Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






CУШКА, СТАБИЛИЗАЦИЯ И ОХЛАЖДЕНИЕ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ



Сырые макаронные изделия — удобная среда для протекания различных биохимических и микробиологических процессов. Для предотвращения развития этих процессов изделия подверга­ют консервированию обезвоживанием — сушке до влажности не более 13 %.

Сушка макаронных изделий — наиболее длительная стадия процесса их производства. От правильности ее проведения во многом зависят такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Очень ин­тенсивное удаление влаги может привести к растрескиванию из­делий, чрезмерно длительная сушка на первой стадии удаления влаги — к закисанию изделий, а при сушке в слое — к образова­нию слитков, к деформированию продукта.

Высушивание обычно заканчивают по достижении влажности 13,5... 14 %, чтобы после остывания перед упаковкой влажность их составляла не более 13 %.

Уплотненное макаронное тесто и сырые макаронные изделия относятся к коллоидно-капиллярно-пористым материалам, в ко­торых различают три вида формы связи влаги: химическую, фи­зико-химическую и физико-механическую. Однако в сырых из­делиях наблюдаются главным образом две первые формы связи влаги.

Химически связанная вода входит в состав молекул вещества и может быть удалена из него только химическим взаимодейст­вием или прокаливанием. При сушке химически связанная вода не удаляется.

Физико-химическая связь влаги включает два вида: адсорбци­онную и осмотическую.

Адсорбционно связанная влага представляет собой жидкость, удерживаемую на внешней и внутренней поверхностях мицелл — частиц размером от 0,1 до 0,01 мкм, которые в макаронном тесте и сырых изделиях представляют собой отдельные свернутые це­почки молекул белка и крахмала или их группы (конгломераты).

Осмотически связанная влага находится во внутреннем про­странстве мицелл.

В уплотненном макаронном тесте и сырых изделиях большая доля влаги связана осмотически.

При сушке макаронных изделий происходит удаление адсорб­ционно и осмотически связанной влаги, причем вначале удаля­ется как наименее прочносвязанная осмотическая влага, а затем как более прочносвязанная адсорбционная. Кроме того, в пер­вую очередь отделяется влага, удерживаемая крахмальными зер­нами, а затем белками.

Во время высушивания продукта вода, содержащаяся в нем, превращается в пар и удаляется. Для превращения воды в пар необходимо затратить определенное количество тепловой энер­гии. В зависимости от способа передачи теплоты материалу раз­личают несколько способов сушки. В подавляющем большинстве высушивание макаронных изделий осуществляется конвектив­ным способом.



КОНВЕКТИВНЫЙ СПОСОБ СУШКИ

Конвективный способ сушки основан на тепло- и влагообмене (массообмене) между высушиваемым материалом (сырые ма­каронные изделия, полуфабрикат) и нагретым сушильным возду­хом, который обдувает изделия. Процесс сушки заключается в подводе влаги, находящейся внутри изделия, к его поверхности, превращении влаги в пар и удалении пара с поверхности изде­лия. По такой схеме происходит удаление осмотически связан­ной влаги. Адсорбционно связанная влага превращается в пар внутри материала и в виде пара перемещается к поверхности.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СУШКИ

Основной параметр высушиваемого материала (в частности, макаронных изделий) — это содержание в нем влаги, т. е. его влажность.

 

 

Влажность материала выражают либо по отношению к общей массе (относительная влажность W, %):

W=( тw /т)·100

 

где тw — масса влаги в материале, г; т — общая масса материала, г;

либо по отношению к массе абсолютно сухого вещества мате­риала (абсолютная влажность Wс, %):

Wc = (твлс.в)100,

где тс.в — масса абсолютно сухого вещества материала, г;

тс.в.= т твл

Мы используем практически повсеместно от­носительную влажность материала, называя ее для краткости просто влажностью.

Состояние сушильного (влажного) воздуха характеризуется рядом параметров.

Абсолютной влажностью воздуха рп называют массу водяного пара, находящегося в 1 м3 влажного воздуха. Следовательно, рп представляет собой плотность пара в смеси.

Относительной влажностью воздуха или просто влажностью (%) называют отношение абсолютной влажности к максимально возможной массе водяного пара, которая может содержаться в 1 м3 влажного воздуха при тех же условиях (температуре и баро­метрическом давлении).



На практике величину относительной влажности воздуха оп­ределяют психрометрическим способом, основанным на измере­нии разности между температурой сухого термометра / (факти­ческая температура воздуха) и температурой смоченного термо­метра.

Психрометр состоит из двух термометров: обыкновенного (су­хого) и смоченного (мокрого). Шарик смоченного термометра постоянно смачивается водой через кусочек материи (батист, сложенная вдвое марля и т. п.), погруженной в стаканчик с водой. Смоченный термометр укрепляют так, чтобы шарик нахо­дился от поверхности воды в стаканчике на 3...4 см.

При испарении воды показания смоченного термометра по­нижаются, и тем больше, чем суше воздух.

При определении относительной влажности воздуха в поме­щениях психрометр следует укреплять на стене в месте, наиболее характерном по температурному и влажностному режиму данно­го цеха. Не следует вешать психрометр вблизи окон, дверей, источников теплоты и в местах движения воздуха.

Относительную влажность воздуха определяют по разности показаний сухого и смоченного термометров по психрометричес­ким таблицам.

Сушильная способность воздуха представляет собой разность между влагосодержанием воздуха при полном насыщении (φ = 100 %) и влагосодержанием этого воздуха в данных услови­ях (при данных температуре и давлении), т. е. характеризуется количеством влаги, которое может поглотить 1 кг воздуха до полного его насыщения.

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СУШКИ

При сушке макаронных изделий конвективным способом на­гретый сушильный воздух выполняет следующие функции:

отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превра­щения воды в пар;

поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;

отводит от поверхности изделий испарившийся пар.

В связи с этим чем выше температура воздуха, тем интенсивнее происхо­дит испарение влаги из материала; чем ниже его относительная важность, тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу. Кроме того, интенсивность высушивания зависит от скорости движения воздуха над материалом: чем выше скорость воздуха, тем быстрее отводится от материала испарившаяся влага. Следовательно, основными параметрами сушильного воз­духа, определяющими скорость высушивания изделий, являются температура t, относительная влажность φ и скорость движения воздуха V. Естественно, продолжительность сушки определяется и свойствами материала, в частности плотностью и толщиной заготовок макаронных изделий.

Во время высушивания перемещение влаги из внутренних слоев изделий к наружным происходит под влиянием градиента влажности ∆W, т. е. разницы во влажности слоев, возникающей в результате испарения влаги с поверхности изделий и осушения наружных слоев. Градиент влажности направлен к центру высу­шиваемых изделий, т. е. в направлении, противоположном пере­мещению влаги, и величина его тем больше, чем интенсивнее происходит осушение наружных слоев (рис. 1, а). Явление перемещения влаги под влиянием градиента влажности называ­ют влагопроводностъю или концентрационной диффузией.

При прогреве высушиваемых изделий возникает также гради­ент температуры ∆t, под влиянием которого влага стремится переместиться внутрь материала, т. е. по направлению теплового потока. Это явление называют термовлагопроводностью или тер­мической диффузией.


 

Рис. 1 Схема удаления влаги из изделий: а — при сушке: б — при охлаждении  

В самом начале сушки концентрационная и термическая диф­фузии направлены в противоположные стороны, и направление движения влаги в изделиях зависит от того, какой из двух видов диффузии преобладает. Однако в силу небольшой толщины сырые макаронные изделия довольно быстро прогреваются, происходит выравнивание температуры слоев, и градиент температуры стано­вится практически равным нулю. Поэтому в дальнейшем процес­се сушки макаронных изделий при постоянной температуре су­шильного воздуха главная роль принадлежит концентрационной диффузии. При попадании же изделий в менее теплую среду (на­пример, при их охлаждении) перемещение влаги в толще изделий будет идти как за счет влагопроводности, так и вследствие термовлагопроводности (рис. 1, б).

Процесс сушки макаронных изделий графически изображают в виде кривой сушки, характеризующей изменение средней влажности изделий во времени. Характерный вид кривой сушки макаронных изделий представлен на рис. 2.

Начальный небольшой участок кривой указывает на прогрев сырых изделий с начальной влажностью Wт . Для этого участка характерно незначительное снижение влажности вследствие того, что концентрационная и термическая диффузии направлены в противоположные стороны.

Затем происходит изменение влажности по прямой линии. Во время этого периода, называемого периодом постоянной скорос­ти сушки, происходит удаление из изделий менее прочносвязанной осмотической влаги.

При некотором значении влажности изделий, которое назы­вают критическим Wк, наблюдается снижение скорости удаления влаги и наступает период падающей скорости сушки. В этот период происходит удаление главным образом влаги, адсорбционно связанной и прочно удерживаемой белковыми веществами.

В сушильной технике используют также кривые скорости сушки, которые обычно строят методом графического диффе­ренцирования по кривым сушки: скорость сушки в данный мо­мент определяется как тангенс угла наклона касательной, прове­денной через точку кривой сушки (рис. 3).

При сушке макаронных изделий воздухом с постоянной сушильной способностью (постоянные температура, влажность и скорость перемещения) влажность высушиваемых изделий посте­пенно приближается к определенному значению, которое назы­вается равновесной влажностью (см. рис. 49 и 50).

 

 

Рис. 2  

Рис. 3  

 

 


Иными словами, сушильному воздуху с определенными параметрами со­ответствует определенная равновесная влажность изделий, кото­рая не снизится, сколько бы они ни омывались этим воздухом.

Для правильного выбора режимов сушки, стабилизации, охлаждения и хранения макаронных изделий очень важно знать величины их равновесной влажности при разных температурно-влажностных параметрах воздуха. Они определяются по кривым равновесной влажности (изотермам десорбции влаги), которые построены на основании экспериментальных данных тензометрическим (статическим) методом (рис. 4).

Пробы макаронных изделий помещают в эксикатор, в ниж­нюю часть которого наливают раствор серной кислоты опреде­ленной концентрации. Изделия периодически взвешивают, пока масса изделий не станет постоянной. Это свидетельствует о том, что изделия достигли состояния равновесия, которому соответст­вует определенная равновесная влажность продукта. Каждой оп­ределенной концентрации серной кислоты соответствует опреде­ленная влажность воздуха. Повторяя опыт при различных кон­центрациях серной кислоты, получают зависимость равновесной влажности продукта от влажности воздуха. Серии опытов прово­дят при различных температурах, получая изотермы десорбции — кривые равновесной влажности. Они могут быть также получены путем высушивания до постоянной массы изделий в атмосфере воздуха с постоянными значениями температуры и влажности.

При выборе режима сушки макаронных изделий надо исполь­зовать соответствующую кривую равновесной влажности. Так, если изделия сушат воздухом температурой 50 °С, то по соответ­ствующей кривой (см. рис. 51) можно определить, что для дости­жения изделиями влажности, например, 13 % относительная влажность воздуха должна быть не выше примерно 80 %. Если Же влажность воздуха при этой температуре будет, например, 85 %, то изделия высохнут только до влажности примерно 14,5 %.

Изотермы десорбции влаги из макаронных изделии имеют S-образный характер, типичный для коллоидных тел. Нижняя часть кривых, обращенная выпуклой частью к оси влажности изделий, относится (по классификации форм связи влаги с мате­риалом по А. В. Лыкову) к десорбции мономолекулярного слоя. Характер следующей части кривой указывает на наличие поли­молекулярной адсорбции. И наконец, последний участок кри­вой, выпуклость которого обращена к оси влажности воздуха, указывает на наличие влаги капиллярной конденсации.

Из расположения изотерм десорбции следует, что с повыше­нием относительной влажности воздуха равновесная влажность макаронных изделий возрастает,-особенно резко — в интервале влажности воздуха 80...95 %. С увеличением же температуры воз­духа равновесная влажность снижается.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!