Способы холодильной обработки продуктов

Процесс замораживания продуктов

При температуре ниже 0° С в плодах и овощах происходит переохлаждение влаги, находящейся в связанном состоянии (в виде растворов различных минеральных и органических веществ). Затем начинается процесс замерзания - превращения содержащейся в клетках воды в лед. Образование льда в плодах и овощах находится в прямой зависимости от концентрации, свойств растворенных веществ и от характера распределения растворов в клетках.

В процессе замораживания пищевых продуктов в результате отвода от них тепла при температуре ниже криоскопической содержащаяся в них в капельножидком состоянии влага частично превращается в лед.

По мере замерзания из растворов сначала выделяется чистый водный лед, в результате этого концентрация растворов увеличивается и понижается температура его замерзания. Полное замерзание раствора в продукте происходит при эвтектической температуре (около -60° С).

В процессе замораживания теплоемкость продуктов понижается, а теплопроводность и температуропроводность их увеличиваются.

При замерзании плодов и овощей лед образуется не в самих клетках, а в межклеточных пространствах. Этот процесс происходит сначала быстрее, чем в дальнейшем.

При температуре -8° С в лед переходит около 72%, а при -15° С - около 79% содержащейся в них воды.

Рис. 6. Кривые замерзания клубня картофеля при разных температурах замораживания (по Н. А. Максимову) : 1 -11,1° С; 2- -5,8° С; 3- -2,9° С; П₁ П₂ и П₃- точки переохлаждения; 3₁, 3₂, 3₃ - точки замерзания.

На рис. 6 изображены кривые замерзания клубней картофеля при различных температурах: -11,1° С (1), точка переохлаждения -2,5° С, а точка замерзания -1,54°С; -5,8°С (2), точка переохлаждения - 2,05°С, точка замерзания -1,45° С; -2,9° С (3), точка переохлаждения -1,6° С, а точка замерзания -1,22° С.

Точка замерзания зависит от скорости охлаждения растения и скорости прохождения воды через стенки клетки в межклеточные пространства. Из плодов и ягод наиболее высокая температура замерзания у земляники (-0,83÷-0,95°С), а наиболее низкая у винограда (Нимранг -3,47÷-4,19° С) и вишни (Владимирская -3,51° С).

Из овощей наиболее высокая температура замерзания у шпината (-0,46° С) и наиболее низкая у хрена (-3,12° С) и чеснока (-2,57° С).

Ряд сортов яблок и груш, замороженных до -5°÷-6° С, при медленном размораживании остаются неповрежденными, а при быстром - изменяются их натуральные свойства, консистенция, из них вытекает сок и они становятся непригодными для хранения в свежем виде. Это объясняется тем, что быстрообразующаяся из ледяных кристаллов вода не успевает всасываться в клетки, в результате нарушаются осмотические свойства клеток. При медленном размораживании плодов вода успевает переходить в протоплазму клеток и клетки не разрушаются.

При замораживании плодов происходит изменение их химического состава: инвертируется сахароза; в некоторых случаях увеличивается кислотность, в других уменьшается; количество дубильных веществ резко уменьшается.

Плоды с большим содержанием дубильных веществ (рябина, терн, кизил) после замораживания и оттаивания становятся слаще, менее терпкими. Это объясняется тем, что количество дубильных веществ в этих плодах уменьшается вследствие окисления их кислородом воздуха, а глюкоза частично переходит во фруктозу более сладкую, чем глюкоза.

В некоторых плодах и овощах значительное понижение температуры и образование кристаллов льда в клетках не вызывают повреждения тканей. Так, у луковиц репчатого лука сорта Бессоновский в процессе трехмесячного хранения при -12÷-17° С в условиях медленного понижения температуры и постепенного оттаивания ткань полностью восстанавливалась и сохранялась способность прорастать.

Некоторые зимние сорта яблок (Розмарин, Кандиль синап, Сары-синап, Бумажный ранет, Снежный кальвиль) выдерживают понижение температуры до -4÷-7° С и хранение при этих температурах 4 месяца.

Температура замерзания оболочки кожицы у плодов и овощей (за исключением арбузов) ниже температуры замерзания мякоти. Так, мякоть апельсина начинает замерзать при -1,39°С, а кожица - при -2,38°С; зерна горошка сорта Консервное чудо замерзают при -1,18° С, а створки стручков - при -1,40° С.

Температура замерзания плодов и ягод, обработанных сахаром, ниже, чем замораживаемых без сахара. Земляника, засыпанная сахаром (две части ягод, одна часть сахара), замерзает при -4÷-5°С.

При быстром замораживании плодов клетки стенок плодовой ткани изменяются незначительно, а при медленном происходит значительное разрушение и изменение формы клеток, в результате чего плоды теряют большое количество сока; их аромат, консистенция и внешний вид ухудшаются.

При быстром замораживании в плодах и овощах прекращаются все биохимические процессы, вызывающие ухудшение качества продукта, и приостанавливается развитие бактерий, плесеней и дрожжей, кроме того, лучше сохраняются витамины и сокращаются потери продуктов.

Качество плодов, овощей, кулинарных изделий не ухудшается при замораживании до -40° С и даже ниже.

При медленном замораживании в воздушных морозильных камерах (-14°С и выше), особенно в крупной таре (бочки, ящики), в середине плодов продолжительное время поддерживается относительно высокая температура, при которой не приостанавливаются процессы брожения, в результате чего качество продукта ухудшается - увеличиваются потери витамина С, изменяются желирующие свойства пектина, ухудшается аромат, вкус и окраска плодов. Поэтому целесообразно плоды, овощи и другие продукты замораживать быстрым методом с применением скороморозильных аппаратов. Кроме того, рекомендуется замораживать продукты в мелкой упаковке и при возможно низких температурах, а также перед замораживанием охлаждать плоды и другие продукты и использовать для заливки плодов предварительно охлажденный сахарный сироп.

Весьма эффективным является замораживание плодов под вакуумом в герметической таре, так как при этом лучше сохраняется их цвет и аромат.

Продолжительность замораживания продукта зависит от его физических свойств, геометрической формы, размера, состояния поверхности, а также температуры охлаждающей среды.

Уменьшение толщины замораживаемого продукта, понижение температуры охлаждающей среды и увеличение коэффициента теплоотдачи к ней (путем повышения скорости ее движения) ускоряют процесс замораживания.

Продолжительность двустороннего замораживания (в плиточных скороморозильных аппаратах) продукта прямоугольной формы (блоки, коробки) можно определить по формуле

где ф -количество влаги в продукте, кг/кг;

w - количество воды, вымороженной из продукта, кг/кг;

r₀ - теплота затвердевания воды, ккал/кг;

у - объемная масса продукта, кг/м³;

Дt - разность температур замерзания продукта и охлаждающей среды, °С;

б - толщина продукта, м;

Л - коэффициент теплопроводности продукта, ккал/(м • ч • град);

а - коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к охлаждающей среде, ккал/(м² • ч • град).

Коэффициенты теплоотдачи при замораживании пищевых продуктов приведены ниже.

Продукты, имеющие форму пластин, замораживаются при одинаковых условиях в 2 раза быстрее продуктов, имеющих цилиндрическую форму, и в 3 раза быстрее, имеющих шарообразную форму.