Основні методи обробки сировини в харчових технологіях

1. Процеси механічної обробки

Переробка більшості харчових продуктів починається з їх механічної обробки. До цих методів відноситься сортування, калібрування, миття, інспекція, очищення, розділення, перемішування, подрібнення.

Сортування – проводиться з метою видалення сторонніх домішок, дефектної сировини, пошкодженої механічним шляхом або сільськогосподарськими шкідниками. Сировина сортується, якщо є необхідність, по ступені зрілості й кольору. Сортування проводиться в основному на стрічкових іноді на роликових конвеєрах, які рухаються зі швидкістю не більше 0,1 м/с. Сортування за кольором може відбуватися і за допомогою електронного пристрою – томаколору. Наприклад, розподіл томатів на червоні, бурі і зелені.

Калібрування проводиться для поділу сировини за розміром, масі або щільності. Для калібрування сировини використовують калібрувачі різного типу - барабанні, тросові, дискові, шнекові, валкові й ін.Калібрування за розміром дозволяє механізувати операції по очищенню і нарізанню овочів, скоротити кількість відходів. Застосування встановленого в лінію калібрувача, дозволяє механізувати наступні операції.

Миття – проводиться для видалення з поверхні сировини механічних домішок, залишків пестицидів, часткового видалення мікроорганізмів за допомогою води, у яку можуть додаватися хімічні препарати. Залежно від типу сировини, застосовують різні типи мийних машин. При виробництві зеленого горошку, застосовують флотаційні мийні машини, на яких по щільності віддаляються домішки й некондиційна сировина. При переробці томатів, баклажанів, кабачків – застосовують дві послідовно встановлені елеваторні або вентиляторні мийні машини. При переробці моркви й буряку – лопатні й барабанні мийні машини. Зелень – попередньо замочується у сітках і миється під душем при тиску води 200-300 кПа.

Інспекція – проводиться на інспекційних стрічкових конвеєрах. Контролюється якість підготовки сировини до наступних технологічних операцій. Дефектна сировина видаляється. За допомогою встановлених на інспекційному конвеєрі тримерів відрізаються кінці у моркви. Наприкінці конвеєра встановлений душовий пристрій для ополіскування сировини перед подальшими технологічними операціями, які залежать від виду виготовляємої продукції.

Очищення – видалення плодоніжок, чашолистків, гребенів, шкірочки, кісточки та інших неїстівних частин сировини. Залежно від вироблюваної продукції й виду сировини, застосовуються різні способи очищення. Більшість з цих операцій механізовані.

Коренеплоди й бульбоплоди очищаються від шкірочки за допомогою різних методів:

1/ механічним - на карборундових машинах з абразивною поверхнею

2/ термічним – на паротермічних очисних машинах, у яких паром створюють тиск 0,3-0,5 мПа, що відповідає температурі 140-180 ^оС.

3/ хімічним - обробкою гарячим лугом (розчином каустичної соди). Для лужного очищення персиків використовують 2-3 % киплячий розчин каустичної соди, в якому плоди витримують 1,5 хв. Шкірочка відокремлюється від м’якоті фруктів і змивається під струмом води. Коренеплоди обробляють 2,5-3,0 % розчином каустичної соди при температурі 80-90 ^оС протягом 3 хв. Інколи використовують 8-12 % розчин гарячого лугу з обробкою протягом 5-6 хв.

Зерняткові плоди очищують від насіннєвих гнізд з одночасним нарізанням на скибочки на машинах конвеєрного типу із обертаючимся стрижнем і ножами. Кісточкові плоди і ягоди очищаються від плодоніжок і чашолистиків на валкових машинах, кісточки видаляються на кісточковибивних машинах. Очищення кабачків від плодоніжки поєднано з одночасним нарізанням на кружки.

Подрібнення – це процес руйнування сировини, який залежить від виду сировини і її структурно - механічних властивостей. Подрібнення харчової

сировини здійснюється роздавлюванням, ударом, різанням, гомогенізацією.

Різання – подрібнювання сировини на частини певної форми й розміру з якісною поверхнею зрізу. Проводиться на спеціальних різальних машинах у вигляді кружків, брусків, кубиків.

Подрібнення рослинної сировини – механічне руйнування структури рослинної тканини на частинки невизначеної форми й розміру. Проводиться для інтенсифікації наступних технологічних процесів. При подрібнені плодів із твердою структурою, наприклад яблук, застосовуються ножові дробарки, для плодів з м'якою тканиною - дробарки із ситами. Для більш тонкого подрібнення використовують гомогенізатори.

Подрібнення твердого харчового продукту – це процес його деформування до моменту руйнування або розриву. Наприклад, подрібнення цукру, бобів какао, сухого молока, помел пшениці в борошно та ін.

Подрібнення рідкого харчового продукту – це процес диспергування. Наприклад, при утворенні емульсії або розпилювання продукту при його сушінні.

Для тонкого подрібнення сировини використовують дезінтегратори, де подрібнення досягається за рахунок ударних навантажень; колоїдні млини, де подрібнення відбувається за рахунок сил тертя; гомогенізатори, де подрібнення досягається за рахунок сил гідродинамічного тертя, що виникає при продавлюванні продукту під тиском через вузькі канали. Гомогенізація - це інтенсивна механічна обробка пюреподібної маси в гомогенізаторах під тиском 15-20 МПа, для попередження розшаровування продукту в процесі зберігання.

Для подрібнення сировини тваринного походження, наприклад, м’яса, використовують шпикорізки для різання шпику на шматочки різних розмірів для ковбасного виробництва без деформації шматочків, вовчки – для подрібнення м’яса і м’ясних продуктів, які забезпечують різний ступень подрібнення, кутери – використовують для тонкого подрібнення м’яса.

Пресування – відділення від сировини соку шляхом зовнішнього тиску за допомогою спеціальних пресів. Застосовуються преси періодичної дії - пакетні, корзиночці і безперервної дії – стрічкові і шнекові.

Віджимання рідини за допомогою тиску застосовується в сировиробництві для відділення сироватки від сирного зерна, у консервному виробництві і виноробстві та лікеро-горільчаній промисловості – для віджимання соку із винограду, плодів і ягід, у масловиробництві – для віджимання рослинної олії від насіння, для видалення жиру із шкварок та ін.

Пресуванням надається пластичним тілам визначеної геометричної форми. Наприклад, формування пластичних матеріалів застосовується у кондитерському і макаронному виробництві для надання тісту визначеної форми, при виробництві цукру-рафінаду та ін.

Бланшування – короткочасна теплова обробка сировини при певному температурному режимі парою, водою або водяними розчинами солей, органічних кислот, лугів – для: 1/ інактивації ферментів 2/ часткові розм'якшення рослинної тканини 3/ підвищення еластичності тканини 4/ видалення повітря 5/ коагуляції білка. Для цієї мети застосовуються бланшувачі різного типу - ковшові, барабанні, шнекові, стрічкові.

Наприклад, солодкий перець бланшують порою протягом 1-2хв, зелений горошок у барабанному бланшувачі протягом 3-7хв при температурі 75-80 ^оС для клейстеризаціі амілопектину й видалення розчинної амілози з крохмалю. Баклажани бланшують для видалення гіркоти, капусту - для видалення сірчаних з'єднань.

Розварювання – розм'якшення структури рослинної тканини сировини за допомогою пари або гарячої води. Проводиться при виробництві пюре, соків з м'якоттю, солодкої концентрованої продукції. Застосовуються шнекові й шахтні розварювачі відкритого або закритого типу. Процес розварювання звичайно проводиться протягом 15-20 хв при температурі 100-110 ^оС.

Обсмажування – термічна обробка овочевої сировини в жирі при температурі більше 120 ^оС для додання специфічного смаку й кольору. Обсмажування проводять при виробництві різних видів закусочних консервів, при виробництві напівфабрикатів для громадського харчування. Обсмажуючи печі є безперервної й періодичної дії з виносною і внутрішньою поверхнею нагріву. Наприклад, печі Кропивина представляють собою великий лист із гріючою поверхнею, у якій проводять обсмажування при температурі 120-
150 ^оС. Втрати сировини в масі становлять 30-50%.

Пасерування – термічна обробка овочевої сировини в жирі (борошна – без жиру) при температурі не вище 120 ^оС (звичайно 110-120 ^оС) без істотної зміни кольору. Втрати в масі становлять не більше 30%.

Протирання – подрібнювання сировини з відділенням насіння, шкірочки, кісточок й ін. неїстівних частин при пропущенні через сита з діаметром отворів від 5 до 0, 4-0,5 мм на протиральних машинах різного типу. При протиранні подрібненої і розвареної сировини застосовують сита від 1,2 до 0,7 мм, а для більшого подрібнення використовують фінішери з розмірами отворів сит
0,4 - 0,5 мм.

Змішування – механічна операція змішування компонентів до однорідної маси відповідно до рецептури. Здійснюють у вакуум-випарних апаратах перед уварюванням або гомогенізацією пюреподібних мас, а також у фаршозмішувачах, при виробництві м'ясних консервів і ковбас.

Перемішування – це процес, при якому досягається безладне розподілення двох або більше різнорідних матеріалів з різними властивостями. Перемішування здійснюється різними способами. Перемішування може відбуватися за рахунок обертання або перекидання ємності з рецептурними інгредієнтами або в ємностях з лопатами різної конструкції. Процес може бути періодичним або безперервним. Перемішування рідких розчинних фаз здійснюється шляхом розмішування або збовтування, перемішування твердих часточок у текучих фазах – диспергуванням, а високов’язких систем – замішуванням. Ці процеси застосовуються для розведення цукрових сиропів, розмішування молока і заквасок, розмішування в танках плодових і овочевих пюре, морозива, вина та ін. Для перемішування рідких сумішей використовують механічні, пневмотичні, потокові, гідродинамічні, ультразвукові, кавітаційні і комбіновані змішувачі. Процес перемішування використовується при виготовлені сухих сумішей для супів у харчоконцентратній промисловості, а також дитячих молочних сумішей.

Розділення – процес, який використовується для розділення неоднорідних систем на складові частини. Методи поділу вибирають в залежності від характеру складових частин системи і стану фаз. Розділення рідин здійснюють шляхом гравітаційного або відцентрового поділу, наприклад, розділення води і олії при виробництві рослинних олій, регенерація риб’ячого жиру, відділення вершків від молока; відділення рідини від твердих тіл – центрифугуванням, фільтруванням, пресуванням, наприклад, виробництво крохмалю, олії, цукру, молока, соків, напоїв; розділення твердих матеріалів за розмірами часточок – шляхом сортування і просіювання, наприклад, сортування зерна.

Осадження – один з методів поділу за допомогою відцентрових сил, широко використовується в харчовій промисловості, наприклад, у цукровому виробництві – для очищення дифузійного соку, в крохмалепаточному виробництві – для відділення крохмалю від крохмальної суспензії, у молочному виробництві – для відділення вершків, у м’ясному виробництві – для відділення шквар при витопі жиру, консервному – для отримання соків без м’якоті та ін.

Фільтрування – широко використовується у виноробстві, лікеро-горільчаному виробництві, у виробництві соків для видалення осаду, у пивоварінні відокремлюють дробину віл сусла і освітлюють пиво.

Відстоювання – широко застосовується для очищення і рафінації рідких напівфабрикатів.

2. Вплив механічної обробки на склад та властивості продукції

В залежності від інтенсивності механічної обробки властивості продуктів змінюються.

Отримання високоякісної продукції в значній мірі залежить від однорідності сировини за розмірами, кольором і ступенем стиглості. Від цього залежить вибір технологічного режиму обробки сировини, якість готової продукції. Для полегшення технологічних операцій – різання, теплової обробки, укладення сировини в тару, її калібрують за розмірами, що дає змогу зменшити втрати

і відходи виробництва, поліпшити якість продукції.

При подрібненні плодів з м’якою тканиною на дробарках з ситами, які мають отвори малого діаметру, утворюється велика кількість дрібних часточок. Вилучення соку з такої мезги має певні труднощі. Наприклад, при сильному подрібнені винограду важко отримати сік високої якості, тому що у смаку і ароматі соку з’являється присмак окислення у зв’язку подрібнення насіння. Подрібнення винограду повинно біти обмеженим, тому його здійснюють на машинах з гумовими валиками, що дозволяє роздавлювати ягоди не руйнуючи насіння.

При виробництві крохмалю, основним фактором подрібнення є руйнування клітин, що збільшує вилучення крохмалю. При подрібнені тієї ж картоплі в спиртовому виробництві подрібнена картопля піддається розварюванню і оцукрюванню, а занадто подрібнення до часточок менше 3 мм погіршує процес оцукрювання.

В ковбасному виробництві ступінь подрібнення м’яса на кутері залежить від нагрівання сировини під час подрібнення, що може викликати суттєве

зниження якості готових виробів.

Процеси перемішування в харчових виробництвах здійснюють з різною метою: для забезпечення однорідності сумішей, досягнення певних змін у структурі речовини, прискорення процесів тепло- і масообміну.

Основною метою процесу поділу сировини є очищення за рахунок відділення баластних тканин сировини – плодоніжок, чашолистиків, шкірочки насіння, які являються відходами, і отримання напівфабрикату для виготовлення певного продукту. Протирання очищеної сировини є продовженням процесу очищення від баластних тканин, які не можуть бути відділені при очищені. При виготовленні соків з плодоовочевої сировини, відділення внутрішньоклітинної рідини може здійснюватися в пресах, центрифугах, фільтрах.

Гомогенізація – один із засобів подрібнення сировини, який якісно поліпшує смакові властивості, наприклад, соків з м’якоттю, шоколаду, молочних продуктів та ін. На смакові властивості впливає також емульгування жиру при виготовлення маргарину, майонезу, морозива.

Від процесу змішування істотно залежить якість готової продукції – добре вимішаний ковбасний фарш із шпиком дозволяє отримати ковбасу з гарним малюнком на розрізі. Це відноситься і до хлібобулочних та кондитерських виробів, коли рівномірний розподіл добавок, таких як родзинки або горіхи, значно покращує зовнішній вигляд виробів. Крім цього, ретельне перемішування забезпечує однакове протікання фізико-хімічних процесів по всьому обсягу продукту і забезпечує швидке і правильне протікання процесу при виготовленні сирів, при внесенні бактеріальних заквасок для виготовлення кисломолочної продукції, при освітленні соків ферментними препаратами та ін.

3. Процеси термічної обробки