Основные положения процесса переноса массы при посоле

Разработка теории посола началась относительно недавно. Большой вклад в ее развитие внесли отечественные ученые М.И. Турпаев, Н.А. Воскресенский, И.П.Леванидов, Л.П. Миндер, Н.Н. Рулев.

Посол – сложный процесс, состоящий из двух противоположно направленных процессов переноса массы:

- диффузионного перехода соли в рыбу;

- диффузионно-осмотического переноса воды из рыбы в тузлук или наоборот из тузлука в рыбу в зависимости от крепости посола.

При посоле массообменные процессы сопровождаются глубокими физико-химическими и биохимическими изменениями: денатурацией и гидролизом белков, липидов и экстрактивных веществ, изменением микрофлоры и витаминов.

В основе всех существующих способов посола (сухой, тузлучный, смешанный) лежат одни и те же закономерности. Целесообразно рассмотреть их на примере тузлучного посола рыбы.

При погружении рыбы в тузлук низкой концентрации возникает неуравновешенная система рыба-тузлук. Эта система стремится к равновесию концентраций соли и влаги. В начальный период посола мышечная ткань рыбы, в основном представленная солерастворимыми белками, впитывает соль, влагу и набухает. По достижении в тканевом соке рыбы критической для солерастворимых белков концентрации соли (около 8 %) происходит их высаливание (коагуляция), в результате белки частично утрачивают свои гидрофильные свойства, и рыба начинает отдавать воду в тузлук.

Главной движущей силой просаливания рыбы является разность концентраций соли в тканевом соке и в тузлуке. Процесс продолжается до установления в системе равновесной концентрации соли.

Если рыба погружается в тузлук в высокой концентрацией соли, то высаливание белков происходит практически сразу и раба уже в начальный период посола теряет влагу.

Процесс просаливания по мнению Крина происходит в виде «фронта» на ограниченном участке. «Фронт» движется (рис. 7) через ткани рыбы к ее центру, и водно-солевой обмен происходит на его поверхности. Выделяющаяся при просаливании из рыбы вода разбавляет тузлук в пограничном с поверхностью рыбы слое, при этом снижается концентрация тузлука у поверхности рыбы и, следовательно, резко уменьшается движущая сила процесса просаливания.

Рисунок 7 – Схематичное изображение «фронтальной» теории посола Крина

 

При посоле принято различать внешнюю и внутреннюю диффузии соли.

Внешняя диффузия представляет собой процесс переноса соли из внешнего по отношению к рыбе раствора поваренной соли (тузлука) к поверхности рыбы под действием разности осмотических давлений тузлука непосредственно у поверхности рыбы и в объеме раствора. Внешняя диффузия представляет собой конвективный массоперенос, который упрощенно может быть описан законом Ньютона

 

, (45)

 

где - плотность потока поваренной соли через промежуток времени после начала процесса просаливания на единицу поверхности рыбы, кг/(м²·с);

- коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом массообмена или внешней диффузии, численно равен количеству соли, отдаваемой тузлуком в единицу времени с единицы поверхности при разности концентраций соли равной единице, м/с;

- концентрация поваренной соли в тузлуке, кг/м³;

- концентрация соли в рыбе в поверхностном слое рыбы в момент времени , кг/м³.

 

На скорость этого процесса влияют следующие факторы:

- концентрация тузлука (определяет разность осмотических давлений – величину движущей силы процесса внешней диффузии соли), чем она выше, тем выше скорость внешней диффузии;

- удельная поверхность рыбы (является поверхностью массообмена), чем более развита поверхность рыбы, тем выше скорость внешней диффузии;

- наличие циркуляции тузлука (восстанавливает движущую силу процесса внешней диффузии, способствуя «смыванию» опресненного слоя тузлука с поверхности рыбы, формирующегося согласно «фронтальной теории посола» Крина).

Внутренняя диффузия – это процесс переноса соли из поверхностных слоев рыбы во внутренние. С физической точки зрения является молекулярной диффузией и может быть описана законом Фика.

На скорость внутренней диффузии оказывают влияние следующие факторы:

- химический состав рыбы, прежде всего, содержание в рыбе жира (жир, не растворяясь в воде, и не растворяя в себе соль, препятствует массообмену, уменьшая его активный объем в рыбе), чем выше жирность рыбы, тем меньше скорость процесса;

- температура посола (с повышением температуры растет кинетическая энергия движения молекул соли в направлении переноса), чем выше температура посола, тем выше скорость внешней диффузии;

- толщина рыбы (определяет среднюю длину пути молекул соли от поверхности рыбы к ее центру), чем больше толщина рыбы, тем меньше скорость внутренней диффузии.

Согласно закону сохранения массы количество соли, перенесенное из объема тузлука к поверхности рыбы в единицу времени под действием внешней диффузии, должно быть равно количеству соли, которое проникает с единицы поверхности рыбы в единицу времени внутрь тела рыбы под действием внутренней диффузии.