При сушке макаронных изделий воздухом с постоянной сушильной способностью (постоянные температура, влажность и скорость перемещения) влажность высушиваемых изделий постепенно приближается к определенному значению, которое называется равновесной влажностъю wр Сушильному воздуху с определенными параметрами соответствует определенная равновесная влажность изделий, которая не снизится, сколько бы они не омывались этим воздухом. Для правильного выбора режимов сушки, стабилизации, охлаждения и хранения макаронных изделий очень важно знать величины их равновесной влажности при разных температурно-влажностных параметрах воздуха. Они определяются по кривым равновесной влажности (изотермам десорбции влаги), которые построены на основании экспериментальных данных тензометрическим (статическим) методом. Пробы макаронных изделий помещают в эксикатор, в нижнюю часть которого наливают раствор серной кислоты определенной концентрации. Изделия периодически взвешивают, пока масса изделий не станет постоянной. Это свидетельствует о том, что изделия достигли состояния равновесия, которому соответствует определенная равновесная влажность продукта. Каждой определенной концентрации серной кислоты соответствует определенная влажность воздуха. Повторяя опыт при различных концентрациях серной кислоты, получают зависимость равновесной влажности продукта от влажности воздуха. Серии опытов проводят при различных температурах, получая изотермы десорбции — кривые равновесной влажности. Они могут быть также получены путем высушивания до постоянной массы изделий в атмосфере воздуха с постоянными значениями температуры и влажности.
При выборе режима сушки макаронных изделий надо использовать соответствующую кривую равновесной влажности. Так, если изделия сушат воздухом температурой 50°С, то по соответствующей кривой можно определить, что для достижения изделиями влажности, например, 13%, относительная влажность воздуха должна быть не выше примерно 80%. Если же влажность воздуха при этой температуре будет, например, 85%, то изделия высохнут только до влажности примерно 14.5%.
При выборе и разработке режимов сушки необходимо учитывать две основные особенности макаронных изделий как объекта сушки:
· при снижении влажности изделий от 29...30 до 13...14% происходит сокращение их линейных и объемных размеров (усадка) на 6...8%;
· в процессе высушивания изменяются структурно-механические свойства изделий.
Характер изменения структурно-механических свойств высушиваемых макаронных изделий в значительной степени определяется параметрами сушильного воздуха, в первую очередь его температурой и влажностью.
В настоящее время в зависимости от температуры воздуха используют три основных режима конвективной сушки макаронных изделий:
· традиционные низкотемпературные (НТ) режимы, когда температура сушильного воздуха не превышает 60°С;
· высокотемпературные (ВТ) режимы, когда температура воздуха на определенном этапе сушки достигает 70...90°С;
· сверхвысокотемпературные (СВТ) режимы, когда температура воздуха превышает 90°С.
Особенности изменения структурно-механических свойств макаронных изделий при использовании НТ, ВТ, СВТ режимов сушки.
При низкотемпературных режимах поступающие на сушку сырые изделия являются пластичным материалом и сохраняют пластические свойства примерно до 20%-ной влажности. При снижении влажности примерно от 20 до 16% они постепенно утрачивают свойства пластичного материала и приобретают свойства, характерные для упругого твердого материала. При этой влажности макаронные изделия являются упругопластичным телом.
Начиная примерно с 16%-ной влажности макаронные изделия становятся твердым упругим хрупким телом и сохраняют эти свойства до конца сушки.
При мягких режимах сушки, то есть при медленном высушивании изделий воздухом с низкой сушильной способностью, перепад по влажности между наружными и внутренними слоями небольшой, так как влага из более влажных внутренних слоев успевает переместиться к подсушенным наружным слоям.. При этом более сухие наружные слои стремятся сократить свою длину, чему препятствуют более влажные внутренние слои — внутри изделий на границе слоев возникают напряжения, которые называются внутренними напряжениями сдвигаУсадка изделий при жесткой сушке происходит неравномерно: в начальный период сушки происходит интенсивная усадка, а затем она постепенно затухает.
Пока макаронные изделия сохраняют пластические свойства, возникающие внутренние напряжения сдвига рассасываются путем изменения формы изделий без разрушения их структуры. Когда изделия приобретают свойства упругого материала, возникающие внутренние напряжения сдвига, если они превышают определенное предельно допустимое, критическое значение, приводят к разрушению структуры изделий — появлению на поверхности изделий микротрещин, которые при интенсивном удалении влаги углубляются, соединяются между собой. Высушенные таким образом макаронные изделия очень непрочны, зачастую превращаются в лом или даже крошку.
При низкотемпературном режиме сушки макаронные изделия можно высушивать при жестких режимах, не опасаясь появления в них трещин, примерно до 20%-ной влажности. При достижении продуктом этой влажности во избежание растрескивания необходимо проводить высушивание при мягких режимах, медленно удаляя влагу. Чем выше температура воздуха в начале сушки, тем выше должна быть его влажность.
При ВТР и СВТР сушки, когда температура воздуха превышает 70 и 90ْС, макаронные изделия остаются в пластическом состоянии до 16-13% влажности (в зависимости от температуры ).
В этом случае момент перехода материала из пластического состояния в упругое, перехода от постоянной скорости сушки к падающей скорости, снижается до величины влажности готовых изделий. Возможно использование таких режимов на всем протяжении сушки, сокращая ее продолжительность.
При ВТРС и СВТР улучшается цвет макаронных изделий в результате тепловой инактивации полифенолоксидазы.
Повышение температуры выше 90ْС возникает неферментативное потемнение макаронных изделий в результате протекания реакции Майяра. Влажность воздуха при температуре 90ْС должна быть не ниже 80%. При воздействиях высоких температур улучшаются варочные свойства макаронных изделий: сокращается время варки до готовности, снижается клейкость сваренных изделий, улучшается их консистенция.
Структура макаронных изделий, высушенных при высоких температурах, подобна структуре сваренных изделий. Причем в изделиях из хлебопекарной муки белковая решетка не имеет разрывов, так как высокие температуры при сушке способствуют ее фиксированию, а отсутствие избытка влаги ведет не к набуханию зерен крахмала, а только к разрушению их внутренней структуры.
При НТРС при температуре 30-50ْС в 1г изделий может содержаться до 106 колоний микроорганизмов среди которых могут быть опасные, но не погибающие при варке сальмонеллы и стафилококки. При температуре 70ْС этот показатель снижается . А при температуре 80-90ْС и влажности воздуха 80% происходит почти полная пастеризация изделий.