ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Импульсный подвод энергии к продукту вызывает не только количественные, но и качественные изменения процессов, что особенно специфично для электрофизических методов. Большой интерес представляет возможность аккумулирования во времени энергии, а затем ее выделение в чрезвычайно малые промежутки времени, что позволяет, достигая высоких значений мгновенной мощности, создавать принципиально новые технологические процессы.
В качестве источников импульсных нагрузок можно использовать различные системы: механические, гидравлические, электроимпульсные, магнитно-импульсные, оптические и др. Электроимпульсные и магнитно-импульсные системы в качестве источника энергии базируются в основном на генераторе импульсов тока (ГИТ), принципиальная разница заключается лишь в преобразователе электрической энергии в механическую; в первом случае этим преобразователем является электродная система, помещенная в жидкость, во втором - система, состоящая из индуктора и электропроводящей пластины (мембраны), причем последняя так же может находиться в жидкости.
Для формирования электрических импульсов используется ряд элементов, составляющих импульсный генератор: высоковольтный трансформатор, выпрямитель, батареи конденсаторов, разрядник и коммутатор и, в случае электроимпульсного метода, искровой промежуток, а для магнитно-импульсного индуктора - электропроводная пластина-мембрана, помещенная в жидкости внутри технологического узла.
Электроимпульсный метод основан на импульсном электрическом пробое жидкости при разряде конденсатора. В силу очень быстрого выделения энергии в искровом канале происходит его быстрое расширение, а в результате малой сжимаемости воды при импульсном разряде в жидкости возникает ряд эффектов: высокие импульсные давления, достигающие десятков тысяч атмосфер; пульсации газового пузыря; ударные волны; линейные перемещения жидкости со скоростями, достигающими сотен метров в секунду; импульсная кавитация в значительном объеме жидкости; полидисперсное ультразвуковое излучение; воздействие плазмы канала искры, сопровождающееся инфракрасным, ультрафиолетовым и жестким излучением; импульсные электромагнит-ные поля, сопровождающие разряд.
Один импульсный разряд вызывает по крайней мере два гидравлических удара: первый - в момент образования полости, второй - при ее захлопывании. При определяющих условиях (высота столба жидкости, давление, размер полости и др.) газовая полость совершает несколько пульсаций, что является логическим следствием разрыва сплошности жидкости и адиабатического ее сжатия.
Компоновка простейшего электроимпульсного аппарата проста (рис. 9.1, а): он состоит из корпуса с крышкой и двух электродов. В ряде случаев, по технологическим соображениям, целесообразно отделение зоны обработки от зоны искры с целью исключения действия отдельных факторов импульсного разряда (рис. 9.1, б ).
а) б) в)
Рис. 9.1. Принципиальные схемы импульсных аппаратов:
а) электроимпульсный: 1 - корпус; 2 - электроды;
б) мембранный электроимпульсный: 1 - корпус; 2 - электроды; 3 - мембрана;
в) магнитно-импульсный: 1 - корпус; 2 - индуктор; 3 - мембрана
Пропускание пластинами ударных волн связано обратно пропорционально с массой мембраны. Наиболее целесообразно изготовлять пластины из легких материалов, например алюминиевые сплавы, с учетом их прочностных характеристик. При прочих равных условиях большое значение имеет форма пластины, жесткость, характер ее закрепления по периметру, ориентация относительно источника возмущения и среды, в которую передается энергия.
К электроимпульснымаппаратам можно предъявить ряд общих требований: конструкция аппарата должна обеспечивать высокую прочность, противостоящую импульсным нагрузкам (это в равной мере относится и к мембране для мембранных аппаратов); материал аппарата должен быть химически инертен; с учетом санитарных требований конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой и полной его разборки; конструкция высоковольтного ввода должна обеспечивать высокую электробезопасность; система крепления электродов должна обеспечивать возможность быстрого и фиксированного варьирования расстояния между ними (предпочтительной является система крепления, при которой основная часть ударных нагрузок воспринимается металлическим стержнем электрода); площадь контакта открытой поверхности электрода с жидкостью должна быть минимальной; изоляция электрода должна быть электрически и механически прочной; система транспортировки продукта должна быть электрически безопасной; система подвески и амортизации должна обеспечивать гашение вибраций в минимальное время; системы приборов контроля должны обладать достаточной вибростойкостью и быть надежно электрически экранированы.
Приведенный перечень, естественно, не исчерпывает возможные дополнительные требования, возникающие в процессе исследования и разработки электроимпульсной аппаратуры.
Одним из наиболее сложных узлов в электроимпульсной аппаратуре является система, образуемая положительным и отрицательным электродами. Конструкция электродов является определяющей для характера развития искрового канала, и с этой точки зрения она - важнейшая для всего технологического аппарата. Возможные схемы расположения электродов приведены на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Схемы расположения электродов:
а - противопоставленные; б - параллельные;
в - коаксиальные; г - секционные
Использование импульсных методов не ограничивается электро- и магнитно-импульсными. Наряду с ними определенное место занимают низкочастотные вибрации, а также весьма перспективная пульсационная техника. Пульсационные методы при минимальных затратах обеспечивают довольно значительную интенсификацию процессов перемешивания, гомогенизации, экстракции, посола и др. Интенсификация межфазового взаимодействия компонентов при наложении пульсаций происходит в результате дополнительного межфазного трения и турбулизации потоков фаз. Частота следования возвратно-поступательных движений среды колеблется в пределах 20-300 колебаний в минуту.
Пульсаторы могут быть самых разнообразных типов. Наиболее известны поршневые, мембранные и сильфонные, генерирующие колебательное движение в колоннах или других экстракторах непосредственным воздействием на рабочую жидкость. На рис. 9.3 представлена схема пульсационной пневматической установки.
Сжатый, воздух
Рис. 9.3. Схема пульсационной пневматической установки:
1 - ресивер; 2 - электродвигатель; 3 - пульсатор; 4 - пульсационная магистраль;
5 - аппарат; 6 - пульсационное устройство; 7 - пульсационная камера
Применение виброобработки как способа повышения влагоудерживаюшей способности колбасного фарша, изготовленного из сырья с низким значением рН, обусловлено тем, что использование низкочастотной вибрации в сочетании с механическим перемешиванием позволяет изменять физико-хими-ческие и физико-механические свойства веществ, имеющих коллоидную структуру, в частности, колбасного фарша.
Вибрационные колебания способствуют диспергированию частиц, в результате повышения степени дисперсности усиливается диффузия, значительно возрастает поглощение системой воды, за счет этого увеличивается количество осмотически связанной влаги.
Выход продуктов, изготовленных с применением вибрации фарша, на 0,9-2,1 % выше, чем продуктов, изготовленных из аналогичного экссудативного сырья. Наиболее сильное влияние виброобработка оказывает на образцы колбас, изготовленные из говядины второго сорта.
В этом случае выход колбасы, получаемой с применением виброобработки сырья с низкой величиной рН, превышает на 1,3 % выход колбасы, изготовленной из сырья с нормальной величиной рН без виброобработки.
Виброобработка оказывает влияние на цвет и консистенцию колбас. Образцы, изготовленные с применением вибрации, имеют более яркий цвет и плотную консистенцию, что подтверждается и данными по определению напряжения среза.
Гистологические исследования показали, что структура фарша, изготовленного из мяса с нормальной величиной рН, характеризуется компактностью составных частей и мелкозернистой белковой массой. Поскольку разрушенные белковые частицы фарша этой группы имеют необходимое количество свободных связей, обеспечивается агрегирование их друг с другом и связывание достаточного количества добавленной в фарш влаги.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Краткие курсы по основам современных технологий переработки мяса. В 2 ч. Ч. 1. - М.: АОО «Внешторгиздат», 1997. - 213 с.
2. Краткие курсы по основам современных технологий переработки мяса. В 2 ч. Ч. 2. - М.: АОО «Внешторгиздат», 1997. - 181 с.
3. Рогов И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1989. - 272 с.
4. Рогов И.А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1974. - 583 с.
5. Рогов И.А., Некрутман С.В. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 361 с.
6. Технология мяса и мясопродуктов / Л.Т. Алехина, А.С. Большаков, В.Г. Боресков и др.; под ред. И.А. Рогова. - М.: Агропромиздат, 1988. - 576 с.
7. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов: справочник / Под ред. И.А. Рогова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 288 с.
 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.......................................................................................................................3
Глава 1. Основы взаимодействия электромагнитных
и ультразвуковых полей с пищевыми продуктами
и биологическими объектами....................................................................7
Глава 2. Электрофизические характеристики мяса и мясопродуктов.................10