Физические методы, электрофизические и акустические методы

Физические методы

Переработка большинства пищевых продуктов начинается с обработки их физическими методами, к которым относят измельчение, сортирование, обработку давлением (прессование), перемешивание, разделение неоднородных систем.

Измельчение

Измельчением называют процесс механического деления обрабатываемого продукта на части с целью лучшего его технологического использования.

При простом измельчении продукт разрушается, проходя через измельчающее устройство один раз, при избирательном измельчении – многократно с извлечением частицы какого-либо вещества.

Способы измельчения, используемые в промышленности:

- раздавливание между двумя поверхностями;

- разрезание (куттерование);

- удар о твердую поверхность;

- соударение частиц;

- срезание частиц в окружающей среде;

- раздавливание при трении скольжения;

- измельчение немеханическими средствами (излучением, теплотой, электричеством, взрывом).

Для растительного сырья применяют истирание, резку, удар, для хрупких продуктов – раздавливание, удар.

Гомогенизация – один из способов измельчения, заключающийся в дроблении частиц или капель при одновременном равномерном распределении их в дисперсной среде.

Сортировка

Сортировка пищевых продуктов преследует две основные задачи обработки:

- отделение некачественного сырья, посторонних примесей, загрязнений;

- обеспечить стандартизирование сырья, то есть, разделение его по размеру, массе, другим свойствам.

Разделение гранулированных или измельченных твердых продуктов по размеру с целью сортировки осуществляют:

- просеиванием через сита (перфорированные), чтобы частицы попадали в отверстия, сита подвергают вибрации или вращению; Для просеивания применяют металлические или иные сита со штампованными отверстиями или сетки;

- центробежное (осуществляемое за счёт центробежной силы);

- пневматическое (сортирование с помощью применения воздуха);

- фильтрацией через фильтры;

- магнитная сепарация (с помощью магнита).

Сепарирование сыпучих продуктов проводят с целью удаления металлических примесей. Сортирование путем просеивания (мука, крупа) применяют для удаления посторонних примесей.

Сортирование по величине (размеру), или калибрование применяют в процессе первичной обработки картофеля, корнеплодов в целях уменьшения их отходов и увеличения производительности машин при механизированной чистке.

Обработка давлением (прессование).

Сущность процесса заключается в том, что обрабатываемый материал подвергается внешнему давлению при помощи специальных механических устройств – прессов.

Способы обработки:

- Отделение жидкости от твердого тела неразрывно связано с фильтрацией отжимаемой жидкости через капилляры остатка. Одновременно с удалением жидкости происходит уплотнение и брикетирование остатк, применяется в виноделии – для отжатия сока из винограда, в ликеро-водочной промышленности – для отжатия сока из ягод и плодов, в маслоделии – для отжатия растительного масла от семян; отделения жира от шквары и т.д.

- Придание пластическим телам определенной формы. В этом случае из сложной системы жидкость не отделяется, но обрабатываемая масса принимает необходимую по техническим условиям форму (брикетирование и таблетирование пищевых продуктов с добавлением связующих компонентов, агломерацию в производстве сухого молока, кофе и других, в кондитерском и макаронном производстве для придания тесу определённой формы)

- Связывание частиц зернистых, сыпучих материалов в более крупные агрегаты определённой формы.

 

Перемешивание

это процесс, при котором достигается беспорядочное распределение двух или более разнородных материалов с различными свойствами. Перемешивание осуществляют разными способами:

- во вращающейся или опрокидывающейся емкости;

- в емкости лопастями различной конструкции;

- перекачивая смесь через решетку с отверстиями, клапаны, штуцера или др. устройства.

Перемешивание жидких растворимых фаз осуществляют путем размешивания или разбалтывания; твердых частиц в текучих фазах – диспергированием; высоковязких систем – замешиванием; твёрдых материалов – смешиванием.

От полноты перемешивания зависит качество готовых продуктов: из-за однородности состава продуктов, равномерного распределения добавок, ингредиентов, обеспечения одинакового протекания физико-химических процессов по всему объему продукта.

Разделение неоднородных систем.

Неоднородными называют системы, образованные из двух или более фаз, которые взаимно нерастворимы друг в друге.

В производстве пищевых продуктов неоднородные системы часто приходится разделять на составные части: пивные заторы разделяют для освобождения пивного сусла от дробины; молоко сепарируют для отделения жира и подвергают сгущению для увеличения содержания жира и белка и т.д.

Разделение жидкостей от жидкостей осуществляют путём гравитационного и центробежного разделения. Эти процессы применяются для разделения воды и масла при производстве растительных масел, регенерации рыбьего жира, отделения сливок от молока.

Разделение жидкости от твердых тел осуществляют центрифугированием, фильтрованием, прессованием. Эти процессы применяют при производстве крахмала, масла, сахара, молока, соков, напитков и др., а также при различной очистке, в том числе, сточных вод.

Разделение твердых материалов от твердых осуществляют по размеру частиц путём сортировки и просеивания в мукомольной промышленности, при сортировке зерна, по цвету – при сортировке кофейных зерен.

В зависимости от того, какая фаза движется относительно другой, различают два основных метода разделения: осаждение и фильтрование. В процессе осаждения (отстаивания) частицы движутся относительно сплошной среды. При фильтровании дисперсная среда проходит сквозь концентрированную дисперсную фазу или через специально предназначенное для разделения пористое тело.

Электрофизические методы

Электрофизические методы обработки пищевых продуктов основаны на использовании электромагнитной энергии излучения.

К электрофизическим методам обработки пищевых продуктов относят: обработку переменным электрическим током, в электростатическом поле, электроконтактную, высокочастотную, сверхвысокочастотную, инфракрасным излучением.

Преимущества данных методов – высокая скорость процесса (из-за высокой производительности труда), сохранение пищевой ценности продукта при высоком бактерицидном эффекте обработки, снижение тепловых потерь в окружающую среду, высокий КПД использования энергии, возможность автоматизации производственного процесса, улучшение санитарно-гигиенических условий производства

Недостатки: требования повышенной энергобезопасности оборудования, необходимость подготовки квалифицированного персонала, относительная сложность и высокая стоимость промышленных устройств.

Высокочастотный метод обработки пищевых продуктов

Данный метод эффективен при проведении тепловых и массообменных процессов: нагрев, стерилизация, размораживание, сушка, сваривание полимеров и другое.

Электроконтактные методы обработки пищевых продуктов

Это методы, осуществляемые путём непосредственного контакта электрического тока с продуктом, которые используются для нагрева, электроплазмолиза растительного сырья, электрофлорации, электростимуляции мясных туш с целью ускорения созревания мяса.

Электроплазмолиз является эффективной электроконтактной обработкой растительного сырья при сокоотдаче. Преимущества электрического метода повреждения плиточных структур (электроплазмолиза):

- не вызывает разрушения клеточных стенок и поэтому исключает переход пектиновых веществ в сок;

- способствует разрыву плазменных оболочек на более крупные частицы, что положительно сказывается на выходе сока.

Электросепарирование, или разделение дисперсий, основано на различии электрофизических, геометрических, физико-химических и других показателей, составляющих дисперсию компонентов. Сообщить частице заряд можно разными способами: в поле коронного разряда за счёт абсорбции газов на поверхности частицы, путём непосредственного контакта с электродами, электризацией трением и другими. Заряженные частицы под действием электрического поля и механических сил воздействия совершают упорядоченное, но разное движение для составляющих систему компонентов.

Комбинированные методы используются при совмещении различных вышеперечисленных методов, например, обработка мяса последовательно сверхчастотным методом на первых стадиях и инфракрасным излучением – на завершающей стадии жаренья.