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

временем электроплазмолиза в большинстве случаев прослежи­ вается обратноквадратичная зависимость [129]:

Постоянная К достаточно полно характеризует токоустойчивость плодов и ягод. Так, максимальной токоустойчивостью обладают плоды; при одинаковом градиенте напряжения (1500 В/см) яблоки более чем в 7 раз токоустойчивее клубники. Предварительная механическая обработка плодов приводит к уменьшению «токоустойчивости».

При небольших градиентах напряжения (50—150 В/см) про­ исходит электротермоплазмолиз [141]: сравнительно быстро на­ гревается протоплазма клеток, а температура сока увеличивает­ ся незначительно. Качественные характеристики готового про­ дукта (например, яблочного сока), полученные этим способом, приведены в табл. 97.

364

Следует подчеркнуть специфичность влияния электроплазмо­ лиза на проведение диффузионных процессов. Установлено, что приведенный коэффициент диффузии сахара на электроплазмолизованной свекловичной ткани равен 5,0 • 10“4 см2/мин, в то время как из термоплазмолизованной только 3,6 • 10-4 см2/мин. Коэффициент диффузии калиевых и натриевых солей из электроплазмолизованной свеклы при 20° С составляет соответственно 3,41-10"4 и 2,94-10"4 см2/мин. Коэффициенты диффузии этих солей из термоплазмолизованной свеклы при тех же условиях соответственно равны 5,51-10"4 и 4,12-10"4 см2/мин. Таким образом, проницаемость электроплазмолизованной свекловичной ткани выше для сахара и ниже для калиевых и натриевых солей, чем проницаемость термоплазмолизованной стружки [47]. Не­ малое значение здесь имеет то обстоятельство, что модуль упру­ гости электроплазмолизованной ткани выше, чем термоплазмо­ лизованной. Так, для свекловичной ткани модуль упругости в первом случае в 3—5 раз больше.

Жизненные функции клетки могут быть нарушены не пол­ ностью и частично восстанавливаются, если электроплазмолиз проводится при невысоком градиенте напряжения (400 В/см и ниже). Однако для полного плазмолиза в этом случае доста­ точно незначительного механического воздействия. Такой элек­ троплазмолиз получил название коацервативного [76]. Сущест­ вует селективный электроплазмолиз, который наблюдается при градиентах напряжения 1700—2000 В/см при экспозиции 0,001—0,002 с. Избирательность прогрева протоплазмы здесь

365

нений при воздействии электрических импульсов — ценное свой­ ство такого вида обработки сырья, так как при прессовании мез­ ги важное значение для дренажа сока имеют прочностные ха­ рактеристики ее частиц.

Как показали исследования, выход сока из столовой свеклы при импульсном плазмолизе с прессованием мезги, при прочих

0J5 0,20 0,25 0,30 i

а

Рис. 156. Показатели процесса импульсного электроплаз­ молиза:

а — з а в и с и м о с т ь в ы х о д о в с о к а и з с то л о в о й св е к л ы о т степ ен и и з м е л ь ч е н и я и о б р а б о т к и м е зг и э л ек тр и ч е с к и м и и м п у л ь с а м и п ри

б —в л и я н и е в р е м е н и н а ч а л а э л е к т р о о б р а б о т к и н а в ы х о д с о к а —

с у м м а р н о й э н е р ги и п р о п у щ ен н ы х ч ер ез м е зг у и м п у л ь со в ( £ = = 3 к В /см , 1/d [ =0,166, 1 = 3 0 м и н , (= 1 0 м и н );

равных условиях, зависит от степени ее измельчения i и вели­ чины удельного давления (рис. 156, а). Автором при определе­ нии степени измельчения растительной ткани использован по­ казатель эффективного диаметра частиц

. _____1_

di

367

Из графика (рис. 156, а) видно, что при более тонком измель­ чении выход сока с увеличением давления возрастает. Однако максимальный выход сока при обычном прессовании зна­ чительно меньше, чем в случае импульсного плазмолиза.

Аналогичная картина наблюдается при импульсном плазмо­ лизе яблок. Так, из яблок при удельном давлении порядка 10-105Па и высокой степени измельчения выход сока составляет 67—68%. Совместное воздействие на мезгу давления того же порядка и электрических импульсов позволяет получать прак­ тически независимо от степени измельчения выход сока до 78%.

Процесс прессования растительной ткани на гидравлических прессах достаточно длителен, поэтому интересно выяснить, в какой промежуток времени необходимо вести импульсный пла­ змолиз. На рис. 156, б приведены графики, показывающие влия­ ние времени начала обработки электрическими импульсами на выход сока. Окончательный выход сока не зависит от начала электрической обработки (остается одинаковым), однако, варьи­ руя периодами обработки (/х, /2, ts), можно менять скорость про­ цесса на различных его этапах.

Характерным для электроимпульсного плазмолиза является тот факт, что выход сока, а следовательно и глубина самого процесса плазмолиза, в значительно меньшей степени зависит от энергии импульса (рис. 156, в), чем от градиента напряжения (рис. 156, г), По-видимому, здесь имеет место прямое действие электрического тока вместе с силовой деформацией на структуру протоплазмы.

Качественные показатели сока, полученного с помощью элек­ троимпульсного плазмолиза, характеризуются данными табл. 98.

Эффективность использования электроплазмолиза достаточно высока. Так, экономический расчет показывает, что только в ре­ зультате повышения выхода сока из виноградного сырья на 8—

Т а б л и ц а 98

368

10% себестоимость 1 т сока в среднем снижается на 3,8—4,0%,. а срок окупаемости электроплазмолизатора составляет для за­ водов средней мощности 0,4 года [58].

Аппаратурное оформление процесса электро­ плазмолиза

Конструкции электроплазмолизаторов разнооб­ разны, с одной стороны, это вызвано тем, что они предназначены для различных видов сырья, а с другой — это является следст­ вием технического поиска наиболее универсальных аппаратур­ ных форм (рис. 157).

Самая простая конструкция ■— это валковый электроплазмолизатор (рис. 157, а). Основными рабочими органами аппарата являются два металлических рифленых вальца, вращающихся навстречу один другому в электрически изолированных под­ шипниках. К валкам подводится электрический ток промыш­ ленной частоты. Попадая между валками, сырье сжимается и од­ новременно подвергается электрической обработке.

Следующие конструкции можно отнести к аппаратам камер­ ного типа (рис. 157, б, в). Они могут быть одно- и многоярус­ ные. За основу конструкции принята камера прямоугольного типа с сетчатым дном — электродом. Вторым электродом явля­ ется верхняя подвижная крышка, позволяющая изменять давле­ ние на прессуемую массу.

Аппараты транспортерного типа (рис. 157, г) представляют со­ бой сочетание двух бесконечных транспортерных лент, сближаю­ щихся в зоне обработки. На транспортерной ленте располагают­ ся емкости, заполняемые исходным сырьем, в которые в зоне обработки синхронно входят электроды со второй транспортерной ленты. Известны конструкции транспортерного типа с двумя металлическими лентами — электродами.

В аппаратах шнекового типа (рис. 157, д) шнек и внешний перфорированный корпус составляют электродную систему.

Принципиально новую конструкцию представляет собой электроплазмолизатор для семечковых плодов центробежного типа (рис. 157, е). Сырье под действием центробежной силы по­ падает на вращающийся барабан, составленный из ножей тре­ угольной формы. Расстояние между острыми кромками ножей 5 мм. Кроме того, внутри ротора расположены три свободно вра­ щающихся ролика диаметром 70 мм. Расстояние между боковой поверхностью ролика и острой кромкой ножей 2—3 мм. Бара­ бан является одним из электродов, ролики — другим. Попадая между роликами и ножевой стенкой, сырье измельчается и од­ новременно подвергается электрической обработке.

369