которые внесли огромный вклад в формирование и развитие теоретических основ процесса сублимационной сушки термолабильных материалов, разработку и внедрение сушильных устройств, создание промышленных производств и расширение сфер 
применения этой современной технологии. 
 

ÃËÀÂÀ 1. ÈÑÒÎÐÈß ÐÀÇÂÈÒÈß ÌÅÒÎÄÀ 
ÑÓÁËÈÌÀÖÈÎÍÍÎÉ ÑÓØÊÈ – ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÂÅÕÈ 
È ÄÅÉÑÒÂÓÞÙÈÅ ËÈÖÀ 

Возможность обеспечить долгую сохранность пищевых продуктов посредством их замораживания используется людьми с незапамятных времен. Для понимания путей развития отечественной науки 
и техники в этой области, совершим краткий экскурс в историю вопроса. За долгие годы был пройден путь от случайных наблюдений до 
выявления основополагающих закономерностей воздействия низких 
температур и режимов их достижения, условий последующей сушки 
замороженных материалов и конечной влажности, химического состава и других факторов на уровень сохранности термолабильных 
объектов – лекарственных трав и экстрактов из них, простейших микроорганизмов, простейших живых существ и пищевых продуктов. 
Народы, проживающие в климате с длинными холодными и 
ветреными зимами, заметили интересную закономерность. Если пищевой продукт заморозить в тонком слое (нарезанные пластинами 
мясо или рыба, ломтики грибов, молоко в блюдце), а затем поместить его в холодном продуваемом ветром помещении, то за зимние 
месяцы продукт станет практически сухим. Замороженная влага из 
продукта удаляется, т.е. сублимирует при атмосферном давлении. 
Для завершения процесса эти продукты слегка прогревают, досушивают в печах. Эта технология применяется в небольших северных 
поселениях нашей страны и в настоящее время. Авторам доводилось 
пробовать такой привезенный из Сибири порошок из молока, при 
добавлении в него теплой воды он становится похож скорее на сме