Курс лекций по дисциплине: «Теоретические основы технологии продовольственных продуктов» для специальности: «Технология продовольственных продуктов»
Импульсные методы обработки пищевых продуктов
жүктеу/скачать 1,08 Mb.
|
лекции теоретические основы пп
| 5. Импульсные методы обработки пищевых продуктов
Импульсные методы обработки основаны на аккумулировании во времени энергии и затем выделении ее в чрезвычайно малые промежутки времени, что позволяет достигать высоких значений мгновенной мощности, создавать принцпиально новые технологические процессы. В качестве источников импульсных нагрузок используют механические, гидравлические, электроимпульсные, магнитоимпульсные и другие системы. Для пищевой промышленности импульсный разряд является весьма перспективным в силу своей универсальности и разносторонности действия. Диспергирующее действие электроимпульсного разряда можно использовать в целях гомогенизации пищевых продуктов в маргариновой, масложировой, молочной и других отраслях промышленности. Так же как и при обработке ультразвуком, при импульсном методе обработки продуктов одновременно протекают два противоположно направленных процесса -гомогенизация и коалесценция. Окончательный результат также зависит как от конструктивных факторов оборудования, так и от физико-химической подготовки продукта. Например, при обработке молока процесс гомогенизации происходит в основном при температурах выше температуры плавления жира, процесс сбивания молочного жира — при низких температурах обработки. Импульсный разряд одновременно с механическим диспергированием оказывает сильное бактерицидное действие, так что во время обработки может быть достигнута пастеризация и даже стерилизация продукта. Эффективным является использование импульсного разряда для улучшения условий извлечения жира из сырья, в частности, для получения белкового концентрата из масличных семян. С помощью импульсного разряда удалось значительно ускорить кристаллизацию сахара из растворов. Диспергирование центров кристаллизации, достигаемое после подачи 10—15 импульсов, приводит к появлению большего числа кристаллов и ускорению всего процесса. Путем обработки с помощью электроимпульсной мембранной аппаратуры плодово-ягодного сырья, морсов и ликеров обеспечивается заметное улучшение вкусовых свойств готовых изделий. Увеличение выхода сока наблюдается при обработке электроимпульсным способом виноградной мезги. Готовый сок после центрифугирования имел большую плотность, вязкость и лучшую цветность; общая бактериальная обсемененность мезги после обработки снижается от 2 до 9 раз. При обработке свекольной стружки в воде при соотношении 1:2,5 установлено, что после 20 импульсов повреждается основная масса клеток, резко увеличивается выделение сока и содержание сухих веществ в соке-экстракте. Под действием импульсного разряда растительные клетки претерпевают серьезные изменения: они уменьшаются в объеме, наблюдается разрыв оболочек клеток, нарушается внутренняя структура и так далее. В электроимпульсных и магнитоимпульсных аппаратах в качестве источника энергии используют в основном генератор импульсов тока (ГИТ). Принципиальная разница заключается в преобразователе электрической энергии в механическую. В электроимпульсных аппаратах преобразователем является электродная система, помещенная в жидкость, в магнитоимпульсных — система, состоящая из индуктора и электропроводящей пластины (мембраны), которая также может находиться в жидкости. Электроимпульсный метод основан на импульсном электрическом пробое жидкости при разряде конденсатора. В результате очень быстрого выделения энергии в искровом канале происходит его быстрое расширение, а в результате малой сжимаемости воды при импульсном разряде в жидкости возникает ряд эффектов: высокие импульсные давления, достигающие десятков тысяч атмосфер, пульсации газового пузыря, ударные волны, линейные перемещения жидкости со скоростями, достигающими сотен метров в секунду, импульсная кавитация в значительном объемe жидкости, полидисперсное ультразвуковое излучение, воздействие плазмы канала искры, сопровождающееся инфракрасным, ультрафиолетовым и жестким излучением, импульсные электромагнитные поля, сопровождающие разряд. Один импульсный разряд вызывает, по крайней мере, два гидравлических удара: первый — в момент образования полости, второй — при ее захлопывании. При определяющих условиях газовая полость совершает несколько пульсаций, что является разрывом сплошности жидкости и адиабатического се сжатия. : Эффективным является использование импульсного разряда для разрушения стенок жировых клеток и извлечения жира. В частности, хороший результат получен при использовании гидромеханического способа извлечения жира из жидкости. В аппарате для извлечения жира импульсным методом гидромеханические импульсы возбуждаются быстро вращающимися билами, свободно закрепленными на роторе, и через жидкую среду (воду) передаются обрабатываемому материалу. При движении твердого тела в жидкости позаади него создается область пониженного давления, куда устремляются струи жидкости, отрывающиеся от краев. В результате возникают мощные мгновенные давления - импульсы типа гидравлических ударов, которые передаются на поверхность обрабатываемого материала и вызывают разрушение его наименее прочных структурных элементов. При достаточной мощности импульсы вызывают разрушение связей, удерживающих жировые клетки в ткани, и самих клеток. Величину импульсов в свою очередь определяет кинетическая энергия движущегося тела, а их число — частота повторности движения тела в единицу времени, В аппаратах извлечения жира импульсы возбуждаются вращательным движением стальных бил, расположенных внутри кожуха, в который подаются жиросырье (обычно жмдкость) и вода. В таком аппарате величина импульсов определяется окружной скоростью и массой вращающихся бил, а число импульсов - количеством бил и их оборотов в единицу времени. Импульсный разряд в гетерогенной системе кость—вода вызывает ряд специфических явлений. Наличие в губчатой массе кости резких неоднородностей вызывает неоднократное отражение и преломление ударных волн и практически полное их поглощение. Наличие границ раздела с большой разницей волновых сопротивлений способствует возникновению кавитации, которая также носит импульсный характер. Резкое расширение газовой полости вызывает многочисленные удары кусков кости один о другой. Динамические нагрузки, ударная волна и кавитация разрушают оболочки жировых клеток, и жир вместе с частью разрушенных оболочек запаздывающим потоком и любым другим перемещением жидкости вымывается в виде жиромассы. Кроме числа и мощности импульсов, на степень обеязжиривания влияет продолжительность воздействия импульсов на сырье, то есть время пребывания сырья в аппарате. Оно зависит от начальных размеров образцов и от величины отверстий решетки, через которую обезжиренное сырье выводится с водой из аппарата. Достоинства импульсного метода извлечения жира - простота конструкции, возможность непрерывно-поточной организации производства и извлечения жира при низких температурах. Это оказывает положительное влияние на качество жира и кости как сырья для клея. Степень обезжиривания кости – 83 - 93 % (с учетом промывки кости от жира). Остаток жира в сырье — 2 – 5 % массы обезжиренной кости. Недостаток метода заключается в сложности отделения жира от водно-жировой массы, сильно засоренной белками и остатками кости. Хорошие результаты получены при использовании импульсного разряда для очистки и обеззараживания сточных вод. В зависимости от вида загрязнений для повышения эффективности очистки целесообразно введение химических реагентов и катализаторов. Принципиально конструкции очистных и обеззараживающих электроимпульсных аппаратов просты. Они представляют собой трубу с гребенкой попарно расположенных электродов, что позволяет последовательно обрабатывать протекающую по трубе жидкость. Специфическим недостатком конструкции является необходимость использования многоконтурного импульсного генератора (число пар электродов должно соответствовать числу контуров генератора). жүктеу/скачать 1,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|