Доклад значение влажности воздуха в пищевом производстве
Обновлено: 30.06.2024
Значительная часть технологических процессов в пищевой промышленности осуществляется в водной среде, и, соответственно, в составе многих полуфабрикатов и пищевых продуктов присутствует то или иное количество влаги. В связи с этим массовая для влаги является одним из важнейших показателей при оценке качества пищевых изделий. Этот показатель присутствует в технической документации практически на все виды пищевых продуктов. С массовой долей влаги непосредственно связан срок хранения продуктов, так как избыток влаги способствует протеканию химических и ферментативных реакций и развитию микроорганизмов, вызывающих плесневение и разложения продуктов.
Массовая доля влаги оказывает непосредственное влияние на технико-экономические показатели предприятий. Избыток влаги с одной стороны может повысить выход годной продукции (например в колбасных изделиях), а с другой понизить его (как, например, увеличение влаги в муке на 1% понижает выход хлеба на 1,5-2%). Увеличение влагосодержания в перерабатываемом сельскохозяйственном сырье может приводить к увеличению энергозатрат.
В нормативно-технической документации, учитывая большую важность этого показателя устанавливаются предельные нормы массовой доли влаги в пищевой продукции, а также методы её определения. Практически этот показатель является обязательным для всех видов сырья, полупродуктов и пищевой продукции.
Все методы определения массовой доли влаги в продукции можно разделить на прямые и косвенные.
К прямым методам можно отнести все химические методы, которые основаны на взаимодействии воды с каким-либо химическим реактивом (например с водорастворимым красителем). К этим же методам относят все методы основанные на дистилляции воды из продуктов высококипящими органическими растворителями (такими как ксилол и минеральные масла) и низкокипящими растворителями (этиловый спирт) с последующим определением объёма перегнанной воды.
К косвенным методам измерения массовой доли влаги относятся термогравитометрические методы (основанные на высушивании), денситометрические (основанные на измерении оптичесой плотности), рефрактометрические и поляриметрические (основанные на измерении показателя преломления и изменении плоскости поляризации света), электрофизические (основанные на измерении электропроводности, диэлектрической проницаемости, ёмкости и индуктивности), а также методы основанные на измерении поглощения влагой инфракрасного излучения.
Прямые методы определения массовой доли влаги достаточно трудоёмки, требуют значительного времени и не всегда гарантируют требуемую точность получения результатов.
Косвенные методы позволяют определять не само количество влаги, содержащееся в продукте, а измерять физический показатель, который непосредственно функционально связан с содержащейся влагой. Эти методы достаточно оперативны, точны, аппаратурно обеспечены и метрологически проработаны.
Наиболее распространённым среди косвенных методов определения массовой доли влаги является термогравитометрический метод основанный на вычислении разницы в массе навески исследуемого продукта до высушивания и после него. В нормативно-технической документации встречается много различных модификаций этого метода. Все они, в зависимости от физико-химических свойств исследуемого продукта отличаются условиями отбора проб, подготовкой образца к высушиванию, условиями и режимом высушивания (температура, способ передачи тепла высушиваемому продукту, время высушивания).
В тех случаях когда продукт содержит вещества способные разлагаться при высоких температурах сушку проводят при пониженном давлении. В случаях когда высушиваются вязкие материалы (например сахарный сироп, карамельная масса) для облегчения и ускорения процесса диффузии влаги применяют наполнители в качестве которых используется кварцевый или обычный речной прокалённый песок. Наполнитель смешивают с исследуемым продуктом, образец становится рыхлым и это способствует высушиванию. Кроме того в процессе сушки не образуется корка, которая также мешает диффузии влаги к поверхности продукта.
При высушивании таких продуктов как мясо для устранения возможности появления корки исследуемый образец также помещают в песок. В некоторых случаях для высушивания вязких жидкостей применяют ролики из фильтровальной бумаги.
Основная цель при высушивании исследуемого образца для определения массовой доли влаги состоит в том, чтобы в процессе удаления влаги свести к минумуму потери сухих и летучих веществ содержащихся в продукте. Кроме того следует учитывать, что под действием высокой температуры в продукте могут протекать окислительные и гидролитические процессы, которые также могут оказывать влияние на получаемый результат.
Необходимо отметить, что все эти методы определения массовой доли влаги достаточно условны и их результаты в значительной степени зависят от принятого метода определения.
Способы сушки могут быть различны. Наибольшее распространение получили процессы сушки испарением путём подвода тепла. Испарение чаще протекает при температурах ниже точки кипения удаляемых жидкостей. Сушка бывает естественная и искусственная. Естественная происходит в среде атмосферного воздуха за счёт его температуры, искусственная в сушилках, сушильных шкафах или в специальных приборах и устройствах. Теплоносителем при искусственной сушке служат, как правило, нагретый воздух. Однако применяется и радиационный (инфракрасный) нагрев.
В процессе высушивания влага из внутренних слоёв перемещается к поверхности материала, откуда испаряется за счёт подведённого тепла в окружающую воздушную среду. Скорость (интенсивность) сушки зависит от перемещения влаги внутри материала и удаления её с поверхности испарения в окружающую среду. Различают следующие формы связи влаги с материалом: химическую (в точных количественных соотношениях), физико-химическую, включая адсорбционную (поглощённую белками и крахмалом), осмотическую, структурную в различных, не строго определённых соотношениях, и механическую (влагу макро- и микрокапилляров и влагу на поверхности) в неопределённых соотношениях. При сушке удаляется влага, связанная физико-химически и механически. Скорость испарения влаги с поверхности материала пропорциональна разности парциальных давлений паров на поверхности и в окружающей среде. Чем суше газовая среда, тем интенсивнее протекает испарение жидкости. Коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом тепломассообмена, зависит от гидродинамических условий обтекания тела потоком воздуха, физических констант среды и влажности воздушной среды.
Весь процесс сушки влажного тела протекает в течение двух периодов (период постоянной скорости сушки и период падающей скорости сушки). В первый период влажность материала на поверхности испарения выше максимальной гигроскопической, а давление паров равно давлению насыщенных паров над чистой жидкостью при температуре испарения. При этом скорость сушки не зависит от влажности материала, а температура его близка к температуре адиабатического испарения воды (то есть температуре мокрого термометра). По мере высыхания материала наступает момент, когда на поверхности влажность становится меньше максимальной гигроскопической, а парциальное давление паров жидкости меньше давления насыщенных паров при соответствующей температуре. В этот период скорость сушки зависит от влажности материала и непрерывно уменьшается по мере удаления влаги. Скорость сушки становится равной нулю, когда влажность материала будет равна равновесной влажности.
В процессе сушки изменяются физико-технологические свойства высушиваемого материала. В зависимости от проведения процесса сушки можно получит различные скорости сушки и технологические свойства материала. Может происходить изменение цвета, запаха, возможно окисление материала, разложение и испарение ароматических веществ, денатурация белков, потеря витаминов, усадка и т.п. Поэтому при выборе режима и способа сушки учитывается не только получение максимальных интенсивностей сушки за минимальное время при минимальных затратах тепла и электроэнергии, но и сохранение определённых качественных показателей исследуемого пищевого продукта.
При определении массовой доли влаги, как правило, подвод тепла к высушиваемому материалу осуществляют конвекцией (воздухом предварительно нагретым электрическими теплонагревателями), контактом (тепло передаётся за счёт теплопроводности) или радиационно (инфракрасным излучением).
Явления, протекающие в высушиваемом объекте в процессе сушки в лабораторном сушильном шкафу, делают в некоторой мере условным сам процесс высушивания. Для того чтобы условность метода свести к минимуму и получить при этом сравнимые результаты, требуется строго соблюдать одни и те же условия режима сушки (температура, скорость движения воздуха, величина навески, степень измельчения продукта, размер и форма бюкса, размеры сушащей камеры сушильного шкафа). Все эти условия достаточно строго регламентируются в государственных стандартах на методы испытаний пищевых продуктов.
Существует два основных метода определения массовой доли влаги методом высушивания: высушивание до постоянной массы и ускоренный метод (последний существует в двух модификациях: ускоренный метод и экспресс-метод).
Ускоренными методами определяют массовую долю влаги в зерне, муке, крахмале, макаронных изделиях, хлебобулочных и кондитерских изделиях влаги и летучих веществ в растительных маслах и т.д. Для каждого продукта в зависимости от его физико-химических свойств применяют строго определённые условия (температуру высушивания, время высушивания и способ подвода тепла). Чаще всего продолжительность высушивания составляет 40-50 минут (для экспресс-метода 5-12 минут). Ускорение процесса сушки приводит к тому, что распад веществ при высокой температуре протекает более энергично, что безусловно сказывается на точности получаемых результатов.
Кроме того, применение ускоренного метода сушки к пищевым продуктам с повышенной влажностью, например, хлебобулочным изделиям, часто даёт явно заниженные результаты из-за недосушки продуктов.
Измерение влажности воздуха на промышленных предприятиях позволяет контролировать и корректировать микроклимат, предупреждать сбои технологического процесса, снижать вероятность появления брака, обеспечивать правильные условия для хранения сырья и готовой продукции. Применение внесенных в Госреестр гигрометров и термогигрометров важно для большинства сфер промышленности. Рассмотрим необходимость профессионального контроля влажности на примере трех промышленных отраслей.
Пищевая и пищевкусовая промышленность
Качество и свежесть продуктов во многом определяется влажностью воздуха. Например, соблюдение влажностного режима защищает фрукты от высыхания и потери веса, стимулирует процесс созревания колбас, корректирует ферментативные процессы в производстве сыра.
Каждый процесс требует определенных условий влажности, а потому этот параметр следует тщательно контролировать. Датчик влажности понадобится в хлебопекарных цехах, на сыродельнях, в овоще- и фруктохранилищах. Ведь от влажностных показателей зависит консистенция хлебобулочных изделий, вкус и аромат сыра, внешний вид и свежесть фруктов, овощей, ягод.
Полиграфия
При работе с печатной бумажной продукцией регулировка влажности имеет значительно влияние на состояние материалов и течение технологических процессов. Эксплуатация измерителей влажности позволяет снизить риск нарушения производственного процесса, уменьшить деформацию бумаги, предотвратить электростатические неполадки, обеспечить точное совмещение красок и стабильное окрашивание материалов, способствует качественной цветопередаче. Контроль влажности также необходим на полиграфических производствах для создания безопасного и комфортного микроклимата, компенсации выделяемого в технологических процессах тепла, обеспечения энергоэффективной работы систем охлаждения.
Деревообработка
Древесина обладает высокими гигроскопическими свойствами, из-за чего повышенная или чрезмерно низкая влажность воздуха часто оказывается губительной для деревянных изделий. При низком уровне влагосодержания древесина может пересохнуть, в результате чего изделие деформируется или растрескивается. Высокая влажность приводит к переувлажнению древесины, появлению плесени и гниению. Поэтому эффективность операций деревообработки во многом зависит от непрерывного контроля и своевременного регулирования уровня влажности рабочей среды.
Влажностные показатели также влияют на качество склейки древесины и скорость высыхания лакокрасочных покрытий, связывание пыли и снижение пылевой нагрузки. Таким образом, применение гигрометров и термогигрометров на деревообрабатывающих заводах способствует повышению эффективности производственных процессов, снижению доли брака, сохранению качества выпускаемой продукции, созданию благоприятного микроклимата для комфортной и безопасной работы сотрудников.
Каждый человек хоть пару раз в жизни просыпался с ощущением сухости в носу и во рту по причине низкой влажности воздуха в комнате. Эта величина зависит от температуры и количества водяного пара в окружающем пространстве, которое регулярно изменяется. Разберёмся со значением влажности воздуха в жизни человека, его деятельности, оптимальной насыщенностью вдыхаемого воздуха газообразной водой.
Введение
Абсолютная влажность указывает на количество водяного пара в воздухе, измеряется в г/м3, относительная – степень насыщенности пространства паром, единица измерения – %. Предельное количество пара, которым способен насытиться воздух при определённой температуре, называется наибольшим влагосодержанием либо максимальным.
Роль влажности воздуха в жизни человека
- Медленному обезвоживанию кожи – она высыхает, верхние слои быстрее стареют, появляются трещины, где поселяются микроорганизмы.
- Обезвоживанию организма – при длительном нахождении в таких условиях человек испытывает недомогание.
- Пересыханию и нарушению защитных функций верхних органов дыхания.
- Повышению живучести вирусов и бактерий. Частицы слюны с микроорганизмами испаряются, дольше витают в воздухе, распространяя болезни.
Высокое значение влажности ускоряет теплообмен организма с внешней средой. В холодную погоду это быстрее приводит к переохлаждению, в жаркую – к перегреву: возникает ощущение слабости, вялости, снижается трудоспособность человека, страдают все системы организма. Последнее особенно касается людей с хроническими заболеваниями. Физиолого-гигиеническое значение повышенной влажности воздуха:
Быстрое оседание капель выдыхаемого газа с микроорганизмами на пол.
Деактивация вирусов – при 40% и выше они не способны нормально функционировать, при низшем значении их жизнедеятельность сохраняется дольше.
Наука установила оптимальное гигиеническое значение влажности для человека: при 40-60% люди нормально себя чувствуют, активируется их иммунная система. Активность болезнетворных микроскопических организмов, в том числе коронавирусной инфекции, снижается.
Роль в производстве и промышленности
Интенсивность насыщенности атмосферы парами влияет на множество производственных циклов и технику. В большинстве случаев повышенное значение обычно оказывает более пагубное влияние на хранимые продукты, механические и электрические устройства, чем его недостаток. Электроника и металлы окисляются при соприкосновении с водой, быстрее выходят из строя, а продукты питания, произведения искусства (книги, картины), музейные экспонаты, изделия из древесины – поражают микроорганизмы.
В нашей жизни значение влажности воздуха огромно для нормального функционирования организма и протекания технологических процессов.
Влажность (относительная) измеряется гигрометром и психрометром. Простой волосяной гигрометр работает за счет эффекта удлинения, обезжиренного человеческого волоса, при повышении влажности. Посредством несложного механизма, волосяной гигрометр показывает относительную влажность воздуха с определенной долей погрешности. Для более точного измерения относительной влажности воздуха используют психрометр, который состоит из сухого и влажного термометров. У влажного термометра сосуд с рабочей жидкостью обернут в марлю, которая увлажняется частичным погружением в воду. Чем суше воздух, тем сильнее будет охлаждаться влажный термометр и тем больше будет разница показаний двух термометров. С помощью специальной таблицы, по разнице показаний двух термометров определяют относительную влажность воздуха.
Доклад №2
На планете Земля на 2/3 ее территории преобладают водные объекты и только 1/3 Земли остается на суше. Во время взаимодействия водной среды с воздушной, при любом температурном режиме, происходит выпаривание жидкости. При высоких температурах это происходит интенсивнее, в холодные - медленнее. Но, так или иначе, в воздушном пространстве в любой сезон и время суток находится испаренная жидкость под видом пара.
Пар от воды, присутствующий в воздушной среде и дает представление о влажности.
Абсолютная величина влажности воздуха выражается в предельной массе частиц воды, которая содержится в одном кубическом метре воздуха при заданной температуре. Максимальный объем водяного пара в воздушной среде называют также плотностью. Плотность имеет выражение в граммах на метр в кубе.
Абсолютную влажность используют для определения максимально возможной массы жидкости в воздушной среде при заданных температурах. В связи с тем, что для одной температуры воздуха, при остальных равных параметрах, возможно только одно максимальное количество насыщенности влагой, то было выведено определение относительной влажности воздуха. Понятие относительности воды в воздухе дает представления о том, насколько водяной пар в воздушной среде близок к насыщению.
Под относительной влажностью понимают долю жидкости в воздушной среде к максимально возможной доле пара при установленной температуре. Зависимость между соотношением в воздушной среде пара и влажности имеет прямо пропорциональную направленность, то есть, при увеличении доли воды в воздушном пространстве, увеличивается и влажность воздуха.
8, 10 класс. По физике
Влажность воздуха
В конце шестнадцатого, начале семнадцатого века из за влияния быстро меняющихся событий того периода начали происходить очень серьезные изменения как в структуре европейского понимания науки, так и в самой науке в частности.
Приятное для восприятия пение синичек зимой радует слух жителей городов и поселков. В России обитает порядка одиннадцати видов синицевых. Синица встречается не только в России. Эту маленькую шуструю птичку можно встретить, практически, везде - синица
Читайте также: