Сутність процесу заморожування, кріоскопічна температура харчових продуктів

Сутність процесу заморожування. Заморожування як фізичне явище являє собою перетворений-ня в лід вологи, що міститься в продукті, внаслідок зниження його температури нижче криоскопической точки.

Продукт піддають заморожуванню для збереження його корисних властивостей і якості, так як в результаті цього процесу зводяться до мінімуму фізичні, БіоХім-вів і мікробіологічні зміни, які відбуваються в продукті. Досягається це завдяки зниженню темпе-ратури продукту і перетворенню більшої частини води в лід. Зниження температури нижче точки замерзання тка-Невою рідини уповільнює ріст і життєдіяльність мно-гих мікроорганізмів. Перетворення води в лід, опору-тися зростанням концентрації розчинних речовин, знижує біологічну активність води в про-продукті до межі, при якому неможливе зростання біль-шинства мікроорганізмів.

Хімічні реакції також сповільнюються при знижені-ванні температури. Однак на відміну від мікробіологіче-ської діяльності організмів вони продовжують протікати навіть при низьких температурах зберігання.

До заморожування харчових продуктів вдаються для досягнення наступних цілей:

-забезпечення схоронності під час тривалого зберігання;

-відділення вологи при концентруванні рідких харчових продуктів;

-зміни фізичних властивостей продуктів (твердість, крихкість і ін.) при підготовці до подальших технологічних операцій;

-при сублімаційного сушіння;

-виробництва своєрідних харчових продуктів і надання їм специфічних смакових і товарних якостей (морозиво, пельмені, інші швидкозаморожені продукти).

Основна відмінність заморозки від охолодження в тому, що заморожені продукти більш стійкі в збереженні свого стану, так як вода в них перетворилася в лід. Таким чином, заморожені продукти мають ряд наступних відмінностей від охолоджених продуктів:

- яскравість забарвлення; це досягається внаслідок оптичного ефекту, створюваного кристалізацією льоду;

- зменшення ваги і зміна термодинамічних характеристик продуктів, так як при заморожуванні відбувається усушка продукту.

Недоліками заморозки є травмування тканин продукту і часткова денатурація білка. Це відбувається через перерозподіл вологи в процесі заморожування продуктів. Тому деякі покупці вважають за краще купувати охолоджені продукти, а не заморожені. Але необхідно знати, що недоліки заморозки проявляються лише при порушенні технології заморожування продуктів.

Кріоскопічна температура - температура початку утворення кристалів льоду в рідкій фазі харчових продуктів. Температура, що відповідає закінченню льодоутворення, що знаходиться в продукті у вільному або зв'язаному стані води називається евтектичною (кріогідратной) температурою

Чиста вода, як з-Вестн, замерзає при 0 С. Тканинні соки харчових про-дуктів не є чистою водою. У них містяться розчинені солі, цукру, кислоти. Отже, вони є розчинами. Замерзання розчинів починається при більш низьких температурах, ніж замерз-ня чистої води. При замерзанні будь-якого розведеного розчину спочатку виділяється в твердому вигляді чистий розчинник. Температуру, при якій починається ви-ділення твердої фази з розчину, називають точкою його замерзання.

Процес замерзання чистої води до повного перетворюється-щення її в лід відбувається при постійній температурі, яка дорівнює 0 С. Розчини ж замерзають при температурі, що змінюється. На початку процесу, коли вони доведені до точки замерзання, виморожується тільки частина раство-розчинника. При замерзанні харчових продуктів, тканинні соки яких є водними розчинами різних органічних і мінеральних речовин, спочатку перетворюється-тається в лід тільки деяка частина води. На цю частину в розчині залишається менше води, а кількість раство-корінних речовин колишнє, отже, концентрація його збільшується. Для подальшого заморожування температуру знижують. При цьому вимерзає ще некото-раю частка води, що знову збільшує концентрацію ра-створу. Так, продовжуючи знижувати температуру, виморити-жива все більше і більше води з розчину і він стає концентрованим. Однак це відбувається до тих пір, поки концентрація розчину не досягне НЕ-якої певної для даної речовини величини, при якій він весь застигає в суцільну тверду мас-су. Така маса називається евтектикой.

Темпера-тура, при якій відбувається її освіту, називаючи-ється евтектичною температурою, а відповідними-ющая концентрація розчину - евтектичних концентрацією. Евтектична температура є са-мій найнижчою з усіх можливих температур замерзання розчинів даної речовини. Але для різних речовин вона неоднакова. Так, наприклад, для кухонної солі вона дорівнює -21,2 С, а для хлористого кальцію -55 С.

Евтектична температура тканинних соків харчових продуктів знаходиться близько -60 С. Практично в холод-дільной технології харчових продуктів, як правило, не вдаються до заморожування тканинних соків до перебуваючи-ня евтектики.

Воду, перетворену в харчових продуктах в лід, на-викликають вимороженої. Про кількість її судять по збільшенню, який представляє собою відношення вологи, перетвореної в лід, до всього її кількості (в рідкому і твердому станах), що міститься при даній тим-пературі.

При криоскопической температурі w = 0, а при евтектичною - w = 1. Для проміжний-них температур значення цієї величини можна визна-лять за емпіричною формулою:

де tкр - кріоскопічна температура для даного продукту, 0С.

Значення t і tкр підставляють в формулу в абсолют-ном числовому вираженні, тобто якщо температура негативні-кові, то вона береться без знака мінус. Початкова кріоскопічна температура багатьох харчових продуктів, наприклад м'яса, риби, молока, яєць і деяких інших, близька до -1 ° С. Поетів-тому для них наведену формулу можна застосовувати без суттєвої похибки в наступному спрощеному вигляді:

Методи заморожування умовно можна розділити на наступні три групи, засновані:

- на прямому контакті харчового продукту з холодоагентом;

- використанні хладоносителя, який охолоджується холодоагентом в спеціальних теплообмінниках;

- контакті продукту з холодоагентом через металеву поверхню.

Методи заморожування першої групи, які використовують рідкі, тверді і газоподібні холодоагенти, об'єднані загальною назвою - кріогенні методи.

Друга група методів використовує рідкі і газоподібні холодоносії. У разі застосування рідких холодоносіїв використовують погружной метод заморожування в некіпящей рідини, газоподібного холодоносія - повітряний метод.

Третю групу утворюють методи, засновані на контакті продукту і холодоагенту через металеву поверхню, які використовують в основному для продукту правильної геометричної форми або блоку.

Технічні засоби, які забезпечують заморожування харчових продуктів, використовують в машинному і безмашинному способах отримання холоду. Машинним способом забезпечуються наступні методи заморожування: повітряний, погружной в некіпящей рідини, контактний через металеву поверхню. Криогенний метод заснований на безмашинних проточній системі холодопостачання, тобто на системі, в якій робоче тіло не робить замкнутого кругового процесу, тобто передбачається одноразове його використання. Комбінований метод використовують поєднання проточною системи з традиційними машинними способами.