книги из ГПНТБ / Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов

При работе агрегата фарш из бункера питателем подается на устройство для формования и коагуляции (рис. 149, а), которое работает следующим образом. Тефлоновая гильза (рис. 149, б), помещенная в кожухе, с помощью гидравлической системы отво­ дится на цевку, которая соединена с питающим устройством. В левой части тефлоновой трубки находится неподвижный во­ гнутый электрод, в который при крайнем правом положении (поз. II) упирается стержень клапана, перекрывающий отвер­ стие в электроде-насадке. При достижении механизмом крайнего правого положения в стержне клапан выводится из отверстия в насадке, при этом фарш начинает заполнять форму. Одновре­ менно с этим тефлоновая гильза перемещается влево до рабочего положения (поз. III). После заполнения фаршем в форме соз­ дается остаточное давление, обеспечивающее хороший контакт продукта с электродами.

Скоагулированные при 54—55° С сосиски попадают с кон­ вейера формующего устройства в первую секцию печи (см. рис. 149, а). Здесь они обрабатываются смесью горячего возду­ ха и дымовых газов. Наиболее высокая температура достигается во второй секции печи. Затем сосиски промываются водой и осу­ шаются сжатым воздухом. При необходимости их можно под­ красить. Затем, пройдя последовательно секцию охлаждения и накопления, сосиски упаковываются.

Поскольку термические процессы, связанные с использо­ ванием электронагрева, проходят быстро, то для образования устойчивого розового цвета сосисок рекомендуется добавлять в фарш аскорбинат натрия.

1 2 3 Ч 5 6 79 8 10 11

Рис. 150. Автомат для непрерывного производства колбасных изделий без оболочек с завершающей стадией термической обработки дымовыми га­ зами:

350

Начало

наполнения

Наполнение

<Рирш

Начало Вытапливания!

Щ Ь

Рис. 151. Схема формования и коагуляции на автомате для изготовления мясных изделий путем электроконтактного нагрева в трубчатых формах:

Для непрерывного производства колбасных изделий без обо­ лочки в США предложена еще одна машина [93]. Мясной фарш (эмульсия) из бункера (рис. 150) подается в вакуумирующее устройство и затем в сосуд, охлаждаемый жидкой углекислотой. С помощью вакуум-шприца фарш нагнетается в цилиндрические формы, размещенные на роторе. В формах в виде поршней смон­ тированы электроды, к которым во время варки изделий под­ ключается переменный ток. Готовые изделия укладываются в державки цепного транспортера, где их наружный слой обмы­ вается водой. Через раструбы изделия обдуваются горячим воз­ духом и дымом, а затем обмываются горячей водой, охлаждают­ ся и подаются на упаковку.

Формы для коагуляции можно изготовить из нейлона или алю­ мосиликатов. Температурный режим коагуляции в пределах 70—73° С регулируется автоматически.

Аналогична по принципу нагрева машина, предназначенная для изготовления непрерывным способом изделий из мясного фарша. Она состоит из движущихся трубчатых форм, поочередно заполняемых сырым фаршем, электродов, экстрактора для вы­ талкивания готовых батонов из форм, механизмов для охлажде­ ния и повторного заполнения. Формы охлаждаются в конце каждого цикла до начальной температуры загружаемого в них фарша. Нагретый продукт остается в форме после ее заполне­ ния в течение времени, значительно превышающего фактичес­ кий период действия тока. Формы расположены по окружности барабана, вращающегося с периодическими остановками, во время которых они поочередно соединяются с наполнительным устройством. Готовые изделия выталкиваются находящимися внутри форм поршнями, которые приводятся в действие гидрав­ лическим механизмом, причем головки поршней служат также электродами для подвода тока, нагревающего продукт (рис. 151).

Элементы исследований и расчет процесса электроконтактного нагрева мясопродуктов

Большой интерес в качестве объекта электроконтакт­ ного нагрева представляет фарш русских сосисок (50% говядины соле­ ной I сорта, 50% свинины жирной соленой). Влагосодержание фарша (отношение массы воды к массе сухого вещества, выраженное в долях единицы) легко изменять количеством добавляемой воды в пределах 1,9—3,4, что дает возможность исследовать процесс в достаточно широ­ ких интервалах свойств сырья.

Процесс электроконтактной обработки фарша изучался во МТИММПе, где сконструирован экспериментальный стенд, состоящий из каркаса, собранного из текстолита толщиной 20 мм, и цилиндров для фарша из фторопласта-4, запрессованного в металлическую обойму. Диа­ метр цилиндров 16, 20 и 22 мм, что соответствует площади поперечного сечения 2,01; 3,14 и 3,8 см2, т. е. размеру бараньих черев, в которые на­ бивают фарш. Длину сосисок можно изменять от 12 до 16 см. Цилиндры

352

12—381 353

обладать та или иная составляющая в общей доле проводимости. При

< 5 - 105 Па; в названных предела-х различие по ДU укладывается в ±5% . Объемная плотность готового изделия (кривая 3) зависит от начально­

основное отделение влаги начинается при денатурации белков, т. е. когда система переходит в упругое состояние, снятие давления вызывает рас­ ширение капилляров и изделие получается более рыхлым и пористым. Плотность готовой сосиски зависит от относительного изменения влаго­ содержания:

варке градиента давления.

Ошибка при вычислении плотности может достичь ±2,5%.

Следует заметить, что осевое давление по высоте цилиндра меняется по экспоненциальному закону. Здесь для упрощения взят линейный за­ кон распределения давления.

Таким образом, оптимальное влагосодержание сырого фарша лежит в пределах 2,3—2,4. Это значение должно выдерживаться довольно точно для получения хорошей товарной продукции.

Сила тока / при варке не остается постоянной, увеличиваясь в 2,5— 4 раза, что связано с температурным изменением электропроводности.

354

Прямые скобки здесь и далее показывают, что разность принимается всегда по абсолютной величине.

Учитывая линейный и положительный характер зависимости /(т), расчеты можно проводить по средней (по времени) силе тока и эффектив­ ной (для температуры от 15 до 72° С) электропроводности х (Ом/см), кото­ рая является суммарной характеристикой фарша и переходного (у элект­

где Ncр — осреднеиная развиваемая мощность при термообработке одной

этим объясняется наибольший темп нарастания плотности тока при таком влагосодержанни.

Электрические величины процесса нагрева зависят от состояния си­ стемы, в том числе и от размера пор и воздушных полостей в фарше. Ха­ рактер контакта между фаршем и электродами, величина и количество пор определяются давлением электродов на фаршевой цилиндр. При от­ сутствии или небольшом избыточном давлении наблюдается многоточеч­ ный контакт по незначительной поверхности. Местные значения силы тока высокие, возможно искрение и пригорание элементов поверхности. А. А. Соколов [112] отмечает, что максимально допустимая средняя плот­

висимости от влагосодержания и градиента напряжения. Аналитические выражения получены для оптимального давления (1 s- 2,5) 105 Па, дли­

ны (13—16 см) и площади сечения (2—4 см2) в пределах 5 < — <11:

12* 355

тывать неоднородность фарша, в том числе и по электрическим свойст­ вам, и возможные в связи с этим местные перегревы [111].

Проведенный комплекс исследований позволяет обосновать опти­ мальный режим электротермической обработки сосисок. При таком ре­ жиме обеспечивается наивысшая биологическая ценность изделия, мини­ мальные потери массы, наименьшие длительность процесса и расход энергии.

Увеличение градиента напряжения ведет к уменьшению длительно­ сти нагрева. При небольшой продолжительности (например, 100 с) по­ является большая вероятность либо недостаточного, либо чрезмерногопрогрева сосисок, что может быть обусловлено различной жирностью фарша, специфическими особенностями мышечных волокон и пр. За ко­ роткое время не успевает закончиться процесс термобиохимических реак­ ций в фарше. При большей длительности процесса разность между ис­ тинно необходимым временем прогрева и задаваемым приводит к мень­ шей, чем в предыдущем случае, относительной ошибке. Процесс легче регулируется, биохимические реакции успевают завершиться. Проведен­ ные физиологические исследования на биологическую ценность дали наи­

лучшие результаты при градиенте напряжения _^_= 6,7. Таким образом.

учитывая биологические показатели, техническую возможность регули­ рования процесса по времени, градиент напряжения 6,7 можно считать оптимальным.

Оптимальное влагосодержание сырого фарша 2,3—2,4 обеспечивает наибольший выход готового продукта при максимальной плотности и не­ значительных потерях массы (отделение бульона).

Оптимальное давление подпрессовки при варке (2,4= 2,5) 106 Па; создает равномерно уплотненную структуру по высоте изделия, что спо­ собствует равномерному прогреву фарша. Даже небольшая выдержка под давлением формы с фаршем (30—60 с) перед термической обработкой значительно улучшает качество готового продукта.

В некоторых случаях после электроконтактиой варки необходимо выдержать некоторое время продукт при температуре варки для заверше­ ния биохимических процессов. Здесь инфракрасное излучение является наиболее удобным, так как, меняя длину волны, соответствующую мак­ симуму излучения, можно менять глубину тепловой обработки про­ дукта.

356

На основании исследования оптических характеристик мясопродук­ тов для интегрального потока инфракрасного излучения и энергетических характеристик промышленных инфракрасных излучателей получены дан­ ные, позволяющие производить рациональный подбор спектральной ха­

водностью. Плотность лучистого потока, приемлемая в данном случае, составляет 1000—4000 Вт/м2.

Для того чтобы поверхность изделия была нормальна потоку излу­ чения, сосиски можно вращать на наклонном спуске либо на фтороплас­ товых валках. В этом случае достигается равномерная поверхностная ко­ рочка при импульсной подаче энергии.

Гистологические исследования подтверждают, что инфракрасным из­ лучением достигается тот же эффект, что и при обычных методах нагрева воздушно-дымовой смесью.

Качественные показатели готовой продукции

Специфика изготовления пищевых продуктов с помощью электрофизических методов требует очень тщательного подхода к оценке качества полученной продукции. Необходимы исследования не только регламентированные общепринятыми на производстве анализами, но и выходящие за эти пределы. Качество продуктов определяли, пользуясь физико-химическими, биохимическими, микробиологическими, токсикологическими методами.

Широкое распространение получают методы определения биологической ценности продуктов питания, включающие в себя изучение изменения роста и развития животных, белковый, жиро­ вой и другие обмены веществ, изменение ферментативных про­ цессов в организме при скармливании исследуемого продукта.

Наиболее простым методом определения биологической цен­ ности продукта является метод определения степени усвоения (ассимиляции) данного белка организмом по азотистому балан­ су. Для чего пользуются коэффициентом эффективности белка. Под коэффициентом эффективности белка (КЭБ) понимают отно­ шение увеличения массы растущих крыс к количеству потреб­ ленного белка. Этот метод, основанный на учете роста потреб­ ления пищи, был впоследствии подвергнут критическому разбору, но тем не менее при всех своих недостатках приемлем, в част­ ности, при изучении полноценных белков.

При определении качества исследовали (во МТИММПе) биоv логическую ценность колбасных изделий, выработанных с ш>

357

мощью различных источников тепловой энергии: при термической обработке инфракрасными лучами и электроконтактным нагре­ вом. Контролем служила колбаса, сваренная в воде.

Инфракрасную термическую обработку колбас проводили с помощью беспламенной газовой горелки ГИИ-3 с длиной волны максимума излучения Хмакс = 2,8 мкм. Электроконтактный на­ грев осуществляли путем омического сопротивления продукта, помещенного во фторопластовые формы, при непосредственном контакте его с электродами. Для изготовления колбас исполь­ зован фарш диетической колбасы влажностью 60%, который представляет собой достаточно гомогенный продукт.

При определении биологической ценности исследуемых кол­ бас определяли уровень усвояемости белков и влияние скарм­ ливания колбас на характер роста крысят-отъемышей по коэф­ фициенту эффективности белка (табл. 91).

Данные, полученные в экспериментах на растущих крысах, по определению КЭБ исследуемых продуктов приведены в табл. 92.

Т а б л и ц а 92

Специфика обработки мясопродуктов электрофизическими способами с точки зрения гистологической структуры практи­ чески не изучалась, хотя ее значение для рационального под­ бора технологического режима трудно переоценить. Сравнитель­ ные данные гистологических исследований при разных видах энергоподаода показаны в табл. 93.

358

Гистологические исследования показали, что наиболее гру­ бому воздействию отдельные элементы мяса и фарша подверга­ ются при обработке их ИК-излучением. Наилучшие показатели, с точки зрения гистологической структуры, получены для Элек­ троконтактного нагрева, что объясняется наличием внутренних источников тепла, обеспечивающих равномерный нагрев про­ дукта по всему объему. Даже наличие переходного сопротивле­

359