Структурные особенности продуктов питания

Явления, протекающие при тепловой обработке, определяются процессами массопереноса, теплообмена и кинетикой физико-химических превращений.

Процессы переноса массы при тепловой обработке происходят как внутри сырья, так и между сырьем (твердая фаза) и окружающей средой (жидкая или газообразная фаза). Особенности массо-переноса внутри сырья обусловлены структурно-механическими исходного вещества.

На рисунке 8.1. приведены три основных варианта ориентации пор пищевых материалов.

Рисунок 8.1. Схема вариантов пористости продуктов

В капиллярах (порах), открытых с двух сторон и перпендикулярных к поверхности, молекулы вещества, чтобы попасть в окружающее пространство через перегородки, проходят минимальный путь.

В порах, наклонных к поверхности, траектория движения молекул через перегородки больше, а в порах, закрытых с одной стороны, она зависит от длины пор. В связи со сложным характером поровой структуры реальных тел используется понятие извилистости, под которой понимается отношение средней длины пробега жидкой частицы е_ж, проходящей через тело, к его толщине е:

(8.1)

Например, для сухих овощей ξ = 1,6.

Очевидно, что массоперенос будет определяться степенью пористости и извилистости пор продукта и характером связи влаги с твердой структурой вещества, поскольку в микроканалах и порах влага связана с твердой поверхностью вещества различным способом.

К капиллярно-пористым телам относятся материалы, в которых жидкость в основном связана капиллярными силами. При обезвоживании такие материалы становятся хрупкими и в высушенном состоянии могут быть превращены в порошок, они мало сжимаются и впитывают любую смачивающую жидкость. Для этих материалов капиллярные силы значительно превышают силы гравитации. Если гравитационный потенциал соизмерим с капиллярным потенциалом в теле, то такие тела называются пористыми.

К коллоидным телам относятся твердые студенистые коллоидные системы (гели). В грубодисперсных системах размеры частиц составляют 1 мкм и более, в коллоидных от 1 нм до 1 мкм.

В коллоидных телах преобладает адсорбционно связанная и осмотически удерживаемая влага (желатин, агар, спрессованное мучное тесто). При высушивании коллоидные тела значительно сжимаются, сохраняя свою эластичность; при увлажнении они впитывают наиболее близкие по полярности жидкости. Коллоидные тела рассматриваются как капиллярно-пористые, у которых размеры мицелл сравнимы с размерами микрокапилляров.

К капиллярно-пористым коллоидным телам относятся материалы, в которых характеры различные формы связи с жидкостью, присущие как капиллярно-пористым, так и коллоидным телам. Примерами таких тел являются зерно, кожа и многие пищевые продукты, которые по структуре являются капиллярно-пористыми телами, а по природе – коллоиднами. Для этих тел характерны свойства первых двух видов тел, стенки их капилляров эластичны, при поглощении жидкости они набухают, а при высушивании дают усадку. Большинство этих материалов в сухом состоянии становятся хрупкими (хлеб, овощи и пр.)