Сушка - один из способов консервирования макаронного теста, состоящего из гидрофильных полимерных веществ. Если не удалить из него влагу, то будут развиваться микробиологические, биохимические и другие процессы, которые быстро приведут к порче продукта.
Макаронное тесто при высушивании крайне медленно отдает влагу. Для управления процессом обезвоживания необходимо учитывать всю совокупность свойств макаронного теста, помня, что основная задача технологии сушки заключается в получении продукта высокого качества при минимальных затратах энергии и труда.
Сушка макаронных изделий так же, как сушка любых других капил-лярно- пористых материалов, протекает в два периода. Первый характеризуется постоянной скоростью и обусловлен интенсивным удалением влаги, менее прочно связанной с крахмалом. Во второй период, характеризующийся убывающей скоростью сушки, происходит обезвоживание белковой части изделий, которая более прочно, чем крахмал, удерживает влагу.
Свойства макаронных изделий как объекта сушки. Сырые мака-ронные изделия поступают на сушку при влажности 30-32,5%. По классификации П. А. Ребиндера сырые макаронные изделия, прошедшие стадию прессования, относятся к коагуляционным структурам, для которых характерно наличие упругого каркаса, образованного силами межмолекулярного сцепления белковых молекул. Подобные структуры обнаруживают пластичность, эластичность и тиксотропные свойства. При обезвоживании коагуляционные структуры постепенно утрачивают пластические свойства; одновременно нарастает их упругость, в результате чего структура упрочняется, а к концу сушки они становятся твердым хрупким телом.
Макаронные изделия при сушке до определенного предела сохраняют свойства пластичности, а начиная от влажности 25-20% упругие свойства постепенно перекрывают пластические.
Кинетика обезвоживания макаронного теста характеризуется исключительно-замедленной миграцией влаги в толще изделия. Благодаря этому смена пластических деформаций упругими идет крайне неравномерно: на подсушенной поверхности упругие деформации могут достигнуть предельной величины, в то время как глубинные слои остаются пластичными. Конечный результат структурных изменений при сушке - уменьшение объема и линейных размеров изделий.
Таким образом, у макаронного теста при сушке наиболее ярко проявляются следующие свойства:
• линейная и объемная усадка, которые при нещадящих режимах сушки и большой неравномерности поля влажности могут вызывать растрескивание и искривление изделий. Способность к растрескиванию и искривлению изделий сохраняется и после сушки;
• низкая влагопроводность, вызывающая отставание внутреннего переноса влаги от влагоотдачи в окружающую среду и обусловливающая неравномерность поля влажности;
• тепловая денатурация белков и частичная клейстеризация крахмала при высоких температурах (сушилка ВИС- 2), приводящие к снижению прочности и ухудшению цвета изделий;
• две формы связи влаги: адсорбционная и осмотическая, причем ад-сорбционно связанная влага перемещается в виде пара, остальная в виде жидкости;
• более прочное удерживание влаги белками теста по сравнению с гигроскопическим крахмалом в связи с большей гидрофильностью белков. В первый период сушки обезвоживание идет более интенсивно благодаря тому, что в первую очередь влагу теряет крахмал.
Режимы конвективной сушки макаронных изделий. Под термином «режим сушки» понимают совокупность 'параметров сушильного воздуха (температура, влажность, скорость), длительности сушки, наличия периодов сушки и отволаживания, их продолжительности и частоты чередования.
Режимы сушки, применяемые в макаронной промышленности, разнообразны. При выборе режима необходимо считаться с указанными выше технологическими свойствами макаронного теста. Во избежание искривления и растрескивания изделия следует стремиться к равномерной его сушке как по сечению, так и по длине. Идеальный режим такой, при котором внутренний массоперенос влаги не будет отставать от влагоотдачи с поверхности изделий. Осуществить такой режим сложно, поскольку при сушке в массе сушимых изделий образуется значительный градиент влажности, при котором подвод влаги из глубинных слоев отстает от ее испарения с поверхности изделия. Поэтому очень важно поддерживать такую величину градиента, при которой интенсивность сушки была бы оптимальной.
В начальной стадии сушки градиент влажности минимален, а в даль-нейшем величина его возрастает. Из этого следует, что на первом этапе сушки возможны жесткие режимы, а на последующих - щадящие.
По отношению к макаронному тесту применимо следующее правило: пока оно пластично, его можно сушить быстро (напряжения и обусловливаемое ими растрескивание могут не наблюдаться, даже если разница в содержании влаги в центре и на поверхности значительна).
Для макаронных изделий наиболее широко распространены два режима сушки:
• трехстадийный или пульсирующий режим;
• непрерывный, при постоянной сушильной способности воздуха.
В каждом режиме основная цель-- не допустить возникновения опас-ных для растрескивания изделий больших градиентов влажности.
Трехстадийный режим, судя по названию, состоит из трех этапов. Первая стадия - предварительная сушка. Ее цель - стабилизация формы сырых изделий, предотвращение их закисания, плесневения и вытягивания. Подсушка длится от 30 мин до 2 ч и ведется при сравнительно жестких режимах. В течение этого времени удаляется от одной трети до половины влаги от того количества, которое должно быть удалено из макаронных изделий. Такое интенсивное обезвоживание за сравнительно короткое время возможно только на первом этапе сушки, когда макароны еще пластичны и не возникает опасности растрескивания.
Вторая стадия называется отволаживанием. Повышением относительной влажности воздуха добиваются размягчения корочки - увлажнения поверхностного слоя, в результате которого снижается градиент влажности и рассасываются возникшие напряжения. Этот процесс лучше проводить при сравнительно высоких температурах и относительной влажности воздуха, при которых скорость диффузии влаги увеличивается, а продолжительность отволаживания сокращается.
Третья стадия - окончательная сушка - проводится при мягком режиме, поскольку изделия находятся в области упругих деформаций. В этот период скорость испарения влаги с поверхности должна быть соизмерима со скоростью ее подвода из внутренних слоев к наружным. На этом этапе сушка обычно чередуется с отволаживанием.
В некотором приближении с этим режимом сходен метод сушки трубчатых изделий в кассетах в бескалориферных сушилках. Вентилятор приводится в движение реверсивным способом. С помощью реле времени электродвигатель периодически изменяет вращение вентилятора на противоположное. Сушка осуществляется по циклу: 1) прямое направление продувки воздуха; 2) краткая остановка двигателя, соответствующая стадии отволажива- ния; 3) обратное направление продувки. Весь цикл длится 30-40 мин, причем продолжительность всего цикла и его отдельных фаз может регулироваться при помощи того же реле времени.
Непрерывная сушка при постоянной сушильной способности воздуха (режим второго типа) предельно проста в отношении регулирования параметров воздуха и процесса в целом. При таком режиме параметры воздуха на входе в сушилку остаются от начала до окончания сушки примерно постоянными.
Крупный недостаток этого режима заключается в том, что сушку приходится вести при высокой сушильной способности воздуха. Такой режим можно применить для изделий, самых стойких к деформации: коротко резаных и суповых засыпок. Сушка их происходит в более короткий срок, чем длинно трубчатых; размеры меньше. Они лучше поддаются всесторонней обдувке воздухом благодаря пересыпанию. И тем не менее, коротко резаные изделия желательно сушить при мягком режиме, поскольку структурно- механические свойства теста и для этих изделий остаются теми же.
Новый способ сушки макарон. Способ разработан в Московском технологическом институте пищевой промышленности Е. Н. Калошиной и Г. В. Цивцивадзе под руководством Н. И. Назарова. Сущность метода состоит в особой предварительной подготовке этих трудно высушиваемых изделий: в процессе сушки вводится новая простая технологическая операция - ошпарка изделий паровоздушной смесью-гигротермическая обработка.
До сих пор задачу интенсификации сушки капиллярнопористых коллоидных материалов, к которым относятся и макароны, решали путем повышения сушильной способности воздуха. Для макаронных изделий этот путь оказался неэффективным. Авторы метода пошли по другому пути-изменению свойств макарон как объекта сушки. После гигротермической обработки изделия подвергаются сушке при жестком режиме и кондиционированию в конце обезвоживания, что обеспечивает релаксацию внутренних напряжений в готовых продуктах. Гигротермическая обработка изделий перед сушкой значительно сокращает длительность сушки, так как существенно изменяет их реологические и физико-химические свойства, вследствие чего изделия становятся способными воспринимать жесткие режимы обезвоживания, не подвергаясь растрескиванию. При этой обработке протекают два взаимосвязанных процесса: тепловая денатурация белков клейковины и модификация крахмала, которая в условиях дефицита влаги не переходит границу клейстеризации первого рода. Оба процесса ведут к снижению гидратации влаги белками теста и к упрочнению его структуры.
Исследованиями показано, что гидротермическая обработка вызывает снижение в 2 раза коэффициентов линейной и объемной усадки и увеличение во столько же раз коэффициента трещинообразования (так называемый критерий Кирпичева), в 2-3 раза возрастают показатели прочности готовых изделий. Эта тепловая обработка в сочетании с другими технологическими приемами позволяет сократить длительность сушки трубчатых изделий с 20-24 ч до 8-10 ч и одновременно улучшить совокупность биохимических и технологических качеств готовых изделий: прочность, структуру излома, цвет, внешний вид, кулинарные свойства. Длительность разваривания изделий сократилась в два раза.
Рекомендованы следующие режимы:
• гигротермообработки- температура и относительная влажность паровоздушной смеси соответственно 100°С и 98%; длительность - 2 мин;
• сушки - температура и относительная влажность сушильного агента соответственно 60-70°С и 70-80%; скорость воздуха 1,0-1,5 м/с;
• кондиционирования (стабилизации)- температура и относительная влажность паровоздушной смеси соответственно 90-100°С и 98%; длительность - 1 мин.
Промышленная сушка макаронных изделий. В отечественной и зару-бежной промышленности применяется только конвективная атмосферная сушка макаронных изделий. Аппараты и установки, в которых осуществляется' сушка, подразделяются на две группы: конвейерные непрерывно действующие и периодические.
Группу немеханизированных установок составляют два типа сушилок: камерные и шкафные.
Шкафные сушилки пришли на смену камерным и явились результатом их развития. Все шкафные сушилки характеризуются малой вместимостью, позволяющей вести в определенный момент сушку изделий одного сорта. Изделия, предназначенные для сушки загружаются в передвижные вагонетки, которые затем подаются в сушильную установку. В шкафных сушилках можно осуществлять сушку трубчатых изделий в кассетах и в подвесном состоянии, коротко резаных изделий - россыпью; лапши и вермишели - на рамках и в подвесном состоянии - на бастунах.
Встречается в основном два типа шкафных сушилок: без подогрева воздуха и с подогревом воздуха (калориферные). Первые используются для сушки трубчатых изделий и подвесной сушки, вторые - для сушки коротко- резаных изделий. В связи с широким внедрением непрерывно действующих конвейерных сушилок калориферные установки шкафного типа у нас в настоящее время не производятся, но на фабриках они еще эксплуатируются.
В качестве примера на рис. 1 приведена схема шкафной сушилки ВВП, которая еще широко распространена на наших макаронных фабриках.
Рис. 1. Схема сушилки ВВП:
1 - сушильная камера; 2-кассеты; 3 - кожух вентилятора; 4 - обводной распределительный канал; 5 - вентилятор ЦАГИ-700 на валу электродвигателя.
Сушилка ВВП выполнена из дерева: каркас брусчатый, обшивка фа-нерная. Сторона с фронта шкафа открыта для загрузки кассет или рамок. Правильная установка кассет или рамок обеспечивается ограничительными планками. На потолке шкафа размещен электродвигатель (мощность 1 кВт, частота вращения 1400 об/мин) с насаженным на его вал крыльчатым вентилятором 5. Электродвигатель реверсивный; колесо вентилятора помещено в патрубке, через который воздух направляется в обводной распределительный канал 4, образованный задней стенкой шкафа и кассетами или рамками с су-шильными изделиями. Реверсирование осуществляется автоматически через каждые 30-60 мин, в зависимости от ассортимента высушиваемого изделия.
Шкаф рассчитан на 190 сдвоенных кассет длиной 500 мм, шириной 365 мм и высотой 45 мм. По ширине аппарата помещается три ряда кассет, по длине - два, а по высоте - 40 рядов. Когда эти аппараты использовались для сушки короткорезаных изделий, в них помещалось 80 рамок размером 1100X700X45 мм. Вместимость аппарата 600 кг (по готовым макаронам).
Сушилка ВВП имеет модель ВВП-1, отличающуюся размерами. Вместимость сушильного шкафа 300 кг (120 кассет). Сушилки ВВП обычно устанавливаются блоками по две по фронту и в два ряда впритык к задним стенкам; таким образом, в блоке 4 шкафа. Шкафы по фронту образуют коридоры сушильного цеха, по которым обеспечивается свободное встречное передвижение загруженных и порожних вагонеток.
Непрерывно действующие автоматизированные сушилки в отечественной и зарубежной макаронной промышленности применяются для сушки длиннотрубчатых изделий в подвесном состоянии на бастунах и короткорезаных и штампованных изделий на ленточных транспортерах. Французская фирма «Боссано» выпускает туннельные сушилки, в которых трубчатые изделия типа макарон сушатся во вращающихся кассетах.
Камера предварительной сушки представляет собой туннель из стального каркаса, обшитого дюралевыми щитами. Вдоль туннеля проходит цепной транспортер, несущий бастуны с сырыми изделиями. В этой камере влажность изделий снижается на 5- 6%, благодаря чему они становятся более упругими, не обрываются и не вытягиваются.
После предварительной сушки изделия поступают в камеру оконча-тельной сушки, состоящую из стального каркаса, обшитого дюралевыми щитами, огражденную теплоизоляционными прокладками. Из камеры окончательной сушки изделия тем же конвейером передаются в стабилизатор-накопитель для охлаждения.
