Свойства и формы связи воды, содержащейся в продуктах

Длительность процесса сушки, уровень температур на стадии предварительного замораживания и в процессе удаления влаги фазовым переходом «лед—пар», а также на стадии досушки зависят от характера связи влаги с материалом. Согласно классификации П. А. Ребиндера, формы связи влаги подразделяются на 3 группы: вода, удерживаемая силами физико-механической связи; вода, удерживаемая силами физико-химической связи; вода, связанная силами химической связи.

Наиболее прочно связывается вода химической связью — ионной, молекулярной. Для нарушения этой связи обычной сушки недостаточно, необходимо прокаливание или химическое воздействие.

Менее прочно удерживается вода физико-химической связью, формы этой связи разнообразны — адсорбционная, осмотическая, структурная.

Адсорбционно связанная влага удерживается у поверхности раздела коллоидных частиц с окружающей средой, она содержится в материале благодаря молекулярно-силовому взаимодействию поверхности мицелл и гидрофильных центров белков, углеводов и липидов. Она прочно связана с материалом, сам процесс адсорбции влаги сопровождается выделением теплоты гидратации.

Осмотически удерживаемая влага и влага структурная отличаются от адсорбционной тем, что соединение с материалом влаги этих видов не сопровождается выделением теплоты, а связь с материалом слабее. Количество воды, удерживаемой в материале за счет осмотического давления, зависит от молярной концентрации растворенных веществ и степени их ионизации. Оболочки многих входящих в состав продукта высокомолекулярных соединений являются полупроницаемыми. Поэтому находящаяся внутри клеток влага удерживается осмотическими силами. Достаточно равномерное распределение растворенных веществ по всему объему пищевого продукта, диффузия этих веществ через полупроницаемые мембраны вследствие ионного и молекулярного обмена препятствует образованию локальных зон насыщенных растворов в реальных пищевых продуктах. Если влага попадает внутрь клеток с гелевой структурой при их образовании, то она называется структурной. Примером является влага в клетках растительных тканей.

Физико-механическая связь влаги с материалом самая слабая. Влага удерживается за счет заполнения макро- и микрокапилляров. Кроме этого, на поверхности пищевых продуктов находится влага смачивания. Влага смачивания и влага в крупных (диаметром более 2 • 10"6 м) порах легко удаляется механическим путем (отжатием, прессованием) и называется свободной.

В пищевых продуктах одновременно содержится как связанная, так и свободная влага. Количественное соотношение между ними зависит от природы конкретного объекта, но даже для одного и того же пищевого продукта это соотношение может меняться в широких пределах при измельчении, внесении добавок, обработке электрическими полями, тепловой обработке и других воздействиях. Связанная вода имеет физические свойства, отличающиеся от свойств свободной воды. Она замерзает при более низких температурах, что оказывает влияние на выбор режимов замораживания и последующей сушки пищевых продуктов. Связанная вода имеет повышенную плотность и обладает меньшей способностью к растворению.

Количественное соотношение содержащихся в объекте сушки сухих веществ и воды оказывает решающее влияние на выбор условий сушки и последующего хранения сухого материала. Например, максимальная температура натуральных продуктов животного происхождения в процессе высушивания не должна вызывать денатурационных изменений белковых фракций. Экспериментально выявлено, что значение этой максимально допустимой температуры для большинства пищевых продуктов может быть неодинаково в ходе сушки. Так, например, при сушке мясного фарша по мере снижения количества влаги допустимо постепенное повышение температуры его от 50 до 75°С. Количество содержащихся в продукте редуцирующих веществ (сахаров, например) определяет количество воды, которую следует удалять в процессе сушки для предотвращения развития сахароаминных реакций при хранении. Если в продукте содержатся в значительном количестве липидные фракции, то в процессе хранения необходима герметичная упаковка с заменой воздуха инертным газом. Для сохранения большинства витаминов также обязательной является изоляция сухого продукта от атмосферного кислорода и светонепроницаемость упаковки.

Одним из критериев изменения качества пищевых продуктов при их консервировании служит активность воды. Активность воды — это термодинамический параметр, характеризующий способность испарения воды из раствора по отношению к способности испарения чистой воды при одинаковой температуре.

Если влагосодержание пищевых продуктов является показателем количества влаги в объекте, то активность воды можно считать показателем качества содержащейся в нем воды. Анализ литературных данных и выполненные исследования позволяют сделать вывод о том, что чем ниже активность воды в продукте, тем значительнее отличие его свойств от исходного сырья, но тем устойчивее этот продукт в процессе хранения.

В настоящее время доказано, что рост микроорганизмов возможен при значении активности воды W = 0,99-0,62. Существует взаимосвязь между содержанием влаги в продукте и активностью воды. В табл. 13 представлены литературные данные по значениям влажности (W, %) и соответствующей ей активности воды для различных групп продуктов.

Таблица 13

Значения влажности W и соответствующая ей активность воды

Продукты с высокой (более 40%) влажностью

Продукты с промежуточной (10-40%)' влажностью

Продукты с низкой (менее 10%) влажностью

W

а

W

а

W

а

75-95

Более 0,85

30-15

0,85-0,65

25-12

0,2

77-50

1,0-0,9

Нет свед.

0,9-0,8

Нет свед.

0.6

Выше 40

1,0-0,9

40-10

0,85-0,6

Ниже 10

0,6-0

Нет свед.

1,0-0.9

22-14

0,7-0,6

Нет свед.

0,6-0

В табл. 14 представлены результаты определения активности воды после каждой стадии обработки, т. е. после окончания периода сублимации и тепловой досушки фаршей.

Активность воды и ее связь с влажностью

Таблица 14

Объект сушки

Показатели

Влажность, %

Активность воды

началь

ная

после

субл.

после

досушки

началь

ная

после

субл.

Фарш говяжий сырой

77,2

13,9

4.1

0,981

0.493

Фарш говяжий с соевым белком

79

12,8

4.6

0,990

0,539

Фарш говяжий вареный

86

9.85

2.7

0,992

0,361

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >