Процес заморожування продуктів

При температурі нижче 0 ° С в плодах і овочах відбувається переохолодження вологи, що знаходиться в зв'язаному стані (у вигляді розчинів різних мінеральних і органічних речовин). Потім починається процес замерзання - перетворення міститься в клітинах води в лід. Освіта льоду в плодах і овочах знаходиться в прямій залежності від концентрації, властивостей розчинених речовин і від характеру розподілу розчинів в клітинах.

В процесі заморожування харчових продуктів в результаті відведення від них тепла при температурі нижче криоскопической міститься в них в капельножидком стані волога частково перетворюється на лід.

У міру замерзання з розчинів спочатку виділяється чистий водяний лід, в результаті цього концентрація розчинів збільшується і знижується температура його замерзання. Повний замерзання розчину в продукті відбувається при евтектичній температурі (близько -60 ° С).

В процесі заморожування теплоємність продуктів знижується, а теплопровідність і температуропровідність їх збільшуються.

При замерзанні плодів і овочів лід утворюється не в самих клітинах, а в міжклітинних просторах. Цей процес відбувається спочатку швидше, ніж в подальшому.

При температурі -8 ° С в лід переходить близько 72%, а при -15 ° С - близько 79% міститься в них води.

Мал. 6. Криві замерзання бульби картоплі при різних температурах заморожування (по Н. А. Максимову): 1 -11,1 ° С; 2 -5,8 ° С; 3 -2,9 ° С; П1 П2 і П3 - точки переохолодження; 31. 32. 33 - точки замерзання.

На рис. 6 зображені криві замерзання бульб картоплі при різних температурах: -11,1 ° С (1), точка переохолодження -2,5 ° С, а точка замерзання -1,54 ° С; -5,8 ° С (2), точка переохолодження - 2,05 ° С, точка замерзання -1,45 ° С; -2,9 ° С (3), точка переохолодження -1,6 ° С, а точка замерзання -1,22 ° С.

Точка замерзання залежить від швидкості охолодження рослини і швидкості проходження води через стінки клітини в міжклітинний простір. З плодів і ягід найбільш висока температура замерзання у суниці (-0,83 ÷ -0,95 ° С), а найнижча у винограду (Німранг -3,47 ÷ -4,19 ° С) і вишні (Володимирська -3, 51 ° С).

З овочів найбільш висока температура замерзання у шпинату (-0,46 ° С) і найнижча у хрону (-3,12 ° С) і часнику (-2,57 ° С).

Ряд сортів яблук і груш, заморожених до -5 ° ÷ -6 ° С, при повільному розморожуванні залишаються неушкодженими, а при швидкому - змінюються їх натуральні властивості, консистенція, з них випливає сік і вони стають непридатними для зберігання в свіжому вигляді. Це пояснюється тим, що бистрообразующаяся з крижаних кристалів вода не встигає всмоктуватися в клітини, в результаті порушуються осмотичні властивості клітин. При повільному розморожуванні плодів вода встигає переходити в протоплазму клітин і клітини не руйнуються.

При заморожуванні плодів відбувається зміна їх хімічного складу: інвертується сахароза; в деяких випадках збільшується кислотність, в інших зменшується; кількість дубильних речовин різко зменшується.

У деяких плодах і овочах значне зниження температури і утворення кристалів льоду в клітинах не викликають пошкодження тканин. Так, у цибулин ріпчастої цибулі сорту Бессоновский в процесі тримісячного зберігання при -12 ÷ -17 ° С в умовах повільного зниження температури і поступового відтавання тканину повністю відновлювалася і зберігалася здатність проростати.

Деякі зимові сорти яблук (Розмарин, Кандиль синап, Сари-синап, Паперовий ранет, Сніговий Кальвіль) витримують зниження температури до -4 ÷ -7 ° С і зберігання при цих температурах 4 місяці.

Температура замерзання оболонки шкірки у плодів і овочів (за винятком кавунів) нижче температури замерзання м'якоті. Так, м'якоть апельсина починає замерзати при -1,39 ° С, а шкірка - при -2,38 ° С; зерна горошку сорту Консервное диво замерзають при -1,18 ° С, а стулки стручків - при -1,40 ° С.

Температура замерзання плодів і ягід, оброблених цукром, нижче, ніж заморожуються без цукру. Суниця, засипана цукром (дві частини ягід, одна частина цукру), замерзає при -4 ÷ -5 ° С.

При швидкому заморожуванні плодів клітини стінок плодової тканини змінюються незначно, а при повільному відбувається значне руйнування і зміна форми клітин, в результаті чого плоди втрачають велику кількість соку; їх аромат, консистенція і зовнішній вигляд погіршуються.

При швидкому заморожуванні в плодах і овочах припиняються всі біохімічні процеси, що викликають погіршення якості продукту, і призупиняється розвиток бактерій, цвілі і дріжджів, крім того, краще зберігаються вітаміни і скорочуються втрати продуктів.

Якість плодів, овочів, кулінарних виробів не погіршується при заморожуванні до -40 ° С і навіть нижче.

При повільному заморожуванні в повітряних морозильних камерах (-14 ° С і вище), особливо у великій тарі (бочки, ящики), в середині плодів тривалий час підтримується відносно висока температура, при якій не припиняються процеси бродіння, в результаті чого якість продукту погіршується - збільшуються втрати вітаміну С, змінюються желюючий властивості пектину, погіршується аромат, смак і забарвлення плодів. Тому доцільно плоди, овочі та інші продукти заморожувати швидким методом із застосуванням швидкоморозильних апаратів. Крім того, рекомендується заморожувати продукти в дрібній упаковці і при можливо низьких температурах. а також перед заморожуванням охолоджувати плоди та інші продукти і використовувати для заливки плодів попередньо охолоджений цукровий сироп.

Досить ефективним є заморожування плодів під вакуумом в герметичній тарі, так як при цьому краще зберігається їх колір і аромат.

Тривалість заморожування продукту залежить від його фізичних властивостей, геометричної форми, розміру, стану поверхні, а також температури охолоджуючої середовища.

Зменшення товщини замораживаемого продукту, зниження температури охолоджувальної середовища і збільшення коефіцієнта тепловіддачі до неї (шляхом підвищення швидкості її руху) прискорюють процес заморожування.

Тривалість двостороннього заморожування (в плиткових швидкоморозильних апаратах) продукту прямокутної форми (блоки, коробки) можна визначити за формулою

де ф-кількість вологи в продукті, кг / кг;

w - кількість води, вимороженої з продукту, кг / кг;

r0 - теплота затвердіння води, ккал / кг;

у - об'ємна маса продукту, кг / м 3;

Дt - різниця температур замерзання продукту і охолоджуючої середовища, ° С;

б - товщина продукту, м;

Л - коефіцієнт теплопровідності продукту, ккал / (м • год • град);

а - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні продукту до охолоджуючої середовищі, ккал / (м 2 • год • град).

Коефіцієнти тепловіддачі при заморожуванні харчових продуктів наведені нижче.