Конспект лекций для студентов направления подготовки 15. 04. 02 Технологические машины и оборудование
 Скачать 1.61 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра машин и аппаратов пищевых производств Фалько А.Л. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ для студентов направления подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» очной и заочной форм обучения Керчь, 2019 г. 2 © ФГБОУ ВО «КГМТУ» , 2019 г. 3 СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………… 4 1 Способы обработки пищевых продуктов………………………………. 6 1.1 Механические способы обработки продуктов…………………….. 7 1.1.1 Ситовое сепарирование……………………………………………… 7 1.1.2 Аспирация……………………………………………………………. 9 1.1.3 Виброударное сепарирование………………………………………. 9 1.1.4 Калибровка сыпучего пищевого сырья…………………………….. 10 1.2 Гидромеханические способы обработки……………………… 13 1.3 Массообменные способы обработки……………………………….. 15 1.4 Химические, биохимические, микробиологические способы обработки…………………………………………………………….. 16 1.5 Термические способы обработки…………………………………… 17 Вопросы для самоконтроля по теме 1……………………………… 19 2 Энергетические воздействия и физико-химические эффекты…………20 2.1Основные понятия…………………………………………………… 20 2.2Виды энергетических воздействий…………………………………. 21 Вопросы для самоконтроля по теме 2……………………………… 26 3 Электростатические методы обработки пищевых продуктов…………. 27 3.1 Физические основы электростатической обработки………………. 27 3.2Электростатическая очистка газов…………………………………. 28 3.3Электрокопчение…………………………………………………….. 31 Вопросы для самоконтроля по теме 3……………………………… 35 4 Электроконтактные методы обработки пищевых продуктов электрическим током промышленной частоты…………………………... 36 Вопросы для самоконтроля по теме 4……………………………… 44 5 Обработка пищевых продуктов инфракрасным излучением………….. 45 Вопросы для самоконтроля по теме 5……………………………… 55 6 Высокочастотный и сверхвысокочастотный метод нагрева продуктов. 56 Вопросы для самоконтроля по теме 6……………………………… 59 7 Пароконвектоматы. Термические методы обработки продуктов комбинированными способами……………………………………………. 60 Вопросы для самоконтроля по теме 7……………………………… 67 8 Использование химических, биохимических и микробиологических методов для обработки и хранения пищевых продуктов………………... 68 8.1 Гнилостные процессы 68 8.2 Пищевые продукты как среда для распространения возбудителей заболеваний…………………………………………………………... 70 8.3 Микробиологические принципы сохранения пищевых продуктов………………………………………………………... 71 Вопросы для самоконтроля по теме 8……………………………… 74 9 Ультразвуковые методы………………………………………………….. 75 Вопросы для самоконтроля по теме 9……………………………… 78 10 Импульсные методы обработки пищевых продуктов………………… 79 Вопросы для самоконтроля по теме 10…………………………….. 83 11 Обработка пищевых продуктов радиационным излучением………… 84 Вопросы для самоконтроля по теме 11…………………………….. 88 12 Обработка продуктов давлением………………………………………. 89 12.1 Нетермические методы обработки пищевых продуктов………….. 89 12.2 Технологический процесс обработки молока давлением газообразного азота……………………………………………... 91 12.3 Сублимационная сушка 93 Вопросы для самоконтроля по теме 12…………………………….. 96 Список использованной и рекомендуемой литературы…………... 97 4 ВВЕДЕНИЕ Данная дисциплина является одним из разделов общего курса подготовки магистрантов по специальности «Технологические машины и оборудование», она ставит своей целью изучение отдельных не широко распространенных методов приготовления пищевых продуктов и полуфабрикатов. Проблема бесперебойного снабжения населения всеми видами продуктов может быть решена только совместными усилиями всех работников, занятых в сфере аграрно-промышленного комплекса и пищевой промышленности страны и обеспечивающих единый технологический цикл от выращивания продукции до ее переработки, упаковки и реализации. Немаловажное значение в этом принадлежит специальным методам обработки пищевых продуктов, от профессионального применения которых во многом зависит сохранность и качество готовых продуктов питания предназначенных для хранения и реализации потребителю. Поэтому магистрант должен обладать определенными теоретическими знаниями в области специальных методов (уметь применять их в на производстве), навыками оценки качества и соблюдения технологической дисциплины при приемке, хранении, предварительной товарной обработке и реализации переработанных продуктов питания. Изучение дисциплины «Специальные методы обработки пищевых продуктов» необходимо начать с четкого представления об их структуре и причинно-следственных связях между отдельными темами, что позволит магистранту, изучающему теоретический материал, уяснить его практическую значимость. Современный магистр должен не только обладать глубокими профессиональными, теоретическими и практическими знаниями, но и иметь минимум знаний в области редких пищевых технологий и научных исследований. Все это позволит самостоятельно ставить и творчески решить различные сложные вопросы перерабатывающего и пищевого производства. Поэтому внедрение специальных методов обработки продуктов питания в производство обусловлено необходимость повышения образовательного уровня инженерно-технических работников. Цель дисциплины.Целью изучения дисциплины «Специальные методы обработки продуктов питания» является подготовка студентов-магистрантов к профессиональной деятельности в области производства продуктов с использованием современной техники и прогрессивных технологий. Задачи дисциплины: формирование у студентов-магистрантов теоретических знаний о методах обработки сырья в пищевой промышленности; выявление областей производства, экономически эффективных для применения специальных методов обработки продуктов, с учетом рационального сочетания их с традиционными технологическими методами. Место дисциплины в структуре ООП, связь с другими дисциплинами: 5 Дисциплина «Специальные методы обработки продуктов питания» входит в состав вариативной части профессионального цикла ОПП, рассчитана на один семестр. Дисциплина предназначена для изучения студентами- магистрантами после освоения таких дисциплин, как «Физика», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Электротехника», «Тепло – энергосбережение предприятий», «Процессы и аппараты пищевых производств», «Технологическое оборудование пищевых производств», «Технологическое оборудование рыбоперерабатывающих производств», «Оборудование предприятий торговли и общественного питания», «Технология пищевых производств». Знания, умения и навыки, приобретенные студентами в результате освоения данной дисциплины, могут быть использованы в дальнейшей профессиональной деятельности. В результате изучения дисциплины студент должен: ЗНАТЬ: методы обработки сырья в пищевой промышленности; классификацию процессов по их характерным признакам, их взаимосвязь и отличие; принципиальное устройство и характерные особенности оборудования, аппаратурное оформление основных процессов пищевых производств; правила охраны труда и техники безопасности. УМЕТЬ: применять основы теории в реализации технологических процессов пищевых производств; принимать конкретное техническое решение при разработке новых технологических процессов производства продуктов питания; применять рациональные безотходные и малоотходные технологии; производить подбор оборудования в соответствии с технологическим процессом. ВЛАДЕТЬ: навыками организации производства продуктов питания; навыками проведения анализа основных параметров процессов и режимов работы оборудования; методикой пользования нормативными документами, специальной и справочной литературой. 6 1 СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Многообразие сырья и продуктов, используемых в кулинарной практике, обширный ассортимент пищевой продукции обусловливают многочисленность способов обработки. Способы обработки сырья и продуктов классифицируют: по стадиям технологического процесса производства кулинарной продукции; по природе действующего начала. По стадиям технологического процесса различают способы: используемые при обработке сырья с целью получения полуфабрикатов; применяемые на стадии тепловой кулинарной обработки полуфабрикатов с целью получения готовой продукции; используемые на стадии реализации готовой продукции. По природе действующего начала способы обработки сырья и продуктов подразделяют на: механические (сортирование, просеивание, перемешивание, очистка, измельчение, прессование, формование, дозирование, панирование, фарширование, шпигование, рыхление и др.); гидромеханические (промывание, замачивание, флотация, диспергирование, пенообразование, отстаивание, фильтрование или процеживание, эмульгирование и др.); массообменные процессы (абсорбция, адсорбция, экстракция, растворение, сушка, и др.); химические, биохимические, микробиологические (гидролиз сахаров, жиров, процесс приготовления дрожжевого теста, ферментирования мяса и др.); термические (нагревание, охлаждение, замораживание, размораживание, выпаривание, сгущение и др.); электрофизические (СВЧ-нагрев, ИК-нагрев и др.). Одни и те же способы обработки могут использоваться на разных стадиях технологического процесса. 7 1.1 МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ Такие способы заключаются в механическом воздействии на пищевое сырьѐ. Механические способы обработки могут вызывать в продуктах достаточно глубокие химические изменения. Так, при очистке и измельчении повреждаются клетки растительной ткани продуктов, облегчается контакт их содержимого с кислородом (содержащимся в воздухе) и ускоряются ферментативные процессы, которые приводят к потемнению картофеля, грибов, яблок, окислению витаминов. При механическом промывании продуктов водой, удаляются не только загрязнения, но и часть растворимых питательных веществ. Механическое сортирование включает процессы ситового сепарирования, аспирацию, виброударное сепарирование, калибровочное сортирование и магнитное сепарирование. Для большинства этих процессов в основе лежит метод подобия, сравнивающий геометрию отдельно взятых частиц продукта с размерами рабочих органов или свойствами рабочих элементов. 1.1.1 Ситовое сепарирование Ситовое сепарирование – это разделение твердых частиц сыпучего материала на ситах. При этом качество процесса зависит от влажности продукта, которая определяет адгезионные и электростатические свойства при взаимодействии продукта с рабочими органами машины. При невозможности уменьшить влажность продукта сита снабжаются вибрационными устройствами, позволяющими разрушить электростатические и адгегионные силы между частицами. Все эти факторы учитываются коэффициентом, называемым севкостью, то есть удельным количеством материала, проходящим через сито (расход материала), и скользкостью, которая является зависимостью коэффициента трения между частицами продукта и ситом. В зависимости от величины севкости в пищевой промышленности используют три вида сит: Пробивные сита из тонкой листовой стали со штампованными отверстиями. Плетѐные сита из круглой механической проволоки. Тканые сита из шелковых (полимерных) нитей. Наибольшее распространение в перерабатывающей промышленности получили ситовые сепараторы типа ЗСП, рисунок 1.1. Производительность такой машины Q (кг/с) можно определить по площади подсевного сита [6]: B q Q в , (1.1) где q – удельная производительность, отнесенная к единице ширины сита, кг/( м с ); В – ширина решета, м. 8 Рисунок 1.1 – Сепаратор типа ЗСП: 1– станина; 2,4 – ситовые кузова; 3 – инерционный механизм для очистки сит; 5 – сортировочное сито; 6 – разгрузочное сито; 7 – подсевное сито; 8 – подвесная пружина; 9 – поперечный лоток; 10 – патрубок; 11 – поддон; 12 – электродвигатель; 13 – эксцентриковый вибратор; 14 – сборник отходов; 15 – лоток; 16 – приемное сито; 17 – грузовой клапан; 18 – приемно-распределительное устройство; 19 – аспирационный патрубок Механизмы движения для промышленных сит могут быть выполнены с поступательным движением сит, а также с поступательно-круговым и ротационным движением (рисунок 1.2). Рисунок 1.2 – Схемы движения сит в промышленных сепараторах 9 1.1.2 Аспирация Аспирация или пневматическое сепарирование представляет собой разделение компонентов продуктовой смеси в воздушном потоке за счет различных аэродинамических свойств. При подаче продуктовой массы в аспирационную колонну частицы продукта под действием силы тяжести преодолевают сопротивление воздуха и осаждаются в бункерах. Пыль и другие, мелкие частицы под действием напора воздуха отводятся в верхнюю часть колонны, где улавливаются пылесборником (рисунок 1.3). На этом принципе работают все гидроциклоны, удобство которых заключается в том, что возможно разделение материала по фракциям. Воздушная сепарация применяется главным образом на мукомольных, крупяных и комбикормовых заводах для очистки частиц сыпучих масс от пыли и примесей, на крупозаводах – для выделения лузги из продуктов шелушения пленчатых культур (риса, гречихи, овса, ячменя), а также для контроля крупы и отходов. Важное место занимает пневматическая сепарация на предприятиях по калиброванию гибридных и сортовых семян кукурузы, где их используют для обогащения отдельных фракций калиброванных семян. Рисунок 1.3 – Принцип пневматического сепарирования 1.1.3 Виброударное сепарирование Виброударное сепарирование – это процесс сепарирования, который осуществляется на падди-машинах с разделением сыпучей среды продукта на сепарируемые фракции за счѐт их свойств, прежде всего упругости и массы частицы, а также аэродинамического сопротивления частицы (рисунок 1.4). Это означает, что частицы, разгоняясь в воздушном потоке, ударяются о призматические поверхности. При этом частицы с более выраженными выше приведенными свойствами отскакивают и летят дальше в свой сборник, остальные теряют скорость и осаждаются (опадают) на транспортер. 10 Рисунок 1.4 – Принцип виброударного сепарирования 1.1.4 Калибровка сыпучего пищевого сырья Калибровка представляет собой аналог сепарирования - это процесс разделения по размерным фракциямпродуктов, которые могут считаться штучными продуктами. Различают прямой и косвенный метод ведения процесса. При прямом методе соизмеряются размеры штучного сырья и пропускного проѐма (отверстия). Косвенный метод основан на корреляционной зависимости массы штучных продуктов или объема от размера. Весовая калибровка основана на существующей зависимости между массой плода или овоща и его геометрическими размерами. Формулой для зависимости массы яблок сорта Антоновка от их геометрических размеров, приведенной еще в трудах академика В. П. Горячкина [4], пользуются и в настоящее время: , м , m 82 , 2 d г , 82 , 2 d m 3 3 (1.2) где d— средний диаметр яблока, мм. Масса, рассчитанная по такой формуле, мало отличается от реальной. Однако на практике [8] для плодов и овощей между их штучной массой mи наибольшим геометрическим размером dприменяют следующую зависимость: m = Ad n , (1.3) где А и n— постоянные для данного вида (сорта) культуры, поэтому в большинстве случаев используется зависимость (1.3). Косвенный метод осуществляется по весовому принципу на весовых калибровочных машинах (рисунок 1.5). 11 Рисунок 1.5 – Весовая калибровка Машины прямого метода основаны на изменении величины калибровочной щели (рисунок 1.6). Рисунок 1.6 – Калибровка с изменением величины калибровочной щели В зависимости от калибруемого продукта исполнение машин может быть различное: тросовые, шнековые, дисковые, на ступенчатых или конусных валиках и т.п. 12 Перемешивание.При изготовлении многих блюд и кулинарных изделий необходимо соединить различные продукты и получить из них однородную смесь. С этой целью применяют перемешивание. Так, перемешивая измельченное мясо, черствый замоченный в молоке или воде хлеб, перец, соль получают мясной фарш. Для перемешивания используют специальные машины — фаршемешалки, тестомесильные и др. Небольшие количества продуктов перемешивают вручную специальными лопатками, веселками и другими приспособлениями. От тщательности перемешивания во многом зависит качество готовых изделий. Очистка.Целью очистки является удаление несъедобных или поврежденных частей продукта (кожура овощей, чешуя рыб, панцири ракообразных и др.). Производится она вручную или при помощи специальных машин (картофелечисток, чешуеочистительных машин и др.). Для ручной очистки используют ножи, скребки, терки и другие приспособления. Измельчение.Процесс механического деления обрабатываемого продукта на части с целью лучшего его технологического использования называют измельчением. В зависимости от вида сырья и его структурно- механических свойств используют в основном два способа измельчения: дробление и резание. Дроблению подвергают продукты с незначительной влажностью (зерна кофе, некоторые пряности, сухари). Резанию подвергаются — продукты, обладающие высокой влажностью (овощи, плоды, мясо, рыба и др.). Дробление с целью крупного, среднего и мелкого измельчения производят на размолочных машинах, специальных кавитационных и коллоидных мельницах (тонкое и коллоидное измельчение). Для измельчения твердых продуктов, обладающих высокой механической прочностью (например, кости), применяют пилы. В процессе резания разделяют продукт на части определенной или произвольной формы (куски, пласты, кубики, брусочки и др.), а также приготовляют мелкоизмельченные виды продуктов (фарши). Измельчение овощей (нарезка) на части определенных размеров и формы производят с помощью овощерезательных машин, рабочими органами которых являются ножи различных типов, разрезающие продукт в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для измельчения мяса, рыбы применяют мясорубки и куттеры. Термин "шинкование" означает нарезку овощей на мелкие, узкие кусочки или тонкие, узкие полоски — соломку. Измельчают сырье и превращают его в равномерную по структуре массу с помощью либо специальных терочных машин, либо вручную терками. Этот способ применяют при производстве соков, крахмала. Для измельчения продуктов, доведенных до готовности, с целью получения пюреобразной консистенции (для протирания) применяют протирочные машины, которые оказывают на продукт комбинированное воздействие: раздавливают его лопастями и одновременно продавливают через отверстия сита. Для ручного протирания используют сита с ячейками различного диаметра в зависимости от вида продукта. 13 |