Охлаждающие среды, их свойства и параметры

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 воздушном доохлаждении происходит частичное удаление приобретенной при орошении тушками воды и одновременно их охлаждение в результате испарения.

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.

Страницы: 1, 2