Возможные дефекты сырых изделий, возникающие при разделке, и способы их устранения

Виды дефектов	Вероятные причины	Мероприятия по устранению
Трубчатые изделия имеют смятые (закупоренные) торцы; трубки выпрессо вываются сплющенными.     Слипание изделий между собой.   Образование трещин в местах перегиба изделий на бастунах.   Прилипание изделий к бастунам.	Черезмерно мягкое (влажное) тесто. Отсутствует обдувка изделий. Недостаточное прилега­ние режущего ножа противорежущим ребрам). Затупилось лезвие ножа. Чрезмерно мягкое тесто Отсутствует обдувка изделий.   Тесто имеет недостаточ­ную пластичность. Чрезмерное подсыхание поверхности выпрессовываемых изделий.   Чрезмерно мягкое тесто. Отсутствует обдувка.	Снизить влажность теста на 1...2% Включить обдувку   Отрегулировать положение ножа   Заточить лезвие ножа. Снизить влажность теста Включить обдувку выпрессовываемых. Увеличить влажность теста. Снизить интенсивность обдувки или отключить обдувку наружной стороны изделий.   Снизить влажность теста. Включить обдувку внутренней стороны прядей. Смазать бастуны растительным маслом.

Контрольные вопросы:

1. Из каких операций состоит разделка сырых макаронных изделий и

каково назначение каждой из них?

2. В каких случаях применяют тот или иной способ раскладки сырых изде­

лий?

3. Каковы возможные причины возникновения дефектов сырых

макаронных изделий при разделке и способы их предотвращения?

Литература

1. Медведев Г.М. «Технология макаронного производства».- М.:Колос,2000.

2. Чернов М.Е. Макаронное производство.-М.: Издательство «Мир»,1994г.

3. Чернов М.Е. Оборудование предприятий макаронной промышленности.-

М.: Пищевая промышленность,1978г.-232с.

Лекция 9

Сушка, стабилизация и охлаждение макаронных изделий

План

Конвективный способ сушки

Основные параметры сушки

Анализ процесса сушки

4. Изменение свойств макаронных изделий в процессе сушки,

Стабилизации и охлаждения

Конвективный способ сушки

Сырые макаронные изделия — удобная среда для протекания различных биохимических и микробиологических процессов. Для предотвращения развития этих процессов изделия подверга­ют консервированию обезвоживанием — сушке до влажности не более 13 %.

Сушка макаронных изделий — наиболее длительная стадия процесса их производства. От правильности ее проведения во многом зависят такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Очень ин­тенсивное удаление влаги может привести к растрескиванию из­делий, чрезмерно длительная сушка на первой стадии удаления влаги — к закисанию изделий, а при сушке в слое — к образова­нию слитков, к деформированию продукта.

Высушивание обычно заканчивают по достижении влажности 13,5...14 %, чтобы после остывания перед упаковкой влажность их составляла не более 13 %.

Уплотненное макаронное тесто и сырые макаронные изделия относятся к коллоидно-капиллярно-пористым материалам, в ко­торых различают три вида формы связи влаги: химическую, фи­зико-химическую и физико-механическую. Однако в сырых из­делиях наблюдаются главным образом две первые формы связи влаги.

Химически связанная вода входит в состав молекул вещества у может быть удалена из него только химическим взаимодейст­вием или прокаливанием. При сушке химически связанная вода *р удаляется.

Физико-химическая связь влаги включает два вида: адсорбционную и осмотическую.

Адсорбционно связанная влага представляет собой жидкость, удерживаемую на внешней и внутренней поверхностях мицелл — частиц размером от 0,1 до 0,01 мкм, которые в макаронном тесте и сырых изделиях представляют собой отдельные свернугые цепочки молекул белка и крахмала или их группы (конгломераты).

Осмотически связанная влага находится во внутреннем пространстве мицелл. В уплотненном макаронном тесте и сырых изделиях большая доля влаги связана осмотически.

При сушке макаронных изделий происходит удаление адсорб­ционно и осмотически связанной влаги, причем вначале удаля­йся как наименее прочносвязанная осмотическая влага, а затем как более прочносвязанная адсорбционная. Кроме того, в пер­вую очередь отделяется влага, удерживаемая крахмальными зер­нами, а затем белками.

Во время высушивания продукта вода, содержащаяся в нем, превращается в пар и удаляется. Для превращения воды в пар необходимо затратить определенное количество тепловой энергии. В зависимости от способа передачи теплоты материалу раз­минают несколько способов сушки. В подавляющем большинстве высушивание макаронных изделий осуществляется конвектив­ным способом. Конвективный способ сушки основан на тепло- и влагообмене (массообмене) между высушиваемым материалом (сырые ма­каронные изделия, полуфабрикат) и нагретым сушильным возду­хом, который обдувает изделия. Процесс сушки заключается в подводе влаги, находящейся внутри изделия, к его поверхности, превращении влаги в пар и удалении пара с поверхности изде­лия. По такой схеме происходит удаление осмотически связан­ной влаги. Адсорбционно связанная влага превращается в пар внутри материала и в виде пара перемещается к поверхности.

Основные параметры сушки

Основной параметр высушиваемого материала (в частности, макаронных изделий) — это содержание в нем влаги, т.е. его влажность.

Влажность материала выражают либо по отношению к общей массе (относительная влажность W, %):

W= (mвл / m)100,

где mвл — масса влаги в материале, г; m — общая масса материала, г;

либо по отношению к массе абсолютно сухого вещества мате­риала (абсолютная влажность ( W^С, %):

W^С= (mвл / mсв)100,

где mсв — масса абсолютно сухого вещества материала, г;

mсв = m — mвл

В данной книге мы используем практически повсеместно от­носительную влажность материала, называя ее для краткости просто влажностью.

Для перехода от одной влажности к другой можно использо­вать формулы

W = [W^С / 100+ W^С)]100;

W^С = [W / (100- W)] 100,

(по которым составлена табл. 33 в справочнике технология макаронных изделий).

Состояние сушильного (влажного) воздуха характеризуется рядом параметров. Зная значения трех параметров, можно опре­делить значения всех остальных, пользуясь приведенными ниже формулами.

Барометрическое давление сушильного воздуха (Па)

В = Рсв + Рп,

Рсв — парциальное давление сухого воздуха. Па; Рп— парциальное давление иодяного пара, содержащегося в воздухе, Па.

Абсолютной влажностью воздуха Рп называют массу водяного пара, находящегося в 1 м влажного воздуха. Следовательно, Рп представляет собой плотность пара в смеси.

Относительной влажностью воздуха или просто влажностью (%) называют отношение абсолютной влажности к максимально возможной массе водяного пара, которая может содержаться в 1 м влажного воздуха при тех же условиях (температуре и баро­метрическом давлении). Приближенно относительную влажность воздуха определяют по формуле

φ = (Рп / Рн) 100,

где Рн— давление насыщенного пара, кПа; рассчитывается по эмпирической формуле Г. К. Филоненко

l_g Рн = 0,622 + [7,5 t /(238 + t )]

( или можно воспользоваться данными табл. 34. в справочнике технология макаронных изделий).

На практике величину относительной влажности воздуха оп­ределяют психрометрическим способом, основанным на измере­нии разности между температурой сухого термометра t(факти­ческая температура воздуха) и температурой смоченного термо­метра t_м. Психрометр состоит из двух термометров: обыкновенного (су­хого) и смоченного (мокрого). Шарик смоченного термометра постоянно смачивается водой через кусочек материи (батист, сложенная вдвое марля и т. п.), погруженной в стаканчик с водой. Смоченный термометр укрепляют так, чтобы шарик нахо­дился от поверхности воды в стаканчике на 3...4 см.

При испарении воды показания смоченного термометра по­нижаются, и тем больше, чем суше воздух.

При определении относительной влажности воздуха в поме­щениях психрометр следует укреплять на стене в месте, наиболее характерном по температурному и влажностному режиму данно­го цеха. Не следует вешать психрометр вблизи окон, дверей, источников теплоты и в местах движения воздуха. Относительную влажность воздуха определяют по разности показаний сухого и смоченного термометров по психрометричес­ким таблицам. (приложения 1...3 справочник).

Пример. Показания сухого и смоченного термометров сушилки

соответственно 40 и 35 °С. Требуется определить относительную влажность

воздуха в сушилке. Психрометрическая разность составляет 40—35 = 5 °С.

В приложении 2 в графе «Температура сухого термометра» отыскиваем температуру 40 °С и движемся вниз по столбцу до пересечения со строкой, соответствующей психрометрической разности 5 °С. Цифра 71соответствует искомой величине влажности сушильного воздуха.

Влагосодержанием воздуха (удельным, или приведенным, массосодержанием) называют массу водяного пара, находящегося во влажном воздухе, отнесенную к 1 кг сухого воздуха. Влагосодержание воздуха обозначают через х (кг/кг) или через d(г/кг):

x= d / 1000 = Gп / Gс.в = 622 р_п / (В - рп)= 622φр_п / (B - φр_п),

где Gп и Gс.в — масса пара и сухого воздуха в смеси соответственно, кг.

Плотность влажного воздуха р_см (кг/м ) зависит от двух изме­няющихся в процессе сушки параметров — температуры и пар­циального давления водяного пара:

р_см = [1,293 – 273 / (273 + t )] (1-0,378 Рн / B)

Удельная энтальпия влажного воздуха (кДж, на 1 кг сухого воз­духа) используется в сушильной технике в качестве теплофизической характеристики. Рассчитывается приближенно по формуле:

lсм = 1,004 t + [(d / 1000)(2500 + 1,842t)]

Сушильная способность воздуха представляет собой разность между влагосодержанием воздуха при полном насыщении (φ = 100 %) и влагосодержанием этого воздуха в данных услови­ях (при данных температуре и давлении), т. е. характеризуется количеством влаги, которое может поглотить 1 кг воздуха до полного его насыщения.

Анализ процесса сушки

При сушке макаронных изделий конвективным способом на­гретый сушильный воздух выполняет следующие функции:

- отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превра­щения воды в

пар;

- поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;

- отводит от поверхности изделий испарившийся пар.

В связи с этим чем выше температура воздуха, тем интенсивнее происхо­дит испарение влаги из материала; чем ниже его относительная влажность, тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу. Кроме того, интенсивность высушивания зависит от скорости движения воздуха над материалом: чем выше скорости воздуха, тем быстрее отводится от материала испарившаяся влага. Следовательно, основными параметрами сушильного воз­духа, определяющими скорость высушивания изделий, являются температура г, относительная влажность φ и скорость движения воздуха V. Естественно, продолжительность сушки определяется и свойствами материала, в частности плотностью и толщиной заготовок макаронных изделий.

Во время высушивания перемещение влаги из внутренних слоев изделий к наружным происходит под влиянием градиента влажности ΔW, т. е. разницы во влажности слоев, возникающей в результате испарения влаги с поверхности изделий и осушения наружных слоев. Градиент влажности направлен к центру высу­шиваемых изделий, т. е. в направлении, противоположном пере­мещению влаги, и величина его тем больше, чем интенсивнее происходит осушение наружных слоев (рис. 29 а). Явление перемещения влаги под влиянием градиента влажности называ­ют влагопроводностью или концентрационной диффузией.

При прогреве высушиваемых изделий возникает также гради­ент температуры Δt, под влиянием которого влага стремится переместиться внутрь материала, т. е. по направлению теплового потока. Это явление называют термовлагопроводностью или тер­мической диффузией.

В самом начале сушки концентрационная и термическая диф­фузии направлены в противоположные стороны, и направление движения влаги в изделиях зависит от того, какой из двух видов диффузии преобладает. Однако в силу небольшой толщины сырые макаронные изделия довольно быстро прогреваются, происходит выравнивание температуры слоев, и градиент температуры стано­вится практически равным нулю. Поэтому в дальнейшем процес­се сушки макаронных изделий при постоянной температуре су­шильного воздуха главная роль принадлежит концентрационной диффузии.

Рис. 29. Схема удаления влаги из изделий:

а — при сушке; 6 — при охлаждении

При попадании же изделий в менее теплую среду (на­пример, при их охлаждении) перемещение влаги в толще изделий будет идти как за счет влагопроводности, так и вследствие термо-влагопроводности (рис. 29, б).

Длительность сушки,чВлажность мщтериама, %

Рис. 30. Кривая сушки Рис. 31. Кривая скорости сушки

Процесс сушки макаронных изделий графически изображают и в виде кривой сушки, характеризующей изменение средней влажности изделий во времени. Характерный вид кривой сушки макаронных изделий представлен на рис. 30.

Начальный небольшой участок кривой указывает на прогрев сырых изделий с начальной влажностью Wт. Для этого участка характерно незначительное снижение влажности вследствие того, что концентрационная и термическая диффузии направлены в противоположные стороны.

Затем происходит изменение влажности по прямой линии. Во время этого периода, называемого периодом постоянной скорос­ти сушки, происходит удаление из изделий менее прочно связанной осмотической влаги.

При некотором значении влажности изделий, которое назы­вают критическим Wк, наблюдается снижение скорости удаления влаги и наступает период падающей скорости сушки. В этот период происходит удаление главным образом влаги, адсорбционно связанной и прочно удерживаемой белковыми веществами. В сушильной технике используют также кривые скорости сушки, которые обычно строят методом графического диффе­ренцирования по кривым сушки: скорость сушки в данный мо­мент определяется как тангенс угла наклона касательной, прове­денной через точку кривой сушки (рис. 31).

При сушке макаронных изделий воздухом с постоянной су­шильной способностью (постоянные температура, влажность и скорость перемещения) влажность высушиваемых изделий посте­пенно приближается к определенному значению, которое назы­вается равновесной влажностью Wр (см. рис. 30 и 31). Иными словами, сушильному воздуху с определенными параметрами со ответствует определённая равновесная влажность изделий, которая не снизится, сколько бы они ни омывались этим воздухом

Для правильного выбора режимов сушки, стабилизации, охлаждения и хранения макаронных изделий очень важно знать величины их равновесной влажности при разных температурно - влажностных параметрах воздуха. Они определяются по кривым равновесной влажности (изотермам десорбции влаги), которые построены на основании экспериментальных данных тензометрическим (статическим) методом (рис. 32).

Пробы макаронных изделий помещают в эксикатор, в ниж­нюю часть которого наливают раствор серной кислоты опреде­ленной концентрации. Изделия периодически взвешивают, пока масса изделий не станет постоянной. Это свидетельствует о том, что изделия достигли состояния равновесия, которому соответст­вует определенная равновесная влажность продукта. Каждой оп­ределенной концентрации серной кислоты соответствует опреде­ленная влажность воздуха. Повторяя опыт при различных кон­центрациях серной кислоты, получают зависимость равновесной влажности продукта от влажности воздуха. Серии опытов прово­дят при различных температурах, получая изотермы десорбции — кривые равновесной влажности. Они могут быть также получены путем высушивания до постоянной массы изделий в атмосфере воздуха с постоянными значениями температуры и влажности.

Относительная влажность воздуха, %

Рис. 32. Кривые равновесной влажности макаронных изде­Лий

При выборе режима сушки макаронных изделий надо использовать соответствующую кривую равновесной влажности. Так, если изделия сушат воздухом температурой 50 влажность воздуха должна быть не выше примерно 80 %. Если же влажность воздуха при этой температуре будет, например, 85 %, то изделия высохнут только до влажности примерно 14,5 %.

Изотермы десорбции влаги из макаронных изделий имеют S образный характер, типичный для коллоидных тел. Нижняя часть кривых, обращенная выпуклой частью к оси влажности и изделий, относится (по классификации форм связи влаги с мате­риалом по А. В. Лыкову) к десорбции мономолекулярного слоя. Характер следующей части кривой указывает на наличие поли­молекулярной адсорбции. И наконец, последний участок кривой, выпуклость которого обращена к оси влажности воздуха, указывает на наличие влаги капиллярной конденсации.

Из расположения изотерм десорбции следует, что с повыше­нием относительной влажности воздуха равновесная влажность макаронных изделий возрастает, особенно резко — в интервале влажности воздуха 80...95%. С увеличением же температуры воз­духа равновесная влажность снижается.

Для определения равновесной влажности макаронных изде­лий И. М. Савина предложила следующие формулы:

для интервала относительной влажности воздуха от 10 до 55 %

W= A (0,01 φ) + B

для интервала влажности воздуха от 55 до 100 %

Wр = Dlg [1/ (1-0,01 φ)] + С,

где А, В, D, С— коэффициенты, учитывающие влияние температуры воздуха на величину равновесной влажности макаронных изделий; определяются по таблица 10.

Таблица 10

Значение коэффициентов А, В, D, C

Коэффициент	Температура воздуха, °С
А	0,27	0,25	0,22	0,20
В	2,0	1,5	1,0	0,5
D	17,21	16,90	16,55	14.92
C	9,36	8,9	6,05	4,83

4 Изменение свойств макаронных изделий в процессе сушки, стабилизации и охлаждения

При выборе и разработке режимов сушки необходимо учиты­вать две основные особенности макаронных изделий как объекта сушки:

при снижении влажности изделий от 29...30 до 13...14 % про исходит сокращение их линейных и объемных размеров (усадка) на 6...8 %; в процессе высушивания изменяются структурно-механичес­кие свойства изделий.

Характер изменения структурно-механических свойств высу­шиваемых макаронных изделий в значительной степени опреде­ляется параметрами сушильного воздуха, в первую очередь его
температурой и влажностью.

В настоящее время в зависимости от температуры воздуха используют три основных режима конвективной сушки макарон­ных изделий:

- традиционные низкотемпературные (НТ) режимы, когда тем­пература сушильного воздуха не превышает 60 °С;

- высокотемпературные (ВТ) режимы, когда температура возду­ха на определенном этапе сушки достигает 70...90 °С;

- сверхвысокотемпературные (СВТ) режимы, когда температура воздуха превышает 90 °С.

Рассмотрим особенности изменения структурно-механических свойств макаронных изделий при использовании указанных трех температурных режимов.

При низкотемпературных режимах поступающие на сушку сырые изделия являются пластичным материалом и сохраняют пластические свойства примерно до 20%-ной влажности. При снижении влажности примерно от 20 до 16 % они постепенно утрачивают свойства пластичного материала и приобретают свойства, характерные для упругого твердого материала. При этой влажности макаронные изделия являются упругопластичным телом.

Начиная примерно с 16% - ной влажности макаронные изделия становятся твердым упругим хрупким телом и сохраняют эти свойства до конца сушки.

При мягких режимах сушки, т. е. при медленном высушива­нии изделий воздухом с низкой сушильной способностью, пере­пад по влажности между наружными и внутренними слоями невелик, так как влага из более влажных внутренних слоев успе­вает переместиться к подсушенным наружным слоям. Темп ис­парения влаги с поверхности изделий соответствует темпу подво­да влаги из внутренних слоев (см. рис. 29, а).

10 15 20 25 30

Влажность макарон,%

Рис. 33. Кривые усадки макарон при режиме

Сушки

1 – мягком, 2 - жестком

Все слои изделий сокращаются приблизительно равномерно: усадка изделий увели­чивается прямо пропорционально снижению их влажности (рис 33, кривая /). При жестких режимах сушки, т. е. интенсивном высушивании изделий воздухом с высокой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и внутренними слоями достига­ет значительной величины вследствие того, что влага из внутрен­них слоев не успевает переместиться к наружным. При этом более сухие наружные слои стремятся сократить свою длину чему препятствуют более влаж­ные внутренние слои — внутри изделий на границе слоев воз­никают напряжения, которые называются внутренними на­пряжениями сдвига. Величина этих напряжений тем значи­тельнее, чем интенсивнее уда­ляется влага с поверхности из­делий, чем в большей степени отстает темп подвода влаги из внутренних слоев и чем боль­ше градиент влажности.

Усадка изделий при жесткой сушке происходит неравномер­но (см. рис. 33, кривая 2): в начальный период сушки происходит интенсивная усадка, а затем она постепенно затухает.

Пока высушиваемые макаронные изделия сохраняют пласти­ческие свойства, возникающие внутренние напряжения сдвига рассасываются путем изменения формы изделий без разрушения их структуры.

Когда же изделия приобретают свойства упругого материала, возникающие внутренние напряжения сдвига, если они превы­шают определенное предельно допустимое, критическое значе­ние, приводят к разрушению структуры изделий — появлению на поверхности изделий микротрещин, которые при интенсивном удалении влаги углубляются, соединяются между собой. Высу­шенные таким образом макаронные изделия очень непрочны, зачастую превращаются в лом или даже крошку.

Таким образом, при низкотем­пературном режиме сушки макаронные изделия можно высуши­вать при жестких режимах, не опасаясь появления в них трещин, примерно до 20%-ной влажности. При достижении продуктом этой влажности во избежание растрескивания необходимо про­водить высушивание при мягких режимах, медленно удаляя влагу. Особенно осторожно следует удалять влагу на последних этапах сушки по достижении изделиями влажности 16 % и ниже.

Этот вывод находит практическое применение при сушке изделий в сушилках поточных линий, в которых используются низкотемпературные режимы сушки, где процесс сушки разделен на два этапа — предварительную и окончательную сушку.

Однако и на первом этапе удаления влаги из изделий степень жесткости режима имеет свои ограничения, поскольку чрезмерно быстрое осушение поверхностного слоя сырых изделий сухим воздухом температурой около 60°С может привести к его отслаиванию, к образованию чешуйчатой поверхности изделий, вслед­ствие того что влага не успеет подойти к поверхности из внут­ренних слоев плотной структуры тестовых заготовок. Кроме того, при таком режиме сушки резкое превращение влаги изделий в пар может привести к образованию пузырьков в толще еще пластичных изделий. Поэтому чем выше температура воздуха и начале сушки, тем выше должна быть его влажность.

На выходе из сушилки макаронные изделия имеют температу­ру, приблизительно равную температуре сушильного воздуха. Поэтому перед упаковкой их надо охладить до температуры упа­ковочного отделения, иначе неконтролируемый процесс даль­нейшего испарения влаги из теплых упакованных изделий будет продолжаться в упаковке, а при использовании герметичной упа­ковки, например полиэтиленовых пакетов, произойдет конденса­ция влаги на внутренней поверхности упаковки.

Предпочтительнее использовать медленное охлаждение в тече­ние не менее 4 ч, в процессе которого изделия омываются воз­духом температурой 25...30 °С и относительной влажностью 60...65 %. При этом происходит стабилизация изделий: оконча­тельное выравнивание влажности по всей толще изделий, расса­сывание внутренних напряжений сдвига, которые могли остаться после интенсивной сушки изделий, а также некоторое снижение массы остывающих изделий за счет испарения из них 0,5...1,0 % влаги.

Быстрое охлаждение высушенных изделий интенсивной об­дувкой в охладителях различных конструкций или остывание их на ленточных транспортерах при подаче на упаковку менее же­лательны: несмотря на то что готовые изделия за короткое время (около 5 мин) успевают остыть до температуры цеха и последую­щей усушки их в упаковке не происходит, за такой короткий промежуток времени внутренние напряжения сдвига в нестабилизированных изделиях не только не успевают исчезнуть, но увеличиваются за счет испарения влаги с поверхности изделий и увеличения градиента влажности. И если изделия были подверг­нуты жесткой сушке, то растрескивание и превращение их в лом и крошку могут произойти уже после упаковывания.

Таким образом, увеличение внутренних напряжений сдвига при быстром охлаждении изделий обусловлено тем, что резкое снижение температуры поверхностного слоя изделий ведет к бы­строму испарению из него влаги. И хотя возникающий при этом градиент температуры направлен в ту же сторону, что и градиент важности, — внутрь изделия, влага не успевает подойти из внутренних слоев к поверхности в силу низкой влагопроводности и потной структуры высушенных изделий (см. рис. 29, б).

При высокотемпературныx и сверхвысокотемпературных ре­жимах сушки, когда температура воздуха превышает соответственно 70 и 90 °С, макаронные изделия остаются в пластическом состоянии вплоть до 1б...13%-ной влажности (в зависимости от температуры). В этом случае критическая влажность изделий Wк (см. рис. 30), т. е. момент перехода материала из пластического состояния в упругое, перехода от постоянной скорости сушки к падающей скорости, снижается практически до величины влаж­ности готовых макаронных изделий. Поэтому возникает возмож­ность использования таких режимов на всем протяжении сушки, значительно сокращая ее продолжительность. Однако в этом слу­чае во избежание растрескивания высушенных изделий особенно тщательно следует проводить стабилизацию и охлаждение изделий — без дальнейшего испарения из них влаги. Для этого температурно-влажностные условия стабилизации и охлаждения вы­сушенных изделий должны соответствовать одинаковой равновесной влажности их, т. е. на уровне 13 %. Например: если стабилизация высушенных изделий осуществляется при 70 °С, то относительная влажность воздуха должна составлять порядка 85 % (равновесная влажность изделий при этих параметрах со­ставляет 13 % —см. рис. 32), и после стабилизации изделия можно сразу охлаждать воздухом в цехе с температурой 20...25 °С и относительной влажностью около 65 %: эти параметры соот­ветствуют той же величине равновесной влажности (13 %), поэ­тому испарения влаги с поверхности изделий при охлаждении не будет.

На основании вышеизложенного можно заключить, что ос­новной причиной возникновения напряжений внутри высушива­емых макаронных изделий, которые приводят к изменению формы или к образованию трещин в изделиях (в зависимости от соотношения пластических и упругих свойств высушиваемых из­делий), является отставание внутреннего переноса влаги от испа­рения влаги из поверхностных слоев изделий. Это обусловливает возникновение значительного градиента влажности, величина которого может служить мерой опасности растрескивания высу­шиваемых изделий.

Характер зависимости градиента влажности от двух основных факторов: относительной влажности и температуры сушильного воздуха, приведенный на рис. 34, показывает, что при постоян­ной температуре повышение влажности воздуха ведет к сниже­нию градиента влажности, а при постоянной влажности воздуха незначительные изменения градиента-влажности возникают при низких и высоких температурах.

Влажность воздуха, %

________________

0 100

Температура воздуха, °С

Рис. 34. Зависимость градиента влажности макаронных изделий от температуры и влажности сушильно­го воздуха

Эти особенности предопределяют выбор оптимальных параметров разных режимов и способов сушки, используемых на практи­ке, которые мы рассмотрим и следующих, подразделах. Сравнивая влияние разных температурных режимов (НТ, ВТ и СВТ) на качество макаронных изделий? надо отметить, что вы­сокотемпературные режимы спо­собствуют улучшению качества изделий по ряду показателей.

Итальянскими, французскими, швейцарскими и немецкими ис­следователями было выявлено благотворное влияние температур сушки в пределах 70...90 °С на цвет высушенных изделий: в ре­зультате тепловой инактивации фермента полифенолоксидазы за­медляется или предотвращается процесс ферментативного по­темнения и цвет изделий становится более светлым по сравне­нию с изделиями, полученными в результате традиционной низ­котемпературной сушки.

Дальнейшее увеличение температуры сушки (сверхвысокотем­пературные режимы) уже не сказывается на улучшении цвета изделии, но возникает опасность неферментативного потемне­ния изделии в результате протекания реакции Майяра. Для пред­отвращения этой реакции относительная влажность воздуха при температуре выше 90°С должна быть не меньше 80%.

Исследованиями проф. П. Ризмини и д-ра Дж. Далбона (Ита­лия) выявлено положительное влияние высокотемпературной сушки и на варочные свойства макаронных изделий: сокращает­ся время варки до готовности, снижается клейкость сваренных изделий, улучшается их консистенция. При этом улучшающее воздействие высоких температур сушки на варочные свойства проявляется в большей степени при изготовлении изделий из продуктов помола мягкой пшеницы, чем твердой.

Для выявления механизма такого действия указанными авто­рами были исследованы структуры срезов замороженных проб сырых, сухих и сваренных изделий, сфотографированных элек­тронным микроскопом.

В полученных микрофотографиях срезов сырых изделий из крупки и хлебопекарной муки видны целые гранулы крахмала и кусочки оболочек зерна пшеницы, равномерно распределенные в клейковинном геле.

На микрофотографиях сколов сухих изделий, высушенных при традиционных режимах, наблюдается, как и на микрофотографиях сырых изделий, целостность гранул крахмала, распределенных в клейковинном геле (матрице). Это говорит о том, что мо время традиционной сушки при температуре не выше 60 °С структура крахмальных гранул не изменяется и денатурации белков не происходит.

На микрофотографиях срезов тех же изделий после варки наблюдаются полное разрушение внутренней структуры гранул крахмала и образование фиксированной решетки из коагулированных белков, причем в изделиях из крупки твердой пшеницы решетка не имеет разрывов, а в изделиях из хлебопекарной муки она неоднородна, с разрывами. Это объясняется тем, что в изде­лиях из хлебопекарной муки связующая способность клейкови­ны ниже, чем в изделиях из крупки твердой пшеницы, поэтому при варке клейстеризующиеся зерна крахмала в изделиях из хлебопекарной муки частично разрывают не успевшую еще за­фиксироваться белковую решетку.

На микрофотографиях же сколов сухих изделий как из круп­ки, так и из хлебопекарной муки, высушенных при высокотем­пературных режимах, можно наблюдать образовавшуюся фикси­рованную белковую решетку, в которую заключены гранулы крахмала. Иначе говоря, структура макаронных изделий, высу­шенных при высокотемпературном режиме, подобна структуре сваренных изделий. Причем и в изделиях из хлебопекарной муки белковая решетка не имеет разрывов, поскольку высокие темпе­ратуры при сушке способствуют ее фиксированию, а отсутствие избытка влаги ведет не к набуханию зерен крахмала, а только к разрушению их внутренней, структуры.

Уменьшение клейкости изделий, полученных высокотемпера­турной сушкой, обусловлено тем, что фиксирующаяся в процес­се сушки белковая матрица прочно удерживает клейстеризующиеся во время варки зерна крахмала. В противоположность этому фиксирование белковой матрицы в изделиях, традицион­ной низкотемпературной сушки происходит только во время варки изделий параллельно с набуханием крахмальных гранул, которые могут нарушить целостность еще не сформировавшейся белковой матрицы, частично перейти в варочную жидкость, при­дать клейкость сваренным изделиям и ухудшить их консистен­цию.

Наконец, надо отметить, что условия, создаваемые при тради­ционной сушке макаронных изделий, практически соответствуют оптимальным условиям для развития различных микроорганиз­мов. Исследования показывают, что при температуре сушки в пределах 30...50 °С в 1 г изделий может содержаться до 10⁶ и выше колоний микроорганизмов, среди которых могут быть опасные для организма человека сальмонеллы и стафилококки, не погибающие при варке изделий. Сушка же при температур 70 °С снижает этот показатель до 10² ...10³ кол/г, причем в большей степени при увеличении влажности воздуха. А при температуре сушки 80...90 °С и относительной влажности воздуха около 80 % происходит практически полная пастеризация макаронных изделий.

Контрольные вопросы:

1. Какие существуют основные формы связи влаги в сырых макаронных

изделиях?

2.Какие основные факторы определяют скорость сушки макаронных

изделий?

3.Что такое равновесная влажность макаронных изделий и как определяют

ее величину?

4.Как изменяются свойства сырых макаронных изделий в процессе

высуши­вания?

5.Чем отличаются низкотемпературный, высокотемпературный и

сверхвысо­котемпературный режимы конвективной сушки макаронных

изделий друг от друга?

6. В чем отличия мягкого режима сушки от жесткого?

Литература