4.2. Влияние температуры на процесс термической обработки крупы различной исходной влажности
Использование теплового воздействия в сочетании с деформацией за счет внутреннего избыточного давления (вспучивание, взрыв) получило распространение в процессах экструдирования, баротермической (БТО) и высокотемпературной инфракрасной обработки [39, 42, 71, 77]. При интенсивной инфракрасной обработке и быстром нагреве зерна и крупы до температур выше 100°С важно знать температуру, при которой происходит термодеструкция обрабатываемого материала.
Поэтому мы изучили изменение температуры перловой, гречневой и рисовой круп в зависимости от исходной влажности при минимальной мощности лучистого потока, вызывающей разрушение их структуры (рис.4.2.1).
Рисунок 4.2.1. Зависимость температуры перловой, гречневой и рисовой крупы от исходной влажности при минимальной мощности лучистого потока, вызывающей разрушение их структуры
Температура нагрева крупы при минимальной плотности лучистого потока, вызывающего образование пара внутри материала и разрушение его структуры снижается при увеличении влажности и при влажности 35% составляет 112°С, 105°С, 108°С для перловой, гречневой и рисовой круп.
Снижение температуры разрушения крупы при увеличении влажности связано с несколькими факторами.
Первый фактор хорошо известен и изучен – это образование микротрещин в зерне и крупе при увеличении влажности, которые в дальнейшем при нагревании расширяются [27]. Второй связан с небольшим количеством оболочек, оставшихся после переработки зерна в крупу. Так содержание пищевых волокон составляет у гречневой крупы ядрицы 11,3%, перловой – 7,8%, рисовой – 3,0% [63]. Эти два фактора не дают возможности крупе сдерживать градиент давления, возникающий при появлении пара внутри крупы при инфракрасном нагреве. Кроме того, с увеличением свободной влаги в зерне уменьшается зона испарения, и разрушение крупы происходит не по всему объему, а в периферийном слое, что значительно снижает степень разрушения (вспучивания) крупы. Более наглядно эти факторы проявляются у рисовой крупы, имеющей малую прочность оставшихся семенных оболочек и большое количество микротрещин, что не способствует сдерживанию пара внутри зерновки.
Температура круп с низким влагосодержанием, при которой происходит перегрев поверхности (пожелтение риса и обгорание перловой и гречневой круп), составляет 165°С для перловой крупы с влажностью 8%, 160°С для гречневой с влажностью 6,5% и 140°С для рисовой с влажностью 10%.
Влажность круп при инфракрасной обработке с разрушением структуры резко снижается и составляет 7,3 – 7,8% (рис. 4.2.2.). Крупа увеличивается в объеме, становится пористой. В результате разрушения происходит выброс пара и температура крупы сначала уменьшается на 3 – 5°С, а затем возрастает с большей скоростью, так как теплоемкость крупы, потерявшей значительное количество воды, уменьшается.
Рисунок 4.2.2. Изменение влажности круп при инфракрасной обработке
На основании проведенных исследований мы определили параметры инфракрасной обработки крупяного крахмалосодержащего сырья при минимальной мощности лучистого потока и границу областей инфракрасного облучения с и без разрушения структуры (табл. 4.2.1.).
Таблица 4.2.1. Параметры термодеструкции перловой, гречневой и рисовой круп
|
Параметры обработки |
Крахмалосодержащие крупы | ||
|
перловая |
гречневая |
рисовая | |
|
Минимальная мощность лучистого потока, кВт/м2 |
19 |
17 |
23 |
|
Влажность, % |
16 |
14 |
18 |
|
Температура нагрева, °С |
135 |
130 |
125 |