Каталог готовых работ

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ДАВЛЕНИЕМ

Отжатие жидкости

Отжатие жидкости от твердого остатка давлением применяют в двух случаях: 1) когда жидкость представ­ляет большую ценность, чем остаток (виноградный сок растительное масло), и 2) когда жидкость, оставаясь в твердом остатке, уменьшает его ценность (вода в отжа­том жоме).

Следует иметь в виду, что в пищевой промышлен­ности подвергаемые давлению массы (семена, плоды и ягоды, стебли растений, животные ткани) имеют слож­ную клеточную структуру. Чтобы уменьшить сопротив­ление этих структур выделению из них жидкой фазы, перед отжатием их подвергают механической, гидротер­мической тепловой и электрической обработке. Механи­ческая обработка заключается в дроблении клеточной ткани с целью разрушения протоплазменных оболочек, препятствующих выходу жидкости из клеток. При тер­мической, гидротермической и электрической обработке происходят более сложные процессы.

Наиболее интересным вопросом теории отжатая яв­ляется выяснение основных факторов, влияющих на вы­ход отжатой жидкости к количеству массы, загруженной в пресс. Рассмотрим факторы, влияющие на выход жидкого отхода (сока, масла, жира) при отжатии:

1)    давление р, под которым происходит отжатие;

2)    качество поступающего на отжатие материала, т.е. характер его клеточной структуры и степень ее раз­рушения при предварительной обработке. Эти показате­ли характеризуются некоторой константой С, зависящей как от вида материала, так и от способа предваритель­ной обработки;

3)    содержание жидкой фазы х₀ в подвергаемой отжатию сложной структуре измеряемое в процентах массы;

4)    продолжительность процесса прессования и последовательность изменения давления;

5)    термические условия, при которых происходит от­жатие;

6)    толщина слоя отжимаемого материала.

Из уравнения следует, что выход отжатой жидкости зависит от многих факторов, и в частности от продолжи­тельности отжатия.

Отжимаемая жидкость должна пройти более или менее длинный путь в массе по сложной системе капил­ляров, сечение которых в процессе отжатия меняется. Поэтому при отжатии будут иметь место явления, свой­ственные процессу фильтрации и описываемых уравнени­ем Пуазейля для течения жидкости в капиллярах:

где V – объем жидкости, протекающей за время τ, м³;

р – потеря давления в капилляре, Па;

r – радиус капилляра, м;

n – число капилляров на единицу площади слоя материала;

F – площадь сечения капилляра, м²;

η – вязкость жидкости, Па × с;

l – длина капилляра, м.

Явление отжатия более сложное, чем явление тече­ния жидкости в капилляре, описываемое уравнением Пуазейля. Это видно уже из того, что давление в урав­нениях процесса отжатия входит в дробной степени. Однако, принимая во внимание фильтрацию жидкости в порах материала, можно на основе уравнения Пуазейля прийти к практически важным выводам: 1) нерацио­нально увеличивать толщину слоя, а следовательно, и объем отжимаемой массы; 2) продукт при отжатии целе­сообразно нагревать, если позволяет технология произ­водства. Каждый подготовленный соответствующим об­разом продукт при отжатии, проводимом при определенных t и р, характеризуется некоторой конечной влажностью, называемой равновесной (под влажностью здесь понимается содержание любой жидкости). Следу­ет, однако, иметь в виду, что равновесная влажность зависит и от объема прессуемого материала, и от после­довательности приложения давлений.

Формование пластических материалов

К указанному виду обработки прибегают в конди­терской, хлебопекарной и макаронной промышленности для формования изделий из теста.

Тесто способно к упругим деформациям до известно­го предела, за которым начинает деформироваться необ­ратимо и течет, как вязкая жидкость. Течение пластичес­ки-вязких тел не подчиняется закону Ньютона, предложенному только для истинно вязких жидкостей.

Установлено, что в идеально упругом теле упругие деформации сдвига существуют неограниченное время; в жидкостях они рассасываются со скоростью, обратно пропорциональной вязкости. В таких жидкостях, как вода, время рассасывания практически равно нулю. Для пластически-вязких тел, каким является тесто, время релаксации имеет определенную продолжительность, ха­рактеризующую механические свойства тела. Под перио­дом релаксации θ₁ понимают время, в течение которого напряжение при постоянной деформации падает в е раз (е – основание натуральных логарифмов). Найдено, что для некоторых сортов бисквитного теста θ₁ имеет значе­ние от 1,2 до 6 с. Установлено также, что при штампова­нии бисквитных изделий время одного штампования не должно превышать периода релаксации соответствующе­го сорта теста. В этом случае образуемый штампом ри­сунок не успевает затягиваться и получается рельефным.

Различные виды теста имеют различные физико-хи­мические характеристики. Так, пшеничное тесто пред­ставляет собой коллоидную систему, состоящую из губча­того клейковинного скелета, заполненного набухшими зернами крахмала. Оно обладает большой вязкостью, малой способностью к прилипанию и большой упру­гостью. Эти свойства делают пшеничное тесто пригод­ным для штампования и придания ему определенной формы. Ржаное тесто не имеет клейковинного скелета, обла­дает меньшей вязкостью и большей способностью к при­липанию. Вследствие этих свойств при формовании ржа­ного теста ограничиваются только округлением его.

Изучение физико-механических свойств теста позво­ляет определить усилия, которые необходимо приложить к штампующим механизмам.