Технические науки/ 3.Отраслевое машиностроение

Коренець Ю.М., Губаєва Н.А.

Донецький національний університет економіки і торгівлі

імені Михайла Туган-Барановського

Шляхи удосконалення процесів ІЧ-обробки

харчової продукції

Метод ІЧ-опромінювання є одним з перспективних фізичних методів обробки харчових продуктів. Він знаходить все більшого застосування у різних галузях харчової промисловості і використовується для бланшування, обсмажування та сушіння плодово-овочевої сировини; пастеризації молока, соків, вин та пива; теплової обробки м’ясопродуктів; готування гриль-продукції у закладах ресторанного господарства.

Основні шляхи удосконалення процесів ІЧ-обробки харчової продукції полягають у зменшенні енерговитрат за рахунок інтенсифікації дії ІЧ-випромінювання та скорочення часу оброблення; підвищення якості кінцевих продуктів.

На хід процесів ІЧ-обробки впливають режими обробки; характеристики генераторів ІЧ-випромінювання; конструктивні особливості апаратів; властивості середовища обробки; теплофізичні та оптичні властивості продуктів, що піддаються обробці. Відповідно до зазначеного, роботи з удосконалення процесів ІЧ-обробки проводяться у таких напрямках:

- визначення оптимальних режимів процесу обробки;

- дослідження впливу складу та характеристик робочого середовища;

- визначення впливу характеристик продукту на хід процесу обробки;

- удосконалення існуючих та розробка нових конструкцій ІЧ-апаратів.

Багатьма дослідженнями встановлено, що найбільш ефективним режимом при ІЧ-обробці харчових продуктів є переривчасте підведення теплоти. Як правило, процес розбивається на дві стадії: перша – на максимальній потужності, друга – на зменшеній або мінімальній потужності ІЧ-випромінювачів. Для обробки великих за розмірами продуктів, як різновид, використовується імпульсний режим підведення теплоти, що досягається, наприклад, обертанням продукту відносно джерела випромінювання.

При термообробці цілих плодів і овочів з метою отримання нових кулінарних виробів, показали, що, завдяки використанню на першій стадії обробки ІЧ-випромінювання з великою густиною теплового потоку, тривалість процесу їх приготування (сушіння) скорочується на 24-42 % у порівнянні з традиційними способами. Також ІЧ-енергопідведення сприяє кращому збереженню вітамінів і мінеральних речовин та високим органолептичним показникам кінцевих продуктів, що є результатом скорочення тривалості теплової обробки.

Один з напрямків підвищення ефективності процесів ІЧ-обробки пов’язаний з використанням в робочому просторі різних за вмістом та концентрацією газових середовищ.

Відомо, що наявність у газовому середовищі триатомних газів, а саме СО₂, Н₂О, значно впливає на механізм переносу променистої енергії, що дає підставу для визначення додаткових можливостей їх використання під час обробки харчових продуктів ІЧ-випромінюванням.

За рахунок збудження молекул триатомних газів відбувається випромінювання ними променистої енергії, яке підвищується зі зростанням парціального тиску. Унаслідок зміни складу робочого середовища змінюються і його теплофізичні властивості. Одночасно з підвищенням температури, що відбувається завдяки поглинанню променистої енергії, збільшуються значення загального коефіцієнту тепловіддачі та кількості поглинутої продуктом теплоти.

ІЧ-обробка у середовищах триатомних газів є більш ефективною у порівнянні з тепловою обробкою у звичайному повітряному середовищі. Однак слід звернути увагу і на можливі негативні моменти для даних видів обробки (втрати маси і зниження якості кінцевих продуктів). Отримані результати свідчать про перспективність проведення досліджень, пов’язаних з визначенням раціональних режимів термообробки харчових продуктів у газових середовищах, що регулюються за складом, з метою підвищення ефективності теплової обробки харчових продуктів.

Численні дослідження вчених підтверджують, що процеси теплової обробки харчових продуктів у великій мірі залежать від їх виду, а точніше – характерних властивостей. Характер змін залежить від виду продуктів, які підвергаються обробці – м’ясні, овочеві, борошняні та ін.

Процеси тепло- і масообміну при ІЧ-опроміненні харчових продуктів та інших капілярно-пористих матеріалів мають свої специфічні особливості, пов’язані з проникненням у матеріал ІЧ-променів, які впливають на структуру речовини та інтенсифікують процеси фазових перетворень, а також змінюють біохімічні властивості. Проникнення ІЧ-випромінювання в матеріал суттєво впливає на характер полів температури й вологості.

У багатьох харчових продуктах і капілярно-пористих матеріалах, подібних до харчових продуктів за структурними оптичними властивостями, було виявлено аномальне розподілення температури за товщиною шару – температура на глибині 1-6 мм вище за температуру поверхні на 1-10 ^оС, а у деяких випадках і на 20 ^оС.

У початковий період часу при ІЧ-опромінюванні, незважаючи на інтенсивний прогрів (іноді до 100 ^оС) поверхневого шару, помітних втрат вологи тілом не спостерігається, відбувається перерозподіл вологи за товщиною шару. Внаслідок термовологопровідності відбувається зневоднення поверхневого шару у зв’язку з переміщенням вологи усередину.

Проникнення ІЧ-випромінювання у шарі продукту залежить від його оптичних властивостей. Під оптичними властивостями матеріалу розуміють його пропускну, поглинальну та відбивальну властивості. Перелічені характеристики залежать від ряду факторів, у тому числі від структури матеріалу, форм зв’язку та вмісту вологи, стану і кольору поверхні.

Таким чином, перспективи досліджень у напрямку удосконалення процесів ІЧ-обробки харчової продукції полягають у комплексному підході до визначення оптимальних факторів, які мають вплив на процес для різних видів сировинних продуктів. На практиці це можливо за рахунок розробки методик диференційного та комплексного оцінювання якості процесу та проведення експериментів як у лабораторних умовах, та і в умовах реального виробництва.