Классификация электрофизических методов обработки пищевых продуктов

К электрофизическим методам обработки пищевых продуктов относят следующие:

- обработка переменным электрическим током;

- в электростатическом поле; - электроконтактная; - высокочастотная; - сверхчастотная;

- инфракрасным излучением.

Электрофизические методы обработки пищевых продуктов широко используют в пищевой промышленности.

Преимущества методов:

1) высокая скорость процесса; 2) компактность промышленных устройств.

Недостатки методов: 1) относительная сложность; 2) высокая стоимость промышленных устройств.

4.2. Обработка пищевых продуктов инфракрасным излучением

Инфракрасное излучение применяется в хлебобулочной, кондитерской, мясной и молочной промышленности для нагревания продукта. С помощью инфракрасного излучения продукту передается мощный поток тепла.

Инфракрасное излучение проникает на глубину продукта в 3-5 миллиметров, при этом нет опасности перегрева поверхности продукта. При инфракрасном излучении поверхность продукта остается открытой, с нее идет интенсивное испарение воды, вызывающее охлаждение поверхностных слоев. С помощью инфракрасного излучения процесс прогрева можно вести более интенсивно по сравнению с традиционным. В промышленности используются электрические и газовые ИК- излучатели. ИК-аппарат состоит из камеры, транспортирующего органа, ИК- излучателей, системы вентиляции, управления и автоматики. Использование промышленных установок ИК- излучателя приводит к следующим положительным факторам:

1) повышению качества и выхода готовой продукции,

2) снижению энергетических затрат,

3) упрощению конструкции аппарата.

4.3. СВЧ- обработка пищевых продуктов

Нагрев СВЧ- энергией – метод нагрева продукта в поле электромагнитного излучения.

СВЧ- энергия способна проникать на значительную глубину продукта, что позволяет осуществлять объемный нагрев независимо от теплопроводности.

Факторы, влияющие на глубину проникновения электромагнитного поля

в продукт:

1) содержание жира, влаги, соли,

2) температура продукта,

3) толщина и размеры продукта.

Преимущество СВЧ -метода состоит в следующем:

1) сокращение процесса тепловой обработки в 5-10 раз, при этом ускоряется весь технологический процесс,

2) осуществление генерации тепла внутри самого обрабатываемого продукта,

3) обеспечение равномерного нагрева по всему объему продукта,

4) сохранение питательных веществ,

5) отсутствие пригорания изделий,

6) улучшение вкуса изделий,

7) возможность готовить продукт в той упаковке, в которой он будет реализовываться или храниться (за исключением металлической),

8) улучшение санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала.

Недостатки метода:

1) отсутствие возможности использовать металлическую упаковку,

2) не образуется корочка,

3) применяется особая техника безопасности при эксплуатации.

4.4. Высокочастотный метод обработки пищевых продуктов

Эффективно используется при проведении тепловых и массообменных процессов: нагрев, стерилизация, размораживание, сушка, сваривание полимеров и др. Принцип действия метода токов высокой частоты (ТВЧ) такой же, как у СВЧ, только ТВЧ характеризуется меньшей частотой тока (в промышленных устройствах 1,3 и 41 Мгц).

4.5. Электроконтактные методы обработки пищевых продуктов

Это методы, осуществляемые путем непосредственного контакта электрического тока с продуктом.

Сущность нагрева состоит в том, что электрический ток, проходя через продукт, обладающий сопротивлением, нагревает его (например, используют для придания колбасам и сосискам упругой консистенции и хорошей формы – колбасный фарш нагревают 15 с в диэлектрической форме).

Электростимуляция – разновидность электроконтактного метода обработки мясных туш электрическим током с целью ускорения процесса созревания мяса. В основу процесса положено явление механического сокращения мышечных волокон под действием электрического тока с помощью генераторов.

Электроплазмолиз – электроконтактный метод обработки растительного сырья, способствующий увеличить сокоотдачу растительного сырья (например, при производстве сахара из сахарной свеклы, соков.). Используют электроплазмолизаторы.

4.6. Обработка пищевых продуктов в электростатическом поле

Сущность метода состоит в том, что ионизированный газ, перемещаясь в электрическом поле, сообщает заряд тонкодисперсным частицам вещества (коптильный дым, пыль, краска), которые, приобретая заряд, также совершают упорядоченное направленное движение от одного электрода к другому.

Пути использования метода:

1) электрокопчение; 2) электроочистка газов; 3) электросепарирование; 4)электроантисептирование; 5) электропанировка.

4.7. Электрофлотация

Сущность метода состоит в разделении жидких неоднородных систем с помощью переменного электрического тока, воды на водород и кислород, которые в виде мелких пузырьков осаждаются на поверхности твердой фазы и увлекают ее вверх

Пути использования метода: а) очистка виноградного сока, б) очистка сточных вод, в) выделение кормовых дрожжей из паточной барды и другие.

10 Тепловая обработка – это технологический процесс, при котором сырье в результате сложных структурных и физико-химических изменений превращается в готовый пищевой продукт.

От способа и режима тепловой обработки зависят качественные и технико-экономические показатели готового продукта.

Назначение и цели тепловой обработки: – уничтожение микроорганизмов;

– инактивация ферментов; – предварительный кратковременный нагрев продукта для его подготовки

к последующей обработке (растительное масло подогревают перед фильтрова-

нием); – поверхностная обработка для ослабления удерживаемости щетины,

шерсти, слизистой и других оболочек, а также придания продукту необходи-

мых специфических свойств при производстве мяса и других продуктов убоя;

– с целью изменения структурного состояния при размораживании, рас-

плавлении;

– доведение до кулинарной готовности для употребления в пищу.

Классификация способов тепловой обработки:

а) по технологическому назначению:

- основные;

- вспомогательные.

Основные способы тепловой обработки – это способы, при которых

происходят целесообразные изменения физических, химических, структурных

и других свойств и состояний продукта, в результате которых он становится

пригодным в пищу и существенно изменяются свойства сырья (оно переходит

из одного качественного состояния в другое).

Вспомогательные способы тепловой обработки – это способы, при которых обрабатываемое сырье не претерпевает существенных изменений: ошпарка, опаливание, ужаривание, усушка и т. д.

Они способствуют приданию сырью специфических свойств, снижают горечь, предшествуют основным способам тепловой обработки.

б) по наличию влаги в греющей среде, воздействию ее на продукт и способа подвода энергии:

- влажные, - сухие,- комбинированные.

5.2. Основные способы тепловой обработки

5.2.1. Влажные способы основной тепловой обработки

При влажном способе тепловой обработки продукту передается тепло от жидкой горячей среды (воды или бульона), влажного пара или смеси насыщенного пара и воздуха, при температуре 75-100°С.

Классификация влажных способов тепловой обработки:

Варка – это нагрев мяса, колбасных изделий, птицы, мясопродуктов, рыбы и овощей до состояния кулинарной готовности в воде, острым паром или смесью насыщенного пара и воздуха ниже 100°С в следующих аппаратах: - специальных камерах, - открытых котлах, - автоклавах под давлением,

- электромагнитном поле СВЧ.

Например, варка колбасных изделий идет 120-150 мин, сосисок 20-30 мин

при 75-80 єС, иначе лопнет оболочка.

Припускание – используют при тепловой обработке продуктов с высоким содержанием влаги, в сосуде с плотно закрывающейся крышкой без добавления жидкости или с частичным погружением продукта в кипящую среду при температуре среды 100-102 °С.

Соотношение продукта и среды как 1:0,3.

Тепло передается продукту от влажного пара, который, соприкасаясь с продуктом, конденсируется, выделяя скрытую теплоту парообразования, и нагревает его, доводя до кулинарной готовности.

Стерилизация – это тепловая обработка до 110-140 0С в течение времени, необходимого для полного уничтожения микробов и их спор. После стерилизации продукт охлаждают до 22-24 0С и хранят при этой же температуре 5-6 месяцев.

Стерилизация консервов – это нагрев продукта, изолированного от внешней среды путем упаковки его в герметичную жестяную, стеклянную или мягкую полимерную тару, до температуры в течение времени, достаточных для предотвращения развития микрофлоры при длительном хранении продукта.

Значение стерилизации: – длительный срок хранения продуктов, – хранение при комнатной температуре, – самый надежный способ хранения, – легкость транспортировки любым транспортом.

Отрицательные показатели стерилизации: – высокие затраты на оборудование,– потеря вкуса, аромата и консистенции по причине обработки в автоклавах и стерилизаторах, – снижение пищевой ценности.

Асептическое консервирование – стерилизация пищевого продукта путем быстрой тепловой обработки при 150 єС с последующим быстрым охлаждением до 30 єС, фасование стерильного продукта в стерильную тару в асептических (стерильных) условиях и хранение в герметично укупоренной таре. Используют при производстве продуктов для детского питания.

Пастеризация – это однократный нагрев продукта при 75-100 0С – 15-30 минут, при этом не обеспечивается уничтожение спор микробов.

Способ используют для тех пищевых продуктов, которые нельзя нагревать при температуре свыше 100 0С (молоко, пиво, вино, сливки и т. д.). После пастеризации продукт охлаждают до 4-6 0С и хранят 1-3 месяца. На процесс влияет кислотность среды (салаты с уксусной кислотой пастеризуют при 95-100 0С, так как в слабокислой среде микробы термоустойчивы).

Процесс ведут в автоклавах и пастеризаторах.

Вытопка (вываривание) – это выделение жира путем нагрева сырья (костей или мяса) при производстве жиров животных пищевых. При вытопке жира влажным добавляется 20-50 % воды к массе сырья. Процесс ведут следующими способами: острым паром под давлением в

автоклавах при соотношении костей и воды – 1:0,5 – 2 ч, выход жира 70 %, при 100 °С; в открытых котлах при соотношении 1:1,5 – 6 ч, выход жира 40 % при 85°С.

Ректификация (производство этилового спирта) – это процесс разделения жидких летучих смесей, кипящих при различных температурах, на компоненты путем массо- и теплообмена.

При производстве спирта вначале получают бражку, которая имеет сложный состав, а потом из нее извлекают ректификационный спирт при 90 0С.

5.2.2. Сухие способы основной тепловой обработки

Особенность сухих способов тепловой обработки – это ведение процесса при незначительном парциальном давлении пара в среде нагрева. Продукты приобретают вкус и аромат копченых, запеченных и жареных с золотистой корочкой.

Сухие способы тепловой обработки применяют для приготовления продуктов из сырья с небольшим содержанием соединительной ткани и клетчатки.

Классификация сухих способов основной тепловой обработки

1. Жарение – подвергают картофель, мясные и рыбные кулинарные изделия, некоторые колбасы, буженину и т. д.

Способы жаренья:

1) по виду нагрева: а) в небольшом количестве жира – 150-180 0С, соотношение продукта и

жира 1:0,1-0,2, т. е. 10-20 %;

б) погружением в жир – 150-190 0С (птица, мясо, мучные кулинарные изделия) при 1:4-20;

в) в камере жарочного шкафа – с начальной 260-280 0С и конечной 125-150 0С;

г) комбинированное (СВЧ+ИК);

е) под давлением – в специальных аппаратах в форме сковороды при этом продукт помещают в корзину с горячим маслом, жарят. Из него идет испарение влаги. Этот пар образует в аппарате необходимое давление;

2) по значению температур:

а) при двух различных температурах (например, мясо обжаривают сначала при 260 °С – оно приобретает корочку, вкус, аромат и затем жарят при 125-150°С – оно доходит до готовности);

б) при постоянной температуре (при 150 °С) – проще всех способов, жир не разбрызгивается из-за низкой температуры жарки.

2. Запекание – это тепловая обработка горячим воздухом или продуктами сгорания газа в коптильных камерах, ротационных печах или в электрических шкафах при температуре 80-280 °С.

Продукты имеют нежную консистенцию, потери сока и жира в продукте низкие, выход выше, хороший вкус и аромат. Используют при производстве колбас, мясных хлебов, соленых мясных и

рыбных продуктов и т. д.

3. Копчение – это обработка поверхности пищевых продуктов веществами, содержащимися в коптильном дыме (получают при неполном сгорании дров или опилок) или коптильной жидкостью.

Цель копчения – придать продуктам специфический вкус, запах и аромат

копченого, увеличить срок их хранения.

Виды копчения:

а) горячее при температуре 80-170 °С в течение 30-180 мин, используют при производстве полукопченых колбас, копчении рыбы.

При горячем копчении ткани провариваются, становятся мягкими, приобретают светло-золотистую окраску;

б) холодное при температуре не выше 40°С в течение 2-3 суток, используют при производстве сырокопченых колбас и копченостей.

При холодном копчении ткани уплотняются, приобретают коричневый цвет.

4. Сушка – процесс удаления из материала любой жидкости (в основном воды), в результате чего в нем увеличивается доля сухих веществ, т.е. это обезвоживание.

Способы сушки:

1) удаление влаги без изменения ее агрегатного состояния, в виде жидко-

сти, путем прессования, центрифугирования и фильтрования;

2) удаление влаги из продукта с изменением ее состояния, т. е. при фаз-

ном превращении жидкости (льда) в пар (сушка связана с затратами тепла), т. е. тепловая сушка.

Методы сушки по способу передачи тепла: а) конвективный – сушка нагретым газом (воздухом, продуктами сгорания топлива, перегретым паром, азотом), омывающим влажный продукт в любых условиях при 60-85 єС в сушильных установках; б) кондуктивный (контактный) – осуществляется так же, как конвективный, при этом продукт прижат к нагретым плитам, вальцам, цилиндрам;

в) высокочастотный и радиационный (ИК и СВЧ лучами); г) сублимационный в глубоком вакууме;

д) вакуумный – при 40-60 С в условиях вакуума; е) распылительный с помощью форсунок (растворимый кофе).

Примеры сушки в пищевой промышленности:

а) сушка сухарей – в туннельных сушилках теплым воздухом или хлебопекарных печах до влажности 8-12 %;

б) сушка макаронных изделий – осуществляется в 3 этапа: предварительная сушка, отволаживание (обдувом горячим воздухом для размягчения корки)

и окончательная сушка до влажности 13,5-14 %;

в) сушка сахара-песка – осуществляется в двухбарабанной конвективной установке;

г) сушка мармелада ведется после его выстойки и обсыпки сахаром-песком (6-8 ч) при 38-55 °

С в специальных туннельных сушилках;

д) сушка плодов и овощей производится в сушильных аппаратах различного типа и т. д.

5. Вытопка жира (говяжьего, свиного, бараньего) сухим способом. Осуществляется в установках непрерывного или периодического действия с использованием глухого пара под давлением в автоклавах при 80 °С – 3 ч.

5.2.3. Комбинированные способы основной тепловой обработки

Осуществляют путем совмещения нескольких способов тепловой обработки. К ним относят:

1) тушение:

а) вначале сухой продукт обжаривают в открытом виде с жиром или без до корочки;

б) затем влажный продукт тушат в жидкости при 95 єС (продукт частично находится в жидкости, частично в паровоздушной смеси).

Данный процесс используют для размягчения жесткого мяса и растительных продуктов;

2) производство варено-копченых изделий:

I) в начале копчение при 50-60 єС или обжаривание в камерах при 80-100 0С;

II) затем варка в воде или паром при 80-95 0С, охлаждение;

III) затем копчение при 30 єС (окорок, рулет, язык, балык, корейка, колбасы);

3) производство копчено-запеченных изделий: горячее копчение, совмещенное с запеканием дымовоздушной смесью при 75-95 0С или с обжаркой с пароувлажнением при 85-90 0С (ветчина, окорок, бекон и т. д.) – 4-6 ч;

4) выпечка хлеба (идет в 3 стадии):

I) нагрев изделий в паровоздушной среде (влажность 80 %) при 110-120°С (2-3 мин);

II) выпечка при низкой влажности газовой среды (образуется корка, закрепляется объем и форма) при 240-280 єС;

III) завершение процесса при 180°С;

5) производство мучных кондитерских изделий (печенье, крекеры, галеты, слойки и др.) идет в три стадии:

I) выпечка при 160-180 °С,

II) выпечка при 250-300 °С,

III) выпечка до 250 °С в печах с газовых или электрообогревом.

5.3.Вспомогательные способы тепловой обработки

5.3.1. Влажные способы вспомогательной тепловой обработки

Классификация и характеристика:

1. Шпарка – кратковременная обработка поверхности тушек птицы, туш свиней, шерстных и слизистых субпродуктов при температуре 51-83 °С.

Цель – ослабление связи между подлежащими удалению частями (пером, волосом, щетиной, слизистой оболочкой) с самим обрабатываемым объектом

(например, для бекона и ветчинных изделий из мяса).

После этого процесса вручную легко удаляют щетину, пух, перо и т. д. Температура процесса зависит от вида продукта, так, для кур – 55 0С, свинины – 65 ⁰С и т. д.

2. Подшпарка – процесс, аналогичный шпарке, с более высокой температурой греющей среды – 90-95°С.

Используют при удалении пера с крыльев, шеи и головы птицы (на поточных линиях).

3. Бланширование – кратковременная варка овощей, рыбы, мяса и мясопродуктов, не содержащих грубой соединительной ткани (клетчатки) с целью снижения содержания влаги в них.

Процесс считается законченным, когда температура в центре продукта достигнет 70°С.

Значение процесса:

– облегчается протирание сырья,

– сокращается количество отходов (для овощей, ягод, плодов);

– удаляются вещества, придающие неприятные привкус и запах (баклажан, спаржа).

Виды бланширования:

– в горячей воде;

– острым паром;

– в электромагнитном поле СВЧ.

Бланшируют продукты при производстве ливерных и кровяных колбас,

паштетов, зельцев, консервов (овощных, мясных и рыбных).

4. Обварка (ошпарка) – подвергают тестовые заготовки бараночных изделий после расстойки в кипящей воде с добавлением сахара и патоки для закрепления формы и получения гладкой блестящей поверхности при 95 °С. В обварочных машинах, котлах, паровых камерах в течение 0,5-3 мин до температуры в центре изделия 50-60 0С.

5. Разваривание крахмалсодержащего сырья (картофель, зерно) при производстве этилового спирта.

Осуществляют для разрушения клеточных стенок, освобождения крах-

мала из клеток и перевода его в растворимую форму, в которой он быстрее и

легче осахаривается ферментами.

Проводят при обработке паром с избыточным давлением 400-500 КПа.

Крахмалосодержащее сырье разваривают следующими способами:

- периодическим;

- непрерывным;

- полупрерывным.

Наиболее распространен непрерывный способ, осуществляемый по двум

схемам:

1 схема – разваривают сырье при 130-140 ⁰С в течение 50-60 мин, 2 схема – при 165-172 0 С - 2-4 мин.

6. Упаривание осуществляется для повышения содержания сухих веществ в жидких продуктах (при производстве сахара-песка – сироп, при выработке томат-пюре, томат-пасты, сухого молока и т. п.) в многокорпусной выпарной установке или выпарных чанах паром под давлением.

Уваривание – это разновидность упаривания сиропа (используют для получения патоки, глюкозы, мармелада, карамели) в вакуум-аппаратах 3-5 мин под давлением 450-550 кПа.

Приготовление карамельной массы – кипение (уваривание) сахарного сиропа в вакуум-аппаратах или варочных аппаратах 15-20 с до конечной температуры – 110-125 °С и до содержания сухих веществ 96-99 %.

7. Обезжиривание (экстракция) – способ разделения твердых или жидких смесей, основанный на обработке их различными растворителями, в которых компоненты смеси растворяются неодинаково (производство желатина).

8. Размораживание – это отепление продукта температурой, близкой к криоскопической в наиболее толстой части.

Цель – приведение продукта в состояние, наиболее близкое к исходному, при минимальных потерях массы и максимальном сохранении качества.

Процесс осуществляется следующими способами:

– на воздухе,

– на воздухе в паровоздушной среде,

– в жидкости,

– в поле энергии СВЧ.

9. Разогревание – процесс разогревания замороженных блюд и изделий,

состоящий из двух операций:

- размораживание,

- нагревание до определенной температуры.

Способы разогревания:

а) традиционный;

б) СВЧ;

в) комбинированный (размораживание в естественных условиях с последующим традиционным нагревом или в СВЧ).

5.3.2. Сухие способы вспомогательной тепловой обработки

1. Пассерование – это кратковременное обжаривание продуктов с жиром или без при 120-130 ⁰С перед последующей тепловой обработкой при производстве кулинарных изделий и консервов (пассеруют морковь, лук, коренья, томатную пасту в течение 15-30 мин).

2. Поджаривание (обжаривание) – тепловая обработка мясного рыбного и овощного сырья для производства консервов (мозгов, почек, рыбы, моркови, томатного соуса и др.) перед терилизацией в большом количестве жира при 150-175 ⁰С.

Обжариванию подвергают овощи для консервов (икра) со сливочным или растительным маслом.

3. Сушка применяется для повышения стойкости при хранении зерна, пищевых продуктов, желатина, биопрепаратов и т. д. при 65-70 ⁰С в специальных сушилках. Например, для помола зерна в муку оно должно иметь влажность 14-17 %, если выше, то зерно плющится.

4. Термическая обработка какао-бобов – это тепловая обработка какаобобов для удаления влаги, улучшения вкуса и уничтожения микробов при производстве шоколада и какао-порошка.

Нагрев осуществляется в вертикальных шахтах при 120 °С.

5. Разводка – это процесс введения в провальцованную порошкообразную шоколадную массу какао-масла, с приобретением жидкой консистенции при производстве шоколада.

Процесс идет в месильных машинах при 45-70 °С около 3 ч.

6. Темперирование – это процесс непрерывного перемешивания шоко-

ладной массы для того, чтобы избежать образования на поверхности шоколада

серого налета (жировое поседение) и увеличения сроков хранения.

Для этого горячую шоколадную массу перемешивают, быстро охлаждают

до 33 °С, потом медленно охлаждают до 30 °С с тщательным перемешиванием в темперирующих машинах.

5.3.3. Комбинированные способы вспомогательной тепловой обработки

1. Опаливание – тепловая обработка для удаления (сжигания) остатков волос, пуха, волосовидного пера и эпидермиса при обработке шерстных субпродуктов. При этом поверхность продукта дезинфицируется, приобретает специфический приятный запах и желто-коричневый цвет при 600-800°С, используют опалочные горны.

2. Обжарка – кратковременная обработка поверхности батонов сосисок, сарделек, вареных и полукопченых колбас коптильным дымом перед варкой от 30 мин до 2,5 ч при 90-100 °С.

Осуществляется в две фазы:

1 фаза – подсушка поверхности батонов;

2 фаза – сама обжарка.

Процесс ведут в обжарочных камерах (типа коптилок).

3. Влаготепловая обработка мезги (мятки) при получении растительных масел.

После отделения оболочки, измельчения масличного материала получают мезгу (мятку).

Процесс производится для облегчения отделения масла при прессовании. Процесс идет в 2 этапа:

1 этап – увлажнение при 8-9 % и температуре 60 ⁰ С (в инактиваторах или пропарочных увлажнителях), 2 этап – высушивание при 105 ⁰С до влажности 5-6 % (в жаровнях).

После обработки из мятки легко отжимают масло в шнековых прессах.