4.7 Специфічні теплові процеси

1. Процес варення

Варення - це процес гідротермічного оброблення продуктів з метою доведення їх до стану готовності. Воно знаходить широке застосування при виробництві продуктів у ресторанному господарстві і технологічних процесах ряду харчових виробництв. Так, нри виробництві спирту одним з найбільш важливих процесів є розварювання зерна і картоплі, в иивоваренні варять хмільне пивне сусло, у консервному і кондитерському виробництвах варять джеми, повидло, начинки і тощо. Під час варення змінюються білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні та смакові речовини, які містяться в продуктах, що впливає на усвоюванність, харчову цінність, масу, смак, запах, колір цих продуктів.

Під час варення денатурируються і коагулюються білки, колаген з'єднувальної тканини м'ясо-рибних продуктів переходить у глютин, знищується більшість вегетативних форм мікробів, інактивуються ферменти. Жири в процесі варення переходять у воду і емульгують, розпадаючись на дрібні жирові кульки. Крохмаль, що нагрівається з водою, клейстеризується. поглинаючи вологу, завдяки цьому збільшується маса круп, бобових і макаронних виробів. Продукти рослинного походження розм'якшуються, бо протопектин, що міститься в стінках клітин, переходить у розчинний пектин. Основною метою розварювання сировини, яка містить крохмаль (зерна, картоплі), є руйнування клітинних стінок, звільнення крохмалю з клітин і переведення його в форму, в якій він швидше і легше оцукрюється ферментами.

Під час варення (у воді, бульйоні, молоці або насиченій парі) відбувається рівномірне прогрівання продуктів по всьому об'єму до стану кулінарної готовності при повному або частковому зануренні їх у середовище, що обігрівається. Кулінарна готовність багатьох продуктів визначається не тільки температурою в їхніх центральних шарах, але головним чином за змінами, що відбуваються з основними їхніми компонентами.

Відзначимо, що варення, як теплообмінний процес, супроводжується масообміном - мають місце екстрагування, сорбція, розчинення тощо. Частина розчинних речовин (білки, вуглеводи, мінеральні солі, екстрактивні і барвні речовини, вітаміни) переходять у рідину. Найбільше процес екстрагування проявляється при основному способі варення, значно менше - при припусканні і тушкуванні, і цілком незначно - нри варенні парою. Кількість екстрагованих речовин зростає із збільшенням тривалості та температури процесу варення.

При варенні відбуваються як бажані, так і небажані зміни в різноманітних продуктах. Особливо це стосується варення круп. Так, під час варення в крупах утворюються одоруючі речовини, що надають крупам у нагрітому стані неприємний і незвичний запах, а школи і прогірклий смак. Ці речовини легко видаляються з парою. Але якщо варення здійснюється в герметично закритій посудині, пара нікуди не видаляється, а конденсується (захоплюючи при цьому і одоруючі речовини) та всмоктується продуктом.

Усі способи варення можна класифікувати за декількома ознаками. За технологічною ознакою існують такі способи варення: у великій кількості рідини (основний спосіб), в малій кількості рідини (припускання, тушкування та бланшування). За видом гріючого середовища (теплоносія) розрізняють варення: в рідині (у воді, бульйоні, відварі, молоці, соці, сиропі), в атмосфері пари, пароводяній і пароповітряній суміші. Окрім цього, розрізняють варення при атмосферному тиску, під надлишковим тиском і під вакуумом. Від тиск}', при якому здійснюється варення в рідині, залежить температурний режим процесу: відповідно 98-100° С - нри атмосферному тиску, 110-120° С — при надлишковому тиску і 60-80° С - у вакуумі. -

Варення здійснюють також нагріванням: конвективним, кондуктивним, електроконтактним, інфрачервоним і в електромагнітному полі ВЧ і НВЧ. У кулінарній практиці застосовують і комбінації основних прийомів варення.

Розглянемо докладніше два основні способи варення - в рідині та атмосфері насиченої й перегрітої пари.

Весь процес варення в рідині можна розбити на два етапи. Пер ший полягає в нагріванні рідини до температури кипіння, а другий -у нагріванні продукту до необхідної температури.

Тривалість нагрівання рідини до кипіння в варильному апараті за лежить від багатьох факторів: теплофізичних характеристик і початкової температури рідини, величини коефіцієнта теплопередачі, поверхні нагрівання, температурного напору. Без обліку теплових втрат тривалість нагрівання може бути визначена з рівняння теплового балансу

Цілком очевидно, що скорочення тривалості нагрівання можна досягнути за рахунок збільшення коефіцієнта теплопередачі та температурного напору. (Про основні шляхи досягнення - в підрозділі 4.7.5.)

Нагрівання продукту, поміщеного в киплячу рідину (в парове середовище), здійснюється під час підведення теплоти до його зовнішньої поверхні. Теплообмін між гріючим середовищем (рідиною або парою) і продуктом, що нагрівається, здійснюється в основному конвекцією, а перенесення теплоти від поверхні продукту до його центральної частини - теплопровідністю.

Більшість харчових продуктів мають відносно низький коефіцієнт теплопровідності, що й визначає тривалість процесу їхнього теплового оброблення. Як було вже сказано, при тепловому обробленні продукту в киплячій рідині необхідно нагріти всю масу продукту до певної температури і витримати за неї для здійснення процесів, пов'язаних з хімічними змінами окремих складників продукту (перехід колагену в глютин, нротоиектина в пектин та ін.). Тривалість за часом теплового оброблення продукту являє собою суму двох складових: тривалість нагрівання продукту до заданої температури в центрі і тривалості процесу власне варення при постійній температурі. Особливий інтерес являє аналіз першого етапу процесу, коли температурне поле продукту змінюється в часі, тобто є функцією часу. Такі теплові процеси називаються нестаціонарними. Про характер зміни температури однорідного продукту за час прогрівання дають уявлення криві на рис. 4.35, де /_с - температура на поверхні; (_а - температура у центрі продукту; /_р - температура рідини.

Через деякий час температура всіх частин продукту вирівнюється і стає рівною температурі довкілля рідини, тобто настає теплова рівновага. При нестаціонарному режимі інтенсивність підведення теплоти також мінлива в часі. У міру прогрівання продукту кількість сприйнятої теплоти спочатку збільшується, досягає деякого максимуму, після цього зменшується і в межах теплової рівноваги стає рів­ною нулю.

Допоміжний прийом теплового оброблення продуктів - бланшування - процес короткочасного (1-5 хв) теплового оброблення пло­доовочевої сировини, м'яса і риби за певної температури у воді, парою або у водних розчинах солі, цукру, органічних кислот чи лугів. Мета бланшування залежить від виду й призначення продукту. В більшості випадків бланшування застосовують для:

• збереження природного кольору продукту, що досягається руйнуванням окислювальних ферментів під впливом порівняно високих температур (70°С і вищих);

• зміни консистенції, об'єму та маси плодів та овочів;

• підвищення проникності протоплазми клітин плодів і овочів, що полегшує подальше відтискування соку на пресах;

• часткового знищення мікроорганізмів, головним чином тих, що знаходяться на поверхні продуктів;

• полегшення очищення і видалення шкірки від плодів і овочів.

1 ілоди і овочі бланшуються найчастіше в цілому виді, м'ясо і риба - шматками. При бланшуванні в гарячій воді втрачаються цінні розчинні поживні речовини (цукор, кислоти, вітаміни та ін.). Щоб зменшити втрати розчинних речовин, бланшують у водному розчині солі або в середовищі водяної пари.

Основні пити варильних апаратів, що застосовуються в харчовій промисловості та підприємствах харчування, класифікуються за рядом ознак.

Найбільшу групу становлять апарати оболонкового типу - стравоварильні котли, де варення відбувається зануренням у рідину. Котли бувають перекидні та з нижнім розвантаженням готового продукту, відкриті або герметично закриті, з мішалкою або без неї. Внутрішня поверхня в них буває емальованою, з нержавіючої сталі

та іншого корозійностійкого матеріалу. Залежно від виду енергоносія котли поділяють на електричні, газові, парові й твердопаливні. У котлах варять бульйони, перші та солодкі страви, гарніри, соуси, маринади, каші, ковбасні та інші фаршеві вироби в оболонці, джеми, варення тощо.

Однією і найдосконаліших є конструкція варильного апарату безперервної дії, що використовується в харчокопцентратному виробництві для варення різноманітних круп і гороху, схема якого наведена на рис. 4.37.

Апарат складається з корпусу У, транспортної сітчастої стрічки 2 з привідним 3 і натяжним 4 барабанами, паровою камерою 5, регулюючим висоту шару шибером 6. Висота шару продукту на рухомій сітці-конвейєрі становить 100-200 мм. Тривалість процесу варення залежить від швидкості конвеєра і коливається від 10 до 60 хв. Варення в цьому апараті здійснюється при атмосферному тиску пароповітряною сумішшю, що забезпечує одержання крупів без надмірної к.іейстеризації і деструкції крохмалю, створює умови для їхньої повної дезодорації.