Жареные семечки без сажистого налета и канцерогенов
Жареные семечки без сажистого налета и канцерогенов
В.М. Филин, кандидат технических наук,
директор ООО «Агропродмаш»,
г. Новочеркасск
Известно, что семена подсолнечника состоят из семени (ядра), плодовой и семенной оболочек. Семенная оболочка в виде однородной ткани покрывает ядро. Плодовая оболочка (лузга) представляет собой твердое деревянистое образование, отличающееся свойствами клеток и механической прочностью от клеток остальных тканей семечки. Кроме того, плодовая оболочка покрыта равномерным слоем кожицы, состоящей из тонких и бесцветных клеток (наружный эндоспермис). Сама же кожица покрыта волосками длиной до 500 мкм и толщиной 25 мкм, расположенных спарено в количестве 45-55 шт/мм².
Качественное исходное сырье является основой получения обжаренных семечек и других сыпучих продуктов. Однако ошибочный выбор типа оборудования, плохая первичная подготовка сырья перед обжаркой, неверные температурные и временные режимы тепловой обработки могут перечеркнуть все усилия производителей и поставщиков сырья.
В промышленных условиях небольших предприятий наиболее часто используются барабанные электрические жаровни, переведенные на газовое топливо. Причины, способствующие образованию на поверхности семечки сажи в таких жаровнях, нами подробно описаны в статье «К вопросу о переводе барабанных печей (К-60) на газовый энергоноситель» | 1 |. Основная из них – неполное сгорание газа. При движении продуктов сгорания через внутренний объем барабана и находящееся в нем сырьё частицы сажи, состоящие в основном из углерода, оседают на поверхности семечки. Обладая большой токсичностью, сажа дополнительно адсорбируют канцерогенные вещества, одним из сильнейших канцерогенов являются оксиды углерода и азота, бензопирен.
Рассмотрим и другие причины, приводящие к появлению серого налета на околоплоднике (лузге) семечки.
Как отмечалось плодовая оболочка - древесное образование. Она боится открытого огня и нуждается в защите от него. При соблюдении правильного режима обжаривания, температуры нагретого металла жаровни недостаточно для воспламенения оболочки семечки. Однако длительный равномерный нагрев металлической поверхности открытым пламенем газовой горелки может привести к медленному обугливанию оболочки, образованию пепельного налета, который в дальнейшем пачкает руки и губы потребителей семечки.
Оболочка (лузга) в процессе первичной очистки и подготовки к тепловой обработке частично растрескивается, а при обжарке этот процесс ускоряется из-за выделения влаги. Плодовая оболочка, как капиллярно-пористый материал, обладает гигроскопичностью, то есть способностью отдавать влагу или поглощать водяные пары из воздуха, в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха, влажности ядра семечки, интенсивности теплового воздействия. Растрескавшаяся оболочка с волосками при нагреве 110-120°С в процессе соприкосновения с нагретыми частями жарочного барабана или потоком теплоносителя (смеси воздуха с топочными газами) постепенно обезвоживается и после удаления влаги начинает обугливаться с образованием самовоспламеняющейся копоти. Обугливание поверхности оболочки сопровождается образованием на ней защитного слоя, благодаря которому замедляется дальнейшее проникновение сажи к ядру, конечно, если сохранена целостность оболочки семечки (она не растрескалась). При этом кроме сажи, содержащейся в топочных газах, проходящих через барабан с обжариваемой семечкой, не образуется едких веществ и горючих газов, однако они появляются с повышением температуры до 200-250°С и выше.
Ранее отмечалось, воспламенение оболочки (лузги) может произойти как от открытого источника огня, так и от перегретых частей жаровни или горячих газов. С повышением температуры до 125°С из древесноволокнистых материалов быстро испаряется влага, после чего лузга разлагается с выделением горючих летучих веществ. При нагреве лузги до температуры выше 210°С и наличии источника открытого огня воспламеняются летучие вещества, процесс переходит в экзотермическую стадию горения с выделением тепла. Некоторые производители для уменьшения времени обжарки повышают температуру теплоносителя. Если температура отводящих газов в дымоходах достигнет 260°С, то не исключена возможность начала длительного и устойчивого горение летучих продуктов пиролиза лузги с образованием пламени и дальнейшим повышением температуры. Это может послужить объяснением участившихся случаев возгорания дымоходов печей серии К, VM и др.
Известно, что скорость обугливания древесины сохраняется примерно постоянной в течение всего периода теплового воздействия. Зависимость глубины обугливания от времени теплового воздействия имеет практически линейный характер. Это обстоятельство может служить основой для расчета предельно допустимого времени контакта металлических частей жаровни с оболочкой, то есть, времени обжарки при заданной температуре.
На скорость обугливания оказывает влияние целостность оболочки, наличие волосков на её поверхности, влажность, условия притока воздуха и температурный режим теплового воздействия. В доступной литературе количественных значений скорости обугливания плодовой оболочки (лузги) найти не удалось. Однако известно, что скорость обугливания мелких элементов древесины составляет 48…60мм/час.
Передача тепла через оболочку к ядру происходит за счет теплопроводности самой оболочки. Поэтому решающим фактором, позволяющим исключить возможность обугливания оболочки и пережог ядра, является её теплоизолирующая способность, которая зависит от толщины оболочки и продолжительности контакта нагретых частей или горячего воздуха с ней.
В барабанных и чанных жаровнях временем контакта частиц обжариваемого продукта можно управлять вручную или в автоматическом режиме, а вот в печах, использующих «псевдоожиженный слой», семечка вводится в разогретый до 220 °С воздушный поток. Поэтому при такой температуре волоски и мелкие примеси обугливаются. Не следует забывать, что плодовая оболочка (лузга) содержит от 1.5 до 3.6 % масла. С повышением нагрева масло водяными парами вытесняется на поверхность оболочки, где смешивается с сажей и обуглившимися волосками, частицами мелких примесей исходного продукта. К тому же ряд сортов семечки имеет на поверхности плодовой оболочки пятна древесной смолы. При тепловой обработке смола размягчается, к ней активно прилипают мелкие пылевидные фракции копоть и сажа. Соответственно поверхность семечки приобретает тусклый цвет, а сформировавшийся равномерный сероватый налет снижает качество и внешнюю привлекательность готового продукта. Часть копоти и сажи с канцерогенами попадает в организм при употреблении семечек в пищу, что врядли приносит здоровью пользу.
Практиками накоплен богатый опыт снижения вредных последствий тепловой обработки семечки за счет обоснованного выбора типа жарочного оборудования и капитальной его реконструкции, тщательного выполнения требований технологического процесса и качественной её подготовки. В технологии обжарки сыпучих продуктов наибольшее распространение получили два способа очистки поверхности семечки от пыли и загрязнений.
С оболочки пыль и грязь удаляется в моющих машинах струями воды, или активным перемешиванием массы семечек в водяной ванне. Принцип работы моющих машин непрерывного действия основан на подаче направленной струи из форсунок на вращающийся в воде продукт. Для дополнительного управления качеством очистки форсунки имеют возможность поворачиваться и изменять скорость потока воды. В некоторых моделях одновременно с водой подается воздух, который усиливает эффект отмывания загрязненных продуктов.
Для удаления после мойки поверхностной влаги с семечек используются различные центробежные устройства – центрифуги. Эффективность их и стоимость зависят от технических возможностей установки: числа оборотов, ступенчатой или бесступенчатой регулировки скоростью вращения барабана, наличием цифрового программного управления. Дополнительно кроме основного оборудования необходимы межоперационный транспорт для перемещения промежуточных продуктов, водоподводящие и очистные сооружения.
Поэтому наиболее распространенным и экономичным является метод «сухой стирки». В литературных источника можно найти описание «дедовского» метода удаления сажистого налета с поверхности обжаренной семечки. Смысл такого метода заключается в том, что семечка помещается в чистый мешок и активно в нем перемешивается. Образовавшийся налет за счет трения о мешковину удаляется с поверхности семечки. Некоторые промышленные образцы техники сохранили идею удаления налета тканью. Например, машина очистки полировки МОП – 450 проводит очистку семян подсолнечника после их обжарки в два этапа. В барабане семечка интенсивно перемешивается. Мощный воздушный поток, направленный вниз барабана, выносит в циклон мелкие частицы продукта и пыль. Второй этап очистки – полирование проходит на тканевой поверхности двух транспортеров. Перемещаясь по вибрирующей поверхности, семечка оставляет на ткани сажистый налет. Для поддержания ткани в рабочем состоянии в зоне очистки её пылесосит специальная система. С целью повышения эффективности полирования и уменьшения длины установки транспортеры с вибраторами расположены друг над другом. Итак, использование тканевой ленты обеспечивает частичное удаление налета с поверхности семечки, но при этом требуется постоянно содержать саму ленту в чистом состоянии.
Ряд производителей, пытаясь снизить цену и упростить конструкцию, отказались от ленточного транспортера. Например, барабан шлифовочный
БОШ – 1 разработчиками из Краснодарского края рекомендуется использовать для удаления волосиков с поверхности семечки, шлифовки и охлаждения (функция принудительного охлаждения). В этом же направлении работают специалисты Ставропольского края. Ими предлагается шлифовальная машина производительностью 800 кг/час. В барабан можно загрузить до 400 кг. Процесс шлифовки одной партии семян занимает до 40 минут.
К более перспективному оборудованию относятся разработки, использующие для очистки от мелких примесей ситовые поверхности и активное трение. Каждая такая машина отличается производительностью, габаритами и, главное, организацией интенсивного межзернового трения.
Описание принципа работы и технические характеристики защищенных патентами отечественных разработок, в основу которых положено межзерновое трение, приведены в книге | 2 |. Использование межзернового трения в сочетании с ситовыми поверхностями и воздушным потоком значительно повышает эффективность процесса удаления ворсинок и пылевидных фракций с поверхности семечки. К такому классу оборудования относится и разработанный нами агрегаты (Серия АСП). Например, сортировально полирующий агрегат АСП – 400, представленный на рис. 1.
Технические характеристики агрегата АСП-400 приведены в таблице 1.
1. Основные технические данные и характеристики агрегата АСП - 400
| Наименование | Ед. изм. | Величина | Примечание |
| Калибровочное сито | шт. мм мм мм | Два; длина -1750; ширина – 740; диаметр отв.- 5…7 | Диаметр отверстий сита выбирается в зависимости от требуемого качества сортирования и засоренности исходного материала |
| Масса по исходному материалу: бункер накопитель; барабан. | кг кг | 50…55 60…75 |
|
| Время выгрузки: из бункера-накопителя, (50 кг); из барабана, (70 кг). | сек мин | 33 1,8… 2,5 |
|
| Производительность: сортирование, полирование. | кг/час кг/час | 400 и более 200 и более | Зависит от сорности, влажности исходного материала |
| Привод: - барабана (мотор-редуктор); -вентилятора электродвигатель фланцевый: мощность, число оборотов. |
шт.
шт. кВт об/мин |
1МПз-2-40-35,5-110У3
1 0,37 2840 | Возможна замена на аналогичный |
| Масса | кг | Не более 120 |
|
| Габаритные размеры: длина; ширина; высота с бункером. | мм |
1700 1090 1800 |
|
Работает агрегат следующим образом. Продукт из бункера-накопителя самотеком поступает в рабочую зону вращающегося барабана. В результате воздействия установленных в барабане пересыпных лопаток (полочек) исходный материал многократно перемещается вдоль ситовой поверхности калибровочного сита (процесс сепарирования). Кроме того, за счет интенсивного межзернового трения и трения о рабочие поверхности барабана (процесс полирования) с оболочки зерна удаляются прилипшие частицы пылевидной примеси, пятна древесной смолы, ворсистость или нагар, образующийся в процессе обжарки. Далее выделенные частицы (примеси), имеющие размер меньший, чем диаметр отверстий установленного калибровочного сита, под влиянием центробежных сил и пронизывающего массу семян потока воздуха, создаваемого вентилятором, выносятся через отверстия сита за пределы зоны сепарирования. Легкие и пылевидные фракции примеси по воздухопроводу направляются в циклон, а более крупные под действием гравитационных сил удаляются из барабана и накапливаются в двух накопителях, снабженных поворотными клапанами с противовесами. Воздушный поток из входного патрубка материалопровода, проходя через зерновую массу, прижимает ее к поверхности ситового барабана, что дополнительно увеличивает трение зерна о сито (повышается интенсивность процесса полирования), способствует частичному удалению поверхностной влаги и быстрому удалению пылевидной фракции примеси. Дополнительно происходит подсушивание исходного материала в воздушном потоке, создаваемом встроенным вентилятором.
Длительная эксплуатация машин АСП (Грозный, Иркутск, Иваново, Ульяновск, Белая - Калитва, Ростов-на-Дону, Новочеркасск, Ставропольский и Краснодарский края, Башкирия, Казахстан и др.) подтвердила высокую эффективность нового оборудования. Однако производственниками было отмечено, что даже при тщательной подготовке исходного сырья, выполнении всех технологических требований тепловой обработки семечки, на разных типах жарочного оборудования оболочка готового продукта изменяет глянцевость поверхности в зависимости от интенсивности охлаждения и сорта семечки.
Изучение научных трудов Кубанского государственного технологического университета позволило сделать вывод о существующей взаимосвязи воскообразного (сероватого) налета на оболочке жаренной семечки с её сортом. Ученые В.Г.Щербакова, С.Ю. Ксандопуло, А.В. Александрова (КубГТУ) отмечают, что под влиянием селекции подсолнечника на высокую масличность у современных сортов семечки возросла доля липидов в лузге (плодовой оболочке) в 10-15 раз. Причем известно, что воскообразные вещества составляют более 60% всех липидов лузги. В процессе тепловой обработки воскообразное вещество равномерно покрывает поверхность оболочки и, в случае наличия пылевидных фракций и копоти в потоке теплоносителя, контактирующего с обжариваемым продуктом, оболочка готового продукта принимает сероватый цвет. К сожалению, службы сертификации не ограничивают наличие копоти и сажи на поверхности семечки. Не указывается на пакете и способ обжаривания. Но у покупателя остается возможность самостоятельно установить качество приобретенного продукта. Для этого достаточно высыпать на белый лист писчей бумаги некоторое количество семечек из пакетика. Прижав семечки пальцами к бумаге, провести несколько круговых движений. Грязная оболочка семечки, покрытая слоем сажи с канцерогенами оставит на бумаге четкий след.
Для чистой безвредной семечки, приготовленной с учетом современных знаний на оборудовании, исключающем контактирование обжариваемого продукта с топочными газами характерен едва заметный след, оставляемый на бумаге воскообразным веществом и маслом, находящимися на поверхности оболочки. Покупателю остается выбрать производителя и поддержать его своими деньгами.
Ключевые слова: сажа и копоть, канцерогены, обжарка семечки, оболочка, лузга, липиды, воск.
ЛИТЕРАТУРА
1. Филин В.М.К вопросу перевода жарочных барабанных печей (К-60) на газовый энергоноситель;
2. Филин В.М., Филин Д.В. Шелушение зерна крупяных культур. Совершенствование технологического оборудования. – М. - 2002г. – 135 с.
Филин Виктор Михайлович,
кандидат технических наук,