Физические, физико-химические и коллоидные процессы

пищевой технологии

При переработке пищевых продуктов в них происходят физические, физико-химические и коллоидные процессы, рассмотренные ниже.

3.1.1. Измельчение

Измельчение твердого пищевого сырья – это процесс его деформирования до момента разрушения или разрыва (например, дробление какао-бобов, измельчение мяса и др.).

Измельчение жидкого пищевого продукта – это процесс диспергирования (например, образование эмульсии при производстве майонеза).

Способы измельчения пищевых продуктов в пищевой промышленности:

1) раздавливание между двумя поверхностями;

2) разрезание (куттерование);

3) удар о твердую поверхность;

4) соударение частиц между собой;

5) срезание частиц в окружающей среде;

6) раздавливание при трении скольжения;

7) измельчение немеханическими средствами – излучением, теплотой,

электричеством, взрывом.

Выбор способов измельчения зависит от свойств обрабатываемого продукта и от заданных конкретных первоначальных свойств.

3.1.2. Сортирование

Сортирование – это разделение сыпучих смесей на фракции, различающиеся следующими свойствами:

- формой и размерами частиц,

- скоростью осаждения,

- электрическими или магнитными свойствами. 27

Просеивание (через сито) или фильтрация (через фильтры) – это разделение гранулированных или измельченных твердых продуктов по размеру с целью сортировки.

Задачи сортировки:

1) отделение примесей, загрязнений, низкокачественного сырья;

2) стандартизация сырья, т. е. разделение его по размеру, массе и другим свойствам.

Для удаления из сыпучих продуктов металлических примесей проводят сепарирование через сепараторы.

3.1.3. Прессование

Прессование – это обработка пищевых продуктов давлением при помощи специальных механических устройств – прессов.

Виды прессования:

1. Отжатие – удаление жидкости при помощи давления (например, в сыроделии – отжатие сыворотки от сырного зерна).

Перед отжатием пищевые продукты подвергают механической (измельчением), термической и электрофизической обработке.

2. Формование (штампование) – обрабатываемая масса принимает необходимую по техническим условиям определенную форму без отделения жидкости (в кондитерском и макаронном производстве для придания тесту определенной формы, при производстве бараночных изделий).

К формованию относят:

1) брикетирование и таблетирование пищевых продуктов с добавлением связующих компонентов (сахар-рафинад),

2) агломерацию (сухое молоко).

Агломераты – это прочные образования мелких частиц продукта, связанные между собой электростатическими силами.

Факторы, влияющие на процесс прессования:

1) давление прессования;

2) плотность сырья (сахар отличается от ягод);

3) температура процесса;

4) толщина прессуемого слоя;

5) длительность процесса;

6) содержание жидкости в сырье (например, подсолнечник, ягоды и сахар – отличаются по содержанию воды).

3.1.4. Перемешивание

Перемешивание – это процесс, при котором достигается беспорядочное

распределение двух или более разнородных материалов с различными свойствами. Способы перемешивания:

1) в емкости лопастями различной конструкции;

2) перекачиванием через решетку с отверстиями, клапанами и другими

устройствами.

Виды перемешивания:

а) жидких растворимых фаз осуществляют путем размешивания или разбалтывания (примеры: разбавление сахарных сиропов; размешивание мороженого, вина, фруктового и овощного пюре и т. д.);

б) жидких нерастворимых фаз осуществляют размешиванием (пример:

перемешивание влаги и масла с сырьем для маргарина) либо гомогенизацией

(например: колбасного фарша);

в) твердых частиц в текучих фазах осуществляют диспергированием (например, диспергирование шоколада, сухого молока, кристаллов сахара в жидкостях, т. е. их растворение);

г) высоковязких систем осуществляют замешиванием (например, перемешивание теста, колбасных фаршей и др.);

д) твердых материалов осуществляется смешиванием (например, при приготовлении сухих смесей для детского питания).

От полноты смешивания зависит качество готового продукта.

3.1.5. Разделение неоднородных систем (смесей)

Каждая неоднородная система пищевых продуктов состоит из двух составляющих:

1) дисперсионной (внешней, сплошной) среды,

2) дисперсной (внутренней) мелкораздробленной фазы, распределенной в первой.

Между этими фазами есть поверхность раздела (а у растворов этого нет).

Величина, характеризирующая раздробленность, – это дисперсность (Д).

К неоднородным (дисперсионным) системам относят:

– хлеб, муку,

– шоколад, конфеты,

– сыры, творог, сухое молоко,

– соки, шампанское, пиво и т. п.

Частицы веществ дисперсной фазы могут иметь следующие формы:

– сферическую,

– цилиндрическую,

– прямоугольную,

– неправильную (самая распространенная).

Классификация неоднородных систем:

1) по размеру частиц:

а) грубодисперсные (размер частиц свыше 10^{-3 см), их можно видеть, они могут оседать или всплывать в жидкости и газах (порошки, суспензии, эмульсии).}

б) микрогетерогенные (0,1-10 мкм – 10-⁵-10^{-3 см), их можно увидеть только в микроскоп, в газах или жидкостях оседают или всплывают (суспензии, эмульсии, пена, аэрозоли и порошки)}

в) ультрамикрогетерогенные (1-100 мкм – 10^-7-10^{-5 см) или коллоидные, такие мелкие, что находятся в коллоидном состоянии; 2}

2) по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Сочетание трех агрегатных состояний (твердое, жидкое и газообразное)

дает 9 типов дисперсных систем пищевых продуктов (табл. 3.1).

В производстве пищевых продуктов неоднородные системы разделят на

составные части.

Методы разделения неоднородных систем:

а) жидкости от жидкости – гравитационное или центробежное разделение

(используют для разделения воды и масла при производстве растительного

масла);

б) жидкости от твердых тел – центрифугирование, фильтрование, осаж-

дение (используют при производстве крахмала, напитков, при очистке сточных

вод);

в) твердых материалов от твердых материалов – сортировка, просеивание

(мука, пшеничное зерно).

3.1.6. Отстаивание

Отстаивание – это осаждение под действием собственной массы или под действием силы тяжести твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой среде (применяют для очистки и рафинации жидких полуфабрикатов).

Процесс осаждения можно сделать интенсивным, используя центробежные силы (пример: отделение сливок от молока).

Эффективность осаждения оценивают по эффекту разделения, в %.

3.1.7. Фильтрование

Фильтрование – это процесс разделения неоднородных систем за счет

«просеивания» их через фильтрующую перегородку.

Этот способ используется в свеклосахарном производстве, виноделии, пивоварении.

Виды фильтрации:

1) поверхностная – применяют для выделения твердых частиц из раствора;

2) объемная – применяют для осветления напитков, удаления пыли из

воздуха, т. е. для разделения коллоидной, жидкой или газообразных фаз коллоидных растворов, золей и аэрозолей.

Фильтрующие элементы – ткани, сито, фиброзные материалы.

Для того чтобы снизить быструю забиваемость основных фильтров, на них в виде тонкого слоя наносят диатомит, перлит, целлюлозу, активированный уголь.

Эффективность фильтрации оценивают по степени разделения смеси.

Гомогенизация – способ измельчения неоднородных систем, заключающийся в дроблении частиц или капель при одновременном распределении их в

дисперсионной среде.

Гомогенизацию проводят с целью механической стабилизации дисперсной фазы в дисперсионной среде.

Гомогенизация улучшает вкус мороженого, маргарина, шоколада, молочных продуктов и др.