Лекция №3
Тема: Физические методы переработки сырья при производстве пищевых продуктов
План лекции :
1. Механические процессы обработки сырья.
Классификация основных процессов пищевых технологий Тип переноса
Движущая сила
Процессы
Технологические операции
Перенос количества движения
Механическая сила, давление
Механические
Дробление, резание, сортирование, прессование, классификация, дозирование
Гидромеханические
Отстаивание, фильтрование, перемешивание жидкостей или газов, осаждение, центрифугирование
Перенос теплоты
Разность температур
Тепловые
Нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация
Перенос массы
Разность концентраций
Массообменные (Физико-химические)
Сушка, экстракция, адсорбция, абсорбция, кристаллизация, растворение, перегонка
Химические
Превращения веществ, гидролиз, меланоидинообразование, дегидратация, сульфитация, окисление
Деятельность микроорганизмов
Биохимические
Катализ химических процессов ферментами
Микробиологические
Брожение, плесневение, окисление
Технологические процессы обработки пищевых продуктов принято подразделять на следующие группы: механическую, гидромеханическую, термическую, биохимическую и химическую.
К механической относят процессы, основу которых составляет механическое воздействие на продукт: сортирование, измельчение, перемешивание, взбивание, прессование, дозирование и формование.
К гидромеханической относят процессы, основой которых является гидромеханическое воздействие на обрабатываемый продукт: промывание, замачивание, осаждение, фильтрование.
К термической относят процессы, движущей силой которых является разность температур взаимодействующих сред: нагревание, охлаждение (в естественных условиях и с применением искусственного холода), выпаривание, конденсация.
К биохимической относят процессы, связанные с гидролизом, окислением, гликолизом и брожением.
К химической относят процессы воздействия на продукт химических веществ, вызывающих определенные реакции (разрыхление, сульфитация).
Перечисленные процессы сопровождаются многообразными изменениями физических, химических и органолептических свойств перерабатываемых продуктов.
1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
СОРТИРОВАНИЕ
Различают два вида разделения продукта: сортирование ни качеству в зависимости от органолептических свойств (цвет, состояние поверхности, консистенция) и разделение по величине на отдельные фракции (сортирование по крупиц, ми и форме).
В первом случае операцию производят путем органолептического осмотра продуктов, во втором — путем просеивания.
Сортирование путем просеивания (мука, крупа) применяют для удаления посторонних примесей. При просеивании через отверстия проходят частицы продукта, размеры которых меньше отверстий сит (проход), а на сите в виде отходов остаются частицы с размерами, превышающими размеры отверстий сит (сход).
Для просеивания применяют: металлические сита со штампованными отверстиями; проволочные из круглой металлической проволоки, а также сита из шелковых, капроновых пи гей и других материалов.
Сита из шелка обладают высокой гигроскопичностью и имеют сравнительно быструю изнашиваемость. Капроновые мало чувствительны к изменению температуры, относительной влажности воздуха и просеиваемых продуктов; прочность капроновых нитей выше шелковых.
Сортирование продуктов но величине (калибрование) применяют в процессе первичной обработки картофеля, корнеплодов в целях уменьшения их отходов и увеличения производительности машин при механизированной очистке.
Современные крупные перерабатывающие комплексы используют новейшие достижения электрохимической промышленности, в том числе – оптические датчики, калибруемые на восприятие тех или иных размеров частиц, или даже их цвета. Так, в крупных фабриках-кухнях устанавливают поточные линии по сортировке картофеля, моркови, фруктов, ягод, грибов. Специальная конвейерная система и пневматические лопасти отсеивают продукт согласно заданным параметрам, удаляя его с основного движущегося полотна ленточного конвейера.
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ
Измельчением называют процесс механического деления обрабатываемого продукта на части с целью лучшего его технологического использования. В зависимости от вида сырья и его структурно-механических свойств используют в основном два способа измельчения: дробление и резание.
Дроблению подвергают продукты с незначительной влажностью (зерна, сухари, некоторые пряности), резанию — продукты, обладающие высокой влажностью (овощи, плоды, мясо, рыба и др.).
Дроблением называют процесс уменьшения размеров кусков без придания им определенной формы.
Классификация способов дробления.
По характеру применяемых усилий способы дробления могут быть классифицированы как дробления при помощи удара, раздавливания, раскалывания, истирания, разрыва, изгиба.
Есть дробление крупное, среднее, мелкое и тонкое.
Различают следующие дробилки:
а) щековая дробилка;
б) вальцовые дробилки — применяются для дробления и помола зерна, солода, плодов, жмыхов и т.д.;
в) молотковые дробилки — применяются для дробления зерна, картофеля, солода, жмыха, барды, шлаков и др.;
г) дисковые дробилки — применяются для мелкого дробления зерна, солода, сухарей, жмыха и т.д.;
д) шаровые мельницы — применяются для тонкого помола.
Резанием называют процесс уменьшения размеров кусков с приданием им определенной формы.
В процессе резания осуществляют разделение продукта па части определенной или произвольной формы (куски, пласты, кубики, брусочки и др.), а также приготовление мелкоизмельченных видов продуктов (фаршей и др.).
Измельчение овощей, корнеплодов, фруктов на части определенных размеров и формы производят с помощью овощерезательных машин (или «овощерезок), рабочими органами которых являются ножи различных типов, разрезающие продукт в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для измельчения мяса, рыбы применяют мясорубки и куттеры.
Для измельчения твердых продуктов, обладающих высокой механической прочностью (например, кости), применяют ленточные и дисковые пилы.
Измельчают сырье и превращают его в равномерную по структуре массу с помощью терочных рабочих органов. Этот способ применяют при производстве крахмала и соков. Для этой цели используют специальные терочные машины либо осуществляют этот процесс вручную с помощью обыкновенных и механизированных терок.
Для измельчения продуктов, доведенных до готовности, с целью получения пюреобразной консистенции применяют протирочные машины, оказывающие на продукт комбинированное воздействие: раздавливание его лопастями и одновременное продавливание через отверстия сита, кромки которых дополнительно разрезают продукт.
В зависимости от вида продукта рекомендуются сита с отверстиями ячеек диаметром от 1,5 до 3 мм.
ПЕРЕМЕШИВАНИЕ
Приготовление ряда кулинарных изделий (салатов, винегретов) требует механического перемешивания разнородных продуктов с целью получения однородной массы. От продолжительности перемешивания смесей зависят их консистенция и физические свойства.
Перемешивание способствует интенсификации тепловых биохимических и химических процессов вследствие увеличения поверхностного взаимодействия между частицами смеси.
При подготовке пластичных масс, например, замесе теста различной консистенции, производят смешивание ряда компонентов: воды, муки, дрожжей, сахара, жира и т. п. При дальнейшем перемешивании тесто приобретает определенные физико-химические свойства, связанные с биохимическими процессами, происходящими вследствие взаимодействия компонентов.
Процессы перемешивания используют также при производстве фаршей и котлетной массы из измельченного сырья (мясо, рыба, овощи) после добавления к ним ряда компонентов.
Перемешивание осуществляют в планетарных миксерах, или специальных смешивающих барабанах. Так в барабанах смешивают мясо с маринадом для получения готового полуфабриката шашлыка. Некоторые производители выпускают смесительные барабаны для смешивания и последующего дозирования европейских и корейских салатов.
Прессование
Сущность прессования заключается в том, что на продукт оказывают давление, под действием которого происходит изменение его характеристик.
Впищевых производствах процессы прессования подразделяются на следующие виды:
отжатие, предназначенное для отделения жидкости от влагосодержащих продуктов;
формование, экструзия и штамповка, предназначенные для придания продуктам, полуфабрикатам определенной геометрической формы; собственно прессование или брикетирование, предназначенные для уплотнения сыпучих материалов или каких-либо разрозненных частиц в плотные агрегаты.
Отжатие обеспечивает отделение жидкости от твердого продукта. В одних случаях — для отделения жидкости как более ценного компонента. Обычно таким образом получают различные соки для последующего приготовления из них киселей, муссов, соусов. В других случаях — для отделения жидкости как менее ценного компонента. Например, отделение сыворотки от творога при приготовлении из него некоторых кулинарных изделий.
Таким образом, отжатие — типичный процесс разделения систем, содержащих жидкие фракции. Одновременно он является и процессом образования однородных систем, т. к. в результате получают однородную жидкость и однородный твердый остаток, который может иметь форму брикета.
Формование и штамповка применяются при изготовлении кондитерских изделий и продуктов из теста, а также при приготовлении котлет и т. п. При этом процессе не происходит разделения системы.
Собственно прессование или брикетирование применяют для производства, например, мясных формованных продуктов из отдельных кусков после их варки, а также брикетов из отходов сырья и остатков пищи. В результате этих процессов получают однородную массу в виде брикетов, плит, таблеток.
Экструзией называют процесс продавливания материала через профилирующие головки, в результате которого получают продукт требуемой формы. При этом необходимо, чтобы материал продавливался при соответствующих температурах и давлениях. Давление создается специальными прессующими устройствами: шнековыми, поршневыми и вальцовыми нагнетателями.
ДОЗИРОВАНИЕ И ФОРМОВАНИЕ
Производство продукции предприятий общественного питания и ее отпуск осуществляются в соответствии с ГОСТами или ТУ или внутренними технологическими картами и сборниками рецептур, с нормами закладки сырья и выхода готовой продукции (масса, объем). В связи с этим существенное значение имеют процессы деления продукта на порции (дозирование) и придания им определенной формы (формование). На предприятиях общественного питания процессы дозирования и формования осуществляются вручную или с помощью машин: котлетноформовочных, для приготовления пельменей и вареников, пончиков и др.
Сегодня также активно применяются волюметрические дозаторы для дозирования пастообразных продуктов, шнековые дозаторы для дозирования жидких продуктов, установки по розливу напитков и другие.
ВЗБИВАНИЕ
Механическое взбивание некоторых продуктов (яичный белок, сливки и др.) приводит к получению пены различной дисперсности. К ним относятся, например, белковые кремы, взбитые сливки, некоторые виды сладких блюд — муссы и др. Взбивание происходит в специальных миксерах или взбивальных машинах.