Основы низкотемпературных технологий

Первая стадия: охлаждение тонкораспыленной водопроводной водой  с температурой 18^оС. Охлаждение колбас осуществляется за счет испарительного эффекта, температура колбас понижается с 70÷60 ^оС до 40 ^оС. Воздух, насыщенный водяными парами, отсасывается вентиляторами.

Вторая стадия: охлаждение колбас от 40 ^оС до 12 ^оС в камерах со скоростью движения воздуха до 4 м/с, температурой 4 ^оС, относительной влажностью 95%. Понижение температуры осуществляется в течение 12 часов.

Третья стадия: выравнивание температуры колбас по всей толщине  до температуры воздуха в камере с температурой 8 ^оС.

Такой способ имеет много  недостатков: большая продолжительность  процесса, большая усушка (2÷2,2%), большая площадь, занимаемая помещениями. Поэтому в настоящее время все чаще используют способ интенсивного охлаждения колбас, при котором уменьшается продолжительность процесса, практически в 2 раза сокращается усушка и составляет 1,2%. Параметры процесса представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Режим холодильной обработки вареных колбас

Вид колбасного изделия, диаметр, мм	Хладоноситель, температура				Общая продол-житель- ность, мин
	Водопроводная вода, 18оС		Воздух, –10 оС ÷ –12 оС
	Понижение температуры  внутри батона, оС	Продол-житель-ность, мин	Понижение температуры  внутри батона, оС	Продол-житель-ность, мин
Сосиски, Ø20	От 60 до 23	5	От 23 до 8	11	16
Сардельки,Ø40	От 60 до 30	8	От 30 до 8	22	30
Батоны колбас,Ø 65	От 60 до 34	15	От 34 до 8	55	70

 

Первая стадия – орошение водой – осуществляется сразу после варки. Колбасы, сардельки и сосиски на рамах (норма загрузки на одну раму – 200 кг колбасы или 100 кг сарделек и сосисок) транспортируют в течение 2÷3 минут до водяного душирующего устройства. Водопроводная вода разбрызгивается форсунками в количестве 8 штук на одну раму производительностью 5 л/мин при давлении 2÷2,5 кг/см². Устройство для водяного охлаждения работает циклично, что в 3÷4 раза сокращает расход воды и предохраняет целлофановую оболочку от разрыва. Для осуществления второй стадии используют камеры туннельного типа с пультом управления и датчиком для дистанционного измерения температуры. Скорость движения воздуха в камере 1÷3 м/с. Относительная влажность воздуха 95%. Продолжительность охлаждения каждого вида колбас в туннеле регулируется автоматически с помощью реле времени.

 

5.7 Охлаждение птицы

В качестве охлаждающих сред используют воздух, ледяную воду или тающий лед.

При охлаждении в воздухе применяют  два способа укладки птицы:

• в деревянные или металлические ящики, которые не покрывают бумагой и крышками, устанавливают на полки этажерочных тележек либо на деревянные рейки в штабеля в шахматном порядке, соблюдая отступы от охлаждающих приборов 30 см, между штабелями – 10 см;
• поштучно подвешивают за ноги на крючьях вешал-этажерок либо укладывают в ряд на полки этажерочных тележек.

Предварительное охлаждение птицы от температуры  60^оС, необходимой для эффективного удаления пера, до 25 ^оС осуществляется водой в специальных камерах орошения. Охлаждение тушки птицы до 4 ^оС осуществляется в камере с температурой 0 ^оС и относительной влажностью воздуха 95%. Охлаждение при естественной циркуляции воздуха осуществляется в течение 24 часов.

При охлаждении в воздухе чаще используют камеры туннельного типа с поперечной подачей воздуха с температурой минус 4 ^оС со скоростью движения  3÷4 м/с. При таких параметрах, в зависимости от вида и упитанности птицы, охлаждение при укладке в ящики осуществляется за 6÷8 часов, при поштучном охлаждении – за 2÷3 часа.

Охлаждение в воздухе характеризуется  значительной усушкой (1÷2%), птица имеет  неприглядный товарный вид, кожа, поврежденная при общипке, имеет темно-бурый  окрас. Поэтому целесообразно использовать гидроохлаждение ледяной водой. Используется погружение в воду, орошение или комбинированный метод. При погружении в ледяную воду есть опасность бактериального обсеменения. Продолжительность охлаждения при отсутствии циркуляции воды составляет 2 часа. При движении птицы и воды навстречу друг другу охлаждение заканчивается через 40÷50 минут. Для орошения используют специальные форсуночные камеры. Часто используют хлорированную воду. Охлаждение длится 30÷35 минут. Недостатком данного метода является повышенный расход воды. Недостатки воздушного и водяного охлаждения снижаются при использовании комбинированного метода. Птица орошается водопроводной водой в течение 10÷15 минут, затем погружается в ледяную воду на 25÷35 минут.

 

5.8 Охлаждение субпродуктов

Субпродукты укладываются в металлические  ящики либо на противни и располагают  в камере на стационарных стеллажах  либо на передвижных этажерках. Охлаждение должно осуществляться не позднее чем через 5 часов после убоя скота. Температура воздуха в камере 0 ^оС, относительная влажность воздуха 85%. Продолжительность охлаждения составляет 24 часа. Иногда используют прямой контакт с жидкой охлаждающей средой.

 

5.9 Охлаждение яиц

Обычно белок, желток и внутренняя поверхность скорлупы свежеснесенных яиц здоровой птицы стерильны. При нарушении защитного механизма содержимое яиц становится восприимчивым к микробиальной порче. Поэтому яйца в местах производства сразу подвергаются охлаждению. Укладывают в картонные ящики по 360 штук. Охлаждают в воздушных камерах, оборудованных приборами автоматики, где температура вначале поддерживается на 2÷3^оС ниже температуры яиц, затем ее постоянно понижают примерно на 1^оС каждые 1÷2 часа. Относительная влажность воздуха 75÷80%, скорость движения воздуха 0,3÷0,5 м/с. Процесс охлаждения длится 2÷3 суток и заканчивается при достижении температуры яиц 2 ^оС. Яйца нельзя подмораживать. При массовой заготовке яиц могут применяться охладители туннельного типа.

 

5.10 Охлаждение рыбы

Рыбу охлаждают сразу после улова на рыболовецких судах или в береговых холодильниках. Используют дробленый лед, холодную пресную или морскую воду либо 2%-ный раствор NаCl. При охлаждении льдом продолжительность охлаждения зависит, главным образом, от толщины слоя рыбы, дозировки льда, степени его дробления. В качестве тары используют ящики, бочки или трюм судна. На слой мелкодробленого чистого льда укладывают отсортированную рыбу, послойно пересыпая льдом до заполнения тары. Необходимое количество льда определяют по формуле

G_л=Q/ r_л,      (1)

где G_л – масса льда, кг;

       Q – количество теплоты, отводимое от рыбы при охлаждении, кДж;

       r_л – теплота плавления льда, кДж/кг. 

Количество отводимой от рыбы теплоты  можно рассчитать по формуле

Q= G_p · с_p · (t_нач - t_кон),            (2)

где G_p – масса рыбы, кг;

      с_p – теплоемкость рыбы, кДж/(кг·К);

      t_нач, t_кон – соответственно начальная и конечная температуры рыбы, ^оС.

До быстрого охлаждения свежевыловленной рыбы необходимо 75% дробленного  льда по отношению к массе рыбы. Этот способ имеет ряд недостатков. Нерационально используются производственные помещения, затруднен количественный и качественный контроль и учет качества рыбы.

При использовании гидроохлаждения  применяют методы погружения и орошения. Погружение осуществляют в специальных корзинах в бак с циркулирующей холодной жидкой средой. При орошении рыба движется на конвейере. Продолжительность охлаждения в холодной морской воде тушки рыбы массой до 1кг – 1 час, от 1 до 3 кг – 1,5 часа, свыше 3кг – 2÷3 часа.

 

5.11 Охлаждение молока и молочных продуктов

Молоко представляет собой благоприятную среду для  развития микроорганизмов. Однако наличие  в свежевыдоенном молоке бактерицидных  веществ препятствует их развитию. Время действия этих веществ называют бактерицидной фазой. Продолжительность бактерицидной фазы зависит от температуры, что представлено в таблице 8.

Таблица 8 – Зависимость продолжительности бактерицидной фазы молока от температуры

Температура молока, оС	37	30	25	10	5	0
Бактерицидный период, ч	2	3	6	24	35	48

 

Сразу после удоя молоко охлаждают на фермах. Используют аппараты пластинчатого типа, в которых молоко охлаждают до 5÷8 ^оС, т.к. на молокозавод оно должно поступать с температурой не выше 10 ^оС. Можно использовать естественный холод, погружая бидоны с молоком в ванны с грунтовой водой или водой из холодных источников, а добавляя в воду снег или лед, можно получить температуру воды около 0 ^оС. На молокозаводе при приемке молоко также охлаждают до температуры 4 ^оС и загоняют в емкости для хранения.

Готовая молочная продукция (пастериализованное молоко, сметана, кефир, творог и др.) охлаждается в камерах воздушного охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха с температурой 0÷4 ^оС, влажностью 85%. Готовое масло охлаждают и краткосрочно хранят в камере с температурой воздуха от минус 5 ^оС до минус 8 ^оС.

 

5.12 Охлаждение плодов  и овощей

Сразу после сбора урожая плоды  и овощи охлаждают в воздушной  среде с интенсивной циркуляцией  воздуха, в изотермическом транспорте, гидроохлаждением, снегованием, вакуумным  охлаждением. В холодильных камерах для охлаждения продуктов, затаренных и уложенных в штабеля, создается принудительная циркуляция воздуха со скоростью 3÷4 м/с, поддерживается температура, близкая к 0^оС, относительная влажность устанавливается на уровне 85÷95%. При таких параметрах продолжительность процесса охлаждения плодов и овощей от температуры 25^оС до температуры 2^оС, в зависимости от вида, составляет 24 часа. В изотермическом транспорте температура воздуха поддерживается за счет стационарной холодильной установки, а также холодным наружным воздухом, поступающим через открытые двери и люки, либо системой карманов с применением ледяного охлаждения. Продолжительность охлаждения в транспорте соответствует времени транспортировки и составляет 8÷12 часов.

Малостойкие овощи и зелень охлаждают снегованием, что способствует быстрому охлаждению, предохранению от преждевременного увядания. Однако, это требует дополнительных материальных затрат. Снег получают в специальных генераторах либо дробят лед. Такие овощи укладывают в ящики, послойно пересыпая снегом, количество которого должно составлять по отношению к массе овощей примерно 40%.

Гидроохлаждение осуществляется в  специальных аппаратах, оборудованных  конвейерами. Для быстрого охлаждения и одновременной мойки плоды и овощи погружают на 10÷30 минут в ледяную воду либо орошают ею.

Для овощей, имеющих большую поверхность (салат, шпинат), используют вакуумное  охлаждение. Оно основано на частичном  испарении влаги с поверхности  плодов и овощей в вакууме, который  создается с помощью пароэжекторных холодильных машин (давление понижают до 10÷15 мм рт.ст.). Рабочий цикл вакуумного охлаждения продуктов от 23 до 1^оС составляет 25÷30 минут, при этом испаряется 2÷3,2% воды. В то же время при охлаждении в обычной камере в течение 5 часов потери в весе достигают 2,5÷3,5%.

 

5.13 Тепловой расчет процесса  охлаждения

В задачу теплового расчета входят определение продолжительности  процесса и количества теплоты, отводимой в процессе.

 

5.13.1 Определение продолжительности  процесса охлаждения

На продолжительность охлаждения пищевых продуктов влияет большое  количество переменных величин: внутренняя неоднородность, сложность стереометрической  формы, некоторое изменение теплофизических  свойств продуктов, а также экзотермичность  биохимических процессов в продукте, испарение влаги с незащищенной поверхности, колебания температуры охлаждающей среды и пр. Поэтому в холодильной технологии для упрощения теплофизических расчетов процесса вводят эмпирические либо полуэмпирические коррективы, а также пользуются решениями для тел так называемого «простого» охлаждения. Это понятие включает определенные условия:

–   в охлаждаемом теле не должно быть внутренних источников теплоты;

– теплофизические свойства тела не должны меняться во время его охлаждения;

– температура охлаждающей среды и коэффициент теплоотдачи на поверхности тела обязательно постоянны.

Для «простого» охлаждения применим закон регулярного теплового режима, который гласит, что в любой точке охлаждаемого тела скорость охлаждения пропорциональна разности температур этой точки и охлаждающей среды:

     (3)

Проинтегрировав выражение и решив его относительно t_ох, получим выражение

     (4)

где m – темп охлаждения, с ^-1. Темп охлаждения – характеристика быстроты процесса. Определяется опытным путем или по эмпирическим формулам, зависит от формы, размеров, температуропроводности продукта.