Урок 19-20 МДК 02.01 Лекция Тема урока: Технология интенсивного охлаждения и шоковой заморозки. П-1-18

 .

1.История заморозки

2. Способы замораживания продуктов питания

3. Технология заморозки

Вопрос .1: История  заморозки

Заморозка продуктов, которая стала неизменным атрибутом жизни в современных

мегаполисах, зачастую воспринимается как относительно недавнее изобретение. Действительно, замороженные пицца, пельмени и другие блюда составляют немалую часть рациона не только современных холостяков, но и вечно спешащих и занятых жителей крупных городов.

Итак, заморозка продуктов питания – это один из наиболее древних способов сохранения их пригодными в пищу. С незапамятных времен, когда человеческая цивилизация стала перебираться на север, в местности с более низкими температурами, люди постепенно научились запасать впрок добытые мясо, рыбу и дичь, замораживая их.

Однако до XIX века технология заморозки продуктов не применялась в коммерческих целях.

Первый патент на способ сохранения пищи путем ее заморозки был получен в середине XIX столетия в Англии (1842). Автором изобретения предлагалось производить заморозку путем погружения продуктов в раствор соли и льда. Во второй половине позапрошлого века были выданы и другие аналогичные патентные свидетельства, в основе которых лежала заморозка с использованием соле-ледных составов.

В 1861-м, в Америке был выдан патент на метод замораживания рыбы. Сфера распространения замороженных продуктов стала более широкой намного позже, 100 лет спустя,  когда  появился  первых  холодильник.  В  1861  году  в  Сиднее  (Австралия)  был основан первый завод по замораживанию мяса. Одна из первых удачных перевозок замороженного мяса зафиксирована в 1869 году.

Успех замороженного мяса на рынке толкнул производителей на развитие методов замораживания  других  продуктов  питания.  Один  из  методов  –  «холодная  упаковка»  – начал использоваться в 1905 году. Эта первая технология основана на процессе так называемой медленной заморозки: продукция обрабатывалась, дальше раскладывалась по большим контейнерам. Контейнеры в свою очередь переносились в складские помещения с низкой температурой и оставались там до тех пор, пока продукция не превращалась в твердые брикеты. Заморозка продолжалась от одного до трех дней.

Появлению современных технологий замораживания способствовала деятельность американского естествоиспытателя начала XX века Кларенса Бирдси. В ходе поездки на полуостров Лабрадор он обратил внимание на данный способ хранения – его использовали канадские аборигены. Больше всего ученого поразило, что после приготовления замороженная рыба, которая была одним из основных продуктов питания на побережье, практически  не  отличалась  от  свежей.  Вернувшись  в  Нью-Йорк,  Бирдси  начал исследования по заморозке пищевых продуктов, в результате которых пришел к выводу, что медленное замораживание приводит к образованию крупных кристаллов льда, разрушающих  клеточные  оболочки,  а  быстрое  сохраняет  клеточную  структуру  и  вкус пищи. Это открытие явилось отправной точкой для развития технологии «шоковой» (быстрой) заморозки. С ее помощью Бирдси удалось сократить время замораживания продуктов питания с трех дней до нескольких минут.

Впрочем, первые примитивные технологии заморозки не получили широкого распространения до тех пор, пока в 1913 году не был создан первый бытовой холодильник,

работавший по принципу теплового насоса. При этом появление промышленных холодильных установок и даже железнодорожного вагона-холодильника относится ко второй половине XIX века. Изобретение первых устройств для заморозки продуктов позволило перевозить на дальние расстояния рыбу, мясо и фрукты, что снизило цены на продукты и сделало их более доступными для потребителей.

Однако уже в 1916 году ряд экспериментов показал, что для заморозки продуктов требуется значительно меньше времени, чем считалось ранее – всего пара часов. Следующим шагом в эволюции технологии заморозки стало появление в 1930 году первых готовых к употреблению замороженных продуктов в индивидуальной упаковке, полностью подготовленных к продажам в торговой сети. Автором данной новации стал американец Кларенс Бердсай. Работавший натуралистом в Департаменте сельского хозяйства США молодой человек активно интересовался быстрой заморозкой. В ходе одного из опытов Бердсай заметил, что рыба практически мгновенно замерзает при минус 40, однако, при разморозке продукт оказывался вкусным и выглядел свежим.

С тех пор 6 марта отмечается Соединенных Штатах как Национальный день замороженных  пищевых  продуктов  (National  Frozen  Food  Day).  Именно  в  этот  день  в начале весны первые упаковки с замороженной едой появились на прилавках магазинов американского города Спрингфилда.

История развития готовых обедов уходит своими корнями в технологию заморозки продуктов питания для дальнейшего использования. Человечество знакомо с практикой заморозки продуктов уже несколько веков. По мнению ученых, данная технология изобретена случайно народами, жившими в холодном климате, таком как Арктика.

Промышленное производство «на широкую ногу»

В 1922 году он открыл компанию Birds Eye Seafoods, которая пыталась торговать свежеморожеными морепродуктами. Однако покупатели не оценили нововведения. Компания опередила свое время – ведь тогда еще не было ни домашних холодильников, ни охлаждаемых витрин, ни вагонов-рефрижераторов, – что и привело ее к банкротству. Но Бирдси не опустил рук и уже в следующем году основал в прибрежном Глочестере, Массачусетс, другую компанию – General Seafoods, которая с помощью новейшего изобретения Кларенса – двойного охлаждаемого конвейера – занялась заморозкой мяса, овощей и фруктов (и сменила имя на General Foods). В 1929 году Бирдси с большой прибылью продал компанию, оставшись главой исследовательского отдела.

В 1930 году, после многих лет развития, он запатентовал систему шоковой заморозки, которая упаковывала мясо, рыбу или овощи в водонепроницаемые картонные контейнеры. Сразу после этого в 18 магазинах Спрингфилда, Массачусетс, General Foods запустила в продажу 26 товарных позиций под маркой Birds Eye Frosted Foods – замороженное мясо, рыбу, овощи (в основном шпинат и горошек) и фрукты. Он помогал продвигать эти продукты в бакалейные магазины, а также участвовал в продвижении холодильных витрин в магазины в 1934 году. Поначалу покупатели осторожничали, но к лету торговля пошла вполне успешно. В 1934 году компания приняла активное участие в расширении розничной торговли, предложив магазинам недорогие охлаждаемые витрины, а в 1944-м впервые использовала вагоны-рефрижераторы для перевозок на большие расстояния. До тех пор, пока морозильники не были широкодоступны потребителям, его продукция не имела успеха. Однако в 1945 году авиакомпании стали использовать замороженные блюда.

А в 1950-х годах, когда в домах появились бытовые холодильники, свежезамороженные продукты окончательно стали повседневной пищей. Это привело к появлению в 1954 году готовых обедов, которые стали удобной альтернативой домашнего питания.

Вопрос 2 Способы замораживания продуктов  питания

Для холодильной обработки пищевых продуктов предназначено холодильное оборудование, которое в наибольшей степени должно отвечать современным производственным  и  технологическим  требованиям  заказчика.  Для  процесов замораживания данное оборудование чаще всего называяется морозильным.

Способы замораживания пищевых продуктов в зависимости от характера контакта с хладагентами можно разделить на следующие основные группы:

- воздушное замораживание

- с использованием других охлаждающих средств

Морозильное (холодильное) оборудование первой группы делится на холодильные камеры (или туннели), конвейерные холодильные аппараты (с ленточным или спиральным конвейером) и флюидизационные (с псевдоожиженным слоем замораживаемого продукта).

К морозильному (холодильному) оборудованию второй группы относятся: плиточные аппараты (с охлаждающими плитами), погружные аппараты (с охлаждающей жидкостью, в которую погружают замораживаемый продукт), криогенные (с охлаждающей криогенной жидкостью), а также аппараты для замораживания жидких продуктов.

Существуют и комбинированные способы охлаждения.

Воздушное замораживание.

Большое распространение получило холодильное оборудование, в котором продукт замораживается с помощью воздуха (воздушные морозильные аппараты). Продукты размещают в охлаждаемом объеме так, чтобы они обдувались циркулирующим потоком воздуха. Циркуляция воздуха в холодильной камере обеспечивается вентиляторами воздухоохладителя.

Воздушные морозильные аппараты периодического действия работают циклами, с загрузкой и разгрузкой замораживаемого продукта вручную. К ним относятся холодильные камеры и туннели.

Существуют и более сложные модели воздушного холодильного оборудования непрерывного действия. Их используют для замораживания большого объема продуктов в течение длительного времени.

В воздушных морозильных аппаратах применяют различные схемы движения воздуха и замораживаемого продукта. Обычно используют горизонтальную подачу воздуха на  продукт,  но  в  ряде  случаев  применяют  вертикальную,  чтобы  создать  одинаковые условия для обдува продукта.

В  холодильном  оборудовании  непрерывного  действия  потоки  воздуха  и направление перемещения продуктов могут быть параллельными, встречными или перекрестными. Две последние конфигурации чаще применяются в тех случаях, когда нагрев охлаждающего воздуха должен быть минимальным.

Способ  размещения  продукта  и  его  подачи  относительно  воздушного  потока зависит  от  их  размера,  формы  и  упаковки.  Могут  использоваться  поддоны,  люльки, тележки, крюки, конвейеры и т.п.

В воздушных морозильных аппаратах можно замораживать продукты различного типа, размера, формы и в разнообразной упаковке.

Основные достоинства такого морозильного оборудования заключаются в их простоте и гибкости, а также в том, что воздух - естественная для продуктов среда. Их недостатком является необходимость использования мощных вентиляторов, поскольку воздух имеет небольшую теплоемкость.

Кроме того, воздух поглощает влагу, испаряющуюся с поверхности продукта, что приводит к существенной потере массы замораживаемых неупакованных продуктов; также возможна деформация упакованных продуктов.

Важной  проблемой  воздушного  холодильного  оборудования  является необходимость периодического размораживания испарителей. Этот процесс не только снижает производительность оборудования, но и создает опасность роста микрофлоры.

Новое решение проблемы отложения льда в холодильных установках воздушного типа предложила фирма Munters (Швеция). Фирмой создана система сорбционного типа для осушения воздуха, подаваемого в морозильную установку.

Как  показала  практика,  использование  сухого  воздуха  позволяет  в  2-4  раза увеличить период работы морозильной установки до размораживания, что существенно повышает ее рентабельность.

Кроме того, подача сухого воздуха в холодильную установку создает в ней повышенное давление, препятствующее поступлению наружного влажного воздуха. Применение  системы,  осушающей  воздух,  эффективно  и  при  размораживании холодильного оборудования, поскольку сухой воздух ускоряет высыхание поверхностей испарителей.

Морозильные камеры с естественным движением воздуха.

Этот вид холодильного оборудования (морозильная камера) представляет собой теплоизолированное охлаждаемое помещение, оборудованное охлаждающими батареями (испарителями без вентиляторов).

Морозильные камеры обычно используют для замораживания продуктов крупных размеров, когда интенсивность замораживания ограничивается толщиной продукта.

Продукт  подвешивают  или  укладывают  в  виде  штабеля  на  полу  или  полках стеллажа холодильной камеры. Воздух циркулирует над продуктом с минимальной скоростью.

К достоинствам морозильных холодильных камер с естественным движением воздуха относятся: универсальность; простота конструкции; небольшая интенсивность испарения влаги с поверхности; относительно небольшое потребление энергии.

Вместе  с  тем  следует  отметить  и  ряд  недостатков  таких  холодильных  камер: скорость замораживания минимальна, присутствует нежелательная неоднородность поля температур по объему камеры, требуются значительные затраты ручного труда.

Морозильные камеры и туннели с интенсивным движением воздуха.

Морозильные холодильные камеры и туннели обычно используют для замораживания продуктов крупного и среднего размеров любой формы. Продукт размещают на полках тележек или подвешивают таким образом, чтобы он равномерно обдувался воздухом.

В состав холодильного оборудования входят воздухоохладители с принудительным движением воздуха.

В туннельных морозильных аппаратах непрерывного действия обычно предусматривают конвейерную систему, обеспечивающую перемещение продукта по туннелю, его автоматическую загрузку и разгрузку. При туннельной заморозке воздух подается     только     в     охлаждаемый     объем,     в     котором     движется     продукт. Для удобства заморозки продуктов загрузка большинства туннельных морозильных аппаратов непрерывного действия ограничивается продуктами одинакового размера и формы. Однако если в этом туннеле использовать лотки разных размеров, то возможно одновременное замораживание продуктов разных размеров.

В морозильной камере с интенсивным движением воздуха проще обеспечить равномерное распределение воздушного потока в объеме, где находится замораживаемый продукт.

Конвейерные морозильные аппараты.

В конвейерных морозильных аппаратах продукты укладывают непосредственно на ленту конвейера или в металлические формы, и они перемещаются в охлаждаемом объеме с помощью конвейеров различного типа: цепного, лоткового, ленточного и др., непрерывно или циклически.

Наиболее широко распространены аппараты с непрерывно движущимся конвейером

(ленточным, цепным и др.), так как они позволяют замораживать продукты различной

формы, в упаковке и без нее, непрерывно и в автоматическом режиме. Скорость движения непрерывно работающего конвейера регулируется в зависимости от вида и размера продукта.

Имеются  морозильные  аппараты  с  несколькими  конвейерами,  расположенными друг над другом. Продукт поступает на верхний конвейер, затем переводится на расположенный ниже конвейер, движущийся в обратном направлении, и т. д. Достоинствами таких конвейерных аппаратов являются: гибкость в работе, компактность, высокий уровень автоматизации.

Спиральные конвейерные морозильные аппараты.

Спиральные аппараты - это разновидность конвейерных морозильных аппаратов, в которых длинная непрерывная конвейерная лента располагается по спирали ярусами (до 50 ярусов в высоту). Сетчатая лента с продуктом, скользя по направляющим, движется по спирали вдоль вращающегося барабана, который приводит ее в действие за счет трения. Воздух  в  данном  типе  холодильного  оборудования  может  циркулировать  как горизонтально, так и вертикально. Такие морозильные аппараты применяют для замораживания упакованных и неупакованных продуктов, особенно кулинарных полуфабрикатов в составе крупных технологических линий.

Спиральные морозильные аппараты компактны, занимаемая площадь составляет менее 60% площади туннельных аппаратов такой же производительности. Регулирование скорости движения конвейера и воздушного потока позволяет установить оптимальное время               замораживания               для               каждого               вида               продукта. Для поддержания надлежащего санитарного уровня в состав холодильного оборудования включается специальное моющее устройство для ленты, вынесенное за пределы термоизолированного контура.

Основные недостатки - это сложность конструкции и технического обслуживания холодильного оборудования, а также наличие ограничений по виду и форме продукта.

Флюидизационные морозильные аппараты.

Это холодильное оборудование применяют в основном для замораживания продуктов с нежной консистенцией (например, ягод) или влажных продуктов (например, кусочки овощей или фруктов, мелкие креветки), которые смерзаются при замораживании, то есть продуктов, подлежащих так называемой индивидуальной быстрой заморозке. Непременным условием получения такого замороженного продукта является непрерывное движение каждой частицы продукта во взвешенном состоянии. Это достигается с помощью воздуха, подаваемого вентиляторами через охлаждающие змеевики испарителя, а затем через слой продукта.

Скорость движения воздуха такова, что частицы продукта поднимаются и удерживаются во взвешенном состоянии. Для получения флюидизационного слоя замораживаемый продукт должен иметь небольшие размеры, а его форма должна приближаться к сферической.

Продукт в морозильном аппарате может располагаться и транспортироваться только в потоке воздуха в лотке с перфорированным дном и/или на сетчатой ленте конвейера. Перемещение замораживаемого продукта в лотке осуществляется за счет наклона и/или вибрации лотка.

Благодаря  нахождению  продукта  во  взвешенном  состоянии  достигается равномерное распределение продукта в слое, предотвращается слипание и смерзание продукта,  даже  если  он  поступает  очень  влажным,  и  существенно  возрастает теплопередача с поверхности продукта.

Продолжительность замораживания различных видов продукта зависит от модели флюидизационного слоя холодильного оборудования и в среднем определяется скоростью подачи продукта и объемом слоя, который ограничивается по высоте.

В некоторых типах холодильного оборудования предусмотрено во флюидизированном воздушном слое производить только подмораживание поверхностного

слоя продукта, а окончательное его замораживание осуществлять на другой ленте аппарата в режиме обычного воздушного замораживания.

Флюидизационные морозильные аппараты позволяют получать замороженный продукт высокого качества, они компактны, их работа относительно просто автоматизируется, но они предназначены для замораживания только мелкоштучных продуктов и характеризуются значительной потерей массы продукта вследствие испарения и повышенным расходом энергии на работу вентиляторов.

С использованием невоздушных  охлаждающих  средств.

Плиточные морозильные аппараты.

Плиточные морозильные аппараты состоят из совокупности параллельно установленных  металлических  плит,  охлаждаемых  хладагентом,  между  которыми находится продукт. Плиты могут ограниченно перемещаться с помощью гидравлической системы, что требуется при загрузке и выгрузке продукта, а также для создания необходимого  термического  контакта  с  продуктом  для  его  быстрого  замораживания. Чтобы избежать чрезмерной деформации продукта при сближении плит, устанавливают сменные ограничительные пластины с такой высотой, которая несколько меньше первоначальной         толщины         продукта         или         коробки         с         продуктом. Плиты могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально. В холодильном оборудовании с горизонтальными плитами продукт, упакованный в картонные коробки или металлические формы одинаковой толщины, загружают в пространство между раздвинутыми плитами. После загрузки всего аппарата плиты сдвигаются, незначительно деформируя продукт, и начинается режим замораживания. К недостаткам холодильного оборудования этого типа относится низкий уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ.

В аппаратах с вертикальными плитами замораживают неупакованные легко деформируемые продукты (рыба, мясо, пюреобразные массы). Продукт закладывают, засыпают или заливают сверху в полости между плитами, установленными на расстоянии, равном толщине блока. Блоки между плитами формируются непосредственно в момент загрузки  продукта  под  действием  силы  тяжести.  Для  удаления  блоков  после замораживания плиты нагревают, раздвигают, и блоки продукта выталкиваются на разгрузочный конвейер.

К достоинствам плиточных морозильных аппаратов относятся: высокая скорость замораживания даже упакованных продуктов; замораживаемые продукты имеют постоянные форму и размер, что позволяет их без труда штабелировать, достигая при этом высокой плотности штабеля и устойчивости при последующей транспортировке; компактность; не слишком частое размораживание пластин; общая тепловая нагрузка и энергопотребление ниже, чем в воздушных холодильных установках (в связи с отсутствием вентиляторов и более высокой температурой кипения хладагента).

К основным недостаткам плиточных морозильных аппаратов относятся: высокие капитальные   затраты,   а   также   ограничения   по   размеру   и   форме   обрабатываемых продуктов.

В последнее время контактные морозильные аппараты, особенно горизонтально- плиточные,  предложено  использовать  в  качестве  альтернативных  криогенным холодильным установкам для быстрого подмораживания поверхности продуктов.

Наиболее целесообразно применять их для обработки сырых продуктов с липким поверхностным слоем, которые в традиционном холодильном оборудовании не могут быть заморожены поштучно.

К таким продуктам относятся очищенные креветки, мясо двустворчатых моллюсков, рыбное филе и др. Чтобы исключить прилипание продуктов к поверхности плит, последние могут быть обработаны антиадгезионным покрытием или выстланы пленкой.

Благодаря хорошему контакту охлаждающей поверхности с продуктом его поверхностные слои быстро замерзают, после чего продукт направляют на домораживание

в спирально-ленточную воздушную холодильную установку. Этот способ является эффективной, простой и экономически выгодной заменой криогенному замораживанию.

Выпускаются и воздушно-плиточные морозильные аппараты. Продукты в этих моделях холодильного оборудования сначала замораживаются в противнях, помещенных на полки, представляющие собой полые плиты, внутри которых циркулирует хладагент.

Данный вид холодильного оборудования сочетает достоинства установок контактного и воздушного типа – интенсивный теплообмен, способствующий сокращению времени замораживания, относительно низкую энергоемкость процесса, компактность и простоту конструкции холодильного оборудования, а также возможность обрабатывать продукты крупных размеров.

Погружные морозильные аппараты.

Традиционным способом замораживания является иммерсионный (погружением).

При этом способе хладагент непосредственно контактирует с пищевым продуктом и, соответственно создаются лучшие условия для теплообмена между поверхностью продукта и хладагентом.

Эта особенность обусловила ряд преимуществ этого способа по сравнению с воздушным холодильным оборудованием. Иммерсионный способ обеспечивает более высокую скорость замораживания и меньший уровень потерь в процессе замораживания и последующего оттаивания.

Погружные морозильные аппараты предназначены для замораживания продуктов, погруженных в охлаждающую неизменяющую свое фазовое состояние жидкость (водный раствор соли или гликоля).

Заморозка продуктов может достигаться и путем орошения штучных упакованных продуктов. Продукт упаковывают так, чтобы не было взаимного загрязнения продукта и хладоносителя.

В этом холодильном оборудовании можно замораживать штучный продукт неправильной формы и значительной толщины (крупнокусковое мясо, птицу, рыбу). Хладоноситель охлаждается в испарителе, встроенном в корпус аппарата или размещенном отдельно от аппарата.

Вместе  с  тем,  иммерсионному  способу  присущи  и  некоторые  недостатки,  к которым,   прежде   всего,   относится   возможность   проникновения   хладагента   в   тело продукта. В качестве хладагента используют однокомпонентные водные растворы (обычно хлористого натрия) и двухкомпонентные, содержащие хлористый натрий и хлористый кальций.

Рассол можно охлаждать при помощи встроенных или выносных теплообменников, а также путем впрыскивания в раствор жидкого азота.

Фризеры.

Жидкие и пастообразные продукты при наличии соответствующей тары можно замораживать в различных видах морозильных аппаратов. Однако есть холодильное оборудование, предназначенное специально для замораживания таких продуктов. Слой продукта замораживается на внешней или внутренней цилиндрической поверхности скребкового теплообменника-испарителя и непрерывно срезается ножами.

Например, жидкая смесь при производстве мороженого частично замораживается в виде тонкого слоя на внутренней цилиндрической поверхности испарителя, называемого фризером. Образующийся слой мороженого срезается ножами и поступает в середину фризера, где с помощью мешалки насыщается воздухом, и с температурой минус 4°С... минус 6°С поступает на фасовку.

Последующее  замораживание  (так  называемая  закалка)  мороженого осуществляется, например, в морозильном аппарате с интенсивной циркуляцией воздуха.

Для замораживания полуфабрикатов с влажной поверхностью, паштетов или пастообразных продуктов используют барабанные морозильные аппараты, в которых замораживание продукта осуществляется на внешней стороне охлаждаемого барабана. За

оборот барабана продукт замораживается, срезается ножом в верхней точке и поступает на разгрузочный конвейер.

Криогенные морозильные аппараты.

Криогенное замораживание может осуществляться иммерсионным способом или в потоке газов в морозильных аппаратах камерного или туннельного типа.

Криогенное  холодильное  оборудование  предназначено  для  замораживания продуктов при непосредственном контакте с веществами, которые изменяют свое фазовое состояние (кипят, сублимируют) при криогенной температуре.

Для криогенного замораживания применяют также спирально-ленточные холодильные установки. Регулирование процесса в них осуществляют путем изменения объема подачи жидкого хладагента и скорости движения конвейера.

Наиболее широко распространенные криогенные вещества — это жидкие азот N2 и диоксид углерода CO2, которые безопасны при непосредственном контакте с пищевыми продуктами и инертны по отношению к материалам конструкции.

Ранее для замораживания использовались хладагенты (например, R12, R22), очищенные от нежелательных примесей. Благодаря низкой температуре кипения криогенных веществ при атмосферном давлении минус 196°С для жидкого N2 и минус 79

°С для жидкого CO2, достигается большая разность температур и вследствие этого высокая интенсивность теплопередачи от поверхности продукта.

Обычно в криогенных морозильных аппаратах замораживают продукты небольшой толщины, чтобы термическое сопротивление продукта меньше влияло на интенсивность его замораживания. Считается, что чем выше скорость замораживания, тем выше качество замороженного продукта, но следует иметь в виду, что последующее длительное хранение продукта      сводит      на      нет      это      преимущество      быстрого      замораживания. Холодильное  оборудование  с  азотным  замораживанием  (азотные  аппараты)  получило более  широкое  распространение.  В  современных  азотных  аппаратах  продукт замораживают в две стадии: сначала посредством газообразного азота, а затем с помощью жидкого. Это сокращает расход жидкого азота на замораживание продукта.

Аппараты,   охлаждаемые   CO2,   применяют   для   замораживания   многих   видов продукта (мясо, птица, рыба, овощи, готовые блюда). При подаче жидкого CO2 в охлаждаемый объем образуются пар и твердая фаза в виде снега, которая осаждается и накапливается на поверхности продукта и внутренней поверхности конструкции.

Плотный слой снегообразного CO2  на поверхности продукта нежелателен, так как на границе контакта образуется газообразная прослойка, уменьшающая интенсивность теплопередачи. Поэтому в таких аппаратах продукт обычно замораживают при температурах выше минус 78 °С.

Для эффективного использования криогенного вещества и получения более равномерного температурного поля в объеме продукта потоки продукта и криогенного вещества обычно движутся в противоток, а температура выпускаемого в атмосферу газа поддерживается относительно высокой (от минус 50 до 0 °С).

Обычно жидкие N2 и CO2 транспортируют и хранят в сосудах при избыточном давлении. Чтобы сократить потерю хладагента при хранении, надо уменьшить теплоприток путем теплоизоляции и (или) охлаждения сосуда с криогенным веществом, с помощью холодильной                                                                                                                    установки. При хранении жидкого азота суточные потери могут составлять до 1% от общего объема. Поскольку жидкий CO2 можно хранить при более высокой температуре, чем азот, то с помощью холодильной установки можно полностью исключить потерю CO2.

К основным достоинствам криогенных морозильных аппаратов можно отнести следующее: высокую скорость замораживания, достигаемую вследствие очень низких температур криогенных веществ; небольшую потерю массы и высокое качество замороженного продукта; простоту конструкции и  эксплуатации; компактность; низкие

капитальные затраты и энергопотребление; возможность быстрого монтажа и ввода в эксплуатацию.

Главный недостаток такого холодильного оборудования - большие затраты на расходуемые криогенные вещества. Для сокращения потери криогенного вещества в процессе замораживания применяют комбинированное замораживание продукта - сначала криогенным веществом, затем охлажденным с помощью холодильной установки воздухом.

Дело в том, что криогенным веществом в течение короткого промежутка времени можно заморозить поверхностный слой продукта, что обеспечивает минимальную потерю влаги и жесткость структуры замораживаемого продукта. Процесс замораживания завершается в аппарате с интенсивным движением воздуха.

Такой комбинированный процесс замораживания обеспечивает на первом этапе высокое качество продукта при небольшом расходе криогенного вещества, на втором небольшие эксплуатационные затраты.

Вопрос 3 Технология  заморозки

Технология и процессы быстрой (шоковой) заморозки

В процессе замораживания можно выделить три диапазона температур в центре продукта от +20 до 0 °С, от 0 до -5 °С и от -5 до -18 °С .На первом этапе происходит охлаждение продукта от +20 до 0 °С. Снижение температуры продукта здесь идет пропорционально  количеству  работы  по  отбору  тепла.  На  втором  этапе  происходит переход из жидкой фазы в твердую при температурах от 0 до -5 °С. Работа по отбору тепла у продукта весьма значительна, однако температура продукта практически не снижается, а происходит кристаллизация примерно 70% жидких фракций продукта, которую назовем подмо- раживанием. На третьем этапе происходит домораживание при температурах продукта   от   -5   до   -18   °С.   Снижение   температуры   опять   идет   пропорционально выполняемой холодильной машиной работы.

Традиционная технология замораживания, реализованная в виде так называемых низкотемпературных холодильных камер, предполагает температуру в камере (-18) - (-24)

°С. Время заморозки в холодильных камерах составляет 2,5 часа и выше. При замораживании решающую роль приобретает скорость процесса. Установлена тесная связь качества продукта со скоростью замораживания. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о влиянии скорости замораживания на размер кристаллов льда, на структурные и ферментативные изменения в продуктах.

Идея  технологии  шоковой  заморозки  состоит  в  форсировании  режимов охлаждения, подмораживания и домораживания продуктов. Данное форсирование обеспечивается двумя средствами увеличения скорости отбора тепла у продукта: снижение температуры среды до (-30) - (-35) °С; ускоренным движением хладоносителя (в роли которого в камере выступает воздух), что обеспечивается вентилированием испарителя и соответственно интенсивным обдувом продукта. Нужно отметить, что дальнейшее снижение температуры приводит к неоправданным затратам мощности и повышенным деформациям продукта, неравномерность процесса становится слишком велика.

Тема: «Технология  быстрой и шоковой заморозки»

 Вопросы лекции:

1. Оборудование для шоковой заморозки

2 Влияние шоковой заморозки на ткани продукции

.3 Преимущества и недостатки быстрого замораживания

 Краткое  содержание вопросов

Вопрос 1 Оборудование  для шоковой заморозки

Для изготовления (заморозки) быстрозамороженных продуктов, полуфабрикатов и

готовых блюд применяются следующие типы оборудования:

Флюидизационные скороморозильные аппараты предназначены в основном для замораживания мелкоштучного либо измельченного плодоовощного сырья: плодов (слива, персик, абрикос), ягод (клубника, смородина, клюква, черника), овощных рагу и суповых смесей (свекла, морковь, кабачки, сладкий перец, капуста), картофеля фри. Возможно замораживание грибов (целиком или кусочками), а также мелкой рыбы и креветок. Этот класс  аппаратов  обеспечивает  самую  высокую  (среди  воздушных)  скорость замораживания, минимальную усушку и сохраняет высокое качество продуктов. После замораживания   продукт   сохраняет   исходную   рассыпчатую   структуру   и   прекрасно фасуется.

Конвейерные скороморозильные аппараты предназначены для замораживания мясных, рыбных, молочных, мучных полуфабрикатов и готовых блюд: блинов, слоеного теста,  выпечки,  котлет,  бифштексов,  гамбургеров,  сосисок,  вареников  и  пельменей, равиоли и т.д. Толщина замораживаемых изделий может составлять до 25 мм, а длина и ширина до 100 х 100 мм. Эти аппараты позволяют замораживать до 80% ассортимента продуктов, традиционно замораживаемых на импортных спиральных скороморозильных аппаратах. Возможно также замораживание продуктов растительной группы : грибов, клубники, персиков, абрикосов.

Люлечные скороморозильные аппараты предназначены для замораживания фасованных полуфабрикатов из птицы, мяса и рыбы: биточков, котлет, бифштексов, гамбургеров, сосисок (в том числе в вакуумной упаковке), кондитерских изделий, а также различных гарниров и готовых вторых блюд. Толщина замораживаемых изделий может составлять до 80 мм, а длина и ширина до 200 х 150 мм. Масса одного изделия (порции) может достигать 1 кг., а время замораживания 2,5 часов. Спиральные скороморозильные аппараты предназначены для замораживания порционных блюд из мяса, рыбы, плодов, овощей, а также полуфабрикатов в панировке.

Вопрос 2: Влияние шоковой заморозки  на ткани  продукции

Быстрозамороженные  продукты,  полуфабрикаты  и  готовые  блюда  пользуются

популярностью во всем мире. Их потребление в таких странах как Великобритания, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Швеция, Швейцария, США и Япония составляет от 40 до

100 кг в год на человека. Причем ежегодно их производство в этих странах увеличивается на 5-7 %.

В мировой практике ассортимент продуктов консервируемых быстрым замораживанием, чрезвычайно широк. Причем каждая страна производит, прежде всего, продукты специфичные для данного района, климата, традиций. За последние годы особенно интенсивно вырабатываются быстрозамороженные: Плоды, ягоды, овощи, бахчевые, зелень и комбинации из них; Готовые первые и вторые блюда, пироги, булочно- кондитерские изделия; Полуфабрикаты (мясные, рыбные и др.) типа антрекотов, бифштексов, гамбургеров, котлет, палочек, сосисок, пельменей и вареников;Десерты, соки, пудинги, желе, мороженное и т. п. В чем же привлекательность быстрозамороженных продуктов: Продукт почти полностью свободен от несъедобных включений. Он, по существу,   "безотходен"  (кроме   упаковки);   практически   не   отличается   от   свежего,

сохраняет все исходные, натуральные свойства; по своей сути диетичен, кондиционен; расфасован,   дозирован,   порционирован.   Это   удобно   для   любого   потребителя;   Для торговли, общественного питания, для конечного потребителя быстрозамороженный продукт   стратегичен.   Он   не   требует   внимания   при   хранении   и   всегда   готов   к употреблению; Подобный продукт требует минимального времени (минуты) и труда для его приготовления;

Технология шоковой заморозки открывает совершенно новые возможности. Она выводит бизнес на более высокую ступень его развития.

Быстрая заморозка позволяет отсрочить реализацию сельскохозяйственной продукции во времени и перенести место реализации в пространстве. Это своего рода транспорт, расширяющий сферу сбыта продукции не только регионом где ее выращивают и сезоном сбора, но и другими регионами и сезонами. Это транспорт из лета в зиму, с поля на стол.

Например, для хозяйств это возможность часть своей продукции заморозить и реализовать ее непосредственно потребителю по боле высокой цене, чем свежую, в любом месте и в любое время. В России рынок быстрозамороженных продуктов изначально был ориентирован в основном на импортную продукцию. Сейчас приоритеты смещаются в сторону продукции отечественного производства. Хотя доля импорта свежезамороженной плодоовощной продукции по прежнему велика.

Из всего вышесказанного следует, что неоспоримые преимущества технологии шоковой заморозки позволяют окупить разумные затраты на скороморозильное оборудование в достаточно короткие сроки. Кроме того, технология шоковой заморозки становится своего рода стандартом для производителей и потребителей замороженной продукции, без которого затруднен ее сбыт.

Вопрос 3: Преимущества и недостатки быстрого замораживания

Основные преимущества, которыми отличается шоковая заморозка

Использование шоковой заморозки на предприятиях общественного питания и в торговле позволяет эффективно решить целый ряд задач, среди которых:

∙         Повышение   производительности   труда    персонала,   привлеченного   к    процессу предпродажной подготовки товаров в торговой сети;

∙    Сокращение потерь, вызванных порчей продуктов, из-за ненадлежащего хранения;

∙         Возможность  перенаправить  трудовые  ресурсы  на  другие  участки  работы,  снизив количество работников, обеспечивающих процесс хранения скоропортящихся продуктов;

∙         Сэкономить  на  оплате  услуг  потребленной  электроэнергии,  из-за  оптимизации  ее расходования и сокращения времени работы холодильного оборудования.

Популярность технологии шоковой заморозки обеспечивают такие факторы, как:

∙         Уменьшение потерь в весе замороженных товаров, когда жидкость остается внутри продуктов, не вытекая после их разморозки;

∙         Сохранность  пищевой  и  биологической  ценности  продукции,  химический  состав которой остается неизменным, после размораживания;

∙         Сокращение числа вредоносных бактерий, повышение степени безопасности продуктов для здоровья человека;

∙         Увеличение срока хранения продукции, благодаря замораживанию всех химических процессов, в том числе – процесса разложения;

∙         Создание     оптимальных     условий     хранения     скоропортящихся     товаров,     при одновременном снижении количества их отходов, при реализации конечному потребителю или кулинарной обработке.

Недостатки:

- высокая стоимость оборудования

- высокое потребление энергии