Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет
 Скачать 7.64 Mb.
|
|
По психрометрической разности сухого и мокрого термометров определяли относительную влажность сушильного воздуха. Для коррекции показаний мокрого термометра использовали формулу
- поправка, найденная по диаграмме, разработанной Гинзбургом А.С., в зависимости от показания смоченного термометра tMП и скорости воздуха, %. Изменение относительной влажности воздуха, также как и изменение температуры носит скачкообразный характер. Наиболее точно изменение 66 влажности описывается полиномом четвертой степени с величиной достоверности аппроксимации 0,9081 = -1 · 10-6 · τ4 + 3 · 10-4 · τ3 - 3,78 ·10-2 · τ2 + 1,571 · τ + 27,584 Относительная влажность воздуха в конце сушки слишком высокая. Это вероятно вызвано тем, что, во-первых, на данном этапе используется воздух помещения, имеющий большое влагосодержание и как следствие большую относительную влажность при низких температурах, во-вторых, температура изделий на данном этапе значительно выше температуры воздуха, возникает градиент температуры, влага стремится от внутренних слоев к внешним и испаряется в окружающий воздух. Кривая терморадиационной сушки представлена на рисунке 4.13.
Анализируя кривую сушки можно выделить 4 ярко выраженных этапа: на I этапе на протяжении первых 30 мин наблюдается увеличение влажности изделий, что может быть связано со следующими процессами: температура наружных слоев значительно больше, чем температура внутренних, под действием данного градиента температуры влага перемещается от внешних слоев к внутренним, внешние слои поглощают воду из окружающего воздуха; 67 на II этапе, от 30 до 80 мин, который называют периодом постоянной скорости сушки, влажность линейно убывает от 26,4 до 15, 8 %. При этом градиент температуры становится практически равным нулю, происходит интенсивное испарение менее прочносвязанной осмотической влаги; на III этапе, так называемом периоде падающей скорости сушки, от 80 до 130 мин, влажность изделий убывает от 15,8 до 13, 7 %, при этом удаляется влага микрокапилляров и адсорбционно связанная влага, процесс лимитируется малой интенсивностью внутреннего переноса влаги, поверхность испарения интенсивно углубляется внутрь материала, а образующийся на его поверхности сухой слой имеет значительное гигротермическое сопротивление; на IV этапе от 130 до 180 мин наблюдается некоторое нарастание влажности от 13,7 до 14 %. На данном этапе на предприятиях производится стадия охлаждения, а увеличение влажности вызвано высокой влажностью применяемого на охлаждение воздуха. По кривой сушки методом графического дифференцирования строили кривую скорости сушки, представленную на рисунке 4.14. Скорость сушки, %/мин 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 5 10 15 20 25 30 Влажность, % Рисунок 4.14 - Кривая скорости сушки Из рисунка видно, что при влажности изделий 26 % скорость сушки возрастает от нуля до 0,2 % /мин, затем при изменении влажности от 26 до 15,8 % находится в периоде постоянной скорости сушки, а начиная с влажности 15, 8 % и менее скорость сушки постепенно падает от 0,2 до 0 %/мин. Из структурно-механических свойств определяли изменение относительного удлинения и прочности на излом. 68
Из рисунка 4.15 видно, что в течение первых 60 мин сушки до достижения влажности 20 % наблюдается монотонное изменение максимального относительного удлинения при растяжении с 6 до 0,5 %, что соответствует сохранению в продукте пластичных свойств. В дальнейшем наблюдается более медленное уменьшение относительного удлинения изделий при растяжении, а после 70 мин сушки при влажности изделий 18 % и менее, изделия утрачивают свои пластические свойства. Макаронные изделия сушили конвективным способом, периодически измеряя их температуру, влажность, изменение длины в процессе сушки, и определяя относительное удлинение при растяжении и их удельную прочность. Затем такие же макаронные изделия обрабатывали паром в течении 2 мин, при температуре 100-110 0 С и влажности близкой к насыщению (95-98 %) и сушили конвективным способом, анализируя высушиваемые изделия по тем же параметрам. Зависимости влажности макаронных изделий от продолжительности сушки на рисунке 4.17.
70 Анализируя кривую сушки без пропаривания можно выделить 4 этапа сушки: на первом этапе, на протяжении первых 5 мин наблюдается незначительное уменьшение влажности изделий, т.к. происходит процесс разогревания изделий, влага из внутренних слоев устремляется к наружным; на втором этапе, от 5 до 30 мин, влажность линейно убывает от 25 до 15,4 %. При этом градиент температуры становится практически равным нулю, происходит интенсивное испарение менее прочносвязанной осмотической влаги; на третьем этапе, от 30 до 75 мин, влажность изделий убывает от 15,4 до 8 %, при этом удаляется влага микрокапилляров и адсорбционно связанная влага, процесс лимитируется малой интенсивностью внутреннего переноса влаги, поверхность испарения интенсивно углубляется внутрь материала; на четвертом этапе, от 75 до 90 мин влажность изделий не изменяется и равна 8 %. Сравнивая эту кривую с кривой сушки после пропаривания необходимо отметить, что после гидротермической обработки отсутствует период разогревания, т.к. макаронные изделия уже разогреты паром. Начальная влажность изделий повышается при пропаривании, а сам процесс несколько замедляется. Относительное удлинение при растяжении с пропариванием и без него показано на рисунке 4.18.
71
прочность макарон при конвективной сушке прочность макарон при сушке с пропариванием Рисунок 4.19 - Кривые зависимости удельной прочности от времени сушки Изменение длины макаронных изделий в процессе сушки, так называемая усушка, представлено на рисунке 3.1. Анализ зависимостей изменения длины макаронных изделий, относительного удлинения и удельной прочности от продолжительности сушки показывает, что для вышеуказанных периодов изменения структурно-механических свойств данные зависимости имеют разный характер: в первом периоде, продолжительностью 20 мин, при влажности изделий от 26 до 19,6 % для изделий без пропаривания, от 27,6 до 20 % для 72 изделий после пропаривания, когда макаронные изделия являются упруго-вязко-пластичным телом, длина изделий и относительное удлинение линейно убывают, а удельная прочность линейно возрастает; во втором периоде, продолжительностью от 20 до 30 мин для конвективной сушки (влажность изделий от 19,6 до 15,4 %), от 20 до 35 мин для сушки с пропариванием (влажность изделий от 20 до 16 %), макаронные изделия являются упруго-вязким телом, наблюдается более медленное уменьшение длины и относительного удлинения изделий и более медленное увеличение их удельной прочности; в третьем периоде, после 30 минут сушки при влажности изделий 15,4 % и менее для конвективной сушки и после 35 минут для сушки после пропаривания при влажности изделий 16 % и менее, когда макаронные изделия становятся упругим телом, их длина, относительное удлинение и удельная прочность постоянны. Анализ качества готовых изделий показал, что изделия, обработанные паром в сравнении с изделиями, высушенными без обработки, имеют глянцевую поверхность без трещин и более светлый цвет. Наименьшей энергоемкостью характеризуется процесс сушки макаронных изделий в жестких режимах, осуществляемый конвективным способом. Но эта сушка допускает возникновение больших внутренних напряжений, поэтому её целесообразно вести до потери продуктом пластичных свойств. Изделия, сушка в мягких режимах которых производилась под воздействием сверхвысокочастотного нагрева, обладали наилучшими показателями качества и наименьшей степенью разрушения. По данным экспериментов можно сделать вывод, что оптимальным является соединение стадии охлаждения со стадией стабилизации, причем охлаждать лучше всего воздухом с постепенно снижающейся температурой. Таким образом, анализ процесса потери влаги макаронными изделиями
73 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||