Механічна обробка сировини. Процеси термічної обробки.

1. Класифікація методів механічної обробки та їх стисла характеристика

2. Застосування методів механічної обробки в харчових технологіях

3. Призначення, класифікація та характеристика видів термічної обробки

4. Характеристика основних методів термічної обробки та їх застосування в харчових технологіях

Термінологічний словник

Дробіння – процес поділу твердого тіла на частини зовнішніми силами.

Пресування – процес обробки матеріалів під дією зовнішнього тиску.

Теплообмін – процес передачі тепла від одного тіла до іншого

Конвекція – процес поширення тепла в результаті переміщення і перемішування між собою частинок рідини або газу.

Випромінювання – процес передачі тепла від одного тіла до іншого поширенням електромагнітних хвиль у просторі.

Пастеризація – теплова обробка сировини, при якій гинуть вегетативні форми мікроорганізмів.

Стерилізація – теплова обробка сировини при температурі більша 100°С, при якій гинуть спорові форми мікроорганізмів.

1. Класифікація методів механічної обробки та їх стисла характеристика

Переробка більшості харчових продуктів починається з їх механічної обробки. До цих методів прийнято відносити мит­тя, сортування, інспекцію, калібрування, обчищення, розділення, перемішування, подрібнення.

Процес, при якому відбирають гнилі, биті, неправильної форми плоди і сторонні домішки, називається Інспекцією. Інспекція суміщається з сортуванням, при якому плоди розділяють на фракції за кольором і ступенем стиглості. Інспекція — важливий технологічний процес, що дозволяє ви­далити сировину, яка легко піддається псуванню і погіршує якість готової продукції. Інспекцію проводять на стрічкових транспортерах із регульованою швидкістю руху конвеєра (0,05-0,1 м/с).

Один із прогресивних способів — це електронне сортуван­ня, ідо здійснюється з урахуванням інтенсивності і відтінку кольору плодів (наприклад, зелені, бурі і стиглі томати).

Процес розділення сировини за різними ознаками часто називають калібруванням. Калібрування, що передбачає сор­тування сировини за розмірами, дозволяє механізувати опе­рації по очищенню, нарізанню, фаршируванню овочів, регулю­вати режими стерилізації, скоротити витрати сировини при очищенні і нарізанні. Плоди калібрують, використовуючи стрічкові, вібраційні, барабанні, тросові, валкові, дискові, шне­кові, діафрагмові та інші калібрувачі, які сортують за масою або розміром.

Миття Дозволяє видалити з поверхні сировини залишки землі, сліди ядохімікатів, знижує засіяність мікроорганізмами. В залежності від виду сировини використовують різні типи мийних машин: флотаційні, вентиляторні, струшувальні, еле­ваторні, барабанні, вібраційні та інші.

Для поділу сировини використовують різні способи за­лежно від характеру процесу — очистка, протирання, пресу­вання, фільтрація.

Очищення Сировини визначається особливостями техно­логічного процесу її переробки. Ця операція забезпечує попе­редню обробку сировини з метою відділення баластових тка­нин і полегшення подальшої переробки виготовленого напівфабрикату. При очищенні видаляються неїстівні частини плодів та овочів (шкірка, плодоніжки, кісточки, зернятка, зер­няткові гнізда та ін.).

Плоди та овочі очищають різними способами в залежності від їх фізичних особливостей і цілей переробки.

Сировину можна очищати від домішок на зерновому сепа­раторі з системою сит, що здійснюють коливальний рух (на­приклад, зелений горошок); очищати від шкірки механічним способом, використовуючи машини з тертушною поверхнею; термічним, при якому відбувається комбінований вплив па­рою і температурою (0,3-0,5 МПа, 140—180 °С) і видаляється шар шкірки 1—2 мм у мийно-очисних машинах; хімічним, діючи на поверхневий шар розчином гарячого лугу (відповідно 8—12%-й розчин, 90—95 °С, 5—6 хв.) (наприклад, для коренеплодів і клубнеплодів, зерняткових плодів).

Протирання Очищеної сировини є продовженням процесу очищення від тих баластових тканин, які не можуть бути відділені при очищенні. У протиральних машинах процес поділу супроводжується топким подрібнюванням сировини. Ця особливість виділяє протиральні машини в окрему групу, яка характеризується певними конструктивними рішеннями. Протиральні машини бувають бичеві і безбичеві, з конічним і циліндричним сітчастим барабаном, з двома опорами валу, на якому закріплюються бичі, і консольні, од мосту пінчасті та ба­гатоступінчасті.

Процеси Пресування Використовують з різною метою: на­дати продукту певної форми і ущільнити його, відділити рідку фазу від твердої. Режим пресування визначає тиск і тривалість процесу. При цьому рідинна фаза переміщується по мікропо­рах продукту, переборюючи при цьому опір, який зростає з підвищенням тиску пресування.

Розрізняють преси періодичної і безперервної дії. За прин­ципом дії привідних механізмів, що створюють зусилля при пресуванні, преси поділяють на механічні, гідравлічні і пнев­матичні. В деяких пристроях пресування здійснюється під дією відцентрових сил. У свою чергу, механічні преси бувають шнековими, вальцьовими, стрічковими, ротаційними та ін.

Для розподілу рідинних і грубодисперсних продуктів ви­користовують різні способи: хімічні ‘(вклеювання), механічні (відстоювання, фільтрація, центрифугування) і електричні.

Механічні процеси потребують тривалого часу, тому цей спосіб малоефективний. Поширеним способом розділу полідисперсних систем є процес Фільтрації, Оснований па за­триманні пористими перегородками (фільтрами) завислих в рідині часток. Фільтрацію розподіляють на два види: поверх­неву і об’ємну.

Поверхневу фільтрацію Застосовують для виділення твер­дих часток із розчину, тобто для розділення твердої і рідкої су­спензій. Об’ємну Фільтрацію застосовують для освітлення на­поїв, видалення пилу з повітря та інших середовищ, тобто для розподілення колоїдної, рідкої або газоподібної фаз колоїдних розчинів, золів або аерозолів.

В якості фільтруючих елементів використовують тка­нинні серветки або фіброзні матеріали. Рушійною силою про­цесу фільтрування є перепад тиску над перегородкою (або ша­ром осаду і перегородкою) і під перегородкою. Перепад тиску створюється за допомогою вакууму, тиску стиснутого повітря, подавання суспензії механічним шляхом, наприклад насосом. Мікропористі фільтруючі елементи застосовуються для виділення із рідин дуже дрібних часток.

Ультрафільтрацію В харчовій промисловості широко ви­користовують для концентрування білкових розчинів, крох­малю та інших макромолекул у виробництві таких продуктів, як соки, молоко, молочна сироватка, яєчні білки та ін. Ульт-рафільтраційні мембрани відрізняються від мікропористих фільтруючих елементів тим, що кожна пора відкривається в сторону низького тиску і будь-яка мала частка проходить че­рез мембрану, тоді як крупні залишаються на її поверхні.

Зворотний осмос Використовується для видалення розчи­нених в продуктах мінеральних речовин, наприклад, для виділення солі або цукру із розчину. Рушійною силою проце­су переміщення води через мембрану є різниця між осмотич­ним тиском розчину і перепадом гідростатичного тиску на мембрані. Мембрани для зворотного осмосу — це полімерні гелі, які не мають пористої структури. Переміщення води і розчинених речовин через мембрани здійснюється внаслідок дифузії, а розділення відбувається тому, що швидкість дифузії води на декілька порядків вище швидкості дифузії розчинених речовин. Гель-фільтрацію Застосовують в основному для лабора­торних аналізів, рідше в промислових умовах, наприклад, для знесолювання білків підсирної сироватки.

Відстоювання широко застосовується для очищення і рафінації рідких напівфабрикатів. Відстоювання — це осад­ження під дією власної маси твердих часток, що знаходяться у завислому стані в рідкому середовищі.

Перемішування — це процес, при якому досягається без­ладне розподілення двох або більше різнорідних матеріалів з різними властивостями. Воно здійснюється різними способа­ми. Інгредієнти поміщаються в ємність, яка обертається або перекидається, в результаті чого і відбувається перемішуван­ня. Переміпіування може здійснюватися в ємності лопатями різної конструкції. Процес може бути періодичним або безпе­рервним. Перемішування рідких розчинних фаз здійснюється шляхом розмішування або збовтування, перемішування твер­дих часток в текучих фазах — диспергуванням, а високов’яз-ких систем — замішуванням. Для перемішування рідких сумішей використовують механічні, пневматичні, потокові, гідродинамічні, ультразвукові, кавітаційні і комбіновані змішувачі.

Подрібнення Твердого харчового продукту — це процес його деформування до моменту руйнування або розриву, на­приклад, подрібнення бобів какао, цукру, сухого молока або помел пшениці в борошно та ін.

Подрібнення рідкого харчового продукту — Це процес дис­пергування, наприклад, при утворенні емульсій або при утво­ренні крапельок із струменів в процесі сушіння розпиленням. Подрібнення харчової сировини здійснюється роздавлю­ванням, стиранням, ударом, різанням. Зазвичай подрібнення виконують під дією комбінації зусиль, наприклад, роздавлю­вання і стирання, стирання і удар.

Залежно від структурно-механічних властивостей про­дукту вибирають відповідний вид подрібнення: для рослинної сировини — стирання, удар, різання; для крихких продуктів — роздавлювання, удар. Технологічне обладнання для подрібнення може бути стираючої та роздавлювальної дії (валкові та дискові млини), ударної (молоткові дробарки), щілинної (гомогенізатори, гідродинамічні перетворювачі) і різальної (різальні машини) дії.

Характерною особливістю Різальних машин Є поділ про­дукту різальним інструментом на частки з певними раніше за­даними розмірами і якістю поверхні зрізу. Як технологічна операція різання можна здійснювати, переміщуючи різальний інструмент у нормальному до леза напрямку або у двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Грубе подрібнення — при якому частинки харчових про­дуктів набувають неправильної форми, а вимоги до розміру частинок нежорсткі, здійснюються у дробарках. Широко ви­користовують валкові, барабанні та ножові дробарки.

Для здійснення Тонкого подрібнення Сировини використо­вують дезінтегратори, колоїдні млини і гомогенізатори. Голо­вним фактором, що забезпечує ефект подрібнення в дезінтег­раторі, є ударні навантаження. У колоїдних млинах тонке подрібнення продукту досягається за рахунок сил тертя. У го­могенізаторах енергія подрібнення забезпечується за рахунок сил гідродинамічного тертя, що виникають при продавлю­ванні продукту під великим тиском через вузькі канали.

Гомогенізація — це один із способів подрібнення, який заключається в подрібненні часток або крапель (дисперсна фа­за) при одночасному розподіленні їх в дисперсійному середо­вищі.

2. Застосування методів механічної обробки в харчових технологіях

Миття Сировини часто відкриває технологічний процес, іноді ж воно відбувається після сортування та інспектування з метою підвищення ефективності цих процесів.

У процесі миття видаляються прилиплі до сировині) механічні домішки (земля, пісок тощо), пестициди, а також зм:иваються частково мікроорганізми.

Миття сировини може відбуватися в м’якому і жорсткому режимах. Спосіб визначається механічними властивостями сировини та ступенем її забруднення. Так, наприклад, для миття томатів, вишень, персиків використовують мийні маши­ни, які забезпечують м’який режим Це — елеваторні, вентиля­торні та струшувальні мийні машини, а такі ягоди, як, напри­клад, суницю та малину, миють на струшувальних душових пристроях. Для миття буряків, моркви, кабачків використову­ють мийні машини з жорстким режимом. При цьому для мит­тя застосовують різні механізовані пристрої, в яких сировина замочується при інтенсивному перемішуванні, що створює тертя плодів або клубнів один об одного з наступним видален­ням забруднень за допомогою струменів води, які виходять з розпилювачів під великим тиском.

Мийні машини з м’яким режимом забезпечують ретельне і швидке миття, бо при тривалому знаходженні м’яких плодів і ягід у воді втрачається частина ароматичних, екстрактивних речовин та барвників.

Сортування Харчових продуктів проводиться з метою: по-перше, забезпечити відділення неякісної сировини, сторонніх домішок, забруднень, а по-друге» забезпечити стандартизуван­ня сировини, тобто розподіл її за розміром, масою, іншими властивостями.

Інспекцією Сировини називають огляд сировини з відбраковуванням непридатних до переробки з тієї чи іншої причи­ни екземплярів (биті, запліснявілі, неправильної форми, зе­лені та ін.). Іноді інспекція виділяється у самостійний процес, іноді супроводжується сортуванням плодів за якістю, стиглістю, кольором. Інспекцію проводять на стрічкових або роликових конвеєрах.

При обробці на харчових виробництвах часто виникає не­обхідність розділу сипучої суміші на фракції, що відрізняються тими чи іншими властивостями: формою і розмірами час­ток, швидкістю осадження в рідкій фазі або газовому середо­вищі, електричними або магнітними властивостями.

Наприклад, у пивоварному і спиртовому виробництві зер­но, що надходить на переробку, попередньо очищається від домішок; а в борошномельному виробництві після помелу си­ровина розділяється на висівки і борошно тощо.

Поділ гранульованих або здрібнених твердих продуктів за розмірами з метою сортування здійснюють просіюванням че­рез сита або фільтрацією через фільтри, що пропускають дрібні частки, але затримують більш великі, причому продукт можна пропускати послідовно, розділяючи його на фракції, за допомогою осадження гранул у рідині або газі.

Очищення Сировини — одна із найважчих операцій у тех­нологічному процесі консервування харчових продуктів. При очищенні видаляють неїстівні частини сировини — пло­доніжки плодів, чашолистки ягід, гребені винограду, зернят­кові камери, шкірку деяких видів сировини, луску та нутрощі риб, кістки м’ясних туш. Більшість із цих операцій механізо­вані. Існують, наприклад, лускознімальні та риборозбиральні машини, машини для зрізування зерен з кукурудзяних ка­чанів, видалення цедри з цитрусових плодів та інші.

Операції подрібнення і очищення сировини часто сполу­чаються. Сировину подрібнюють для надання їй певної фор­ми, для більш повного використання об’єму тари, полегшення наступних процесів (наприклад, обжарювання, випаровуван­ня, пресування). Ці операції, як правило, здійснюються ма­шинним способом.

Для очищення зерняткових плодів від серцевини з одно­часним нарізанням на часточки, видаленням насіннєвих гнізд використовують машини конвеєрного типу. Машини очища­ють плоди від шкірки, розрізають на скибочки, половинки і ча­сточки. У кабачків очищення від плодоніжки поєднано з одно­часним нарізанням на кружки.

Більшість видів фруктової та овочевої сировини піддають­ся хімічному очищенню від шкірочки. З цією метою плоди об­робляють в гарячих розчинах каустичної соди різної концент­рації. Під впливом гарячого лугу проходить гідроліз протопек­тину, за допомогою якого шкірочка тримається па поверхні плоду, утворюється розчинний пектин, молекула його під дією лугу піддасться подальшим змінам: омилення, утворення натрієвих солей пектинових кислот, метилового спирту, по­дальша деградація полімеру галактуронових кислот. Те ж саме відбувається і з клітинами самої шкірочки. В результаті шкірочка відокремлюється від м’якоті фруктів і легко зми­вається струменем води при наступному митті. Для лужного очищення персиків використовують 2—3 % Киплячий розчин каустичної соди, в якому плоди витримують 1,5 хв. Коренеп­лоди обробляють 2,5—3,0 %-ним розчином каустичної соди при температурі 80—90 °С протягом 3 хв. Після лужного очи­щення коренеплоди відмивають від шкірочки і лугу в карбо­рундових мийних машинах зі знятою абразивною поверхнею. Використовують для зняття шкірочки з коренеплодів і терт­кові пристрої з абразивною поверхнею, а також парову оброб­ку під тиском 0,2—0,3 МПа протягом 10—30 с.

Зняття верхніх листків з цибулі проводять на пневмоцибулечистках періодичної дії. Плодоніжки від плодів та ягід можна відокремити на валиках у гумовій оболонці, що оберта­ються назустріч один одному.

Вибір способу подрібнення залежить від властивостей об­роблюваного продукту. Тверді, крихкі матеріали, наприклад кристали цукру або сухого зерна, краще подрібнювати ударом або тертям, а пластичні матеріали, наприклад м’ясо, подрібню­ють нарізанням (кутеруванням).

Подрібнення Овочів та фруктів проводиться по-різному, в залежності від того, чи необхідно надати сировині певну фор­му (різання), чи подрібнити її на дрібні шматочки або частин­ки, не турбуючись про форму.

Подрібнення плодів та овочів на шматочки визначеного розміру і форми відбувається на різальних машинах. Сирови­на може бути нарізана у вигляді брусків, кубиків, кружечків, прямокутників та ін. Коренеплоди і картоплю, наприклад, ріжуть на брусочки і кубики, кабачки і баклажани — на кру­жальця або шматочки, капусту шаткують. Ці операції викону­ються на машинах, обладнаних системою дискових і гребінча­стих ножів. Широко використовуються машини для нарізання овочів в одній площині (шаткувальні, сотерізки), а також ма­шини, в яких ножі розміщені в двох взаємно перпендикуляр­них площинах (для нарізання на брусочки).

Реферати

Реферати :