Определение степени набухания пищевых продуктов. Построение кривых восстанавливаемости и скорости набухания

Цель работы. Практическое освоение методов определения набухания и восстанавливаемости сушеных продуктов (материалов), определение константы набухания, построение кривых зависимости и скорости набухания.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Одним из важнейших показателей оценки качества сушеного продукта (материала) является его восстанавливаемость, т.е. способность при варке (замачивании) связывать влагу и набухать. Эта способность зависит от различия в структуре материала, содержания гидрофильных коллоидов, осмотически активных веществ и ряда других причин [3].

При различных методах и режимах предварительной тепловой обработки сырья, а также при различных методах и режимах сушки могут возникать явления, приводящие к денатурации коллоидных систем, изменению структуры материала, его пористости (усадки), что изменяет условия проникновения и связывания влаги внутри кусочка высушенного продукта [2].

Массу жидкости (влаги), поглощенную одним граммом сухого материала (продукта), выраженную в процентах по отношению к первоначальной массе сухого материала, называют степенью набухаемости и определяют уравнением

где М _с – масса сухого материала (навески), г;

М _в – масса влажного материала (после набухаемости за время t), г;

V - объем поглощенной жидкости, см³ (V = 2×Dh× К_п);

h - высота столбика поглощенной жидкости (по градуированной трубке

прибора), см;

К_п - переводной коэффициент прибора.

Восстанавливаемость b показывает на сколько восстановилась масса высушенного материала по отношению к первоначальной (до сушки) массе, принимаемой за 100 %. Восстанавливаемость определяют уравнением

где S₁ – содержание сухих веществ в сырье, %;

S₂ – содержание сухих веществ в высушенном образце, %;

Массовая доля сухих веществ в исходном сырье (до сушки) и в высушенном образце может быть известна студенту, если он использует образец от предыдущего занятия по сушке материала, либо задается преподавателем.

По полученным данным строят кривую зависимости восстанавливаемости высушенного материала от времени b = f (t) (рис.10).

Скорость набухания зависит от температуры жидкости (воды) и с течением времени по мере набухания материала уменьшается.

где Q – степень набухания за время t, %;

Q_m – предельная (максимальная) степень набухания за время t, %;

К - константа набухания, характеризующая способность материала

поглощать жидкость.

получают прямую линию, проходящую через начало координат (рис.11), тангенс угла наклона которой к оси абсцисс, умноженный на 2,3 (переход от десятичных логарифмов к натуральным), определяет величину константы набухания

2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1. Приборы и материалы: прибор Догадкина; технохимические весы с разновесами; часовое стекло для взятия навески; секундомер или песочные часы; образцы высушенных продуктов.

Прибор Догадкина (рис.13) состоит из воронки 1, соединенной по принципу сообщающих сосудов с градуированной трубкой 2. На соединяющем пути имеется расширение 3, являющееся ресивером для заполняющей прибор жидкости (воды). В нижней части соединяющая трубка имеет отвод 4 с резиновой трубкой и зажимом 5. Отвод служит для выпуска воды из системы после окончания работы. Градуированная трубка имеет отогнутый под прямым углом отвод 6 с резиновой трубкой и зажимом 7. Воронка накрывается крышкой 8 с крючком, на который подвешивается проволочная сетка 9, в которую помещается навеска исследуемого материала.

Прибор устанавливают на ровной плоскости стола с таким расчетом, чтобы сетка для продукта висела свободно и не касалась стенок воронки. Снимают крышку с воронки прибора, закрывают зажим 5, открывают зажим 7 и заливают прибор водой с таким расчетом, чтобы ее уровень в градуированной трубке соответствовал верхнему делению шкалы. Уровень устанавливают, добавляя воду в прибор через воронку или удаляя избыток ее через отвод 4. После заполнения прибора водой необходимо убедиться, что во всех трубках и отводах нет пузырьков воздуха. Если пузырьки воздуха имеются, необходимо их удалить и еще раз проверить уровень воды в градуированной трубке.

На технохимических весах с точностью до 0,01 г отвешивают 5 г исследуемого материала, помещают в сетку и закрывают крышкой. Сетку с навеской подвешивают на крючок крышки воронки и помещают в воронку прибора. Открывают зажим 7 и, вдувая воздух через резиновую трубку, медленно поднимают уровень воды в воронке так, чтобы вода полностью покрыла сетку с материалом, затем осторожно спускают воду в исходное положение. Сетку слегка встряхивают, чтобы удалить капли влаги, и отмечают новый уровень воды по шкале градуированной трубки. При этом часть воды израсходовалась на смачивание навески и сетки, следовательно, уровень ее в измерительной трубке понизился и остановился на новой отметке. Значение показателя содержания воды, израсходованной на смачивание, в дальнейшем следует вычитать из показаний шкалы при последующих замерах. Вновь вдувают воздух через резиновую трубку, заполняют воронку и сетку с навеской водой, плотно закрывают зажим 7, включают секундомер и выдерживают навеску в воде в течение 5 мин. Через 5 мин, слегка приоткрывая зажим 7, спускают воду из воронки, полностью открывают зажим встряхивают сетку и снимают новое показание уровня воды в трубке. После этого, таким же образом, вновь заливают навеску водой и т.д. Замеры повторяют 12 раз, чтобы общая продолжительность замачивания навески составила 1 час.

В процессе выполнения работы необходимо соблюдать следующие условия:

1) воду из воронки спускать медленно при чуть приоткрытом зажиме, так ее может выбросить через отводную трубку, что приведет к искажению результатов опыта;

2) сетка с навеской должна висеть свободно, не касаться стенок воронки, так как это может задержать лишнее количество воды сверх того, которое поглощается материалом.

Результаты наблюдений и расчетов вносят в табл. 9.

Таблица 9

где t - время нарастающим итогом от начала опыта, мин;

h – показания шкалы трубки прибора, см;

Dh – высота столбика поглощенной жидкости (h- h_см), см;

rv - масса поглощенной жидкости, г;

Q - степень набухания, %;

b - восстанавливаемость, %.

Примечание. Из всех последующих показаний шкалы прибора вычитают высоту столбика жидкости, ушедшей на смачивание.

По результатам табл.9 строят кривую восстанавливаемости сушеного продукта (рис.10).

Результаты дальнейших расчетов вносят в табл. 10.

Таблица 10

Для учебных целей предельную степень набухания Q_m принимают ориентировочно, так как процесс определения истинного значения продолжителен.

Для картофеля и овощей принимают Q_m = 1,25 +1,40 × Q₆₀;

Для варено-сушеных круп - Q_m = 1,50 +2,20 × Q₆₀.

Q₆₀

Большие значения принимают при проведении опытов в горячей воде, а также для вареных круп, высушенных при высоких потенциалах и скоростях сушильного агента.

В тех случаях, когда в двух последующих замерах материал перестает поглощать влагу, т.е. высота столбика поглощенной жидкости h не меняется, работу прекращают, и значение Q_m принимают таким, каким оно получилось в работе.

По результатам табл.10 строят график для определения константы набухания (рис.11) и кривую скорости набухания в зависимости от времени (рис.12) [2].

На основании полученных результатов делают выводы.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 12