Роль влаги в пищевых продуктах. Общие сведения.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 13Следующая ⇒

Значительная часть технологических процессов в пищевой промышленности осуществляется в водной среде, и, соответственно, в составе многих полуфабрикатов и пищевых продуктов присутствует то или иное количество влаги. В связи с этим массовая для влаги является одним из важнейших показателей при оценке качества пищевых изделий. Этот показатель присутствует в технической документации практически на все виды пищевых продуктов. С массовой долей влаги непосредственно связан срок хранения продуктов, так как избыток влаги способствует протеканию химических и ферментативных реакций и развитию микроорганизмов, вызывающих плесневение и разложения продуктов.

Массовая доля влаги оказывает непосредственное влияние на технико-экономические показатели предприятий. Избыток влаги с одной стороны может повысить выход годной продукции (например в колбасных изделиях), а с другой понизить его (как, например, увеличение влаги в муке на 1% понижает выход хлеба на 1, 5-2%). Увеличение влагосодержания в перерабатываемом сельскохозяйственном сырье может приводить к увеличению энергозатрат.

В нормативно-технической документации, учитывая большую важность этого показателя устанавливаются предельные нормы массовой доли влаги в пищевой продукции, а также методы её определения. Практически этот показатель является обязательным для всех видов сырья, полупродуктов и пищевой продукции.

Все методы определения массовой доли влаги в продукции можно разделить на прямые и косвенные.

К прямым методам можно отнести все химические методы, которые основаны на взаимодействии воды с каким-либо химическим реактивом (например с водорастворимым красителем). К этим же методам относят все методы основанные на дистилляции воды из продуктов высококипящими органическими растворителями (такими как ксилол и минеральные масла) и низкокипящими растворителями (этиловый спирт) с последующим определением объёма перегнанной воды.

К косвенным методам измерения массовой доли влаги относятся термогравитометрические методы (основанные на высушивании), денситометрические (основанные на измерении оптичесой плотности), рефрактометрические и поляриметрические (основанные на измерении показателя преломления и изменении плоскости поляризации света), электрофизические (основанные на измерении электропроводности, диэлектрической проницаемости, ёмкости и индуктивности), а также методы основанные на измерении поглощения влагой инфракрасного излучения.

Прямые методы определения массовой доли влаги достаточно трудоёмки, требуют значительного времени и не всегда гарантируют требуемую точность получения результатов.

Косвенные методы позволяют определять не само количество влаги, содержащееся в продукте, а измерять физический показатель, который непосредственно функционально связан с содержащейся влагой. Эти методы достаточно оперативны, точны, аппаратурно обеспечены и метрологически проработаны.

Наиболее распространённым среди косвенных методов определения массовой доли влаги является термогравитометрический метод основанный на вычислении разницы в массе навески исследуемого продукта до высушивания и после него. В нормативно-технической документации встречается много различных модификаций этого метода. Все они, в зависимости от физико-химических свойств исследуемого продукта отличаются условиями отбора проб, подготовкой образца к высушиванию, условиями и режимом высушивания (температура, способ передачи тепла высушиваемому продукту, время высушивания).

В тех случаях когда продукт содержит вещества способные разлагаться при высоких температурах сушку проводят при пониженном давлении. В случаях когда высушиваются вязкие материалы (например сахарный сироп, карамельная масса) для облегчения и ускорения процесса диффузии влаги применяют наполнители в качестве которых используется кварцевый или обычный речной прокалённый песок. Наполнитель смешивают с исследуемым продуктом, образец становится рыхлым и это способствует высушиванию. Кроме того в процессе сушки не образуется корка, которая также мешает диффузии влаги к поверхности продукта.

При высушивании таких продуктов как мясо для устранения возможности появления корки исследуемый образец также помещают в песок. В некоторых случаях для высушивания вязких жидкостей применяют ролики из фильтровальной бумаги.

Основная цель при высушивании исследуемого образца для определения массовой доли влаги состоит в том, чтобы в процессе удаления влаги свести к минумуму потери сухих и летучих веществ содержащихся в продукте. Кроме того следует учитывать, что под действием высокой температуры в продукте могут протекать окислительные и гидролитические процессы, которые также могут оказывать влияние на получаемый результат.

Необходимо отметить, что все эти методы определения массовой доли влаги достаточно условны и их результаты в значительной степени зависят от принятого метода определения.

Способы сушки могут быть различны. Наибольшее распространение получили процессы сушки испарением путём подвода тепла. Испарение чаще протекает при температурах ниже точки кипения удаляемых жидкостей. Сушка бывает естественная и искусственная. Естественная происходит в среде атмосферного воздуха за счёт его температуры, искусственная в сушилках, сушильных шкафах или в специальных приборах и устройствах. Теплоносителем при искусственной сушке служат, как правило, нагретый воздух. Однако применяется и радиационный (инфракрасный) нагрев.

В процессе высушивания влага из внутренних слоёв перемещается к поверхности материала, откуда испаряется за счёт подведённого тепла в окружающую воздушную среду. Скорость (интенсивность) сушки зависит от перемещения влаги внутри материала и удаления её с поверхности испарения в окружающую среду. Различают следующие формы связи влаги с материалом: химическую (в точных количественных соотношениях), физико-химическую, включая адсорбционную (поглощённую белками и крахмалом), осмотическую, структурную в различных, не строго определённых соотношениях, и механическую (влагу макро- и микрокапилляров и влагу на поверхности) в неопределённых соотношениях. При сушке удаляется влага, связанная физико-химически и механически. Скорость испарения влаги с поверхности материала пропорциональна разности парциальных давлений паров на поверхности и в окружающей среде. Чем суше газовая среда, тем интенсивнее протекает испарение жидкости. Коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом тепломассообмена, зависит от гидродинамических условий обтекания тела потоком воздуха, физических констант среды и влажности воздушной среды.

Весь процесс сушки влажного тела протекает в течение двух периодов (период постоянной скорости сушки и период падающей скорости сушки). В первый период влажность материала на поверхности испарения выше максимальной гигроскопической, а давление паров равно давлению насыщенных паров над чистой жидкостью при температуре испарения. При этом скорость сушки не зависит от влажности материала, а температура его близка к температуре адиабатического испарения воды (то есть температуре мокрого термометра). По мере высыхания материала наступает момент, когда на поверхности влажность становится меньше максимальной гигроскопической, а парциальное давление паров жидкости меньше давления насыщенных паров при соответствующей температуре. В этот период скорость сушки зависит от влажности материала и непрерывно уменьшается по мере удаления влаги. Скорость сушки становится равной нулю, когда влажность материала будет равна равновесной влажности.

В процессе сушки изменяются физико-технологические свойства высушиваемого материала. В зависимости от проведения процесса сушки можно получит различные скорости сушки и технологические свойства материала. Может происходить изменение цвета, запаха, возможно окисление материала, разложение и испарение ароматических веществ, денатурация белков, потеря витаминов, усадка и т.п. Поэтому при выборе режима и способа сушки учитывается не только получение максимальных интенсивностей сушки за минимальное время при минимальных затратах тепла и электроэнергии, но и сохранение определённых качественных показателей исследуемого пищевого продукта.

При определении массовой доли влаги, как правило, подвод тепла к высушиваемому материалу осуществляют конвекцией (воздухом предварительно нагретым электрическими теплонагревателями), контактом (тепло передаётся за счёт теплопроводности) или радиационно (инфракрасным излучением).

Явления, протекающие в высушиваемом объекте в процессе сушки в лабораторном сушильном шкафу, делают в некоторой мере условным сам процесс высушивания. Для того чтобы условность метода свести к минимуму и получить при этом сравнимые результаты, требуется строго соблюдать одни и те же условия режима сушки (температура, скорость движения воздуха, величина навески, степень измельчения продукта, размер и форма бюкса, размеры сушащей камеры сушильного шкафа). Все эти условия достаточно строго регламентируются в государственных стандартах на методы испытаний пищевых продуктов.

Существует два основных метода определения массовой доли влаги методом высушивания: высушивание до постоянной массы и ускоренный метод (последний существует в двух модификациях: ускоренный метод и экспресс-метод).

Ускоренными методами определяют массовую долю влаги в зерне, муке, крахмале, макаронных изделиях, хлебобулочных и кондитерских изделиях влаги и летучих веществ в растительных маслах и т.д. Для каждого продукта в зависимости от его физико-химических свойств применяют строго определённые условия (температуру высушивания, время высушивания и способ подвода тепла). Чаще всего продолжительность высушивания составляет 40-50 минут (для экспресс-метода 5-12 минут). Ускорение процесса сушки приводит к тому, что распад веществ при высокой температуре протекает более энергично, что безусловно сказывается на точности получаемых результатов.

Кроме того, применение ускоренного метода сушки к пищевым продуктам с повышенной влажностью, например, хлебобулочным изделиям, часто даёт явно заниженные результаты из-за недосушки продуктов.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒