Охлаждающие среды, их свойства и параметры
Кафедра
«Технология мяса и мясных продуктов»
Курсовая работа
Тема:
«Охлаждающие среды, их свойства и параметры»
Москва 2008
Содержание:
Введение
3
Газообразная
охлаждающая среда. 3
Жидкая
охлаждающая среда
6
Твердая
охлаждающая среда 8
Приборы
измерения и контроля параметров
охлаждающих
сред и продуктов 10
Выбор охлаждающей среды для охлаждения продуктов
11
Промышленные
способы охлаждения продуктов
животного
происхождения 12
Охлаждение
говядины и свинины
13
Охлаждение
мяса птицы 16
Охлаждение
яиц
18
Охлаждение
рыбы 18
Охлаждение
животных пищевых жиров 20
Охлаждение
молока и молочных продуктов 21
Замораживание
продуктов растительного
происхождения
21
Список
литературы 24
Введение
Охлаждающей средой называется среда с более низкой,
чем у продукта, температурой, при контакте с которой происходит теплообмен и
снижается температура продукта. Возможно охлаждение и без непосредственного
контакта со средой, когда продукт находится в упаковке.
К охлаждающим средам предъявляют ряд требований. Они
не должны ухудшать товарный вид продуктов, иметь запах, быть токсичными,
оказывать химическое воздействие на продукты и оборудование.
Охлаждающая среда с физической точки зрения может быть
газообразной, жидкой, твердой и смешанной.
Правильный выбор охлаждающей среды позволяет повысить
сроки хранения, уменьшить потерю веса, сохранить полезные вещества, уменьшить
затраты на электроэнергию.
Газообразная охлаждающая среда.
В холодильной обработке и хранении продовольственных
товаров распространение получила воздушная среда как наиболее безопасная,
технологичная и экономичная.
В комбинации с воздухом в качестве газовой охлаждающей
среды на практике применяют также диоксид углерода, азот, модифицированную и
регулируемую газовую среду.
А т м о с ф е р н ы й в о з д у х – это базовая смесь
сухого воздуха и водяных паров. В состав сухого воздуха входят азот (78%),
кислород (21%), углекислый газ (0,02 – 0,03%), а также аргон, неон, гелий,
водород. Количество водяного пара, содержащегося в 1 куб. м воздуха, может колебаться от долей грамма до нескольких десятков граммов, что зависит от его
температуры. Водяной пар в 1,6 раза легче воздуха.
Основными физическими величинами, характеризующими
воздух как охлаждающую среду, являются температура, относительная влажность,
парциальное давление насыщенных паров, скорость движения воздуха.
Температура – термодинамическая величина,
характеризующая тепловое состояние тела и определяющая степень его нагретости.
Прямо пропорциональна кинетической энергии теплового движения молекул.
Относительная влажность воздуха характеризует степень его
насыщения водяными парами и измеряется как отношение количества водяного пара,
содержащегося в 1 куб. м воздуха, к максимальному количеству водяного пара,
которое может содержаться в этом объеме при той же температуре. Относительную
влажность выражают в процентах или относительных единицах.
Большинство продуктов животного и растительного
происхождения содержит значительное количество воды, причем до 90 % ее
находится в свободном виде в межклеточных пространствах и в составе ткани в
виде мельчайших капель. Такая вода легко удаляется из продукта и так же легко
поглощается им, поэтому в камерах холодильной обработки и хранения воздух имеет
высокую относительную влажность. Она устанавливается в зависимости от
соотношения влагопритоков от продуктов, через ограждения, дверные проемы и
влагоотвода (конденсации) на охлаждающих приборах.
С повышением температуры воздуха увеличивается его
влагоудерживающая способность. Поскольку вне камеры температуры обычно выше, то
содержание влаги и парциальное давление также более высокие. Под действием
разности парциальных давлений поток влаги через ограждающие конструкции
направлен внутрь камер, а холодный воздух, содержащий меньшее количество
водяных паров – наружу. Соотношение количества влаги, поступившей в камеры
вместе с теплым воздухом и ушедшей с холодным, определяет величину тепло- и
влагопритока.
При естественных условиях парциальное давление
насыщенных паров над поверхностью продуктов, как правило, выше, чем в воздухе
холодильной камеры, что вызывает перенос влаги от продукта к воздуху и потерю
массы продукта (усушку).
Перенос влаги вследствие испарения зависит и от
скорости движения воздуха. При контакте с приборами охлаждения воздух,
насыщенный водяными парами, отдает часть влаги, которая оседает на них в виде
капель или инея. Процесс этот носит постоянный характер. Соотношение между
количеством влаги, поступившей к воздуху в камере и отданной воздухом теплоотводящим
охлаждающим поверхностям, определяет установившееся значение относительной
влажности воздуха в камере.
Масса испарившейся влаги G, кг, может
быть определена по разности парциальных давлений у поверхности продукта и в
окружающей среде:
G = β*(Р –
Р`φ)*F τ,
где β – коэффициент испарения, кг (м2 Па ° с), Р
– парциальное давление насыщенного пара у поверхности продукта, Па; Р' – парциальное
давление насыщенного пара в окружающей среде, Па; φ – относительная
влажность воздуха в холодильной камере; F – площадь испаряющейся
поверхности, м2, τ – продолжительность процесса испарения.
В камерах длительного хранения продуктов поддерживают
оптимальное значение относительной влажности путем автоматического
регулирования количества водяного пара, подаваемого в камеру.
Газообразный диоксид углерода может применяться при всех методах холодильной
обработки, а также в сочетании с другими методами консервирования.
При атмосферном давлении диоксид углерода тяжелее
воздуха, он имеет меньшую удельную теплоемкость – соответственно 0.837 и 1,0006
кДж/(кг ° К) и коэффициент теплопроводности соответственно 0,0137 и 0,0242 Вт(м
° К). Плотность сухого льда 1,4 – 1,5 кг/дм2, а объемная
холодопроизводительность – в три раза выше, чем водяного. При помощи диоксида
углерода можно получить широкий диапазон температур, а в смеси с эфиром до -100
'С.
На диаграмме равновесия фаз диоксида углерода (рис.
16) видны три линии, выходящие из одной точки а, называемой тройной. При
параметрах, соответствующих этой точке (Р = 5,28 10 'Па, t = – 56,6'С), диоксид углерода
может находиться сразу в трех состояниях, а ниже 5,28 ° 10 ' Па – только в
твердом и газообразном. Это означает, что если к твердому диоксиду углерода
подвести теплоту при давлении, меньшем указанного, то он перейдет в газообразное
состояние, минуя жидкую фазу (сублимация). При дросселировании диоксида
углерода с давления 2 – 3 МПа до атмосферного можно получить струю газообразной
и мелкодисперсной (в виде снега) смеси температурой -79'С. При разбрызгивании
ее в камере и на продукты дополнительно создается сильная циркуляция, и за счет
испарительного эффекта отводится теплота, что способствует ускорению
охлаждения. Диоксид углерода тормозит развитие микроорганизмов, что способствует
созданию консервирующего эффекта при хранении продуктов.
Степень его воздействия зависит от концентрации, температуры
среды и вида микроорганизмов.
Холодильное хранение продуктов в сочетании с
диоксидом задерживает развитие плесневых грибов, бактерий, а эффективность
процесса хранения определяется его температурой. Консервирующее действие
диоксида углерода усиливает поваренная соль. Кроме того, он обладает хорошей
растворимостью в жирах и продуктах с высоким содержанием жира, где находится в
свободном состоянии, а при перемещении продукта в обычную среду легко
выделяется. Растворяясь в жире, диоксид углерода вытесняет из него кислород,
что способствует замедлению окисления жира при длительном хранении.
Перспективно применение диоксида углерода для
замораживания мяса в полутушах, охлаждения и замораживания мяса после обвалки в
парном виде, охлаждения и замораживания мяса птицы, замораживания
полуфабрикатов и формования фаршевых изделий, упаковки продуктов в среде
диоксида углерода, охлаждения транспортных средств, реализации мороженого и т.д.
Газообразный азот для охлаждения и замораживания продуктов получают из жидкого азота,
который хранится в специальных резервуарах при давлении несколько выше
атмосферного. Жидкий азот имеет температуру кипения -195,8'С и в газообразном
виде позволяет понижать температуру в охлаждаемом объеме очень быстро и в
широком диапазоне. Поскольку воздух на 78% состоит из азота, физические
свойства этих газов различаются мало. Так, азот имеет несколько меньшие
плотность и коэффициент теплопроводности, а теплоемкость выше. Теплота фазового
превращения примерно в три раза ниже, чем у диоксида углерода. При охлаждении
продуктов средний расход газообразного азота составляет 1 – 1,2 кг на 1 кг продукта, а с учетом сравнительно высокой стоимости его применяют для хранения особо
ценных продовольственных товаров (либо при отсутствии энергии). В тоже время
его применение достаточно эффективно при предварительном охлаждении плодов и
транспортировании безмашинным холодильным транспортом. При охлаждении,
транспортировании и хранении продуктов принимают меры для предотвращения
подмораживания. С этой целью газ низкой температуры в специальном резервуаре
перемешивают с газом из охлаждаемого помещения, понижая его температуру до
необходимой. При использовании газообразного азота, так же как и диоксида
углерода, резко сокращается содержание кислорода, что тормозит развитие
микроорганизмов и окислительные процессы.
Жидкая охлаждающая среда
В качестве жидких охлаждающих сред для охлаждения
продуктов используют ледяную воду и слабые солевые растворы, а для
замораживания – водные растворы солей высокой концентрации, гликоли, жидкие
азот, диоксид углерода и воздух, хладоны и т.д.
Жидкие среды обладают большей теплопроводностью и
теплоемкостью, чем газообразные, поэтому при их применении существенно
сокращается продолжительность холодильной обработки продуктов.
Для охлаждения продуктов до температуры, близкой к
0'С, применяют чистую ледяную воду. Охлаждают продукты методами погружения или
орошения. Эти способы достаточно эффективны для охлаждения птицы, рыбы, плодов.
Более низкие температуры можно получить при
использовании слабых солевых растворов – морской воды и слабых растворов
хлорида натрия, магния, кальция. Температура замерзания морской воды в
зависимости от содержания в ней солей колеблется от – 1,5 до – 3'С. Лучшие
результаты дает добавление льда в холодную воду.
Продолжительность охлаждения в холодной воде зависит
от вида и объема продукта, температуры воды, скорости ее циркуляции и
составляет от нескольких минут до нескольких часов.
Для замораживания продуктов применяют водные растворы
солей высокой концентрации. При повышении концентрации соли температура их
замерзания понижается. Самая низкая температура их замерзания называется
криогидратной, а соответствующая концентрация соли – эвтектической. Такое
состояние является следствием термодинамического равновесия трех фаз –
раствора, соли и льда. С дальнейшим повышением содержания соли в смеси
температура плавления не понижается, а повышается.
На практике применяют водные растворы солей хлорида
натрия, магния и кальция, которые при эвтектической концентрации имеют
минимальную температуру замерзания соответственно -21,2, -33,6 и -55'С.
Ограниченно используют также растворы сульфата натрия, цинка и хлорида калия,
криогидратная температура которых составляет соответственно -1,2, -6,5 и
-11,1'С.
Хлорид натрия дешев, обладает высокой
теплопроводностью, но имеет большую коррозионную способность, при
замораживании неупакованных продуктов частично их просаливает; к тому же он
весьма токсичен, что ограничивает применение растворов этих солей. Как правило,
их используют в закрытых системах охлаждения, которые меньше подвержены коррозии
благодаря более низкому содержанию кислорода и применению специальных добавок –
пассиваторов (силикат натрия, хромовая смесь и др.), уменьшающих коррозию.
Наибольшее применение они находят в безмашинных способах охлаждения
холодоаккумуляторами с эвтектическим раствором (эвтектические плиты) на
холодильном транспорте, а также при рассольном охлаждении в старых системах
охлаждения больших холодильников.
Гликоли – жидкости, водные растворы которых имеют
низкую температуру замерзания. Гликоли менее агрессивны по отношению к
металлам, но более вязки и менее теплопроводны. Этиленгликоль слабо ядовит,
без запаха, смешивается с водой в любых соотношениях, температура замерзания
чистого этиленгликоля – 17,5'С, а его 70%-ного раствора в воде -67,2'С. Пропиленгликоль
в водных растворах не взаимодействует с металлами, не токсичен. Эти
хладоносители очень эффективны для быстрого замораживания продуктов небольшой
массы в упакованном виде.
Для замораживания продуктов до -40 С можно
использовать также дихлорметан, представляющий собой бесцветную жидкость,
почти нерастворимую в воде, с температурой замерзания -6 С. К его недостаткам
относятся небольшая теплоемкость и горючесть.
Жидкий азот применяют для замораживания особо ценных
продуктов орошением или погружением, а также для получения газообразного азота
и его использования в смеси с воздухом. Температура кипения жидкого азота
-195,6 'С, поэтому между замораживаемым продуктом и охлаждающей средой
создается большой температурный перепад, что значительно интенсифицирует
процесс. Аналогично используют жидкие диоксид углерода, воздух, хладоны.
Твердая охлаждающая среда
К твердым охлаждающим средам относят водный лед, смесь
льда и соли (льдосоляное охлаждение), сухой лед.
Водный лед, полученный из пресной и морской воды,
используют для охлаждения, хранения и транспортирования продуктов питания.
Широкое применение льда в качестве охлаждающей среды
объясняется прежде всего его физическими свойствами, а также экономическими
факторами Температура плавления водного льда при атмосферном давлении О'С, удельная
теплота плавления 334,4 Дж/кг, плотность 0,917 кг/м2, удельная теплоемкость
2,1 кДж/(кг ° К), теплопроводность 2.3 Вт/(м ° К). При переходе воды из
жидкого состояния в твердое (лед) происходит увеличение объема на 9%.
Естественный лед заготавливают путем вырезания или
выпиливания крупных блоков изо льда, образовавшегося на естественных водоемах,
послойного намораживания воды на горизонтальных площадках, наращивания
сталактитов в градирнях (особым спросом для пищевых целей пользуется гренландский
и антарктический лед, как наиболее чистый. Возраст гренландского льда более
100000 лет.). Лед хранят на площадках в буртах, укрытых насыпной изоляцией, и в
льдохранилищах с постоянной и временной теплоизоляцией.
Искусственный лед получают путем замораживания чистой
пресной или морской воды в льдогенераторах. Качество льда, его форма, размер и
способ получения, хранения и доставки потребителю обусловлены назначением и
спецификой применения.
Матовый лед изготавливают из питьевой воды без
какой-либо ее обработки в процессе замораживания. В отличие от естественного он
имеет молочный цвет, обусловленный наличием большого количества пузырьков
воздуха, которые образуются в процессе превращения воды в лед. Пузырьки
уменьшают проницаемость льда для световых лучей, и он становится непрозрачным.
Лед с бактерицидными добавками предназначен для
охлаждения рыбы, мяса, птицы и некоторых видов овощей путем непосредственного
соприкосновения с ними. Бактерицидные добавки снижают обсемененность продуктов
микроорганизмами.
В зависимости от формы и массы искусственный лед
бывает блочный (5 – 250 кг), чешуйчатый, прессованный, трубчатый и снежный.
Блочный лед дробят на крупный, средний и мелкий.
Чешуйчатый лед получают путем напыления воды на
вращающийся барабан, плиту или цилиндр, являющиеся испарителями хладагента.
Вода на поверхности барабана быстро замерзает, а образовавшийся лед при его
вращении срезается фрезами или ножом. Льдогенераторы производят от 60 до 5000
кг/сут такого льда. Чешуйчатый лед эффективен при охлаждении рыбы, мясных изделий,
зеленых овощей, некоторых плодов. Наибольший коэффициент теплоотдачи
достигается, когда при охлаждении продукты плотно соприкасаются со льдом.
В результате смешивания дробленого водного льда с
различными солями помимо теплоты таяния льда поглощается теплота растворения
соли в воде, что позволяет существенно понизить температуру смеси. Раствор
может быть охлажден до криогидратной точки.
Льдосоляное охлаждение осуществляют как контактным,
так и бесконтактным способом.
Недостатком контактного льдосоляного охлаждения
является просаливание продукта, которое при длительном хранении стимулирует
окисление жира, вызывает снижение товарного вида и потребительских достоинств.
Бесконтактное льдосоляное охлаждение в виде полых плит с эвтектическими
растворами позволяет избежать этих недостатков.
Сухой лед – твердый диоксид углерода. Производство
сухого льда состоит из трех последовательных стадий: получения чистого
газообразного диоксида углерода, сжижения его до образования снегообразной
массы и прессования последней блоками плотностью 1400 – 1500 кг/м3. Различают
его производство по циклу высокого, среднего и низкого давлений.
Сухой лед из жидкого диоксида углерода также получают
двумя способами: дросселированием жидкого диоксида углерода по давлению тройной
точки с последующим прессованием рыхлого влажного снега в блоки сухого льда,
дросселированием до атмосферного давления с уплотнением блока льда в процессе
льдообразования. Как охлаждающая среда он имеет значительные преимущества перед
влажным льдом: холодопроизводительность на единицу массы в 1,9, а на единицу
объема в 7,9 раза больше; при атмосферном давлении сухой лед переходит в
газообразное состояние, минуя жидкую фазу, что исключает увлажнение поверхности
продукта. Благодаря низкой температуре сублимации сухого льда (-78,9 С) и
выделению газообразного диоксида углерода понижается концентрация кислорода у
поверхности продукта. создаются неблагоприятные условия для жизнедеятельности
микроорганизмов.
Сухой лед укладывают поверх и между упаковок продуктов
и используют как охлаждающую среду для хранения мороженого, фруктов, ягод.
Сухой дробленый лед используют в специальных системах охлаждения, для чего его
помещают в металлические емкости. Продукты сублимации льда отводят в грузовой
объем помещения или наружу.
Прямым эжектированием жидкого диоксида углерода
получают твердый гранулированный, или снегообразный, диоксид углерода, который
используют для охлаждения упакованных продуктов (мясных, рыбных, овощных).
В многоплиточных и конвейерных морозильных аппаратах в
качестве теплопередающей среды используют различные металлы в виде полых плит,
внутри которых циркулирует промежуточный хладоноситель. Металлы имеют высокую
тепло- и температуропроводность и, непосредственно соприкасаясь с продуктом, интенсифицируют
теплообмен. Наиболее широко применяют сталь, чугун, мель, алюминий и
алюминиевые сплавы.
В качестве охлаждающей взвешенной в воздухе
промежуточной теплопередающей среды при флюидизационном способе замораживания
применяют мелкодробленый лед, полимерные шарики, а также композиции (например,
смесь, состоящую из манной крупы, сахара, соли и мелкодробленого льда). Такая
среда под воздействием направленного вверх с небольшой скоростью воздушного
потока, создаваемого вентиляторами, превращается в кипящий слой, через который
движется замораживаемый продукт. Таким способом замораживают ягоды, овощи,
полуфабрикаты.
Приборы измерения и
контроля параметров охлаждающих сред и продуктов
Основные режимные параметры холодильной обработки и
хранения продуктов – температура, относительная влажность воздуха и скорость
его движения. Они взаимосвязаны и в совокупности позволяют достаточно точно
охарактеризовать состояние охлаждающей среды и продуктов.
Наиболее важным параметром, который необходимо
поддерживать в заданных пределах, является температура охлаждающей среды и
продуктов.
Средства и методы контроля температурного режима
занимают важное место в обеспечении нормального функционирования системы
холодильной цепи. Для этого используют как классические термоизмерительные средства
(термометры, термографы), так и различные специальные термоиндикаторы и
электронные цифровые приборы. Условия функционирования различных звеньев
холодильной цепи имеют свои особенности, поэтому необходимо, чтобы
термоизмерительные средства соответствовали конкретным условиям и типам используемого
холодильного оборудования. Контроль за температурой осуществляют для того,
чтобы зарегистрировать отклонения от требуемого режима, а также убедиться в
том, что оборудование функционирует нормально.
Выбор охлаждающей среды для охлаждения продуктов
Охлажденным считается продукт, в толще которого
поддерживается температура от О до 4'С.
Основная задача охлаждения заключается в создании
неблагоприятных условий для развития микробиальных и ферментативных процессов в
пищевых продуктах. Цель охлаждения – сохранение первоначального качества
продукта в течение определенного времени.
Для многих продуктов, особенно растительного
происхождения, являющихся живыми организмами, выбор конечной температуры охлаждения,
при которой они будут храниться, имеет большое значение. Повышение или
понижение температуры хранения на несколько градусов по сравнению с оптимальной
приводит к преждевременной порче продуктов. Каждый способ охлаждения оценивают
по совокупности признаков, среди которых первостепенное значение имеют качество
получаемого продукта и экономичность способа охлаждения.
Способы охлаждения пищевых продуктов можно
подразделить на три основные группы: в контакте с воздухом, в контакте с
жидкостью (или тающим льдом, снегом), в контакте с инертными газами. Эти
способы различаются по величине коэффициентов теплоотдачи на поверхности
охлаждаемого продукта.
Пищевые продукты чаще всего охлаждают в воздухе,
несмотря на то, что коэффициент теплоотдачи в нем самый малый.
Когда указывают режимы охлаждения в воздухе, то
называют обычно его температуру, среднюю скорость движения и относительную
влажность.
Поле относительной влажности воздуха в камерах
охлаждения, так же как и в камерах замораживания, очень неравномерно. Если
поверхность охлаждаемого тела влажная, то воздух около нее находится в
состоянии насыщения при температуре тела, а у поверхности охлаждающих приборов
– при температуре их теплообменной поверхности. Поскольку эти две поверхности
имеют разную температуру, неодинаково и влагосодержание воздуха около них. Все
это приводит к испарению влаги с поверхности продукта, и конденсации ее из
воздуха на поверхности охлаждающих приборов. По мере увеличения скорости
движения воздуха в камере уменьшается неравномерность поля относительной
влажности и температуры.
Деление способов охлаждения пищевых продуктов на три
основные группы не исключает многообразия вариантов режимов охлаждения в
пределах каждой группы.
При охлаждении любым способом преследуют две цели:
охлаждение продукта сразу после производства; интенсивное охлаждение.
На скорость охлаждения продукта влияет ряд факторов:
его размеры; величина поверхности; масса; удельная теплоемкость: начальная и
конечная температуры и многое другое
Удельная теплоемкость с пищевых продуктов колеблется
от 2,1 до 4,1 кДж/(кг К). Чем больше влаги в продукте, тем выше теплоемкость.
Например, теплоемкость растительного масла 2.1 кДж/ (кг ° К), а овощей 4,1
кДж/(кг ° К).
Пищевые продукты имеют в основном небольшую теплопроводность.
Поэтому они охлаждаются относительно медленно. Теплопроводность свиного сала
0.,14 Вт/(м ° К), мяса животных около 0,47 Вт/(х1 К).
Поскольку охлаждение пищевых продуктов в воздухе
сопровождается испарением влаги с поверхности и выделением внутренней теплоты
за счет биологических процессов, оно представляет собой комплексный процесс
тепло- и массообмена.
Промышленные способы
охлаждения продуктов животного происхождения
Сущность охлаждения продуктов животного происхождения
состоит в понижении их температуры посредством теплообмена с охлаждающей
средой, но без льдоборазования.
Охлаждение обеспечивает сохранение высоких
потребительских свойств продуктов (аромата, вкуса, консистенции, цвета) при
наименьших изменениях в них. Поэтому если планируемый срок хранения небольшой,
продукты выпускают в охлажденном виде. Однако охлажденные продукты длительному
хранению не подлежат, так как при близкриоскопических температурах многие виды
вредных микроорганизмов активно развиваются и продукт может быстро испортиться.
В настоящее время на основе комбинированных методов
консервирования удается значительно повысить сроки хранения скоропортящихся
пищевых продуктов в охлажденном состоянии.
При охлаждении имеют место процессы тепло- и
массообмена между продуктом и охлаждающей средой, что вызывает испарение влаги
с поверхности продукта (усушку) и переход теплоты от продукта в охлаждающую
среду.
В промышленности наиболее распространены способы
охлаждения, которые осуществляются передачей теплоты от продукта конвекцией, радиацией
и вследствие теплообмена при фазовом превращении.
В соответствии со способом теплообмена для охлаждения
используют следующие охладительные системы: типа воздушных кондиционеров
(конвективный способ), применяющие сжиженные газы (конвективный способ),
охлаждающие не кипящими жидкостями (кондуктивный способ); охлаждающие не кипящими
жидкостями, движущимися относительно объекта (смешанный способ); вакуумные,
действующие до уровня давления 665 Па (испарительно-конденсационный способ).
Современные направления совершенствования холодильной
обработки основаны на доведении температуры продуктов до уровня,
неблагоприятного для развития микрофлоры и обеспечивающего их сохранность и
уменьшение потери массы.
Конкретные режимы охлаждения для каждой группы продуктов
определяют с учетом криоскопической температуры и в соответствии с
особенностями их состава, свойств, микроструктуры, биохимических процессов, а
также целевого назначения и экономичности.
Сравнительно новые методы охлаждения следующие:
воздушное при повышенном давлении; гидроаэрозольное; вакуумное; с
использованием электрофизических способов: снегообразным диоксидом углерода;
глубокое в среде инертных газов.
Наиболее распространенным методом охлаждения мяса
является воздушный.
Охлаждение говядины и свинины
Воздушному охлаждению туши или полутуши подвергают в
камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями и системой
регулирования режима холодильной обработки.
В камере охлаждения говяжьи и свиные полутуши
подвешивают на крючьях подвесных путей, а бараньи – на рамах. Расстояние между тушами
не менее 5 см. В камеру охлаждения загружают мясо одного вида, одной категории
упитанности и по возможности одинаковой массы, благодаря чему вся партия
одновременно охлаждается до конечной температуры. Средняя нагрузка на 1 м подвесного пути составляет около 250 кг мяса. В процессе охлаждения относительная влажность
воздуха самоустанавливается на уровне 85 – 92 % за счет испарения влаги из
продукта.
Охлаждение мяса в воздухе проводят одно-, двух- и
трехстадийным, а также программным способами. Одностадийное охлаждение проводят
при температуре 0'С и скорости движения воздуха 0,5 – 2 м/с, до температуры в
толще мышц бедра на глубине не менее 6 см от поверхности до 4'С. Температура и скорость воздуха – основные параметры, влияющие на коэффициент теплоотдачи
от поверхности продукта к охлаждающей среде и, следовательно, на
продолжительность охлаждения. Для говяжьих полутуш температура воздуха может
быть понижена до – 2'С, а для свиных – до – 5'С. Продолжительность охлаждения
при этом составляет 14 – 24 ч.
Наметившаяся тенденция снижения температуры
охлаждающего воздуха ниже криоскопической и повышения скорости его движения до
2 м/с объясняется желанием интенсифицировать процесс охлаждения. При этом дополнительные
энергозатраты по сравнению с традиционным способом вполне оправданны, поскольку
уменьшается продолжительность процесса на 30 – 40 %, в таких же пределах
снижается усушка, повышается качество мяса и мясных продуктов и увеличивается
оборачиваемость камер охлаждения.
При дальнейшем снижении температуры охлаждающей среды
возможно подмораживание мяса, поэтому используют двух- и трехстадийное
охлаждение с применением переменных параметров воздушной среды. Стадийное
охлаждение полутуш может осуществляться в одной или разных камерах. Так, свиные
полутуши на первой стадии охлаждают при температуре -10.. – 12'С в течение 1,5
ч, на второй – при – 5 ... – 7'С в течение 2 ч и при доохлаждении (для
равномерного распределения температуры по толщине полутуш) – около 0'С в
течение 6 – 8 ч. На первой и второй стадиях скорость движения воздуха 1 – 2
м/с, а при доохлажлении – 0,5 м/с при его относительной влажности 95 – 93 %.
При программном охлаждении мясо вначале охлаждают при
температуре – 4. – 5'С и скорости движения воздуха 4 – 5 м/с, а затем при
температуре 0'С и переменной скорости движения воздуха, изменяющейся по
заданной программе от начальной до 0,5 м/с.
Интенсифицированный способ охлаждения говядины
предусматривает использование на первой стадии воздуха температурой до – 25'С,
движущегося со скоростью 5 – 10 м/с. По достижении на поверхности полутуш
криоскопической температуры начинается вторая стадия охлаждения, в течение
которой температура воздуха поддерживается на уровне криоскопической, а скорость
его не превышает 0,5 м/с. При фронтальном способе охлаждения полутуш, когда они
движутся на конвейере навстречу потоку охлажденного воздуха, холодильная
обработка ведется с изменяющимся в течение процесса коэффициентом теплоотдачи.
Это позволяет уменьшить продолжительность холодильной обработки на 10% по
сравнению с процессом, проведенным при постоянном значении коэффициента
теплоотдачи, усушка при этом снижается еще на 30 – 40%. Скорость воздуха в
камерах изменяют подбором определенных сечений воздухораспределителей. Полутуши
перемещаются конвейерным способом по камере, размеры которой рассчитывают
исходя из того, что за время продвижения в камере предварительного охлаждения
температура поверхности полутуш не должна быть ниже криоскопической, а в камере
доохлаждения должна достигать заданного конечного значения. Избежать холодового
сокращения мышц (температурного шока) можно посредством электростимуляции или
путем выдержки мяса в период предварительного охлаждения при температуре
воздуха 10 – 12'С в течение 12 – 15 ч.
Гидроаэрозольное охлаждение изначально применяли только
для обработки фруктов, овощей, цветов, зелени. В настоящее время таким образом
охлаждают колбасы, мясо в тушах, полутушах и четвертинах.
Гидроаэрозольное охлаждение представляет собой
охлаждение мяса в интенсивно циркулирующей и насыщенной до 100%-ной
относительной влажности воздушной среде. Для предотвращения порчи мяса в воду
могут быть добавлены бактерицидные вещества. Процесс интенсифицируется за счет
испарительного охлаждения с поверхности полутуши по расходу энергии вдвое
экономичнее традиционного воздушного охлаждения. Модификацией этого способа
является применяемый за рубежом способ охлаждения мяса и мясных продуктов в
капельно-жидкой среде пропиленгликоля. При этом продукты охлаждаются раствором
пропиленгликоля температурой – 8 .. – 15 С до достижения требуемой температуры
в толще продукта; эффективность процесса в два-три раза выше, чем при воздушном
охлаждении.
В технологии охлаждения и замораживания может использоваться
способ гидрофлюидизации с применением «айссларри» (жидкий или текучий лед),
который позволяет получить высокий коэффициент теплоотдачи и существенно
увеличить скорость замораживания.
Для сокращения усушки при охлаждении мяса с последующим
замораживанием разработан способ комплексной термовлажностной обработки после
убоя. Для этого полутуши сначала охлаждают в камере перенасыщенным влагой
воздухом при температуре – 1'С, а затем быстро (за 5 – 10 мин) обдувают сухим
горячим воздухом (температура 50 – 70'С, влажность 5 – 10%). В холодном отсеке
камеры благодаря интенсификации теплоотдачи от продукта к перенасыщенному воздуху
время охлаждения сокращается до 9 ч, а усушка – до 0,5 – 0,6 %.
Вакуумное охлаждение ранее применяли только для
обработки растительного сырья, а сейчас в ряде стран используют при охлаждении
туш крупного и мелкого рогатого скота, свиней, кускового мяса. Так, свиные
полутуши, имеющие температуру 37'С, разделывают, производят обвалку и жиловку
мяса в помещении при температуре 8'С. Отрубы поступают на вакуумупаковочную
линию, где подвергаются вакуумному охлаждению при температуре 0 .. – 2'С. В
зависимости от размеров отрубов через 4 – 9 ч температура в толще продукта
снижается до 7'С, а через 14 ч – до 2'С При таком способе охлаждения значительно
улучшается санитарное состояние мяса, увеличивается до 15 сут. срок его
хранения, снижается усушка.
Разрабатывается технология охлаждения с использование
и электрофизических способов, к которым относятся способ охлаждения при помощи
электрически заряженных капель жидкости, обработки мясопродуктов ионизирующими
газами, электроконвективное охлаждение и др.
Принцип охлаждения при помощи электрически заряженных
капель жидкости заключается в том, что к поверхности мяса, предназначенного для
охлаждения, подводится электрод, на который подается высокое напряжение с
положительным зарядом. Охлаждающая жидкость поступает по трубопроводу,
заряженному отрицательно. Охлаждение происходит при контакте электрически
заряженных капель жидкости с поверхностью продукта.
Охлаждение при помощи ионизирующих газов позволяет
увеличить срок хранения полуфабрикатов в 1,3 – 1,5 раза при высоком их
качестве, сокращении энергозатрат и уменьшении усушки.
В условиях электроконвективного охлаждения значительно
возрастает плотность теплового потока от охлаждаемого продукта (для разных
видов мяса – в 1,1 – 1,8 раза). С увеличением напряжения электрического поля
максимум теплоотвода смещается на более раннюю стадию процесса и по времени
сокращается примерно в два раза, что очень существенно, так как наибольшие
потери массы приходятся на первую половину процесса охлаждения. Потери массы
из-за препятствия электрических сил испарению влаги сокращаются на 10 – 20 %.
Субпродукты, уложенные в противни, ящики, формы,
располагают в камере охлаждения на многоярусных стационарных стеллажах либо на
передвижных этажерках или рамах не позже чем через 5 ч после убоя скота. Их
укладывают слоем не более 10 см; почки, сердце, мозги и языки – в один ряд;
рубцы охлаждают в подвешенном состоянии на крючьях. Продолжительность
охлаждения субпродуктов при температуре О 'С и относительной влажности воздуха
85 – 90 ~о около 24 ч. Для ускорения процесса используют скороморозильные
аппараты ( – 2...– 4'С), а также непрямой контакт с жидкой охлаждающей средой.
Для субпродуктов и мясных полуфабрикатов, уложенных в
картонные коробки, эффективным является охлаждение снегообразный диоксидом
углерода. Охлаждение проводят в специальных туннелях, количество снегообразного
диоксида углерода, подаваемого на продукт, регулируют с помощью реле времени.
Для быстрого снижения температуры фарша из говядины свежих (парных) полутуш до
2'С, что необходимо для заключительной стадии получения фарша, в мясо добавляют
замороженные хлопья диоксида углерода в соотношении 1: 10.
Для создания инертной среды и охлаждения колбасного
фарша из парного мяса в процессе куттерования применяют жидкий азот. Удельный
расход жидкого азота зависит от качества и температуры обрабатываемого сырья и
окружающей среды и составляет от 0,15 до 0,35 кг на 1 кг колбасного фарша. Охлаждение жидким азотом позволяет поддерживать в куттере
необходимый температурный режим и соответственно оптимальную продолжительность
процесса, исключив при этом отрицательное воздействие повышения температуры на
состав и качество фарша. Увеличение продолжительности куттерования вареных
колбас при охлаждении жидким азотом способствует значительному улучшению
растворимости мясного белка и в результате повышению водо- и жиросвязывающей
способности фарша, что позволяет в принципе отказаться от применения фосфатов.
Охлаждение мяса птицы
Тушки птицы охлаждают воздухом, водоледяной смесью,
ледяной водой, диоксидом углерода и азотом. Применяют также комбинированное
охлаждение (орошение тушек или погружение их в ледяную воду, а затем в
воздушную среду).
Достаточно эффективен с точки зрения условий
теплоотдачи, затрат труда, продолжительности и технологичности процесса метод
погружного охлаждения тушек птицы в чистой ледяной воде или в водоледяной
смеси.
Водоледяную смесь или ледяную воду получают путем
добавления к обычной водопроводной воде чешуйчатого льда либо пропускания ее
через специальные испарители, в которых она охлаждается до нужной температуры.
В современных условиях этот эффект достигается барботированием через воду
диоксида углерода или азота с низкими температурами.
После охлаждения ледяной водой кожа на тушках
становится светлой и чистой, исчезают пятна от ушибов и кровоизлияний. Тушки
птицы поглощают некоторое количество воды, вследствие чего они округляются и
приобретают лучший товарный вид.
Температура ледяной волы должна быть не выше 2'С, а
время охлаждения – 0,5 – 1 ч. Для уменьшения возможного обсеменения
микроорганизмами применяют антисептированную воду, а также гидроаэрозольный
метод охлаждения: тушки в подвешенном состоянии орошаются ледяной водой из
специальных форсунок в течение 30 – 35 мин.
В санитарном отношении наиболее эффективно
комбинированное охлаждение (орошение – погружение, орошение – погружение –
воздушная обработка).
При методе орошение – погружение потрошеные тушки
предварительно охлаждают, непрерывно орошая водопроводной водой из центробежных
форсунок в течение 10 – 15 мин в зависимости от вида птицы, затем погружают в
воду температурой 0 – 2'С на 25 – 35 мин до достижения температуры в толще
грудной мышцы 0 – 4'С.
При охлаждении в ледяной воде тушки поглощают от 3 до
8 % влаги, в среднем же (с учетом испарения) их масса увеличивается на 4%.
Продолжительность охлаждения птицы интенсифицированным
воздушным методом (температура 0 .. – 2'С. скорость движения воздуха 4 м/с)
составляет от 3 до 6 ч в зависимости от массы и упитанности тушек. Воздушное
охлаждение применяют только для тушек после сухой ощипки и тепловой обработки,
в противном случае мясо обезвоживается и теряет товарный вид.
Очень эффективным для охлаждения тушек птицы является применение
снегообразного диоксида углерода, который вводят в их внутреннюю полость из
расчета 0,07 кг на 1 кг массы. Этого достаточно, чтобы очень быстро охладить
тушку до среднеобъемной температуры 0'С.
Охлаждение колбасных и мясных консервов. Вареные
колбасы обычно охлаждают в две стадии: тонкораспыленной водой с использованием
испарительного эффекта охлаждения, затем интенсивно движущимся воздушным
потоком, имеющим температуру 0 – 8'С, скорость движения до 4 м/с.
Продолжительность охлаждения водой 5 – 30 мин, воздухом 1 – 10 ч. Однако для
вареных колбас наиболее эффективен трёхстадийный способ: орошение водой из
форсунок грубого распыления, охлаждение в гидроаэрозольной среде, воздушное
охлаждение. На второй стадии может быть предусмотрен непрерывный или цикличный
режим распыла воды в зависимости от устройств, обеспечивающих ее подачу, и
условий циркуляции воздушного потока.
Сравнительно новым является способ охлаждения в пенном
воздушно-жидкостном потоке. Колбасные изделия охлаждают в две стадии: на первой
– за счет испарения воды при прохождении через нее воздуха, на второй – путем
использования испарительного эффекта в сочетании с холодом, с последующим
подсушиванием батонов в течение 2 – 3 мин. Скорость движения воздуха 10 – 16
м/с. При начальной температуре продукта 70'С и температуре воды – 2'С батоны
охлаждаются за 50 мин (в 1,5 раза быстрее по сравнению с охлаждением колбас
водой, распыляемой форсунками). Усушка составляет менее 0,3 %.
Для варено-копченых и полукопченых колбас
целесообразно воздушное охлаждение при температуре 8 – 12'С и скорости движения
воздуха 1,5 – 2 м/с.
Пастеризованные мясные консервы охлаждают водой, а
затем воздухом при температуре 0 – 2'С и скорости охлаждающей среды до 3 м(с. Продолжительность охлаждения до конечной температуры не превышает 24 ч.
Для охлаждения применяют туннели и аппараты
конвейерного типа, в которых размещены этажерки с продуктом, картонные коробки,
лотки, поддоны и т.д. Направление движения воздушных потоков в аппаратах
зависит от размера и формы продуктов и способа размещения их на конвейере.
Охлаждение яиц
Яйца перед хранением
их на холодильниках после определения их качества направляются на охлаждение до
температуры около 0 'С. Стандартные ящики или коробки с яйцами для ускорения
охлаждения укладываются в шахматном порядке. Необходимый режим в камере
создается системой воздушного охлаждения. Для ускорения охлаждения яиц
температура воздуха может быть на 4 – 5 'С ниже криоскопической, а скорость
движения воздуха 1 – 2 м/с. На распределительные холодильники с мест заготовок
яйца могут поступать в холодильном железнодорожном и автомобильном транспорте.
Для сокращения грузовых работ доохлаждение до температуры хранения
целесообразно проводить непосредственно в камерах хранения. В связи с тем, что
содержимое яиц устойчиво к переохлаждению температура хранения принимается на 1
– 2 'С ниже криоскопической, а относительная влажность – 87 – 90 %.
Охлаждение рыбы
Рыбу охлаждают льдом, охлажденной пресной и морской
водой, холодным воздухом, криогенными жидкостями (жидкий азот),
комбинированными методами (ледяная вода и лед, лед и жидкий азот и др. ).
Охлаждение и замораживание относятся к важнейшим
технологическим процессам в рыбной промышленности. Рыбу и морепродукты,
обработанные холодом, широко используют в качестве полуфабрикатов в
производстве различных видов рыбной продукции, а также в охлажденном или
замороженном состоянии реализуют в розничной торговой сети. Согласно данным
ФАО, на долю охлажденной и мороженой продукции приходится более 80 % всей
вырабатываемой рыбной пищевой продукции.
Для охлаждения рыбы льдом используют различные его виды – чешуйчатый,
трубчатый, плиточный и др. Наиболее распространенный способ – охлаждение в таре
(ящиках, контейнерах, корзинах, мешках и др.). Для этого рассортированную по
размеру рыбу тщательно промывают чистой водой, дают ей стечь, после чего
укладывают в тару со льдом в неразделанном или разделанном виде. При этом на
дно тары помешают слой мелкодробленого льда толщиной 2 – 3 см, поверх него" укладывают рыбу, затем опять слой льда. Крупную рыбу укладывают ровными
рядами головами в разные стороны к стенкам тары, а мелкую насыпают равномерным
слоем толщиной не более 10 см. Возможно и предварительное перемешивание рыбы со
льдом с последующей укладкой рыболедяной смеси в тару, сверху насыпают
дополнительный слой льда.
При хранении и транспортировке рыбы на судах с
охлаждаемыми трюмами расход льда в ящиках составляет от 30 до 40% массы рыбы.
При охлаждении рыбы в бочках на дно насыпают не менее 20 %, а на верхний ряд
рыбы – не менее 30 % всего количества льда.
Контейнеры дают возможность повысить качество рыбы,
обеспечивают экономию льда, доставляемого на промысел, так как при перевозке в
них лед тает на 75% медленнее, чем в ящиках. Термоизолированные контейнеры при
использовании льда применяют только в районах с холодным климатом вследствие
замедленного теплообмена.
В жарком климате термоизолированные контейнеры не
обеспечивают длительное сохранение рыбы, так как из-за медленного снижения
температуры начинается интенсивное развитие микрофлоры.
Охлаждение рыбы льдом имеет ряд недостатков – нерационально
используются производственные помещения, трюмы судов, камеры холодильников;
затруднен количественный и качественный контроль и учет рыбы, в некоторых
случаях не обеспечивается быстрое понижение температуры улова и т. д.
Охлаждение рыбы охлажденной морской или пресной водой имеет ряд преимуществ, к основные из которых
относятся более быстрое снижение температуры рыбы, экономичность процесса при
охлаждении транспортных операциях и выгрузке в конечных пунктах
транспортирования. Наиболее существенные недостатки – набухание мяса промысловых
объектов и его просаливание при использовании охлажденной морской воды.
Отрицательное влияние охлажденной воды уменьшается с понижением температуры,
но оно достаточно выражено даже при близ криоскопических температурах.
Вследствие этого продолжительность хранения улова в охлажденной воде ограничена
несколькими сутками, иногда часами и зависит от технохимических особенностей
обьектов: проницаемости их кожного покрова, консистенции мяса, размеров и др.
Особенно быстро отрицательное влияние охлажденной воды проявляется при хранении
мелкой пелагической рыбы, ракообразных и моллюсков. Более рационально
охлаждение водой и хранение во льду или в сухом холодном помещении.
Охлаждение рыбы в жидкой среде производится погружением или орошением. В качестве
охлаждающей среды используют пресную, морскую воду или 2%-ный раствор хлорида
натрия в пресной воде, осмотическое давление которого соизмеримо с давлением
тканевого сока рыбы.
На промысловых судах рыбу сразу после вылова погружают
в специальных корзинах в бак с циркулирующей охлаждающей средой. Хорошие
результаты дает добавление в холодную воду льда (соотношение рыбы, воды и льда
соответственно 2:1). Охлаждение может проводиться и орошением холодным рассолом
на конвейере, где рыба по мере продвижения орошается через форсунки или другие
устройства.
Достаточно эффективно также использование вместо
водоледяной смеси льда-шуги (канадский метод). Лед-шугу получают путем
медленного снижения температуры воды или раствора до начала формирования мелких
кристаллов (0,05 – 0,07 мм). Образовавшаяся ледяная шуга может быть
отфильтрована в виде сухого льда от незамерзшей части или же вместе с последней
(около 30 с) может быть перекачана насосом в контейнеры либо другую тару. Этот
способ отличается высокими показателями качества и экономичностью по сравнению
с другими.
Продолжительность охлаждения в холодной воде зависит
от размеров рыбы, температуры воды, скорости ее циркуляции, конструкции
охладителя и составляет от нескольких минут до 3 ч и более.
Для охлаждения морской воды используют жидкий азот,
который, кроме того, применяют вместе со льдом для охлаждения и хранения
упакованной и неупакованной рыбы.
В первом случае жидкий азот впрыскивают в морскую воду
для ее охлаждения до 0...– 2 С, после чего загружают рыбу. По мере отепления
воды впрыскивание жидкого азота повторяют. При транспортировании грузовой объем
сюжет охлаждаться жидким азотом путем периодического впрыскивания его в кузов
авторефрижератора. Еще более эффективным является применение жидкого азота в
комбинации со льдом. В результате применения жидкого азота для охлаждения
значительно увеличиваются последующие сроки хранения рыбы (в два-три раза).
Охлаждение рыбы под вакуумом основано на частичном испарении воды с ее поверхности
при понижении давления (не ниже 400 Па), что существенно сокращает
продолжительность охлаждения при незначительных потерях массы продукта.
Копченую рыбу, некоторые виды рыбных полуфабрикатов и
продуктов кулинарии, для которых нежелателен контакт с водой или льдом, охлаждают
в воздушной среде. Применение при этом диоксида углерода или жидкого азота
интенсифицирует процесс и существенно улучшает качество продукта.
Охлаждение животных пищевых жиров
Жиры охлаждают перед упаковкой в тару для придания им
плотной консистенции, однородной структуры, а также торможения окислительных и
гидролитических процессов. При упаковке в крупную тару жиры подвергают
одностадийному охлаждению от 65 до 40'С (говяжий и бараний) и 35'С (свиной и
костный). При упаковке в картонные контейнеры свиной жир охлаждают до 25 –
24'С; при упаковке в мелкую тару на фасовочных автоматах (по 250, 500 г) жиры, предварительно охлажденные до 35'С для большей пластичности, дополнительно охлаждают до
21 – 12'С. При охлаждении перед упаковкой в среде инертного газа в жирах
замедляются химические и биохимические процессы, приводящие к их порче.
Охлаждение молока и молочных продуктов
При производстве, транспортировке, хранении и
реализации молока и молочных продуктов требуется обязательное присутствие холода.
Чтобы сохранить первоначальные свойства
молока, являющегося благоприятной средой для развития микроорганизмов и продления
бактерицидной фазы, его охлаждают сразу же после доения или во время удоя. Для
этого пользуются оросительными охладителями. Они имеют цилиндрическую или
плоскую форму с различной пропускной способностью; с внутренней стороны
теплопередающая стенка для увеличения поверхности делается волнообразной. В
охладителях молоко охлаждают холодной водой, рассолом или тем и другим в
определенной последовательность. В последнем случае верхняя часть внутренней
поверхности охлаждается водой, а нижняя часть более холодной жидкостью –
рассолом. По наружной волнообразной поверхности охладителя тонким слоем стекает
молоко и охлажденное собирается в уловителе, откуда поступает в тару и на
хранение. Охлаждение воды осуществляется льдом, льдосоляной смесью или машинным
способом. В молочной промышленности большое распространение получили
пластинчатые аппараты, в соответствующих секциях которых наряду с охлаждением
происходит подогрев и пастеризация молока. При комбинированной тепловой
обработке молока увеличивается эффективность аппаратов вследствие регенерации
тепла. В аппарате каждая секция состоит из тонких, промежуточных и толстых
пластин со спиралеобразными или другой формы желобками. По желобкам молоко
протекает тонким слоем и охлаждается через стенку холодной водой или рассолом,
текущим по таким же желобкам с противоположной стороны пластины. Охладитель
имеет две секции: в первой охлаждение производится холодной водой, во второй,
до более низкой температуры, – рассолом. Сливки, обезжиренное молоко и смесь
для мороженого наряду с пластинчатыми аппаратами охлаждают и в других
охладителях, в зависимости от производительности и физико-химических свойств отдельных
продуктов.
Замораживание продуктов растительного происхождения
Консервирование плодоовощной продукции замораживанием
позволяет сгладить сезонность в ее потреблении, насытить рацион жизненно
необходимыми витаминами, минеральными элементами, сократить время приготовления
пищи, значительно улучшить ее санитарно-гигиенические показатели.
Способы замораживания. Все способы замораживания подразделяют по виду
теплообмена на конвективные, кондуктивные, испарительно-конденсационные,
смешанные.
Замораживание воздушным способом проводят в
морозильных камерах и туннельных морозильных аппаратах. Последние отличаются
интенсивностью движения воздуха (4 – 12 м/с) и незначительной
продолжительностью замораживания. В зависимости от вида продукта и типа
холодильной установки продолжительность замораживания плодов и овощей при
температуре – 25 ...– 45'С составляет от нескольких минут до нескольких часов.
Преимущество туннельных морозильных камер –
универсальность: в них можно замораживать пищевые продукты разной формы,
размера и в различной упаковке.
Основные критерии при выборе способа замораживания –
быстрота и экономичность процесса. При этом количество теплоты, отводимой
воздухом от продукта, прямо пропорционально площади контакта воздуха с
продуктом, разности температур воздуха и продукта и коэффициенту теплопередачи
от продукта воздуху.
Замораживание в «кипящем слое» (флюидизационный
способ) происходит под действием подаваемого восходящего потока холодного
воздуха, достаточного для поддержания продукта во взвешенном
состоянии. Последнее достигается с помощью мощного потока воздуха, подаваемого
вентиляторами через охлаждающую батарею, а затем через слой замораживаемого
продукта, находящегося, как правило, на сетчатой ленте конвейера. Проходя через
отверстия ленты, воздух поднимает частицы продукта, отделяет их друг от друга и
удерживает во взвешенном состоянии. В установках без сетчатой ленты
замораживаемый продукт не только поддерживается потоком воздуха во взвешенном
состоянии, но и направленным движением перемешается в установке.
Способ флюидизации применяют для замораживания
неупакованных мелких или нарезанных плодов и овощей диаметром до 40 мм длиной до 125 мм. Из продуктов, полученных этим способом, можно готовить различные смеси. Кроме
того, легче механизировать упаковку таких овощей и плодов, осуществлять их
дозировку и употреблять по мере надобности.
Флюидизационные аппараты имеют широкий диапазон производительности
– от 0,5 до 15 сут, а теплообмен в них протекает интенсивнее, чем в обычных
воздушных аппаратах.
При контактном способе замораживания продукт
зажимается между двумя металлическими плитами. в которых циркулирует жидкий или
кипящий хладоноситель. Важное условие – равномерность толщины загружаемых
порций по всей поверхности плиты. В противном случае ухудшается контакт плиты
с остальным продуктом и увеличивается продолжительность замораживания.
Контактные плиточные аппараты непригодны для замораживания продуктов
неправильной формы. При температуре кипения хладагента – 35.. -45'С
продолжительность замораживания продукта в упаковке 0,5 кг составляет 1 – 3 ч, а небольших порций при толщине 50 мм – до 1 ч.
Предварительное охлаждение плодов и овощей
представляет собой процесс быстрого понижения их температуры от начальной
(после уборки урожая) до требуемой при последующих технологических операциях
(транспортировании, краткосрочном или длительном хранении). При немедленной
реализации продукции (поле – прилавок) необходимость в холодильной обработке
отпадает.
Охлаждение непосредственно после сбора обеспечивает
сохранение пищевой и биологической ценности продукта, его вкусовых качеств,
товарного вида и в конечном итоге повышает рентабельность транспортировки,
последующего хранения и реализации продукции.
Быстроохлажденные плоды и овощи дольше сохраняют
устойчивость к возбудителям болезней, развитие же самих возбудителей (бактерий,
плесневых грибов, дрожжей) при быстром охлаждении значительно замедляется. В
результате сокращаются потери плодов и овощей от перезревания, усушки,
заболеваний и порчи. При этом увеличиваются сроки холодильного хранения
яблок, груш винограда на 1 – 1,5 мес, косточковых на 0,5 , мес, ягод на неделю
и более овощей (в зависимости от вида и сорта) от нескольких недель до
нескольких месяцев.
Существуют различные способы предварительного охлаждения:
в потоке воздуха; в потоке воздуха, обусловленном разностью давлений;
жидкостное (гидроохлаждение) ледяной водой орошением или погружением;
снегование, вакуумное в специальных вакуумных охладителях; комбинированное. По
скорости наиболее эффективно вакуумное охлаждение, затем гидроохлаждение, снегование
и воздушное охлаждение. Однако наибольшее распространение получил воздушный
способ в разных модификациях. Воздушный способ охлаждения может применяться: в
обычных камерах холодильного хранения при средней скорости движения воздуха 1 –
1,5 м/с и умеренной кратности циркуляции 30 – 40 объемов/ч; тоннельных камерах
предварительного охлаждения или камерах другого типа при сравнительно больших
скоростях движения воздуха (3 – 4 м/с) и повышенной кратности его циркуляции
(60 – 100 объемов/ч); специальных аппаратах интенсивного охлаждения воздухом
при повышенных скоростях движения (до 5 м/с) и значительной кратности его
циркуляции (до 150 объемов/ч).
Режим охлаждения характеризуется конечной температурой
продукта, продолжительностью периода охлаждения при регламентируемом
температурно-влажностном режиме, скоростью потока охлаждающей среды, кратностью
ее циркуляции, системой воздухораспределения и др.
Разработаны режимы гидроохлаждения: для черешни 1 – 2'С,
абрикосов 2 – 4'С, слив 3 – 6'С. Обработка может проводиться как методом
погружения, так и орошения. При использовании гидроорошения в воду, как
правило, добавляют антисептические вещества (беномил, сантоквин и др ) во
избежание микробиологического обсеменения всей продукции.
Воздушное охлаждение плодов и овощей проводят перед
краткосрочным или длительным хранением в специализированных холодильных камерах
или туннелях до температуры 2 – 15 С в соответствии с особенностями
растительного сырья. Продолжительность охлаждения составляет от 3 – 5 до 80 –
100 мин и более. Зеленую фасоль и огурцы охлаждают и хранят при температуре 5 и
9'С в течение соответственно 20 и 9 дней. Цветная капуста при О'С сохраняется
30 – 40 дней, а сладкий перец при температуре до 2 С – до 35 дней.
Режимы предварительного охлаждения овощей воздухом
зависят от их зрелости и назначения. Так, незрелые томаты рекомендуется
охлаждать медленно – в течение 9б ч до температуры 8'С, а при последующем
хранении периодически (два-три раза) повышать температуру до 20'С (каждый раз в
течение 3 сут), что обеспечивает ровное дозревание томатов и улучшает их
качество. Для зрелых плодов эффективно быстрое понижение температуры до 0'С, в
результате потери сухих веществ снижаются в три раза и увеличивается срок
хранения на 4 – 7 сут. Влажность воздуха поддерживают на уровне 35 – 90%, что
позволяет снизить потери массы и обеспечить длительное хранение овощей.
Установлено, что повышение влажности до 98 – 100 % в
период охлаждения и хранения положительно сказывается на сохраняемости моркови,
репы, брюквы, свеклы, сельдерея, цветной и брюссельской капусты и др. При этом
уменьшаются потери массы, сохраняется тургор тканей, а в некоторых случаях
снижается выделение пектолитических ферментов микроорганизмами, что замедляет
размягчение тканей.
При комбинированном охлаждении продукты могут сначала
подвергаться вакуумному охлаждению до температуры 10 – 15'С, а затем
доохлаждаться воздухом в холодильной камере хранения. Это позволяет быстро
снять тепловую нагрузку в начальный период охлаждения.
Вакуумное охлаждение широко используют за рубежом для
охлаждения грибов, листовой зелени, салата и т.д. в промышленных масштабах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Б о л ь ш а к о в С.А. Холодильная техника и
технология продуктов питания, Москва, Академия, 2003 г.
Г о л о в к и н Н.А. Холодильная технология пищевых
продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.
Г о л о в к и н Н.А., М а с л о в а Г. В., С к о м о р
о в с к а я И. Р. Консервирование продуктов животного происхождения при
субкриоскопи-ческкх температурах. – М Агропромиздат, 1987.
К а з ю л и н Г.П., Ц в е т к о в а Н.Н. Холодильная
обработка пищевых продуктов: учебное пособие. Москва, МГУПБ, 2006 г.