Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

ку. В качестве источника энергии используется пар, горячий воздух, вода или электрический ток, который может подводить­ ся к фаршу через поршни с торцов. Для окончательной терми­ ческой обработки (без формы) применяют горячий воздух, инфракрасное излучение и rfp. Однако’, несмотря на кажущую­ ся простоту вопроса и многолетние работы в этой области, проблема еще полностью не решена.-Такое положение созда­ лось в связи с тем, что проектировщики не учитывали реоло­ гические свойства фарша в условиях нормального напряжен­ ного состояния (сжимаемость, характер распределения давлений по высоте формы и пр.), их температурные изменения, а тепло- и электрофизические характеристики изучали без давления, что не соответствует состоянию фарша в форме при термообра­ ботке.

На кинетических кривых рис. 28 с момента начала варки — от 180 с и далее деформации уменьшаются при любом давлении. При наименьшем давлении (0,312-105) они переходят в отрица­ тельную область, т. е. объем фарша становится больше началь­ ного. Объяснить такое резкое увеличение объема только тепло­ вым расширением, конечно, нельзя. Очевидно, расширение фарша в основном происходит в результате изменения конфигу­ рации фибриллярных и развертывания цепей глобулярных бел­ ков при обязательном присутствии воды. Плавное уменьшение деформации (см. рис. 28) обусловлено наличием температур­ ного градиента. Температура, при которой деформация дости­ гает минимума (£„„„), непостоянна, но зависит от влагосодержания: при влагосодержании 2,0—2,1 температура в этой точке около 55° С, при влагосодержании 2,5—2,6 — около 60°С и при влагосодержании 3,0 — около 65° С. При недостаточно тонком измельчении соединительной ткани, например, на куттере, емкость чаши которого 80 л, температура минимума де­ формаций снижается примерно на 10—20° С.

Уменьшение относительной деформации фарша при нагревании, вызванное увеличением объема, можно охарактеризовать удельной объем­ ной работой деформации Ауд (Дж/м3) по уравнению

ДА

найти расчетную зависимость для фарша русских сосисок при отклонении экспериментальных данных не более ±8% :

100

Минимум удельной работы приходится на критическое влагосодержа­ ние, которое для фарша русских сосисок составляет 2,4. По удельной ра­ боте можно вычислить максимальную величину объема по приращению

Отмеченный эффект увеличения объема при термической, обработке фарша и количественные обоснования процесса имеют большое практическое значение для проектирования ап­ паратов, в которых фарш нагревается в замкнутых формах; для определения прочностных характеристик колбасной обо-г лочки с учетом ее возможной растяжимости и т. д. t

При дальнейшем нагревании фарша до готовности деформа­ ции увеличиваются, а объем уменьшается, если происходит отделение жира и бульона из объема продукта. Если форма достаточно герметична, то уменьшения объема не наблюдается.

Термограммы варки фарша позволили вычислить эффективный коэф­ фициент температуропроводности а (м2/с), который для интервала тем: ператур 50—71° С лежит в пределах от 6 - 10-8 до 15-10-8. С увеличением

Поставленные эксперименты дают возможность сделать некоторые выводы. Коэффициент температуропроводности характеризует молеку­ лярный перенос внутренней, тепловой энергии тела, как отмечает акад. А. В. Лыков. В точке перегиба функции «относительная избыточная тем­ пература — время», которая постоянно находится в интервале 48-—53° С, коэффициент а снижается в 1,5—2,5 раза. При указанной температуре начинается интенсивная денатурация белков и мышечных волокон. При ней изменяются тепло- и электрофизические свойства фарша. Следова­ тельно, денатурация белков, достигающая наибольшей интенсивности при 50° С, является глубоким физическим процессом, меняющим струк­ туру фарша и его свойства. Примерно в этой же области температур на­

цесс нагрева связан с энергоподводом к фаршу, процесс отделения жид­ кости, особенно при повышенном давлении, — с отводом энергии от фар­ ша. Уменьшением доли молекулярного переноса энергии можно объяс­ нить снижение величины а. При отсутствии избыточного давления в обла­ сти температур 50—70° С обычно а увеличивается, так как интенсивный массообмен с окружающей средой отсутствует.

Компрессионные характеристики творожно-сырковых масс определил Н. А. Мусабаев [88] по методикам, аналогичным описанным выше. При объемной деформации образцов творож-

101

но-сырковой массы из них выделяется сыворотка даже при небольших давлениях подпрессовки (0,312-105 Па).

Формы связи влаги в продукте и другие физико-химические факторы значительно влияют на процесс отжатия сыворотки. Так В. П. Табачни­ ков и В. Д. Сурков [116] отмечают, что из сырных сгустков, полученных из различного молока, излишняя сыворотка удаляется с большей разницей во времени, чем при различном давлении (величины давления до 2- 10Б Па при удельной силе до 0,134107 Н/м3).

А. И. Гурьяновым и Н. Н. Липатовым [48] определено наибольшее оптимальное давление для различных видов сгустка (в зависимости от жирности), при котором отделяется максимальное количество влаги; для жирной творожной массы давление составляет около 0,14-105 Па. Величина давления, по их мнению, устанавливается в зависимости от ко­ личества и размеров пор, через которые фильтруется жидкость. При этом они так же, как В. П. Табачников и В. Д. Сурков [116], отмечают, что увеличение давления вызывает лишь незначительное уменьшение влагосодержания.

нии под поршнем образуется тонкий уплотненный слой с пора­ ми, капиллярами малых размеров, который затрудняет прохож­ дение (фильтрацию) жидкости. При небольшом давлении слой более пористый и отделение жидкости начинается быстрее, хотя при высоком давлении ее выделяется больше.

Кинетические кривые относительной деформации для сыр­ ковой массы и творога аналогичны кривым для мясного фарша. Эти кривые описываются уравнением (I—96). Числовые зна­ чения коэффициентов к уравнению и химический состав продук­ та приведены в табл. 26. В табл. 26 помещены также постоянные величины для расчета коэффициента объемного сжатия по вы­ ражению (I—98), который при увеличении давления уменьша­ ется в соответствии с уравнением (I—98а).

102

Представляют интерес; релаксационные характеристики сыр­ ковой массы [88], полученные при осевом сжатии (табл. 27).

Т а б л и ц а 27

Химический состав образцов соответствует данным табл. 13. Релаксационные характеристики вычислены по формулам

(1—102).

Компрессионные характеристики пищевых продуктов (те­ сто, конфетные массы и пр.) исследованы довольно подробно [6, 104, 131, 139]. Однако данные о релаксационных характе­ ристиках при осевом сжатии для большинства продуктов от­ сутствуют.

Плотность пищевых продуктов является существенной ха­ рактеристикой при расчете ряда машин и процессов. Она за­ висит как от давления, действующего на продукт, так и от хи­ мического состава продукта. Были сделаны попытки [150] по изменению плотности определять, а затем и регулировать жирность или влажность продукта в потоке при движении его по трубе.

103

;Среднюю плотность р (кг/м3) определяют из соотношения:

где т — масса продукта, кг; V — его объем, м8.

Между плотностью и удельным весом к (Н/м3) существует простая зависимость:

. Изменение удельного веса от температуры характеризуется коэффициентом температурного расширения Р, (1/град), который показывает, на какую величину изменится объем системы при изменении температуры на 1° С,

Если считать коэффициент температурного расширения ве­ личиной постоянной в определенном интервале температур, то приведенная зависимость преобразуется следующим образом:

Наиболее распространенными приборами для измерения удельного веса и плотности жидкостей являются пикнометры и ареометры. Для непрерывного измерения удельного веса жид­ кости в промышленности предложены автоматические непрерыв­ но действующие устройства [65, 148].

Для определения плотности (объемной массы) пластично­ вязких тел следует пользоваться цилиндрами с поршнем (см. выше), так как эти продукты значительно изменяют плотность при увеличении давления.

Плотность ряда белковых систем (мясной бульон, кровь, молоко, протертая томатная масса и др.) в зависимости от кон­

гдерс— плотность при данной температуре tc и концентрации с, кг су­

104