Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет

• Название: Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет
• Дата: 21.11.2019
• Размер: 7.64 Mb.
• Имя файла: 1112227.doc
• Тип: Монография; #96310
• страница: 10 из 36

Эмпирическое исследование процесса сушки макаронных изделий


4.1 Методики исследований свойств полуфабрикатов и готовых изделий
Для исследований можно использовать различные макаронные изделия групп А,Б и В из смесей различной муки: из твердой пшеницы (дурум) ГОСТ Р 52668-06 и из пшеничной хлебопекарной муки ГОСТ Р 52189-03.
Сушку макаронных изделий проводят в специально разработанной на кафедре МАХПП ОГУ лабораторной установке, представленной на рисунке 4.1, которая позволяет определять параметры, по которым строятся зависимости влажности изделий от продолжительности сушки (кривые сушки),

• 
  также зависимости изменения температуры, относительной влажности воздуха и температуры поверхности высушиваемых изделий от продолжительности сушки, а также измерять потребляемую энергетическую мощность на проведение процесса.
  

1 – модуль инфракрасной сушки с одновременной подачей пара;
2 – блок регулирования и измерения мощности процесса;

3. 
   – модуль конвективной сушки;
   
4. 
   - модуль сверхвысокочастотной сушки.
   

Рисунок 4.1 – Лабораторная сушильная установка

45

Установка укомплектована модулями конвективного энергоподвода, инфракрасного энергоподвода с совместной подачей пара и модулем СВЧ.

Схема устройства для проведения процесса инфракрасной сушки представлена на рисунке 4.2.

5

4

II

³ III

2
I
1

1. 
   – воздуховод;
   

2. 
   – конический металлический раструб;
   
3. 
   – решетка для помещения продукта;
   
4. 
   - подвижный зонт;
   
5. 
   – нагревательный элемент;
   

I – III – зоны измерения температуры.
Рисунок 4.2 – Схема устройства для инфракрасной сушки макаронных изделий
Устройство для инфракрасной сушки представляет собой воздуховод, выполненный из жести, на конце которого имеется конический раструб с решеткой для помещения высушиваемого продукта. Сверху конический раструб закрывается подвижным зонтом, в верхней части которого расположена лампа инфракрасного излучения Д-215, мощностью 200 Вт.

46

Лампа с патроном жестко закреплена во втулке, способной перемещаться по направляющей в верхней части зонта. Перемещая втулку вверх или вниз, можно регулировать интенсивность свечения лампы, так как внутренняя поверхность зонта является дефлектором, концентрирующим лучи лампы на решетку. Степень терморадиационного воздействия на продукт регулируется перемещением зонта относительно раструба. При проведении процесса инфракрасной сушки данное устройство механически жестко соединяется с блоком конвективной сушки, служащим источником воздушного потока, при этом нагревательный элемент конвективной сушилки обесточивается.
Измерение температуры производится в трех зонах:

• 
  в I зоне – измеряется температура окружающего воздуха;
  
• 
  во II зоне – температура воздуха около излучающего элемента;
  
• 
  в III зоне – установлено два температурных датчика (сухой и «мокрый») измерения температуры и влажности сушильного воздуха.
  

Датчики помещены в кольцевое сечение, образованное коническим раструбом и помещенным сверху зонтом.

Устройство для конвективной сушки представляет собой металлический корпус, внутри которого расположен центробежный вентилятор, калорифер и электронные блоки питания и управления ими. Элементы управления работой устройства выведены на панель управления, где также размещены стрелочные индикаторы контроля температуры по рабочим зонам сушильной камеры. Воздух, нагреваемый в калорифере, жестко закрепленном в трубе, подается наверх с помощью вентилятора. На прямолинейном участке трубы для подвода нагретого воздуха установлена диафрагма для измерения расхода сушильного агента. Перепад давлений на диафрагме измеряется микроманометром ММН-240. Для автоматизации процесса измерений в установке предусмотрены разъемы для соединения термодатчиков с аналого-цифровым преобразователем.

Имеется возможность вывода показаний аналого-цифрового преобразователя с последующей передачей сигнала на монитор компьютера.
Измерение температуры производят по схеме уравновешенного моста, в плечо которого установлен чувствительный элемент – терморезистор. Также как и при инфракрасной сушке, измерение температуры производится по зонам:

• 
  температуру окружающего воздуха измеряют датчиком, установленным на входе воздушного потока в вентилятор (I зона);
  

• 
  следующий датчик установлен непосредственно в калорифере после нагревательного элемента – он служит для измерения температуры нагретого воздуха (II зона);
  
  • 
    в зоне сушки установлено два температурных датчика сухой и «мокрый» (III зона).
    

Тумблером «Сеть», находящемся на передней панели, включают устройство для конвективной сушки. С помощью перемещения ручек регулятора частоты вращения вентилятора и мощности нагревательного элемента, выбирают требуемые параметры сушки.

47

Место размещения макаронных изделий не имеет особого значения, так как или они подвешиваются над решеткой или непосредственно лежат на ней – результаты остаются идентичными.
Блок регулирования и измерения мощности процесса сушки, представлен на рисунке 4.3.
5
4
3

6

7

2
8

1 ⁹

1 – закрытый металлический корпус;
2 – стрелочный индикатор потребляемой мощности;

3 – гнезда для подключения нагрузки;

4. 
   – ручка;
   
5. 
   – ручка выбора диапазона;
   
6. 
   – регулятор потребляемой мощности;
   
7. 
   – регулятор изменения величины потребляемой мощности;
   
8. 
   – тумблер отключения стрелочного индикатора мощности;
   
9. 
   – тумблер выключения устройства.
   

Рисунок 4.3 - Устройство для регулирования и измерения мощности процесса сушки
Блок регулирования и измерения мощности процесса сушки совмещен с устройством для конвективной сушки и представляет собой электронную схему, выполненную в закрытом металлическом корпусе. На переднюю панель блока выведены регулировочные устройства и стрелочный индикатор потребляемой мощности. На боковой поверхности корпуса имеются гнезда для подключения активной нагрузки. Для удобства работы и перемещения блок снабжен ручкой. Устройство позволяет измерять мощность в трех диапазонах:

• 
  от 0 до 300 Вт,
  
• 
  от 0 до 500 Вт,
  

48

• 
  от 0 до 1000 Вт.
  

Для этого в верхней части панели имеется ручка выбора диапазона, при измерениях первоначально задают диапазон от 0 до 1000 Вт, и если точность измерений недостаточна, переходят на нижний диапазон при условии не превышения максимальной мощности данного диапазона. Также регулируется величина потребляемой мощности от 0 до 1000 Вт. Устройство позволяет отключать стрелочный индикатор мощности при длительных измерениях с помощью тумблера, при этом блок сохраняет свои функциональные возможности. Питание устройства происходит от сети переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц. Для предотвращения выхода его из строя, при перепадах напряжения питающей сети, имеется плавкий предохранитель.
Блок сверхвысокочастотного воздействия представляет микроволновую печь MB-3724W, имеющую следующие технические характеристики:

• 
  выходная мощность (по стандарту IЕC60705) - 700 Вт;
  
• 
  частота микроволн - 2,450 МГц;
  
• 
  габаритные размеры (ШхВхГ, мм) – 455х260х320;
  
• 
  потребляемая мощность 1,000 Вт.
  

Внешний вид макаронных изделий, характеризующийся цветом, степенью шероховатости поверхности, состоянием излома и правильностью формы определяется органолептическим способом.

Влажность макаронных изделий определяется методом высушивания до постоянной массы в сушильном шкафу СЭШ-3 по ГОСТ 27492-87. В предварительно просушенные и взвешенные с точностью до 0,01 г металлические бюксы отвешивают 5 г измельченной массы макаронных изделий и высушивают в течение 40 минут при температуре 130 ⁰С. Затем бюксы с продуктом охлаждают и взвешивают и по разности между массой навесок до высушивания и после высушивания определяют количество испарившейся влаги.
Кислотность макаронных изделий определяется методом водной болтушки. При определении кислотности этим методом 5 г измельченных макаронных изделий переносят в коническую колбу вместимостью 100-150 мл,

• 
  которую предварительно влили 30 - 40 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы взбалтывают в течение 3 мин. Приставшие к стенкам колбы частицы смывают дистиллированной водой. Затем добавляют 5 капель 1%-ного раствора фенолфталеина и титруют 0,1 н раствором щелочи до получения розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 минуты при спокойном положении колбы. Кислотность Х в градусах вычисляют по формуле
  

Х =В⋅К⋅2

(4.1)

где В - количество 0,1 н раствора щелочи, пошедшего на титрование, мл;

• 
  – поправочный коэффициент к титру 0,1н раствора щелочи. Конечный результат представляет собой среднее арифметическое двух
  

параллельных определений, расхождения между которыми не должно

49

превышать 0,2 град. Кислотность макаронных изделий хорошего качества не должна превышать 4 град.

Прочность макаронных изделий определяется на приборе Строганова по стандартным методикам. В приборе Строганова на стойки, прикрепленные к площадке циферблатных весов, помещают макаронную трубку, а затем плавно при помощи вращения рукоятки винта на трубку повышают нагрузку до момента её излома. Величину нагрузки при этом определяют по показанию стрелки на циферблате весов в момент излома.
Время варки до готовности фиксируется в момент исчезновения мучнистого непроваренного слоя. Для определения этого момента при варке периодически (первый раз через 4-5 мин после начала варки, а затем через каждую минуту) вынимают из кастрюли небольшой отрезок изделия, помещают его между двумя стеклышками и сдавливают. Количество поглощенной изделиями во время варки воды характеризуется коэффициентом увеличения их массы, который подсчитывается по формуле

		К =	М2−М1	,	(4.2)
			М1
где К	-	коэффициент увеличения массы изделий после варки;
М1	- масса сухих изделий, г;
М2	-	масса сваренных изделий, г (определяется			после сливания

варочной воды).

Количество сухих веществ, перешедших в варочную воду определяется ускоренным методом. Ускоренный метод определения потери сухих веществ состоит в следующем: навеску макаронных изделий массой 30 г помещают в кастрюлю с 10-кратным количеством кипящей воды (длинные изделия предварительно распиливают на отрезки 2-4 см) и варят до готовности. По окончании варки изделия вместе с жидкостью опрокидывают на сито и дают стечь жидкости в течение 2 - 3 мин. Затем варочную жидкость сливают в мерный цилиндр и измеряют ее объем. В предварительно высушенные и взвешенные на лабораторных весах чашки Петри отбирают по 50 мл варочной жидкости. Перед каждым отбором проб варочную жидкость тщательно перемешивают. Чашки ставят в водяную баню и после полного выпаривания из них жидкости чашки с остатком высушивают в сушильном шкафу при температуре 130-135 ⁰С в течение 20 минут. После охлаждения в эксикаторе чашки с сухим остатком взвешивают. Процент сухих веществ, перешедших в варочную воду (П, %) определяют по формуле

	(в−а)⋅В
П =			⋅100,	(4.3)
	М ⋅50

где в –масса чашки Петри с сухим остатком,г;

• 
  – масса пустой чашки Петри, г;
  

50

• 
  – общий объем варочной жидкости (после варки), мл; М –масса сухих изделий,взятых на варку,г.
  

Прочность сырых макаронных изделий на срез может быть определена при помощи прибора ПМ, схема которого приведена на рисунке 4.4.


5
6

3	2	1

4

1 – крючок;

2. 
   – нить;
   
3. 
   – барабан;
   
4. 
   – электродвигатель;
   
5. 
   – измерительный цилиндр;
   
6. 
   – стрелка.
   

Рисунок 4.4 – Схема прибора ПМ (прибора Медведева)
Прибор работает следующим образом: при включении двигателя 4 прибора нить 2 наматывается на барабан 3 и поднимает планку с прищепкой. Макаронные полуфабрикаты сначала растягиваются, затем рвутся, и усилие, необходимое для этого , отмечается стрелкой 6 на шкале, нанесенной на измерительный цилиндр 5.
Опыт повторяют не менее трех раз, и за окончательный результат принимают среднее арифметическое (грубые промахи при этом выбраковывают). Для удобства сравнения результатов измерения прочности сырых макарон разного вида определяют предельное напряжение сдвига τ _n

τ n=	F	,	(4.4)
	S

51

где F −срезывающее усилие,Н;

S −площадь поперечного сечения пробы сухих изделий,см²;
Степень слипаемости массы сырых макаронных изделий можно определить на приборе ПМ при помощи специального приспособления, изображенного на рисунке 4.5.

Навеску массой 40 г сырых макаронных изделий длиной от 20 до 30 мм высыпают в цилиндрический корпус 1 приспособления (жидкая фаза при этом выводится из приспособления через перфорированное дно).

После выстаивания макаронных изделий в течение 10 мин в боковую прорезь 2 вставляют лезвие ножа и проворачивают верхнюю часть корпуса на 360 ⁰, срезая таким образом верхнюю часть массы сырых макаронных изделий. Не вынимая лезвие ножа из прорези, снимают верхнюю часть корпуса вместе с отрезанной верхней частью сырых макаронных изделий.

1. 
   – корпус;
   

2. 
   – прорезь в корпусе;
   
3. 
   – стержень;
   
4. 
   – планка.
   

Рисунок 4.5 – Приспособление для определения слипаемости макарон

• 
  отверстие стержня 3 вставляют крючок прибора ПМ и определяют усилие, необходимое для вырывания стержня с укрепленной на нем планкой 4 из массы макарон. Это усилие характеризует степень слипаемости сырых макаронных изделий.
  

Относительное удлинение при растяжении определяется с помощью специально изготовленной насадки, которая представляет собой прищепку с прорезиненными захватами (рисунок 4.6). Прищепка крепится к крючку прибора ПМ.


52



1 - активный захват;

2. 
   – образец макаронных полуфабрикатов;
   
3. 
   - пассивный захват.
   

Рисунок 4.6 - Схема насадки для определения относительного удлинения при растяжении
При включении двигателя прибора нить наматывается на барабан и поднимает прищепку с захваченными сырыми полуфабрикатами. Макаронные изделия сначала растягиваются, затем рвутся, при этом усилие, необходимое для этого фиксируется на шкале прибора. Опыты проводятся в многократных повторностях с макаронными изделиями определенной длины. При этом берутся различные навески от 100 до 2000 г, причем для уменьшения погрешности прибор тарируется каждый раз на каждую серию экспериментов.
Определение структурно-механических характеристик полуфабрикатов осуществляется по зависимостям относительного удлинения при растяжении от прилагаемой нагрузки, получаемым на приборе ПМ.

• 
  связи с наличием в макаронном производстве большого количества качественных показателей авторами был разработан комплексный показатель физико-химических свойств макаронных изделий К_ПК. Данный показатель рассчитывается по формуле
  

n
К ПК=∑ K ЗHi	⋅ BKi,	(4.5)
i =1

где К_ЗН–коэффициент значимости показателя качества;B_Ki-присваиваемый балл качества.
Шкала перевода отдельных показателей в баллы комплексного показателя качества, представлена в таблице 4.1.

53

Таблица 4.1 - Шкала перевода значений показателей качества макаронных изделий в баллы качества

Наименова-	Значение по-		Присваивае-	Коэффици-	Произве-
ние	казателя в на-		мый балл ка-	ент значимо-	дение
показателя	туральном		чества,	сти показа-	Бк · Кзн
качества	выражении		Бк	теля,
				Кзн
Влажность,	Ниже 12,1		1		1
%	12,1	– 12,3	2		2
	12,4	– 12,6	3		3
	12,7	– 12,9	4		4
		13	5	1	5
	13,1 - 15		4		4
	15,1 – 20		3		3
	20,1 – 28		2		2
	Свыше 28,0		1		1
Кислотность,	Свыше 4,1		1		5
	4,1		2		10
град		4	3	5	15
	3,5	– 3,9	4		20
	Ниже 3,5		5		25
Прочность,	Свыше 700		5		25
г	700	– 601	4		20
	600	– 501	3	5	15
	500	– 401	2		10
	Ниже 400		1		5
Время варки	Меньше 10		5		5
до	10	– 12	4		4
готовности,	12,5	– 14,5	3	1	3
мин	15	– 17	2		2
	Свыше 17		1		1
Количество	Свыше 2,5		5		15
поглощенной	2,3	– 2,5	4		12
воды	2,0	– 2,2	3	3	9
	1,9		2		6
	Ниже 1,9		1		3

54

Продолжение таблицы 4.1

Наименова-	Значение по-		Присваивае-	Коэффици-	Произве-
ние	казателя в на-		мый балл ка-	ент значимо-	дение
показателя	туральном		чества,	сти показа-	Бк · Кзн
качества	выражении		Бк	теля,
				Кзн
Количество	0	– 8	5		35
СВ	8,1–9		4		28
перешедших	9,1 – 10		3	7	21
в варочную	10,1	– 10,5	2		14
воду,	Свыше 10,5		1		7
%
Удельная	5 и более		5		15
прочность	4,5	– 4,9	4		12
после варки,	4,0	– 4,4	3	3	9
г/мм2	3,5	– 3,9	2		6
	Менее 3,5		1		3
Слипаемость,	Менее 200		5		15
г	201	– 230	4		12
	231	– 260	3	3	9
	261	– 300	2		6
	Свыше 300		1		3

Для оценки органолептических свойств макаронных изделий была отобрана группа экспертов из пяти человек. На основе традиционных методик была разработана 15-бальная шкала органолептической оценки изделий по четырем показателям качества: внешнему виду, запаху изделий по мере их высушивания, а также внешнему виду и вкусу готовых изделий. Внешний вид оценивают по следующим показателям: цвет изделий (белый, желтый или кремовый с различными оттенками), отмечается равномерность цвета, наличие следов непромеса, темных частиц на поверхности изделий; поверхность изделий должна быть гладкая, допускается незначительная шероховатость; излом изделий должен быть стекловидным; форма изделий должна соответствовать данному виду изделия. Отмечается равномерность толщины стенок у трубчатых изделий, кривизна длинных изделий (допускаются небольшие изгибы и искривления). Правильные формы изделий удобны при варке, хотя для пищевых достоинств этот показатель не играет никакой роли. Наиболее важное значение этот показатель имеет для самого макаронного производства. Искривленные изделия плохо заполняют тару, снижают

55

пропускную способность сушильных установок, являются причиной появления лома и крошки.

Коэффициенты весомости каждого показателя определяли путем опроса группы экспертов, являющихся специалистами в области макаронного производства, хорошо знающими продукт и его технологии. Эксперты оценивали 15 различных образцов макаронных изделий и результаты сравнения (ранжирования) выражали в баллах. Пример ранжирования представлен в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Результаты ранжирования внешнего вида сухих макаронных изделий (коэффициент значимости К=3)

№			Эксперт				Сумма	Ср· К
образца							рангов, Ср
	1-ый	2-ой	3-й		4-ый	5-ый
1	7	8	8		7	8	38	114
2	9	9	9		8	7	42	126
2	14	13	14		14	15	70	210
4	11	12	11		11	11	56	168
5	8	7	7		9	9	40	120
6	10	10	10		12	12	54	162
7	13	15	13		13	13	67	201
8	12	11	12		10	10	55	165
9	6	6	6		6	6	30	90
10	5	5	5		5	5	25	75
11	3	2	2		1	1	9	27
12	2	1	1		2	2	8	24
13	4	3	4		3	3	17	51
14	1	4	3		4	4	16	48
15	15	14	15		15	14	73	219

За показатель качества берется самый большой балл, полученный как сумма рангов для каждого вида изделий с учетом коэффициента их значимости. Далее аналогичным образом определяется запах макаронных изделий. Запах продукта обусловлен в основном наличием в нем летучих веществ – альдегидов. Запах может быть связан также с хранением и транспортированием продукта вместе с неприятно пахнущими веществами, а также, с распадом его на составные части, что связано с хранением в неблагоприятных условиях. При этом также могут начаться процессы плесеневения и гниения, при которых

56

образуются специфичные запахи, вырабатываемые микроорганизмами, плесенями, грибками.

После определения внешнего вида и вкуса готовых изделий в готовых макаронных изделиях определяют также содержание лома, крошки и деформированных изделий. При этом анализируемую пробу рассматривают на светлой поверхности и отбирают из нее деформированные изделия, лом и крошку, которые затем взвешивают и выражают в процентах от общей массы пробы.