Учебное пособие Барнаул 2008 (075. 8)
жүктеу/скачать 3.38 Mb.
|
|
различные формы связи с твердым скелетом. Форма связи влаги в коллоидных капиллярно-пористых материалах учитывает как природу образования различных форм, так и энергию связи их с материалами. Согласно этому все формы связи влаги делятся на три большие группы: химическая связь, физико-химическая связь, физико- механическая связь. Химическая связь влаги – удержание её материалом в точных количественныхсоотношениях.Химическисвязаннаявода исключительно прочно связана с материалом и может быть удалена из него при химическом взаимодействии или при особо интенсивной тепловой обработке (прокаливания). Обычно при сушке химически связанная вода не удаляется. Физико-химическая связь – удержание влаги в различных, не строго определённых соотношениях. Этой форме соответствуют следующие виды связи влаги: адсорбционно-связанная влага, осмотически удержанная влага (влага набухания и структурная влага). 52 Физико-механическая связь – удержание воды в неопределенных количествах. Этой связи соответствуют следующие виды влаги: - влага макрокапилляров находится в капиллярах (порах), средний радиус которых больше 10-5 см. Давление водяного пара над мениском макрокапилляра почти не отличается от давления насыщенного пара над свободной поверхностью воды. Вода заполняет сквозные макрокапилляры только при непосредственном соприкосновении с ними; - влага микрокапилляров заполняет узкие поры, средний радиус которых меньше 10-5 см. Жидкость заполняет любые микрокапилляры не только при непосредственном соприкосновении, но и путем сорбции из влажного воздуха. Капиллярная влага представляет собой свободную влагу в том понятии, как это указано выше. Она перемещается в теле как в виде жидкости (обычно из центральных слоев тела до зоны испарения), так и виде пара (от зоны испарения через сухой слой наружу). Форма состояния воды определяет энергию связи и состав связанной с ней нутриентов. В воде также могут присутствовать хлор, фтор, микроорганизмы, паразиты, ароматические соединения, кислоты и щелочи, загрязняющие вещества из окружающей среды и различного рода примеси. Чтобы устранить колебания в составе воды может потребоваться фильтрование воды на производстве или другие способы её обработки. 6.2 Активность воды К наиболее важным факторам, влияющим на скорость реакций, которые приводят к порче пищевых продуктов, помимо температуры, относят содержание влаги и активность воды аW. Активность воды характеризует связанность содержащейся в продукте воды и её готовность выступать в качестве растворителя и участвовать в химических реакциях. Определить активность воды (аW) в пищевых продуктах можно используя следующие формулы aw = где р , р0 (6.1) P – давление водяного пара в пищевом продукте; P0 – давление водяного пара чистой воды при тех же условиях. 53 aw = относительная..влажность...пищевого.продукта . (6.2) 100 aw = количество..воды . (6.3) количество..воды + количество.. растворимых.веществ Активность воды (aw) колеблется от 0 до 1,0. В принципе, пищевой продукт стремится к равновесию с относительной влажностью среды. Это может объяснить то, что ломтик хлеба (aw- около 0,96), оставленный в помещении с относительной влажностью 50 %, будет терять влагу, а крекер (aw–около 1,0) – её накапливать, в результате качество того и другого продукта будет утеряно. В упакованном продукте смешанные компоненты: сушеные фрукты и хлопья, будут стремиться к уравновешиванию значения aw друг с другом. Поглощение или потеря влаги зачастую приводит к изменениям качественных характеристик. Сухие, хрустящие пищевые продукты (например: чипсы, крекеры) с увеличением содержания влаги свыше 0,35 - 0,5 аW становятся практически непригодными к употреблению. Сушеные фрукты, хлебобулочные изделия и кондитерские изделия с уменьшением содержания влаги ниже 0,5 - 0,7 аW становятся непригодными из-за их избыточной жесткости. Для защиты пищевого продукта от влияния относительной влажности среды используются упаковки, непроницаемые для водяного пара. При низком содержании воды и активности от 0 до 0,5 её молекулы распределяются монослоем. В этом состоянии вода плотно связана пищевыми компонентами и с трудом поддается удалению в процессе сушки. У этих молекул воды низкая упругость пара, они не образуют льда при температуре замерзания. При воздействии более высокой относительной влажности и активности воды от 0,5 до 0,9 пищевой продукт накапливает большее количество влаги. Эти дополнительные молекулы воды известны под названием «многослойной воды». При ещё более высокой влажности и активности воды равной от 0,9 до 1,0 её способность вступать в реакции увеличивается, такая вода называется несвязанной водой. В замороженных продуктах количественное соотношение льда и воды в жидкой фазе зависит от температуры. Отношение aw к содержанию воды в определенной пищевой системе отображено на сорбционной изотерме (рисунок 6.1). 54 Рисунок 6.1 – Сорбционная изотерма По сорбционной изотерме можно определить критические пределы аW для роста микроорганизмов и относительные скорости реакций, важных для сохранения пищевого продукта – окисления липидов и неферментативного потемнения. За счет aw осуществляется управление не только химическими реакциями, также этот показатель оказывает воздействие и на рост микроорганизмов при порче и брожении продукта. Для различных видов микроорганизмов могут быть определены минимальные значения аW. Например: наиболее толерантная патогенная бактерия Staphylococcus aureus может расти при значениях аW от 0,85 до 0,86. Эти цифры часто принимают в качестве критического уровня патогенности пищевых продуктов. 6.3 Методы исследования свойств воды Определение точки росы. Определение точки росы – это физический метод определения влажности в газах. Точка росы в газе – это температура, при которой начинает образовываться роса, т.е. та температура, при которой газ становиться насыщенным влагой. В точке росы измеряют абсолютную влажность, независимо от окружающих условий. Проведение анализа основано на измерении температуры, при которой влага начинает конденсироваться на холодной поверхности. Для облегчения наблюдения используют тонкое зеркало или другую хорошо полированную поверхность. Периодически устанавливают температуру несколько выше и 55 несколько ниже точки росы, при этом охлаждение и нагревание строго контролируют. Для определения температуры к поверхности подсоединено подходящее измерительное устройство, например термопара. При переводе точки росы в единицы действительной влажности в газах требуется определенная осторожность. Выше 0 °С расчеты содержания влаги, основанные на измерении давления пара над водой, находятся в хорошем согласии с экспериментом. При расчете содержания влаги в газе ниже 0 °С (ниже точки замерзания воды) следует использовать давление пара надо льдом. Точку росы обычно наблюдают визуально с помощью простого портативного оборудования. Для измерения точки росы в газах существуют многочисленные разновидности приборов. В основном наблюдения за точкой росы осуществляют фотометрически. Методы определения влаги по точке росы успешно применяют для анализа воздуха, азота, водорода, кислорода, диоксида углерода и др. Недостаток метода: на зеркале для наблюдения точки росы могут конденсироваться, помимо воды, и другие соединения, например тяжелые углеводы, смазочные масла и аммиак. Психрометрия. Относительную влажность воздуха обычно определяют с помощью психрометров. В простейшем психрометре имеются два термометра – «сухой» и «мокрый». «Сухой» термометр показывает температуру окружающей среды. «Мокрый» термометр показывает температуру испарения влаги. Поэтому его значения всегда ниже, чем значения «сухого» термометра. Головка «мокрого» термометра батистовым материалом, увлажненным дистиллированной водой (чаще – это марля, конец которой опущен в обычную воду). Показания обоих термометров регистрируют после того, как на них установятся постоянные значения, при этом температура влажного термометра зависит от интенсивности «адиабатического» испарения воды с увлажненной поверхности. При помощи психрометра можно определить влажность не только в воздухе, но и практически во всех газах. Известно большое число таблиц и графиков для нахождения относительной влажности, давления пара и точки росы для воздуха по показаниям сухого и влажного термометров и давлению. Однако для получения первичного гигрометрического стандарта рекомендуется применять гравиметрический метод. Психрометры бывают: стационарными и аспирационными со встроенным микровентилятором. Вместо стеклянных ртутных 56 термометровиспользуютсятермопары,резисторыили биметаллические элементы. Психрометрия широко используется в метеорологии, при кондиционировании воздуха и в холодильной промышленности, а также для анализа воздуха производственных помещений, для определения относительной влажности воздуха, находящегося в равновесии с твердыми материалами – хлопком, зерном, растительными волокнами. Волосяной гигрометр. Волосяной гигрометр часто называемый «гигроскопом», является простым устройством для определения относительной влажности в замкнутом пространстве. Этот компактный прибор обычно состоит из пучка человеческих волос, натянутых с помощью простой рычажной системы, которая одновременно соединена со стрелкой или самописцем. Изменения влажности вызывают изменения в натяжении волоса, которые регистрируются непосредственно стрелкой или регистрирующим устройством. Волосяной гигрометр можно использовать в широком интервале температур, но наиболее надежен он при положительных температурах. Его точность составляет около 3 % относительной влажности при комнатной температуре; при этом необходимо достаточно времени для достижения равновесия. Впервые человеческий волос был использован в середине 18 в., и до сих пор он остается наилучшим материалом для этой цели. Достоинства прибора: простота конструкции, низкая цена волосяных гигрометров. Применяют для быстрого определения воды в газах и равновесной влажности над вязкими жидкостями (типа масел), а также над твердыми материалами (древесиной, тканями, пищевыми продуктами). Криоскопия. Оценить содержание воды в некоторых системах можно по понижению точки замерзания. Эту методику целесообразно использовать для анализа материалов, в которых вода является единственным неизвестным компонентом. Применение этого метода для количественного анализа требует весьма точное измерение температуры. Для обеспечения таких условий анализа при определении точки замерзания измерения проводят в защищенных трубках. Измерение температуры замерзания можно использовать для определения малых количеств воды, в таких жидкостях как фенол. При 57 определении добавок воды в молоке рекомендуется использовать криоскопический метод в качестве контрольного. Другие методы определения. При определении воды в различных нелетучих материалах можно применять простые физические методы. Например, некоторые вещества можно нагревать и определять воду, конденсируя её пары на холодной поверхности. Для определения влажности во влажных волокнистых материалах и текстиле образец можно выжимать и собирать воду в градуированный сосуд. В порошкообразных материалах воду можно определять следующим образом: к образцу добавляют материал, смешивающийся с водой, и определяют увеличение объема этого материала после центрифугирования. Для твердых тел определение воды проводят по скорости прохождения через материал механических колебаний жүктеу/скачать 3.38 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|