Файл: Конспект лекций для студентов направления подготовки 15. 04. 02 Технологические машины и оборудование.pdf

80 технологическим соображениям, целесообразно отделение зоны обработки от зоны искры с целью исключения действия отдельных факторов импульсного разряда (рис. 10.1, б). 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.
а)
б)
в)
Рисунок 10.1 – 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
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. 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).
Конструкция высоковольтного ввода должна обеспечивать высокую электро- безопасность: 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.

81
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 рисунок 10.2.
Рисунок 10.2 – 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, гомоге- низации, 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 рисунке 10.3 представлена схема пульсационной пневматической установки.
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-химические и физико-механические свойства веществ, имеющих коллоидную структуру, в частности, колбасного фарша.

82
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.
Рисунок 10.3 – Схема пульсационной пневматической установки:
1 - ресивер; 2 - электродвигатель; 3 - пульсатор; 4 - пульсационная магистраль;
5 - аппарат; 6 - пульсационное устройство; 7 - пульсационная камера
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.

83

84
11 ОБРАБОТКА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ РАДИАЦИОННЫМ
ИЗЛУЧЕНИЕМ
Известно много типов радиационных (ионизирующих) излучений, но большинство из них нельзя применять для обработки пищевых продуктов. Для этой цели используют только рентгеновское и -излучение и поток ускоренных электронов.
Рентгеновские и
-излучения имеют электромагнитную волновую природу. Они, свободно проникая через многие вещества (дерево, металлические пластинки, живую ткань и т.п.), вызывают ионизацию, т.е. процесс, при котором из нейтральных молекул и атомов вещества образуются ионы (положительно и отрицательно заряженные частицы).
-излучение наиболее широко применяется в практике лучевой обработки самых различных пищевых продуктов. Это объясняется тем, что источники - излучения сравнительно дешевы. В качестве источников -излучения чаще всего используют препараты Со
60
. Большая проникающая способность -излу- чения позволяет обрабатывать продукты большого размера и в крупной упаковке. Энергия -излучения от Со
60
находится в пределах, при которых не возникает наведенной радиоактивности в облученных продуктах, т.е. продукт не становится радиоактивным.
Применение ионизирующих излучений открывает совершенно новые возможности сохранения пищевых продуктов, так как при этом не происходит сколько-нибудь существенного повышения температуры. Это положение дает возможность решить по-новому вопросы упаковки, используя для мясных продуктов полимерные материалы.
Однако проблемой при использовании ионизирующих излучений является предохранение самого продукта от влияния тех доз радиации, которые нужны для уничтожения микроорганизмов.
На жиры, сушеные продукты ионизирующие излучения оказывают прямое действие, которое и является основной причиной всех изменений. На мясо и другие продукты, содержащие большое количество воды, ионизирующие излучения оказывают в основном косвенное действие. Это связано с тем, что под действием ионизирующей радиации изменениям подвергается в первую очередь вода. Происходит радиолиз воды - образование свободных радикалов ОН', Н0'
2
, Н'. Свободные радикалы обладают большой реакционной способностью. Они могут соединяться не только один с другим, но и легко реагировать с растворенными в воде веществами, образуя различные соединения.
При использовании ионизирующих излучений для обработки каких-либо объектов решающее значение имеет точное определение количества ионизирующего излучения, которое поглощается веществом, т.е. поглощенной дозы.
Одним из отличий лучевой стерилизации от термической является то, что между облучением продуктов дозами, абсолютно смертельными для микроорганизмов, и гибелью последних проходит промежуток времени, в

85 течение которого еще продолжаются процессы обмена веществ в микробных клетках.
Отмирание микроорганизмов после облучения абсолютно смертельными дозами может продолжаться в течение нескольких десятков часов.
В связи со специфичностью действия ионизирующих излучений на микрофлору группой специалистов
Международного агентства по использованию атомной энергии разработана специальная терминология.
Промышленное консервирование с помощью ионизирующих излучений предложено называть радиационной аппертизацией (по имени Аппера, предложившего тепловую стерилизацию), или сокращенно рааппертизацией.
Обработку, достаточную лишь для увеличения длительности хранения, предложено называть радуризацией (radiare - излучать и durare - продлевать) вместо терминов «лучевая пастеризация», «облучение нестерилизующими дозами». Кроме того, предложен термин радисидация (radiare - излучать и ocsidere
- убивать), предназначенный для обозначения обработки ионизирующими излучениями, обеспечивающими подавление определенных нежелательных микроорганизмов или простейших организмов, например, сальмонелл, трихинелл.
Влияние на микроорганизмы. В результате воздействия ионизирующих излучений в живых клетках возникают многообразные патологические изменения, приводящие к нарушению нормальных биохимических, физиологических и других процессов.
Действие ионизирующих излучений на микроорганизмы зависит от парциального давления кислорода, содержания воды в продукте, наличия в среде «защитных» веществ, таких как некоторые аминокислоты, органические кислоты, альдегиды, спирты и др. Имеет также значение физиологическое состояние микроорганизмов в момент облучения.
Микроорганизмы, находящиеся в буферном растворе, как правило, менее устойчивы к облучению, чем в средах, содержащих в своем составе глюкозу, аминокислоты и другие соединения, обладающие защитными свойствами.
Биологическое действие излучения зависит не только от величины, но и от мощности дозы. Одним из наиболее повреждаемых звеньев обмена веществ микроорганизмов при их облучении является нуклеиновый обмен.
Восприимчивость различных видов микроорганизмов и различных клеток сложного организма к воздействию ионизирующих излучений колеблется в широких пределах: чем крупнее и сложнее клетка или организм, тем восприимчивее они к повреждению ионизирующими излучениями.
Характерной особенностью действия ионизирующего излучения является большая разница в дозах, требующихся для прекращения жизнедеятельности 50 и 100 % микроорганизмов. Если в первом случае требуется несколько сотен
Дж/кг, то во втором - необходимая доза составляет (1,5-4,5)·10 4
Дж/кг.
Споры бактерий весьма устойчивы к облучению, поэтому для снижения дозы облучения желательно понизить их радиоустойчивость. Это достигается комбинированным воздействием нагревания или антибиотиков и ионизирующего облучения. Предварительная тепловая обработка более эффективна, чем тепловая обработка, применяемая после облучения.

86
Под действием ионизирующих излучений структурные элементы клеток изменяются, главным образом ядро, что приводит к снижению их физиологической активности и нарушению функций размножения.
Влияние на мясо. Под действием ионизирующих излучений изменяется цвет мяса, появляются специфические, не свойственные ему, запах и привкус, иногда изменяется консистенция.
В мясе, облученном в мороженом состоянии, окраска изменяется в меньшей степени, чем в охлажденном, но иногда появляется коричневый оттенок, иногда зеленоватый. Образование зеленого пигмента зависит от рН и связано с присутствием таких соединений, как сероводород и цистеин. При обработке ионизирующими излучениями вареного мяса нормальный серо- коричневый пигмент (гематин) превращается в нехарактерный красный
(гемохромоген).
Совместное применение нитрита с аскорбинатом натрия может способствовать улучшению цвета облученного соленого мяса. Кроме того, в сохранении цвета мясных продуктов играет роль применение вакуумной упаковки и снижение дозы облучения.
В мясе, подвергнутом облучению, обнаружены изменения его составных частей: белков, жиров и др.
Многие исследователи считают, что источником образования соединений с неприятным запахом могут являться серосодержащие аминокислоты, в частности соединения типа глютатиона.
При облучении говядины -лучами в дозах (l,3-l,5)10 4
Дж/кг наблюдали значительное понижение содержания глютатиона в результате распада его восстановленной формы.
В больших количествах в облученных мясопродуктах образуются карбонильные соединения. Это дает основание полагать, что они являются основными компонентами запаха облученного мяса. Карбонильные соединения образуются не только в жировой, но и в мышечной ткани мяса, хотя и в разных количествах. Такие соединения, как акролеин и кротоиовый альдегид, которые образуются из жировой ткани облученного мяса, по-видимому, способствуют образованию специфического запаха облучения.
Образцы мяса, облученные дозами 2,33 10 3
и 3,77 10 3
Дж/кг, содержали в
10-20 раз больше летучих аминов, чем необлученные образцы мяса. Очевидно, амины так же могут участвовать в образовании запаха облученного мяса.
Действие ионизирующей радиации на жиры напоминает окисление.
Гидроперекиси, полученные при облучении
-лучами метилолеата, не отличаются по своему строению от гидроперекисей, получаемых при термическом окислении. При облучении дозой 3 10 3
Дж/кг жиров и жирных кислот образуются различные продукты.
Мясные продукты имеют различную чувствительность к изменению органолептических свойств под воздействием ионизирующего облучения. Так, меньше неприятного запаха и вкуса развивается в свинине, чем в говядине, телятине и баранине. Вкус тощей говядины при облучении изменяется сильнее, чем мяса нормальной упитанности.