Сырые макаронные изделия являются удобной средой для протекания различных биохимических и микробиологических процессов. Для предотвращения развития этих процессов изделия подвергают консервированию высушиванием до влажности не более 13 %.
Сушка макаронных изделий является наиболее длительной стадией процесса их производства. От режимов ее проведения во многом зависят такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность в изломе, кислотность. Интенсивная сушка может привести к растрескиванию изделий; чрезмерно затянутая сушка на первой стадии удаления влаги, – к прокисанию, вспучиванию изделий; при сушке в слое – к образованию слитков, деформированию продукции.
Высушивание заканчивают по достижении изделиями влажности 13,5- 14 %, чтобы после остывания, перед упаковкой, влажность их составляла не более 13 %.
Конвективный способ сушки
Конвективный способ сушки основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом и нагретым сушильным воздухом, который обдувает изделия. Процесс сушки заключается в подводе влаги, находящейся внутри изделия к его поверхности, превращении влаги в пар и удалении пара с поверхности изделия. При этом сушильный воздух выполняет следующие основные функции:
а) отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превращения воды в пар;
б) поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;
в) отводит от изделия испарившийся пар.
Основными параметрами сушильного воздуха, определяющими скорость высушивания изделий, являются температура, относительная влажность и скорость движения. Чем выше температура сушильного воздуха, тем интенсивнее происходит испарение влаги с поверхности изделий; чем ниже относительная влажность воздуха, т.е. чем он «суше», тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу, и чем выше скорость движения воздуха над изделиями тем быстрее будет отводиться от них испарившаяся влага.
Перемещение влаги из внутренних слоев материала к наружным происходит под влиянием градиента влажности, т.е. разницы во влажностях слоев, возникающей в результате испарения влаги с поверхности материала и осушения наружных слоев. Градиент влажности направлен к центру высушиваемых изделий, т.е. в направлении, противоположном перемещению влаги. Величина его тем больше, чем интенсивнее происходит осушение наружных слоев. Явление перемещения влаги под влиянием градиента влажности называют влагопроводностью, или концентрационной диффузией.
При сушке макаронных изделий воздухом с определенными параметрами влажность высушиваемых изделий будет постепенно снижаться до определенной величины, называемой равновесной влажностью. Сушильному воздуху с определенными значениями параметров (температура, влажность) соответствует определенная равновесная влажность изделий, которая не снизится, сколько бы изделия ни обдувались этим воздухом.
Для правильного выбора режима сушки очень важно знать величины равновесной влажности макаронных изделий, которые определяются по кривым равновесной влажности.
Изменение свойств макаронных изделий при сушке
Особенностью сушки макаронных изделий является изменения их структурно-механических свойств и размеров. Во время сушки влажность продукта снижается от 29-30 % до 13-14 %, при этом происходит постепенное сокращение линейных и объемных размеров, усадка изделий составляет 6-8 %.
Сырые изделия, поступающие на сушку, являются пластичным материалом и сохраняют пластические свойства примерно до 20 %-ной влажности. При снижении влажности примерно от 20 до 16 % они постепенно утрачивают свойства пластичного материала и приобретают свойства, характерные для упругого материала. При такой влажности макаронные изделия являются упругопластичным телом.
Начиная примерно с 16 %-ной влажности, макаронные изделия становятся твердым упругим телом и сохраняют его свойства до конца сушки.
При мягких режимах сушки, т.е. медленном высушивании воздухом с низкой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и внутренними слоями невелик, так как влага из более влажных внутренних слоев успевает переместиться к подсушенным наружным слоям. Все слои изделий сокращаются приблизительно равномерно. Сушильная способность воздуха характеризуется количеством влаги, которое может поглотить 1 кг воздуха до полного его насыщения, т.е. до влажности 100 %.
При жестких режимах сушки, т.е. интенсивном высушивании воздухом с высокой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и центральными слоями достигает значительной величины вследствие того, что влага из внутренних слоев не успевает переместиться к наружным. Более сухие наружные слои стремятся сократить свою длину, чему препятствуют более влажные внутренние слои. На границе слоев возникают напряжения, называемые внутренними напряжениями сдвига, величина которых тем значительнее, чем интенсивнее удаляется влага с поверхности изделий и чем больше перепад во влажностях (градиент влажности).
Пока высушиваемые макаронные изделия сохраняют пластические свойства, возникающие внутренние напряжения сдвига рассасываются, т.е. изделия меняют свою форму под влиянием напряжений, не разрушаясь. Когда продукт приобретает свойства упругого тела, возникающие внутренние напряжения сдвига, если они превышают предельно допустимые, критические значения, приводят к разрушению изделий – появлению микротрещин, которые, в конечном счете, могут превратить изделия в крошку.
Таким образом, макаронные изделия можно высушивать при жестких режимах, не опасаясь появления в них трещин, до влажности 20 %. При достижении продуктом этой влажности во избежание растрескивания необходимо проводить высушивание при мягких режимах, медленно удаляя влагу. Особенно осторожно следует удалять влагу на последних этапах сушки по достижении изделиями влажности 16 % и ниже. Этот вывод находит практическое применение при сушке изделий в сушилках современных поточных линий, в которых процесс сушки разделен на два этапа – предварительная и окончательная сушка.
Режимы сушки изделий
Под термином режим сушки понимают совокупность параметров сушильного воздуха (температура, относительная влажность, скорость движения воздуха) и длительность сушки. Оптимальным режимом сушки определенного вида макаронных изделий считают такой режим, при котором получаются изделия нормального качества при наименьших продолжительности сушки и затрате энергии.
В настоящее время используют режимы конвективной сушки макаронных изделий:
традиционные низкотемпературные с температурой сушильного воздуха до 60 С;
высокотемпературные с температурой сушильного воздуха от 70 до 90 С;
сверхвысокотемпературные с температурой более 90 С.
Для сушки макаронных изделий наиболее распространены низкотемпературные режимы: с постоянной сушильной способностью, с изменяющейся сушильной способностью, трехстадийный.
Сушка с постоянной сушильной способностью воздуха. Высушивание изделий осуществляется в шкафных бескалориферных сушилках типа ВВП, «Диффузор» и 2ЦАГИ-700.
Кассеты, заполненные сырыми макаронами, укладывают либо на тележки, которые отвозят в сушильное отделение, где кассеты устанавливают на полки сушильных аппаратов, либо в шкафы-вагонетки, которые вплотную ставят к сушильным шкафам.
Кассеты на полках сушильных аппаратов или в вагонетках укладывают в несколько рядов по ширине и высоте.
Шкафные сушилки оборудуют вентиляционными установками. Сушка макарон осуществляется продувкой воздуха через макаронные трубки, лежащие в кассетах. Для сушки макарон используется воздух из цеха. Для равномерного высушивания периодически (через 1 ч) меняют направление движения воздуха на противоположное, переключая электродвигатель на работу в обратном направлении.
В сушильном цехе параметры воздуха при помощи приточно-вытяжной вентиляции поддерживаются на постоянном уровне, т.е. воздух имеет постоянную сушильную способность, а именно: температуру около 30 °С и относительную влажность 65-70 %. Воздух в цехе нагревается либо батареей радиаторов отопления, либо калорифером, через который нагнетается в цех свежий воздух взамен отсасываемого из цеха увлажненного отработанного воздуха. Продолжительность сушки составляет около 24 ч.
При сушке в лотковых кассетах макароны подвергаются обдувке воздухом с внутренней и наружной поверхности трубочек. Из-за неравномерного соприкосновения макарон между собой происходит неравномерное удаление влаги с их поверхности, а следовательно, неравномерная усадка изделий. Это приводит к искривлению изделий во время сушки, что значительно снижает их качество, увеличивает расход тары для упаковки. Соприкосновение трубочек в кассете и невозможность быстрого удаления влаги в начальной стадии сушки приводят к слипанию изделий, образованию слитков.
Недостатком данного способа сушки являются также большие затраты ручного труда и дискомфорт помещения (повышенные температура и влажность воздуха), в котором производится сушка.
Трехстадийный режим сушки. Режим состоит из трех стадий (предварительная сушка, отволаживание, окончательная сушка). Сушка длинных изделий подвесным способом. Сушка длинных макаронных изделий (вермишели и лапши разных видов, макарон соломка и особых) подвесным способом осуществляется в тоннельных сушилках (предварительной и окончательной) автоматизированных поточных линий Б6-ЛМГ, Б6-ЛМВ, ЛМБ и в линиях фирмы «Брайбанти». Развешенные на бастуны изделия медленно перемещаются в тоннелях сушилок, обдуваясь воздухом сверху вниз.
Назначение предварительной сушки – быстрое удаление влаги из сырых макаронных изделий на том этапе, пока они обладают пластическими свойствами. Основная цель этой стадии заключается в сокращении общей продолжительности сушки макаронных изделий. Быстрое снижение влажности изделий препятствует развитию различных микробиологических и биохимических процессов, в первую очередь прокисанию, вспучиванию и потемнению макаронных изделий.
Параметры сушильного воздуха в предварительной сушилке в зависимости от изделий составляют: температура 35-45 °С, относительная влажность воздуха 65-75 %. Влажность полуфабриката на стадии предварительного высушивания снижается до 20 %. Продолжительность предварительной сушки на этих линиях составляет около 3 ч.
Окончательные сушилки разделены по длине на зоны сушки и отволаживания.
В зонах отволаживания (вторая стадия) относительная влажность воздуха близка к насыщению (к 100 %), поэтому испарение влаги с поверхности изделий отсутствует. В этих зонах происходит выравнивание температуры и влажности продукта по всем внутренним слоям: медленная миграция влаги внутри изделий к поверхности, откуда была удалена влага во время нахождения изделий в предыдущей зоне сушки. При этом рассасываются внутренние напряжения сдвига, возникшие в результате этого удаления.
В зонах сушки (третья стадия) установлены вентиляторы и калориферы, при помощи которых сушильный воздух нагревается и обдувает изделия, висящие на бастунах. Температура воздуха в зонах окончательной сушки составляет, как и в предварительной сушилке, 35-45 °С, а относительная влажность воздуха несколько выше – 70-85 %.
Бастуны с изделиями, пересекают поочередно зоны сушки и зоны отволаживания. Таким образом, удаление влаги из продукта производится ступенчато, т.е. периоды сушки чередуются с периодами отволаживания. В результате так называемого пульсирующего режима сушки получаются прочные изделия со стекловидным изломом.
Продолжительность окончательной сушки продукции зависит от ассортимента и в среднем составляет от 11 до 15 ч. Выходящие из камеры окончательной сушилки изделия, имеющие влажность 13,5-14 %, направляются на остывание в камеру стабилизации.
Сушка коротких изделий в сушилках автоматических поточных линий. Сушка коротких (короткорезаных и штампованных) изделий в сушилках (предварительной и окончательной) автоматических поточных линий производится в три этапа. Стадиям предварительной и окончательной сушки предшествует стадия первичной подсушки. Она осуществляется в установках (трабатто), где сырые изделия совершают «прыгающие» движения, обдуваясь 2-3 мин. горячим воздухом. На поверхности изделий образуется подсушенный слой, предотвращающая слипание их во время последующего высушивания «в слое» на лентах конвейерных сушилок.
Сушка с изменяющейся способностью воздуха. Сушка коротких изделий в паровых конвейерных сушилках. Сырые изделия распределяются раскладчиком на ленту верхнего транспортера сушилки, медленно перемещаются в противоположную сторону, ссыпаются на ленту следующего транспортера и так далее – до нижнего транспортера, которым подаются на выгрузку.
Слои изделий, лежащие на лентах транспортеров, пронизываются сушильным воздухом, который засасывается в днище и выбрасывается в верхней части сушилки. Свежий воздух подогревается нижним калорифером до температуры 50-60 °С и относительной влажности 15-20 %. Затем подогретый сушильный воздух проходит через слой изделий, лежащий на нижнем транспортере, отдает им часть теплоты и увлажняется. Пройдя через второй калорифер, воздух снова нагревается примерно до той же температуры, проходит слой изделий, лежащий на ленте второго транспортера, и так далее – до верхнего транспортера. Параметры отработанного сушильного воздуха на выходе из сушилки примерно следующие: температура 40-50 °С, относительная влажность 50-60 %. Такой режим сушки называют режимом с повышающейся сушильной способностью воздуха: по мере высыхания изделия обдуваются более сухим воздухом.
Продолжительность сушки изделий (до влажности 13,5-14 %) составляет в зависимости от ассортимента от 30 (для вермишели и суповых засыпок) до 90 мин (для крупных фигурных изделии).
Применение таких жестких режимов сушки часто приводит к образованию трещин на поверхности высушиваемых изделий, особенно трубчатых (перьев, рожков) и фигурных (ракушек и т.п.). Преимущества этого режима: большая производительность этих сушилок при небольших габаритных размерах, а также относительная простота их обслуживания и надежность в работе.
Высокотемпературная сушка . Этот режим по сравнению с традиционным позволяет снизить затраты энергии и уменьшить производственные площади на единицу вырабатываемой продукции, сократить продолжительность сушки в среднем на 40-50 % и при правильно подобранных режимах сушки улучшить качество макаронных изделий (цвет и варочные свойства) и их микробиологическое состояние.
Высокотемпературная сушка может осуществляться в обычных сушилках поточных линий, при этом либо увеличивается производительность линии путем включения в ее состав более мощных прессов и увеличения скорости движения транспортеров сушилок, либо сокращается длина сушилок линии с сохранением ее производительности.
При разработке режимов высокотемпературной сушки макаронных изделий необходимо исходить из следующих основных предпосылок:
процесс сушки должен осуществляться в две основные стадии: предварительная и окончательная сушка;
температура сушильного воздуха должна быть (на одной из стадий) в пределах 60-90 °С. Использование такого интервала обусловлено тем, что 60 °С – минимальный предел для полной пастеризации макаронных изделий, а 90 °С – температура, при которой возникает вероятность протекания реакции меланоидинообразования Майяра (неферментативное потемнение продукта);
сушка изделий должна осуществляться при высокой относительной влажности воздуха с тем, чтобы избежать чрезмерного удаления влаги с поверхностных слоев изделий и возникновения опасных величин напряжений сдвига между внутренними слоями изделий, которые могут привести к растрескиванию продукта, превращение его в лом.
Сверхвысокотемпературная сушка. В настоящее время все ведущие фирмы отрасли «Паван», «Бюлер», «Бассано» производят линии для производства коротких макаронных изделий с режимом сверхвысокотемпературной сушки. Для этих режимов характерно использование сушильного воздуха с температурой более 90 С и относительной влажностью около 90 %, проведение сушки в 3 этапа. Достоинствами сверхвысокотемпературные режимов сушки являются: сокращение процесса сушки за счет ускорения массообмена; улучшение микробиологического состояния продукции и санитарно-гигиенических условий производства; улучшение качества, варочных свойств изделий, что особенно важно при переработки муки из мягких пшениц; сокращение расхода энергии на 10-15 % и уменьшение производственных площадей на единицу продукции.
Сушка с предварительной термической обработкой сырых изделий . Термообработка изделий перед сушкой может значительно сократить процесс их обезвоживания, поскольку позволит применить жесткие режимы сушки без опасения появления трещин. Это объясняется тепловой денатурацией белков и частичной клейстеризацией крахмала, что ведет к снижению энергии связи этих компонентов с влагой.
Назаровым предложен способ обработки сырых длинных макарон паровоздушной смесью температурой 95-98 °С и относительной влажностью 95 % в течение 2 мин, а короткорезаных изделий – сухим паром температурой 120-180 °С в течение 30 с с последующей сушкой продукта при жестких режимах.
Охлаждение изделий
Макаронная продукция, выходящая из сушилки имеет обычно повышенную температуру, равную температуре сушильного воздуха. Перед упаковкой ее необходимо охладить до температуры упаковочного отделения. При медленном охлаждении происходит стабилизация изделий: окончательно выравнивается влажность по всей толщине изделий, рассасываются внутренние напряжения сдвига, оставшиеся после сушки, а также некоторое снижение массы остывающих изделий за счет испарения 0,5-1 % влаги из них.
Минимальная продолжительность стабилизации составляет 4 ч, при этом изделия омываются воздухом температурой 25-30 °С и относительной влажностью 60-65 %.
Быстрое охлаждение высушенных изделий интенсивной обдувкой в охладителях различных конструкций или остывание их на ленточных транспортерах при подаче на упаковку нежелательно. Высушенные изделия за короткое время (около 5 мин) успевают охладиться до температуры цеха и последующей усушки их после упаковки не происходит, однако за короткий промежуток времени внутренние напряжения сдвига не только не успевают исчезнуть, но и увеличиваются, и если изделия были подвергнуты чрезмерно интенсивной сушке, растрескивание их и превращение в крошку может произойти уже после упаковки. В современных автоматизированных поточных линиях камеры стабилизации одновременно выполняют роль накопителей: в них накапливаются изделия, выработанные в ночную смену, что позволяет организовать упаковку изделий только в дневную и вечернюю смену.
Разделка сырых макаронных изделий состоит из обдувки, резки и раскладки, для того, чтобы подготовить полуфабрикат к сушке.
Сырые макаронные изделия для быстрой подсушки обдуваются воздухом, который забирается из помещения цеха. При этом содержание влаги в макаронных изделиях снижается на 2-3 %, в результате чего уменьшается пластичность полуфабриката, увеличивается его упругость, на поверхности образуется корочка, которая препятствует слипанию и искривлению изделий.
В процессе приготовления макаронных изделий их подвергают резке для получения продукта нужной длины и формы.
Коротко резанные изделия режут двумя способами. В первом случае нож скользит по поверхности матрицы или режет свисающую прядь на некотором расстоянии от матрицы. Во втором случае резка ведется после того, как изделия немного подсохнут.
Сырые изделия подают к сушилкам по наклонным спускам или пневмотранспортом. Резка и раскладка макарон зависит от способа сушки:
- кассетный (в кассетах);
- подвесной (на бастунах).
В первом случае использую кассеты, изготовленные из фанеры, деревянных планок и дюралюминия. Кассета представляет собой ящик, имеющий только две боковые стенки, между которыми укладывают макароны таким образом, чтобы через них вдоль трубок проходил сушильный воздух. При использовании подвесного способа применяют бастуны. Бастун – это полая алюминиевая трубка длиной 2000 мм с цапфами на концах, с помощью которого она опирается на цепи транспортера. На бастун развешивается макаронная прядь и протекает процесс сушки.
Макаронное тесто является хорошей средой для протекания микробиологических и биохимических процессов. Для их предотвращения тесто высушивают до содержания влаги 13,5-14 %, чтобы после охлаждения содержание влаги в них было не более 13 %.
Сушка – наиболее длительная стадия технологического процесса. Сушку макаронных изделий проводят конвективным способом, который основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом и нагретым воздухом. Процесс сушки протекает в два этапа:
1. при постоянной скорости сушки происходит более быстрое удаление влаги, связанной крахмалом;
2. протекает при убывающей скорости сушки – медленное обезвоживание белков.
Влага внутри теста перемещается в противоположных направлениях, что замедляет процесс сушки.
Идеальным режимом сушки является такой, при котором внутренний массоперенос влаги не будет отставать от влагоотдачи с поверхности изделий. Однако, осуществить такой режим сложно, т.к. процесс сушки чрезмерно замедляется, что может вызвать закисание продукта. Для ускорения процесса сушку проводят в жестких режимах, т.е. при интенсивной обдувке воздухом с высокой сушильной способность. Затем во избежание растрескивания высушивание ведут при мягких режимах сушки, когда влага медленно удаляется воздухом с низкой сушильной способностью.
Макаронные изделия на выходе из сушильной камеры имеют температуру приблизительно равную температуре сушильного воздуха. Перед упаковыванием изделия необходимо медленно охладить до температуры упаковочного отделения в течение 4 часов (не менее). При этом происходит стабилизация изделий: окончательно выравнивается влажность по всей толщине продукта, происходит некоторое снижение массы за счет испарения 0,5 – 1,0 % влаги.
Хранят готовые макаронные изделия при температуре 16-18 0 С и относительной влажности воздуха – не более 70 %.
Качество готовых макаронных изделий должно удовлетворять следующим требованиям: они должны иметь правильную форму, гладкую поверхность, быть стекловидными в изломе, однотонными по цвету с кремовым или желтоватым оттенком.
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируют макаронные изделия?
2. Какая форма может быть у макаронных изделий?
3. Какой длины выпускаются макаронные изделия?
4. Назовите способ формования макаронных изделий.
5. Какие виды добавок используются при производстве макаронных изделий?
6. Что такое меланж?
7. Чем отличается макаронная мука от хлебопекарной?
8. В чем отличие макаронного теста от других тестовых масс?
9. От чего зависит рецептура макаронного теста?
11. Назовите различные типы замесов?
12. Какие существуют способы формования макаронного теста?
13. Из чего состоит разделка сырых макаронных изделий?
14. Что такое бастун?
15. Назовите процессы сушки макаронных изделий.
16. По каким параметрам оценивают качество готовых макаронных изделий?
Основные методы сушки макаронных изделий
Способы интенсификации сушки макаронных изделий
Биохимические изменения крахмала и белка макаронных изделий и их технологических характеристик при термообработке и сушке
Изменение структурно-механических свойств макаронных изделий, подвергнутых гигротермообработке
Массообменные характеристики и равновесная критическая влажности макаронных изделий
Установка для сушки макаронных изделий по новой технологии и обоснование целесообразности внедрения нового способа сушки
ВВЕДЕНИЕ
Макаронные изделия благодаря низкой влажности могут длительное время сохраняться. Высушивание их является энергоёмким и длительным процессом из всех технологических стадий производства макарон. В последнее время большое внимание уделяется предварительной подготовке объекта сушки к обезвоживанию. Целью такой подготовки является снижение энергии связи влаги с материалом и изменение его теплофизических характеристик, обеспечивающих возможность применения "жестких" режимов сушки без ущерба для качества высушиваемого продукта.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СУШКИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
В макаронной промышленности в основном применяется конвективная сушка. Разработаны разновидности сушильных установок - от замкнутых камер до современных сушильных, туннельных, непрерывно действующих агрегатов, снабженных системами автоматического регулирования параметров режима сушки. Однако даже при высокой степени механизации и автоматизации этих установок процесс сушки изделий остается длительным. Известно немало исследований посвященных проблеме интенсификации этого процесса путем повышения сушильной способности воздуха; применения новых способов сушим; терморадиационный, радиационно-конвективный, сублимационный и др.
Режимы сушки, применяемые в макаронной промышленности, разнообразны. При выборе оптимального режима сушки необходимо учитывать технологические свойства макаронного теста.
Известно, что для конвективной сушки применяется в основном два типа режимов: непрерывный и пульсирующий.
Непрерывная сушка при постоянной сушильной способности воздуха проста в отношении регулирования параметров воздуха и процесса в целом. Параметры воздуха при этом режиме сушки остаются постоянными на протяжении всего процесса обезвоживания.
Основным недостатком непрерывного режима является то, что сушку проводят при высокой сушильной способности воздуха. Такой режим можно применять только для изделий стойких к деформации: суповых засыпок и порошкообразных, изделий. Сушка их происходит в более короткий срок, чем длиннотрубчатых, размеры их меньше, они лучше поддаются всесторонней обдувке воздухом за счет пересыпания.
Длиннотрубчатые изделия сушатся при трёхстадийном или пульсирующем режиме. Последний условно делится на следующие стадии. Первая стадия - предварительная сушка. Ее целью является стабилизация формы изделий предотвращение зависания, плесневения и вытягивания. "Подсушка"" длится от 30 мин до 2 ч. и протекает при сравнительно "жестких" режимах в течение которых удаляется от 1/3 до половины влаги от того количества, которое должно быть удалено за время сушки из макаронных изделий.
Такое интенсивное обезвоживание возможно только на первом этапе сушки, когда макаронное тесто пластично и отсутствует опасность появления трещин. Дальнейшее ведение процесса при "жестком" режиме невозможно, так как это приведет к растрескиванию изделий, возникший при этом большой градиент влажности и возросшие напряжения нельзя будет уменьшать, поскольку макаронное тесто приобрело свойства упругого тела.
Во избежание растрескивания проводится вторая стадия – отволаживание. Путем повышения относительной влажности воздуха добиваются "размягчения корочки" за счет увлажнения поверхностного слоя в результате происходит снижение градиента влажности и рассасываются возникшие напряжения. Этот процесс лучше вести при сравнительно высоких температурах и относительной влажности воздуха, при которых скорость диффузии влага увеличивается, а испарение влаги с поверхности уменьшается. В этих условиях продолжительность отволаживания сокращается.
Третья стадия - окончательная сушка - проводится при "мягком" режиме для того, чтобы касательные напряжения не превысили предельного значения, так как изделия находятся в состоянии упругих деформаций. При этом скорость испарения влаги с поверхности должна быть соизмерима со скоростью ее подвода из внутренних слоев к верхнему слою. На этом этапе сушку можно чередовать с отволаживанием.
Большое значение имеет медленное охлаждение продукции после ее сушки, чтобы к моменту упаковки градиент влажности был минимальным. При резком охлаждении возможно образование трещин за счет недостаточного выравнивания влагосодержания по слоям изделия.
И.М. Савиной исследован трехстадийный режим сушки короткорезанных изделий. Установлено, что на общую продолжительность сушки оказывает большое влияние количество влаги, удаляемое в период предварительной сушки. Сопоставлен трехстадийный режим сушки с непрерывной сушкой при постоянных параметрах воздуха (t = 60 °С; φ = 70 %; V = 0,9 м/сек). В обоих случаях получено хорошее качество продукта, однако продолжительность сушки при трехстадийном режиме оказалась на 20-25 % короче.
И. Т. Тараным предложен 5-ти стадийный режим сушки длиннотрубчатых макаронных изделий: предварительная сушка; кратковременное (глубокое) отволаживание; повторная сушка; длительное (поверхностное) отволаживание и досушка.
Применение многостадийного режима значительно сократила продолжительность процесса сушки до 10-12 ч.
В макаронной лаборатории ВНИИХП проведена работа по изучению сушки макарон во вращающихся цилиндрических кассетах по методу французской фирмы Bassane .
Доказана возможность получения прямых трубчатых макаронных изделий и установлено, что цилиндрическая кассета должна иметь отношение Д/L = 0,47, торцевые стенки - сплошные, гладкие, без перфораций. В кассету следует помещать изделия влажностью не более 29 %; объем кассеты заполнять сырыми изделиями на 62-65 %. Найдена зависимость скорости обдувки макарон воздушным потоком от живого сечения кассеты при различной частоте ее качания.
На основании экспериментальных данных выявлено наиболее оптимальное значение площади живого сечения обечайки для кассеты – 45 %.
Рекомендуется предварительную сушку осуществлять сушильным агентом (температура воздуха 50 °С и относительная влажность 65 %) со скоростью 5 м/с ев при амплитуде качания кассеты 140 °С и частоте ее качания 15-12 качаний в минуту. Продолжительность сушки 1,5 часа, конечная влажность полуфабриката – 22 %.
После предварительной сушки, перед началом окончательной сушки изделия необходимо подвергнуть отволаживанию в течение 60 мин при температуре воздуха 47 °С, влажности 88-94% и частоте вращения кассеты 2 об/мин.
Окончательную сушку необходимо проводить воздухом при следующих его параметрах: температура – 50 °С, относительная влажность – 80 %, скорость воздушного потока - 5 м/сек. Амплитуда качания кассеты – 180 °С, частота качания - 15 качаний в минуту, продолжительность качания и обдувки - 20 мин; отволаживание следует осуществлять в течение 40 мин при температуре воздуха 47 °С, относительной влажности 88-94 %, частоте вращения кассеты 2 об/мин. Затем цикл повторяется. Общая продолжительность сушки макарон 17-18 час.
В настоящее время в различных отраслях промышленности находит применение терморадиационный метод энергоподвода, при котором интенсификация процесса сушки достигается за счёт использования коротковолнового инфракрасного излучения.
Вопрос использования инфракрасного излучения для сушки макаронных изделий впервые изучен А. С. Гинзбургом, И. Х. Мельниковой, Н. А. Лукьяновой, И. М.Савиной и др.
Отмечено, что ввиду особенностей движения влаги под действием инфракрасных лучей наблюдается очень быстрое обезвоживание поверхностного слоя за счет появления значительного температурного перепада внутри материала. В результате резкого снижения влажности не поверхности происходит неравномерная усадка рядом лежащих слоев, что вызывает растрескивание материала. Вследствие этого непрерывное облучение нельзя применять при сушке макарон и макаронных изделий. Предложен комбинированный терморадиационно-конвективный метод сушки, при котором происходит сочетание периодического облучения сушимого материала с конвективной сушкой.
Дня макарон обыкновенных (диаметром 7 х 4,5 мм) из муки I сорта рекомендован следующий режим сушки:
| Температура среды (t С), °С...........................................................................................37 |
| Относительная влажность сушильного воздуха, % ..................................................70 |
| Скорость движения воздуха вад слоем макарон, м/сек...........................................2,6 |
| Температура генератора облучения (t г ен), °С.........................................................100 |
| Соотношение продолжительности облучения и отлежки (;), сек …...5:100 |
| Расстояние от макарон до излучателей (облучение двухстороннее), мм...............40 |
| Продолжительность сушки (), час ……………………………….....................2,6 |
Опыты Ф. Стаффа (США) показали, что при применении инфракрасного излучения продолжительность сушки короткорезанных макаронных изделий, изготовленных из высокопротеиновой пшеничной и соевой муки, значительно уменьшается. При этом изделия приобретают коричневый оттенок.
В макаронной лаборатории ВНИИХП (бывшей ЦНИЛМап) проведена работа по изучению процесса радиационной сушки трубчатых макаронных изделий в подвесном состояний. Для этого параллельно макаронным прядям устанавливали излучатели панельного типа, выполненные в виде чугунных плит с заложенными в них спиралями. Температура генераторов излучения составляла 150 °С; расстояние от поверхности излучателя до изделия 170мм, продолжительность облучения более 3 мин.
Для макарон типа «Соломка» (диаметр 8 мм) из муки 1 сорта (из твердой пшеницы) лучшие результаты для комбинированной терморадиационно-конвективной сушки получены при следующих режимах:
предварительная терморадиационно-конвективная сушка, состоящая из трёх циклов; в каждом цикле облучение при t = 1б0 °С, осуществляемое в течение 3 мин, чередуется с конвективной сушкой в течение 2 часов при следующих параметрах: t = 32 – 35 °С; φ = 85 %; V= 0,5 м/с, при этом удаляется 7,5% влаги;
ступенчатая конвективная сушка при повышающейся сушильвой способности воздуха:
t = 32-35 °С; φ = 85 %; V = 0,5 м/с до W = 19-19,5 %
t = 32-35 °С; φ = 75-80 %; V = 0,5 м/с до W = 15 %
t = 32-35 °С; φ = 67-71 %; V = 0,5 м/с до W = 13%
Общая продолжительность сушки составляет 9,5 часов, что на 8,5 часов меньше, чем при конвективой сушке без облучения. Об эффективности облучения свидетельствует то, что в основном длительность процесса сокращается за счет начальной «под сушки» (от 29 до 22 %), в этой зоне продолжительность сушки сокращается на 5 часов, то есть больше, чем на 50% от общей продолжительности всего процесса. Характерно, что после предварительного облучения процесс сушки протекает более интенсивно; очевидно, что режим сушки может быть более жестким, чем обычно,
Г. Хаммел (Англия) отмечает, что применение инфракрасного излучения возможно и для сушки короткорезаных изделий. Однако использование ламп в качестве генераторов увеличивает габариты установки.
При комбинированном способе сушки продолжительность процесса может быть сокращена до 3 часов, однако, качество продукта ухудшается, а сокращение длительности процесса сушки до 1 часа вызывает резкое ухудшение качества продукции.
Карасони Ласло и Харчиттау Еммиль (Италия) провели исследования возможности использования инфракрасного излучения для сушки макаронных изделий. При этом применяли панели пря расстоянии продукта до генератора 80-100 мм; режим сушки прерывистый; облучение 5-30 сек, отлежка 40 сек. В этот период тесто охлаждали воздухом комнатной температуры. Таким путем проводили сушку до равновесной влажности. Однако не удалось добиться получения изделий без трещин. КПД сушильной установки был в пределах 4-6 %. Установлено, что все работы, проводимые с целью интенсификации процесса сушки, можно объединить в одно направление: длительность обезвоживания регулируется сушильной способностью воздуха или применением новых методов энергоподвода, при этом "вла- гоудерживеющая способность" объекта сушки (макаронных изделий) остается неизменной.
Снижение "влагоудерживеющей способности" сырых макарон возможно при изменении свойственных им специфических, физико-химических свойств. Сущность этих изменений заключается в том, что путем предварительной обработки у объекта снижается энергия связи влаги с составляющими компонентами теста. Таким образом изделия подготавливаются к процессу обезвоживания.
В последнее время в литературе освещается вопрос изыскания метода предварительной обработки объекта сушки, позволяющего снизить энергию связи влаги с материалом. Однако эффективным методом снижения энергии связи влаги с сухим веществом можно считать такой, который позволил бы наряду с сокращением продолжительности сушки получить готовый продукт, отвечающий всем требованиям стандарта. В связи с этим возникла необходимость отыскания способа предварительной обработки макаронных изделий, позволяющего получить продукцию хорошего качества.
СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СУШКИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
В Швейцарии гидротермическая обработка дополняется последующим замораживанием изделий при температуре минус 2б °С в течение 15 - 25 мин.
В США предлагается использовать термообработку сухим паром при температуре 101- 180 °С, предварительно «подсушенных» изделий при инфракрасном энергоподводе в течение 5-30 сек.
Во Франции для ускорения сушки сырые макаронные изделия после прессования варятся и затем выдерживаются в этиловом спирте, который постепенно вытесняет из них влагу; после итого изделия быстро высушиваются, а спирт регенерируется.
А.С. Гинзбург, В.И. Сыроедов, Н.И. Назаров рекомендуют с целью снижения энергии связи влаги с материалом и интенсификации внутреннего переноса влаги применять поверхностно-активные вещества (ПАВ), например, этиловый спирт, гексан или толуол, отличающиеся малым коэффициентом поверхностного натяжения.
В МТИПП проведены исследования с целью проверки следующих видов термообработки макаронных изделий: гидротермической с промывкой поверхности изделий холодной (t =15°С) или горячей водой (t = 100 ° С) и без промывки с последующим замораживанием и без замораживания, а также гигротермической обработки, осуществляемой по тем же вариантам.
Данные показывают, что все виды предварительной термической обработки макарон значительно сокращают общую продолжительность сушки. Так, сушка макарон стандартной влажности после гидротермической обработки с промывкой в холодной воде в течение 5 мин и с последующим замораживанием при температуре минус 25 °С в течение 25 мин, составила 177 мин. Параметры сушильного агента были следующие: температура 90 °С, относительная влажность 30 %. Потери сухих веществ при варке, увеличение объёма, цвет и структура в изломе отвечали требованиям ГОСТа. Однако, недостатком этих методов является слипание изделий. Для устранения склеивания применяли промывку изделий холодной и горячей водой, их замораживание и обработку в вибрационном поле. Тем не менее это все оказалось не эффективным. Вместе с тем гигротермическая обработка в кассетах, по сравнению с гидротермической, значительно сокращает продолжительность сушки макаронных изделий. Так, продолжительность сушки гигротермически обработанных и замороженных макаронных изделий составила 115 мин, а без замораживания 90 мин. При этом такие показатели качества готовых издали как потери сухих веществ в варочной воде, увеличение объема находились в пределах требований ГОСТа. Однако все-таки наблюдалось частичное слипание изделий.
Анализ приведенных выше данных позволил сделать вывод о преимуществе гигротермообработки перед гидротермообработкой.
Сушка макаронных изделий, подвергнутых гигротермообработке в подвесном состоянии на бастунах, при параметрах сушильного агрегата φ = 80 %; t = 60 °С; V = 1 м/сек, позволила полностью избежать слипания продукции, качество которой отвечало всем требованиям ГОСТа. Гигротермообработка проводилась при постоянной начальной влажности изделий. Параметры пара также не изменялись. Изучено влияние продолжительности (1-5 мин) гигротермообработки с интервалом в 1 мин на процесс сушки и качество изделий. Установлено, что гигротермическая обработка изделий оказывает существенное влияние на процесс сушки.
На рис. 1 представлены кривые сушки макаронных изделий с гигротермической обработкой (τ т.о.) продолжительностью 2 и 5 мин и без нее. Процесс сушки осуществляли при "жестких" постоянных параметрах сушильного агента. Применение "жесткого" режима сокращает время обезвоживания изделий не подвергнутых гигротермообработке с 18-24 час до 13,6 час. Надо отметить, что в промышленных условиях сушка ведется при более «мягких режимах» Однако при "жестком" режиме сушки внешние слои изделий высыхают значительно быстрее внутренних за счет появления больших градиентов влажности и наблюдается растрескивание макарон как в процессе сушки, так и при их хранении.
Рис.1. Кривые сушки макаронных изделий:
1 - без гигротермической обработки; 2, 3 - с гигротермической обработкой в течение соответственно 5 и 2 мин.
Гигротермическая обработка изделий перед сушкой значительно сокращает процесс обезвоживания, так как позволяет применять "жесткие" режимы сушки без опасения появления трещин. При этом протекает два взаимосвязанных процесса: тепловая денатурация белков и модификация крахмала. Последняя в условиях дефицита влаги не переходит границу клейстеризации первого ряда. Денатурация белков ведет к снижению энергии связи влаги с белками теста и к упрочнению структуры последнего. Так, прочность на разрыв изделий, не обработанных теплом составляет 320 г, а обработанных - 790 г.
Макаронные изделия, предварительно термообработанные, не подвергались растрескиванию в процессе хранения в течение 6 месяцев и более. Кривые сушки представленные на рис.1 показывают, что начальная влажность изделий без обработки и после неё резко различается. Так, макароны с гигротермообработкой имеют W = 54,6 %, а без неё - 47,5 %. Также существенно отличается и первая критическая влажность (W): в первом случае она равна 34 %, во втором – 30 %.
Однако влагосъем в первый период сушки у макарон после гигротермообработки больше, чем у изделий без неё. У термообработанных макарон он составляет 20,6 %, а у необработанных - 17,5 %. Следует также отметать, что продолжительность первого периода сушки в первом случае меньше (55 мин), чем во втором (125 мин).
Второй период сушки значительно увеличивается в случае сушки макарон без термообработки (690 мин против 480 мин). При данной продолжительности гигротермообработки равновесная влажность макарон незначительно изменяется (с гигротермообработкой W= 13 %, без неё -14 %); при этом относительная влажность воздуха – 80 %, температура – 60 °С, скорость - 1,0 м/сек.
На рис.2 представлены кривые скорости сушки, продолжительность которых в первом и во втором периодах значительно больше у макаронных изделий, подвергнутых гигротермообработке. Скорость сушки в первом периоде (N с ) больше у макарон, прошедших 2-х минутную гигротермообработку и составляет 0,31 %/мин по сравнению с 0,14 %/мин для изделий без обработки.
Увеличение продолжительности гигротермообработки с 2 до 5 мин приводит к увеличению длительности сушки почти в 2 раза, (см. рис. 1), что объясняется углублением зоны клейстеризации крахмала, в результате чего происходит образование более прочных связей влаги с єтим компонентом теста. Скорость сушки при 2-х минутной гигротермообработке как в первом, так и во втором периоде выше, чем при 5-ти минутной гигротермообработке (см. рис. 2). Сравнение кривых сушки и ее скорости при гигротермообработке в диапазоне 1-5 мин показывает, что 2-х минутная обработка является оптимальной по показателю общей продол-жительности сушки. Путём математической обработки экспериментальных данных, проведенной на ЭЦВМ БЭСМ-6, получены уравнения кривых сушки макаронных изделий в1 и во 2 периодах и скорости сушки:
Для первого периода: (от W до W)
W = B - A; - A = N (1)
где W - текущая влажность, соответствующая 1периоду сушки, %;
W - первая критическая влажность макаронных изделий, %;
W - начальная влажность макаронных изделий, %;
Продолжительность сушки в 1 периоде, мин;
В, А - коэффициенты уравнения (В - %, А - %/мин);
Скорость сушки, %/мин;
Рис. 2 Кривые скорости сушки макаронных изделий:
1, 2 – с гигротермической обработкой в течении соответственно 2 и 5 мин; 3 – без гигротермической обработки.
Для второго периода: (от W до W , причем W стремится к W)
W = W + С exp (-m)
дифференцируя уравнение (2), получим уравнение скорости сушки
M C exp (-m), (2)
где W - вторая критическая влажность, %;
W - равновесная влажность, %;
W - текущая влажность соответствующая 2 периоду сушки, %;
Продолжительность сушки во 2 периоде, мин;
С - коэффициент уравнения, %;
m - степень экспоненты, 1/мин;
Скорость сушки во 2 периоде сушки, %/мин.
В табл.1 приведены численные значения коэффициентов уравнения (1) и (2) кривих сушки и скорости сушки макаронних изделий в зависимости от параметров гигротермообработки и сушки.
Таблица 1
| Параметры гигротермообработки |
Коэффициенты уравнений |
|||||||
| 1 период сушки |
2 период сушки |
|||||||
БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КРАХМАЛА И БЕЛКА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ И СУШКЕ
Кинетика процесса сушки гигротермообработанных макаронных изделий . В промышленности для сушки трубчатых макаронных изделий используется "мягкий" трехступенчатый пульсирующий режим, часто меняющейся сушильной способностью воздуха.
Применение предварительной гигротермической обработки сырых изделий позволило применить более «жесткие» режимы с постоянной сушильной способностью воздуха. В результате исключается растрескивание изделий, как в процессе сушки, так и при длительном хранении. Этому способствует также введение в процесс сушки заключительной технологической операции - стабилизации изделий, которая по своей физико-химической сущности аналогична кондиционированию изделий.
Режим сушки нагретым воздухом (без предварительной обработки паром) характеризуется следующими параметрами: температурой воздуха (); относительной влажностью воздуха (); скоростью движения воздуха ().
С введением гигротермообработки появляется четвертый параметр - продолжительность гигротермообработки (). Эти параметры влияют не только на скорость сушки, но и на критическую равновесную влажность материала, а также на свойства и качество продукции. Поэтому необходимо найти такой режим сушки, который при минимальной длительности сушки и наименьшем расходе энергии обеспечит высокое качество готовых изделий.
Кинетика процесса сушки макаронных изделий, подвергнутых предварительной гигротермической обработке, изучалась в диапазоне изменения параметров: относительной влажности воздуха от 50 до 80 %; температуры воздуха от 50 до 80 °С; скорости воздуха от 0,5 до 2,0 м/сек.
Как показали исследования, сушка гигротермически обработанных макаронных изделий протекает тем интенсивнее, чем ниже относительная влажность и выше температура и скорость сушильного агента. Однако окончательно судить о величинах оптимальной влажности, температуры и скорости сушильного агента можно лишь с учетом показателей качества готовых изделий. Оценка качества изделий проводилась по следующим показателям: кислотность, цвет изделий, прочность на приборе Строганова, кулинарные свойства (количество сухих веществ, переходящих в варочную воду; коэффициент увеличения объема; увеличение массы макарон при варке; продолжительность варки). Были исследованы изменения: атакуемости крахмала амилолитическими ферментами и белковых веществ протеолитическими ферментами; а также содержание азота в варочной воде и водорастворимого азота под действием гигротермической обработки.
Биохимические изменения крахмала и белка макаронных изделий при гигротермо- обработке и сушке. Структура крахмала имеет большое значение при определении свойств вырабатываемых макарон. От нее зависят товарные и кулинарные свойства изделий. Одним из способов выяснения степени изменения крахмала является определение атакуемости его амилазами.
Известно, что при механическом или тепловом воздействии на крахмальные зерна увеличивается показатель атакуемости их амилазами. Крахмал, подвергнутый обработке (механической, тепловой и т.д.) осахаривается β-амилазой скорее, чем необработанный. При этом заметнее всего повышается атакуемость крахмала при действии β-амилазы пшеницы. Были проведены опыты по определению атакуемости крахмала амилазами при действии гигротермообработки и при различных параметрах сушки. Атакуемость крахмала определяли по увеличению содержания редуцирующих сахаров, образующихся под действием ферментной вытяжки β-амилазы (глицериновой вытяжки из пшеничной муки) в тесте при температуре 40°С в течение 1 часа; она выражалась в миллиграммах на 10 г сухого вещества теста в пересчете на мальтозу. Изменение биохимических характеристик макаронных изделий при гигротермообработке и сушке даны в табл.2.
Из данных табл.2 видно, что атакуемость крахмала β-амилазой в макаронных изделиях без гигротермообработки составляла 100 мг на 10 г сухого вещества теста в пересчете на мальтозу, а после обработки макарон паром в течение 2 мин увеличилась до 236,5 мг т.е.более чем в 2 раза. При чем с увеличением продолжительности гигротермообработки атакуемость крахмала β-амилазой возрастала и при 5-ти минутной обработке составляла 253,5 мг. Повышение атакуемости связано, следовательно, с частичной клейстеризацией крахмала при термообработке изделий паром, что хорошо согласуется с замедлением скорости сушки при увеличении продолжительности гигротермообработки. Параметры сушильного агента также оказывали влияние на атакуемость крахмала-амилазой. При повышении его температуры с 50 до 60 °С атакуемость увеличивалась от 156 до 236,5 мг. Дальнейшее возрастание температуры приводило к инактивации β-амилазы, что вызывало снижение атакуемости крахмала. Так, этот показатель при температуре 70 и 80 °С снижался соответственно до 190,5 и 166 мг. При относительной влажности воздуха 60 % атакуемость составила 219мг, а при 80 % - 236,5 мг. Атакуемость крахмала β-амилазой при скорости воздуха м/сек: 0,5 - 167 ; 1,0-236,5; 1,5 - 225; 2,0 - 204 мг.
Показатель атакуемости крахмала оказался чувствительным к изменению относительной влажности и скорости сушильного агента. При постоянной температуре воздуха С60°С) возрастание его относительной влажности и скорости до 1,0 и/сек атакуемость крахмала увеличивалась, что объяснялось углублением его клейстеризации за счет более интенсивного прогрева изделий.
Гигротермообработка изделий вызывает денатурацию белков клейковины, которые становятся менее растворимыми и теряют каталитическую активность. Атакуемость белковых веществ протеолитическими ферментами оценивалась по накоплению водорастворимого азота. Из результатов, приведенных в табл. 2, видно, что атакуемость белковых веществ макарон без гигротермообработки составляла 39,0 %, а при 2-х минутной обработке паром - 30,35%. При увеличении продолжительности гигротермообработки до 5 мин, атакуемость снижается до 27%.Таким образом, установлено, что в результате гигротермообработки происходит тепловая денатурация, способствующая снижению активности белковых веществ. Процесс сушки также вызывает значительную денатурацию белка даже при применении слабой тепловой обработке. В связи с этим представляет интерес проследить как меняется ак- тивность белковых веществ в зависимости от параметров режима сушки. По показателю атакуемости белковых веществ можно рекомендовать параметры сушки.
Таблица 2
| Продолжительность гигротермообработки |
Параметры сушильного агента |
Атакуемость крахмала β-амила-зой пшеницы, мг маль тозы на 10 г СВ |
Атакуемость белковых веществ по на- копле-нию водораствори-мого азота, |
||||
| относи- тельная влажность |
температура |
Скорость |
|||||
Повышение температуры воздуха в сушильной камере воздействует по-разному на атакуемость белковых веществ. Так при увеличении температуры с 50 до 70 °С атакуемость белковых веществ возрастала с 29,6 до 31,6 %, дальнейшее повышение температуры снижало атакуемость до 25,6 %. Изменение скорости сушильного агента также по-разному влияет на атакуемость белковых веществ. При скорости м/сек: 0,5 - 26,96; 1,0 - 30,3; 1,5 - 34,05, а при 2,0 -32,7%. Рассматривая влияние параметров сушильного агента на атакуемость белковых веществ, видим, что при сушке гигротермообработанных трубчатых макаронных изделий оптимальными являются температура воздуха 60-70 °С, скорость воздуха 1,0 - 2,0 м/сек. Одновременно была проведена проверка изменения белково-протеиназного комплекса в макаронах с применением гигротермической обработки. При этом определяли количество общего азота в варочной воде и водорастворимого азота. В результате гигротермической обработки снижалось количество азотистых веществ в варочной воде. Так, при увеличении температуры с 50 до 70 °С атакуемость белковых веществ возрастала с 29,6 до 31,6%, дальнейшее повышение температуры снижало атакуемость до 25,6 %. Изменение скорости сушильного агента также по-разному влияет на атакуемость белковых веществ. При скорости м/сек: 0,5 - 26,96; 1,0 - 30,3; 1,5 - 34,05, а при 2,0 -32,7%. Рассматривая влияние параметров сушильного агента на атакуемость белковых веществ, видим, что при сушке гигротермообработанных трубчатых макаронных изделий оптимальными являются температура воздуха 60-70 °С, скорость воздуха 1,0 - 2,0 м/сек. Одновременно была проведена проверка изменения белково-протеиназного комплекса в макаронах с применением гигротермической обработки. При этом определяли количество общего азота в варочной воде и водорастворимого азота. В результате гигротермической обработки снижалось количество азотистых веществ в варочной воде.
Изменение те хнологических характеристик готовых изделий. Процесс сушки существенно влияет на качество готовой продукции, и выбор оптимальных параметров зависит от показателей качества готовой продукции. О вкусовых достоинствах или дефектах макаронных изделий судят по их кислотности, которая по ГОСТу не должна превышать 3-4 град. Цвет макаронных изделий должен быть желтоватым, свойственный изделиям из муки, полученным из твердой пшеницы. На цвет готовых изделий влияет ряд факторов; цвет сырья, условия ведения технологического процесса и т.д.
Как показали исследования с применением гигротермической обработке цвет изделий резко меняется, они приобретают приятный янтарно-желтый цвет; при этом поверхность макарон становится глянцевитой и прочность их значительно возрастает. Прочность изделий (определяемая на приборе Строганова) без гигротермообработки при «жестком» режиме сушки ниже значения ГОСТа и равна 606 г. С применением гигротермообработки величина прочности макаронных изделий резко возрастает и при 2-х минутной достирает 2070 г. Другой важной характеристикой потребительской ценности макаронных изделий являются свойства их при варке: продолжительность варки до готовности, увеличение массы сваренных изделий, потери сухих веществ в варочной воде, увеличение объема макарон в процессе варки. Все эти показатели определялись по стандартным методикам. Количество сухих веществ, перешедших в варочную воду с применением гигротермообработки, сокращалось и составляло 4,21 % по сравнению с 5,19 % (без обработки паром), при этом коэффициент увеличения объема несколько увеличивался с 3,28 до 3,32 раз и находился в допустимом пределе. Увеличение массы макаронных изделий при варке снижалось у макарон, выработанных с применением гигротермообработки (в течение 2 мин), от 173 до 168 %. Относительная влажность воздуха также сказывалась на варочных показателях. Так, повышение относительной влажности воздуха с 50 до 80 % способствовало снижению количества сухих веществ» переходящих в варочную воду, уменьшению коэффициента увеличения объема (от 3,5 до 3,32 раз) и показателя увеличения массы макаронных изделий при варке. Температура и скорость сушильного агента незначительно влияли на варочные показатели.
Также отметим, что применение гигротермообработки способствует снижению продолжительности варки изделий до готовности с20 до10 мин. Появление трещин в изделиях фиксировалось черев 3-4 часа после сушки.
Рассматривая основные технологические показатели макаронных изделий, можно сделать вывод, что применение гигротермообработки существенно повышает качество готовой продукции. Кондиционирование макаронных изделий. Применение "жестких" режимов сушки вызовет опасность образования трещин на поверхности и в глубинных слоях изделий даже при условия значительного упрочения структуры макаронной трубки. Причины образования трещин заключаются в неравномерности сушки, усадочных процессах и возникновении касательных напряжений, превышающих предельно допустимые значения.
Чем прочнее структура, тем меньше вероятность образования трещин, однако полная гарантия предотвращения растрескивания возможна при переходе к "мягким" режимам сушки или применении кондиционирования (стабилизации) изделий на завершающей стадии сушки при достижении ими влажности 18 %. Целью кондиционирования (стабилизации) является снятие напряжений, возникших в процессе сушки макарон при "жестком" режиме.
Кондиционирование проводили следующим образом: макароны в рабочей камере установки обрабатывали паровоздушной смесью с требуемыми параметрами. При этом высушенные изделия увлажняли примерно до 14%, причем внешние слои достигали более высокой влажности, чем внутренние. Вследствие этого происходило растяжение влажных слоев и снятие касательных напряжений. После кондиционирования изделия выдерживали на воздуха. Во время стабилизации изделия охлаждали да температуры воздуха помещения, а влажность их достигала стандартной величины.
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ГИГРОТЕРМООБРАБОТКЕ
После гигротермобработке изделия хоть и упрочняются. Но остаются достаточно пластичными. Растрескивание и коробление макаронных изделий обусловлено неравномерным распределением влага внутри материала, вследствие чего возникает объемно-напряженное состояние. Нормальные напряжения, вызванные растяжением, и касательные напряжения, возникающие за счет сдвиговых деформаций, могут превысить предельно допустимые значения и вызвать разрушение структуры.
Представляет интерес выяснить основные реологические характеристики макаронного теста, подвергнутого гигротермообработке при разной влажности, так как они определяют нормальные и касательные напряжения в материале,
Н.Е. Нетушил провел испытания макаронного теста на растяжение. Однако с применением предварительной гигротермообработки этот способ определения реологических характеристик применять невозможно, потому что, начиная с влажности 34%, изделия становятся достаточно прочными, а используемые зажимы образца не позволяют производить испытания на растяжение: макаронное тесто выскальзывает из зажима и обрыв происходит не на середине, как требует методика, а вблизи зажатого конца образца. Испытания высушенных изделий проводили на сжатие. Для исследования брали образец макаронных изделий размерами (мм): длина - 50, диаметры внешний и внутренний соответственно 7 и 4,5.
Изменение размеров образца несколько меняет результаты испытания, что объясняется влиянием масштабного фактора.
Главными критериями оценки структурно-механических свойств служат прочность и характеристические параметры релаксационного процесса (упруго-кинетические и реологические). В работах И.С. Мельниковой и Н.Е. Нетушил описано влияние влажности изделий на изменение в процессе сушки пластично-упругих деформаций. Однако отсутствуют данные о том какие коррективы в эту взаимосвязь может внести предварительная гигротермообработка объекта сушки. Для изучения этого вопроса в МТИПП изготовлен специальный прибор для измерения нагрузки при постоянной скорости деформации на сжатие макаронной трубки в продольном на правлении.
Прибор (рис. 3) состоит из электродвигателя, который с помощью ременной передачи приводит в движение винт (система передач от электродвигателя к винту позволяет менять скорость в отношении 1:2:4)
Рие.З. Схема прибора для исследования реологических характеристик макаронных изделий в процессе сушки:
1 - электродвигатель; 2 - ременная передача; 3 - винт; 4 - упругий элемент; 5 -осциллограф; 6 – тензоусилитель
Нагрузка, прикладываемая к макаронной трубке в осевой плоскости по всей длине образующей перпендикулярной оси, передается на упругий элемент - стальную балку прямоугольного сечения, лежащую на двух опорах. Под действием нагрузки деформируется не только балка, но и тензодатчики сопротивления, наклоненные на нее и собранные в мостовую схему. С измерительной диагонали ток черед усилитель передайся на осциллограф и записывается на диаграмму сжатия макаронной трубки,. По оси ординат этой диаграммы откладывав нагрузка, а по абсциссе - абсолютное сжатие трубки, пропорциональное времени нагружения. Испытание на сжатие проводили на следующих этапах технологического процесса: после прессования после гигротермообработки, через определенные интервалы в течение всего процесса сушки. Прилагаемая нагрузка меняется от нуля до величины сжатия или разрушения образца. Между приложенной нагрузкой и внутренними силами в образце в каждый момент времени сохраняется равновесие. Зависимость между напряжением σ и деформацией ε макаронного образца изображается в виде графика на осциллограмме.
По диаграмме изменения σ = f (ε) при различных значениях влажности теста можно проследить изменение основных структурно-механических показателей как в процессе гигротермообработки, так и в процессе сушки.
В табл. 3 представлены результаты основных структурно-механических показателей макаронной трубки. Как видно из данных табл. 3, предварительная гигротермообработка существенно изменяет реологические показатели. Так, - возрастает на порядок от 8 кПа до 23 кПа, максимальное напряжение сжатия m ах, касательное напряжение кс, модуль упругих деформаций Е (условный) увеличивается в 2 раза, а модуль упруго-пластических деформаций Е уменьшается от 727кПа до 577 кПа, что еще раз подтверждает выводы о упрочении структуры изделий, выработанных с применением предварительной гигротермообработки.
Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделийТаблица 3
Реологические характеристики претерпевают значительное изменение в процессе дальнейшей сушки, при этом различаются два периода (1 период соответствует постоянной скорости сушки, 2 - убывающей скорости). В первый период все реологические характеристики остаются неизменными, а при влажности W = 33,2 близкой к значению критической влажности, основные структурно-механические показатели начинают возрастать. С влажности 33,2 начинается приближение значения модуля упругопластических деформаций Е к величине условного модуля упругости Е, при этом происходит затухание пластических деформацией изделия в основном приобретают упругие свойства.
На рис. 4 приведены кривые изменения максимального напряжения макаронной трубки в процессе сушки. Кривые имеют два характерных участка. Точка перегиба лежит на границе перехода от первого ко второму периоду сушки, которая в то же время соответствует переходу от пластического состояния вещества к упругому. В опытах начальная влажность и максимальное напряжение сжатия изделий одинаковы W = 45 %, m ах = 105 кПа. В результате гигротермообработки происходит увлажнение изделий до W = 54,6 % и при этом максимальное напряжение сжатия увеличивается до m ах = 200 кПа. Уже с этого момента разница между значениями величин максимального напряжения сжатия изделий, подвергнутых гигротермообработке и без нее, равна 100 кПа, а к концу сушки при W = 16% эта разница возрастает до 750 кПа,
Точки перехода от прямого участка к криволинейному не совпадают ни по значению влажности, ни по величине максимального напряжения сжатия. Переход в упругое состояние у макарон, подвергнутых гигротермообработке, происходит с опережением (на 4 – 5 %) по сравнению с изделиями без обработки. Из приведенных графиков следует, что гигротермообработка изделий приводит к их существенному упрочнению. В процессе сушки многие материалы, в том числе и макароны уменьшают свои размеры, т.е. происходит усадка. При неправильном ведении процесса сушки макаронные изделия растрескиваются. Причиной последнего является неравномерная усадка слоев высушиваемого материала. Интенсифицированные режимы сушки макарон лимитируются их усадкой.
Гигротермообработка приводит к упрочнению структуры макаронных изделий, вызванному денатурацией белков. В свою очередь денатурация белков способствует уменьшению размеров материала. Но гигротермообработка увеличивает массу вещества за счет увлажнения изделий. Этим объясняется неизменность размеров макаронных изделий, подвергающихся обработке паром.
Рис. 4. Кривые изменения максимального напряжения сжатия макаронной трубки в процессе сушки:
1 - без гигротермообработки; 2 – с двухминутной гигротермообработкой
Однако в процессе сушки характер усадки макаронной трубки гигротермообработанных макарон отличен от усадки обычо приготовленных. По данным экспериментов установлены коэффициенты линейной усадки для двух периодов сушки и , относительная усадка δ, коэффициенты объёмной усадки β и объёмная усадка δ. Сравнивая значения коэффициентов линейной и объемной усадки макаронных изделий без гигротермообработки и с ней, видно, что обработка паром способствует снижению коэффициента линейной усадки. Коэффициент объемной усадки также уменьшается с применением гигротермообработки. Такое изменение линейной и объемной усадки в связи с применением гигротермообработки позволяет вести сушку макаронных изделий при «жестком» режиме, так как возможность появления трещин снижается.
Но опасность возникновения трещин все-таки остается, и особенно во второй стадии сушки. В качестве критерия для оценки опасности трещинообразования можно принять критерий Кирпичева:
K
(3)
где - поток массы;
Определяющий размер;
Среднее влагосодержание, соответствующее критерию Фурье
Важно отметить, что при обычном методе сушки максимально допустимое значение массообменного критерия Кирпичева для макарон составляет около 0,6. Применение предварительной гигротермообработки способствует увеличению прочности и приводит к тому, что изделия способны выдержать более высокие касательные напряжения. Поэтому максимально допустимое значение массообменного критерия Кирпичева для макарон, прошедших предварительную гигротермическую обработку, возрастает до 1,3, что говорит о снижении возможности образования трещин.
Как видно из полученных данных, гигротермообработка оказывает существенное влияние на структурно-механические характеристики макарон.
Изменение структурно-механических показателей в упрочнение структуры изделий являются одним из основных факторов интенсификации сушки изделий, подвергнутых предварительной гигротермической обработке, изделия становятся "восприимчивыми" к ведению "жесткого" режима сушки.
МАССООБМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАВНОВЕСНАЯ И КРИТИЧЕСКАЯ ВЛАЖНОСТИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Кинетика переноса массы вещества во влажных материалах определяется разностью потенциалов массопереноса. Молекулярно-кинетическая теория явлений тепломассопереноса предполагает, что в изотермических условиях плотность потока влаги прямо пропорциональна градиенту потенциала массопереноса:
q кг/мч, (4)
где - градиент потенциала массопереноса, ;
Коэффициент массопроводности, определяющий способность влажного материала к переносу влаги при величии градиента потенциала, кг/м.ч.;
Градус массообменный.
Так как термодинамический потенциал массопереноса в изотермических условиях является однозначной функцией влагосодержания, то градиент потенциала массопереноса можно выразить через градиент влагосодержания:
где - градиент влагосодержания кг·влаги/кг·СВ·м;
Удельная влагоёмкость влажного тела, кг·влаги/кг·СВ·;
С учетом формулы (5) основной закон изотермической массопроводности можно представить в таком виде:
q
(6)
де - плотность абсолютно сухого тела, кг·СВ/м ;
Коэффициент внутреннего массопереноса (зависит от температуры и влагосодержания), характеризующий свойства тела в отношении интенсивности развития полей потенциала массопереноса или инерционную способность тела к внешним водным возмущениям.
Следовательно, интенсивность сушки в основном зависит от коэффициента внутренней диффузии влаги. Проведено аналитическое определение коэффициента внутреннего массопереноса из кривых сушки и скорости сушки по следующей формуле:
(7)
где R – характерный размер тела, м;
Скорость сушки, %/м;
Коэффициент внешнего массообмена, м/ч.
Равновесная влажность, кг/кг.
(Для макаронной трубки, если R = 3,5 мм, = 2,25 мм, соотношение = 0,625 мм)
Характер изменения коэффициента внутренней диффузии влаги при сушке с гигротермической обработкой и без нее аналогичен. В первый период сушки он остается постоянным, а в период падающей скорости сушки он незначительно изменяется, но уменьшается в 2 раза по абсолютной величине,
В период постоянной скорости влага будет перемещаться в виде жидкости (избирательная диффузия осмотически-удержанной влаги), температура материала будет постоянна и равна температуре мокрого термометра.
При достижении на поверхности материала первой критической точки, соответствующей гигроскопической влажности, скорость сушки начнет уменьшаться, а перемещение адсорбционно-связанной влаги внутри материала в основном будет происходить в виде пара. Следует отметить, что во второй период скорость убывает по линейному закону, эта закономерность находится в соответствии с изменением коэффициента внутренней диффузии в этот период сушки. Коэффициент внешнего влагообмена меняется аналогично. На рис.5 показана диаграмма изменения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса для макаронных изделий, подвергнутых предварительной гидротермической обработке и высушенных по обычно принятой технологии. Эти коэффициенты как в первом, так и во втором периодах больше у изделий, прошедших предварительную гигро-термообработку, что еще раз свидетельствует об интенсификации процесса сушки.
Рис. 5. Диаграмма изменения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса a m макаронных изделий при введении гигротермической обработки:
1,2 - сушка макаронных изделий соответственно без термообработки и с термообработкой
В табл. 4 приведены значения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса для различных режимных параметров гигротермообработки и сушки. Коэффициенты внутренней диффузии и внешнего влагообмена зависят от продолжительности от гигротермообработки и от параметров режима сушки.
Таблица 4
| Параметры гигротермообработки |
Влагокоэффициенты макаронных изделий |
||||||
Из данных табл.4 видно, что наибольшие величины этих коэффициентов наблюдаются при 2-х минутной гигротермообработке. Коэффициенты внешнего влагообмена внутренней диффузии уменьшаются при увеличении относительной влажности воздуха, снижении температуры и скорости сушильного агента.
Равновесная и критическая влажность макаронных изделий. Методом аналитической обработки кривых сушки и скорости сушки были получены значения равновесной и критической влажности макаронных изделий (рис. 6).
Следует подчеркнуть, что термообработка приводит к некоторому снижению равновесной влажности готовой продукции. Этот фактор имеет практическое значение, свидетельствуя о повышении стойкости макаронных изделий при хранении.
Рис. 6. График влияния термической обработки на первую критическую точку W
и равновесную влажность W
В дополнение к полученным результатам исследовано влияние термической обработки на первую критическую влажность макаронных изделий (см. рис. 6). Иp графика видно, что первая критическая влажность у изделий, подвергнутых предварительной гигротермообработке, повышается (особенно при 2-х минутной обработке). Это важно для практической технологии, так как с этой точкой связан переход от пластического состояния вещества к упругому. Первая критическая точка смещается в сторону увеличения у изделий, приготовленных по новой технологии.
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ МАКАРОННІХ ИЗДЕЛИЙ ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ НОВОГО СПОСОБА СУШКИ
В настоящее время известны сушилки для подвесной сушки длинных макаронных изделий. К ним относятся сушилка в линии "ЛМБ" и зарубежные - фирм Braibanti (Италия) и Buhler (Швейцария). Эти сушилки непрерывного действия снабженные камерами сушки предварительной, окончательной, стабилизацонной. Сушка длинных трубчатых изделий на этих установках ведется при "мягких", трехступенчатых пульсирующих режимах, с длительной затратой времени (18-24 часа) на сушку. Кроме того перечисленные сушилки громоздки, длина их достигает 30-45 м.
В связи с применением предварительной гигротермооботки перед сушкой и кондиционированием в конце ее, возникла необходимость создания конструкции сушилки, включавшей новые технологические операции.
На рис.7 представлена схема установки для сушка длиннотрубчатых макаронных изделий в подвесном состоянии. Установка состоит из камер: предварительной гигротермообработки, отлежки, сушилки, кондиционирования, переходной воны и камеры для стабилизации высушенных изделий. Сушильная установка снабжена воздухоподводящей камерой и устройствами для подачи пара. Бастуны с полуфабрикатом после пресса поступают в камеру предварительной гигротермообработки, где в течение 2 мин подвергаются воздействию смеси воздуха и пара. Затем изделия попадают в камеру отлежки, после которой направляется в сушильную камеру, где перемещаются по ярусам снизу вверх. При достижении изделиями верхнего яруса влажность их достигает 13 %. Для снятия внутренних напряжений высушенные изделия направляются в камеру кондиционирования где в течение 1-2 мин происходит их увлажнение до влажности 16 % в паровоздушной среде. После стадии кондиционирования изделия подаются в стабилизационную камеру, в которой они остывают и высыхают до стандартной влажности 13 %.
Длительность процесса гигротермической обработки и сушки макаронных изделий для различных сортов муки в предлагаемой сушильной установке достигает 8 - 10 часов. Таким образом, применение новой технологии приготовления длиннотрубчатых макаронных изделий позволяет сократить продолжительность процесса сушки в 3 раза; применить «жесткие», постоянные параметры сушильного агента; сократить габаритные установки; улучшить качество продукции.
Рис.7. Схема сушильной установки
1, 2, 3, 4, 5, 6 - камера соответственно гигротермообработки; отлежки, сушки, переходной зоны, кондиционирования, стабилизации высушенных изделий; 7 - отверстие для выгрузки готовых изделий; 8 - камера для подвода воздуха; 9 - устройство для подачи пара; 10 - отверстие для загрузки изделий
Обоснование целесообразности внедрения нового способа сушкм. В табл. 5 представлено сравнение технических характеристик существующей линии ЛМБ и реконструируемой по новому методу.
Из данных табл. 5 следует, что внедрение нового метода сушки позволяет значительно сократить продолжительность сушки и уменьшить габариты сушильной установки (по длине) в 2 раза.
Таблица 5
Разработанная сушильная установка позволяет разместить современную автомати -ческую линию по производству макарон в действующих макаронных фабриках при их реконструкции.
Другие преимущества внедрения нового метода сушки заключаются в следующем:
Устраняются обрывы в начальной стадии сушки благодаря существенному упрочнению структуры сырых заготовок (практически исключены завалы сушильных установок обрывами прядей при подвесной сушке изделий из слабой муки);
Улучшается вкус изделий (очевидно, в результате жесткого режима сушки происходит реакция меланоидинообразования); повышаются, по сравнению с обычными макаронами кулинарные свойства: они быстрее развариваются, при длительном пребывании в кипящей воде изделия сохраняют свою индивидуальность; сокращается количество всех экстрактивных веществ, переходящих в варочную воду.
За счет снижения длительности технологического процесса (в 3 раза) можно увеличить объём выпускаемой продукции с единицы сушильной площади за сутки также в 3 раза. Так как занимаемая площадь под новую линию будет в 2 раза меньше площади, необходимой для установки линии ЛМБ, представляется возможным размещение 2-х новых линий, реализующих процесс сушки по предложенному методу. В связи с этим выпуск продукции возрастает в 6 раз. Однако применение нового метода сушки на основе гидротермической обработки приводит к некоторому увеличении расхода пара в час, но в целом этот экономический показатель в пересчете на общую продолжительность сушки сократится с 5750 до 2790 кг. Расход воздуха за весь период сушки также снизится на 52000 м³.
Таким образом, себестоимость макарон уменьшится за счет снижения амортизационных отчислений расхода воздуха, электроэнергии и пара.
Анализ литературных источников показывает, что в настоящее время наметилось два направления в интенсификации процесса суши макаронных изделий:
Предварительная гидротермическая обработка полуфабриката перед сушкой;
Внесение в макаронное тесто поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Следует отметить, что наибольшее распространение пожучил первый метод интенсификации процесса сушки.
В МТИПП разработана технология непрерывного процессе сушки при "жестком" режиме длиннотрубчатых макаронных изделий, отличающихся применением с использованием предварительной гигротермической обработки и кондиционирования изделий.
Установлено, что гигротермообработка сырых изделий в сочетании с другими технологическими факторами сушки существенно улучшает совокупность показателей качества готовых макаронных изделий, прочность и структура излома, внешний вид и их кулинарные свойства.
На основании разработанных технологических режимов гигротермообработки, сушки и кондиционирования макаронных изделий предложена схема новой сушильной установки в которой процесс сушки сокращается до 8-9 часов при улучшении технологических и структурно-механических свойств готовых изделий.
За счет снижения продолжительности технологического процесса в 3 раза представляется возможным увеличить объем выпускаемой продукции с единицы сушильной площади за сутки также в 3 раза, а себестоимость макарон уменьшить за счет снижения амортизационных отчислений: расхода воздуха, пара и электроэнергии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Таранов И.Т. Конвективные многостадийные режимы сушка макарон в плоских кассетах. "Харчова Промисловисть". К., 1973. 2, с.42-46.
2. Чернов М.Е., Поляков Е.С., Буров Л.А., Савина И.М. Сушка макарон в качающихся, вращающихся, цилиндрических кассетах. (Информация). ЦИНТИпищеиздат, М.,1971.
3. Калошина Е.Н., Демченкова Э.А., Дивцивадзе Г.В. Влияние различных методов термической обработки на качество макаронных изделий.Сб. научн.трудов ЗИСТ каф. "Товароведение пищевых продуктов". М.,1973.
4. Гинзбург А.С, Калошина Е.Н. Исследование кинетики сушки длинных трубчатых макаронных изделий. "Хлебопекарная и кондитерская промышленность". "Пищевая промышленность" 1, 24-25, М., 1973.
5. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. Изд-во "Пищевая промышленность", М.,1973.
6. Калошина Е.Н. Исследование процесса сушки длинных трубчатых макаронных изделий. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н., М.,1973.
Сушка отформованных нарезанных макаронных изделий – завершающий этап производства макарон, от которого зависит качество продукции. Осуществляется в специальных сушильных аппаратах, в которых применяется конвективный способ подвода тепла.
Сушильная установка для макаронных изделий состоит из камеры, где происходит обезвоживание продукта; калорифера, где подогревается сушильный воздух; приточно-вытяжной системы для подачи подогретого и отвода отработавшего воздуха.
Калорифер может быть расположен как внутри сушильной камеры, так и вне ее. В зависимости от способа обогревания теплоносителя используются калориферы с водяным или паровым обогревом.
В зависимости от конструкции сушильные установки делятся на барабанные, конвейерные и шкафные, а по принципу действия - на непрерывнодействующие, цикличные и периодические.
Макаронные сушильные установки различаются способами размещения высушиваемого материала внутри камеры (рамки, кассеты, бастуны, ячейки) или устройствами для его перемещения.
Классификация сушилок для макаронных изделий представлена на рис.22
Рис. 22. Классификация сушилок для макаронных изделий
Установка для предварительной сушилки
Установка предназначена для первичной подсушки макаронных изделий, осуществляемой с целью предупреждения их слипания в процессе дальнейшей сушки. Такими установками комплектуются автоматизированные линии для производства коротких макаронных изделий.
Установка для предварительной подсушки фирмы "Брайбанти" состоит из двух одинаковых секций (левой и правой), работающих одновременно и независимо одна от другой. Секции жестко соединены с помощью стяжек и имеют общую обшивку, что придает установке вид единой законченной конструкции. Установка размещается под площадкой пресса, между его опорами.
Основными узлами установки (рис.23) являются блок сит с механизмом привода и система обогрева и вентиляции. Каждая секция имеет сварной каркас 1, выполненный из стального уголкового проката. Внутри каждой секции расположено одно над другим пять металлических вибрирующих сит 8. Каждое сито представляет собой сетку из нержавеющей стали, натянутую на деревянную раму прямоугольной формы и закрепленную в металлическом каркасе. В концах каждого из четырех верхних сит (по ходу продукта) имеются прямоугольные окна, через которые сырые изделии пересыпаются сверху вниз с сита на сито. Нижнее сито соединено с лотком 6, который выступает за пределы камеры с противоположной от загрузки стороны.
На стенке каркаса со стороны выгрузки изделий закреплён привод сит, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи с двухступенчатыми шкивами, эксцентрикового вала и двух пар шатунов.
Первая пара шатунов соединена с набором из первого, третьего и пятого сит, вторая – с набором из второго и четвёртого сит. При работе установки наборы сит совершают возвратно-поступательные движения в противоположных направлениях относительно друг друга, что обеспечивает перемещение сырых изделий по первому, третьему и пятому ситам вперёд, по второму и четвёртому – в обратном направлении.
Таким образом, перемещаясь по ситам сверху вниз, сырой продукт последовательно проходит около 10 м, за это время из изделий удаляется до 2% влаги.
Рис.23. Установка "Брайбанти" для предварительной подсушки
На торцовых сторонах каркаса камеры каждой секции под ситами установлено по два калорифера 3 и по два осевых восьмилопастных вентилятора 4. В калориферы подается горячая вода (90 °С) в количестве 2,5 м 3 /ч. Вентиляторы непрерывно подают горячий воздух, нагнетая его сквозь блок сит. Воздух забирается из помещения цеха через регулирующие шиберы 2 и 5 в обшивке камеры.Установленный на торцовой стенке секции камеры центробежный вентилятор 7 предназначен для удаления избытка влажного отработавшего воздуха из секции.
Обшивка камеры состоит из деревянного каркаса, облицованного с внутренней стороны древесноволокнистыми плитами толщиной 3 мм, с другой стороны - бумажно-слоистым пластиком. Между ними проложен термоизоляционный материал - пенопласт. Для облегчения доступа к вентиляторам, электроприводам и калориферам стенки камеры изготовлены съемными.
Конвейерные сушилки
Сушилка СПК-4Г-45 (рис. 24). Состоит из следующих основных частей: пяти ленточных конвейеров 4, двух приводных колонок 12, паровых калориферов 2, вентиляционной системы 9 и пульта управлении сушилкой.
Каркас 1 сушилки сборный металлический, снаружи облицован металлическими щитами, имеет двери. Для наблюдения за процессом сушки продукта, отбора проб, очистки сеток и ремонта с боковых сторон сушилки установлены съёмные щиты с окнами 7, а с торцовых сторон – двери.
Рис 24. Сушилка СПК-4Г-45:
1 -каркас; 2 - калорифер; 3 -сетчатая лента, 4 -ленточный конвейер, 5 -шиберы;
6, 11-коллектор; 7 -окно; 8 -угловой термометр; 9 -вентиляционна система; 10 -шиберы;
12 -приводная колонка
Внутри сушилки один под другим расположены пять пар барабанов, диаметр каждого 340 мм, на которые натянута металлическая сетчатая лента 3 шириной 2000 мм из нержавеющей стали, при этом общая сушильная поверхность лент 45 м 2 . Каждая пара барабанов относительно другой смещена по длине, что позволяет продукту пересыпаться с ленты на ленту.
Для очистки поверхности барабанов от налипающего продукта на всех пяти натяжных барабанах установлены скребки. В местах ссыпки продукта с верхней ленты на нижнюю установлены поворотные направляющие шибера 5.
Сушилка обогревается паровыми ребристыми калориферами, расположенными между ведущей и ведомой ветвями сетчатых лент всех пяти конвейеров. Калорифер 2 каждого конвейера состоит из двух последовательно соединенных батарей. Каждая батарея представляет собой две продольные трубы диаметром 44,5/39,5 мм с отверстиями, в которые вставлено 16 поперечных труб диаметром 38/33 мм.
На поперечных трубах навиты металлические полоски шириной 30 мм и толщиной 1 мм так, что образуются ребра в количестве 100 на 1 м длины трубы. Поверхность нагрева каждого калорифера 140 м 2 , общая поверхность калориферов сушилки 700 м 2 . Источником тепла для калориферов служит пар, который поступает от паросиловой установки под давлением 0,3-0,8 МПа по трубопроводу через регулирующий клапан, впускной коллектор 6, а от него через впускные вентили к каждому ярусу калориферов.
Контроль за давлением пара, поступающего в сушилку, осуществляется манометрами ОБМ-160, установленными на впускном и выпускном 11 коллекторах.
Сушилка оборудована вентиляционной системой, которая представляет собой две вытяжные камеры, изготовленные из листовой стали толщиной 1,5 мм и установленные над верхней лентой сушилки.
В каждой камере находится по одному осевому вентилятору. Внутри вытяжных камер перед осевыми вентиляторами установлены поворотные шиберы 10, с помощью которых можно изменять количество проходящего отработавшего воздуха.
Движение ленточных конвейеров сушилки осуществляется от двух приводных колонок 12. От первой приводятся в движение первый, третий и пятый ленточные конвейеры. Вращение приводных барабанов осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу, цепной вариатор, цепную передачу, червячный редуктор и систему цепных передач. От электродвигателя первой колонки через клиноременную передачу, червячный редуктор и цепную передачу осуществляется вращение одного вала со щетками, установленными в конце второго ленточного конвейера.
Вторая приводная колонка имеет аналогичную конструкцию, от нее осуществляется привод второго и четвертого ведущих барабанов конвейерных лент, а также вращение двух валов со щетками, установленными в конце первой и третьей лент.
Над тремя верхними лентами имеются ворошители, которые представляют собой вал с закрепленными на нем прутками. Он расположен поперек ленты, и при вращении прутки перемешивают высушиваемые изделия, предотвращая образование слитков.
Сырые изделия при помощи раскладчика поступают на верхнюю ленту сушилки, где довольно быстро перемещаются над калориферами верхнего яруса. При этом испаряется более трети влаги, подлежащей удалению.
Далее продукт поступает на вторую ленту, которая несколько медленнее перемещается над калориферами второго яруса. Сушка продолжается здесь также довольно интенсивно, удаляется примерно еще одна треть влаги.
Затем изделия поступают на третью ленту, которая еще медленнее перемещается над калориферами третьего яруса, на этой ленте удаляется около 4 % влаги.
Четвертая и пятая ленты имеют еще меньшие скорости, и за время нахождения на них продукт окончательно высыхает до стандартной влажности.
В процессе пересыпания изделий на лентах образуется мелкая мучная крошка, которая проходит сквозь ячейки лент и собирается в нижней части сушилки на поддонах. Сушильный воздух проходит через сушилку снизу вверх, подогревается в калориферах и охлаждается, проходя через конвейерные ленты с продуктом. Удаляемая из изделий влага посредством вытяжных вентиляторов выводится в атмосферу.
Сушилка СПК-4Г-90. Сушилка данной марки отличается от СПК- 4Г- 45 тем, что имеет большие рабочие площади конвейерных лент и производительность. Сушилка СПК-4Г-90 при такой же ширине лент (2000 мм), но за счет большей длины имеет суммарную рабочую поверхность 90 м 2 .
Основной недостаток паровых конвейерных сушилок - в них используется режим с повышающейся сушильной способностью воздуха. Так как поток продукта и поток сушильного воздуха направлены навстречу друг другу, более сухие изделия, находящиеся на лентах нижних транспортеров, высушиваются более сухим воздухом, чем сырые изделия на лентах верхних конвейеров, а также наблюдается эффект провисания транспортёрных лент.
Барабанные сушилки
Барабанная сушилка «Ромет» устанавливается в автоматизированной линии итальянской фирмы «Брайбанти». Барабанная сушилка «Ромет» (рис.25) представляет собой два сетчатых цилиндра диаметром 1600 и 2400 мм, вставленных один в другой.
Рис.25. Барабанная сушилка фирмы "Ромет":
а- схема; б - ячейки; 1 - перегородка; 2 - профиль; 3 – окно
Крепление цилиндров между собой осуществляется с помощью ободов и 24 поперечных стяжек. Для придания конструкции необходимой жесткости по наружному периметру барабана установлено шесть обручей со специальными зажимными устройствами.
Внутреннее пространство между цилиндрами разделено металлическими перегородками (рис.25, б) 1, а каждая секция по всей длине - специальными изогнутыми профилями 2 на отдельные ячейки с окнами 3 (50 ячеек). Такая конструкция обеспечивает при вращении барабана пересыпание продукта в ячейках и постепенное его движение вдоль секции. За один оборот барабана изделия пересыпаются из одной ячейки в другую, за 50 оборотов барабана изделия проходят последовательно все ячейки одной секции.
Для обеспечения необходимых технологических режимов сушильного процесса все четыре последовательно установленных барабана закрыты теплоизолирующими панелями. Между верхним перекрытием и сушильными барабанами расположены осевые вентиляторы и батареи калориферов. На каждую сушилку приходится шесть осевых вентиляторов мощностью 1,1 кВт каждый и по одному центробежному отсасывающему вентилятору. Обеспечение горячей водой всей системы линии осуществляется насосом мощностью 1,1 кВт.
Регулировка количества свежего воздуха, забираемого в сушилку и выброс отработавшего осуществляются автоматически в заранее заданных соотношениях. Для этого в верхнем перекрытии над каждой сушилкой имеется по три отверстия для забора свежего воздуха, каждый из которых перекрывается шиберами при помощи системы тяг и редуктора. На всасывающем патрубке центробежного вентилятора также установлен шибер.
Продукт в первый сушильный барабан из вибрационного подсушивателя поступает по двум вибрирующим лоткам. Для этого в обшивке торцовой части сушильного туннеля предусмотрено два загрузочных окна размером 300х400. Концы вибрирующих лотков установлены на гибких вертикальных опорах на полу помещения. Передача продукта из одной сушилки в другую осуществляется с помощью перегрузочного устройства, которое имеет сборные вертикальный и наклонный лотки.
Оборудование для сушки длинных макаронных изделий
В зависимости от способа размещения изделий внутри сушилки оборудование для сушки длинных макарон можно разделить на три основные группы:
Первая объединяет группу сушилок, где применяется способ сушки макарон в лотковых кассетах. Это шкафные сушилки периодического действия ВВП, 2ЦАГИ-700 и "диффузор". К этой группе относятся механизированные туннельные сушилки Уфимской и Волгоградской макаронных фабрик и ЛС-2А конструкции ПО "Роспищепромавтоматика";
Вторая группа сушилок конвейерных цикличного действия представлена в автоматизированных линиях Б6-ЛМГ, Б6-ЛМВ Ростовского-на-Дону машиностроительного завода и линиях итальянской фирмы "Брайбанти". В данных сушилках применяется подвесной способ сушки макарон на металлических бастунах;
Третья группа конвейерных сушилок непрерывного действия представлена в автоматизированных линиях французской фирмы "Бассано". Здесь применен комбинированный способ сушки макаронных изделий в предварительной сушилке - на рамках, в окончательной - в цилиндрических кассетах.
Шкафные сушилки
Шкафные сушилки представляют собой закрытый с трех сторон шкаф, имеющий канал для прохода воздуха и гнездо для установки сушильных кассет с продукцией. Открытая часть шкафа служит для загрузки и выгрузки продукции, а также для поступления и выброса воздуха.
Сушилка ВВП (рис.26). Представляет собой сушильную камеру 1, открытую с одной стороны для загрузки кассет 2. В её верхней части расположен кожух, в котором установлены реверсивный вентилятор 4 с электродвигателем 3 и коллектор 5 для направления воздуха в вертикальный канал 6. Внутри кожуха установлен осевой реверсивный вентилятор ЦАГИ № 7.
Каркас сушильной камеры изготовлен из деревянных брусков, обшит фанерой и стянут для прочности болтами. В камере устанавливается 156 двойных или 312 одинарных кассет. По ширине камера вмещает три ряда кассет, по высоте – 26; по длине двойных кассет вмещается два ряда, одинарных – четыре ряда. Рабочий объем сушильной камеры 2 м 3 . Крыльчатку вентилятора устанавливают в коллекторе обтекаемой формы, направляющем поток воздуха в вертикальный канал. Применение коллектора обеспечивает лучшие условия для работы вентилятора и способствует повышению его КПД.
Рис. 26 Сушилка ВВП:
1- сушильная камера; 2- кассеты; 3 - электродвигатель; 4 - вентилятор; 5 – коллектор, 6 - канал
Сушка макарон осуществляется при температуре 30-35 о С и относительной влажности воздуха 60-70%. Кассеты с макаронами подаются от установки для резки и раскладки макарон или от разделочного стола на конвейере или в вагонетках в сушильное помещение и штабелируются в сушильной камере. Реверсивный вентилятор вращается в одну сторону, забирает воздух из цеха, направляя его через слой изделий. Затем следует кратковременная остановка вентилятора и вновь его включение с вращением в обратную сторону, при этом направление воздушного потока противоположно первоначальному. Далее цикл повторяется.
Организация процесса реверсии воздушного потока в сушильной камере позволяет более равномерно высушить продукт по глубине и сечению шкафа. Общая продолжительность процесса сушки 14-16 ч. Кассеты с высушенными макаронами вынимают и транспортируют в фасовочное отделение, а шкафы вновь заполняют сырыми изделиями.
Сушилка 2ЦАГИ – 700 (рис.27). Представляет собой открытую с двух противоположных сторон сушильную камеру 3, разделенную по высоте на две секции полкой 1, в которых установлено по одному осевому реверсивному вентилятору ЦАГИ № 7 5 с электродвигателем.
Рис.27 Сушилка 2- ЦАГИ-700:
1- полка; 2- гнездо; 3 – сушильная камера; 4 -сетка; 5- вентилятор; 6- вагонетка с изделиями
С каждой открытой стороны шкафа имеются гнезда 2 для загрузки кассет.
Электродвигатели и вентиляторы с обеих сторон ограждены металлическими сетками 4, которые служат ограничителями для кассет при установке их в гнезда сушилок.
Каркас сушилки изготовляют из деревянных брусков и обшивают фанерой. Подставки для установки электродвигателей сварены из металлических уголков.
Сушилки могут использоваться как нестационарные, в этом случае к вентиляторной головке с каждой стороны ставят 1-2 подкатные вагонетки 6 с изделиями. В каждой вагонетке размещается 156 одинарных или 78 двойных кассет.
Сушилка 2ЦАГИ-700 отличается от ВВП повышенной скоростью воздуха на входе в изделия (4-5 м/с) и 1,5-1,8 м/с на выходе из них, благодаря наличию двух вентиляторов при почти одинаковом поперечном сечении гнезда. Повышенная скорость воздуха и меньшая площадь обдувки изделий каждым вентилятором обеспечивают более равномерное подсушивание изделий в слое, сокращают продолжительность сушки и соответственно увеличивают съём продукции с 1м 2 площади, занимаемой сушилкой.
Производительность сушилки 1,0-1,2 т/сут. при продолжительности процесса 12-14ч.
Для равномерного высушивания продукта с обеих сторон шкафа в данных сушилках также применяют реверсирование вентиляторов.
Сушилка "двусторонний диффузор" (рис.28) состоит из вентиляционной камеры 2 с односторонним или двусторонним (как показано на рисунке) "диффузором" и соответственно одной или двумя сушильными камерами. Вместо шкафов к вентиляционной установке можно подкатывать и крепить стяжками одну или две вагонетки 5.
В каждой вагонетке размещается 156 одинарных или 78 двойных кассет.
Реверсивный вентилятор 4 устанавливают в коллекторе 3. Электродвигатель вентилятора крепят на металлической сварной опоре 1.
Рис. 28 Сушилка "двусторонний диффузор":
1 - опора; 2 - вентиляционная камера: 3 - коллектор; 4 – вентилятор;
5- вагонетка с изделиями; 6 – сетка
С торцов коллектор закрывают предохранительными металлическими сетками 6.
В "двустороннем диффузоре" сушильный воздух засасывается из помещения с одной или с другой стороны сушилки и проходит через макаронные трубки, расположенные в кассетах. Так же, как и в предыдущих сушилках, периодически производится реверсирование вращения вентиляторов.
Конструкция относительно удлиненного диффузора способствует выравниванию скорости воздушного потока, что положительно влияет на равномерность сушки по сечению шкафа.
Режим работы сушилки аналогичен предыдущим.
Рис. 29. Лотковые сушильные кассеты:
а - деревянная двойная, б - металлическая одинарная
В сушилках используют лотковые деревянные или металлические кассеты (рис.29). Размеры деревянных кассет (в мм): одинарных - 225х365х70, двойных - 454х365х70; вместимость по сухим изделиям в зависимости от ассортимента соответственно 2 -2,5 и 4-5 кг. Металлические кассеты изготавливают из алюминиевых листов размером 225х364х68 мм, вместимость кассеты по сухим изделиям 2-2,5 кг.
Недостатком шкафных сушилок является то, что по чисто техническим причинам в самих сушилках невозможно регулировать параметры сушильного воздуха. Поэтому сушка в них осуществляется по режиму цеха без учета изменений структурно-механических свойств макарон в процессе сушки. Эксплуатация таких сушилок требует значительных затрат ручного труда. Многие операции - транспортировка кассет с изделиями в сушильном помещении и обратно, загрузка и разгрузка сушильных шкафов - выполняют вручную.
Поэтому на макаронных предприятиях, где имеется возможность, шкафные сушилки заменяют другим, более современным оборудованием.
Конвейерные сушилки
Особенность таких сушилок состоит в том, что кассеты с полуфабрикатом устанавливают в стопки на цепные конвейеры, которые при движении проходят вдоль вентиляционных установок. Для обеспечения необходимых температурных режимов конвейеры с продуктом и вентиляционные установки изолируют от сушильного помещения с помощью сборного металлического каркаса, облицованного термоизоляционными плитами. Загрузка кассет полуфабрикатом производится с одной стороны туннеля, выгрузка - с противоположной.
Сушилка ЛС2-А (рис.30). Состоит из следующих основных частей: сушильного туннеля 7 с комплектом осевых вентиляторов 5, двух цепных конвейеров 18 для перемещения продукта, конвейера 6 возврата пустых кассет, вентиляционной системы для подачи воздуха в сушильный туннель и выброса из него отработавшего воздуха.
Внутри туннеля, по всей его длине, установлено вплотную друг к другу двенадцать шкафов, в каждом из которых смонтировано по два осевых вентилятора типа ЦАГИ № 7. Осевые вентиляторы в шкафах установлены так, что направление движения воздуха рядом стоящих шкафов противоположно. Этим достигается изменение направления обдувки воздухом макарон при их перемещении.С обеих сторон шкафов, через весь туннель, проходят два цепных конвейера для перемещения продукта. Со стороны загрузки сушилки конвейеры выходят из нее на 1300 мм, со стороны выгрузки к цепным конвейерам установлены роликовые конвейеры 9 длиной 7000 мм. Poликовые конвейеры служат накопителями готовой продукции.
Привод цепного конвейера осуществляется от электродвигателя 13 через клиноремённый вариатор скорости 12 и три последовательно установленных редуктора 11. Теплый воздух в сушильную камеру подается по воздуховоду 17 центробежным вентилятором 16 через калорифер 15. Отсос отработавшего воздуха из верхней зоны сушилки в конце туннеля осуществляется центробежным вентилятором 14. Необходимым условием работы сушилки является некоторое избыточное давление воздуха внутри сушильного туннеля, при этом не допускается приток воздуха в сушилку через створки двери и другие зазоры.
Сушильный туннель разделен на две зоны сушки: первая со стороны входа в туннель - зона предварительной сушки изделий, в ней расположено два шкафа; вторая - зона окончательной сушки, включает десять шкафов. Зоны сушки отделены между собой перегородкой, а для прохода через них кассет имеются створки. В обеих зонах сушильного туннеля автоматически поддерживаются необходимые температура (35-41 °С) и относительная влажность сушильного воздуха (55-75 %) путем регулировки работы калорифера и электромагнитного вентиля.
Работа сушилки осуществляется в следующем порядке. На два конвейера штабелируются вплотную друг к другу стопки кассет 2 с сырыми макаронами по 22 кассеты в высоту и по две в ширину на каждый конвейер. Всего в сушилке устанавливается 2816 кассет с продуктом. По мере движения конвейера кассеты своей массой открывают створки сушильного туннеля и обдуваются воздушным потоком от осевых вентиляторов. После сушки кассеты 10 с высушенными макаронами поступают с цепных конвейеров на роликовые, с которых изделия направляются на упаковку. Возврат пустых кассет производится ленточным конвейером, который имеет направление, противоположное цепным конвейерам.
Кассеты 8 по одной укладывают на горизонтальную часть ленточного конвейера, расположенного между роликовыми конвейерами. Кассеты перемещаются над сушильным туннелем к лотку 1 для спуска их к месту загрузки. Скатываясь по лотку, кассеты могут накапливаться на его горизонтальной части, поэтому при заполнении лотка кассетами под действием их массы подвижная часть горизонтальной направляющей лотка опускается и срабатывает конечный выключатель, который останавливает конвейер возврата кассет.
Рис.30. Схема сушилки ЛС2-А:
1-лоток; 2,8,10-кассеты; 3,11-редукторы; 4,13-электродвигатель;5- вентилятор; 6-ленточный конвейер;
7–сушильный туннель;9–роликовый конвейер;12-вариатор скорости;14,16-вентиляторы; 15-калорифер; 17-воздуховод;18-цепной конвейер
Автоматизированные конвейерные сушилки
Длинные макаронные изделия сушат подвесным способом с использованием низкотемпературных режимов сушки главным образом в сушилках автоматизированных поточных линий Б6-ЛМВ и Б6-ЛМГ и других зарубежных фирм (Брайбанти, Паван и т.д.).
Удаление влаги из сырых изделий, развешанных на бастунах, проводится в два этапа: в предварительной и окончательной сушилках. Предварительная сушка протекает при сравнительно жёстких режимах в первой сушильной камере и окончательная сушка при прерывистом режиме (чередование сушки и отволаживания) во второй сушильной камере.
Предварительная сушилка Б6-ЛМВ (рис. 31).Предназначена для предварительной сушки длинных изделий на линиях Б6-ЛМВ и Б6-ЛМГ. Такая же сушилка установлена на линии фирмы «Брайбанти» мощностью 24 т/сут.Предварительная сушилка Б6-ЛМВ представляет собой теплоизолированный и герметизированный тоннель 5, в котором размещены три гребенчатых транспортера 7.
Тоннель разделён перекрытием на два этажа, которые образуют две зоны сушки. В первой (нижней) зоне находится один гребенчатый транспортер, во второй (верхней) - два. Внизу сушилки проходит транспортер 7 возврата порожних бастунов.
Каркас сушилки собирают из отдельных сварных секций, которые соединяют болтами. Внутри и снаружи каркаса установлены сборочные элементы сушилки.
Привод сушилки передает движение механизму перемещения бастунов 9 в горизонтальном направлении цепному транспортеру 6, передающему бастуны с яруса на ярус (с одного гребенчатого транспортера на другой) или из предварительной сушилки в окончательную.
Рис.31. Предварительная сушилка Б6-ЛМВ
Привод сушилки передает движение механизму перемещения бастунов 9 в горизонтальном направлении и цепному транспортеру 6, передающему бастуны с яруса на ярус (с одного гребенчатого транспортера на другой) или из предварительной сушилки в окончательную.
Бастуны в горизонтальном направлении перемещаются при помощи гребенчатых транспортеров. Каждый транспортер состоит из пары параллельных направляющих и гребенок.
Направляющие прикреплены к внутренним поверхностям стенок сушилки, на которые ложатся цапфы бастунов с изделиями. Гребенки перемещаются по замкнутому четырехугольнику:
Подъем - цапфы бастунов ложатся во впадины гребенок и приподнимаются над направляющими;
Движение вперед - бастуны с изделиями перемещаются вдоль сушильного тоннеля на один шаг, равный 31 мм;
Спуск - цапфы бастунов ложатся на направляющие, а гребенки опускаются вниз; - движение назад - бастуны остаются на месте, а гребенки делают холостой ход в обратном направлении.
Таким образом, бастуны с изделиями постепенно перемещаются вдоль тоннеля сушилки, причем на первом и третьем транспортерах - в одном ми правлении, а на втором - в противоположном.
Сушильный воздух подогревается с помощью рдяных калориферов 3 из ребристых труб. Каждая зона сушки имеет свою систему подогрева воздуха.
В систему подогрева первой зоны вода температурой 80…90 о С подается непосредственно от центральной системы теплоснабжения фабрики. Для включения конденсации водяных паров в нижней зоне мишки в полу уложены трубы, по которым циркулирует горячая вода.
Система вентиляции первой и второй зон сушки работает с частичной рециркуляцией сушильного воздуха: влажный воздух из обеих зон сушки частично выбрасываются в помещение, а частично смешивается с более сухим воздухом, поступающим в сушилку из помещения.
Вентилирование первой зоны осуществляется осевым вентиляторами 4, расположенными попарно: два вентилятор около входа изделий в сушилку засасывают воздух и помещения, продувают его через калорифер, создаю воздушную завесу и подают подогретый воздух в нижнюю зону; четыре пары вентиляторов обеспечивают рециркуляцию сушильного воздуха с продувкой его через калориферы. Часть влажного воздуха выбрасывается в помещение.
Вентиляция второй зоны производится восемью центробежными вентиляторами 8, расположенными попари с боковых сторон сушилки. Три пары вентиляторов осуществляют рециркуляцию сушильного воздуха частичным засосом воздуха из помещения, а одна пара отсасывает влажный воздух из первой и второй зон выбрасывает его в помещение.
Для равномерной обдувки изделий подогретым воздухом в сушилке предусмотрены решетки 2. Обдувка изделий производится сверху вниз.
Заданные параметры сушильного воздуха (температура и относительная влажность) поддерживаются системой автоматического регулирования.
Обшивка каркаса тоннеля состоит из двух слоёв отдельных щитов с уплотнением стыков между ними.
Каждый внутренний щит имеет деревянный каркас, обшитый с обеих сторон картоном.
Каркасы наружных щитов с внутренней стороны обшиты картоном, а с наружной – трудносгораемым бумажным слоистым пластиком. Между щитами находится слой заливочного пенопласта.
Назначение предварительной сушилки - быстрое удаление влаги из сырых макаронных изделий на том этапе пока они обладают пластическими свойствами. Основная цель этой стадии заключается в сокращении общей продолжительности сушки макаронных изделий.
Кроме того, быстрое снижение влажности препятствует развитию микробиологических процессов – закисанию и плесневению продукции.
Параметры сушильного воздуха в предварительной сушилке в зависимости от ассортимента высушиваемых изделий составляют: температура 35... 45 °С, относительная влажность 65... 75 %.
Продолжительность предварительной сушки на линиях Б6-ЛМВ и Б6-ЛМГ около 3ч, влажность выходящих из предварительной сушилки изделий не более 20%.
Окончательная сушилка линии Б6-ЛМВ (рис.32). Представляет собой тоннель, обшивка которого такая же, как у предварительной сушилки. В тоннеле размещены пять гребенчатых транспортеров 6, перемещающих бастуны 12 с изделиями вдоль сушилки.
С одного гребенчатого транспортера на другой, нижележащий, бастуны с изделиями перекладываются при помощи цепных перекладчиков 7.
Работа гребенчатых транспортеров подобна работе их в предварительной сушилке. По длине тоннель сушилки разделен на три зоны сушки, между которыми размещены камеры отволаживания. Сушильный воздух в камерах сушки движется по каналам 11, расположенным сбоку и сверху камер.
В каждой камере установлены два центробежных вентилятора 2 (с одной и другой стороны) и две секции водяных калориферов 5 из ребристых труб: в первой зоне - между вторым и третьим, четвертым и пятым ярусами, во второй и третьей зонах - между первым и вторым, третьим четвертым ярусами.
Вентиляторы засасывают воздух, прошедший через изделия, которые размещены на пятом (нижнем) гребёнчатом транспортере, и подают его по боковым каналам наверх. Отсюда он направляется в сушильную камеру, обдувая последовательно сверху вниз изделия на всех ярусах подогреваясь в калориферах. Свежий воздух засасывается в сушилку отверстия 1 в стенках камер отволаживания.
Oтработавший воздух выбрасывается в помещение через отверстия 8. Заслонки отверстий 1 и 8 открываются и закрываются автоматически.
Температура воздуха в зонах сушки, как и в предварительной сушилке, составляет 35…45 о С, а относительная влажность воздуха 70-85%.
Рис.32.Схема окончательной сушилки Б6-ЛМВ для длинных изделий
В зонах отволаживания относительная влажность воздуха близка к насыщению – к 100%, поэтому влага с поверхности изделий не испаряется. В этих зонах происходит выравнивание влажности продукта по всем внутренним слоям: медленная миграция влаги внутри изделий к поверхности, откуда была удалена влага во время нахождения изделий в предыдущей зоне сушки. При этом снижается градиент влажности внутри изделий, рассасываются внутренние напряжения сдвига.
Таким образом, удаление влаги из полуфабриката производится в окончательной сушилке ступенчато: периоды сушки постоянно чередуются с периодами отволаживания. Такой режим называется пульсирующим режимом сушки, в результате чего образуются прочные изделия со стекловидным изломом.
В конце окончательной сушилки установлены два осевых вентилятора 9, которые засасывают воздух из помещения, продувают через калориферы 10 и создают воздушную завесу, препятствующую поступлению воздуха в сушилку в месте выхода бастунов с высушенными изделиями.
В нижней части сушильного тоннеля проходит цепной транспортёр 4 возврата порожних бастунов к саморазвесу линии. Для исключения конденсации паров под сушилкой уложены трубы 13, по которым циркулирует горячая вода.
Продолжительность окончательной сушки продукции зависит от ассортимента и в среднем составляет на линии Б6-ЛМВ 11…12ч, на линии Б6-ЛМГ 14…15ч. Далее изделия влажностью около 13,5 % направляются на стабилизацию и охлаждение в стабилизатор-накопитель тоннельного типа.
Окончательная сушилка линии Б6-ЛМГ. Предназначена для окончательной сушки длинных изделий на линии Б6-ЛМГ. Такая же сушилка установлена на линии фирмы «Брайбанти» мощностью 24 т/сут.
Эта сушилка отличается от окончательной сушилки Б6-ЛМВ тем, что имеет на одну зону сушки и одну камеру отволаживания больше.
Батареи водяных калориферов установлены в первой и третьей зонах сушки под вторым и четвёртым транспортёрами, а во второй и четвёртой зонах – под первым и третьим транспортёрами.
В настоящее время в макаронной промышленности применяют следующие сушилки: для сушки коротких изделий – шкафные, ленточные и барабанные, для сушки длинных изделий – шкафные и туннельные.
Изделия распределяют слоем 2-3 см на сетчатых рамках. Шкафные сушилки имеют воздухонагреватели. Шкаф закрывается дверками. Вентилятор осуществляет непрерывное движение воздуха. Имеются отверстия с шаберами для регулирования подсоса свежего воздуха и выброса отработанного.
Сушка в шкафных сушилках может осуществляться как с постоянной сушильной способностью воздуха (например: t в = 45-50 °С W в =70-80 %), так и с изменяющейся сушильной способностью воздуха. Например сушка, состоящая из трех стадий:
1. предварительная сушка t в = 55-60 °С W в =70-80 % до влажности изделий 20 %.
2. Отволаживание в течение 30-45 мин при этом происходит выравнивание влажности изделий по всей их массе.
3. Окончательная сушка t в = 45-50 °С W в =70-75 % до влажности изделий 13 %.
Такие сушилки используются в цехах небольшой производительности.
В шкафных сушилках могут сушиться как короткие, так и длинные макаронные изделия.
Ниже приведены различные технологические схемы сушки макаронных изделий в щкафных сушилках.
Сушка коротких макаронных изделий в шкафных сушилках предусматривает 2 схемы:
1-я : полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в шкафную сушилку. В шкафной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в бункер стабилизатор, где их влажность снижается до 12-12,5%;
2-я : полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в тробатто. Тробатто представляет собой шкаф, оснащенный тенами, вентиляторами и пятью сетчатыми рамами, которые в процессе сушки макаронных изделий совершают возвратно-поступательные движения. В тробатто влажность макаронных изделий снижается до 29-27%. После тробатто макаронные изделия поступают в шкафную сушилку В шкафной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в бункер стабилизатор, где их влажность снижается до 12-12,5%.
Сушка длинных макаронных изделий в шкафных сушилках предусматривает 1 схемы: полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в шкафную сушилку. В шкафной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в стабилизатор-накопитель, где их влажность снижается до 12-12,5%.
Сушка коротких макаронных изделий на поточных линиях предусматривает 3 схемы:
1-я : полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в окончательную сушилку. В окончательной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в бункер стабилизатор, где их влажность снижается до 12-12,5%;
2-я : полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в тробатто. Тробатто представляет собой шкаф, оснащенный тенами, вентиляторами и пятью сетчатыми рамами, которые в процессе сушки макаронных изделий совершают возвратно-поступательные движения. В тробатто влажность макаронных изделий снижается до 29-27%. После тробатто макаронные изделия поступают в окончательную сушилку В окончательной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в бункер стабилизатор, где их влажность снижается до 12-12,5%.
3-я: полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в тробатто. В тробатто влажность макаронных изделий снижается до 29-27%. После тробатто макаронные изделия поступают в предварительную сушилку, где их влажность снижается до 18-20%, после чего изделия поступают в окончательную сушилку. В окончательной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в бункер стабилизатор, где их влажность снижается до 12-12,5%.
Сушка длинных макаронных изделий на поточных линиях предусматривает 1 схему: полуфабрикат макаронных изделий выходит из под пресса с влажностью 32-34% и поступает в предварительную сушилку. В предварительной сушилке полуфабрикат макаронных изделий достигает влажности 18-20%. Далее полуфабрикат длинных макаронных изделийпоступает в окончательную сушилку. В окончательной сушилке его влажность снижается до 13-13,5%. Далее макаронные изделия поступают в стабилизатор-накопитель, где их влажность снижается до 12-12,5%.
Вопросы для самоконтроля (тренинг)
1. Опишите кратко процесс сушки макаронных изделий.
2. Перечислите способы сушки макаронных изделий.
3 Охарактеризуйте конвективный способ сушки макаронных изделий. Привести основные параметры сушильного воздуха
4. Дайте классификацию конвективным режимам сушки.
5. Опишите кривую сушки макаронных изделий.
6. Расскажите как изменяются реологические свойства полуфабриката макаронных изделий в процессе низкотемпературной и высокотемпературной сушки.
7. Перечислите преимущества высокотемпературной и сверхвысокотемператной сушки.
8. Перечислите способы интенсификации процесса сушки.
9. Расскажите о назначении процессов охлаждении и стабилизации макаронных изделий.
10. Приведите схемы сушки коротких и длинных макаронных изделий в промышленных сушилках.
Контролирующий тест
1. Какие действия технолога или оператора если после трабатто или предварительной сушки идет потемнение изделий?
2. При достижении изделиями влажности 18-16% сушку изделий проводят?
3.Появление трещин в изделиях в процессе сушки происходит из-за?
4.Растрескивание изделий в процессе хранения происходит из-за?
5. В процессе стабилизации изделий после высокотемпературной сушки происходит?
6.Стабилизация макаронных изделий после высокотемпературной и сверхвысокотемпературной сушки проходит?
7. Влажность макаронных изделий после предварительной сушилки должна составлять?
8.Какой влажности должны быть изделия после окончательной сушилки при высоко температурной сушке?
| А) | 14.5% | |
| Б) | 12,8% | |
| В) | 10% | |
| Г) | 13% |
9.Какие этапы включает сушка длиннорезанных изделий?