CC BY
34
УДК 62-405 : 663.72
Объемно-структурные характеристики зеленого чайного листа
З. А. Майсурадзе, канд. техн. наук
Институт чая, субтропических культур и чайной
промышленности (Грузия, г. Озургети),
Р. М. Такидзе, канд. с.-х. наук
ООО «Диагностический центр почвы и продукции
«Анасеули» им. Адама Беридзе» (Грузия, г. Озургети)
Д. А. Майсурадзе
Общественная организация-ассоциация «Сигма» (Грузия, г. Озургети)
Исходное сырье чайного производства — чайный лист подвергается технологической переработке непосредственно в массе листьев, которая в зависимости от структурного состава сырья различается по своим технологическим и структурно-механическим показателям [1]. При этом существенное значение имеет контроль распределения пустот в массе с целью правильного выбора технологических параметров переработки. Ранее были проведены исследования пористости слоя чайного листа и продукции в виброкипящем сосотоянии. В этом случае, несмотря на парусность, происходит уплотнение чайных листьев в слое, вероятно, за счет их пластинчатой формы.
Такие газообменные технологические процессы переработки чайного листа, как завяливание, фиксация, ферментация, сушка, осуществляются в относительно неподвижных слоях, и их эффективность зависит от пороз-ности слоя частиц в массе, что определяется объемной массой (насыпной плотностью) и результирующей величиной кажущейся плотности листьев. Для определения пористости чайного листа необходимо также определить так называемую эффективную плотность материала.
Эффективную плотность определяли пикнометрическим методом с нейтральной жидкостью (ГОСТ 5180-84, пропитка керосином р = 0,810 мг/мм3, t = 20 °С); кажущуюся плотность зеленых чайных листьев — методом изоляции поверхности [2] в разработанной нами модификации, где для покрытия поверхности листьев чая использовали вазелин (как по ГОСТ 18898-73). Не-
посредственно перед определениями свежесорванную чайную флешь разделяли на составные листья и черешки, которые по отдельности взвешивали на воздухе в первичном виде и после покрытия вазелином, затем покрытые вазелином части взвешивали в дистиллированной воде на тех же аналитических весах. Для осуществления последней операции выше сбалансированной чашки весов устанавливали площадку, которая не касалась чашки и ее направляющих. На площадку помещали широкий прозрачный стакан с дистилиро-ванной водой. Листья чая закрепляли на конце предварительно лакированной медной проволоки диаметром сечения 1,0 мм и длиной 40 мм, взвешенной на воздухе, а также в воде при подвешивании ее одним концом за крюк коромысла чашки весов и вертикальным погружением другим концом в воду до специально нанесенной метки. Это условие в процессе испытаний строго соблюдалось регулировкой количества воды в стакане для обеспечения погружения образцов на определенную глубину с одинаковым гидростатическим давлением. Масса проволоки на воздухе 592,2 мг, в воде до метки — 556,0 мг.
Кажущуюся плотность листьев чая определяли по формуле
Рк = т/К
где т и V — соответственно масса и объем листа без вазелина; V = (V , - V),
' у об в"
V — объем листа с вазелином, Voi = = (тв - тв)/р , тв и тв — соответ-
в ' Г вод в
ственно массы листа с вазелином на воздухе и в воде, рвод=0,99823 мг/мм3 — плотность воды при t=20 °С; V — объ-
|1-2009
44
ем вазелина, V = (тв - т) /р , р =
' в У ''Гв'Гв
= 0,881 мг/мм3 — плотность вазелина, определенная его взвешиванием на воздухе и в воде при t = 20 °С.
Все измерения проводили в 10-кратной повторности с условием доверительной вероятности Р=0,95. Флеши срывали с пяти кустов одного сорта Кимынь в августе 2008 г. В такой же параллельной партии флешей определяли влажность отдельных листьев высушиванием до постоянной массы и эффективную плотность высушенного материала чайного листа.
Результат гидростатического взвешивания полностью погруженного в воду образца — это разница его массы на воздухе и массы вытесненной им воды:
р V р - р V р = И,
о о вод вод
причем V = V = V — объем тела
о вод
и V р (р - р ) = И или V(р - р ) =
о вод о вод
тв. Если тв — величина положитель-
вв
ная, то плотность тела выше плотности воды и оно тонет, если отрицательная, то наоборот всплывает. Для погружения всплывающего тела требуется некоторое дополнительное усилие, равное по модулю указанной величине. В этом случае твв будет отрицательной.
Результаты определения кажущейся плотности приведены в табл. 1.
Определив влажность чайного листа и эффективную плотность его сухого вещества, определили эффективную плотность влажного зеленого листа при условии равенства плотности воды в порах ее плотности в свободном состоянии по формуле
рзл = [рсв (100-Г) + рв№]/100=
= рс.в.- [(рс.в. - рв^100,
где рсв — эффективная плотность сухого вещества чайного листа; рв — плотность воды (0,99823 мг/мм3 при t = 20 °С); № — относительная влажность зеленого чайного листа, %.
Пористость (%) зеленого чайного листа и черешка вычисляли по формуле
£ = [1 - р /р ] 100.
п Гзл-1
Результаты определения приведены в табл. 2.
Пористость зеленых листьев в основном обусловлена пустотами межклетников, плазмодесм, а также поверхностных устьиц, расположенных только с нижней поверхности чайного листа, количество которых увеличива-
ется, а эффективная плотность сухого вещества и зеленого листа, так же как и его кажущаяся плотность, уменьшаются с возрастом листа, т.е. по мере ухудшения технологичеких свойств чайного сырья.
Степень дисперсности листьев можно характеризовать их удельной поверхностью ¿у = 5п/ V — отношением внешней поверхности к объему. Площадь одной стороны поверхности чайного листа 5 = V/ 8, где 5 — тол-
пр ' ' м
щина листа (в среднем для зеленого листа северных сортов — 0,3 мм). Общая площадь поверхности листа равна 5п = 25пр+Рб 5, где Рб — периметр боковой поверхности, который определили прикладыванием к оклеенному контуру листа тонкой нерастягивающейся нити и измерением ее длины в распрямленном состоянии. Величина 5пр всегда больше площади проекции листа на параллельную ей плоскость, так как лист имеет поверхностные бугорки, но листья северных сортов имеют относительно гладкую поверхность [3]. Поэтому указанные площади можно принять равными. Нами установлено, что если листья правильной формы, то их контур можно представить равными круговыми сегментами, симметричными относительно хорды, а также вполне приемлемо и практически легче определить периметр листа, исходя из его семме-тричности относительно центральной жилы и соответствия проекции листа площади, заключенной между ними. С большим приближением длину дуги определяют по формуле
Таблица 1
Ь = <(а2 + 16/3Л2),
где а — хорда, и h — высота сегмента. Длина листа соответствует а, ширина же Ь = 2^ Отсюда
Ь = ^(а2 + 4/3Ь2),
а Р = 2Ь.
Различия результатов измерений ниткой и расчетов не превышают 3 % (таб. 3), а более точно после приведения Рб = 1,0216 • 2Ь. Поэтому
5п = 2 [ V/ 5 + 1,0216^(а2 + 4/3Ь2)].
Полученные результаты приведены в табл. 3.
С возрастом листа его удельная поверхность уменьшается.
Исходя из полученных результатов, зная фракционный состав массы чайного листа и ее насыпную плотность
№ листа во флеши Масса листа на воздухе т, мг Масса листа с вазелином на воздухе тв, мг Масса листа с вазелином в воде, тв, мг Объем листа V, мм3 Кажущаяся плотность рк, мг/мм3
1 98,6 103,6 +3,6 94,04792 1,0484017
2 292,0 321,4 -18,6 307,2317 0,9504227
3 442,0 479,7 -53,0 490,85227 0,9004745
4 444,2 481,1 -881,7 521,9137 0,8510985
Черешок 349,2 352,6 +5,0 344,35709 1,0140636
Таблица 2
№ листа во флеши Относительная влажность зеленого чайного листа (черешка) Щ, % Эффективная плотность сухого вещества зеленого чайного листа (черешка) рс в, мг/мм3 Эффективная плотность зеленого чайного листа (черешка), рзл, мг/мм3 Пористость зеленого чайного листа (черешка), %
1 76,0 1,3600 1,0850548 3,38
2 75,0 1,3007 1,0738475 11,49
3 74,0 1,2431 1,0618962 15,20
4 73,0 1,2272 1,0600519 19,71
Черешок 80,0 1,3800 1,0745840 5,63
Таблица 3
№ листа во флеши Длина листа а, мм Ширина листа Ь, мм Периметр, Рб, мм Площадь поверхности листа Sш, мм2 Удельная поверхность, Sу, мм2/мм3
измеренный ниткой расчетный приведенный
1 33 12 73,1 71,582 73,128 648,9245 6,89993
2 54 20 119,4 117,462 120,000 2084,2112 6,78384
3 75 30 169,7 165,227 168,800 3322,9884 6,76983
4 79 31 177,1 173,463 177,210 3532,5876 6,76853
Черешок 93 1,2 — — — 352,6848 1,02418
(объемную массу), можно определить порозность слоя ( %):
£пор = [1 - РоА^Ра + ВРь +
+ Срс+Dpd+Eр)] -100,
где Ро — насыпная плотность листовой массы; A, В, С, D, Е — относительное массовое содержание листьев и черешков к общей массе; ра, р рс, ра, ре — соответственно их кажущиеся плотности.
Поступающий на переработку чайный лист 1-го сорта с насыпной плотностью 160-170 кг/м3 имеет порозность объема слоя 80-83 %. Пороз-ность такого порядка может обеспечить эффективную воздухопроницаемость массы чайного листа, что существенно в процессе его хранения до поступления на переработку, а также в процессе заваливания. При этом влага испаряется в основном через устьичные щели, расположенные только на нижней стороне чайного листа. Однако нежный лист завяливается быстрее огрубевшего за счет испарений через межклетники еще не развитого кутикулярного верхнего слоя. Причем пустоты меньших размеров, образованные межклетниками и больших размеров — устьицами,
имеют большее поперечное сечение в толще листовой пластинки, а меньшее — на поверхности листа. По этой причине, а также ввиду неравномерного распределения пустот на поверхности листа по полученным нами объемным показателям пористости зеленого чайного листа нельзя точно определить пористость его поверхности. Для этих целей необходимо применить электронно-микроскопические методы исследования, использованные нами для чайной продукции. Однако, зная механический состав чайной листовой массы и свойства влагоотдачи ее отдельных фракций, полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии переработки чайного листа с целью получения кондиционных продуктов и создания нового оборудования для этих целей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Цоциашвили И. И., Бокучава М. А Химия и технология чая. — М.: АгропромиздатД989.
2. Плаченое Т. Г., Колесенцев С. Д. Порометрия. — Л.: Химия, 1988.
3. Майсурадзе З.А Некоторые структурно-механические характеристики чайной продукции// Пиво и напитки. 2007. № 3. С. 30-31 и др. &
1 • 2009
45
