СПОСОБ СУШКИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2005 года по МПК A23L1/16 B65D85/22 

Изобретение относится к области пищевой промышленности и может быть использовано при производстве макаронных изделий.

Из отечественной и зарубежной специальной литературы и других информационных источников известен ряд способов сушки макаронных изделий, в т.ч. и предусматривающих предварительный прогрев их посредством кратковременной, в течение 1,5÷2,0 минут, гидротермической обработки паром с последующим высокотемпературным воздействием на них путем обдува подогретым воздухом, с использованием принудительной циркуляции его по замкнутому циклу и охлаждением изделий в конце сушки до температуры окружающей среды (см., например, кн. "Макаронное производство", под ред. М.Е.Чернова, М.: Мир, 1994 г., стр.74, 91; Назаров Н.И. "Технология макаронных изделии ", М.: Пищевая промышленность, 1978 г., стр.216, 217; Медведев Г.М., Крылова В.В. "Технология и технохимконтроль макаронного производства", М.: Пищевая промышленность, 1979 г.; пат. JP №57-54028, A 23 L 1/16, 04.01.82 г.; RU №2087104, A 23 L 1/16, 20.08.97 г.; RU №2101978, A 23 L 1/16, B 65 D 85/22, 21.01.98 г. и др.).

Однако сушка макаронных изделий в соответствии с предусматриваемыми этими известными способами технологиями занимает слишком много времени. Обусловлено это в основном нерациональностью режимов обработки макаронных изделий как во время самой сушки, так и после нее, в процессе охлаждения их до температуры окружающей среды и другими факторами.

Из числа известных аналогов изобретения ближайшим (прототипом) является способ сушки макаронных изделий по пат. RU №2087104, A 23 L 1/16, 20.08.97 г.

Предусматриваемая в указанном способе предварительная гидротермическая обработка макаронных изделий паром позволяет существенно сократить время прогрева их до 1,5÷2,0 минут и реализовать возможность проведения после этого высокотемпературной сушки, осуществляемой в данном случае по одностадийной схеме до достижения в конце нее потребительской влажности изделий.

Указанный способ достаточно прогрессивен и до сих пор широко применяется в пищевой промышленности при производстве макаронных изделий. Использование в соответствии с ним при производстве макаронных изделий высоких температур способствует соответствующему ускорению сушки и улучшению микробиологических и ряда других их потребительских качеств.

Однако из-за этой же особенности указанной технологии и одностадийной схемы сушки макаронные изделия по окончании последней имеют достаточно высокую температуру. Данное обстоятельство способствует возникновению в обрабатываемом продукте соответствующих остаточных механических напряжений. В последующем, например, при резком охлаждении высушенных макаронных изделий до температуры окружающей среды, при транспортировке, либо при длительном хранении указанные напряжения могут привести к растрескиванию изделий и потере ими соответствующих потребительских качеств. Для исключения указанного недостатка охлаждать высушенные таким способом макаронные изделия следует очень медленно, а это связано с большими временными затратами.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков вышеперечисленных известных аналогов и прототипа посредством соответствующей оптимизации технологии сушки макаронных изделий, обеспечивающей радикальное сокращение длительности рабочего процесса без ухудшения их потребительских качеств.

В соответствии с изобретением поставленная задача достигается тем, что согласно заявляемому способу сушки макаронных изделий, предусматривающему предварительный прогрев их посредством кратковременной, в течение 1,5÷2,0 минут, гидротермической обработки паром с последующим высокотемпературным воздействием на них путем обдува подогретым воздухом, принудительно циркулирующим по замкнутому циклу, и охлаждением изделий в конце сушки до температуры окружающей среды, паровую обработку изделий проводят при температуре пара 95÷120°С и сравнительно небольшой, порядка 45÷50%, относительной влажности его, а высокотемпературное воздействие на них - по двухстадийной схеме, предусматривающей на первой стадии, длящейся примерно половину общего времени сушки, составляющего порядка 18÷20 минут, обдув изделий в форсированном режиме при идентичных по сравнению с паром температурно-влажностных параметрах воздуха, обеспечивающем максимально возможную скорость отдачи указанными изделиями содержащейся в них влаги, а на второй - некоторое замедление по отношению к первой скорости сушки посредством скачкообразного снижения температуры и относительной влажности воздуха соответственно до 90÷98°С и 43÷45% с продолжением сушки при таком режиме до приобретения изделиями потребительской влажности.

Высушенные таким образом макаронные изделия перед охлаждением их до температуры окружающей среды подвергают относительно непродолжительной, в течение 20÷25 минут, стабилизации путем обдува их теплым воздухом, имеющим пониженную до 30÷35°С температуру и равновесную, порядка 70÷75%, относительную влажность.

Проводимое за этим охлаждение макаронных изделий до температуры окружающей среды осуществляют обдувкой их атмосферным воздухом.

Достижению поставленной задачи способствует также и то, что обдув макаронных изделий в процессе их сушки осуществляют в реверсивном режиме при скорости воздуха порядка 1,0÷1,5 м/с.

Вначале рабочего процесса изменение влагосодержания продукта происходит весьма медленно. Однако при вышеуказанных температурно-влажностных параметрах пара макаронные изделия очень быстро в течение 1,5÷2,0 минут прогреваются по всему объему до достаточно высокой, порядка 75÷78°С, температуры, соответствующей температуре испарения жидкости при данных условиях. Указанное обстоятельство обусловлено в основном частичной конденсацией пара непосредственно на поверхности обрабатываемых макаронных изделий. При конденсации пара коэффициент теплопроводности прогреваемого материала в зоне контакта увеличивается в несколько раз, благодаря чему за столь короткий промежуток времени собственно и реализуется вышеупомянутый эффект, заключающийся в динамическом (скоростном) характере прогрева макаронных изделий при гидротермической обработки до температуры 75÷78°С.

Влагоотдача при предварительном прогреве макаронных изделий невелика, порядка 2÷3%. Однако такой прогрев создает весьма благоприятные условия для использования предусматриваемой заявляемым способом последующей высокотемпературной сушки макаронных изделий по двухстадийной схеме.

Как уже отмечалось выше, температурно-влажностные параметры используемой на первой стадии сушки воздушной среды точно такие же, как и на этапе предварительного прогрева макаронных изделий (температура: 95÷120°С, относительная влажность 45÷50%). Сушка макаронных изделий на данной стадии характеризуется интенсивным изменением влагосодержания в них по линейному закону. Температура поверхности макаронных изделий в этот период времени практически неизменна и равна температуре адиабатического насыщения используемой для сушки воздушной среды. На данной стадии сушки из макаронных изделий удаляется преимущественно осмотически-связанная влага. Отдача указанной влаги осуществляется с максимально возможной скоростью, составляющей порядка 1,0÷2,5% в минуту.

Продолжительность этой стадии составляет примерно половину, порядка 9÷10 минут, общего времени высокотемпературной сушки макаронных изделий. К концу стадии макаронные изделия теряют до 12÷13% содержащейся в них влаги. Остающаяся в макаронных изделиях к этому моменту (до 21÷22%) влага находится, в основном, в адсорбционно-связанном виде и для последующего удаления ее до приобретения ими потребительской влажности, составляющей примерно 12,5÷13%, необходимы более «мягкие» режимы проведения заключительной стадии сушки.

Как отмечалось выше, температура и относительная влажность используемой на второй стадии сушки воздушной среды составляет соответственно 90÷98°С и 45÷50%. Несмотря на некоторое снижение температуры воздуха на данной стадии она все же еще достаточно высока и продолжает оказывать соответствующее влияние на удаление адсорбционно-связанной влаги, перемещающейся (мигрирующей) в обрабатываемом продукте в виде пара. Однако скорость влагоотделения при таких температурно-влажностных параметрах заметно замедляется, примерно до 0,8÷0,3% в минуту.

Изменение ее, в отличие от первой стадии сушки, имеет нелинейный характер.

При скачкообразном снижении температурно-влажностных параметров используемого на второй стадии сушки макаронных изделий воздуха реализуется совпадение по направлению градиентов влажности и температуры, при котором термо- и концентрационная диффузии влаги протекают также в одном направлении, способствуя дополнительному влагоотделению.

Для повышения эффективности сушки макаронных изделий обдув их в процессе нее осуществляют в реверсивном режиме при скорости воздуха порядка 1,0÷1,5 м/с.

Продолжительность второй стадии сушки примерно такая же, как и первой. Практически, за то же самое время макаронные изделия, теряя до 8% влаги, приобретают конечную (потребительскую) влажность порядка 12,5÷13%. При этом общее время сушки макаронных изделий по предлагаемой технологии чрезвычайно мало и составляет для короткорезаных изделий порядка 18÷20 минут.

Однако такой высокоскоростной режим сушки чреват отмеченными выше по тексту негативными последствиями. Интенсивная сушка может привести к образованию в макаронных изделиях значительных по абсолютной величине остаточных механических напряжений. В последующем, например, при резком охлаждении высушенных таким образом макаронных изделий до температуры окружающей среды, при транспортировке, либо длительном хранении их указанные напряжения могут привести к растрескиванию изделий и потере ими соответствующих потребительских качеств. Для исключения этого в соответствии с заявляемым способом остаточные напряжения в высушенных по такой технологии макаронных изделиях устраняют сразу же после завершения двухстадийной высокотемпературной сушки при помощи относительно непродолжительной, в течение 20÷25 минут, стабилизации их механических свойств.

Физическая сущность данной операции заключается в принудительном прерывании следующего за высокотемпературной обработкой процесса охлаждения макаронных изделий и выдержке их в течение указанного времени в воздушной среде с равновесной влажностью, характеризующейся сравнительно низкой, порядка 30÷35°С, температурой и повышенной, примерно до 70÷75%, относительной влажностью воздуха.

В процессе стабилизации макаронных изделий происходит выравнивание температурно-влажностных показателей по всему их объему (слоям) и снижение величин остаточных механических напряжений в изделиях до приемлемого уровня, исключающего возможность ухудшения механической прочности высушенных по предлагаемой технологии изделий.

Проводимое по окончании стабилизации охлаждение макаронных изделий до температуры окружающей среды посредством принудительного обдува их атмосферным воздухом значительно ускоряет эту часть рабочего процесса по сравнению с естественным (пассивным) остыванием изделий на воздухе.

Для осуществления заявляемого способа сушки макаронных изделий ЗАО НПФ «ТЕКО» была разработана соответствующая конструкторско-технологическая документация и создано необходимое сушильное оборудование лоткового и конвейерного типов (на основе сушильных шкафов мод. С-109) производительностью от 100 до 300 кг изделий в час. Указанное оборудование оснащено соответствующей аппаратурой, позволяющей реализовать необходимые режимы сушки с автоматическим поддержанием и контролем задаваемых параметров ее и удалением испаряемой из макаронных изделий влаги в окружающее пространство.

На данном оборудовании фирмой была проведена достаточно большая серия всесторонних экспериментов исследовательского характера, позволивших существенным образом оптимизировать технологию сушки макаронных изделий с учетом современных тенденций развития данной области техники.

В результате указанной оптимизации было достигнуто радикальнее сокращение длительности высокотемпературной сушки короткорезаных макаронных изделий при гарантированном обеспечении их высоких потребительских качеств.

В ходе проведенных исследований экспериментально были уточнены номенклатура исходных продуктов для приготовления высококачественных макаронных изделий, виды и особенности необходимых технологических воздействий на них (включая их очередность, соответствующие температурно-влажностные режимы сушки, их продолжительность и многое др.), а также исследован характер изменения потребительских качеств данной продукции при граничных условиях ведения рабочего процесса.

Проведенные исследования показали, что при сушке по предлагаемой технологии макаронные изделия высокого качества могут быть получены из теста, приготовляемого из муки как твердых, так и мягких сортов пшеницы.

Использование при сушке макаронных изделий высоких температур приводит к инактивации окислительных ферментов и предотвращает потемнение продукта, способствует улучшению его цветности, а также коагуляции белков и фиксации клейковинной решетки, которая блокирует зерна крахмала от разрушения. Макаронные изделия в этом случае имеют необычайно привлекательный желтый или янтарно-желтый цвет насыщенной тональности, прозрачную стекловидную структуру и высокую механическую прочность.

Помимо всего этого высокая температура сушки способствует существенному улучшению микробиологических показателей макаронных изделий, поскольку при этом автоматически происходит их пастеризация.

Высокая механическая прочность макаронных изделий позволяет достаточно длительное время хранить, а также доставлять их потребителю любым видом транспорта без растрескивания и потери соответствующих потребительских качеств.

Проведенная Испытательно-аналитическим центром НИИ пищевой промышленности Уральского отделения (г. Екатеринбург) проверка потребительских качеств высушенных предлагаемым способом макаронных изделий посредством соответствующего химического анализа показала, что все, входящие в состав структуры белка указанных изделий, 20 аминокислот после высокотемпературного воздействия на них остаются после сушки без каких-либо изменений. Не было выявлено никаких отклонений и по углеводам (крахмальные зерна оставались в целостности). Косвенно данный факт подтвержден варкой макаронных изделий. Варка показала, что у таких макаронных изделий в ходе нее в значительной мере сокращаются потери сухих веществ, а также и само время их приготовления (до 7÷8 минут). Вода после варки макаронных изделий оставалась светлой и практически не имела осадка, а потеря ими сухих веществ не превышала допускаемых соответствующими нормативными документами (ГОСТ) 6%.

Визуально было видно, что макаронные изделия при варке не слипались между собой и поскольку содержащийся в них крахмал практически не переходил в воду, питательная ценность их при этом, несомненно, не ухудшалась.

Помимо перечисленного в процессе исследований было установлено также то, что в пределах указанных в заявляемом способе сушки макаронных изделий интервалов температурно-влажностных параметров рабочего процесса основные показатели эффективности последнего (такие как общее время сушки, количество испарившейся в ходе нее влаги и др.) имеют относительно небольшие разбросы, а потребительские качества - несущественные отклонения от нормы, обусловленные, в основном, различной номенклатурой подвергающихся сушке изделий, используемых для их приготовления исходных продуктов и рядом других факторов.

С другой стороны, проведенные исследования однозначно показали, что при выходе за границы данных интервалов температурно-влажностных параметров рабочего процесса потребительские качества макаронных изделий могут значительно ухудшиться. При этом на характер указанных изменений показателей качества существенное влияние может оказывать не только температура воздушной среды, но и ее относительная влажность. Так, например, при постоянной температуре воздуха 100°С и выходе относительной влажности его за нижнюю границу рабочего интервала (при значении ее порядка 30÷36%) высушенные изделия имели коричневую окраску, а в ряде случаев даже «подгорали».

При той же температуре воздуха, но величине относительной влажности его, выходящей за верхнюю границу рабочего интервала (при значении ее порядка 75÷85%), макаронные изделия слипались в один сплошной «пирог».

Результаты указанных исследований с учетом современных тенденций совершенствования данных технологий и оборудования для их осуществления собственно и были положены в основу заявляемого способа сушки макаронных изделий.

Учитывая достаточно высокую стабильность протекания рабочего процесса при соблюдении заданных режимов сушки, для пояснения особенностей использования (осуществления) заявляемого способа ниже по тексту приведен только один из примеров его реализации.

Пример осуществления заявляемого способа сушки макаронных изделий

Для сушки макаронных изделий «рожки гладкие» диаметром 3,5 мм в качестве исходного продукта была взята пшеничная мука высшего сорта, имеющая влажность 14,09%. Влажность приготовленного из нее теста составила 34,4%. Перед началом высокотемпературной сушки макаронные изделия предварительно прогревали посредством кратковременной, в течение 1,5 мин, гидротермической обработки паром, имеющим температуру 108°С и относительную влажность 48%. Затем прогретые таким образом макаронные изделия подвергали высокотемпературной сушке по двухстадийной схеме путем обдува их подогретым воздухом с использованием принудительной циркуляции его по замкнутому циклу в реверсивном режиме. Продолжительность каждой из указанных стадий составляла примерно половину (порядка 8,9 минуты) общего времени сушки. Температура воздуха на первой стадии составляла 108°С, а относительная влажность его - 48%. К концу указанной стадии из макаронных изделий было выпарено около 170 граммов влаги с 1 кг изделий.

На второй стадии сушки температуру и относительную влажность воздуха скачкообразно снизили соответственно до 98°С и 46%. К концу ее из макаронных изделий было выпарено около 160 граммов влаги на 1 кг изделий. При этом была достигнута необходимая потребительская влажность макаронных изделий, составляющая 12,5%. Суммарное количество выпаренной из макаронных изделий на обеих стадиях сушки влаги составило 330 граммов с 1 кг изделий. Общее время сушки составило порядка 19,3 минуты. Энергозатраты на 1 кг высушенных макаронных изделий не превышали 0,2 кВт. По окончании высокотемпературной сушки макаронные изделия были подвергнуты относительно непродолжительной, в течение 20÷25 мин, стабилизации путем обдува их теплым воздухом, имеющим пониженную (до 30÷35°С) температуру и равновесную (порядка 70÷75%) относительную влажность.

Сразу же после стабилизации макаронные изделия были охлаждены до температуры окружающей среды посредством принудительного обдува их атмосферным воздухом при скорости его порядка 1,0÷1,5 м/с. Высушенные макаронные изделия имели прекрасные потребительские качества, которые практически ничем не отличались от приведенных выше по тексту.

Как видно из данного примера, заявляемая технология сушки макаронных изделий относительно несложна в реализации и не требует чрезвычайно больших затрат для своего осуществления.

Она без каких либо затруднений может быть многократно воспроизведена по имеющейся на нее документации на соответствующем сушильном оборудовании.

В настоящее время предлагаемая технология и созданное ЗАО НПФ «ТЕКО» для ее осуществления сушильное оборудование прошли соответствующую сертификацию.

Имеется гигиенический сертификат и сертификат соответствия установленного образца.

Возможности получения при осуществлении данного изобретения вышеупомянутого технического результата, заключающегося в устранении недостатков известных аналогов и прототипа посредством соответствующей оптимизации технологии сушки макаронных изделий, обеспечивающей радикальное сокращение длительности рабочего процесса без ухудшения их потребительских качеств, подтверждается приведенными ЗАО НПФ «ТЕКО» специальными расчетно-теоретическими и экспериментальными работами, а также тем, что созданное данной фирмой по результатам указанных работ сушильное оборудование для реализации заявляемого способа рекомендовано к внедрению в серийное производство.

В целом предлагаемая технология сушки макаронных изделий по своей эффективности не уступает современным известным технологиям, созданным ведущими отечественными и зарубежными фирмами, а по ряду показателей, таких как продолжительность сушки, потребительские качества продукта, энергозатраты на сушку одного килограмма его массы и др., даже превосходит их.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и может быть использовано при производстве макаронных изделий. Макаронные изделия предварительно прогревают в течение 1,5÷2,0 мин паром, имеющим температуру 95÷120°С и относительную влажность 45÷50%. Осуществляют последующую высокотемпературную сушку по двухстадийной схеме до достижения потребительской влажности 12,5÷13%, стабилизацию механических характеристик изделий после сушки и охлаждение их до температуры окружающей среды. Температура и относительная влажность воздуха на 1-й стадии такие же, как и при прогреве изделий. На 2-й стадии температуру и относительную влажность воздуха скачкообразно снижают соответственно до 90÷98°С и 43÷45%. Продолжительность стабилизации - 20÷25 мин. Проводят ее при температуре воздуха 30÷35°С и равновесной относительной влажности его 70÷75%. Охлаждение макаронных изделий осуществляют посредством обдува их атмосферным воздухом. Изобретение позволяет осуществить оптимизацию технологии сушки макаронных изделий, обеспечивающей радикальное сокращение длительности рабочего процесса без ухудшения их потребительских качеств. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ сушки макаронных изделий, преимущественно малой длины, предусматривающий предварительный прогрев их посредством кратковременной, в течение 1,5÷2,0 мин, гидротермической обработки паром, с последующим высокотемпературным воздействием на них путем обдува подогретым воздухом с использованием принудительной циркуляции его по замкнутому циклу и охлаждением изделий в конце сушки до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что паровую обработку изделий проводят при температуре пара 95÷120°С и сравнительно небольшой, порядка 45÷50%, относительной влажности его, а высокотемпературное воздействие на них - по двухстадийной схеме, предусматривающей на первой стадии, длящейся примерно половину общего времени сушки, составляющего порядка 18÷20 мин, обдув изделий в форсированном режиме, при идентичных по сравнению с паром температурно-влажностных параметрах воздуха, обеспечивающем максимально возможную скорость отдачи указанными изделиями содержащейся в них влаги, а на второй - некоторое замедление по отношению к первой скорости сушки посредством скачкообразного снижения температуры и относительной влажности воздуха соответственно до 90÷98°С и 43÷45% с продолжением сушки при таком режиме до приобретения изделиями потребительской влажности, после чего высушенные таким образом изделия подвергают относительно непродолжительной, в течение 20÷25 минут, стабилизации путем обдува их теплым воздухом, имеющим пониженную до 30÷35°С температуру и равновесную, порядка 70÷75%, относительную влажность, а проводимое за этим охлаждение изделий до температуры окружающей среды осуществляют обдувом их атмосферным воздухом.2. Способ сушки макаронных изделий по п.1, отличающийся тем, что обдув изделий в процессе нее осуществляют в реверсивном режиме, при скорости воздуха порядка 1,0÷1,5 м/с.