Курсовая работа: Интенсификация процесса сушки макаронных изделий

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