Сушка для макаронных изделий. Сушка макаронных изделий. Установка для предварительной сушилки

СУШКА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Макаронное тесто является хорошей средой для протекания микробиологических и биохимических процессов. Для их предотвращения тесто высушивают до содержания влаги 13,5... 14 %, чтобы после охлаждения содержание влаги в них было не более 13 %. Сушка - наиболее длительная стадия технологического процесса производства макаронных изделий. От правильности ее проведения зависят такие показатели качества готового продукта, как прочность, кислотность и стекловидность. Очень интенсивная сушка может привести к растрескиванию изделий, чрезмерно длительная, а также недосушивание - к их закисанию.

Сушку макаронных изделий проводят конвективным способом, который основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом и нагретым воздухом. Процесс сушки состоит в подводе влаги от внутренних слоев изделий к наружным, превращении ее в тар и удалении пара с поверхности за счет нагретого сушильного воздуха. Количество влаги, которое может поглотить 1 кг воздуха до полного его насыщения, называется сушильной способностью воздуха. Чем выше температура, скорость движения воздуха и ниже его относительная влажность, тем выше его сушильная способность и тем быстрее протекает процесс сушки.

Макаронное тесто при сушке проявляет некоторые особенности, обусловленные характером поглощения влаги тестом при его замесе. Поскольку тесто готовят с низким содержанием влаги, свободной влаги в нем нет, она полностью связана белками и крахмалом, причем белки удерживают ее прочнее, чем крахмал. Поэтому процесс сушки протекает в два этапа: на первом - при постоянной скорости сушки происходит более быстрое удаление влаги, связанной крахмалом, на втором - при убывающей скорости сушки - медленное обезвоживание белков.

Влага внутри макаронного теста перемещается от более нагретых наружных слоев к менее нагретым внутренним (явление термовлагопроводности). За счет различного содержания влаги

этих слоев, возникающего в результате испарения влаги с поверхности материала и быстрого осушивания, происходит перераспределение влаги от более влажных внутренних слоев к наружным (явление влагопроводности). Основное движение влаги внутри полуфабриката происходит за счет влагопроводности. Таким образом, влага внутри теста перемещается в противоположных направлениях, что замедляет процесс сушки.

По мере испарения влаги в изделиях происходит их усадка ни

6...8 %. Наружные слои высыхают быстрее и стремятся уменьшить размеры, а внутренние, в которых содержание влаги какое-то время выше, - сохранить их. В изделиях возникают внутренние напряжения сдвига. В начальный период сушки, пока содержание влаги продукта выше 20 %, тесто обладает пластичными свойствами, ослабляющими внутренние напряжения сдвига. В результате изделия уменьшаются в размерах, не разрушаясь. В дальнейшем, по мере снижения содержания влаги с 20 до 16 %, изделия постепенно утрачивают свойства пластичного материала и приобретают упруше свойства, т. е. они становятся упругопластичным материалом. При этом если внутренние напряжения сдвига превысят предельно допустимые значения, то появятся микротрещины, которые могут привести к лому изделий. На конечном этапе сушки, когда содержание влаги снижается с 16 до 13,5 %, изделия ведут себя как упругохрупкие тела и малейшая усадка ведет к их растрескиванию.

Идеальным режимом сушки является такой, при котором внутренний массоперенос влаги не будет отставать от влагоотдачи с поверхности изделий. Однако осуществить такой режим сложно, так как процесс сушки чрезмерно замедляется, что может вызвать закисание продукта. Для " ускорения, процесса сушки и получения изделий хорошего качества в начальный период (при содержании влаги теста до 20 %) их сушат при жестких режимах, т. е. при интенсивной обдувке воздухом с высокой сушильной способностью. Затем во избежание растрескивания высушивание ведут при мягких режимах, когда влага медленно удаляется воздухом с низкой сушильной способностью. Особенно осторожно надо вести этот процесс на последних этапах сушки, когда содержание влаги изделий ниже 16 %. Практически эти условия можно выполнить при сушке изделий в сушилках поточных линий, где процесс разделен на два этапа - предварительную и окончательную сушку.

В зависимости от сушильной способности воздуха для сушки изделий применяют следующие режимы: трехстадийный, или пульсирующий; сушку воздухом с постоянной сушильной способностью; сушку воздухом с изменяющейся сушильной способностью и сушку с предварительной термообработкой сырых изделий.

Трехстадийный режим сушки состоит из следующих этапов: предварительной сушки, отволаживания и окончательной сушки. Предварительная сушка длится от 30 мин до 2 ч. В течение этого времени испаряется от 1/3 до 1/2 влаги, которую необходимо удалить из изделий. Процесс ведут при жестких режимах, так как тесто пластично и нет опасности растрескивания. Цель этой стадии - ускорить сушку, стабилизировать форму сырых изделий, предотвратить их вытягивание, плесневение и закисание.

Содержание влаги в тесте, выходящем из камеры предварительной сушки, должно быть не ниже 20 %. Образовавшаяся на поверхности корочка может вызвать растрескивание продукта при дальнейшей сушке. Для размягчения корочки изделия направляются на отволаживание - обдувку горячим воздухом с относительной влажностью 90...100 %. При этом испарения влаги с поверхности практически не происходит, а подведенная теплота расходуется на прогрев изделий, выравнивание влажности во внутренних и наружных слоях макаронной трубки.

Окончательную сушку ведут при мягких режимах, так как изделия приобретают упругие свойства и скорость испарения влаги с их поверхности должна быть соизмерима со скоростью ее подвода из внутренних слоев к наружным. На этом этапе последовательно чередуют процессы сушки и отволаживания, причем отношение продолжительности сушки ко времени отволаживания составляет примерно 1:2,5.

Подобный способ применяется для сушки длинных изделий в подвесном состоянии на автоматизированных линиях ЛМБ, Б6-ЛМВ, Б6-ЛМГ и линиях зарубежных фирм («Брайбанти», «Паван» и др.). Развешенные на бастуны изделия перемещаются в тоннельных сушилках и обдуваются воздухом. Параметры сушильного воздуха в предварительной сушилке зависят от вида изделий (температура 35"...45 °С, относительная влажность

65...75 %). Окончательная сушилка представляет собой тоннель, разделенный по длине на зоны сушки и зоны отволаживания. В зонах сушки установлены калориферы для подогрева воздуха и вентиляторы. Температура воздуха в зонах окончательной сушилки 35...45 °С, относительная влажность 70...85 %. По высоте тоннель окончательной сушилки разделен на несколько ярусов, по которым последовательно проходят бастуны с изделиями, пересекая поочередно зоны сушки и отволаживания.

Способ сушки воздухом с постоянной сушильной способностью предусматривает примерное постоянство параметров воздуха от начала до конца сушки. Недостаток этого способа - необходимость вести сушку при высокой сушильной способности, что может привести к растрескиванию изделий. Однако этот способ широко применяется на фабриках для сушки макарон в кассетах в бескалориферных сушилках. Сушка ведется путем продувки через макаронные трубки воздуха, забираемого из помещения

цеха. Параметры воздуха поддерживаются на постоянном уровне при помощи приточно-вытяжной вентиляции. Продолжительность сушки 20...24 ч. Для равномерного высушивания направление воздуха меняют каждый час на противоположное.

Сушка с изменяющейся сушильной способностью воздуха применяется в современных ленточных конвейерных паровых сушилках непрерывного действия, используемых для сушки коротких изделий, типа КСА-80, СПК-30, СПК-45, СПК-90. Сушилки представляют собой тоннель, внутри которого один над другим располагаются четыре или пять транспортеров с находящимися на них изделиями. Транспортеры движутся в противоположных направлениях, при этом продукт последовательно пересыпается с верхних лент на нижние и обдувается воздухом, нагретым в калориферах. Калориферы располагаются между верхней и нижней лентами каждого транспортера. Продолжительность сушки 30...90 мин в зависимости от размера изделий. Свежий воздух подогревается нижним калорифером до 50...60 °С и имеет относительную влажность 15...20 %. Проходя через слой изделий на нижней ленте, воздух отдает часть теплоты и увлажняется. Поднимаясь вверх, он подогревается вторым калорифером до той же температуры, проходит через слой изделий на следующей ленте и т. д. В результате на выходе из сушилки его температура достигает 40...50 °С, а относительная влажность -

50...60 %, т. е. сушка ведется воздухом с меняющейся сушильной способностью. Для смягчения режима сушки и повышения качества изделий устанавливают последовательно две сушилки. Первая выполняет роль предварительной сушилки, вторая - окончательной. Общая продолжительность сушки 1...3 ч, в том числе в предварительной камере 0,5 ч. Аналогичный режим используется в автоматизированных линиях для сушки коротких изделий, в которых кроме предварительной и окончательной сушилок предусмотрена установка для первичной подсушки (трабатто или виброподсушиватель). Эта установка представляет собой ряд сетчатых рамок, совершающих возвратно-поступательное движение, что обеспечивает последовательное перемещение сырых изделий с верхних рамок на нижние. При этом они обдуваются горячим воздухом и за 2...3 мин теряют 1,5...2,5 % влаги. На поверхности сырых изделий образуется корочка, предотвращающая их слипание во время последующего высушивания в слое на лентах сушилки. В этом случае сушку ведут при мягком режиме, что улучшает качество продукта.

Сушка с предварительной термообработкой сырых изделий заключается в обдувке трубчатых изделий паровоздушной смесью температурой 95...98 °С и относительной влажностью 95 % в течение 2 мин и коротких изделий сухим паром температурой

120... 180 °С в течение 30 с с последующей сушкой при постоянной сушильной способности воздуха. Такая тепловая обработка

Основные методы сушки макаронных изделий

Способы интенсификации сушки макаронных изделий

Биохимические изменения крахмала и белка макаронных изделий и их технологических характеристик при термообработке и сушке

Изменение структурно-механических свойств макаронных изделий, подвергнутых гигротермообработке

Массообменные характеристики и равновесная критическая влажности макаронных изделий

Установка для сушки макаронных изделий по новой технологии и обоснование целесообразности внедрения нового способа сушки

ВВЕДЕНИЕ

Макаронные изделия благодаря низкой влажности могут длительное время сохраняться. Высушивание их является энергоёмким и длительным процессом из всех технологических стадий производства макарон. В последнее время большое внимание уделяется предварительной подготовке объекта сушки к обезвоживанию. Целью такой подготовки является снижение энергии связи влаги с материалом и изменение его теплофизических характеристик, обеспечивающих возможность применения "жестких" режимов сушки без ущерба для качества высушиваемого продукта.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СУШКИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

В макаронной промышленности в основном применяется конвективная сушка. Разработаны разновидности сушильных установок - от замкнутых камер до современных сушильных, туннельных, непрерывно действующих агрегатов, снабженных системами автоматического регулирования параметров режима сушки. Однако даже при высокой степени механизации и автоматизации этих установок процесс сушки изделий остается длительным. Известно немало исследований посвященных проблеме интенсификации этого процесса путем повышения сушильной способности воздуха; применения новых способов сушим; терморадиационный, радиационно-конвективный, сублимационный и др.

Режимы сушки, применяемые в макаронной промышленности, разнообразны. При выборе оптимального режима сушки необходимо учитывать технологические свойства макаронного теста.

Известно, что для конвективной сушки применяется в основном два типа режимов: непрерывный и пульсирующий.

Непрерывная сушка при постоянной сушильной способности воздуха проста в отношении регулирования параметров воздуха и процесса в целом. Параметры воздуха при этом режиме сушки остаются постоянными на протяжении всего процесса обезвоживания.

Основным недостатком непрерывного режима является то, что сушку проводят при высокой сушильной способности воздуха. Такой режим можно применять только для изделий стойких к деформации: суповых засыпок и порошкообразных, изделий. Сушка их происходит в более короткий срок, чем длиннотрубчатых, размеры их меньше, они лучше поддаются всесторонней обдувке воздухом за счет пересыпания.

Длиннотрубчатые изделия сушатся при трёхстадийном или пульсирующем режиме. Последний условно делится на следующие стадии. Первая стадия - предварительная сушка. Ее целью является стабилизация формы изделий предотвращение зависания, плесневения и вытягивания. "Подсушка"" длится от 30 мин до 2 ч. и протекает при сравнительно "жестких" режимах в течение которых удаляется от 1/3 до половины влаги от того количества, которое должно быть удалено за время сушки из макаронных изделий.

Такое интенсивное обезвоживание возможно только на первом этапе сушки, когда макаронное тесто пластично и отсутствует опасность появления трещин. Дальнейшее ведение процесса при "жестком" режиме невозможно, так как это приведет к растрескиванию изделий, возникший при этом большой градиент влажности и возросшие напряжения нельзя будет уменьшать, поскольку макаронное тесто приобрело свойства упругого тела.

Во избежание растрескивания проводится вторая стадия – отволаживание. Путем повышения относительной влажности воздуха добиваются "размягчения корочки" за счет увлажнения поверхностного слоя в результате происходит снижение градиента влажности и рассасываются возникшие напряжения. Этот процесс лучше вести при сравнительно высоких температурах и относительной влажности воздуха, при которых скорость диффузии влага увеличивается, а испарение влаги с поверхности уменьшается. В этих условиях продолжительность отволаживания сокращается.

Третья стадия - окончательная сушка - проводится при "мягком" режиме для того, чтобы касательные напряжения не превысили предельного значения, так как изделия находятся в состоянии упругих деформаций. При этом скорость испарения влаги с поверхности должна быть соизмерима со скоростью ее подвода из внутренних слоев к верхнему слою. На этом этапе сушку можно чередовать с отволаживанием.

Большое значение имеет медленное охлаждение продукции после ее сушки, чтобы к моменту упаковки градиент влажности был минимальным. При резком охлаждении возможно образование трещин за счет недостаточного выравнивания влагосодержания по слоям изделия.

И.М. Савиной исследован трехстадийный режим сушки короткорезанных изделий. Установлено, что на общую продолжительность сушки оказывает большое влияние количество влаги, удаляемое в период предварительной сушки. Сопоставлен трехстадийный режим сушки с непрерывной сушкой при постоянных параметрах воздуха (t = 60 °С; φ = 70 %; V = 0,9 м/сек). В обоих случаях получено хорошее качество продукта, однако продолжительность сушки при трехстадийном режиме оказалась на 20-25 % короче.

И. Т. Тараным предложен 5-ти стадийный режим сушки длиннотрубчатых макаронных изделий: предварительная сушка; кратковременное (глубокое) отволаживание; повторная сушка; длительное (поверхностное) отволаживание и досушка.

Применение многостадийного режима значительно сократила продолжительность процесса сушки до 10-12 ч.

В макаронной лаборатории ВНИИХП проведена работа по изучению сушки макарон во вращающихся цилиндрических кассетах по методу французской фирмы Bassane .

Доказана возможность получения прямых трубчатых макаронных изделий и установлено, что цилиндрическая кассета должна иметь отношение Д/L = 0,47, торцевые стенки - сплошные, гладкие, без перфораций. В кассету следует помещать изделия влажностью не более 29 %; объем кассеты заполнять сырыми изделиями на 62-65 %. Найдена зависимость скорости обдувки макарон воздушным потоком от живого сечения кассеты при различной частоте ее качания.

На основании экспериментальных данных выявлено наиболее оптимальное значение площади живого сечения обечайки для кассеты – 45 %.

Рекомендуется предварительную сушку осуществлять сушильным агентом (температура воздуха 50 °С и относительная влажность 65 %) со скоростью 5 м/с ев при амплитуде качания кассеты 140 °С и частоте ее качания 15-12 качаний в минуту. Продолжительность сушки 1,5 часа, конечная влажность полуфабриката – 22 %.

После предварительной сушки, перед началом окончательной сушки изделия необходимо подвергнуть отволаживанию в течение 60 мин при температуре воздуха 47 °С, влажности 88-94% и частоте вращения кассеты 2 об/мин.

Окончательную сушку необходимо проводить воздухом при следующих его параметрах: температура – 50 °С, относительная влажность – 80 %, скорость воздушного потока - 5 м/сек. Амплитуда качания кассеты – 180 °С, частота качания - 15 качаний в минуту, продолжительность качания и обдувки - 20 мин; отволаживание следует осуществлять в течение 40 мин при температуре воздуха 47 °С, относительной влажности 88-94 %, частоте вращения кассеты 2 об/мин. Затем цикл повторяется. Общая продолжительность сушки макарон 17-18 час.

В настоящее время в различных отраслях промышленности находит применение терморадиационный метод энергоподвода, при котором интенсификация процесса сушки достигается за счёт использования коротковолнового инфракрасного излучения.

Вопрос использования инфракрасного излучения для сушки макаронных изделий впервые изучен А. С. Гинзбургом, И. Х. Мельниковой, Н. А. Лукьяновой, И. М.Савиной и др.

Отмечено, что ввиду особенностей движения влаги под действием инфракрасных лучей наблюдается очень быстрое обезвоживание поверхностного слоя за счет появления значительного температурного перепада внутри материала. В результате резкого снижения влажности не поверхности происходит неравномерная усадка рядом лежащих слоев, что вызывает растрескивание материала. Вследствие этого непрерывное облучение нельзя применять при сушке макарон и макаронных изделий. Предложен комбинированный терморадиационно-конвективный метод сушки, при котором происходит сочетание периодического облучения сушимого материала с конвективной сушкой.

Дня макарон обыкновенных (диаметром 7 х 4,5 мм) из муки I сорта рекомендован следующий режим сушки:

Опыты Ф. Стаффа (США) показали, что при применении инфракрасного излучения продолжительность сушки короткорезанных макаронных изделий, изготовленных из высокопротеиновой пшеничной и соевой муки, значительно уменьшается. При этом изделия приобретают коричневый оттенок.

В макаронной лаборатории ВНИИХП (бывшей ЦНИЛМап) проведена работа по изучению процесса радиационной сушки трубчатых макаронных изделий в подвесном состояний. Для этого параллельно макаронным прядям устанавливали излучатели панельного типа, выполненные в виде чугунных плит с заложенными в них спиралями. Температура генераторов излучения составляла 150 °С; расстояние от поверхности излучателя до изделия 170мм, продолжительность облучения более 3 мин.

Для макарон типа «Соломка» (диаметр 8 мм) из муки 1 сорта (из твердой пшеницы) лучшие результаты для комбинированной терморадиационно-конвективной сушки получены при следующих режимах:

предварительная терморадиационно-конвективная сушка, состоящая из трёх циклов; в каждом цикле облучение при t = 1б0 °С, осуществляемое в течение 3 мин, чередуется с конвективной сушкой в течение 2 часов при следующих параметрах: t = 32 – 35 °С; φ = 85 %; V= 0,5 м/с, при этом удаляется 7,5% влаги;

ступенчатая конвективная сушка при повышающейся сушильвой способности воздуха:

t = 32-35 °С; φ = 85 %; V = 0,5 м/с до W = 19-19,5 %

t = 32-35 °С; φ = 75-80 %; V = 0,5 м/с до W = 15 %

t = 32-35 °С; φ = 67-71 %; V = 0,5 м/с до W = 13%

Общая продолжительность сушки составляет 9,5 часов, что на 8,5 часов меньше, чем при конвективой сушке без облучения. Об эффективности облучения свидетельствует то, что в основном длительность процесса сокращается за счет начальной «под сушки» (от 29 до 22 %), в этой зоне продолжительность сушки сокращается на 5 часов, то есть больше, чем на 50% от общей продолжительности всего процесса. Характерно, что после предварительного облучения процесс сушки протекает более интенсивно; очевидно, что режим сушки может быть более жестким, чем обычно,

Г. Хаммел (Англия) отмечает, что применение инфракрасного излучения возможно и для сушки короткорезаных изделий. Однако использование ламп в качестве генераторов увеличивает габариты установки.

При комбинированном способе сушки продолжительность процесса может быть сокращена до 3 часов, однако, качество продукта ухудшается, а сокращение длительности процесса сушки до 1 часа вызывает резкое ухудшение качества продукции.

Карасони Ласло и Харчиттау Еммиль (Италия) провели исследования возможности использования инфракрасного излучения для сушки макаронных изделий. При этом применяли панели пря расстоянии продукта до генератора 80-100 мм; режим сушки прерывистый; облучение 5-30 сек, отлежка 40 сек. В этот период тесто охлаждали воздухом комнатной температуры. Таким путем проводили сушку до равновесной влажности. Однако не удалось добиться получения изделий без трещин. КПД сушильной установки был в пределах 4-6 %. Установлено, что все работы, проводимые с целью интенсификации процесса сушки, можно объединить в одно направление: длительность обезвоживания регулируется сушильной способностью воздуха или применением новых методов энергоподвода, при этом "вла- гоудерживеющая способность" объекта сушки (макаронных изделий) остается неизменной.

Снижение "влагоудерживеющей способности" сырых макарон возможно при изменении свойственных им специфических, физико-химических свойств. Сущность этих изменений заключается в том, что путем предварительной обработки у объекта снижается энергия связи влаги с составляющими компонентами теста. Таким образом изделия подготавливаются к процессу обезвоживания.

В последнее время в литературе освещается вопрос изыскания метода предварительной обработки объекта сушки, позволяющего снизить энергию связи влаги с материалом. Однако эффективным методом снижения энергии связи влаги с сухим веществом можно считать такой, который позволил бы наряду с сокращением продолжительности сушки получить готовый продукт, отвечающий всем требованиям стандарта. В связи с этим возникла необходимость отыскания способа предварительной обработки макаронных изделий, позволяющего получить продукцию хорошего качества.

СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СУШКИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

В Швейцарии гидротермическая обработка дополняется последующим замораживанием изделий при температуре минус 2б °С в течение 15 - 25 мин.

В США предлагается использовать термообработку сухим паром при температуре 101- 180 °С, предварительно «подсушенных» изделий при инфракрасном энергоподводе в течение 5-30 сек.

Во Франции для ускорения сушки сырые макаронные изделия после прессования варятся и затем выдерживаются в этиловом спирте, который постепенно вытесняет из них влагу; после итого изделия быстро высушиваются, а спирт регенерируется.

А.С. Гинзбург, В.И. Сыроедов, Н.И. Назаров рекомендуют с целью снижения энергии связи влаги с материалом и интенсификации внутреннего переноса влаги применять поверхностно-активные вещества (ПАВ), например, этиловый спирт, гексан или толуол, отличающиеся малым коэффициентом поверхностного натяжения.

В МТИПП проведены исследования с целью проверки следующих видов термообработки макаронных изделий: гидротермической с промывкой поверхности изделий холодной (t =15°С) или горячей водой (t = 100 ° С) и без промывки с последующим замораживанием и без замораживания, а также гигротермической обработки, осуществляемой по тем же вариантам.

Данные показывают, что все виды предварительной термической обработки макарон значительно сокращают общую продолжительность сушки. Так, сушка макарон стандартной влажности после гидротермической обработки с промывкой в холодной воде в течение 5 мин и с последующим замораживанием при температуре минус 25 °С в течение 25 мин, составила 177 мин. Параметры сушильного агента были следующие: температура 90 °С, относительная влажность 30 %. Потери сухих веществ при варке, увеличение объёма, цвет и структура в изломе отвечали требованиям ГОСТа. Однако, недостатком этих методов является слипание изделий. Для устранения склеивания применяли промывку изделий холодной и горячей водой, их замораживание и обработку в вибрационном поле. Тем не менее это все оказалось не эффективным. Вместе с тем гигротермическая обработка в кассетах, по сравнению с гидротермической, значительно сокращает продолжительность сушки макаронных изделий. Так, продолжительность сушки гигротермически обработанных и замороженных макаронных изделий составила 115 мин, а без замораживания 90 мин. При этом такие показатели качества готовых издали как потери сухих веществ в варочной воде, увеличение объема находились в пределах требований ГОСТа. Однако все-таки наблюдалось частичное слипание изделий.

Анализ приведенных выше данных позволил сделать вывод о преимуществе гигротермообработки перед гидротермообработкой.

Сушка макаронных изделий, подвергнутых гигротермообработке в подвесном состоянии на бастунах, при параметрах сушильного агрегата φ = 80 %; t = 60 °С; V = 1 м/сек, позволила полностью избежать слипания продукции, качество которой отвечало всем требованиям ГОСТа. Гигротермообработка проводилась при постоянной начальной влажности изделий. Параметры пара также не изменялись. Изучено влияние продолжительности (1-5 мин) гигротермообработки с интервалом в 1 мин на процесс сушки и качество изделий. Установлено, что гигротермическая обработка изделий оказывает существенное влияние на процесс сушки.

На рис. 1 представлены кривые сушки макаронных изделий с гигротермической обработкой (τ т.о.) продолжительностью 2 и 5 мин и без нее. Процесс сушки осуществляли при "жестких" постоянных параметрах сушильного агента. Применение "жесткого" режима сокращает время обезвоживания изделий не подвергнутых гигротермообработке с 18-24 час до 13,6 час. Надо отметить, что в промышленных условиях сушка ведется при более «мягких режимах» Однако при "жестком" режиме сушки внешние слои изделий высыхают значительно быстрее внутренних за счет появления больших градиентов влажности и наблюдается растрескивание макарон как в процессе сушки, так и при их хранении.

Рис.1. Кривые сушки макаронных изделий:

1 - без гигротермической обработки; 2, 3 - с гигротермической обработкой в течение соответственно 5 и 2 мин.

Гигротермическая обработка изделий перед сушкой значительно сокращает процесс обезвоживания, так как позволяет применять "жесткие" режимы сушки без опасения появления трещин. При этом протекает два взаимосвязанных процесса: тепловая денатурация белков и модификация крахмала. Последняя в условиях дефицита влаги не переходит границу клейстеризации первого ряда. Денатурация белков ведет к снижению энергии связи влаги с белками теста и к упрочнению структуры последнего. Так, прочность на разрыв изделий, не обработанных теплом составляет 320 г, а обработанных - 790 г.

Макаронные изделия, предварительно термообработанные, не подвергались растрескиванию в процессе хранения в течение 6 месяцев и более. Кривые сушки представленные на рис.1 показывают, что начальная влажность изделий без обработки и после неё резко различается. Так, макароны с гигротермообработкой имеют W = 54,6 %, а без неё - 47,5 %. Также существенно отличается и первая критическая влажность (W): в первом случае она равна 34 %, во втором – 30 %.

Однако влагосъем в первый период сушки у макарон после гигротермообработки больше, чем у изделий без неё. У термообработанных макарон он составляет 20,6 %, а у необработанных - 17,5 %. Следует также отметать, что продолжительность первого периода сушки в первом случае меньше (55 мин), чем во втором (125 мин).

Второй период сушки значительно увеличивается в случае сушки макарон без термообработки (690 мин против 480 мин). При данной продолжительности гигротермообработки равновесная влажность макарон незначительно изменяется (с гигротермообработкой W= 13 %, без неё -14 %); при этом относительная влажность воздуха – 80 %, температура – 60 °С, скорость - 1,0 м/сек.

На рис.2 представлены кривые скорости сушки, продолжительность которых в первом и во втором периодах значительно больше у макаронных изделий, подвергнутых гигротермообработке. Скорость сушки в первом периоде (N с ) больше у макарон, прошедших 2-х минутную гигротермообработку и составляет 0,31 %/мин по сравнению с 0,14 %/мин для изделий без обработки.

Увеличение продолжительности гигротермообработки с 2 до 5 мин приводит к увеличению длительности сушки почти в 2 раза, (см. рис. 1), что объясняется углублением зоны клейстеризации крахмала, в результате чего происходит образование более прочных связей влаги с єтим компонентом теста. Скорость сушки при 2-х минутной гигротермообработке как в первом, так и во втором периоде выше, чем при 5-ти минутной гигротермообработке (см. рис. 2). Сравнение кривых сушки и ее скорости при гигротермообработке в диапазоне 1-5 мин показывает, что 2-х минутная обработка является оптимальной по показателю общей продол-жительности сушки. Путём математической обработки экспериментальных данных, проведенной на ЭЦВМ БЭСМ-6, получены уравнения кривых сушки макаронных изделий в1 и во 2 периодах и скорости сушки:

Для первого периода: (от W до W)

W = B - A; - A = N (1)

где W - текущая влажность, соответствующая 1периоду сушки, %;

W - первая критическая влажность макаронных изделий, %;

W - начальная влажность макаронных изделий, %;

Продолжительность сушки в 1 периоде, мин;

В, А - коэффициенты уравнения (В - %, А - %/мин);

Скорость сушки, %/мин;

Рис. 2 Кривые скорости сушки макаронных изделий:

1, 2 – с гигротермической обработкой в течении соответственно 2 и 5 мин; 3 – без гигротермической обработки.

Для второго периода: (от W до W , причем W стремится к W)

W = W + С exp (-m)

дифференцируя уравнение (2), получим уравнение скорости сушки

M C exp (-m), (2)

где W - вторая критическая влажность, %;

W - равновесная влажность, %;

W - текущая влажность соответствующая 2 периоду сушки, %;

Продолжительность сушки во 2 периоде, мин;

С - коэффициент уравнения, %;

m - степень экспоненты, 1/мин;

Скорость сушки во 2 периоде сушки, %/мин.

В табл.1 приведены численные значения коэффициентов уравнения (1) и (2) кривих сушки и скорости сушки макаронних изделий в зависимости от параметров гигротермообработки и сушки.

Таблица 1

БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КРАХМАЛА И БЕЛКА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ И СУШКЕ

Кинетика процесса сушки гигротермообработанных макаронных изделий . В промышленности для сушки трубчатых макаронных изделий используется "мягкий" трехступенчатый пульсирующий режим, часто меняющейся сушильной способностью воздуха.

Применение предварительной гигротермической обработки сырых изделий позволило применить более «жесткие» режимы с постоянной сушильной способностью воздуха. В результате исключается растрескивание изделий, как в процессе сушки, так и при длительном хранении. Этому способствует также введение в процесс сушки заключительной технологической операции - стабилизации изделий, которая по своей физико-химической сущности аналогична кондиционированию изделий.

Режим сушки нагретым воздухом (без предварительной обработки паром) характеризуется следующими параметрами: температурой воздуха (); относительной влажностью воздуха (); скоростью движения воздуха ().

С введением гигротермообработки появляется четвертый параметр - продолжительность гигротермообработки (). Эти параметры влияют не только на скорость сушки, но и на критическую равновесную влажность материала, а также на свойства и качество продукции. Поэтому необходимо найти такой режим сушки, который при минимальной длительности сушки и наименьшем расходе энергии обеспечит высокое качество готовых изделий.

Кинетика процесса сушки макаронных изделий, подвергнутых предварительной гигротермической обработке, изучалась в диапазоне изменения параметров: относительной влажности воздуха от 50 до 80 %; температуры воздуха от 50 до 80 °С; скорости воздуха от 0,5 до 2,0 м/сек.

Как показали исследования, сушка гигротермически обработанных макаронных изделий протекает тем интенсивнее, чем ниже относительная влажность и выше температура и скорость сушильного агента. Однако окончательно судить о величинах оптимальной влажности, температуры и скорости сушильного агента можно лишь с учетом показателей качества готовых изделий. Оценка качества изделий проводилась по следующим показателям: кислотность, цвет изделий, прочность на приборе Строганова, кулинарные свойства (количество сухих веществ, переходящих в варочную воду; коэффициент увеличения объема; увеличение массы макарон при варке; продолжительность варки). Были исследованы изменения: атакуемости крахмала амилолитическими ферментами и белковых веществ протеолитическими ферментами; а также содержание азота в варочной воде и водорастворимого азота под действием гигротермической обработки.

Биохимические изменения крахмала и белка макаронных изделий при гигротермо- обработке и сушке. Структура крахмала имеет большое значение при определении свойств вырабатываемых макарон. От нее зависят товарные и кулинарные свойства изделий. Одним из способов выяснения степени изменения крахмала является определение атакуемости его амилазами.

Известно, что при механическом или тепловом воздействии на крахмальные зерна увеличивается показатель атакуемости их амилазами. Крахмал, подвергнутый обработке (механической, тепловой и т.д.) осахаривается β-амилазой скорее, чем необработанный. При этом заметнее всего повышается атакуемость крахмала при действии β-амилазы пшеницы. Были проведены опыты по определению атакуемости крахмала амилазами при действии гигротермообработки и при различных параметрах сушки. Атакуемость крахмала определяли по увеличению содержания редуцирующих сахаров, образующихся под действием ферментной вытяжки β-амилазы (глицериновой вытяжки из пшеничной муки) в тесте при температуре 40°С в течение 1 часа; она выражалась в миллиграммах на 10 г сухого вещества теста в пересчете на мальтозу. Изменение биохимических характеристик макаронных изделий при гигротермообработке и сушке даны в табл.2.

Из данных табл.2 видно, что атакуемость крахмала β-амилазой в макаронных изделиях без гигротермообработки составляла 100 мг на 10 г сухого вещества теста в пересчете на мальтозу, а после обработки макарон паром в течение 2 мин увеличилась до 236,5 мг т.е.более чем в 2 раза. При чем с увеличением продолжительности гигротермообработки атакуемость крахмала β-амилазой возрастала и при 5-ти минутной обработке составляла 253,5 мг. Повышение атакуемости связано, следовательно, с частичной клейстеризацией крахмала при термообработке изделий паром, что хорошо согласуется с замедлением скорости сушки при увеличении продолжительности гигротермообработки. Параметры сушильного агента также оказывали влияние на атакуемость крахмала-амилазой. При повышении его температуры с 50 до 60 °С атакуемость увеличивалась от 156 до 236,5 мг. Дальнейшее возрастание температуры приводило к инактивации β-амилазы, что вызывало снижение атакуемости крахмала. Так, этот показатель при температуре 70 и 80 °С снижался соответственно до 190,5 и 166 мг. При относительной влажности воздуха 60 % атакуемость составила 219мг, а при 80 % - 236,5 мг. Атакуемость крахмала β-амилазой при скорости воздуха м/сек: 0,5 - 167 ; 1,0-236,5; 1,5 - 225; 2,0 - 204 мг.

Показатель атакуемости крахмала оказался чувствительным к изменению относительной влажности и скорости сушильного агента. При постоянной температуре воздуха С60°С) возрастание его относительной влажности и скорости до 1,0 и/сек атакуемость крахмала увеличивалась, что объяснялось углублением его клейстеризации за счет более интенсивного прогрева изделий.

Гигротермообработка изделий вызывает денатурацию белков клейковины, которые становятся менее растворимыми и теряют каталитическую активность. Атакуемость белковых веществ протеолитическими ферментами оценивалась по накоплению водорастворимого азота. Из результатов, приведенных в табл. 2, видно, что атакуемость белковых веществ макарон без гигротермообработки составляла 39,0 %, а при 2-х минутной обработке паром - 30,35%. При увеличении продолжительности гигротермообработки до 5 мин, атакуемость снижается до 27%.Таким образом, установлено, что в результате гигротермообработки происходит тепловая денатурация, способствующая снижению активности белковых веществ. Процесс сушки также вызывает значительную денатурацию белка даже при применении слабой тепловой обработке. В связи с этим представляет интерес проследить как меняется ак- тивность белковых веществ в зависимости от параметров режима сушки. По показателю атакуемости белковых веществ можно рекомендовать параметры сушки.

Таблица 2

Повышение температуры воздуха в сушильной камере воздействует по-разному на атакуемость белковых веществ. Так при увеличении температуры с 50 до 70 °С атакуемость белковых веществ возрастала с 29,6 до 31,6 %, дальнейшее повышение температуры снижало атакуемость до 25,6 %. Изменение скорости сушильного агента также по-разному влияет на атакуемость белковых веществ. При скорости м/сек: 0,5 - 26,96; 1,0 - 30,3; 1,5 - 34,05, а при 2,0 -32,7%. Рассматривая влияние параметров сушильного агента на атакуемость белковых веществ, видим, что при сушке гигротермообработанных трубчатых макаронных изделий оптимальными являются температура воздуха 60-70 °С, скорость воздуха 1,0 - 2,0 м/сек. Одновременно была проведена проверка изменения белково-протеиназного комплекса в макаронах с применением гигротермической обработки. При этом определяли количество общего азота в варочной воде и водорастворимого азота. В результате гигротермической обработки снижалось количество азотистых веществ в варочной воде. Так, при увеличении температуры с 50 до 70 °С атакуемость белковых веществ возрастала с 29,6 до 31,6%, дальнейшее повышение температуры снижало атакуемость до 25,6 %. Изменение скорости сушильного агента также по-разному влияет на атакуемость белковых веществ. При скорости м/сек: 0,5 - 26,96; 1,0 - 30,3; 1,5 - 34,05, а при 2,0 -32,7%. Рассматривая влияние параметров сушильного агента на атакуемость белковых веществ, видим, что при сушке гигротермообработанных трубчатых макаронных изделий оптимальными являются температура воздуха 60-70 °С, скорость воздуха 1,0 - 2,0 м/сек. Одновременно была проведена проверка изменения белково-протеиназного комплекса в макаронах с применением гигротермической обработки. При этом определяли количество общего азота в варочной воде и водорастворимого азота. В результате гигротермической обработки снижалось количество азотистых веществ в варочной воде.

Изменение те хнологических характеристик готовых изделий. Процесс сушки существенно влияет на качество готовой продукции, и выбор оптимальных параметров зависит от показателей качества готовой продукции. О вкусовых достоинствах или дефектах макаронных изделий судят по их кислотности, которая по ГОСТу не должна превышать 3-4 град. Цвет макаронных изделий должен быть желтоватым, свойственный изделиям из муки, полученным из твердой пшеницы. На цвет готовых изделий влияет ряд факторов; цвет сырья, условия ведения технологического процесса и т.д.

Как показали исследования с применением гигротермической обработке цвет изделий резко меняется, они приобретают приятный янтарно-желтый цвет; при этом поверхность макарон становится глянцевитой и прочность их значительно возрастает. Прочность изделий (определяемая на приборе Строганова) без гигротермообработки при «жестком» режиме сушки ниже значения ГОСТа и равна 606 г. С применением гигротермообработки величина прочности макаронных изделий резко возрастает и при 2-х минутной достирает 2070 г. Другой важной характеристикой потребительской ценности макаронных изделий являются свойства их при варке: продолжительность варки до готовности, увеличение массы сваренных изделий, потери сухих веществ в варочной воде, увеличение объема макарон в процессе варки. Все эти показатели определялись по стандартным методикам. Количество сухих веществ, перешедших в варочную воду с применением гигротермообработки, сокращалось и составляло 4,21 % по сравнению с 5,19 % (без обработки паром), при этом коэффициент увеличения объема несколько увеличивался с 3,28 до 3,32 раз и находился в допустимом пределе. Увеличение массы макаронных изделий при варке снижалось у макарон, выработанных с применением гигротермообработки (в течение 2 мин), от 173 до 168 %. Относительная влажность воздуха также сказывалась на варочных показателях. Так, повышение относительной влажности воздуха с 50 до 80 % способствовало снижению количества сухих веществ» переходящих в варочную воду, уменьшению коэффициента увеличения объема (от 3,5 до 3,32 раз) и показателя увеличения массы макаронных изделий при варке. Температура и скорость сушильного агента незначительно влияли на варочные показатели.

Также отметим, что применение гигротермообработки способствует снижению продолжительности варки изделий до готовности с20 до10 мин. Появление трещин в изделиях фиксировалось черев 3-4 часа после сушки.

Рассматривая основные технологические показатели макаронных изделий, можно сделать вывод, что применение гигротермообработки существенно повышает качество готовой продукции. Кондиционирование макаронных изделий. Применение "жестких" режимов сушки вызовет опасность образования трещин на поверхности и в глубинных слоях изделий даже при условия значительного упрочения структуры макаронной трубки. Причины образования трещин заключаются в неравномерности сушки, усадочных процессах и возникновении касательных напряжений, превышающих предельно допустимые значения.

Чем прочнее структура, тем меньше вероятность образования трещин, однако полная гарантия предотвращения растрескивания возможна при переходе к "мягким" режимам сушки или применении кондиционирования (стабилизации) изделий на завершающей стадии сушки при достижении ими влажности 18 %. Целью кондиционирования (стабилизации) является снятие напряжений, возникших в процессе сушки макарон при "жестком" режиме.

Кондиционирование проводили следующим образом: макароны в рабочей камере установки обрабатывали паровоздушной смесью с требуемыми параметрами. При этом высушенные изделия увлажняли примерно до 14%, причем внешние слои достигали более высокой влажности, чем внутренние. Вследствие этого происходило растяжение влажных слоев и снятие касательных напряжений. После кондиционирования изделия выдерживали на воздуха. Во время стабилизации изделия охлаждали да температуры воздуха помещения, а влажность их достигала стандартной величины.

ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ГИГРОТЕРМООБРАБОТКЕ

После гигротермобработке изделия хоть и упрочняются. Но остаются достаточно пластичными. Растрескивание и коробление макаронных изделий обусловлено неравномерным распределением влага внутри материала, вследствие чего возникает объемно-напряженное состояние. Нормальные напряжения, вызванные растяжением, и касательные напряжения, возникающие за счет сдвиговых деформаций, могут превысить предельно допустимые значения и вызвать разрушение структуры.

Представляет интерес выяснить основные реологические характеристики макаронного теста, подвергнутого гигротермообработке при разной влажности, так как они определяют нормальные и касательные напряжения в материале,

Н.Е. Нетушил провел испытания макаронного теста на растяжение. Однако с применением предварительной гигротермообработки этот способ определения реологических характеристик применять невозможно, потому что, начиная с влажности 34%, изделия становятся достаточно прочными, а используемые зажимы образца не позволяют производить испытания на растяжение: макаронное тесто выскальзывает из зажима и обрыв происходит не на середине, как требует методика, а вблизи зажатого конца образца. Испытания высушенных изделий проводили на сжатие. Для исследования брали образец макаронных изделий размерами (мм): длина - 50, диаметры внешний и внутренний соответственно 7 и 4,5.

Изменение размеров образца несколько меняет результаты испытания, что объясняется влиянием масштабного фактора.

Главными критериями оценки структурно-механических свойств служат прочность и характеристические параметры релаксационного процесса (упруго-кинетические и реологические). В работах И.С. Мельниковой и Н.Е. Нетушил описано влияние влажности изделий на изменение в процессе сушки пластично-упругих деформаций. Однако отсутствуют данные о том какие коррективы в эту взаимосвязь может внести предварительная гигротермообработка объекта сушки. Для изучения этого вопроса в МТИПП изготовлен специальный прибор для измерения нагрузки при постоянной скорости деформации на сжатие макаронной трубки в продольном на правлении.

Прибор (рис. 3) состоит из электродвигателя, который с помощью ременной передачи приводит в движение винт (система передач от электродвигателя к винту позволяет менять скорость в отношении 1:2:4)

Рие.З. Схема прибора для исследования реологических характеристик макаронных изделий в процессе сушки:

1 - электродвигатель; 2 - ременная передача; 3 - винт; 4 - упругий элемент; 5 -осциллограф; 6 – тензоусилитель

Нагрузка, прикладываемая к макаронной трубке в осевой плоскости по всей длине образующей перпендикулярной оси, передается на упругий элемент - стальную балку прямоугольного сечения, лежащую на двух опорах. Под действием нагрузки деформируется не только балка, но и тензодатчики сопротивления, наклоненные на нее и собранные в мостовую схему. С измерительной диагонали ток черед усилитель передайся на осциллограф и записывается на диаграмму сжатия макаронной трубки,. По оси ординат этой диаграммы откладывав нагрузка, а по абсциссе - абсолютное сжатие трубки, пропорциональное времени нагружения. Испытание на сжатие проводили на следующих этапах технологического процесса: после прессования после гигротермообработки, через определенные интервалы в течение всего процесса сушки. Прилагаемая нагрузка меняется от нуля до величины сжатия или разрушения образца. Между приложенной нагрузкой и внутренними силами в образце в каждый момент времени сохраняется равновесие. Зависимость между напряжением σ и деформацией ε макаронного образца изображается в виде графика на осциллограмме.

По диаграмме изменения σ = f (ε) при различных значениях влажности теста можно проследить изменение основных структурно-механических показателей как в процессе гигротермообработки, так и в процессе сушки.

В табл. 3 представлены результаты основных структурно-механических показателей макаронной трубки. Как видно из данных табл. 3, предварительная гигротермообработка существенно изменяет реологические показатели. Так, - возрастает на порядок от 8 кПа до 23 кПа, максимальное напряжение сжатия m ах, касательное напряжение кс, модуль упругих деформаций Е (условный) увеличивается в 2 раза, а модуль упруго-пластических деформаций Е уменьшается от 727кПа до 577 кПа, что еще раз подтверждает выводы о упрочении структуры изделий, выработанных с применением предварительной гигротермообработки.

Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделийТаблица 3

Реологические характеристики претерпевают значительное изменение в процессе дальнейшей сушки, при этом различаются два периода (1 период соответствует постоянной скорости сушки, 2 - убывающей скорости). В первый период все реологические характеристики остаются неизменными, а при влажности W = 33,2 близкой к значению критической влажности, основные структурно-механические показатели начинают возрастать. С влажности 33,2 начинается приближение значения модуля упругопластических деформаций Е к величине условного модуля упругости Е, при этом происходит затухание пластических деформацией изделия в основном приобретают упругие свойства.

На рис. 4 приведены кривые изменения максимального напряжения макаронной трубки в процессе сушки. Кривые имеют два характерных участка. Точка перегиба лежит на границе перехода от первого ко второму периоду сушки, которая в то же время соответствует переходу от пластического состояния вещества к упругому. В опытах начальная влажность и максимальное напряжение сжатия изделий одинаковы W = 45 %, m ах = 105 кПа. В результате гигротермообработки происходит увлажнение изделий до W = 54,6 % и при этом максимальное напряжение сжатия увеличивается до m ах = 200 кПа. Уже с этого момента разница между значениями величин максимального напряжения сжатия изделий, подвергнутых гигротермообработке и без нее, равна 100 кПа, а к концу сушки при W = 16% эта разница возрастает до 750 кПа,

Точки перехода от прямого участка к криволинейному не совпадают ни по значению влажности, ни по величине максимального напряжения сжатия. Переход в упругое состояние у макарон, подвергнутых гигротермообработке, происходит с опережением (на 4 – 5 %) по сравнению с изделиями без обработки. Из приведенных графиков следует, что гигротермообработка изделий приводит к их существенному упрочнению. В процессе сушки многие материалы, в том числе и макароны уменьшают свои размеры, т.е. происходит усадка. При неправильном ведении процесса сушки макаронные изделия растрескиваются. Причиной последнего является неравномерная усадка слоев высушиваемого материала. Интенсифицированные режимы сушки макарон лимитируются их усадкой.

Гигротермообработка приводит к упрочнению структуры макаронных изделий, вызванному денатурацией белков. В свою очередь денатурация белков способствует уменьшению размеров материала. Но гигротермообработка увеличивает массу вещества за счет увлажнения изделий. Этим объясняется неизменность размеров макаронных изделий, подвергающихся обработке паром.

Рис. 4. Кривые изменения максимального напряжения сжатия макаронной трубки в процессе сушки:

1 - без гигротермообработки; 2 – с двухминутной гигротермообработкой

Однако в процессе сушки характер усадки макаронной трубки гигротермообработанных макарон отличен от усадки обычо приготовленных. По данным экспериментов установлены коэффициенты линейной усадки для двух периодов сушки и , относительная усадка δ, коэффициенты объёмной усадки β и объёмная усадка δ. Сравнивая значения коэффициентов линейной и объемной усадки макаронных изделий без гигротермообработки и с ней, видно, что обработка паром способствует снижению коэффициента линейной усадки. Коэффициент объемной усадки также уменьшается с применением гигротермообработки. Такое изменение линейной и объемной усадки в связи с применением гигротермообработки позволяет вести сушку макаронных изделий при «жестком» режиме, так как возможность появления трещин снижается.

Но опасность возникновения трещин все-таки остается, и особенно во второй стадии сушки. В качестве критерия для оценки опасности трещинообразования можно принять критерий Кирпичева:

K (3)

где - поток массы;

Определяющий размер;

Среднее влагосодержание, соответствующее критерию Фурье

Важно отметить, что при обычном методе сушки максимально допустимое значение массообменного критерия Кирпичева для макарон составляет около 0,6. Применение предварительной гигротермообработки способствует увеличению прочности и приводит к тому, что изделия способны выдержать более высокие касательные напряжения. Поэтому максимально допустимое значение массообменного критерия Кирпичева для макарон, прошедших предварительную гигротермическую обработку, возрастает до 1,3, что говорит о снижении возможности образования трещин.

Как видно из полученных данных, гигротермообработка оказывает существенное влияние на структурно-механические характеристики макарон.

Изменение структурно-механических показателей в упрочнение структуры изделий являются одним из основных факторов интенсификации сушки изделий, подвергнутых предварительной гигротермической обработке, изделия становятся "восприимчивыми" к ведению "жесткого" режима сушки.

МАССООБМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАВНОВЕСНАЯ И КРИТИЧЕСКАЯ ВЛАЖНОСТИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Кинетика переноса массы вещества во влажных материалах определяется разностью потенциалов массопереноса. Молекулярно-кинетическая теория явлений тепломассопереноса предполагает, что в изотермических условиях плотность потока влаги прямо пропорциональна градиенту потенциала массопереноса:

q кг/мч, (4)

где - градиент потенциала массопереноса, ;

Коэффициент массопроводности, определяющий способность влажного материала к переносу влаги при величии градиента потенциала, кг/м.ч.;

Градус массообменный.

Так как термодинамический потенциал массопереноса в изотермических условиях является однозначной функцией влагосодержания, то градиент потенциала массопереноса можно выразить через градиент влагосодержания:

где - градиент влагосодержания кг·влаги/кг·СВ·м;

Удельная влагоёмкость влажного тела, кг·влаги/кг·СВ·;

С учетом формулы (5) основной закон изотермической массопроводности можно представить в таком виде:

q (6)

де - плотность абсолютно сухого тела, кг·СВ/м ;

Коэффициент внутреннего массопереноса (зависит от температуры и влагосодержания), характеризующий свойства тела в отношении интенсивности развития полей потенциала массопереноса или инерционную способность тела к внешним водным возмущениям.

Следовательно, интенсивность сушки в основном зависит от коэффициента внутренней диффузии влаги. Проведено аналитическое определение коэффициента внутреннего массопереноса из кривых сушки и скорости сушки по следующей формуле:

(7)

где R – характерный размер тела, м;

Скорость сушки, %/м;

Коэффициент внешнего массообмена, м/ч.

Равновесная влажность, кг/кг.

(Для макаронной трубки, если R = 3,5 мм, = 2,25 мм, соотношение = 0,625 мм)

Характер изменения коэффициента внутренней диффузии влаги при сушке с гигротермической обработкой и без нее аналогичен. В первый период сушки он остается постоянным, а в период падающей скорости сушки он незначительно изменяется, но уменьшается в 2 раза по абсолютной величине,

В период постоянной скорости влага будет перемещаться в виде жидкости (избирательная диффузия осмотически-удержанной влаги), температура материала будет постоянна и равна температуре мокрого термометра.

При достижении на поверхности материала первой критической точки, соответствующей гигроскопической влажности, скорость сушки начнет уменьшаться, а перемещение адсорбционно-связанной влаги внутри материала в основном будет происходить в виде пара. Следует отметить, что во второй период скорость убывает по линейному закону, эта закономерность находится в соответствии с изменением коэффициента внутренней диффузии в этот период сушки. Коэффициент внешнего влагообмена меняется аналогично. На рис.5 показана диаграмма изменения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса для макаронных изделий, подвергнутых предварительной гидротермической обработке и высушенных по обычно принятой технологии. Эти коэффициенты как в первом, так и во втором периодах больше у изделий, прошедших предварительную гигро-термообработку, что еще раз свидетельствует об интенсификации процесса сушки.

Рис. 5. Диаграмма изменения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса a m макаронных изделий при введении гигротермической обработки:

1,2 - сушка макаронных изделий соответственно без термообработки и с термообработкой

В табл. 4 приведены значения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса для различных режимных параметров гигротермообработки и сушки. Коэффициенты внутренней диффузии и внешнего влагообмена зависят от продолжительности от гигротермообработки и от параметров режима сушки.

Таблица 4

Из данных табл.4 видно, что наибольшие величины этих коэффициентов наблюдаются при 2-х минутной гигротермообработке. Коэффициенты внешнего влагообмена внутренней диффузии уменьшаются при увеличении относительной влажности воздуха, снижении температуры и скорости сушильного агента.

Равновесная и критическая влажность макаронных изделий. Методом аналитической обработки кривых сушки и скорости сушки были получены значения равновесной и критической влажности макаронных изделий (рис. 6).

Следует подчеркнуть, что термообработка приводит к некоторому снижению равновесной влажности готовой продукции. Этот фактор имеет практическое значение, свидетельствуя о повышении стойкости макаронных изделий при хранении.

Рис. 6. График влияния термической обработки на первую критическую точку W

и равновесную влажность W

В дополнение к полученным результатам исследовано влияние термической обработки на первую критическую влажность макаронных изделий (см. рис. 6). Иp графика видно, что первая критическая влажность у изделий, подвергнутых предварительной гигротермообработке, повышается (особенно при 2-х минутной обработке). Это важно для практической технологии, так как с этой точкой связан переход от пластического состояния вещества к упругому. Первая критическая точка смещается в сторону увеличения у изделий, приготовленных по новой технологии.

УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ МАКАРОННІХ ИЗДЕЛИЙ ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ НОВОГО СПОСОБА СУШКИ

В настоящее время известны сушилки для подвесной сушки длинных макаронных изделий. К ним относятся сушилка в линии "ЛМБ" и зарубежные - фирм Braibanti (Италия) и Buhler (Швейцария). Эти сушилки непрерывного действия снабженные камерами сушки предварительной, окончательной, стабилизацонной. Сушка длинных трубчатых изделий на этих установках ведется при "мягких", трехступенчатых пульсирующих режимах, с длительной затратой времени (18-24 часа) на сушку. Кроме того перечисленные сушилки громоздки, длина их достигает 30-45 м.

В связи с применением предварительной гигротермооботки перед сушкой и кондиционированием в конце ее, возникла необходимость создания конструкции сушилки, включавшей новые технологические операции.

На рис.7 представлена схема установки для сушка длиннотрубчатых макаронных изделий в подвесном состоянии. Установка состоит из камер: предварительной гигротермообработки, отлежки, сушилки, кондиционирования, переходной воны и камеры для стабилизации высушенных изделий. Сушильная установка снабжена воздухоподводящей камерой и устройствами для подачи пара. Бастуны с полуфабрикатом после пресса поступают в камеру предварительной гигротермообработки, где в течение 2 мин подвергаются воздействию смеси воздуха и пара. Затем изделия попадают в камеру отлежки, после которой направляется в сушильную камеру, где перемещаются по ярусам снизу вверх. При достижении изделиями верхнего яруса влажность их достигает 13 %. Для снятия внутренних напряжений высушенные изделия направляются в камеру кондиционирования где в течение 1-2 мин происходит их увлажнение до влажности 16 % в паровоздушной среде. После стадии кондиционирования изделия подаются в стабилизационную камеру, в которой они остывают и высыхают до стандартной влажности 13 %.

Длительность процесса гигротермической обработки и сушки макаронных изделий для различных сортов муки в предлагаемой сушильной установке достигает 8 - 10 часов. Таким образом, применение новой технологии приготовления длиннотрубчатых макаронных изделий позволяет сократить продолжительность процесса сушки в 3 раза; применить «жесткие», постоянные параметры сушильного агента; сократить габаритные установки; улучшить качество продукции.

Рис.7. Схема сушильной установки

1, 2, 3, 4, 5, 6 - камера соответственно гигротермообработки; отлежки, сушки, переходной зоны, кондиционирования, стабилизации высушенных изделий; 7 - отверстие для выгрузки готовых изделий; 8 - камера для подвода воздуха; 9 - устройство для подачи пара; 10 - отверстие для загрузки изделий

Обоснование целесообразности внедрения нового способа сушкм. В табл. 5 представлено сравнение технических характеристик существующей линии ЛМБ и реконструируемой по новому методу.

Из данных табл. 5 следует, что внедрение нового метода сушки позволяет значительно сократить продолжительность сушки и уменьшить габариты сушильной установки (по длине) в 2 раза.

Таблица 5

Разработанная сушильная установка позволяет разместить современную автомати -ческую линию по производству макарон в действующих макаронных фабриках при их реконструкции.

Другие преимущества внедрения нового метода сушки заключаются в следующем:

Устраняются обрывы в начальной стадии сушки благодаря существенному упрочнению структуры сырых заготовок (практически исключены завалы сушильных установок обрывами прядей при подвесной сушке изделий из слабой муки);

Улучшается вкус изделий (очевидно, в результате жесткого режима сушки происходит реакция меланоидинообразования); повышаются, по сравнению с обычными макаронами кулинарные свойства: они быстрее развариваются, при длительном пребывании в кипящей воде изделия сохраняют свою индивидуальность; сокращается количество всех экстрактивных веществ, переходящих в варочную воду.

За счет снижения длительности технологического процесса (в 3 раза) можно увеличить объём выпускаемой продукции с единицы сушильной площади за сутки также в 3 раза. Так как занимаемая площадь под новую линию будет в 2 раза меньше площади, необходимой для установки линии ЛМБ, представляется возможным размещение 2-х новых линий, реализующих процесс сушки по предложенному методу. В связи с этим выпуск продукции возрастает в 6 раз. Однако применение нового метода сушки на основе гидротермической обработки приводит к некоторому увеличении расхода пара в час, но в целом этот экономический показатель в пересчете на общую продолжительность сушки сократится с 5750 до 2790 кг. Расход воздуха за весь период сушки также снизится на 52000 м³.

Таким образом, себестоимость макарон уменьшится за счет снижения амортизационных отчислений расхода воздуха, электроэнергии и пара.

Анализ литературных источников показывает, что в настоящее время наметилось два направления в интенсификации процесса суши макаронных изделий:

Предварительная гидротермическая обработка полуфабриката перед сушкой;

Внесение в макаронное тесто поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Следует отметить, что наибольшее распространение пожучил первый метод интенсификации процесса сушки.

В МТИПП разработана технология непрерывного процессе сушки при "жестком" режиме длиннотрубчатых макаронных изделий, отличающихся применением с использованием предварительной гигротермической обработки и кондиционирования изделий.

Установлено, что гигротермообработка сырых изделий в сочетании с другими технологическими факторами сушки существенно улучшает совокупность показателей качества готовых макаронных изделий, прочность и структура излома, внешний вид и их кулинарные свойства.

На основании разработанных технологических режимов гигротермообработки, сушки и кондиционирования макаронных изделий предложена схема новой сушильной установки в которой процесс сушки сокращается до 8-9 часов при улучшении технологических и структурно-механических свойств готовых изделий.

За счет снижения продолжительности технологического процесса в 3 раза представляется возможным увеличить объем выпускаемой продукции с единицы сушильной площади за сутки также в 3 раза, а себестоимость макарон уменьшить за счет снижения амортизационных отчислений: расхода воздуха, пара и электроэнергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Таранов И.Т. Конвективные многостадийные режимы сушка макарон в плоских кассетах. "Харчова Промисловисть". К., 1973. 2, с.42-46.

2. Чернов М.Е., Поляков Е.С., Буров Л.А., Савина И.М. Сушка макарон в качающихся, вращающихся, цилиндрических кассетах. (Информация). ЦИНТИпищеиздат, М.,1971.

3. Калошина Е.Н., Демченкова Э.А., Дивцивадзе Г.В. Влияние различных методов термической обработки на качество макаронных изделий.Сб. научн.трудов ЗИСТ каф. "Товароведение пищевых продуктов". М.,1973.

4. Гинзбург А.С, Калошина Е.Н. Исследование кинетики сушки длинных трубчатых макаронных изделий. "Хлебопекарная и кондитерская промышленность". "Пищевая промышленность" 1, 24-25, М., 1973.

5. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. Изд-во "Пищевая промышленность", М.,1973.

6. Калошина Е.Н. Исследование процесса сушки длинных трубчатых макаронных изделий. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н., М.,1973.

Разделка сырых макаронных изделий состоит из обдувки, резки и раскладки, для того, чтобы подготовить полуфабрикат к сушке.

Сырые макаронные изделия для быстрой подсушки обдуваются воздухом, который забирается из помещения цеха. При этом содержание влаги в макаронных изделиях снижается на 2-3 %, в результате чего уменьшается пластичность полуфабриката, увеличивается его упругость, на поверхности образуется корочка, которая препятствует слипанию и искривлению изделий.

В процессе приготовления макаронных изделий их подвергают резке для получения продукта нужной длины и формы.

Коротко резанные изделия режут двумя способами. В первом случае нож скользит по поверхности матрицы или режет свисающую прядь на некотором расстоянии от матрицы. Во втором случае резка ведется после того, как изделия немного подсохнут.

Сырые изделия подают к сушилкам по наклонным спускам или пневмотранспортом. Резка и раскладка макарон зависит от способа сушки:

• кассетный (в кассетах);
• подвесной (на бастунах).

В первом случае использую кассеты, изготовленные из фанеры, деревянных планок и дюралюминия. Кассета представляет собой ящик, имеющий только две боковые стенки, между которыми укладывают макароны таким образом, чтобы через них вдоль трубок проходил сушильный воздух. При использовании подвесного способа применяют бастуны. Бастун – это полая алюминиевая трубка длиной 2000 мм с цапфами на концах, с помощью которого она опирается на цепи транспортера. На бастун развешивается макаронная прядь и протекает процесс сушки.

Макаронное тесто является хорошей средой для протекания микробиологических и биохимических процессов. Для их предотвращения тесто высушивают до содержания влаги 13,5-14 %, чтобы после охлаждения содержание влаги в них было не более 13 %.

Сушка – наиболее длительная стадия технологического процесса. Сушку макаронных изделий проводят конвективным способом, который основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом и нагретым воздухом. Процесс сушки протекает в два этапа:

1. при постоянной скорости сушки происходит более быстрое удаление влаги, связанной крахмалом;

2. протекает при убывающей скорости сушки – медленное обезвоживание белков.

Влага внутри теста перемещается в противоположных направлениях, что замедляет процесс сушки.

Идеальным режимом сушки является такой, при котором внутренний массоперенос влаги не будет отставать от влагоотдачи с поверхности изделий. Однако, осуществить такой режим сложно, т.к. процесс сушки чрезмерно замедляется, что может вызвать закисание продукта. Для ускорения процесса сушку проводят в жестких режимах, т.е. при интенсивной обдувке воздухом с высокой сушильной способность. Затем во избежание растрескивания высушивание ведут при мягких режимах сушки, когда влага медленно удаляется воздухом с низкой сушильной способностью.

Макаронные изделия на выходе из сушильной камеры имеют температуру приблизительно равную температуре сушильного воздуха. Перед упаковыванием изделия необходимо медленно охладить до температуры упаковочного отделения в течение 4 часов (не менее). При этом происходит стабилизация изделий: окончательно выравнивается влажность по всей толщине продукта, происходит некоторое снижение массы за счет испарения 0,5 – 1,0 % влаги.

Хранят готовые макаронные изделия при температуре 16-18 0 С и относительной влажности воздуха – не более 70 %.

Качество готовых макаронных изделий должно удовлетворять следующим требованиям: они должны иметь правильную форму, гладкую поверхность, быть стекловидными в изломе, однотонными по цвету с кремовым или желтоватым оттенком.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам классифицируют макаронные изделия?

2. Какая форма может быть у макаронных изделий?

3. Какой длины выпускаются макаронные изделия?

4. Назовите способ формования макаронных изделий.

5. Какие виды добавок используются при производстве макаронных изделий?

6. Что такое меланж?

7. Чем отличается макаронная мука от хлебопекарной?

8. В чем отличие макаронного теста от других тестовых масс?

9. От чего зависит рецептура макаронного теста?

11. Назовите различные типы замесов?

12. Какие существуют способы формования макаронного теста?

13. Из чего состоит разделка сырых макаронных изделий?

14. Что такое бастун?

15. Назовите процессы сушки макаронных изделий.

16. По каким параметрам оценивают качество готовых макаронных изделий?

Исследовали низкотемпературные и высокотемпературные режимы сушки, используемые в сушильных агрегатах. Результаты исследований различных режимов сушки показали, что при одинаковом ассортименте продукции время сушки макаронных изделий разное. При низкотемпературном она составляет 23,8 ч, а при высокотемпературном – всего 10,5 ч, что объясняется различной сушильной способностью сушильного агрегата. Наилучшие показатели качества оказались у макаронных изделий с высокотемпературной сушкой. Потери сухих веществ после варки макарон для изделий с низкой температурой сушки оказались выше, что связано со слабой белковой матрицей. При высокотемпературной сушке окраска макарон ярче, чем при низкотемпературной, что объясняется действием фермента полифенолоксидазы, замедляющим процесс потемнения изделий. Цвет макаронных изделий в основном зависит от содержания водорастворимого β-каротина в муке и используемых добавок.

цвет макаронных изделий

высокотемпературные и низкотемпературные режимы сушки

макаронные изделия

1. Иванова З.А., Нагудова Ф.Х. Совершенствование технологии возделывания твердой пшеницы для производства макаронных изделий // Современные проблемы науки и образования 2014 – № 5; URL: www..

2. Медведев Г.М., Крылова В.В. Технология и технохимконтроль макаронного производства. – М.: Пищевая промышленность, 2004. – 144 с.

3. Мачихин Ю.А., Берман Ю.К. Реология пищевых продуктов. Ч. 2: учебное пособие. – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2009. – 93 с.

4. Николаев Б.А., Сычев С.А. Изменение свойств макарон при хранении // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. – 2011.– № 8. – С.38-39.

5. Чернов М.Е., Грошев А.Ю. Влияние упаковки на сохранность макаронных изделий. Тез. докл. VIII научно-практич. конференции МГУТУ «Иновац. технологии в пищевой. пром-ти третьего тысячелетия». – М., 2012. – Вып. 9. – Т. 1. – С. 284-285.

Качественные макаронные изделия являются неотъемлемой частью сбалансированного питания человека.

Основным сырьем, применяемым в макаронном производстве, является мука из твердой пшеницы. Макаронные изделия лучшего качества, имеющие янтарно-желтый или соломенно-желтый цвет, получаются из специальной макаронной муки (крупки), полученный размолом зерна твердой пшеницы или мягкой стекловидной пшеницы. Из макаронной муки 1-го сорта получаются изделия с коричневатым оттенком большей или меньшей интенсивности. Макаронные изделия, полученные из хлебопекарной муки высшего сорта, имеют обычно светло-кремовый с серым оттенком .

Процесс производства макаронных изделий характеризуется различным реологическим поведением полуфабрикатов, которое определяется макаронными свойствами муки, рецептурой теста и режимами работы технологического оборудования .

Основными и наиболее длительными процессами при производстве макаронных изделий являются процесс сушки и стабилизации макаронных изделий.

Анализ литературных источников показывает, что значительные изменения реологических свойств полуфабрикатов происходят именно в процессе сушки и стабилизации. Производство длинных макарон из муки твердой пшеницы ограничено в связи с отсутствием оптимальных режимов сушки, обеспечивающих производство продукции с качественными показателями, соответствующими стандартам на макаронные изделия .

В процессе сушки макаронных изделий влага перемещается из внутренних слоев к наружным. Неравномерное удаление влаги приводит к возникновению внутренних напряжений.

Во время процесса стабилизации также происходит изменение реологических свойств высушенных макаронных изделий, за счет испарения остаточной влаги (1-2 %), остывания продукта до температуры цеха и процесса рассасывания внутренних напряжений.

На основании вышеизложенного можно заключить, что основной причиной возникновения напряжений внутри макаронных изделий, которые приводят к образованию трещин, является неправильное ведение процессов сушки и стабилизации макаронных изделий. Поэтому необходимо вести эти процессы с учетом изменения реологических свойств полуфабриката и готовой продукции.

Для того чтобы это осуществить, необходимо иметь инструментальное обеспечение, позволяющее снимать реологические свойства изделий, и по полученной информации дать рекомендации по ведению технологических стадий производства.

Цель исследования

В связи с этим целью наших исследований являлось изучение технологии производства макарон, получаемых из муки твердой пшеницы, путем разработки оптимальных режимов сушки, стабилизации и хранения продуктов.

Материал и методы исследования

Исследовательская работа проводилась на Нальчикской макаронной фабрике. В качестве объектов исследований были использованы макаронные изделия, приготовленные из муки твердой пшеницы.

Изучены следующие варианты температурных режимов сушки - низкотемпературные и высокотемпературные, используемые в сушильных агрегатах новых выпусков.

Результаты исследований различных режимов сушки показали, что при одинаковом ассортименте продукции время сушки макаронных изделий разное. При низкотемпературном она составляет 23,8 ч, а при высокотемпературном - всего 10,5 ч, что объясняется различной сушильной способностью сушильного агрегата.

Температура воздуха в предварительной сушилке при низкотемпературном способе повышается с 50 до 56 0 С, относительная влажность среды с 68 до 74 %, производительность сушилки при этом составляет 26-30 г/кг св.

Температура воздуха в предварительной сушилке при высокотемпературном способе за короткий период повышается с 55 0 С до 67 0 С, относительная влажность от 66 до 80 %, при этом производительность сушилки возрастет до 55-70 г/кг св.

При увеличении температуры и влажности воздуха в сушилке срок нахождения макаронных изделий в пластическом состоянии повышается. Такие условия сушки благоприятствуют нагреву макаронных изделий до 75-77 0 С, и затем происходит медленное снижение температуры продукта. При этом происходит равномерное перераспределение влаги по толщине стенки макарон и снижение влажности в высушиваемых изделиях. Это способствует получению макаронных изделий без трещин в изделиях при их стабилизации и охлаждении до 33-35 0 С.

В таблице 1 представлены результаты оценки качества макаронных изделий с различными режимами сушки.

Таблица 1

Качественные показатели макаронных изделий, высушенных при низкотемпературных и высокотемпературных режимах сушки

Наилучшие показатели качества оказались у макаронных изделий с высокотемпературной сушкой. Потери сухих веществ после варки макарон для изделий с низкой температурой сушки оказались выше, что связано со слабой белковой матрицей.

При высокотемпературной сушке цвет макаронных изделий лучше, чем при низкотемпературной, что объясняется действием фермента полифенолоксидазы, замедляющего процесс потемнения изделий.

В качестве основного сырья для производства макаронных изделий была использована мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта, соответствующая ГОСТ 26574-85. Были изготовлены макаронные изделия без добавок и с добавлением водорастворимого В-каротина из расчета 10 мг на 1 кг муки. Макаронные изделия (массой 0,5 кг) упаковывали в пакеты из полипропиленовой пленки и в коробки из картона. Продукция хранилась в сухом проветриваемом помещении с температурой 10-20°С и ΔΓ= 3,8 - 4,2°С, в течение 24 месяцев.

Исследованы качественные показатели макаронных изделий, с добавлением В-каротина и без добавок, при хранении в пакетах их полипропиленовой пленки и коробках из картона. В таблице 2 представлена динамика снижения содержания пигмента придающий желтую окраску при хранении макаронных изделий.

Таблица 2

Из представленных данных видно, что окраска макаронных изделий в основном зависит от количества желтого пигмента в муке и используемых добавок. При хранении в различных упаковочных материалах наблюдается уменьшение количества желтого пигмента. В макаронах без добавок снижение количества желтого пигмента происходит медленно. Так, при хранении в коробках из картона содержание каротиноидов за два года снизилось на 60 %, при хранении в полипропиленовой пленке на 73 %. В изделиях с добавлением ß-каротина снижение желтой окраски макарон происходит значительно быстрее. Особенно это заметно для макарон, упакованных в полипропиленовую пленку, где в первый период хранения (6 месяцев) разрушение каротиноидов составило 35 %.

Анализ экономической эффективности исследуемых вариантов сушки показал, что при высокотемпературных режимах снижаются затраты на производство 1 т макаронных изделий на 5 тыс. рублей. При этом за счет высоких качественных показателей макаронных изделий, получаемых при этом режиме, спрос на продукцию повышается, а также растет реализационная цена 1 кг макарон. В связи с этим такие показатели, как прибыль и уровень рентабельности, у нас выше при высокотемпературных режимах и составляет с 1 т продукции 19000 руб и 82,6 %.

Таблица 3

Экономическая эффективность режимов сушки макаронных изделий

Заключение . Наилучшие показатели качества у изделий с использованием высокотемпературного режима сушки. У изделий, высушенных при низких температурах потери сухих веществ после варки были значительны. При высокотемпературном режиме, окраска макарон ярче, чем при низкотемпературном, что объясняется действием фермента полифенолоксидазы, замедляющий процесс потемнения изделий. Окраска макаронных изделий в основном зависит от содержания водорастваоримого β-каротина в муке и используемых добавок. В изделиях с добавлением ß-каротина снижение желтой окраски макарон происходит значительно быстрее. Особенно это заметно для макарон, упакованных в полипропиленовую пленку. В макаронах без добавок снижение количества желтого пигмента происходит медленно. Высокотемпературные режимы сушки дают возможность получить макаронные изделия высокого качества.

Рецензенты:

Кашукоев М.В., д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова», МСХ РФ, г. Нальчик;

Хоконова М.Б., д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова», МСХ РФ, г. Нальчик.

Библиографическая ссылка

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 зависят такие показатели качества готового продукта, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Очень интенсивная сушка может привести к растрескиванию изделий; чрезмерно длительная, а также недосушка – к их закисанию, а при сушке в слое - к образованию слитков и деформированию. Высушивание заканчивают по достижении влажности 13,5-14%, чтобы после охлаждения их влажность составляла не более 13%.

В уплотненном макаронном тесте и сырых изделиях большая доля влаги связана осмотически. При сушке происходит удаление адсорбционно и осмотически связанной влаги, причем сначала удаляется менее прочносвязанная осмотическая влага, а затем как более прочносвязанная адсорбционная. В первую очередь происходит удаление влаги, связанной крахмалом, а затем обезвоживаются белки. Тесто при высушивании крайне медленно отдает влагу, поэтому для управления процессом обезвоживания необходимо учитывать всю совокупность свойств макаронного теста.

Существует две причины, по которым влага удаляется из изделий :

1) разница температур между высушиваемым материалом и окружающей средой

2) разница во влажности между внешними и внутренними слоями изделий.

Способы удаления влаги:

1) контактный- макаронные изделия помещают на предварительно нагретую поверхность, изделия нагреваются и происходит удаление влаги.

2) конвективный – основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом (сырые макаронные изделия) 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 изделия и в виде пара перемещается к поверхности.

3) радиацией , т.е. переносом энергии от излучателя, нагретого до высокой температуры, к изделию путем магнитных колебаний.

4) сублимация – сушка предварительно замороженного продукта с удалением льда в глубоком вакууме.

В большинстве случаев сушка макаронных изделий осуществляется конвективным способом .

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.

Поэтому, чем выше температура воздуха, тем интенсивнее происходит испарение влаги из материала; чем ниже его влажность, тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу. Также интенсивность высушивания зависит от скорости движения воздуха над материалом: чем выше скорость воздуха, тем быстрее отводится от материала испарившаяся влага.

Режимы конвективной сушки в зависимости от температуры воздуха:

1) традиционные низкотемпературные режимы – t сушильного воздуха не превышает 60 0 С

Сушка макарон в шкафных бескалориферных сушилках типов ВВП, 2ЦАГИ-700, «Диффузор».

Сушка короткорезанных изделий в паровых конвейерных сушилках типов КСК-4Г-45 и КСК-4Г-90.

Сушка длинных изделий подвесным способом в сушилках автоматизированных поточных линий Б6-ЛМВ, Б6-ЛМГ.

Основной недостаток традиционных низкотемпературных режимов сушки – большая продолжительность процесса сушки.

2) высокотемпературные режимы - температура воздуха на определенном этапе сушки достигает 70-90 0 С.

3) сверхвысокотемпературные режимы - t сушильного воздуха превышает 90 0 С

Режим сушки –это совокупность параметров сушильного воздуха (t, w скорость), длительность сушки, наличие периодов сушки и отволаживания, их длительность и частота чередования.

Идеальным режимом сушки является такой, при котором внутренний массооперенос влаги не будет отставать от влагоотдачи с поверхности изделий. Однако осуществить такой режим сложно, т.к. процесс сушки очень замедляется, что может вызвать закисание продукта. Для ускорения процесса сушки и получения изделий хорошего качества в начальный период (при влажности теста до 20%) их сушат при жестких режимах, т.е. при интенсивной обдувке воздухом с высокой сушильной способностью. Затем, во избежание растрескивания, высушивание ведут при более мягких режимах, когда влага медленно удаляется воздухом с низкой сушильной способностью. Особенно осторожно нужно вести этот процесс на последних этапах сушки, когда влажность изделий ниже 16%. Практически эти условия соблюдаются при сушке изделий в сушилках поточных линий, где процесс разделен на 2 этапа –предварительную и окончательную сушку.

Режимы сушки в зависимости от сушильной способности воздуха:

1) трехстадийный или пульсирующий – состоит из 3 этапов:

a) предварительная сушка – длится от 30 мин до 2 ч. В течение этого времени испаряется от 1/3 до 7% влаги, которую необходимо удалить из изделий. Процесс ведут при жестких режимах, т.к. тесто пластично и нет опасности растрескивания. Цель этой стадии – ускорить сушку, стабилизировать форму сырых изделий, предотвратить их вытягивание, плесневение и закисание.

Тесто, выходящее из камеры предварительной сушки, должно иметь влажность не ниже 20%. Образовавшаяся на поверхности корочка может вызвать растрескивание продукта при дальнейшей сушке, поэтому для ее размягчения изделия направляют на отволаживание.

b) отволаживание – обдувка горячим воздухом с относительной влажностью 90-100%. При этом испарения влаги с поверхности практически не происходит, а подведенное тепло расходуется на прогрев изделий, выравнивание влажности во внутренних и наружных слоях макаронной трубки.

c) окончательная сушка – ведут при мягких режимах, т.к. изделия приобретают упругие свойства, и скорость испарения влаги с их поверхности должна быть соизмерима со скоростью ее подвода из внутренних слоев, к наружным. На этом этапе последовательно чередуют процессы сушки и отволаживания, причем отношение продолжительности сушки к времени отволаживания составляет примерно 1:2,5.

Подобный способ применяют для сушки длинных изделий в подвесном состоянии в автоматических поточных линиях ЛМБ, Б6-ЛМГ и в линиях зарубежных фирм «Паван», «Брайбанти». Все эти линии состоят из пресса, саморазвеса, сушилок для предварительной и окончательной сушки, камеры стабилизации и установки для съема изделий с бастунов.

Параметры сушильного воздуха в предварительной сушилке – t=35-450С, w= 65-75%. Окончательная сушилка представляет собой тоннель, разделенный по длине на зоны сушки и зоны отволаживания. В зонах сушки установлены калориферы для подогрева воздуха и вентиляторы. Температура воздуха в зоне окончательной сушки 35-45 0 С, w= 70-85%. По высоте тоннель окончательной сушилки разделен на несколько ярусов, по которым последовательно проходят бастуны с изделиями, пересекая поочередно зоны сушки и отволаживания.

2) сушка воздухом с постоянной сушильной способностью

При таком режиме параметры воздуха остаются от начала до окончания сушки примерно постоянными (t=35-45 0 С, w= 65-75%). Крупный недостаток этого режима в том, что сушку приходится вести при высокой сушильной способности воздуха. Такой режим возможно применить для изделий, самых стойких к деформации: суповых засыпок и короткорезаных изделий. Сушка происходит в более короткий срок, их размеры меньше, они лучше поддаются всесторонней обдувке при пересыпании.

Этот способ применяют на фабриках для сушки макарон в кассетах в бескалориферных сушилках типа ВВП, «Диффузор», 2ЦАГИ-700. Продолжительность сушки 20-24 ч.

3) сушка воздухом с изменяющейся сушильной способностью

Применяется в ленточных конвейерных паровых сушилках непрерывного действия, используемых для сушки короткорезаных изделий, типа ПКС-20, ПКС-40, КСА-80, СПК-45, СПК-90. Сушилки представляют собой камеру, внутри которой один над другим располагаются 5-5 транспортеров с изделиями, движущихся в противоположных направлениях. При этом продукт последовательно пересыпается с верхних лент на нижние и обдувается воздухом, нагреваемым в калорифере. Продолжительность сушки 30-90 мин в зависимости от размеров изделий. Свежий воздух подогревается нижним калорифером до 50-60 0 С и имеет влажность 15-20%. Проходя через слой изделий на нижней ленте, воздух отдает часть тепла и увлажняется. Поднимаясь вверх, он подогревается вторым калорифером до той же температуры, проходит слой изделий на второй ленте и т.д. В результате, на выходе из сушилки его температура достигает 40-50 0 С, а относительная влажность – 50-60%, т.е. сушка ведется воздухом с изменяющейся сушильной способностью.

Для смягчения режима сушки и повышения качества изделий устанавливают последовательно 2 сушилки, первая выполняет роль предварительной, другая – окончательной. Общая продолжительность сушки 1-3 ч, в том числе в предварительной камере 0,5 ч. Аналогичный режим используется в автоматических поточных линиях для сушки коротких изделий.

4) сушка с предварительной термообработкой сырых изделий

Такая сушка заключается в обдувке трубчатых изделий поровоздушной смесью с температурой 95-98 0 С и относительной влажностью 95% в течение 2 мин и короткорезаных изделий сухим паром с температурой 120-180 0 С в течение 30 сек с последующей сушкой, при постоянной сушильной способности воздуха.

Такая обработка изделий перед сушкой значительно сокращает процесс обезвоживания, т.к. позволяет применять жесткие режимы сушки без опасения появления трещин. При этом протекает два взаимосвязанных процесса: тепловая денатурация и клейстеризация крахмала.