Замораживание пищевых продуктов

Продукты необходимо правильно обработать перед замораживанием для того, чтобы оптимизировать качество и срок хранения продукта.

Когда продукт необходимо сохранить в первоначальном свежем состоянии относительно долгое время, его замораживают и хранят при температуре ниже −17,7°С. Необходимо замораживать только высококачественные продукты в хорошем состоянии. Отбор надлежащих овощей и фруктов очень важен, если их нужно поместить на низкотемпературное хранение. Некоторые сорта не подходят для замораживания, так как процессы сильно снижают их качество или сокращают срок хранения. Овощи и фрукты, которые помещают на низкотемпературное хранение, необходимо собрать при полной степени зрелости. Их необходимо быстро обработать и заморозить для того, чтобы минимизировать нежелательные химические изменения вследствие ферментативной и микробной активности.

Подготовка овощей для замораживания

Овощи необходимо обработать перед замораживанием. Их необходимо:

1. очистить и вымыть, чтобы удалить все инородные материалы с поверхности листьев, грязь, насекомых и соки;

2. бланшировать в горячей воде или паре при 100°С, чтобы уничтожить естественные ферменты;

3. охладить до 10°С немедленно после бланшировки, чтобы оставшиеся бактерии их не испортили;

4. заморозить и поместить на низкотемпературное хранение.

 Бланшировка — это процесс, при котором пищевые продукты быстро нагревают до температуры, которая уничтожает большинство микроорганизмов, но продукт не должен приготовиться. Это делают для уничтожения большинства ферментов, что весьма увеличивает срок хранения замороженных овощей. Продолжительность бланшировки зависит от вида овоща, обычно она длится от одной минуты для зеленой фасоли до 11 минут для больших початков кукурузы. Хотя большая часть микробов, наряду с ферментами, разрушается в процессе бланшировки, но многие бактерия выживают. Поэтому продукт после бланшировки быстро охлаждают, чтобы оставшиеся бактерии его не испортили.

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике накоплен достаточный опыт хранения замороженных продуктов, который позволил наметить основные тенденции в развитии этого направления. К ним относится понижение температурного уровня хранения замороженного мяса до −25…-30°С. Преимущества низкотемпературного хранения (-25…-30°С) исследованы и подтверждены на практике на ряде холодильников, как в нашей стране, так и в других странах. Однако увеличение затрат, связанное с усилением теплоизоляции, повышением расхода электроэнергии на выработку холода, предопределяет необходимость детального экономического обоснования целесообразности дальнейшего понижения (до −35…-40°С) температур хранения замороженного мяса. При этом также следует учитывать технические возможности существующего холодильного транспорта и эксплуатационные затраты последующего звена непрерывной холодильной цепи — размораживания.

Интересным является предложенный в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий (СПГУНиПТ) способ переменного температурного режима хранения. По этому способу на первом этапе хранения поддерживалась температура в камере −30°С, а на втором — −12°С. При этом наряду с сокращением энергозатрат снижаются потери массы продукта на 0,4%. Обычно изменения температуры внутрикамерного воздуха, а тем более колебания ее в значительных пределах не допускаются из-за опасности ухудшения качества продукта. Однако с теплофизической точки зрения возможен такой режим холодильного хранения, когда температура в камере остается все время на десятые доли градуса ниже температуры воздуха.

 

 

Физические основы образования льда

Возможны два случая образования льда при охлаждении воды: первый, когда в воде отсутствуют-кристаллы льда или ядра для их образования, второй — когда в охлаждаемой воде они присутствуют. Каждый из них имеет свои особенности образования льда. В первом случае процесс льдообразования характеризуется большой сложностью и еще недостаточно изучен. Во втором случае процесс льдообразования более простой, что позволяет определить количественные зависимости толщины и скорости намораживания льда от условий охлаждения воды и установить, таким образом, степень влияния отдельных факторов на этот процесс.

В холодильной технике льдообразование почти всегда протекает в условиях, когда имеются необходимые предпосылки для возникновения кристаллов льда. Образование твердой фазы из жидкой начинается только в отдельных точках — центрах кристаллизации. В свою очередь образование первичных центров кристаллизации возможно только при переохлаждении жидкости. Переохлаждением жидкости — называют разность температур между температурой плавления твердой фазы и температурой, при которой выделяются первые кристаллы. После появления кристаллов температура жидкости возрастает до температуры плавления. Необходимость переохлаждения вызывается тем, что возникающие группировки (диспергированные кристаллы) с упорядоченным размещением молекул, близким к структуре кристаллов твердой фазы, неустойчивы. Эти группировки в соответствии с квазикристаллическим строением жидкости непрерывно разрушаются под воздействием теплового движения молекул. Когда температура жидкости становится ниже точки плавления, воздействие теплового движения молекул уменьшается.

Однако эти группировки, представляющие собой только несколько молекул с правильной кристаллической ориентировкой, остаются неустойчивыми и в условиях переохлаждении. Кристаллическая группировка становится устойчивой только тогда, когда в ней содержится несколько сот молекул. Образование такой группировки не может происходить самопроизвольно: оно требует содержания в жидкости твердых частиц. Стабильность этих групп может возникнуть только на поверхности раздела жидкости и твердых частиц, так как здесь имеется пленка жидкости, обладающая особыми свойствами молекулярной ориентации, отличающими ее от остальной массы жидкости.

При движении воды у охлаждаемой стенки первые кристаллы должны выделяться в виде тонкого слоя льда, так как у нее находится наиболее переохлажденная пленка жидкости, обладающая свойствами молекулярной организации, необходимыми для образования устойчивых группировок.

Наиболее благоприятными условия будут тогда, когда теплопередающая стенка по структуре своей поверхности приближается к структуре кристаллов льда и когда теплопередача через стенку проходит интенсивно. Поэтому шероховатые металлические стенки, особенно медные, при интенсивном охлаждении создают более благоприятные условия для образования первых кристаллов льда, чем гладкие и полированные, особенно стеклянные, при медленном их охлаждении.

При интенсивном охлаждении воды с температурой выше 0°С у металлической стенки образуется тонкий сплошной слой льда и переохлаждение воды резко падает до тысячных долей градуса (практически можно считать, что переохлаждение отсутствует). Температура поверхности льда на границе с водой в течение всего дальнейшего процесса охлаждения ее остается постоянной и равной 0°С. Действительно, температура плавления льда при атмосферном давлении не может быть выше 0°С, так как известно, что иметь двойную фазу вещество в перегретом состоянии не может. С другой стороны, температура может понижаться лишь на тысячные доли градуса. Таким образом, практически температура льда на границе может быть принята равной 0°С.

Эта важная особенность процесса намораживания льда у охлаждаемой стенки, омываемой водой, позволяет получить сравнительно простые расчетные зависимости, характеризующие динамику намораживания льда в воде плюсовой температуры.

Сначала кристаллы льда образуются в межклеточной жидкости, концентрация растворенных веществ которой вследствие вымерзания воды начинает увеличиваться. Возникает разность между концентрациями растворов в межклеточном пространстве и внутри клеток, что приводит к перемещению влаги из клеток к кристаллам в межклеточном пространстве. Таким образом, увеличиваются кристаллы снаружи клеток, и обезвоживается их содержимое. В дальнейшем процесс кристаллизации может начаться и в самих клетках. При оттаивании рассмотренные явления развиваются в обратной последовательности.

 

В случае быстрого понижения температуры биологических объектов кристаллизация может происходить одновременно внутри клеток и в окружающей их межклеточной жидкости.

В процессе хранения наблюдается миграционная перекристаллизация — увеличение размеров крупных кристаллов вследствие исчезновения мелких.

Одной из причин повреждения клеток является механическое действие на них кристаллов льда, которое приводит к разрыву клеток, проколам и порезам. Кроме того, из-за разрастания кристаллов льда в межклеточном пространстве уменьшаются размеры клетки, что вызывает сжатие и образование складок в оболочке, в результате чего может произойти механическое повреждение протоплазмы. При поступлении воды в клетку во время размораживания тесно соприкасающиеся слои протоплазмы начинают расходиться и при этом часто происходит отрыв протоплазмы от оболочки, что приводит к повреждению структуры клетки.

 Еще более сильным повреждающим фактором является денатурация протоплазматических белков, вызванная обезвоживанием клетки в результате вымораживания воды. Так, сближение молекул белка в результате обезвоживания приводит к тому, что сульфгидрильные группы -SH- отдельных белковых молекул вступают во взаимодействие и образуют дисульфидные связи. При оттаивании вода проникает в клетки и начинает раздвигать белковые молекулы. Однако вследствие того, что энергия образовавшихся дисульфидных связей выше, чем энергия водородных связей в структуре самой молекулы, происходит разрыв не дисульфидных, а водородных связей, что вызывает развертывание макромолекул белка, т. е. их денатурацию.

В результате вымораживания воды обезвоживание клетки может достигнуть такой степени, что различные протоплазматические структуры приходят в соприкосновение. При этом возможен перенос ряда активных структурных компонентов с одной поверхности на другую. Например, соприкосновение сложных мембран митохондрий, на которых расположены ферменты в строго установленной последовательности, может нарушить энергетические процессы и привести к гибели клетки.

Наконец, еще одним фактором повреждающего действия является повышение концентрации минеральных солей (электролитов) в незамерзшей клеточной жидкости при обезвоживании в процессе кристаллообразования. Под действием образующихся концентрированных солевых растворов происходит денатурация белков, причем развитие ее зависит не только от концентрации солей, но и от величины рН среды. К повышению концентрации солей особенно чувствительны липопротеиды, из которых в основном состоят мембраны клеток.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: