Обробка сировини і харчових продуктів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективні методи обробки сировини і харчових продуктів

обробка сировина харчовий продукт

1. Обробка в електромагнітному полі

Теплова обробка в електромагнітному полі

Інфрачервоне нагрівання

Сушка термовипроміненням - використання інфрачервоних променів. ІЧП - невидимі теплові промені з довжиною хвилі від 0, 77 до 340 мкм. Інфрачервона сушка продуктів харчування, як технологічний процес, заснована на тому, що інфрачервоне випромінювання певної довжини хвилі активно поглинається водою, що міститься в продукті, але не поглинається тканиною висушуємо продукту, тому видалення вологи можливо при невисокій температурі (40-60 градусів Цельсія), що дає можливість практично повністю зберегти вітаміни, біологічно активні речовини, природний колір, смак і аромат.

Для сушіння харчових рослинних матеріалів практичне застосування знайшли короткохвильові інфрачервоні промені з довжиною хвилі близько 1, 6-2, 2 мкм. При цьому способі сушіння до матеріалу підводиться тепловий потік в 30-70 разів могутніше, ніж при конвективній сушці. Швидкість сушіння збільшується в порівнянні з конвективною, але не пропорційно збільшенню теплового потоку. Це пояснюється тим, що швидкість сушіння залежить не стільки від швидкості передачі тепла, скільки від швидкості переміщення вологи усередині матеріалу.

Для збереження високих показників якості висушеного продукту застосування потужних потоків ІЧП не рекомендується.

Для прискорення процесу сушіння необхідно, щоб інфрачервоні промені проникали в матеріал на достатню глибину. Це залежить від пропускної здатності матеріалу і від довжини хвилі ІЧП: чим менше довжина хвилі, тим вище проникаюча здатність інфрачервоних променів.

Проникність харчових рослинних матеріалів збільшується з зменшенням товщини шару і з пониженням вологості матеріалу. Наприклад, проникність ІЧП в сиру картоплю становить 6 мм, в суху - 15-18 мм.

При сушінні ІЧП виникають перепади температур, під дією яких волога переміщається по напрямку теплового потоку всередину матеріалу. Крім того, вона частково випаровується з поверхні, в результаті відбувається зростання градієнта вмісту вологи, величина якого перевищує градієнт температури, і волога починає переміщатися до зовнішньої поверхні. Таким чином, градієнт температури надає гальмівну дію на переміщення вологи.

При сушінні матеріалів з малою проникністю може відбутися швидке висушування поверхневого шару і високі градієнти температури і вологості всередині матеріалу приведуть до розтріскування. При сушінні ІЧП в матеріалі виникають перепади температур, під дією яких волога переміщається по напрямку теплового потоку всередину матеріалу. Для рослинних матеріалів рекомендується переривчасте опромінення.

У період припинення подачі ІЧП через інтенсивне випаровування температура поверхні різко знижується =, температурний градієнт змінює свій напрямок (тому що температура всередині вище, ніж на поверхні) і волога переміщається з центральних шарів до поверхневих, де і випаровується.

За характером випромінювачів ІЧП розрізняють терморадіаціону сушку з електричним і газовим обігрівом. Сушарки з електричним обігрівом компактні, прості в обігу і експлуатації. Однак висока витрата електроенергії і нерівномірність сушіння обмежують їх застосування. Терморадіаціонна сушка з газовим обігрівом більш економічна і забезпечує більш рівномірну сушку.

НВЧ-нагрівання

Одним з перспективних напрямків в інтенсифікації сушіння є використання енергії електромагнітного поля надвисоких частот (НВЧ). Для НВЧ-нагрівання характерно швидке підвищення температури всередині продукту, в результаті чого в ньому виникає надлишковий тиск пари по відношенню до тиску середовища.

Цей градієнт різко інтенсифікує процес сушіння, так як перенесення пари відбувається як шляхом молекулярної дифузії, так і шляхом фільтрації через пори і капіляри продукту. Цей вид перенесення при НВЧ-нагріванні придушує інші види переносу.

В останні роки приділяється підвищена увага використанню в технологічних процесах струмів НВЧ. Це пояснюється наступним:

* високою поглинальною здатністю енергії електромагнітного поля НВЧ продуктами рослинного і тваринного походження, які є досить вологим матеріалом;

* можливістю зі швидкістю світла підвести і виділити в одиниці об'єму потужність, недоступну жодному з традиційних способів підведення енергії;

* здійсненням безконтактного виборчого нагріву та отриманням необхідного розподілу температур в продукті, в тому числі в режимі саморегульованого нагрівання;

* миттєвим включенням і вимиканням теплового впливу, що забезпечує режим теплової безінерційності і високу точність регулювання нагріву;

* практично 100% -м ККД перетворення НВЧ-енергії в теплову, низькі втрати енергії в робочих камерах;

* використанням в сушці закладених природою механізмів транспортування великих об'ємів рідини вздовж волокон.

ВЧ-нагрівання

При високочастотній сушці підведення тепла здійснюється за допомогою поля електричного струму високої (10-25 мГц) і надвисокої (2000-2500 мГц) частоти.

Вологі матеріали рослинного походження є діелектриками, мають властивості напівпровідників. До їх складу входять іони електролітів, електрони, молекули полярних і неполярних діелектриків, що володіють дипольними моментами. У електромагнітному полі диполі розташовуються віссю вздовж поля. Потрапляючи в змінне електромагнітне поле, вони здійснюють коливальні рухи, прагнучи слідувати за полями.

При сушінні матеріал поміщається між обкладинками конденсатора, до яких подається струм високої або надвисокої частоти. Обкладки мають протилежні заряди, тому іони і електрони переміщаються усередині матеріалу до тієї чи іншої обкладанки. При зміні заряду на обкладках вони переміщуються в протилежних напрямках, в результаті виникає тертя з виділенням теплоти.

Диполі у змінному електричному полі будуть коливатися то в одну, то в іншу сторону, в результаті також виникає тертя з виділенням тепла. Енергія електромагнітних хвиль, що витрачається на подолання цього тертя, буде перетворюватися на тепло.

В електричному полі високої і надвисокої частоти нагрів частинок рослинного матеріалу відбувається за секунди. Під дією змінного електричного поля високої частоти відбувається регульований нагрів матеріалу. Через випаровування вологи, тепло- і масообміну з навколишнім середовищем поверхневі шари зневоднюються і втрачають тепло. Тому температура і вологість матеріалу всередині вище, ніж зовні. Виникають градієнти температури і вмісту вологи, за рахунок яких волога зсередини переміщається до поверхні. При цьому, на відміну від конвективного сушіння, напрямок обох інгредієнтів збігається, що інтенсифікує процес сушіння.

При цьому способі сушіння випаровування відбувається по всьому об'єму. Змінюючи напруженість поля, можна регулювати температуру матеріалу при сушінні.

Діелектрична проникність визначає здатність переходу енергії електромагнітних хвиль в теплоту, здатність матеріалу реагувати на зовнішнє електромагнітне поле і залежить від фізико-хімічних властивостей, температури і вмісту вологи матеріалу, від частоти і напруженості електричного поля. Зміна діелектричної проникності призводить до зміни режиму роботи сушильних установок. Діелектрична проникність сухих матеріалів значно менша, ніж води. Чим менше значення діелектричної проникності, тим на більшу глибину матеріалу проникають електромагнітні коливання струму надвисокої частоти.

Переваги способу: можливість регулювання та підтримки температури усередині матеріалу.

Недоліки способу: високі витрати електроенергії, складне устаткування та обслуговування. Сушка дорожче конвективної в 3-4 рази. Токи високої частоти використовуються в даний час для інтенсифікації сушки сублімації.

Вібраційні методи

Обробка ультразвуком

Розвиток суспільства визначається як створенням нових технологій, так і вдосконалюванням і інтенсифікацією існуючих, що дозволяє отримати нові матеріали. Найбільш ефективно проблеми прискорення процесів вирішуються або за рахунок використання нових джерел (або видів) енергії, або високоефективного підведення енергії до взаємодіючих речовин і об'єктів. У зв'язку із цим одним з перспективних на сьогоднішній день напрямків можна вважати введення в технологічні середовища ультразвукових коливань, які являють собою механічні коливання високої частоти (більше 20000 Гц) і можуть поширюватися в будь-яких матеріальних середовищах (рідких, твердих, газоподібних, прозорих і непрозорих, провідних і непровідних).

При цьому основні переваги ультразвукових коливань, що обумовлюють ефективність їхнього застосування для інтенсифікації процесів, полягають у наступному:

поширення ультразвукових коливань пов'язано із введенням і переносом через оброблювані речовини й матеріали великої кількості енергії (до 100 Вт/см2), створенням локальних перепадів тиску (до 100 атм.) і формуванням гідродинамічних потоків;

властивості ультразвукових хвиль близькі до властивостей світлових хвиль (міліметрові довжини хвиль обумовлені малою швидкістю поширення

ультразвукових коливань), що дозволяє легко формувати їх у пучки, фокусувати, тобто направляти величезну енергію в малі обсяги й на локалізовані ділянки;

ультразвукові коливання за поширення в рідких і рідко-дисперсних середовищах здатні створювати локальні розриви рідини й формувати кавітаційні пухирці, під час захлопування яких створюється величезний тиск (до 10000 атм.), температура (більше 5000є С), електричні розряди й ударні хвилі.

Використання ультразвукових хвиль в умовах промислового виробництва - складне науково-технічне завдання, що вимагає вирішення ряду питань:

виявлення сфер виробництва, економічно ефективних для застосування електрофізичних методів, з урахуванням раціонального поєднання їх із традиційними технологічними методами;

дослідження комплексу властивостей продукту: електрофізичних, структурно-механічних, теплофізичних і інших та встановлення їхніх взаємозв'язків;

дослідження процесів тепло- і масообміну в умовах використання нових концентрованих джерел енергії;

розробки теоретичних основ розрахунку й конструювання апаратури для обробки харчових продуктів в ультразвукових хвилях;

комплексної оцінки якості виробів.

Використання найбільш поширених напрямків знезараження м'ясної сировини, а саме, використання термічної обробки та залучення хімічних консервантів суттєво погіршують харчові та органолептичні властивості продуктів. Це відбувається внаслідок денатурації білків та руйнування ферментно-вітамінного комплексу. Розглянемо процеси, що відбуваються під час зниження температури в м'ясі. Сповільнюється швидкість протікання фізико-хімічних і біохімічних процесів, порушується обмін речовин в мікробних клітинах. У результаті цього частина мікрофлори гине, а частина, перебуваючи у стані анабіозу, тимчасово втрачає здатність надавати шкідливу дію.

Холодильна обробка не зупиняє процеси псування м'яса, хоча розвиток мікрофлори і, отже, процеси гниття різко загальмовуються. Слід мати на увазі, що низькі температури не є засобом знешкодження м'яса, одержаного від хворих тварин, патогенна мікрофлора і під час заморожування залишається життєздатною.

Виходячи із цього, одним з перспективних напрямків підвищення терміну зберігання м'ясної сировини є використання холодної стерилізації, у першу чергу обробка м'ясної сировини ультразвуковими хвилями.

Для отримання якісних емульсій, як відомо з літературних джерел, використовують апарати різних типів. Серед них найпоширеніші: змішувальні, циркуляційні, відцентрові, колоїдні млини й емульсори. Розглянемо більш докладніше їх будову і принцип дії з метою виявлення недоліків.

Відцентрові емульсори є безперервно діючими. Серед них заслуговують на увагу два. Принцип дії їх загалом однаковий. Серед недоліків цього виду устаткування можна виділити низьку частоту обертання, що унеможливлює отримання низькодисперсного продукту.

Для одержання багатьох видів емульсій застосовують колоїдні млини. Диспергування в колоїдних млинах здійснюється за рахунок великого градієнта швидкості рідини в зазорі між ротором і камерою. Недоліком є висока енергоємність процесу.

Гомогенізація призначена для подальшого диспергування емульсій з метою одержання продукту, розмір дисперсної фази якого не перевищує 1 мкм. Так, гомогенізації піддають рідини - молоко, вершки, соуси. У цей час найбільше поширення одержали клапанні гомогенізатори. Процес подрібнення часток відбувається в клапанній щілині. Найголовніший їхній недолік - висока енергоємність та використання великих значень тиску, що спричиняє завчасний вихід устаткування з ладу.

Таким чином, найвагомішим недоліком описаних установок є те, що отримана емульсія має у своєму складі жирові кульки діаметром до 1, 0... 2, 0 мкм, що значною мірою впливає на якість емульсій. У порівнянні із цим ультразвуковий спосіб дає можливість отримання емульсій із жировими кульками до 0, 1 мкм, а ультразвукові апарати не мають тих недоліків, які притаманні звичайному устаткуванню. Це значно підвищує якість емульсій і розширює можливості її використання в харчовій промисловості.

Ультразвукові хвилі мають потужну емульгуючу дію. Емульгування за допомогою ультразвуку є перш за все наслідком кавітації, яка виникає на граничних поверхнях розділу фаз, де енергія розриву відносно низька. Наряду з кавітацією хвиля, яка діє на емульгуючу частинку, викликає в різних її точках відмінні прискорення, які створюють сили, що прагнуть розірвати частинку. За тиску ультразвукового потоку, що дорівнює 0, 1 МПа, частинка може зазнавати різниці прискорень, рівної десяткам одиниць прискорення сили тяжіння. Виникнення значних прискорень частинок в озвученому середовищі пов'язане з протіканням інтенсивних кавітаційних процесів.

Найпростішою установкою, що використовує ультразвукові хвилі, є гідродинамічний вібратор. Однак конструктивно цей емульсор не є оптимальним з точки зору надійності і продуктивності - неможливо отримати резонансну частоту ультразвукових хвиль для проведення процесу емульгування, підвищити КПД установки.

Конвективне нагрівання

Цей спосіб сушіння продуктів заснований на передачі тепла висушуваному продукту за рахунок енергії нагрітого сушильного агента - повітря або парогазової суміші. Сушка продуктів при цьому способі відбувається при омиванні продукту нагрітим газом, повітря, топковими газами, перегрітою парою та іншими теплоносіями, які мають температуру, відмінну від температури матеріалу, що піддається сушінню.

Це найбільш розповсюджений спосіб. Енергія передається висушуваному об'єкту за допомогою конвекції. При цьому способі сушильний агент є теплоносієм та вологопоглиначем. Відрізняється достатньо простою конструкцією та обслуговуванням. Недоліки - невисокі коефіцієнти теплообміну між газом і матеріалом, великі витрати тепла при завантаженні та вивантаженні, великі витрати повітря через нещільності дверей, нерівномірність сушіння по довжині, ширині та висоті камери, важкість контролювання, знижена економічність.

Цьому способу притаманні деякі недоліки, що стосуються нераціонального використання енергії установками, оскільки сушка продукту таким способом неминуче супроводжується втратами тепла на нагрівання конструкцій і навколишнього середовища.

Інтенсифікація способу сушіння засновується на збільшенні коефіцієнту теплообміну. Це збільшення може бути досягнуто збільшенням швидкості повітря.

Крім того цьому способу сушіння продуктів притаманні недоліки, що істотно знижують якість кінцевого продукту. При цій сушці випаровування вологи відбувається тільки з поверхні, що призводить до появи плівки, що утрудняє сушку і погіршує якість сухого продукту: змінюється колір, смак і природний аромат продукту, знижується його відновлюваність при замочуванні. Висока температура і висока тривалість сушіння сприяють розвитку окислювальних процесів і призводять до втрат вітамінів і біологічно активних речовин, і не сприяє придушенню первинної мікрофлори.

Розрізняють конвективну сушку матеріалів у шарі, при якій застосовуються сушарки з омиванням матеріалу в шарі або агентом сушіння (тунельні, камерні, петльові, валкові, турбінні, стрічкові, шахтні сушарки), а також конвективна сушка з сопловим обдувом плоских матеріалів. Крім цього розрізняють конвективную сушку матеріалів або виробів у зваженому і напівзваженому стані, яка може здійснюватися в барабанних установках, в установках з киплячим шаром, в пневматичних трубах - сушарках, у вихровому потоці, а також за допомогою сушки розпиленням. Важливу роль при конвективному сушінні грають параметри сушильного агента (температура, відносна вологість, швидкість руху), товщина шару і його стан (щільний, розпушений, зважений, диспергований), а також питоме навантаження. Тому інтенсифікувати конвективну сушку можна, регулюючи дані параметри.

З підвищенням температури сушильного агента інтенсивність випаровування вологи збільшується за рахунок збільшення теплообміну між висушуваним матеріалом і сушильним агентом, а тривалість сушіння скорочується. Однак температура в кінці сушіння не повинна бути вище критичної для висушування.

Із зменшенням відносної вологості процес сушіння прискорюється. Але сушка з низькою відносною вологістю пов'язана із зайвою витратою тепла і подорожчанням процесу. Крім того, низька відносна вологість сушильного агента спочатку сушки сприяє швидкому переміщенню вологи і утворення скоринки на поверхні, що уповільнює сушку.

Швидкість сушильного агента - залежить від його кількості, що надходить в установку, перетину камери, напрямку руху. При русі сушильного агента перпендикулярно висушуваному матеріалу теплообмін збільшується приблизно в 2 рази в порівнянні з паралельним. Тому для сушіння в нерухомому шарі застосування стрічкових сушарок більш ефективно, ніж тунельних.

Товщина шару - залежить від виду сировини, форми, колоїдно-хімічних властивостей, початкової та кінцевої вологості. Цей принцип використовується в стрічкових сушарках.

Стан шару - визначає активну поверхню контакту з сушильним агентом. Використання нагрітого повітря як сушильного агента, який є одночасно теплопередатчиком, вологопоглиначем і влаговидаличем, обумовлює порівняльну простоту конструкцій конвективних сушарок.

Сублімаційна сушка

На сучасному етапі розвитку науки і техніки однієї з основних завдань є всебічне вдосконалення виробництва і, зокрема, створення нових прогресивних методів обробки матеріалів та продуктів, що забезпечують високі якісні та економічні показники.

Стосовно до консервації продуктів, призначених для тривалого зберігання, актуальним завданням є пошук нових способів зневоднення. Сублімаційна сушка - один з таких методів. Висока якість продуктів сублімаційного сушіння загальновизнано. Сублімаційна сушка наочно продемонструвала важливість регулювання процесів, що протікають в самому матеріалі при його обробці, і підтвердила, що найбільш правильний шлях вдосконалення технології - від властивостей матеріалу до вибору методів і режимів процесу і на цій основі до створення раціональних конструкцій апаратів. Це означає, що процеси, які відбуваються в самому матеріалі, є головним чинником, що визначає вибір методу і режиму сушки, і тільки з урахуванням цих факторів можна створювати раціональні конструкції сушильних установок.

Загальна теорія процесу сушіння дає можливість регулювати процеси переміщення вологи в матеріалі. При сублімаційного сушіння волога мігрує всередині матеріалу у вигляді пари, у той час як при інших відомих (наприклад, конвективних) методах сушіння волога в основному переміщається у вигляді рідини. Перенесення вологи у вигляді рідини іноді необхідний. Наприклад, при сушінні зерна доцільно мінеральні речовини, розчинені в рідині, перенести до зародка, який знаходиться поблизу поверхні зерна. При сушінні чаю екстрактивні речовини також необхідно винести на поверхню чаїнок з тим, щоб чай швидко заварювався. Але коли потрібно зберегти в продукті ферменти, вітаміни і різні цінні екстрактивні речовини, повинні бути створені умови, при яких волога переміщається усередині матеріалу у вигляді пари.

Такі умови створюються в процесі сушіння сублімацією, коли волога в матеріалі замерзає при температурі нижче потрійної точки (для чистої води нижче 0 ° Сі тиску 4, 5 мм. РТ. Ст.). Надалі відбувається сублімація льоду, тобто волога (лід) з твердої фази переходить у пар, минаючи рідкий агрегатний стан. Механізм переносу вологи у вигляді пари (сублімація) і обумовлює високі якісні показники висушеного продукту, зокрема, продукт, висушений методом сублімації, зберігає колір, запах, смак і має мінімальну усадку.

Істотний недолік звичайних методів сушіння - нерівномірна усадка (велика на поверхні і менша всередині матеріалу), в результаті якої в матеріалі розвиваються небезпечні напруги зсуву - він Часто коробиться і навіть руйнується. При сублімаційного сушіння усадка менше, ніж при інших методах сушіння, і тому зневоднення матеріалу, що має пористу структуру, відбувається швидко - протягом 5 - 15 хв. в залежності від виду сировини. Отже, консервування харчових продуктів методом сублімації дозволяє зберегти їх поживну цінність.

Однак описаний механізм переміщення вологи ускладнює теплопередачу в процесі сушіння, так як всередину матеріалу необхідно підводити енергію великої інтенсивності, але за умови запобігання розморожування матеріалу. Енергетичні витрати на сублімаційне сушіння порівняно з атмосферним конвективним сушінням трохи нижче. У той же час початкові капіталовкладення вище, що пояснюється високою вартістю устаткування для сублімаційного сушіння.

Експлуатаційні витрати як у першому, так і в другому випадку визначаються масштабами виробництва, рівнем механізації та автоматизації всіх виробничих процесів, починаючи з підготовки сировини і закінчуючи упаковкою готової продукції.

До основних переваг методу сушки сублімації, що робить його промислове застосування дуже перспективним, належать такі:

Біологічні та фізико-хімічні зміни в продукті мінімальні, так як процес протікає при низьких температурах;

Зменшення маси продуктів. Маса продуктів, висушених сублімацією, складає в середньому l U-Vs від первісної (в залежності від виду матеріалу), причому досягається кінцева вологість продукту може бути значно нижче, ніж при інших методах сушіння;

Продукти сублімаційного сушіння можуть тривалий час зберігатися у відповідній упаковці при позитивній температурі, тобто виключається необхідність холодильного зберігання. Це важливо не тільки для спеціальних контингентів, але і для населення, зокрема для мережі громадського харчування;

Спрощення системи реалізації продуктів. Терміни реалізації швидкопсувних продуктів, висушених методом сублімації, збільшуються; їх можна продавати в магазинах, не забезпечених холодильними установками, широко використовуючи автомати.

У ряді країн протягом останніх років організовано випуск устаткування для сублімаційного сушіння та налагоджено промислове виробництво продуктів, висушених методом сублімації, в тому числі: м'яса, риби, яєць, картоплі, моркви, гороху, цвітної капусти, буряків, фруктів, ягід, фруктово- ягідних соків, страв та інших.

Електроконтактне нагрівання

Теплову обробку харчових продуктів здійснюють пристроями, які працюють з використанням електроконтактного нагрівання, що характеризується виділенням теплової енергії в об'єкті за рахунок проходження через нього електричного струму.

Серед них відомий пристрій, що здійснює електроконтактне варіння продуктів. У ньому безперервність процесу забезпечується розташованим над діелектричною ємністю замкнутим транспортером, на якому закріплені діелектричні утримувачі з порожнинами для укладки продукту, та проходженням електричного струму. Основним недоліком зазначеного пристрою є значні енерговитрати та складність конструкції, зумовлені використанням транспортера.

Конструкція пристрою для виробництва оброблених харчових продуктів передбачає наявність електродів в ізольованій зверху та знизу посудині. Нижній електрод є одночасно збирачем соку, що виділяється з вихідного продукту.

Електроконтактний спосіб приготування харчових продуктів передбачає використання пристрою, у негерметичній камері якого розміщують харчову масу. Через масу пропускають змінний електричний струм, що призводить до її нагрівання. Готовність продукту визначається автоматично: у разі зниження сили струму до певного значення електричний ланцюг розмикається та струм вимикається.

Загальним недоліком пристроїв є те, що в процесі теплової обробки не можна отримати на поверхні продукту скоринку, яка притаманна смаженій продукції. Тому для її виробництва на подальшому етапі обробки необхідно забезпечити високотемпературне нагрівання з використанням інших теплових апаратів. Однак це зумовлює додаткові енерговитрати та збільшення тривалості процесів.

Доведення до готовності кулінарних виробів здійснюється в смажних шафах. Вони складаються з однієї або декількох теплоізольованих камер, нагрівання яких забезпечується ТЕНами, розташованими зверху та знизу.

Недоліком електрошаф є значний перепад температур, що погіршує якість продукції та зумовлює необхідність у переміщенні та перевертанні виробів.

Сковорода складається з нахиленої до центру чавунної чаші, під днищем якої розташовані нагрівачі, відстійника для збирання жиру та відкидної кришки, на якій змонтовані ІЧ-нагрівачі з відбивачами. На поверхні чаші передбачено антипригарне покриття. Процес смаження забезпечується за комбінації поверхневого нагрівання з ІЧ-нагріванням при підвищеному тиску, який утворюється в результаті випаровування вологи з продуктів.

До недоліків зазначеного пристрою слід віднести значну тривалість процесу і нерівномірність нагрівання окремих шарів продукту, суттєві загальні витрати енергії та високу металоємність конструкції.

Обробка низькими температурами

Аналіз перспективних напрямків розвитку харчової технології показує, що одним з них є організація технологічних процесів переробки сировини біологічного походження в широкому інтервалі низьких (мінусових) температур. Враховуючи обмежений і короткочасний термін зберігання переважної більшості харчової сировини і продуктів, виникає необхідність їх промислового заморожування і холодильного зберігання.

Спосіб консервування холодом заснований на тому, що при зниженні температури значно знижуються життєдіяльність мікроорганізмів і активність тканинних ферментів. У той же час при розморожуванні негативні властивості сировини зменшуються внаслідок необоротних структурних перетворень, викликаних фазовим переходом тканинної вологи в льодоподібний стан при заморожуванні, і втратою частини цінних поживних речовин. Тому видається раціональним здійснювати для деяких видів заморозки сировини технологічні процеси з їх обробки з метою отримання напівфабрикату або готового продукту в умовах мінусових температур, не допускаючи фазового переходу вологи в рідкий стан.

У Росії наукові дослідження та дослідно-промислове впровадження технологій кріообробки стосовно сировини тваринного походження вперше здійснювалися в Московському державному університеті прикладної біотехнології. Розроблено спосіб приготування фаршу з м'ясної тканини в процесі виробництва ковбасних виробів. Сутність способу полягає в тому, що перед остаточним подрібненням м'ясну тканину заморожують за допомогою рідкого азоту до температури 193 К, тобто до температури, відповідної крихкому руйнуванню продукту. У цих умовах морожена м'ясна тканина значно легше дробиться, підвищується ступінь і рівномірність її подрібнення. Таким чином, весь технологічний процес приготування фаршу здійснюється шляхом попереднього і остаточного дроблення замороженої сировини до крихкого стану, який характеризується сипучістю, що полегшує механізацію операцій. Відзначається, що фарш за цим способом приготування має однорідну структуру навіть при наявності сполучної тканини і призначений для виробництва безструктурних ковбасних виробів.

У подальшому на підставі цієї технології були проведені дослідження щодо заморожування м'ясної тканини великої рогатої худоби в парах рідкого азоту до температури 163 К, її подрібнення та отримання мороженого напівфабрикату для виробництва сосисок, ковбас, білкового концентрату та інших видів харчових продуктів. Відзначається, що спосіб дозволяє уникнути трудомісткої операції жилювання, подрібнювати м'ясо до гомогенного стану і збільшити вихід готової продукції. Досліджена також можливість використання дрібнозмеленої м'ясо-кісткової маси при виробництві швидкозаморожених продуктів харчування. Показано, що продукти на основі м'ясо-кісткової маси володіють високою харчовою цінністю, корисні при лікуванні ряду захворювань. Сам технологічний процес кріообробки супроводжується меншими, в порівнянні з традиційними методами, енерговитратами і наближається до безвідходного виробництв.

Розроблені в м'ясної промисловості технології кріоподрібнення багатокомпонентної харчової сировини дозволили не тільки підвищити ефективність процесу диспергування, а й створити нові методи її обробки. Різниця фізико-механічних властивостей компонентів сировини біологічного походження, сипучість тонкоподрібнених частинок при відсутності їх агрегації дозволили розробити ряд методів покомпонентного кріорозділення харчових продуктів.

Запропоновані вченими електрофізичні і механічні методи кріорозділення м'ясної сировини розглядалися спочатку як методи, покликані поліпшити однорідність і зберегти якість одержуваного кріообробкою мороженого фаршу. В даний час вони набули самостійного значення як нові ефективні методи безвідходної технології кріообробки не тільки м'ясної сировини, а й сировини біологічного походження. Відомі дослідження з кріоподрібнення і покомпонентного розділення цибулевих овочів, кедрових горіхів, відділенню магнітних домішок при дробленні желатину і ін.

Резюмуючи все вище сказане, можна констатувати, що наявний вітчизняний і зарубіжний досвід наукових досліджень дозволяє віднести розроблені методи кріообробки сировини біологічного походження до перспективного напрямку досліджень у харчовій промисловості.

Комбіновані способи сушіння

Комбіновані способи сушіння застосовуються з метою підвищення економічності процесу і зниження витрати електроенергії. До таких способів відносяться різні комбінації відомих способів сушіння: конвективно-високочастотна, радіаційно-високочастотна, радіаційно-конвективна, радіаційно-контактна та ін.

Конвективно-високочастотна сушка - чергування конвективного сушіння та сушіння струмами високої і надвисокої частоти. Високочастотну установку включають або в періоді зменшення швидкості сушки для видалення зв'язаної вологи, або періодично для створення позитивно спрямованого температурного градієнта усередині матеріалу. Видалення вільної вологи відбувається за рахунок підведення тепла від нагрітого газу. При тому скорочується тривалість процесу.

Радіаційно-високочастотна сушка - застосовують або нагрів пластин високочастотного конденсатора, які одночасно є випромінювачами, або чергують нагрів електродів та випромінювальних панелей. Тепло розподіляється всередині більш рівномірно - це призводить до підвищення якості готового продукту.

Радіаційно-конвективна сушка - полягає в поєднанні нагріву ІЧ-променями з підведенням теплого повітря. Сушка проводиться в віброкиплячому шарі. Повітря подається зі швидкістю 2-2, 5 м/с і температурою 105гр. С. Продукт обігрівається рівномірно і більш інтенсивно, ніж при конвективному способі. Додаткове підведення тепла за рахунок радіації прискорює зневоднення. Більш ефективним є переривчастий режим опромінення, так як при відключенні генератора ІЧ-променів відбувається вирівнювання температур в обсязі продукту, температурний градієнт змінює свій знак і волога спрямовується від центру до поверхні. Відбувається прискорення процесу зневоднення і корочка на поверхні не утворюється. Тривалість сушки складає близько 80 хв. (110 хв. при безперервному ІЧ-опроміненні).

Размещено на Allbest.ru