Курс лекций. Технология и оборудование для переработки

Технология и оборудование для переработки

плодов, овощей, мяса и гидробионтов

для студентов специальности 060800

«Экономика и управление на предприятии»

Астрахань

Авторы: д.т.н., профессор кафедры "Технология и экспертиза товаров"

ДОЛГАНОВА Н.В.

д.т.н., профессор кафедры "Технология и экспертиза товаров"

МИЖУЕВА С.А.

Содержание

Глава 7. Технология сушеной пищевой продукции 303

7.1. Теоретические основы сушки 303

7.2. Способы сушки 307

7.3. Сушка гидробионтов 319

7.4. Сушка растительного сырья 330

7.5. Сушка животного сырья 362

Глава 8. Технология копченой пищевой продукции 373

8.1.Классификация способов копчения 373

8.2. Дымовое копчение 379

8.2.1. Состав коптильного дыма 379

8.2.2. Факторы, определяющие качество коптильного дыма 383

8.3. Бездымное копчение 393

8.3.1.Характеристика процесса бездымного копчения 393

8.3.2. Характеристика некоторых жидких коптильных сред 396

8.3.3. Применение коптильных сред 401

8.4. Копчение рыбы 404

8.5. Копчение мясных продуктов 432

8.5.1. Посол мяса 432

8.5.2. Сырокопченые мясные продукты 437

8.5.3. Копчено-вареные мясные продукты 439

8.5.4. Копченые мясные колбасы 441

8.5.5. Копчение птицы 447

Глава 7. Технология сушеной пищевой продукции

7.1. Теоретические основы сушки

По энергетическому признаку можно выделить два основных принципа удаления жидкости из материала:

1) удаление воды из материала без изменения ее агрегатного состояния, т.е. в виде жидкости;

2) удаление воды с изменением ее агрегатного состояния, т.е. при фазовом превращении жидкости (льда) в пар.

Именно такой принцип реализуется в процессе, который называется сушкой.

При сушке вода на поверхности пищевого сырья и в более глубоких его слоях превращается из жидкого состояния в парообразное и испаряется. При этом интенсивность испарения зависит от притока тепла извне, т.е. при нормальном атмосферном давлении процесс сушки должен сопровождаться подводом к продукту определенного количества тепла. Это тепло подводится обычно с нагретым воздухом.

Сушка влажных материалов и в том числе пищевых продуктов, характеризуется как коллоидно-тепло-физический процесс, в котором форма связи воды с продуктом имеет решающее значение, так как в процессе удаления влаги из высушиваемого материала определенная энергия затрачивается на нарушение этой связи.

Существует множество теорий, объясняющих возможные формы связи воды с веществами.

Наиболее простой, и в тоже время адекватно описывающей сущность процессов, является теория Ребиндера, основанная на количестве энергии, необходимой для разрушения различных видов связи влаги с веществом.

По этой теории формы связи влаги с материалом делят на три основные группы: химическую, физико-химическую и механическую.

При химической связи вода входит в состав вещества в определенных количественных соотношениях. При обычной тепловой сушке вещества эта влага не удаляется.

При физико-химической форме связи влаги с веществом различают адсорбционно связанную и осмотически связанную влагу. Адсорбционно связанная влага удерживается материалом за счет большой свободной поверхностной энергии. Влага, которая путем осмоса проникает с поверхности внутрь клетки и остается там называется осмотически связанной.

Механически связанная влага, или влага смачивания, по своим свойствам не отличается от обычной влаги.

В процессе сушки из него в первую очередь удаляется механически связанная вода, затем осмотическая и адсорбционная. Пищевое сырье относится к влажным и гидрофильным материалам, в которых при сушке наблюдают все виды применения воды, обусловленные действием дифффузионно-осмотических и капиллярных сил.

Скорость сушки продукта определяется в основном, законами движения влаги внутри продукта и интенсивностью испарения влаги с поверхности. При этом скорость перемещения влаги пропорциональна градиенту влажности и температуры.

Иногда явление перемещения влаги называют влагопроводностью: это явление более общее, чем внутренняя диффузия, поскольку включает диффузию жидкости и пара, а также капиллярное перемещение жидкости. В процессе сушки, в первую очередь, испаряется влага, находящаяся ближе к поверхности продукта и количество ее во внешних слоях уменьшается. В результате этого осмотическое равновесие в продукте нарушается, и вода начинает перемещаться из более глубоких слоев к поверхности в те слои, которые уже частично обезводились.

В результате такого механизма сушки происходит непрерывный подвод влаги из внутренних к поверхностным слоям, поэтому содержание влаги снижается не только у поверхности продукта, но и в его внутренних слоях.

Согласно закону влагопроводности перемещение влаги обусловлено наличием градиента влажности при отсутствии градиента температуры, т.е. при наличии изотермических условий. В том случае, когда имеется температурный градиент, происходит дополнительное, независимое от градиента влажности перемещение влаги. В процессе сушки внутри возникает некоторый перепад температуры между поверхностными и внутренними слоями. В том случае, когда сушка осуществляется при низких температурах, перепад температур внутри продукта невелик и поэтому существенного влияния на перемещение влаги не оказывает.

Сушка воздухом при высоких температурах обусловливает наличие температурного градиента, который оказывает решающее влияние на механизм перемещения влаги.

Как и при посоле, при высушивании имеют место два вида диффузии – внешняя и внутренняя.

Скорость диффузии пара с поверхности продукта в окружающую среду через пограничный слой, расположенный у поверхности (внешняя диффузия), определяется разностью давления пара у поверхности и парциального давления пара в окружающей среде.

Скорость перемещения влаги внутри продукта (внутренняя диффузия) зависит от формы ее связи с материалом, от химического состава и особенностей строения сырья, т.е. чем труднее воде при движении к поверхности преодолевать препятствия в виде жира, твердых частиц (костей в животном сырье, косточек и шкурок в растительном и т.д.), плотных тканей, тем медленнее будет идти процесс внутренней диффузии.

Внутренняя и внешняя диффузии в процессе сушки протекают одновременно и находятся в тесной взаимосвязи между собой: испаряющаяся с поверхности влага непрерывно возмещается новыми порциями, поступающими из внутренних слоев. В том случае, если непрерывность процесса нарушается (например, внешняя диффузия опережает внутреннюю), то поверхность продукта быстро высыхает, а образовавшаяся корочка препятствует поступлению новых порций влаги на поверхность продукта и процесс сушки замедляется.

Сушка считается законченной, когда наступает динамическое равновесие, т.е. парциальное давление у поверхности материала становится равно парциальному давлению пара в воздухе. Влажность материала соответствующая этому периоду называется равновесной, т.е. зависит только от относительной влажности воздуха.

Параметры сушильного агента определяются тремя характеристиками: температурой, относительной влажностью и скоростью движения. Чем выше температура сушильного агента, тем быстрее идет процесс сушки. Ее верхний предел определяется исходя из тех изменений, которые происходят в продукте в процессе сушки.

При сушке в потоке воздуха водяные пары уносятся этим потоком и поэтому, очевидно, что если воздух уже насыщен водяными парами, то он не может отбирать в себя влагу, испаряющуюся с поверхности. Поэтому с увеличением относительной влажности воздуха скорость сушки как в период постоянной скорости сушки, так и в период падающей скорости сушки снижается.

Слой воздуха, находящийся над поверхностью продукта, можно представить состоящим из трех слоев. При этом непосредственно с поверхностью соприкасается очень тонкий стационарный слой воздуха, над ним находится медленно движущийся слой, который соприкасается с основным потоком воздуха. Стационарный слой насыщается водяными парами, испаряющимися с поверхности, которые постепенно переходят в медленно движущийся слой воздуха, а затем и в основной поток. Скорость сушки определяется толщиной этого медленно движущегося слоя и относительной влажностью основного потока воздуха.

При увеличении скорости движения воздуха относительно высушиваемого продукта медленно движущийся слой воздуха становится тоньше и водяные пары, таким образом, могут выходить в основной поток воздуха более быстро, т.е. чем выше скорость движения воздуха над поверхностью, тем быстрее испаряется вода.

Внешним проявлением воздействия сушки является изменение массы продукта. Зная массу до сушки и начальную влажность целого продукта, можно по изменению массы определить содержание воды в продукте в любой момент сушки по формуле

W = m₁/m₂ (100 + W₁) - 100

где W – влажность продукта в данный момент сушки, %;

m₁ – масса в тот же момент сушки, г;

W₁ – влажность продукта до сушки, %;

m₂ – масса продукта до сушки, г.

Наглядно представить кинетику процесса сушки и скорость его протекания позволяет кривая сушки, для построения которой использованы экспериментальные и аналитические данные (рис. 44).

В А

л В

а

ж

н

о

с

т С

ь,

% D

Продолжительность сушки, сут.

Дата добавления: 2013-12-12