Основы низкотемпературных технологий

Биологическая роль клубней, корнеплодов и луковиц состоит в образовании семян на втором году жизни. С наступлением осени они переходят в состояние покоя, т.е. естественного приспособления к неблагоприятным условиям внешней среды. Происходит временная приостановка всех жизненных процессов. Биохимические процессы активизируются, спустя определенный для каждого вида и сорта период хранения. Резко возрастает интенсивность дыхания, происходит передвижение питательных веществ к ростовым точкам, начинается прорастание овощей этой группы, что снижает содержание в них питательных веществ. Для сохранения овощей необходимо создать условия для предотвращения прорастания, т.е. обеспечить длительное и устойчивое состояние покоя.

Важным процессом, происходящим в плодах и овощах всех трех групп  после сбора, является испарение влаги. Количество испарившейся влаги зависит от свойств плодов и овощей, их влагоудерживающей способности. С испарением влаги связано не только снижение массы плодов и овощей, но и увядание, которое снижает питательную ценность, способность к хранению, товарный вид продукции. Особенно быстро увядают листовые овощи, отличающиеся слабым влагоудержанием.

Т.к. продукты растительного  происхождения отличает большое  содержание воды, то они являются хорошей  средой для развития микрофлоры. Микроорганизмы чаще поражают помятые, перезрелые, поврежденные плоды и овощи, затем болезнь передается на здоровые, неповрежденные. Наиболее распространенные болезни – черная плесень и мокрая бактериальная гниль.

Т.о., чтобы затормозить физические, биохимические, микробиологические процессы, уменьшить потери влаги, плоды и овощи надо быстро охлаждать. Отсутствие или задержка в охлаждении ягод, косточковых плодов исключает возможность краткосрочного хранения, усиливает предрасположенность к различным физиологическим заболеваниям. Например, при охлаждении груш через 24 часа после сбора, через пять недель, при хранении при температуре 0^оС, порчи не наблюдалось, а в грушах, охлажденных через 96 часов после сбора, за тот же срок хранения и при тех же условиях было обнаружено около 30% испорченных.

Т.о., предварительное  охлаждение (охлаждение свежего продукта) - первое и очень важное звено  в общей цепи холодильной технологии пищевых продуктов.

5.3 Сущность  процесса охлаждения

Сущность процесса охлаждения заключается в понижении температуры продукта посредством теплообмена с охлаждающей средой, не сопровождающемся льдообразованием. В качестве охлаждающих сред используют воздушную среду, воду (ледяную), лед и снег.

Процесс охлаждения протекает  теоретически согласно закону Фурье  о теплопроводности твердых тел: cначала охлаждаются поверхностные слои, затем охлаждение постепенно распространяется вглубь тела. По истечении некоторого времени τ_ох, составляющего продолжительность охлаждения, температура всех частей тела выравнивается и становится равной температуре охлаждающей среды t_ср. Скорость охлаждения уменьшается на протяжении всего процесса, если температура и другие параметры среды не меняются. В начале процесса охлаждение протекает быстрее, чем в конце, т.к. разность температур между продуктом и средой (t_пр - t_ср) в начальный период самая большая. Динамика изменения температуры продукта в процессе охлаждения представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Динамика процесса охлаждения

За характерную температуру  продукта принята температура в толще, для мясных туш – на глубине 6 см в толще бедра, для птицы – на глубине 4 см в толще грудной мышцы. Предельной температурой процесса охлаждения является криоскопическая температура. Продукт можно считать охлажденным, если его характерная температура достигла 4^оС, тогда на поверхности продукта она будет близкая к криоскопической.

5.4 Факторы,  влияющие на выбор режима охлаждения пищевых продуктов

В зависимости от вида и свойств пищевых продуктов  применяют различные технические  средства и технологию охлаждения. Для осуществления процессов холодильной обработки на пищевых предприятиях используют два вида холодильных объектов: камеры холодильной обработки, в которых охлаждающей средой является воздух, и холодильные технологические аппараты, в которых в качестве охлаждающих могут быть использованы различные среды. Холодильные объекты могут быть периодического и непрерывного действия. Камеры и аппараты периодического (циклического) действия загружаются полностью, и работают циклично (загрузка, холодильная обработка, разгрузка). В камерах (аппаратах) непрерывного действия загрузка, холодильная обработка и разгрузка происходят одновременно. Различают камеры и аппараты туннельного типа. Это объекты, длина которых в несколько раз превышает ширину. Время прохождения продукта по туннелю соответствует продолжительности холодильной обработки, загрузка и разгрузка происходят одновременно на двух противоположных сторонах туннеля.

Процесс охлаждения нужно  осуществлять как можно быстрее, так как это обеспечивает наиболее эффективное торможение всех изменений, которые сокращают продолжительность хранения и могут нанести ущерб качеству продуктов.

Ускорить процесс можно различными способами.

1. Выбирая среду с лучшими теплофизическими свойствами. Охлаждать продукты можно в воздухе, в жидкостях (воде, морской воде, слабых солевых растворах), в водном льде. Из перечисленных сред наибольшую теплоемкость имеет вода. Теплоотдача к воде в десятки раз больше, чем к воздуху. Т.о., интенсифицировать процесс можно, используя жидкие охлаждающие среды.
2. Понижая температуру охлаждающей среды. Понижение температуры среды ограничено возможностью подмораживания или замораживания продукта. В связи с этим, температура среды должна быть не ниже криоскопической температуры продукта. При использовании воды понижение температуры возможно лишь до температуры ее замерзания.
3. Увеличивая скорость движения среды. Чем выше скорость движения охлаждающей среды, тем лучше теплоотдача от поверхности продукта к среде. Для создания движения необходимы специальные устройства, на привод которых необходимы затраты электроэнергии. Т.о., использование этого фактора для интенсификации процесса ограничено экономическими показателями. Поэтому скорость движения воздуха в камерах охлаждения пищевых продуктов обычно составляет 1÷3 м/с.

При использовании в  качестве охлаждающей среды воздуха  на качество и потери продукта влияет относительная влажность. Относительная  влажность воздуха влияет на усушку продукта: чем она выше, тем меньше усушка. Однако специальных увлажняющих устройств в камерах охлаждения пищевых продуктов не предусматривают. Во-первых, процессы холодильной обработки по сравнению с холодильным хранением непродолжительны, и усушка за время охлаждения не имеет большой величины. Во-вторых, увлажнение воздуха способствует развитию и размножению микроорганизмов, которых на поверхности  охлажденных продуктов достаточное количество. Относительная влажность воздуха в камерах охлаждения пищевых продуктов самоустанавливается за счет испарения влаги с поверхности продукта и конденсации ее на поверхности охлаждающих приборов на уровне 85÷90%.

Использование упаковочной  тары защищает продукт от неблагоприятного воздействия охлаждающей среды, уменьшает усушку продукта. Однако использование тары – это дополнительные экономические затраты, к тому же, не все продукты могут быть упакованы (мясные туши, полутуши). При выборе тары учитывают качественные, эстетические и экономические показатели. Упаковочная тара, как и ее отсутствие, определяет способ укладки продукта, который должен обеспечить хорошее омывание продукта охлаждающей средой. При выборе способа укладки также учитывают экономические показатели. Вместимость камеры охлаждения (аппарата) должна быть как можно больше, занимаемая ими площадь – как можно меньше.

Несмотря на общие  принципы выбора режима охлаждения, технология охлаждения некоторых пищевых продуктов  имеет свои особенности, которые  и будут рассмотрены ниже.

5.5 Технология  охлаждения мяса и мясопродуктов

Из цеха убоя скота  и разделки туш говяжье и свиное мясо в полутушах или четвертинах,  баранье в тушах поступает в камеры охлаждения по подвесным путям в парном (температура не ниже 35^оС) или остывшем (температура не выше 17^оС) состоянии. На участке длиной 1м подвесного пути на крючьях размещают по 2÷3 говяжьих и 3÷4 свиных полутуши. Бараньи туши развешивают на рамах в один или два яруса по 10÷20 штук. Т.о., норма загрузки 1м подвесного пути, определяющая вместимость камеры, в среднем составляет: для говядины – около 280 кг/м, для свинины – 225 кг/м, для баранины – 180 кг/м. В камерах туннельного типа вдоль туннеля по ширине расположены 3÷4 ветви подвесных путей или 2 ряда передвижных стеллажей. Загрузка камер идет вручную или при помощи конвейера. При этом мясо сортируют по категориям, упитанности и массе, чем достигается равномерное охлаждение всей партии до конечной температуры. Процесс охлаждения мясных туш считается завершенным, когда температура в толще бедра составляет от 0^оС до 4^оС. Обычно для охлаждения мяса используют воздушную среду. Охлаждение мяса в воздухе производят различными способами. Наиболее часто применяют однофазный и двухфазный способы охлаждения, которые подразделяются, соответственно, на медленный, ускоренный, быстрый и сверхбыстрый. Параметры различных способов охлаждения мяса приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Технологические  параметры различных способов охлаждения мяса (говядины)

Для осуществления первой стадии двухстадийного охлаждения используют,

главным образом, камеры непрерывного действия. Мясо загружается  непрерывно и синхронно с работой  конвейера цеха убоя и разделки туш. Туши и полутуши с помощью конвейера  перемещаются по всем ветвям подвесных путей, через все зоны камеры, что приводит к равномерному охлаждению всего мяса. Благодаря постоянной и равномерной загрузке, изменение тепловой нагрузки в процессе охлаждения мяса в камере непрерывного действия незначительно, что положительно сказывается на постоянстве температурного режима. Для осуществления второй стадии двухстадийного охлаждения и для одностадийного охлаждения мяса используют преимущественно камеры цикличного действия. Вспомогательные операции (загрузка, выгрузка, подготовка камеры) составляют 4÷6 часов в зависимости от степени механизации погрузочно-разгрузочных работ и автоматизации холодильной установки. Продолжительность процесса охлаждения исчисляется от начала загрузки до начала выгрузки.

Наилучшие технологические  показатели достигаются при двухфазном сверхбыстром (шоковом) охлаждении. Усушка снижается по сравнению с однофазным охлаждением в 1,4÷2 раза. Продолжительность процесса сокращается, и сокращаются производственные площади; лучше товарное качество мяса. Основной недостаток данного способа охлаждения – повышенная жесткость мяса.

5.6 Технология охлаждения  колбасных изделий

В колбасных цехах температура  воздуха должна быть 12^оС, относительная влажность 70÷80%. Такой режим достигается путем кондиционирования воздуха. Мясо для сырокопченых, копченых изделий сначала солят при температуре 4 ^оС в течение 18÷72 часов. Затем мясо измельчают в куттерах. Энергия куттера переходит в теплоту, в связи с чем нарушается консистенция фарша, повышается его температура. Для предотвращения этих процессов к фаршу добавляют дробленый лед в количестве 15÷40% от массы фарша. Лед получают в льдогенераторах, которые устанавливают непосредственно в цехе во избежание потерь при транспортировке.

После приготовления фарша его  выдерживают в камерах с температурой 0÷4 ^оС в течение 18÷24 часов. Затем фаршем наполняют оболочки. Батоны колбас выдерживаются в осадочных камерах для уплотнения фарша и подсушивания оболочки при температуре 4÷8 ^оС в течение: полукопченые 2÷4 часов, сырокопченые 24÷48 часов. После этого (вареные – сразу после наполнения оболочки) колбасы отправляют на тепловую обработку и далее – на охлаждение.

Традиционным является способ охлаждения вареных колбас в 3 стадии.