4.3. Влияние мощности лучистого потока и влажности на изменение насыпной массы (натуры) крупы
Увеличение объема, пористости, снижение плотности укладки биологических полимеров является показателем глубоких биохимических изменений происходящих в зерновом сырье при высокоскоростном нагреве.
Основными параметрами, регулирующими высокотемпературный нагрев, являются мощность лучистого потока и влажность обрабатываемого материала, а критерием оценки внутренних процессов является изменение структурно-механических свойств крупы, выражающееся в увеличении объема отдельных зерновок и снижении насыпной массы крупы [54, 68].
Мы провели исследования влияния влажности крупы на изменение насыпной массы при различной мощности облучения в области интенсивной инфракрасной обработки (рис. 4.3.1., 4.3.2., 4.3.3.).
Рисунок 4.3.1. Влияние влажности перловой крупы на ее насыпную массу при различных мощностях лучистого потока
Рисунок 4.3.2. Влияние влажности гречневой крупы на ее насыпную массу при различных мощностях лучистого потока
Рисунок 4.3.3. Влияние влажности рисовой крупы на ее насыпную массу при различных мощностях лучистого потока
Исследования показали, что увеличение пористости продукта, уменьшение его объемной массы в диапазоне 19 – 34 кВт/м2 происходит пропорционально подаваемой энергии.
Насыпная масса крупы при ее обработке инфракрасным излучением в области термической деструкции уменьшается у всех круп, однако абсолютное значение этой величины зависит от вида крупы. Насыпная масса при мощности лучистого потока 34 кВт/м2 имеет минимальные значения. Обработка мощностью лучистого потока более 36 кВт/м2 вызывает перегрев поверхности, что выражается в тепловом пожелтении риса и обгорании гречневой и перловой круп.
Проведенные исследования позволили определить оптимальную влажность круп при инфракрасной обработке. Для обеспечения невысокой энергозатратности процесса обработки крупяного сырья инфракрасным излучением в режиме быстрого и достаточного накопления пара для создания давления внутри крупы, разрушающего ее структуру, исходная влажность круп должна составлять 14% для гречневой, 16% - для перловой, 18% - для рисовой крупы.
Изменение насыпной массы обработанных круп в зависимости мощности лучистого потока, представлено на рис. 4.3.4.
Рисунок 4.3.4. Изменение объемной массы круп в зависимости от мощности лучистого потока
Граница областей характеризуется скачкообразным снижением насыпной массы (для перловой крупы – при 19 кВт/м2, гречневой – 17 кВт/м2, рисовой – 23 кВт/м2), что подтверждает наличие зон перемещения воды в структуре крупы в виде жидкости или пара.
Величина насыпной массы, а, следовательно, и степень разрыхления структуры эндосперма круп при их исходной влажности 14 – 18% в области термической деструкции уменьшается при увеличении мощности лучистого потока инфракрасного излучения. Однако абсолютные значения этих величин для гречневой, перловой и рисовой крупы имеют разные значения. Так насыпная масса перловой крупы снижается на 18,7 %, гречневой – на 16 %, а рисовой – на 17,5 % при облучении с мощностью лучистого потока 36 кВт/м2 по сравнению с исходной.
Интересно отметить, что в I области происходит некоторое увеличение натуры крупы, что связано с уплотнением (усадкой) ее сухого вещества.
На основании полученных данных мы определили оптимальные параметры исходной влажности обрабатываемых круп и влияние мощности лучистого потока на процесс механической деструкции структуры крупы при термообработке.
При массовом производстве продукта для обеспечения стабильности и безопасности процесса мощность лучистого потока необходимо ограничить 32 – 34 кВт/м2.
Таким образом, оптимальными условиями обработки крахмалосодержащего сырья являются:
Перловая крупа – мощность 32 – 34 кВт/м2, влажность 16%, температура нагрева 135°С;
Гречневая крупа – мощность 32 – 34 кВт/м2, влажность 14%, температура нагрева 130°С;
Рисовая крупа – мощность 32 – 34 кВт/м2, влажность 18%, температура нагрева 125°С.