Замораживание пищевых продуктов

Общие сведения

Замораживание — это процесс снижения температуры продукта до значения ниже криоскопического, сопровождаемый переходом в лед почти всего количества содержащейся в нем воды. Обычно замораживание проводят, чтобы подготовить продукт к длительному хранению при отрицательных температурах. Замораживание существенно отличается от охлаждения, а также от подмораживания. Так, большинство скоропортящихся продуктов в замороженном состоянии может успешно храниться в течение года и более. Основные отличия замораживания от охлаждения следующие: при замораживании вода превращается в лед, что препятствует питанию микроорганизмов, в результате чего создаются неблагоприятные осмотические условия и резко сокращается скорость биохимических реакций в продукте.

Понижение температуры, являющееся более значительным, чем при охлаждении и подмораживании, также создает неблагоприятные условия не только для жизнедеятельности микрофлоры продукта и среды, в которой они находятся, но и для протекания биохимических процессов.

Замороженный продукт характеризуется такими внешними признаками и физическими свойствами, как твердость (вызвана превращением воды в лед), яркость окраски (результат оптических эффектов, вызываемых кристаллами льда), уменьшение плотности (результат расширения воды при замораживании, значительное изменение тепловых свойств и др.).

При замораживании обнаруживаются перемещение влаги по объему продукта, существенные изменения гистологической структуры и действия ферментативных систем, входящих в состав продукта, а также происходит ряд других процессов, не наблюдаемых обычно при охлаждении и хранении продуктов в охлажденном и подмороженном состояниях.

Подвергая продукт замораживанию и хранению в замороженном состоянии, стремятся прежде всего сохранить его питательные и вкусовые свойства, для чего необходимо добиваться максимальной обратимости изменений, происходящих под влиянием отрицательных температур. Данная задача — одна из важнейших в холодильной технологии, а решение ее требует знания тех процессов и изменений, которые происходят в продукте.

Продолжительность успешного сохранения замороженных продуктов сильно различается и зависит от их химического состава, содержания биологически активных веществ, строения, температуры хранения, а также от применяемой упаковки и тары. Развитию консервирования с помощью отрицательных температур способствуют непрерывное совершенствование и создание новых способов замораживания, что в значительной степени улучшает качество продуктов. Так, при старых способах замораживания невозможно было консервировать нежные по структуре ягоды.

Все способы замораживания можно классифицировать по принципу отвода теплоты, так же как и при классификации способов охлаждения.

Наиболее распространены способы, основанные на принципе передачи теплоты продуктам теплопроводностью, конвекцией, радиацией и теплообменом при фазовых превращениях.

Продукты замораживают в воздухе (упакованными в паро-непроницаемые оболочки) или непосредственно в жидких, практически не испаряющихся (хлорид натрия, хлорид кальция, пропиленгликоль, этиленгликоль и др.) и испаряющихся (диоксид углерода, азот, фреоны и др.) средах, а также в металлических закрытых формах или между металлическими охлаждаемыми поверхностями.

Замораживание при фазовом превращении используют ограниченно: в тех случаях, когда удаление влаги из продукта способствует проведению последующего технологического процесса. Так, при сублимационной сушке на первом этапе вследствие бурного испарения воды из продукта под вакуумом температура быстро снижается с образованием кристаллов водного льда и тем самым обеспечивается обезвоживание продукта.

Как правило, охлаждающей средой служит воздух с различной скоростью движения и температурой. Замораживание осуществляют в морозильных камерах, в которых воздух движется в среднем со скоростью 1-2 м/с. Для ускорения замораживания в таких камерах батареи размещают вблизи замораживаемого объекта. В морозильных камерах лучший технологический эффект достигается при замораживании фасованных продуктов. В этом случае быстрое замораживание происходит не только вследствие наиболее интенсивного тепло- и влагообмена, но и в результате того, что замораживаемый, предварительно фасованный продукт имеет оптимальную толщину. Хороший эффект достигается также при замораживании продуктов малых размеров россыпью на охлаждаемых поверхностях и (лучше) в «кипящем» слое так называемым способом флюидизации.

Некоторые способы замораживания показаны на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Способы замораживания в аппаратах

а – плиточном контактном; б – плиточном двустороннем; в – контактном
(с помощью жидкого хладоносителя); г – с интенсивным движением воздуха;
д – в псевдоожиженном слое

Бесконтактное одностороннее замораживание (рисунок 3.1, а) продукта на металлической охлаждающей пластине использовано в конструкциях ряда морозильных аппаратов. Основной недостаток аппаратов заключается в плохом использовании поверхности продукта для активного теплообмена, вследствие чего продолжительность замораживания возрастает, а граница раздела между замороженными слоями располагается со смещением в сторону слабого теплообмена.

Бесконтактное двустороннее замораживание показано на рисунке 3.1, б. При этом способе в активном теплообмене участвует примерно 60-70 % поверхности продукта (в зависимости от его толщины). Вследствие двустороннего замораживания при одинаковой интенсивности теплообмена с двух сторон границы раздела соединяются в середине толщины продукта.

На рисунке 3.1, в показано замораживание продуктов с помощью жидкого хладоносителя, подаваемого через форсунки или другие распределительные устройства. В этом случае граница раздела между замороженными слоями располагается ближе к той поверхности, где теплообмен менее интенсивный. Лучший эффект достигается в том случае, когда жидкий хладоноситель омывает продукт с двух сторон, или в том случае, когда продукт погружается непосредственно в перемешиваю­щийся жидкий хладоноситель. В последнем случае достигается равномерное замораживание и линия раздела проходит по середине объекта.

На рисунке 3.1, г показано замораживание продукта в потоке воздуха, направленном с одной стороны. В этом случае не вся поверхность участвует в активном теплообмене, а потому и не достигается равномерное замораживание.

Более эффективно замораживание продукта в потоке воздуха с изменяющимся направлением. В активном теплообмене попеременно участвует вся поверхность продукта, и при использовании низких отрицательных температур и достаточной скорости движения воздуха достигаются быстрое замораживание и равномерное образование структуры льда.

При замораживании жидких скоропортящихся продуктов в банках целесообразно придавать им медленное вращательное движение. При условии горизонтального расположения банок исключается вредное влияние воздушной прослойки на скорость замораживания и на изменение внешнего вида поверхности продукта, так как воздух во время замораживания и вращения банки постепенно перемещается к центру и там остается.

На рисунке 3.1, д показано замораживание в «кипящем» слое. Высокая скорость подаваемого под давлением холодного воздуха и омывание им всей поверхности взвешенных в потоке продуктов дают исключительный эффект по скорости замораживания, а также и по сохранению качества продукта.

К сверхбыстрому способу относится замораживание в кипящих хладоносителях, таких, как жидкий азот, фреоны и др. В этом случае вся поверхность продукта участвует в теплообмене, а очень низкие температуры (температура кипения хладоносителя) обеспечивают замораживание за несколько минут. Разработаны аппараты, в которых осуществляется замораживание продуктов погружением, орошением или комбинированно с использованием низкотемпературной газовой среды, создаваемой в результате испарения жидкого хладоносителя. Способ, когда на первой стадии происходит охлаждение и подмораживание газовой средой, а затем замораживание путем орошения и дальнейшее выравнивание температуры по объему продукта, является наиболее совершенным. В этом случае отсутствуют вредные влияния, наблюдаемые при замораживании погружением, т.е. деформация замораживаемого продукта при образовании льда. Применение кипящих хладагентов (например, азота) вследствие высокой его стоимости и большого расхода пока что экономически невыгодно.

Поиск по сайту: