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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 241

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где С — концентрация эмульсин; х — продолжительность процесса;

а и р — опытные величины, зависящие от свойств вещества; п — величина, характеризующая вероятность протекания реакции.

Для двух частиц эмульсии при вероятности коагуляции, близкой к единице, процесс описывается как биомолекулярная

реакция,

т. е.

п = 2.

При вероятности коагуляции,

много мень­

 

 

 

 

шей единицы,

/ г = 1 .

 

 

 

 

 

Для

эмульгирования

 

 

 

 

предложен ряд

аппаратов.

 

 

 

 

На рис. 234

приведен

ап­

 

 

 

 

парат

непрерывного

дей­

 

 

 

 

ствия

для эмульгирования

 

 

 

 

двух жидкостей. Исходные

 

 

 

 

жидкости

по

концентриче­

 

 

 

 

ским трубам

поступают в

 

 

 

 

реакционный сосуд, поме­

 

 

 

 

щенный в фокусе излуча­

 

 

 

 

теля

из

мозаики титаната

 

 

 

 

бария.

В нижнюю часть ре­

 

 

 

 

акционного сосуда вмонти­

 

 

 

 

рована перегородка, про­

 

 

 

 

пускающая

ультразвук.

 

 

 

 

Для

охлаждения вибратор

 

 

 

 

помещен в масляную сре­

 

 

 

 

ду,

температура

которой

 

 

 

 

поддерживается с помощью

Рис. 235.

Ультразвуковой аппарат для

воды.

 

 

 

 

 

 

 

диспергирования

типа УДК-1:

Давление масла в систе­

/ —уровнемер; 2 — рубашка

аппарата; 3 — ме­

ме контролируется

мано­

шалка; 4 — привод;

5 — вентиль; в — излуча­

тель; 7 — бак; 8 — счетчик;

9 — труба; 10

метром и

при

необходимо­

вибратор; 11 — фильтр.

 

сти

регулируется

пневма­

 

 

 

 

тическим

приводом.

Масло

свободно циркулирует через охлаждающие змеевики и циркуля­ ционные окна. Под действием сфокусированного излучения жид­ кости эмульгируются.

Существуют универсальные аппараты, работающие как по замкнутому циклу, так и на проток. Примером такой установки является диспергатор типа УДК-1 (рис. 235).

Диспергируемая система в количествах, контролируемых счетчиком, подается по трубе в фильтр, где очищается от слу­ чайных примесей. Затем шестеренчатым насосом она передается в гидродинамический излучатель, где подвергается диспергиро­ ванию. В случае необходимости исходную смесь с помощью вен­ тиля можно подавать, минуя излучатель, непосредственно в бак. В этом случае система будет обрабатываться не только гидроди-

514


намическим излучателем, но и вмонтированным в днище магнитострикционным вибратором. Для более равномерного распре­ деления компонентов в баке установлены мешалки с приводом. Уровень жидкости в аппарате контролируется уровнемером. Ди­ спергирование происходит наиболее благоприятно при темпера­ туре 40—60° С. С этой целью в аппарате предусмотрена рубашка.

Характер эмульгирования зависит от температуры продукта. Так, при гомогенизации молока на гидродинамическом вибрато­ ре установлена зависимость процесса оттемпературы (табл. 127)

[2 ].

Т а б л и ц а 127

Количество жировых шариков менее 2 мкм (в %)

при давлении обработки. МПа

Темпера тура

обработки,

 

 

 

 

 

 

°С

контроль

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

 

15

4 8

5 2

5 8

6 4

7 4

7 6

25

50

5 2

5 3

59

6 8

7 5

3 5

4 9

5 6

6 0

6 5

7 0

7 4

45

4 9

5 2

5 6

60

6 7

71

55

5 3

59

6 5

71

7 6

82

6 5

5 0

5 8

6 5

7 3

80

8 8

7 0

5 2

54

5 6

7 2

79

87

Больше всего жировых шариков (менее 2 мкм) при темпера­ туре 55—70° С. При этих температурах с увеличением давления обработки молока интенсивно повышается дисперсность жира, и при давлении 0,4—0,5 МПа, что соответствует частоте 1300— 1500 Гц, около 80--88% жировых шариков имеют диаметр менее 2 мкм.

При повышении температуры усиливается бактерицидное действие ультразвука на микрофлору молока (табл. 128).

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 128

 

 

Количество бактерий в 1

мл молока

 

Температура

(в ты с.)

при давлении обработки,

МПа

 

 

 

 

 

 

 

обработки,

СС

 

 

 

 

 

 

 

контроль

0,1

0,2

0,3

 

0,4

0.5

15

2 0 8 0

1840

1680

1520

 

1440

1120

45

1920

1900

1820

1160

 

1100

9 8 0

55

1200

1000

1000

7 0 0

'

5 0 0

3 2 3

70

1000

4 00

3 0 4

2 7 2

 

2 6 8

2 40

V a le *

515


 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е

т а б л . 128

 

 

С теп ен ь сн и ж ен и я обгсмсисш ю сти (п

д о л я х единицы )

 

 

 

при д ав л ен и и , М П а

 

 

обработки,

СС

 

 

 

 

 

 

контрОЛЬ

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

15

1

0 ,8 8

0 ,8 1

0 ,7 3

0 ,6 9

0 ,5 4

4 5

1

0 ,9 9

0 ,9 4

0 ,6 0

0 ,5 7

0 ,5 1

5 5

1

0 ,8 3

0 ,8 3

0 ,5 8

0 ,4 1

0 ,2 7

7 0

1

0 ,4 0

0 ,3 0

0 ,2 7

0 ,2 6

0 ,2 4

Из

табл. 128

видно, что

 

обработка холодного молока

при

давлении 0,5 МПа снижает общую бактериальную

обсеменен-

ность

на 46,2%.

С повышением температуры

обрабатываемого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

молока до 55° С и при том

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

же давлении общая бакте­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

риальная

обсемененность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

снижается на 73%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возможна эффективная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гомогенизация

пюреобра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зных продуктов при при­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

готовлении продуктов

дет­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ского питания.

На гидро­

 

о

too

гоо

зоо

ш

soo о,шн

динамическом излучателе с

 

одноконсольным креплени­

Рис.

236.

График

зависимости

про­

ем вибрирующей пластины

центного

содержания

частиц

от их

при давлении 12-105 Па

среднего

пофазного

размера

d

для

обрабатывали

морковное

пюре морковного с маслом:

 

 

 

пюре с маслом,

суп-пюре

У—до

обработки; 2 — после гомогепизато-

овощной,

яблочное

пюре

ра

ОГМ; 3 — после

однократной

обработ­

ки

на

звуковом гомогенизаторе; 4 — после

и др. [36]. При производи­

двукратной

обработки

на

звуковом

 

гомо­

генизаторе;

5 — после

трехкратной

 

обра­

тельности 1500 л/ч потре­

ботки

на звуковом

гомогенизаторе.

 

 

бляемая мощность состав­

и энергоемкость, звукового

 

 

 

ляет около 2 кВт. Металло-

гомогенизатора по сравнению с гомо­

генизатором ОГМ такой же производительности,

используемым

в консервной промышленности, ниже в 5—7 раз.

Простота го­

могенизатора обеспечивает его надежность в эксплуатации.

на

Результаты

исследования

дисперсности

приведены

рис. 236. Как видно, максимум на кривых распределения сред­ них размеров частиц смещается влево относительно кривой, т. е. в результате обработки средний размер частиц уменьшается.

Качественные показатели продуктов, гомогенизированных на ультразвуковом вибраторе, хорошие.

516


Улучшение качества хлебобулочных изделий достигается вве­ дением в них жировых эмульсий, причем наилучшие результаты наблюдаются при размере жировых шариков, приближающихся к естественным эмульсиям [5]. Для увеличения стойкости жи­ ровой эмульсии к ней в процессе обработки добавляют эмульга­ тор — фосфатидный концентрат. Сравнительные данные по ус­ тойчивости жировой эмульсии, полученной тремя методами, при­ ведены в табл. 129.

 

 

 

Т а б л и ц а

129

 

 

Устойчивость эмульсий,

ч

Метод обработки

подсолнечного

из маргарина

 

 

масла

 

Механическим

путем т =

20

 

2,5

 

= 10 мин

методом

96

 

48

 

Ультразвуковым

 

 

с гидродинамическим из­

 

 

 

 

лучателем (т = 5 мин)

336

 

148

 

на установке ГУ-3 (v =

 

 

300 кГц, т =

5 мин)

 

 

 

 

Кроме того, эмульсия, полученная на установке ГУ-3, обла­ дала еще более высокой дисперсностью. Качество хлеба (пшенич­ ная мука I сорта, 5% сахара, 5% подсолнечного масла), изго­ товленного с использованием жировой эмульсии выше, чем конт­ рольного (табл. 130).

Т а б л и ц а 130

 

Хлеб, в который жир внесен

Показатели

в обычном

в виде

 

виде

эмульсии

Влажность мякиша, %

42

41,9

Удельный объем хлеба, мл

376

487

на 100 г

73

80

Пористость, %

Сжимаемость мякиша, услов­

68

77

ные единицы

 

 

Жировые эмульсии, полученные на основе ультразвуковой обработки, можно с успехом использовать для смазки хлебных форм и листов при выпечке хлеба.

Для диспергирования животных жиров применяют аппарат (рис. 237), который состоит из резервуара с мешалкой, гидроди­ намического вибратора и насоса. Исходное сырье загружается

17—381 517


в резервуар и вначале грубо диспергируется с помощью мешал­ ки, а затем по трубопроводам 2 и 4 при помощи насоса прокачи­ вается через вибратор. При необходимости смесь можно пропус­ тить многократно [31 ].

Такую гидродинамическую установку можно использовать в линии производства колбасных изделий. Горячая вода с эмуль­

 

гатором и стабилизатором

 

смешивается с расплавлен­

 

ным свиным

 

жиром

в

ба­

 

чке. Насосом грубая диспе­

 

рсия жира в воде прокачи­

 

вается через гидродинами­

 

ческий вибратор.

При

не­

 

обходимости через воронку

 

смесь может быть вторично

 

пропущена через вибратор.

 

Готовая

эмульсия

через

 

охладитель

 

поступает

в

 

куттер, куда из волчка по­

 

дается фарш.

 

 

 

 

 

 

Обработка

вязких масс

 

ультразвуком

— достаточ­

 

но сложная

 

задача.

Так,

 

для обработки шоколадной

 

массы

был

предложен

и

 

опробован

тороидальный

 

преобразователь (рис. 238),

 

представляющий собой на­

Рис. 237. Аппаратура для дисперги­

бор колец из листового ни­

рования животных жиров:

келя или пермендюра,

об­

1 — мешалка: 2 и 4 — трубопроводы; 3

мотка

которых

намотана

вибратор; 5 — насос.

тороидально.

 

Преобразова­

 

 

тель колеблется в радиаль­ ном направлении. Излучение кольцевого преобразователя на­ правляется внутрь, интенсивность его на внутренней поверх­ ности рабочей камеры составляет 9 Вт/см2, в центральной зоне преобразователя — 90—120 Вт/см2. Собственная частота колеба­ ний преобразователя 16,5 кГц.

Установлено положительное влияние ультразвука на вкусо­ вые качества шоколада: он отличается нежностью, бархати­ стостью и более тонким букетом. Под действием ультразвука вязкость шоколадной массы снизилась в среднем на 7—10% [80].

Эффективность ультразвуковой очистки поверхностей зави­ сит от целого ряда факторов. Основной причиной диспергирова­ ния пленок на поверхности твердых тел являются кавитация,

518