Сушка макаронных изделий. Современные проблемы науки и образования

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?

Сушка макаронных изделий - наиболее длительная стадия процесса их производства. От правильности ее проведения во многом зависят такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Очень интенсивное удаление влаги может привести к растрескиванию изделий, чрезмерно длительная сушка на первой стадии удаления влаги - к закисанию изделий, а при сушке в слое - к образованию слитков, к деформированию продукта.

Высушивание обычно заканчивают по достижению влажности 13,5…14%, чтобы после остывания перед упаковкой влажность их составляла не более 13%.

При сушке макаронных изделий происходит удаление адсорбционно (представляет собой жидкость, удерживаемую на внешней и внутренней поверхностях мицелл) и осмотически (находится во внутреннем пространстве мицелл) связанной влаги, причем вначале удаляется как наименее прочносвязанная осмотическая влага, а затем как более прочносвязанная адсорбционная. Кроме того, в первую очередь отеляется влага, удерживаемая крахмальными зернами, а затем белками.

Во время высушивания продукта вода, содержащаяся в нем, превращается в пар и удаляется. Для превращения воды в пар необходимо затратить определенное количество тепловой энергии. В зависимости от способа передачи теплоты материалу различают несколько способов сушки. В подавляющем большинстве высушивание макаронных изделий осуществляется конвектным способом.

Конвектный способ сушки основан на тепло- и влагообмене (масообмене) между высушиваемым материалом (сырье макаронные изделия, полуфабрикаты) и нагретым сушильным воздухом, который обдувает изделия. Процесс сушки заключается в подводе влаги, находящейся внутри изделия, к его поверхности, превращении влаги в пар и удалений пара с поверхности изделия. По такой схеме происходит удаление осмотически связанной влаги. Адсорбционно связанная влага превращается в пар внутри материала и в виде пара перемещается к поверхности.

При сушке макаронных изделий конвективным способом нагретый сушильный воздух выполняет следующие функции:

Отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превращения воды в пар;

Поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;

Отводит от поверхности изделий испарившийся пар.

При выборе и разработке режимов сушки необходимо учитывать две основные особенности макаронных изделий как объекта сушки:

При снижении влажности изделий от 29-30 до 13-14% происходит сокращение их линейных и объемных размеров (усадка) на 6-8%;

в процессе высушивания изменяются структурно-механические свойства изделий.

При низкотемпературных режимах поступающие на сушку сырые изделия 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 твердого материала. При этой влажности макаронные изделия являются упругопластичным телом.

Начиная примерно с 16%-ной влажности макаронные изделия становятся твердыми упругим хрупким телом и сохраняют эти свойства до конца сушки.

При мягких режимах сушки, то есть при медленном высушивании изделий воздухом с низкой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и внутренними слоями невелик, так как влага из более влажных внутренних слоев успевает переместится к подсушенным наружным слоям.

При жестких режимах сушки (интенсивном высушивании) изделий воздухом с высокой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и внутренними слоями достигает значительной величины вследствие того, что влага из внутренних слоев не успевает переместиться к наружным. При этом более сухие наружные слои стремятся сократить свою длину, чему препятствуют более влажные внутренние слои.

Вывод: при низкотемпературном режиме сушки макаронные изделия можно высушивать при жестких режимах, не опасаясь появления в них трещин, примерно до 20%-ной влажности. 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 поточных линий, в которых используются низкотемпературные режимы сушки, где процесс сушки разделен на два этапа - предварительную и окончательную сушку.

Однако на первом этапе удаления влаги из изделий степень жесткости режима имеет свои ограничения, поскольку чрезмерно быстрое осушение поверхностного слоя сырых изделий сухим воздухом температурой около 60 оC может привести к его отслаиванию, к образованию чешуйчатой поверхности изделий, вследствие того что влага не успеет подойти к поверхности из внутренних слоев плотной структуры тестовых заготовок.

Быстрое охлаждение высушенных изделий интенсивной обдувкой в охладителях различных конструкций или остывание их на ленточных транспортах при подаче на упаковку менее желательны: несмотря на то, что готовые изделия за короткое время (около 5 минут) успевают остыть до температуры цеха и последующей усушки их в упаковке не происходит, за такой короткой промежуток времени внутренние напряжения сдвига в нестабилизированных изделиях не только не успевают исчезнуть, но увеличиваются за счет испарения влаги с поверхности изделий и увеличения градиента влажности. И если изделия были подвергнуты жесткой сушке, то растрескивание и превращение их в лом и крошку могут произойти уже после упаковывания.

Уменьшение клейкости изделий, полученных высокотемпературной сушкой, обусловлено тем, что фиксирующаяся в процессе сушки белковая матрица прочно удерживает клейстеризующиеся вовремя варки зерна крахмала. В противоположность этому фиксирование белковой матрицы в изделиях традиционной низкотемпературной сушки происходит только вовремя варки изделий параллельно с набуханием крахмальных гранул, которые могут нарушить целостность еще не сформировавшейся белковой матрицы, частично перейти в варочную жидкость, придать клейкость сваренным изделиям и ухудшить их консистенцию.

Условия создаваемые при традиционной сушке макаронных изделий, практически соответствуют оптимальным условиям для развития различных микроорганизмов. При температуре сушки в пределах 30-50 0C в 1 г изделий может содержаться до 106 и выше колоний микроорганизмов, среди которых могут быть опасные для организма человека сальмонеллы и стафилококки, не погибающие при варке изделий. Сушка же при температуре 70 0С снижает этот показатель до 102-103 кол/г, причем в большей степени при увеличении влажности воздуха. А при температуре сушки 80-90^C и относительной влажности воздуха около 80 проц. Происходит практически полная пастеризация макаронных изделий.

Контроль качества макаронных изделий: определение влажности макаронных изделий по ГОСТу 14849 - 89

Для оценки качества макаронных изделий, выпускаемых предприятием, используют стандартные методы (ГОСТ 14848). Для более полной и объективной оценки макаронных изделий, в частности, при проведении научно-исследовательских работ применяют дополнительные методы.

Качество макаронных изделий устанавливают в каждой однородной партии на основании лабораторного анализа средней пробы, отобранной от той же партии.

Однородной партией считают определенное количество макаронных изделий одного сорта, типа и вида, одинаковых по качественными признакам, определенным органолептически, изготовленных за одну смену.

Выемкой считают единицу упаковки макаронных изделий, отбираемую из одной партии.

Исходную пробу получают, отбирая 1,5 процента единиц упаковки (но не менее трех) из разных мест однородной партии.

Из исходной пробы составляют среднюю пробу следующим образом.

Для определения лома, крошки и деформированных изделий в макаронах и длинных лапше и вермишели отбирают: развесных изделиях одну единицу упаковки; в фасованных изделиях одну коробку или пакет от каждой единицы упаковки исходной пробы.

Для определения крошки и деформированных изделий в короткорезанных изделиях и перьях отбирают: в развесных изделиях одну единицу упаковки, содержимое которой осторожно рассыпают на чистый брезент, фанеру или бумагу, разравнивают в виде квадрата толщиной слоя около 5 см и берут небольшие, примерно равные порции из 15-16 мест, с тем чтобы общая масса их составила не менее 500г; в фасованных изделиях одну коробку или пакет от каждой единицы упаковки исходной пробы.

Для определения металлопримесей и зараженности вредителями во всех типах и видах изделий отбирают: в развесных изделиях одну единицу упаковка; в фасованных изделиях одну коробку или пакет от каждой единицы упаковки исходной пробы.

Сначала определяют количество металлопримесей, а затем для определения заражаемости вредителями берут 5-6 порций из разных мест данной единицы упаковки так, чтобы средняя проба составляла около 200 г.

Для определения влажности, кислотности, прочности, состояния изделий после варки органолептических показателей макаронных изделий от каждой единицы упаковки исходной пробы отбирают: в развесных изделиях из четырех разных мест пробы, чтобы общая масса составила не менее 500г; в фасованных изделиях - не менее одной коробки или пакета.

Среднюю пробу передают в лабораторию с указанием названия и сорта макаронных изделий, массы и номера партии, даты отбора пробы и подписи лиц, отобравших пробу.

Сырые макаронные изделия – удобная среда для протекания различных биохимических и микробиологических процессов. Для предотвращения развития этих процессов изделия подвергают консервированию обезвоживанием – сушке до влажности не более 13%.

Сушка макаронных изделий – наиболее длительная стадия процесса их производства. От правильности ее проведения зависят такие показатели качества готового продукта, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Очень интенсивная сушка может привести к растрескиванию изделий; чрезмерно длительная, а также недосушка – к их закисанию, а при сушке в слое - к образованию слитков и деформированию. Высушивание заканчивают по достижении влажности 13,5-14%, чтобы после охлаждения их влажность составляла не более 13%.

В уплотненном макаронном тесте и сырых изделиях большая доля влаги связана осмотически. При сушке происходит удаление адсорбционно и осмотически связанной влаги, причем сначала удаляется менее прочносвязанная осмотическая влага, а затем как более прочносвязанная адсорбционная. В первую очередь происходит удаление влаги, связанной крахмалом, а затем обезвоживаются белки. Тесто при высушивании крайне медленно отдает влагу, поэтому для управления процессом обезвоживания необходимо учитывать всю совокупность свойств макаронного теста.

Существует две причины, по которым влага удаляется из изделий :

1) разница температур между высушиваемым материалом и окружающей средой

2) разница во влажности между внешними и внутренними слоями изделий.

Способы удаления влаги:

1) контактный- макаронные изделия помещают на предварительно нагретую поверхность, изделия нагреваются и происходит удаление влаги.

2) конвективный – основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом (сырые макаронные изделия) 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. По такой схеме происходит удаление осмотически связанной влаги. Адсорбционно связанная влага превращается в пар внутри изделия и в виде пара перемещается к поверхности.

3) радиацией , т.е. переносом энергии от излучателя, нагретого до высокой температуры, к изделию путем магнитных колебаний.

4) сублимация – сушка предварительно замороженного продукта с удалением льда в глубоком вакууме.

В большинстве случаев сушка макаронных изделий осуществляется конвективным способом .

При сушке макаронных изделий конвективным способом нагретый сушильный воздух выполняет следующие функции:

Отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превращения воды в пар

Поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар

Отводит от поверхности изделий испарившийся пар.

Поэтому, чем выше температура воздуха, тем интенсивнее происходит испарение влаги из материала; чем ниже его влажность, тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу. Также интенсивность высушивания зависит от скорости движения воздуха над материалом: чем выше скорость воздуха, тем быстрее отводится от материала испарившаяся влага.

Режимы конвективной сушки в зависимости от температуры воздуха:

1) традиционные низкотемпературные режимы – t сушильного воздуха не превышает 60 0 С

Сушка макарон в шкафных бескалориферных сушилках типов ВВП, 2ЦАГИ-700, «Диффузор».

Сушка короткорезанных изделий в паровых конвейерных сушилках типов КСК-4Г-45 и КСК-4Г-90.

Сушка длинных изделий подвесным способом в сушилках автоматизированных поточных линий Б6-ЛМВ, Б6-ЛМГ.

Основной недостаток традиционных низкотемпературных режимов сушки – большая продолжительность процесса сушки.

2) высокотемпературные режимы - температура воздуха на определенном этапе сушки достигает 70-90 0 С.

3) сверхвысокотемпературные режимы - t сушильного воздуха превышает 90 0 С

Режим сушки –это совокупность параметров сушильного воздуха (t, w скорость), длительность сушки, наличие периодов сушки и отволаживания, их длительность и частота чередования.

Идеальным режимом сушки является такой, при котором внутренний массооперенос влаги не будет отставать от влагоотдачи с поверхности изделий. Однако осуществить такой режим сложно, т.к. процесс сушки очень замедляется, что может вызвать закисание продукта. Для ускорения процесса сушки и получения изделий хорошего качества в начальный период (при влажности теста до 20%) их сушат при жестких режимах, т.е. при интенсивной обдувке воздухом с высокой сушильной способностью. Затем, во избежание растрескивания, высушивание ведут при более мягких режимах, когда влага медленно удаляется воздухом с низкой сушильной способностью. Особенно осторожно нужно вести этот процесс на последних этапах сушки, когда влажность изделий ниже 16%. Практически эти условия соблюдаются при сушке изделий в сушилках поточных линий, где процесс разделен на 2 этапа –предварительную и окончательную сушку.

Режимы сушки в зависимости от сушильной способности воздуха:

1) трехстадийный или пульсирующий – состоит из 3 этапов:

a) предварительная сушка – длится от 30 мин до 2 ч. В течение этого времени испаряется от 1/3 до 7% влаги, которую необходимо удалить из изделий. Процесс ведут при жестких режимах, т.к. тесто пластично и нет опасности растрескивания. Цель этой стадии – ускорить сушку, стабилизировать форму сырых изделий, предотвратить их вытягивание, плесневение и закисание.

Тесто, выходящее из камеры предварительной сушки, должно иметь влажность не ниже 20%. Образовавшаяся на поверхности корочка может вызвать растрескивание продукта при дальнейшей сушке, поэтому для ее размягчения изделия направляют на отволаживание.

b) отволаживание – обдувка горячим воздухом с относительной влажностью 90-100%. При этом испарения влаги с поверхности практически не происходит, а подведенное тепло расходуется на прогрев изделий, выравнивание влажности во внутренних и наружных слоях макаронной трубки.

c) окончательная сушка – ведут при мягких режимах, т.к. изделия приобретают упругие свойства, и скорость испарения влаги с их поверхности должна быть соизмерима со скоростью ее подвода из внутренних слоев, к наружным. На этом этапе последовательно чередуют процессы сушки и отволаживания, причем отношение продолжительности сушки к времени отволаживания составляет примерно 1:2,5.

Подобный способ применяют для сушки длинных изделий в подвесном состоянии в автоматических поточных линиях ЛМБ, Б6-ЛМГ и в линиях зарубежных фирм «Паван», «Брайбанти». Все эти линии состоят из пресса, саморазвеса, сушилок для предварительной и окончательной сушки, камеры стабилизации и установки для съема изделий с бастунов.

Параметры сушильного воздуха в предварительной сушилке – t=35-450С, w= 65-75%. Окончательная сушилка представляет собой тоннель, разделенный по длине на зоны сушки и зоны отволаживания. В зонах сушки установлены калориферы для подогрева воздуха и вентиляторы. Температура воздуха в зоне окончательной сушки 35-45 0 С, w= 70-85%. По высоте тоннель окончательной сушилки разделен на несколько ярусов, по которым последовательно проходят бастуны с изделиями, пересекая поочередно зоны сушки и отволаживания.

2) сушка воздухом с постоянной сушильной способностью

При таком режиме параметры воздуха остаются от начала до окончания сушки примерно постоянными (t=35-45 0 С, w= 65-75%). Крупный недостаток этого режима в том, что сушку приходится вести при высокой сушильной способности воздуха. Такой режим возможно применить для изделий, самых стойких к деформации: суповых засыпок и короткорезаных изделий. Сушка происходит в более короткий срок, их размеры меньше, они лучше поддаются всесторонней обдувке при пересыпании.

Этот способ применяют на фабриках для сушки макарон в кассетах в бескалориферных сушилках типа ВВП, «Диффузор», 2ЦАГИ-700. Продолжительность сушки 20-24 ч.

3) сушка воздухом с изменяющейся сушильной способностью

Применяется в ленточных конвейерных паровых сушилках непрерывного действия, используемых для сушки короткорезаных изделий, типа ПКС-20, ПКС-40, КСА-80, СПК-45, СПК-90. Сушилки представляют собой камеру, внутри которой один над другим располагаются 5-5 транспортеров с изделиями, движущихся в противоположных направлениях. При этом продукт последовательно пересыпается с верхних лент на нижние и обдувается воздухом, нагреваемым в калорифере. Продолжительность сушки 30-90 мин в зависимости от размеров изделий. Свежий воздух подогревается нижним калорифером до 50-60 0 С и имеет влажность 15-20%. Проходя через слой изделий на нижней ленте, воздух отдает часть тепла и увлажняется. Поднимаясь вверх, он подогревается вторым калорифером до той же температуры, проходит слой изделий на второй ленте и т.д. В результате, на выходе из сушилки его температура достигает 40-50 0 С, а относительная влажность – 50-60%, т.е. сушка ведется воздухом с изменяющейся сушильной способностью.

Для смягчения режима сушки и повышения качества изделий устанавливают последовательно 2 сушилки, первая выполняет роль предварительной, другая – окончательной. Общая продолжительность сушки 1-3 ч, в том числе в предварительной камере 0,5 ч. Аналогичный режим используется в автоматических поточных линиях для сушки коротких изделий.

4) сушка с предварительной термообработкой сырых изделий

Такая сушка заключается в обдувке трубчатых изделий поровоздушной смесью с температурой 95-98 0 С и относительной влажностью 95% в течение 2 мин и короткорезаных изделий сухим паром с температурой 120-180 0 С в течение 30 сек с последующей сушкой, при постоянной сушильной способности воздуха.

Такая обработка изделий перед сушкой значительно сокращает процесс обезвоживания, т.к. позволяет применять жесткие режимы сушки без опасения появления трещин. При этом протекает два взаимосвязанных процесса: тепловая денатурация и клейстеризация крахмала.

Сырые макаронные изделия - удобная среда для протекания различных биохимических и микробиологических процессов. Для предотвращения развития этих процессов изделия подвергают консервированию обезвоживанием - сушке до влажности не более 13%.

Сушка макаронных изделий - наиболее длительная стадия процесса их производства. От правильности ее проведения во многом зависят такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Очень интенсивное удаление влаги может привести к растрескиванию изделий, чрезмерно длительная сушка на первой стадии удаления влаги - к закисанию изделий, а при сушке в слое - к образованию слитков, к деформированию продукта.

Сушка макаронных изделий осуществляется конвективным способом, который основан на тепло - и влагообмене между высушиваемым материалом (сырые изделия) 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. По такой схеме происходит удаление осмотически связанной влаги. Адсорбционно связанная влага превращается в пар внутри материала и в виде пара перемещается к поверхности.

В схеме сушки макаронных изделий на линиях Pavan сырой продукт, как уже упомяналось, попадает в трабатто, который предназначен для первичной обработки (подсушки) продукта.

Трабатто представляет собой каркас из углеродистой стали, на котором установлены блок привода виброплоскостей, нагревательно-вентиляционный блок и устройство отвода влажного воздуха.

Продукт, выйдя из предварительной вибросушилки (трабатто), при помощи чашечного элеватора направляется в предварительную сушилку (TR 51) и равномерно распределяется там по поверхности ленты верхнего уровня. Затем продукт проходит далее и постепенно заполняет ленты на всех уровнях, причем направление движения ленты по мере прохождения продукта по сушилке меняется на противоположное. Вариатор скорости позволяет задавать оптимальную скорость для каждого формата макарон. При прохождении через сушилку продукт падает с ленты одного уровня на ленту другого; этим достигается постоянное перемешивание, что препятствует склеиванию и способствует лучшей обдувке изделий воздухом, который подается в сушилку принудительно. На всех уровнях сушки продукт подвергается интенсивной вентиляции. Воздух подается от мощных вентиляторов и нагревается, проходя через специальные нагревательные элементы (батареи). Температура воздуха в сушилке поддерживается на уровне 75…80?С, относительная влажность - 80…90%. Обильная подача тепла и вентиляции позволяет резко сократить влагосодержание в макаронных изделиях за 25 - 40 мин.

Высушенный до влажности 18…19% продукт чашечным элеватором загружают в окончательную сушилку (TR 56) и равномерно распределяют по всей ширине ленточного транспортера. Высота слоя загрузки меняется в зависимости от формата, а рекомендуемая нормативная высота - около 50…60 мм на первой плоскости (верхней) и не более 160…170 мм на последней (нижней). Время нахождения продукта в окончательной сушилке может достигать 5 ч. Структура сушилки - модульного типа. Каждый модуль имеет нагревательную батарею, блок вентиляторов, электроклапаны перекрывания горячей воды и устройства для вывода воздуха.

Сушилка втягивает воздух с выхода последней плоскости (самой нижней) и выталкивает его на входе макаронных изделий на первую плоскость (самую верхнюю). Таким образом удается получать на выходе из сушилки не слишком горячий (35…40?С) и уже почти полностью стабилизировавшийся продукт. Влажность продукта на верхнем ярусе сушилки составляет 18…19% и 13…14% - на пятой плоскости, таким образом, она понижается на один процент на каждой последующей плоскости сушилки.

На производственной линии Tecalit используют сушилку «TDU 1800», которая состоит из трех элементов: верхняя часть сушки, нижняя часть сушки и последний уровень - стабилизация, где температура достигает 40 - 45?С.

Сушилка получает продукт прямо из трабатто, который посредством кольцевого элеватора и вибросита отправляется на первый уровень верхней части сушки. Вибросито - это соединение сброса кольцевого элеватора и загрузки сушилки. Вибросито состоит из вибрирующего уровня, который при помощи двух вибраторов позволяет распределение и проход продукта. Оно также включает в себя ручную регулировку, которая при необходимости закрывает подачу макарон в сушилку во избежание чрезмерного выделения влаги из сушилки.

В зоне входа макарон в сушилку расположен компрессор, который собирает весь воздух на выходе трубы загрузки и передает ее на вентиляторы верхней части. Продукт проходит предварительную сушку и сушилку за 5 - 7 ч. По протяжении этого времени продукт вентилируется и нагревается для выпаривания воды. Все это проходит автоматически и полученный продукт достигает влажности 12,5 - 12%.

Если на линиях Pavan на каждом ярусе сушилки установлена своя температура, то на линии Tecalit - одна температура на всех уровнях.

В тот момент, когда вентиляторы включены, макароны сушатся, а когда выключены - отволаживаются. Вентиляторы работают в жестком и мягком режимах. Жесткий режим - это когда вентиляторы разгоняют воздух против потока макарон, а мягкий - когда по направлению движения макаронных изделий.

Таким образом, высушивание заканчивается по достижении влажности 13,5…14%, чтобы после остывания перед упаковкой влажность их составляла не более 13%.

При сушке макаронных изделий конвективным способом на­гретый сушильный воздух выполняет следующие функции:

Отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превра­щения воды в

Поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;

Отводит от поверхности изделий испарившийся пар.

В связи с этим чем выше температура воздуха, тем интенсивнее происхо­дит испарение влаги из материала; чем ниже его относительная влажность, тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу. Кроме того, интенсивность высушивания зависит от скорости движения воздуха над материалом: чем выше скорости воздуха, тем быстрее отводится от материала испарившаяся влага. Следовательно, основными параметрами сушильного воз­духа, определяющими скорость высушивания изделий, являются температура г, относительная влажность φ и скорость движения воздуха V. Естественно, продолжительность сушки определяется и свойствами материала, в частности плотностью и толщиной заготовок макаронных изделий.

Во время высушивания перемещение влаги из внутренних слоев изделий к наружным происходит под влиянием градиента влажности ΔW, т. е. разницы во влажности слоев, возникающей в результате испарения влаги с поверхности изделий и осушения наружных слоев. Градиент влажности направлен к центру высу­шиваемых изделий, т. е. в направлении, противоположном пере­мещению влаги, и величина его тем больше, чем интенсивнее происходит осушение наружных слоев (рис. 29 а). Явление перемещения влаги под влиянием градиента влажности называ­ют влагопроводностью или концентрационной диффузией.

При прогреве высушиваемых изделий возникает также гради­ент температуры Δt, под влиянием которого влага стремится переместиться внутрь материала, т. е. по направлению теплового потока. Это явление называют термовлагопроводностью или тер­мической диффузией.

В самом начале сушки концентрационная и термическая диф­фузии направлены в противоположные стороны, и направление движения влаги в изделиях зависит от того, какой из двух видов диффузии преобладает. Однако в силу небольшой толщины сырые макаронные изделия довольно быстро прогреваются, происходит выравнивание температуры слоев, и градиент температуры стано­вится практически равным нулю. Поэтому в дальнейшем процес­се сушки макаронных изделий при постоянной температуре су­шильного воздуха главная роль принадлежит концентрационной диффузии.

Рис. 29. Схема удаления влаги из изделий:

а - при сушке; 6 - при охлаждении

При попадании же изделий в менее теплую среду (на­пример, при их охлаждении) перемещение влаги в толще изделий будет идти как за счет влагопроводности, так и вследствие термо-влагопроводности (рис. 29, б).

Длительность сушки,чВлажность мщтериама, %

Рис. 30. Кривая сушки Рис. 31. Кривая скорости сушки

Процесс сушки макаронных изделий графически изображают и в виде кривой сушки, характеризующей изменение средней влажности изделий во времени. Характерный вид кривой сушки макаронных изделий представлен на рис. 30.

Начальный небольшой участок кривой указывает на прогрев сырых изделий с начальной влажностью Wт. Для этого участка характерно незначительное снижение влажности вследствие того, что концентрационная и термическая диффузии направлены в противоположные стороны.

Затем происходит изменение влажности по прямой линии. Во время этого периода, называемого периодом постоянной скорос­ти сушки, происходит удаление из изделий менее прочно связанной осмотической влаги.

При некотором значении влажности изделий, которое назы­вают критическим Wк, наблюдается снижение скорости удаления влаги и наступает период падающей скорости сушки. В этот период происходит удаление главным образом влаги, адсорбционно связанной и прочно удерживаемой белковыми веществами. В сушильной технике используют также кривые скорости сушки, которые обычно строят методом графического диффе­ренцирования по кривым сушки: скорость сушки в данный мо­мент определяется как тангенс угла наклона касательной, прове­денной через точку кривой сушки (рис. 31).

При сушке макаронных изделий воздухом с постоянной су­шильной способностью (постоянные температура, влажность и скорость перемещения) влажность высушиваемых изделий посте­пенно приближается к определенному значению, которое назы­вается равновесной влажностью Wр (см. рис. 30 и 31). Иными словами, сушильному воздуху с определенными параметрами со ответствует определённая равновесная влажность изделий, которая не снизится, сколько бы они ни омывались этим воздухом

Для правильного выбора режимов сушки, стабилизации, охлаждения и хранения макаронных изделий очень важно знать величины их равновесной влажности при разных температурно - влажностных параметрах воздуха. Они определяются по кривым равновесной влажности (изотермам десорбции влаги), которые построены на основании экспериментальных данных тензометрическим (статическим) методом (рис. 32).

Пробы макаронных изделий помещают в эксикатор, в ниж­нюю часть которого наливают раствор серной кислоты опреде­ленной концентрации. Изделия периодически взвешивают, пока масса изделий не станет постоянной. Это свидетельствует о том, что изделия достигли состояния равновесия, которому соответст­вует определенная равновесная влажность продукта. Каждой оп­ределенной концентрации серной кислоты соответствует опреде­ленная влажность воздуха. Повторяя опыт при различных кон­центрациях серной кислоты, получают зависимость равновесной влажности продукта от влажности воздуха. Серии опытов прово­дят при различных температурах, получая изотермы десорбции - кривые равновесной влажности. Они могут быть также получены путем высушивания до постоянной массы изделий в атмосфере воздуха с постоянными значениями температуры и влажности.

Рис. 32. Кривые равновесной влажности макаронных изде­Лий

При выборе режима сушки макаронных изделий надо использовать соответствующую кривую равновесной влажности. Так, если изделия сушат воздухом температурой 50 влажность воздуха должна быть не выше примерно 80 %. Если же влажность воздуха при этой температуре будет, например, 85 %, то изделия высохнут только до влажности примерно 14,5 %.

Изотермы десорбции влаги из макаронных изделий имеют S образный характер, типичный для коллоидных тел. Нижняя часть кривых, обращенная выпуклой частью к оси влажности и изделий, относится (по классификации форм связи влаги с мате­риалом по А. В. Лыкову) к десорбции мономолекулярного слоя. Характер следующей части кривой указывает на наличие поли­молекулярной адсорбции. И наконец, последний участок кривой, выпуклость которого обращена к оси влажности воздуха, указывает на наличие влаги капиллярной конденсации.

Из расположения изотерм десорбции следует, что с повыше­нием относительной влажности воздуха равновесная влажность макаронных изделий возрастает, особенно резко - в интервале влажности воздуха 80...95%. С увеличением же температуры воз­духа равновесная влажность снижается.

Для определения равновесной влажности макаронных изде­лий И. М. Савина предложила следующие формулы:

для интервала относительной влажности воздуха от 10 до 55 %

W= A (0,01 φ) + B

для интервала влажности воздуха от 55 до 100 %

Wр = Dlg + С,

где А, В, D, С- коэффициенты, учитывающие влияние температуры воздуха на величину равновесной влажности макаронных изделий; определяются по таблица 10.

Таблица 10

Значение коэффициентов А, В, D, C

4 Изменение свойств макаронных изделий в процессе сушки, стабилизации и охлаждения

При выборе и разработке режимов сушки необходимо учиты­вать две основные особенности макаронных изделий как объекта сушки:

при снижении влажности изделий от 29...30 до 13...14 % про исходит сокращение их линейных и объемных размеров (усадка) на 6...8 %; в процессе высушивания изменяются структурно-механичес­кие свойства изделий.

Характер изменения структурно-механических свойств высу­шиваемых макаронных изделий в значительной степени опреде­ляется параметрами сушильного воздуха, в первую очередь его
температурой и влажностью.

В настоящее время в зависимости от температуры воздуха используют три основных режима конвективной сушки макарон­ных изделий:

Традиционные низкотемпературные (НТ) режимы, когда тем­пература сушильного воздуха не превышает 60 °С;

Высокотемпературные (ВТ) режимы, когда температура возду­ха на определенном этапе сушки достигает 70...90 °С;

Сверхвысокотемпературные (СВТ) режимы, когда температура воздуха превышает 90 °С.

Рассмотрим особенности изменения структурно-механических свойств макаронных изделий при использовании указанных трех температурных режимов.

При низкотемпературных режимах поступающие на сушку сырые изделия 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 твердого материала. При этой влажности макаронные изделия являются упругопластичным телом.

Начиная примерно с 16% - ной влажности макаронные изделия становятся твердым упругим хрупким телом и сохраняют эти свойства до конца сушки.

При мягких режимах сушки, т. е. при медленном высушива­нии изделий 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. Темп ис­парения влаги с поверхности изделий соответствует темпу подво­да влаги из внутренних слоев (см. рис. 29, а).

10 15 20 25 30

Влажность макарон,%

Рис. 33. Кривые усадки макарон при режиме

Сушки

1 – мягком, 2 - жестком

Все слои изделий сокращаются приблизительно равномерно: усадка изделий увели­чивается прямо пропорционально снижению их влажности (рис 33, кривая /). При жестких режимах сушки, т. е. интенсивном высушивании изделий воздухом с высокой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и внутренними слоями достига­ет значительной величины вследствие того, что влага из внутрен­них слоев не успевает переместиться к наружным. При этом более сухие наружные слои стремятся сократить свою длину чему препятствуют более влаж­ные внутренние слои - внутри изделий на границе слоев воз­никают напряжения, которые называются внутренними на­пряжениями сдвига. Величина этих напряжений тем значи­тельнее, чем интенсивнее уда­ляется влага с поверхности из­делий, чем в большей степени отстает темп подвода влаги из внутренних слоев и чем боль­ше градиент влажности.

Усадка изделий при жесткой сушке происходит неравномер­но (см. рис. 33, кривая 2): в начальный период сушки происходит интенсивная усадка, а затем она постепенно затухает.

Пока высушиваемые макаронные изделия сохраняют пласти­ческие свойства, возникающие внутренние напряжения сдвига рассасываются путем изменения формы изделий без разрушения их структуры.

Когда же изделия приобретают свойства упругого материала, возникающие внутренние напряжения сдвига, если они превы­шают определенное предельно допустимое, критическое значе­ние, приводят к разрушению структуры изделий - появлению на поверхности изделий микротрещин, которые при интенсивном удалении влаги углубляются, соединяются между собой. Высу­шенные таким образом макаронные изделия очень непрочны, зачастую превращаются в лом или даже крошку.

Таким образом, при низкотем­пературном режиме сушки макаронные изделия можно высуши­вать при жестких режимах, не опасаясь появления в них трещин, примерно до 20%-ной влажности. 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 поточных линий, в которых используются низкотемпературные режимы сушки, где процесс сушки разделен на два этапа - предварительную и окончательную сушку.

Однако и на первом этапе удаления влаги из изделий степень жесткости режима имеет свои ограничения, поскольку чрезмерно быстрое осушение поверхностного слоя сырых изделий сухим воздухом температурой около 60°С может привести к его отслаиванию, к образованию чешуйчатой поверхности изделий, вслед­ствие того что влага не успеет подойти к поверхности из внут­ренних слоев плотной структуры тестовых заготовок. Кроме того, при таком режиме сушки резкое превращение влаги изделий в пар может привести к образованию пузырьков в толще еще пластичных изделий. Поэтому чем выше температура воздуха и начале сушки, тем выше должна быть его влажность.

На выходе из сушилки макаронные изделия имеют температу­ру, приблизительно равную температуре сушильного воздуха. Поэтому перед упаковкой их надо охладить до температуры упа­ковочного отделения, иначе неконтролируемый процесс даль­нейшего испарения влаги из теплых упакованных изделий будет продолжаться в упаковке, а при использовании герметичной упа­ковки, например полиэтиленовых пакетов, произойдет конденса­ция влаги на внутренней поверхности упаковки.

Предпочтительнее использовать медленное охлаждение в тече­ние не менее 4 ч, в процессе которого изделия омываются воз­духом температурой 25...30 °С и относительной влажностью 60...65 %. При этом происходит стабилизация изделий: оконча­тельное выравнивание влажности по всей толще изделий, расса­сывание внутренних напряжений сдвига, которые могли остаться после интенсивной сушки изделий, а также некоторое снижение массы остывающих изделий за счет испарения из них 0,5...1,0 % влаги.

Быстрое охлаждение высушенных изделий интенсивной об­дувкой в охладителях различных конструкций или остывание их на ленточных транспортерах при подаче на упаковку менее же­лательны: несмотря на то что готовые изделия за короткое время (около 5 мин) успевают остыть до температуры цеха и последую­щей усушки их в упаковке не происходит, за такой короткий промежуток времени внутренние напряжения сдвига в нестабилизированных изделиях не только не успевают исчезнуть, но увеличиваются за счет испарения влаги с поверхности изделий и увеличения градиента влажности. И если изделия были подверг­нуты жесткой сушке, то растрескивание и превращение их в лом и крошку могут произойти уже после упаковывания.

Таким образом, увеличение внутренних напряжений сдвига при быстром охлаждении изделий обусловлено тем, что резкое снижение температуры поверхностного слоя изделий ведет к бы­строму испарению из него влаги. И хотя возникающий при этом градиент температуры направлен в ту же сторону, что и градиент важности, - внутрь изделия, влага не успевает подойти из внутренних слоев к поверхности в силу низкой влагопроводности и потной структуры высушенных изделий (см. рис. 29, б).

При высокотемпературныx и сверхвысокотемпературных ре­жимах сушки, когда температура воздуха превышает соответственно 70 и 90 °С, макаронные изделия остаются в пластическом состоянии вплоть до 1б...13%-ной влажности (в зависимости от температуры). В этом случае критическая влажность изделий Wк (см. рис. 30), т. е. момент перехода материала из пластического состояния в упругое, перехода от постоянной скорости сушки к падающей скорости, снижается практически до величины влаж­ности готовых макаронных изделий. Поэтому возникает возмож­ность использования таких режимов на всем протяжении сушки, значительно сокращая ее продолжительность. Однако в этом слу­чае во избежание растрескивания высушенных изделий особенно тщательно следует проводить стабилизацию и охлаждение изделий - без дальнейшего испарения из них влаги. Для этого температурно-влажностные условия стабилизации и охлаждения вы­сушенных изделий должны соответствовать одинаковой равновесной влажности их, т. е. на уровне 13 %. Например: если стабилизация высушенных изделий осуществляется при 70 °С, то относительная влажность воздуха должна составлять порядка 85 % (равновесная влажность изделий при этих параметрах со­ставляет 13 % -см. рис. 32), и после стабилизации изделия можно сразу охлаждать воздухом в цехе с температурой 20...25 °С и относительной влажностью около 65 %: эти параметры соот­ветствуют той же величине равновесной влажности (13 %), поэ­тому испарения влаги с поверхности изделий при охлаждении не будет.

На основании вышеизложенного можно заключить, что ос­новной причиной возникновения напряжений внутри высушива­емых макаронных изделий, которые приводят к изменению формы или к образованию трещин в изделиях (в зависимости от соотношения пластических и упругих свойств высушиваемых из­делий), является отставание внутреннего переноса влаги от испа­рения влаги из поверхностных слоев изделий. Это обусловливает возникновение значительного градиента влажности, величина которого может служить мерой опасности растрескивания высу­шиваемых изделий.

Характер зависимости градиента влажности от двух основных факторов: относительной влажности и температуры сушильного воздуха, приведенный на рис. 34, показывает, что при постоян­ной температуре повышение влажности воздуха ведет к сниже­нию градиента влажности, а при постоянной влажности воздуха незначительные изменения градиента-влажности возникают при низких и высоких температурах.

________________

Рис. 34. Зависимость градиента влажности макаронных изделий от температуры и влажности сушильно­го воздуха

Эти особенности предопределяют выбор оптимальных параметров разных режимов и способов сушки, используемых на практи­ке, которые мы рассмотрим и следующих, подразделах. Сравнивая влияние разных температурных режимов (НТ, ВТ и СВТ) на качество макаронных изделий? надо отметить, что вы­сокотемпературные режимы спо­собствуют улучшению качества изделий по ряду показателей.

Итальянскими, французскими, швейцарскими и немецкими ис­следователями было выявлено благотворное влияние температур сушки в пределах 70...90 °С на цвет высушенных изделий: в ре­зультате тепловой инактивации фермента полифенолоксидазы за­медляется или предотвращается процесс ферментативного по­темнения и цвет изделий становится более светлым по сравне­нию с изделиями, полученными в результате традиционной низ­котемпературной сушки.

Дальнейшее увеличение температуры сушки (сверхвысокотем­пературные режимы) уже не сказывается на улучшении цвета изделии, но возникает опасность неферментативного потемне­ния изделии в результате протекания реакции Майяра. Для пред­отвращения этой реакции относительная влажность воздуха при температуре выше 90°С должна быть не меньше 80%.

Исследованиями проф. П. Ризмини и д-ра Дж. Далбона (Ита­лия) выявлено положительное влияние высокотемпературной сушки и на варочные свойства макаронных изделий: сокращает­ся время варки до готовности, снижается клейкость сваренных изделий, улучшается их консистенция. При этом улучшающее воздействие высоких температур сушки на варочные свойства проявляется в большей степени при изготовлении изделий из продуктов помола мягкой пшеницы, чем твердой.

Для выявления механизма такого действия указанными авто­рами были исследованы структуры срезов замороженных проб сырых, сухих и сваренных изделий, сфотографированных элек­тронным микроскопом.

В полученных микрофотографиях срезов сырых изделий из крупки и хлебопекарной муки видны целые гранулы крахмала и кусочки оболочек зерна пшеницы, равномерно распределенные в клейковинном геле.

На микрофотографиях сколов сухих изделий, высушенных при традиционных режимах, наблюдается, как и на микрофотографиях сырых изделий, целостность гранул крахмала, распределенных в клейковинном геле (матрице). Это говорит о том, что мо время традиционной сушки при температуре не выше 60 °С структура крахмальных гранул не изменяется и денатурации белков не происходит.

На микрофотографиях срезов тех же изделий после варки наблюдаются полное разрушение внутренней структуры гранул крахмала и образование фиксированной решетки из коагулированных белков, причем в изделиях из крупки твердой пшеницы решетка не имеет разрывов, а в изделиях из хлебопекарной муки она неоднородна, с разрывами. Это объясняется тем, что в изде­лиях из хлебопекарной муки связующая способность клейкови­ны ниже, чем в изделиях из крупки твердой пшеницы, поэтому при варке клейстеризующиеся зерна крахмала в изделиях из хлебопекарной муки частично разрывают не успевшую еще за­фиксироваться белковую решетку.

На микрофотографиях же сколов сухих изделий как из круп­ки, так и из хлебопекарной муки, высушенных при высокотем­пературных режимах, можно наблюдать образовавшуюся фикси­рованную белковую решетку, в которую заключены гранулы крахмала. Иначе говоря, структура макаронных изделий, высу­шенных при высокотемпературном режиме, подобна структуре сваренных изделий. Причем и в изделиях из хлебопекарной муки белковая решетка не имеет разрывов, поскольку высокие темпе­ратуры при сушке способствуют ее фиксированию, а отсутствие избытка влаги ведет не к набуханию зерен крахмала, а только к разрушению их внутренней, структуры.

Уменьшение клейкости изделий, полученных высокотемпера­турной сушкой, обусловлено тем, что фиксирующаяся в процес­се сушки белковая матрица прочно удерживает клейстеризующиеся во время варки зерна крахмала. В противоположность этому фиксирование белковой матрицы в изделиях, традицион­ной низкотемпературной сушки происходит только во время варки изделий параллельно с набуханием крахмальных гранул, которые могут нарушить целостность еще не сформировавшейся белковой матрицы, частично перейти в варочную жидкость, при­дать клейкость сваренным изделиям и ухудшить их консистен­цию.

Наконец, надо отметить, что условия, создаваемые при тради­ционной сушке макаронных изделий, практически соответствуют оптимальным условиям для развития различных микроорганиз­мов. Исследования показывают, что при температуре сушки в пределах 30...50 °С в 1 г изделий может содержаться до 10 6 и выше колоний микроорганизмов, среди которых могут быть опасные для организма человека сальмонеллы и стафилококки, не погибающие при варке изделий. Сушка же при температур 70 °С снижает этот показатель до 10 2 ...10 3 кол/г, причем в большей степени при увеличении влажности воздуха. А при температуре сушки 80...90 °С и относительной влажности воздуха около 80 % происходит практически полная пастеризация макаронных изделий.

Контрольные вопросы:

1. Какие существуют основные формы связи влаги в сырых макаронных

изделиях?

2.Какие основные факторы определяют скорость сушки макаронных

3.Что такое равновесная влажность макаронных изделий и как определяют

ее величину?

4.Как изменяются свойства сырых макаронных изделий в процессе

высуши­вания?

5.Чем отличаются низкотемпературный, высокотемпературный и

сверхвысо­котемпературный режимы конвективной сушки макаронных

изделий друг от друга?

6. В чем отличия мягкого режима сушки от жесткого?

Литература

1. Медведев Г.М. «Технология макаронного производства».- М.:Колос,2000.

2. Чернов М.Е. Макаронное производство.-М.: Издательство «Мир»,1994г.

3. Чернов М.Е. Оборудование предприятий макаронной промышленности.-

М.: Пищевая промышленность,1978г.-232с.