Лекция 5

Лекция 5

Охлаждение пищевых продуктов

План:

1. Сущность процесса и теплообмен

2. Интенсивность и скорость охлаждения

3. Факторы, влияющие на скорость и продолжительность теплообмена при охлаждении

4. Охлаждение и хранение продуктов при близкриоскопических (субкриоскопических) температурах

5. Изменение продуктов животного происхождения при охлаждении и хранении в охлажденном состоянии

Ещё М.В.Ломоносов в своем трактате « Размышления о причинах тепла и холода» сделал вывод о том, что «движение молекул вот истинная причина тепла и холода».

Если теплота подводится, то движение молекул ускоряется и тело нагревается.

Если теплота отводится, то движение молекул замедляется и ело охлаждается.

С физической точки зрения, охлаждением называют любой процесс понижения температуры охлаждаемого тела. В этом смысле охлаждением является процесс понижения температуры во всем интервале температур вплоть до абсолютного нуля.

С технологической точки зрения охлаждением пищевых продуктов называется процесс отвода теплоты от них с понижением температуры до заданной температуры, не ниже температуры криоскопической, т.е. без льдообразования.

Охлаждение - это первый обязательный этап холодильной обработки. Он широко используется для торможения развития в продуктах биохимических процессов, а так же развития микроорганизмов. Тем самым удлиняются сроки хранения продуктов.

Охлаждение характеризуется непрерывным понижением температуры продукта. Сначала охлаждаются поверхностные слои, а затем за счет теплопроводности охлаждение постепенно распространяется в глубь продукта. По мере охлаждения продукта уменьшается разность температур как между слоями продукта, находящимися на различной глубине, так и между поверхностью продукта и окружающей средой.

Наконец, по истечении некоторого времени, которое называется продолжительностью охлаждения, температура всех частей тела выравнивается и становится равной температуре внешней среды. Охлаждение прекращается.

Одновременно с теплообменом при охлаждении пищевых продуктов происходит массообмен между продуктом и охлаждающей средой, что вызывает испарение влаги с поверхности продукта (усушка).

Таким образом, охлаждение – это комплексный процесс тепло- и массообмена.

Принципы отвода теплоты от охлаждающего продукта:

• Путем конвекции, теплопроводности и радиации(излучения)

• В результате фазовых превращений

• Смешанный теплообмен

2.Интенсивность и скорость охлаждения

Интенсивность охлаждения – это отношение общего количества теплоты, отведенной от продукта Q, к продолжительности охлаждения τ.

Эта характеристика используется при сравнительной оценке различных режимов охлаждения и расчетах охлаждающих приборов.

Скоростью охлаждения продуктов называется отношение изменения его температуры к периоду, в течении которого произошло это изменение.

Различают среднюю и истинную скорости охлаждения.

Средняя скорость охлаждения – отношение разности начальной и конечной температур продукта за весь период охлаждения к продолжительности процесса.

Для данного процесса эта величина постоянная.

Истинная скорость охлаждения является функцией времени и с развитием процесса уменьшается.

Средняя и истинная скорости охлаждения используются для сравнения сопоставимых процессов.

3.Факторы, влияющие на скорость охлаждения и его продолжительность

На процесс охлаждения влияют:

• Физические свойства продукта (теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность). Вследствие относительно малой теплопроводности пищевых продуктов их охлаждение требует значительного времени. В особенности медленно охлаждаются продукты с большим содержанием жира, теплопроводность которого в 3 раза меньше, чем теплопроводность мышечной ткани мяса или рыбы.

• Геометрическая форма (пластинка, цилиндр, шар и пр.) и толщина. Если уменьшить вдвое толщину продукта, то продолжительность охлаждения сократится в 4 раза.

• Величина и состояние поверхности, а так же интенсивность теплоотдачи от поверхности продукта к охлаждающей среде

При охлаждении тела имеющего влажную поверхность часть теплоты отводится от него за счет испарения влаги с этой поверхности. Это ускоряет процесс, но сопровождается некоторой усушкой

• Вид охлаждающей среды, ее температура, относительная влажность воздуха, скорость движения, теплофизические характеристики (жидкая, газообразная, твердая, её теплоёмкость, теплопроводность, теплоотдача и т.д.). При понижении относительной влажности воздуха охлаждение протекает быстрее в результате усиленного испарения влаги (ограничивающий фактор – усушка)

• Начальная и заданная конечная температуры продукта.

Понижение температуры охлаждающей среды ускоряет охлаждение. Предел понижения её температуры – недопущение замерзания продукта.

Увеличение скорости движения охлаждающей среды ускоряет охлаждение.

4. Охлаждение и хранение продуктов при близкриотических (субкриотических) температурах.

Если продукты нужно хранить дольше, чем охлажденные, но меньше, чем замороженные, применяется особый вид обработки – переохлаждение и подмораживание.

Холодильная обработка продуктов до температуры криоскопической не сопровождающаяся льдообразованием называется переохлаждением.

Холодильная обработка продуктов ниже температуры криоскопической, сопровождающаяся частичным льдообразованием, называется подмораживанием.

В этом случае продуктам придается температура на 1-2ºС ниже криоскопической, т.е. ниже начала льдообразования в тканевых соках.

Отличие этих видов обработки друг от друга состоит в том, что при переохлаждении не наблюдается выделение кристаллов льда, а при подмораживании оно есть.

4.1. Переохлаждение

Устойчивое состояние переохлаждения достигается только при t= (-2±0,5)ºС. В камере поддерживается температура t=-3ºС и температура продукта постепенно понижается до заданной.

Продолжительность хранения может составлять:

• Для туш КРС до 14-16 суток

• Для тушек птиц до 30 суток

Таким же путем переохлаждают рыбу, зимние сорта яблок.

Но!!! При понижении температуры продукта до -3ºС или при повышении ее до -1ºС происходит нарушение состояния переохлаждения.

Состояние переохлаждения очень неустойчиво (только в микрообъёмах оно может поддерживаться довольно долго). Даже механическое воздействие может нарушить его.

Состояние переохлаждения не нарушает нормального течения посмертных изменений в тканях животных и рыб, но они развиваются медленнее.

4.2 Подмораживание

Более универсален и в технологическом отношении более удобен способ подмораживания. За счёт понижения температуры в поверхностных слоях до -4ºС (на глубине 1 см) достигается увеличение продолжительности хранения мяса, улучшение и упрощение условий его хранения, уменьшение величины усушки.

По качеству подмороженные продукты незначительно уступают охлаждённым, но продолжительность хранения возрастает в 2-3 разу.

Вследствие частичного вымораживания влаги продукты приобретают определенную механическую прочность. Их легко транспортировать и хранить в штабелях (вместо подвески)

Сущность технологии подмораживания состоит в следующем:

1 этап: В морозильной камере на поверхности мяса животных, рубу,птицы создаётся замороженный слой определенной толщины (разной для разных продуктов) с t=(-3 - -5)ºC. (В говяжьих тушах толщина замороженного слоя =2-2,5 см.)

Внутренняя часть продукта остаётся не замороженной (температура не достигает криоскопической и составляет в среднем от +4 до -1ºС

2 этап: Продукт помещается в камеру хранения, где поддерживается температура -2ºС.

В результате внутреннего теплообмена во всем объеме продукта в течении первых суток происходит перераспределение температуры и она выравнивается, достигая температуры хранения (-2 ± 5 ºС) , т.е. на уровне криоскопической температуры.

Подмороженное мясо хранят в штабелях высотой 1,5-2 м. Целесообразно хранить его в отрубах, упакованных в термоусадочную пленку с вакууммированием.

Рыбу подмораживают до температуры в толще от 0ºС до -1ºС, а в подмороженном слое -3 - -5ºС. Подмороженную рыбу укладывают в ящики. Продолжительность хранения с момента вылова 20-25 суток.

Птицу, как и мясо, подмораживают в 2 этапа:

1 этап: Тушки птицы сразу после первичной обработки орошаются ледяной водой до достижения температуры в центре грудной мышцы 6-8ºС, упаковывают.

2 этап: Упакованные тушки замораживают в воздушной среде или в жидкости (растворе NaCl) до образования замороженного слоя толщиной 4-5 мм. Хранят при температуре -2±0,5ºС до 25-30 суток.