Теоретические основы холодильной технологии

Лекция 1. Теоретические основы холодильной технологии

1.Причины порчи пищевых продуктов

2. Методы консервирования пищевых продуктов

3.Принципы сохранения пищевых продуктов

4. Задачи холодильной технологии

5. Состав и особенности структуры пищевых продуктов

1. Причины порчи пищевых продуктов

Наиболее высокими вкусовыми и питательными качествами обладают свежие продукты как растительного, так и животного происхождения. Ежедневное их потребление не всегда возможно по различным причинам, и к тому же некоторые из них являются продуктами сезонной заготовки. Многие продукты при длительном хранении в обычных условиях не портятся, качество же других продуктов ухудшается: меняется их цвет, консистенция, запах, вкус. Такие продукты относятся к скоропортящимся и для их сохранения требуются специальные условия. Содержание в них значительного количества воды, органических соединений создает благоприятные условия для развития и жизнедеятельности различных микроорганизмов и ферментов.

Факторы, вызывающие порчу продукта:

Рекомендуемые материалы

• действие кислорода воздуха и солнечных лучей;

• очень низкая или очень высокая влажность воздуха;

• биохимические;

• микробиологические.

Воздействие микроорганизмов и тканевых ферментов на пищевые продукты вызывают:

• разложение белков

• гидролиз жиров

• глубокие превращения углеводов

• и другие изменения

2. Сохранение питательной ценности и высокого качества пищевых продуктов в течение длительного периода времени возможно при помощи консервирования:

• сушка;

• вяление;

• соление;

• квашение;

• копчение;

• применение специальных антисептических веществ;

• применение больших концентраций сахара;

• пастеризация;

• стерилизация;

• и др.

Консервирования приводит к ограничению или устранению разрушительного действия на продукты микроорганизмов и снижению активности тканевых ферментов.

2.Методы консервирования

Методы консервирования различаются характером воздействия степенью торможения нежелательных процессов в продуктах.

3.Принципы сохранения пищевых продуктов

4. Задачи холодильной технологии

Выбор того или иного способа консервирования определяется качеством и питательной ценностью продукта в конце процесса хранения и затратами энергии на его консервирование. Наилучшим является тот, который более экономичен и в максимальной степени позволяет сохранить первоначальные свойства пищевого продукта. Наиболее эффективна обработка скоропортящихся пищевых продуктов холодом.

С развитием холодильной техники исследовались режимы и методы использования холода для обработки и сохранения пищевых продуктов. В результате возникла отрасль пищевой технологии – холодильная технология пищевых продуктов, задачами которой являются:

- изучение процессов, протекающих в продуктах и путем изменения температур и воздействия других внешних факторов регулирование этих в нужном направлении;

- разработка рациональных способов внешнего воздействия при холодильной обработке и хранении продуктов и наиболее эффективных режимов осуществления таких процессов с учетом особенностей конкретного вида продуктов и свойственными ему изменениями при хранении;

- создание технических средств для осуществления разработанных способов, анализ и оценка пригодности этих средств для осуществления заданных процессов.

Создание условий для сохранения качества пищевых продуктов посредством искусственного холода составляет сущность холодильной технологии.

Первые исследования явлений, происходящих в пищевых продуктах под воздействием холода, разработка режимов холодильной технологии относятся к концу прошлого столетия, к тому времени, когда появились холодильные машины. С развитием холодильной техники исследовались и совершенствовались режимы и методы использования холода для обработки и сохранения пищевых продуктов. В результате возникла отдельная отрасль пищевой технологии – холодильная технология пищевых продуктов.

Задачами холодильной технологии являются:

1. Исследование состава, структуры свойств пищевых продуктов, изучение процессов, происходящих в продуктах, эффективное регулирование этих процессов в желательном направлении посредством изменения температуры и других факторов

2. Разработка рациональных способов внешнего воздействия при холодильной обработке и хранении продуктов, а также наиболее благоприятных режимов осуществления таких процессов в соответствии со специфическими особенностями каждого вида продуктов и свойственными ему изменениями в процессе хранения.

3. Создание технических средств для реализации разработанных способов; анализ и оценка пригодности таких средств для осуществления заданных процессов.

5. Состав и особенности структуры пищевых продуктов

Пищевые продукты растительного и животного происхождения представляют собой простые или сложные соединения, дисперсии или смеси различных органических и минеральных веществ, безвредных для здоровья человека и способные усваиваться его организмом.

Пищевой продукт состоит из воды и сухих веществ. Сухие представлены основными веществами (белки, жиры, углеводы, макро- и микроэлементы, ароматизирующие и красящие вещества) и биокатализаторами (витамины, ферменты).

Основным компонентом сырья и готовых пищевых продуктов является вода. В пищевых продуктах вода содержится в виде растворов. Ее состояние и прочность связи с раствореннымикомпонентами продукта (дисперсной фазой) определяют консистенцию и структуру продукта, влияя на условия холодильной обработки и последующего хранения продукта.

Согласно новейшим физическим теориям, частицы воды, состоящие из одного атома кислорода и двух атомов водорода, образуют тетраэдр, в вершинах которого два положительно заряженных атома одной частицы притягивают один из двух отрицательно заряженных атомов другой частицы.

Количество воды в пищевом продукте зависит от его вида и агрегатного состояния. Содержание воды в пищевых продуктах колеблется в широких пределах: в растительных продуктах - от 80% до 95%; в различных видах мяса - от 53% до 75% для телятины; в мясе птицы - от 53% для мяса гусей до 75% для мяса цыплят; в рыбе - от 55% до 80%.

Вода является растворителем, обусловливающим течение диффузионных процессов, а также химических и биохимических реакций. Изменение фазового состояния воды является главным фактором, вызывающим торможение этих процессов.

Тканевая влага связана с компонентами продукта. Различают следующие формы связи тканевой влаги с компонентами продукта: химическую, физико-химическую и механическую.

Химически связанная влага- влага, оцениваемая в точных количественных соотношениях. Она очень прочно связана с компонентами продукта и может быть удалена из него в результате химического взаимодействия или при жесткой тепловой обработке.

Физико-химическая связь- удержание влаги в неопределенных количествах. Этой форме соответствуют следующие виды связи: адсорбционно-связанная влага, осмотически удержанная влага.

Физико-механическая связь- удержание влаги в неопределенных количествах: влага макрокапилляров; влага микрокапилляров.

Чаще всего в практической деятельности используются понятия: связанная и свободная влага (вода).

Связанная вода – вода, связанная с коллоидами (в структуре белков и полисахаридов). Содержание связанной воды в продуктах составляет 10% от всей влаги, содержащейся в продукте. Она не подвержена внешним воздействиям, например, не участвует в фазовых превращениях. При замораживании пищевых продуктов (особенно мяса) коллоиды и связанная ими вода обеспечивают сохранение консистенции, а при размораживании способствуют уменьшению потерь сока и питательных веществ.

Свободная вода находится в межклеточном и межволокновом пространстве, непосредственно участвует в общем процессе био-, физико-химического обмена. Под воздействием внешних факторов она легко выделяется из продукта.

Особенности структуры пищевых продуктов

Гистологические особенности продуктов животного происхождения: тканевая система включает ткани: эпительную, соединительную, нервную, мышечную. Последняя состоит из мышечных волокон, соединенных в пучки.

Растительная клетка имеет: клеточную оболочку, ядро, вакуоль, цитоплазму.

Устойчивость микробной клетки к действию низких температур

При воздействии низких температур, особенно при замораживании, снижаются количество и активность микроорганизмов, однако добиться их полного уничтожения невозможно. Это зависит от:

• вида микроорганизма,

• стадии его развития,

• среды обитания,

• скорости и температуры замораживания (охлаждения) продукта

Лекция 2. Холодильная обработка пищевых продуктов

1. Сущность и задачи охлаждения пищевых продуктов

2. Подмораживание пищевых продуктов

3. Сущность, задачи и характеристика процесса замораживания

1.Сущность и задачи охлаждения пищевых продуктов

Среди различных методов консервирования большое значение имеют методы, основанные на воздействии низких температур.

В зависимости от решаемых задач пищевые продукты подвергаются различной глубине холодильной обработки:

- охлаждение

- переохлаждение

- замораживание

- домораживание

- отепление

- размораживание

- холодильное хранение

Охлаждение - это понижение температуры объекта до заданной конечной температуры, но не ниже криоскопической. Охлажденным считается продукт, в толще которого поддерживается температура от 4 до 0°С.

Цель охлаждения:

• сохранение первоначальных свойств и качества продукта в течение непродолжительного времени.

Основная задача охлаждения:

• создании неблагоприятных условий для развития микробиальных и ферментативных процессах в пищевых продуктах.

Внешний фактор воздействия:

• низкие температуры.

При охлаждении задерживаются в результате воздействия низких температур биохимические процессы и развитие микроорганизмов.

Факторы, влияющие на скорость охлаждения

На скорость охлаждения влияет ряд факторов:

• размеры продукта

• величина его поверхности

• масса продукта

• удельная теплоемкость

• начальная температура продукта

• конечная температура продукта

• и другие.

Способы охлаждения

• в потоке воздуха;

• жидкостное охлаждение (гидроохлаждение) ледяной водой методом орошения или погружения;

• снегование;

• вакуумное охлаждение в специальных вакуумных охладителях;

• комбинированное охлаждение.

По скорости наиболее эффективно вакуумное охлаждение, затем гидроохлаждение, снегование и воздушное охлаждение.

Наибольшее распространение в настоящее время получил воздушный способ в разных модификациях.

Воздушный способ 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;

• в 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);

• в специальных аппаратах интенсивного охлаждения воздухом при повышенных скоростях движения (до 5 м/с) и значительной кратности его циркуляции (до 150 объемов/ч).

Охлаждающие среды

Газообразные

• атмосферный воздух

• газообразный диоксид углерода

• газообразный азот

Жидкие

• хлорид натрия

• хлорид кальция

• гликоли

• жидкий азот

• дихлорметан

Твердые

• водный лед

• смесь льда и соли

• «сухой» лед

2.Подмораживание (переохлаждение) пищевыхпродуктов

Подмораживание - это процесс с понижением температуры продукта ниже криоскопической, сопровождающийся частичной кристаллизацией влаги в поверхностном слое. Это позволяет улучшить условия и увеличить сроки хранения продуктов.

Продолжительность хранения продуктов в подмороженном состоянии увеличивается в 2 - 2,5 раза по сравнению с охлажденными. Усушка при этом оказывается меньше, качество продуктов существенно не отличается от качества охлажденных продуктов.

Наиболее широко подмораживанием пользуются для сохранения рыбы, мяса и плодов

Способы подмораживания пищевых продуктов

1. Продукт помещают в камеру, где поддерживается температура до минус 3 °C. Температура продукта постепенно понижается, приближаясь к температуре воздуха камеры. Так подмораживают рыбу, птицу, мясо, зимние сорта яблок.

2. Продукт помещают в морозильную камеру, где замораживается периферийный слой ограниченной толщины. После перемещения продукта в камеру хранения с температурой минус 2...минус 3°С вследствие внутреннего теплообмена во всем объеме продукта устанавливается температура, одинаковая с температурой хранения. Этот способ рекомендуется для подмораживания мяса и рыбы, причем подмораживать рыбу можно контактным способом в рассоле.

Процесс подмораживания делится на два этапа.

• На первом этапе замораживается слой некоторой толщины, и в продукте создается резко неравномерное температурное поле. Если продукт помещен в морозильную камеру, то время обработки невелико. Это позволяет выполнить в непрерывном потоке подмораживание таких продуктов, как мясные полутуши и четвертины.

• На втором этапе происходит внутренний теплообмен в продукте при очень слабом теплообмене с воздухом камеры. Это приводит к приблизительному равенству температуры продукта и камеры.

3.Сущность, задачи и характеристика процесса замораживания

Замораживанием - процесс отвода тепла от продукта, сопровождающийся понижением температуры продукта ниже криоскопической и превращением в лед большей части содержащейся в нем воды.

Цели замораживания:

• обеспечение стойкости продукта во время длительного хранения;

• отделение влаги при концентрировании жидких пищевых продуктов;

• изменение физических свойств продуктов (твердость, хрупкость и др.) при подготовке их к дальнейшим технологическим операциям;

• сублимационная сушка;

• производство своеобразных пищевых продуктов и придания им специфических вкусовых и товарных качеств (мороженое, пельмени и другие быстрозамороженные продукты).

Результаты замораживания продуктов

• прекращается диффузионного перемещение растворимых в воде веществ и, следовательно, питания микроорганизмов и протекание биохимических (ферментативных) реакций

• изменяются внешние признаки и физические свойства продукта (твердость - результат превращения воды в лед; яркость окраски - результат оптических эффектов, вызываемых кристаллизацией льда; уменьшение удельного веса - следствие расширения воды при замораживании; изменение термодинамических характеристик (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность).

При замораживании, происходит частичное перераспределение влаги, травмирование тканей продукта кристаллами льда, а также частичная денатурация белка.

Механизмы (теории) повреждения клеток и тканей при замораживании (различными повреждающими факторами)

• механический - из - за давления образующихся кристаллов льда на строение тканей;

• осмотический - вследствие чрезмерной дегидратации клеток;

• химический - за счет гиперконцентрации солей как вне, так и внутри клеток.

Все эти факторы являются результатом кристаллизации воды и перехода ее в лед.

Механическая теория утверждает, что разрушение клеток вызывается механическим действием кристаллов льда, особенно внутриклеточных.

- Появление кристаллов льда приводит к увеличению концентрации веществ в слое раствора, прилегающем к поверхности кристалла. Вследствие разности концентраций раствора внутри и вне клеток возникает отток влаги из волокон и клеток и намораживание ее на поверхности кристаллов.

- Расширение воды при превращении ее в лед приводит к сдавливанию волокон и клеток, что вызывает дополнительный отток воды из них. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура не станет достаточно низкой, чтобы началось кристаллообразование внутри волокон и клеток, где остается уже небольшое количество влаги в концентрированном растворе.

- Изменяется эластичность и нарушается целостность оболочек клеток, тканей и волокон.

- Нарушается структура клетки:

• при сдавливании клетки происходят структурные перестройки белковых молекул, возникают межмолекулярные реакции и агрегация белковых структур - образуются связи болеепрочные чем водородные

• нарушается пространственная структура макрочастиц белков, что приводит к денатурации

• биологически активные структуры перемещаются с одной поверхности на другую

Изменения жиров при замораживании и хранении являются результатом ферментативных и окислительных процессов. С понижением температуры замораживания скорость химических реакций резко замедляется, соответственно замедляются и химические процессы порчи жиров.

Теория солевой денатурации

В процессе льдообразования происходит перераспределение влаги в ткани и увеличивается концентрация солей в клетках. Под действием повышенной концентрации солей и ряда химических и коллоидных процессов происходят денатурационные изменения белковых веществ.

Факторы, влияющие на процесс кристаллообразования

Характер кристаллообразования зависит:

• от состояния клеточных оболочек

• концентрации растворенных веществ в клетках

• степень гидратации белков и других свойств продукта

• скорости замораживания

• условий замораживания.

Скорость замораживания

Скорость замораживания определяется быстротой продвижения границы раздела между жидкой и отвердевшей фазами от поверхности замораживаемого продукта к его термическому центру.

По скорости замораживание подразделяют на:

• медленное - до 1,0 см/ч (для продуктов, уложенных навалом при интенсивном движении воздуха)

• ускоренное 1 - 5 см/ч (для продуктов в упаковке – в скороморозильных аппаратах)

• быстрое 6 - 10 см/ч (для продуктов небольших размеров, находящихся во взвешенном состоянии – в скороморозильных аппаратах)

• сверхбыстрое - более 10 до100 см/ч (осуществляют в криогенных жидкостях - в жидком азоте, фреоне, углекислоте и др. погружая в них продукты или орошая)

Факторы, влияющие на скорость замораживания

• температура охлаждающей среды

• толщина замораживаемого продукта

• коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта

Устойчивость микробной клетки к замораживанию

При замораживании снижаются количество и активность микроорганизмов, однако добиться их полного уничтожения невозможно. Это зависит:

• от вида микроорганизма,

• стадии его развития,

• среды обитания,

• скорости и температуры замораживания продукта

Факторы, влияющие на качество замороженного продукта

На качество замороженных продуктов оказывают влияние:

• размер, форма и распределение кристаллов льда

• скорость замораживания

• качество исходного продукта

Теплофизические характеристики пищевых продуктов

· энтальпия – функция состояния термодинамической системы – теплосодержание, Дж/кг

· плотность – отношение массы продукта к его объему, кг/м3

· теплоемкость – количество теплоты для нагревания или охлаждения 1 кг вещества на 1оС, Дж/(кг К)

· теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков объекта к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц; коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты перенесенного в единицу времени через поверхность толщиной в 1 метр и площадью 1м2 при градиенте температур 1оС, λ =Вт/м К

· температуропроводность – величина, характеризующая скорость изменения (выравнивания) температуры; численно равна отношению теплопроводности к теплоемкости единицы объема вещества; коэффициент температуропроводности продукта α = м²/с.

Изменение теплофизических характеристик пищевых продуктов при замораживании

При понижении температуры продукта:

• температуропроводность - увеличивается

• плотность – уменьшается

• объем продукта увеличивается

• теплоемкость – максимальна при начальной криоскопической температуре продукта и уменьшается с понижением его температуры

Воздействие процессов замораживания на качество продуктов в размороженном состоянии исследователи объясняют с позиций теории кристаллизации воды.

Основным фактором, влияющим на количество, размеры и равномерность распределения кристаллов льда в тканях является скорость замораживания. От размеров кристаллов зависит степень сохранения целостности естественной структуры тканей.

Если кристаллы льда невелики и их размещение примерно соответствует естественному распределению жидкости в мышечной ткани, то коллоидные системы продуктов претерпевают незначительные изменения и в большей мере восстанавливаются после размораживания.

Степень разрушения структурных элементов тканей зависит также от глубины автолитических процессов в момент замораживания. В процессе хранения также происходит увеличение кристаллов льда, дальнейшее углубление автолитических процессов, явление «старения» белковых коллоидных систем и мембран клеток. Изменения коллоидной структуры тканей, вызываемоеперераспределением воды и увеличением концентрации жидкой фазы при за­мораживании, отражаются на величине влагосвязывающей способности после их размораживания. Они тем больше, чем выше скорость и ниже температура замораживания.

При замораживании и в последующем качество продукта будет зависеть от таких факторов, как: денатурация белков в результате отделения воды от белковой субстанции; рост концентрации минеральных веществ в растворах, содержащихся внутри и вне волокон; механическое воздействие кристаллов льда на стенки мышечных волокон и на соединительнотканные межволоконные прослойки и т.д.

Степень воздействия указанных факторов определяется скоростью кристаллообразования и глубиной фазового превращения воды. Максимальное количество воды переходит в лед при замораживании продуктов при температуре от -1 до -5°С. В связи с этим интенсивность теплообмена при прохождении температурной зоны от -1 до -5°С при замораживании и от -5 до -1°С при размораживании имеет большое значение для получения размороженного продукта высокого качества.

Продолжительность замораживания продуктов и блоков традиционными способами, так от разности температур между продуктом и греющей средой, величины термического сопротивления перехода греющая среда – продукт, толщины продукта (блока) и теплофизических характеристик продукта.

Лекция 3. Хранение охлажденных и замороженных продуктов

1.Холодильное хранение пищевых продуктов

1.1.Требования к холодильному хранению пищевых продуктов

1.2.Условия холодильного хранения скоропортящихся продуктов

2.Отепление и размораживание пищевых продуктов

2.1. Отепление пищевых продуктов

2.2.Размораживание пищевых продуктов

2.3.Размораживание пищевых продуктов в воздухе

2.4.Размораживание в жидких средах

2.5.Контактное размораживание

2.6.Вакуумное размораживание продуктов

2.7.Методы внутреннего нагрева

2.8.Изменения, происходящие в продуктах в процессе размораживания

1.Холодильное хранение пищевых продуктов

1.1.Требования к холодильному хранению пищевых продуктов

Требования к хранению пищевых продуктов оговорены в СанПиН 2.3.2.1324-03 Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов.

Для скоропортящихся и особо скоропортящихся пищевых продуктов должны применяться условия хранения, обеспечивающие пищевую ценность и безопасность их для здоровья человека.

Хранение пищевых продуктов должно осуществляться в установленном порядке при соответствующих параметрах температуры, влажности и светового режима для каждого вида продукции.

Количество продукции, хранящейся на складе организации-изготовителя или организации торговли должно определяться объемом работающего холодильного оборудования (для продуктов, требующих охлаждения) или размерами складского помещения, достаточными для обеспечения соответствующих условий хранения в течение всего срока годности данного продукта.

Не допускается совместное хранение сырых продуктов и полуфабрикатов вместе с готовыми к употреблению пищевыми продуктами.

1.2.Условия холодильного хранения скоропортящихся продуктов

Холодильное хранение пищевых продуктов - период, когда они после охлаждения или замораживания находятся в холодильных камерах или в торговом холодильном оборудовании при температуре, до которой были доведены в результате того или другого из этих процессов.

Цель холодильного хранения пищевых продуктов – замедление изменения состояния хранящихся продуктов.

Режим холодильного хранения совокупность параметров и условий, влияющих на качество продукта (температура, влажность, скорость движения воздуха, состав среды, укладка, продолжительность процесса).

Самое важное условие - поддержание оптимальных режимов постоянным во всем объеме холодильных камер в течение всего времени хранения.

Основным фактором для осуществления холодильного хранения является стабильная низкая температура хранения, но немаловажную роль играют и другие условия.

Иногда при хранении ставится задача не просто затормозить изменения, а направленно их регулировать. Например, при созревании сыров, при выдержке охлажденного мяса с целью его размягчения. При этом выбирают режимы хранения, наиболее благоприятные для развития необходимых изменений, и холодильное хранение становится производственным, технологическим процессом.

Температура хранения большинства охлажденных продуктов находится в пределах от 2 до −2°С. При более высокой температуре хранят растительные продукты, содержащие жиры.

При температурах хранения охлажденных продуктов не прекращаются развитие микрофлоры и ферментативные процессы. Если охлажденные продукты неупакованны герметично, то с их поверхности происходит испарение влаги в воздух камеры. Очень высокая влажность воздуха и местные застои его создают опасность развития микрофлоры. Чтобы предотвратить это, применяют воздушную систему охлаждения, а продукт размещают так, чтобы было достаточное движение воздуха во всем объеме камеры.

В холодильной технологии хранения продуктов различают три основных режима: для охлажденных, подмороженных и замороженных продуктов.

Охлажденные продукты хранят при температуре воздуха на 0,5-2°С выше криоскопической; относительной влажности 85-90%; скорости движения воздуха - 0,1–0,2 м/с. В зависимости от вида, характера и наличия упаковки, их укладывают неполными штабелями (с учетом нагрузки на 1 м² камеры) с прокладкой реек между рядами, подвешивают на крючьях подвесных путей или раскладывают на стеллажах с таким расчетом, чтобы воздух свободно циркулировал вокруг них.

Рекомендуемая относительная влажность воздуха находится в пределах от 75 до 90% для различных продуктов. При такой влажности и скорости движения воздуха усушка хранящихся продуктов незначительна. Относительная влажность и скорость движения воздуха являются основными параметрами, обеспечивающими благоприятные условия хранения продуктов.

Подмороженные продукты хранят при температуре воздуха на 1-2°С ниже криоскопической, относительной влажности 92-95% и скорости движения 0,1–0,2 м/с. При подмораживании мясо, рыбу и птицу хранят в 2–3 раза дольше, чем при охлаждении.

Режим хранения мороженых продуктов устанавливают в зависимости от вида продукта, упаковки, требуемого срока хранения. Хранение замороженных продуктов осуществляется при низких температурах, обеспечивающих более сильное торможение жизнедеятельности микрофлоры и ферментативных процессов. Поэтому основной регулируемый параметр - температура продукта, а значение других условий хранения ослабляется.

Допустимая температура для хранения продуктов −12^оС, а рекомендуемая −18°С и ниже. Согласно рекомендации Международного института холода замороженные продукты следует хранить при температуре не выше −18°С и относительной влажности воздуха 100%. Замороженные продукты укладывают плотными рядами, чтобы исключить циркуляцию воздуха внутри штабеля. Камеры хранения загружают однородными продуктами или с одинаковым режимом (желательно и сроком) хранения.

Обычно при хранении мороженых продуктов не создают принудительное движение воздуха, так как возникают большие потери (усушка) продукта.

К дополнительным факторам, улучшающими условия хранения скоропортящихся продуктов питания, относятся: применение антибиотиков, антиокислителей, ультрафиолетового облучения, озонирование, разноактивное облучение, герметичную упаковку, газовые среды (азот, углекислый газ) и др.

2.Отепление и размораживание пищевых продуктов

2.1.Отепление пищевых продуктов

Перед употреблением охлажденные, подмороженные и замороженные продукты подвергают соответствующей обработке, целью которой является доведение их до состояния, близкого к исходному.

Отепление и размораживание - заключительные операции в непрерывной холодильной цепи, осуществляемые непосредственно перед промышленной или кулинарной обработкой.

Цель этих операций - приведение продукта в состояние, удобное для дальнейшего использования его и как можно более близкое к состоянию, свойственному натуральному продукту высокого качества. Отепление - это процесс, обратный охлаждению, а размораживание (дефростация) - процесс, обратный замораживанию.

Отепление охлажденных продуктов - процесс постепенного повышения температуры продукта до температуры окружающего воздуха при максимально полном сохранении его качества. Отепление позволяет предотвратить отпотевание продуктов при переходе из холодной среды в теплую и соответственно обсеменение их микрофлорой из воздуха.

Такие продукты, как плоды, баночные консервы, должны подвергаться отеплению. Не отепляются соленые рыбные товары, сливочное масло и др. продукты, так как конденсирующаяся на них при повышении температуры влага не причиняет им вреда, а также продукты в герметичной упаковке при условии их быстрого употребления при изъятии из нее.

Отепление проводят в воздушной среде. Чтобы исключить конденсацию влаги на поверхности продукта или усушку продукта влагосодержание и скорость движения воздуха по мере повышения температуры поверхности продукта регулируют так, чтобы обеспечить хороший теплообмен, избежать перегревания поверхности продукта и приблизить состояние воздуха при температуре поверхности продукта к состоянию насыщения водяными парами. Отепление заканчивается, когда температура поверхности продукта становится такой, что при перемещении продукта в новые условия исключается поверхностная конденсация влаги.

Проводят отепление в камерах, оборудованных установками или устройствами для кондиционирования воздуха. Кондиционеры, обеспечивающие необходимые параметры циркулирующего воздуха, оборудованы последовательно включенными воздухоохладителем и калорифером. Воздух из камеры при помощи вентилятора поступает в кондиционер, где охлаждается и подсушивается в воздухоохладителе до необходимого влагосодержания, а затем он переходит калорифер, где подогревается до постоянного влагосодержания и после этого вновь направляется в камеру отепления. Здесь воздух отдает теплоту продукту, повышая его температуру, а сам охлаждается и несколько увлажняется.

При отеплении ускоряются физические, физико-химические, биохимические и микробиологические процессы. Для задержки развития микроорганизмов при отеплении применяют фильтрацию воздуха, озонирование, УФ-облучение и др. При отеплении продукты размещают так, чтобы была обеспечена свободная циркуляция воздуха. Совместное отепление продуктов с резкими специфическими запахами с другими продуктами недопустимо.

При отеплении к продукту должно быть подведено количество тепла равное расходу холода при его охлаждении и в одинаковом по величине температурном интервале. Тепло, подводимое к продукту при отеплении в воздухе, расходуется как на нагрев продукта, так и на испарение влаги с его поверхности. Продолжительность отепления зависит от размеров продукта, вида тары, упаковки, их теплофизических свойств, температуры и ско­рости движения воздуха, начальной и конечной температуры продукта.

2.2.Размораживание пищевых продуктов

Размораживание – это процесс перехода воды продукта из кристаллического состояние в жидкое. Размораживание производят для возвращения продукта в исходное состояние, которое он имел перед замораживанием. Размораживают почти все мороженые продукты, кроме тех, которые могут быть реализованы в мороженом виде (мясо, рыба, мороженое и др.). Перед продажей продукты не размораживают, поскольку при непродолжительном хранении в размороженном состоянии может ухудшиться их товарный вид. Размораживание быстрозамороженных продуктов в мелкой фасовке, как правило, совмещают с их кулинарной обработкой.

При фазовом переходе выделяется тепло плавления. Теоретически он протекает при постоянной температуре равной криоскопической температуре продукта.

Полной обратимости процесса замораживания не происходит. Способность клеток и волокон к влагоудержанию снижается вследствие механического воздействия на них кристаллов льда и снижения способности белковых веществ к гидратации. Поэтому часть сока вытекает из продукта и теряется.

Размораживание как бы происходит в три стадии. На первой стадии продукт нагревается от температуры хранения до криоскопической. Температура продукта быстро повышается, так как замороженный продукт имеет сравнительно большую температуропроводность. Эта стадия размораживания является обратной по отношению к стадии домораживания продукта. Вторая стадия процесса размораживания является обратной по отношению к стадии собственно замораживания. После прохождения криоскопической зоны темп роста температуры продукта при технологическом размораживании снова увеличивается. Эта третья стадия технологического размораживания называется процессом отепления. Она является обратной по отношению к первой стадии технологического замораживания – процессу охлаждения продукта.

Размораживание продуктов осуществляется методами поверхностного или внутреннего нагрева. В первом случае источниками энергии могут быть воздух, пар, жидкость, металлическая теплообменная поверхность, различные виды излучателей. При внутреннем нагреве тепло генерируется непосредственно в толще продукта при использовании микроволнового, диэлектрического или электроконтактного размораживания.

Продолжительность размораживания замороженных продуктов и блоков традиционными способами зависит от разности температур между продуктом и греющей средой, величины термического сопротивления перехода греющая среда – продукт, размеров и толщины продукта (блока), скорости движения окружающей среды и теплофизических характеристик продукта. Продолжительность размораживания значительно увеличивается при наличии упаковки.

При размораживании поток теплоты направлен от поверхностных слоев замороженного продукта к центру через размороженный слой. Теплопроводность размороженного продукта в 2-2,5 раза меньше, чем замороженного, и при большой разности температур могут возникнуть местные перегревы поверхности блока, что отрицательно скажется на качестве продукта. Поэтому при размораживании традиционными способами температуру греющей среды обычно не поднимают выше 20^оС для продуктов животного происхождения и 40^о С для продуктов растительного происхождения. Исключение составляют процессы, в которых размораживание совмещается, например, с кулинарной обработкой продукта. В этих случаях температура греющей среды может быть существенно увеличена.

2.3.Размораживание пищевых продуктов в воздухе

Наиболее часто в качестве греющей среды при размораживании продуктов (блоков) применяют воздух. При размораживании в воздухе подвод тепла происходит в результате двух протекающих процессов: теплообмена между поверхностью продукта и окружающей средой и диффузионного теплопритока внутри размораживаемого продукта. При этом происходит нагрев замороженного продукта от начальной внутренней температуры до достижения криоскопической температуры на поверхности продукта и собственно размораживание, во время которого изменяется фазовое состояние воды во всем объеме продукта. Продолжительность размораживания и технологические аспекты процесса зависят от параметров воздуха. Рекомендуемая температура воздуха не более 20^оС и относительная влажность не ниже 90%. С целью интенсификации размораживания процесс проводят при вынужденном движении воздуха. Упаковка с одной стороны является дополнительным термическим сопротивлением и ее наличие отрицательно сказывается на продолжительности процесса, с другой стороны она препятствует усушке продукта. Обычно продукты и блоки продуктов, предназначенные для промышленной переработки, размораживают в неупакованном виде. Продукт, который после размораживания является готовым для употребления в пищу, размораживают, как правило, в упаковке.

Для мяса и мясопродуктов применение получили лишь способы размораживания в воздухе или паровоздушной среде. Осуществляется размораживание в дефростерных камерах, оборудованных душирующими каналами с соплами, которые располагаются между линиями подвесных путей.

В воздухе размораживается большинство продуктов. Камеры, где производят размораживание, оборудуют кондиционерами или калориферами и системой воздушных каналов. Продукты в таре укладывают штабелями в шахматном порядке; неупакованные продукты развешивают на подвесных путях или размещают на стеллажах. Температуру циркулирующего воздуха постепенно увеличивают, поддерживая ее постоянно на 5-6^о С выше температуры размораживаемого продукта. Процесс заканчивают, когда в толще продукта температура становится равной 0.

2.4.Размораживание в жидких средах

В качестве теплоносителя при размораживании в жидких средах используют воду, а в некоторых случаях 5% раствор поваренной соли. Продукты (блоки) размораживают погружением в жидкость или орошением. Размораживание орошением более эффективно, но и более технически сложно. Для достижения максимального эффекта необходимо обеспечить равномерное орошение поверхности продукта (блока), что не всегда удается.

В воде размораживают рыбу, иногда битую потрошеную птицу, если эти продукты предназначены для промышленной переработки или немедленной кулинарной обработки.

При размораживании в жидких средах рекомендуется небольшая скорость движения теплоносителя, не превышающая 0,3 м/с. В жидких средах продукты, как правило, размораживают в упакованном виде.

2.5.Контактное размораживание

Продукты, замороженные контактным методом, могут подвергаться размораживанию этим же методом. Для размораживания через металлическую теплопередающую поверхность, т.е. контактным способом, применяют устройства, по конструкции аналогичные плиточным морозильным аппаратам, но в качестве теплоносителя используют воду. С целью уменьшения термического сопротивления перехода вода – продукт плиты слегка прижимают к блоку.

Большая толщина продукта или блока при размораживании традиционными способами отрицательно сказывается на продолжительности процесса. Например, продолжительность размораживания блоков мяса толщиной 20, 40, 80 мм при скорости движения воздуха 1 м/с составляет 1,6; 3; 6 ч, а при скорости 4 м/с – соответственно 1,1; 2; 4,2 ч. Поэтому осуществляется поиск разделения крупных блоков, предназначенных для промышленной переработки, на мелкие куски., так как их можно разморозить по одному из вышеуказанных способов.

2.6.Вакуумное размораживание продуктов

Осуществляется и вакуумное размораживание продуктов. Замороженный продукт помещают в контейнер, в котором создан вакуум. Внутри контейнера устанавливается сосуд с водой. В условиях вакуума вода быстро испаряется, и ее пары конденсируются на холодной поверхности продукта. При этом пары воды отдают продукту свою скрытую теплоту конденсации, в результате чего продукт оттаивает. Этот метод относится к методам поверхностного нагрева, когда энергия для оттаивания поступает от поверхности продукта.

2.7.Методы внутреннего нагрева

Эти методы основаны на диэлектрических свойствах замороженных пищевых продуктов, которые поглощают электромагнитные волны с образованием тепла, что вызывает повышение температуры продуктов. Количество тепла, образовавшееся в продукте, в значительной степени зависит от электрических свойств продуктов. Методы дорогостоящие и, тем не менее, применяются, в частности, для размораживания, разогрева и приготовления кулинарных изделий.

Электроконтактное размораживание основано на прохождении электрического тока через размораживаемый продукт, расположенный между двумя электродами. При этом в продукте возбуждается электрический ток, что способствует быстрому выделению теплоты в объеме продукта. Используется для размораживания: блоков рыбы.

Размораживание в высокочастотных установках (микроволновое размораживание) осуществляют в сверхвысокочастотном электрическом поле. Замороженный продукт или блок продукта помещают в переменное электрическое поле. Воздействие поля происходит при отсутствии электрического контакта между электродами и продуктом. При этом продукт быстро разогревается из – за непрерывного смещения электрических зарядов в атомах и молекулах. Продукты, размороженные в микроволновых установках хорошо сохраняют вкусовые качества.

Типы политических режимов - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

2.8.Изменения, происходящие в продуктах в процессе размораживания

На качество размороженного продукта влияют скорость и конечная температура замораживания: качество продуктов, быстро замороженных при низких температурах, сохраняется лучше, чем продуктов при медленном замораживании, Для сохранения высокого качества быстрозамороженный пищевой продукт необходимо так же быстро разморозить.

Изменения, происходящие в пищевом продукте на всех этапах холодильной обработки (охлаждение, замораживание и хранение), становятся заметными только в размороженном виде и проявляются в вытекании клеточного сока. Количество и состав вытекшего сока определяют характер изменений, происшедших в продукте при его холодильной обработке. Характер и глубина этих изменений зависят как от условий холодильной обработки, так и от способа и скорости размораживания.

Чтобы восстановилось содержание влаги в ткани, влага должна сначала пройти фазовое превращение (лед - вода), а затем проникнуть и восстановиться в тех белковых субстанциях и коллоидных системах, из которых она диффундировала в межклеточное и межволоконное пространство при замораживании и хранении с помощью диффузионно-осмотических сил. Способность белковых субстанций и коллоидных систем поглощать и связывать эту влагу определяется их биологической активностью, которая зависит от режимов холодильной обработки продуктов, включая и размораживание.

В начальный период медленного размораживания мышечная ткань оказывается под воздействием концентрированных солевых растворов, что вызывает частичную денатурацию белков и разрушение коллоидных систем. Что способствует, в свою очередь, образованию и вытеканию сока после размораживания и во время последующей обработки. Кроме того, при медленном размораживании быстрозамороженных продуктов сначала происходит укрупнение кристаллов льда, которое сопровождается повреждением структуры ткани и способствует вытеканию сока из продуктов.

При быстром размораживании действие концентрированных растворов менее выражено, чем при медленном.