Особенности охлаждения продуктов растительного происхождения.
Растительные продукты являются биологически активными. Основным процессом растительных продуктов является процесс дыхания, который связан с потерей ими влаги, потерей устойчивости к заболеваниям, а также увяданием. Таким образом, охлаждение растительных продуктов является биологически обусловленным процессом, обеспечивающим сохранность продуктов.
При охлаждении продукции растительного происхождения затормаживаются процессы дыхания и созревания, снижается активность микробиологической флоры и скорость ферментативных процессов. Все эти факторы способствуют увеличению сроков хранения. Поступающие на охлаждение продукты должны быть отсортированы, не иметь механических повреждений и видимых следов микробиологического поражения.
Для предупреждения нежелательных качественных изменений в продуктах необходимо их охлаждать сразу после сбора. Задержка в охлаждении, например, яблок после сбора на один день сокращает их срок хранения при О°С на 9-10 дней, задержка на 3 дня -- на месяц.
Для охлаждения растительных продуктов используют воздух и жидкости. В воздухе охлаждают яблоки, груши, цитрусовые, т. е. те, которые нуждаются в последующем холодильном хранении.
Овощную продукцию в виде клубней и корнеплодов (картофель, морковь, свекла) чаще всего помещают в стандартные контейнеры, устанавливаемые в камерах хранения в штабели до 5 штук по высоте.
Охлажденный воздух омывает каждый клубень или корнеплод и обеспечивает интенсивное охлаждение и равномерное температурное поле по всей массе продукта. Данный способ охлаждения позволяет снизить влажность продукта и провести лечебный процесс - подсушку раненых поверхностей клубней и корнеплодов.
Овощная продукция с развитой поверхностью (салат, зелень) часто охлаждается погружением в ледяную воду. При этом зелень одновременно с охлаждением моется и очищается. Отработанная ледяная вода после доохлаждения и дезинфекции используется для повторного охлаждения.
Фрукты целесообразно охлаждать непосредственно на месте сбора - в станциях предварительного охлаждения. Как правило, станции охлаждения изготавливают в виде легкосборных или надувных теплоизолированных конструкций, оснащаемых системами искусственного охлаждения. Окончательное охлаждение фруктов осуществляется в транспортных холодильниках - автомобильных или железнодорожных. В транспортных холодильниках предусматривают принудительное движение воздуха, обеспечивающее ускорение процесса охлаждения и выравнивание температуры по всему охлаждаемому объему.
20. Охлаждение сырья и продуктов животного происхождения
Сущность охлаждения продуктов животного происхождения состоит в понижении их температуры посредством теплообмена с охлаждающей средой, но без льдообразования.
Охлаждение обеспечивает сохранение высоких потребительских свойств продуктов (аромата, вкуса, консистенции, цвета) при наименьших изменениях в них. Поэтому если планируемый срок хранения небольшой, продукты выпускают в охлажденном виде. Однако охлажденные продукты длительному хранению не подлежат, так как при близкриоскопических температурах многие виды вредных микроорганизмов активно развиваются, и продукт может быстро испортиться. В настоящее время на основе комбинированных методов консервирования удается значительно повысить сроки хранения скоропортящихся пищевых продуктов в охлаждённом состоянии.
При охлаждении имеют место процессы тепло- и массообмена между продуктом и охлаждающей средой,, что вызывает испарение влаги с поверхности продукта (усушку) и переход теплоты от продукта в охлаждающую среду.
В промышленности наиболее распространены способы охлаждения, которые осуществляются передачей теплоты продуктам конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена при фазовом превращении.
В соответствии с видом теплообмена для охлаждения используют следующие системы:
· охладительные системы типа воздушных кондиционеров (конвективный);
· охладительные системы, использующие сжиженные газы (конвективный);
· охлаждение некипящими жидкостями (кондуктивный);
· охлаждение некипящими жидкостями, движущимися относительно объекта (смешанный);
вакуумные системы, действующие до уровня давления 665 Па (испарительно-конденсационный).
Современные направления совершенствования холодильной обработки основаны на доведении температуры продуктов до уровня, неблагоприятного для развития микрофлоры и обеспечивающего их сохранность и уменьшение потери массы.
Конкретные режимы охлаждения для каждой группы продуктов определяют с учетом криоскопической температуры и в соответствии с особенностями их состава, свойств, микроструктуры, биохимических процессов, а также целевого назначения и экономичности.
Наиболее распространенным методом охлаждения мяса является воздушный. Сравнительно новые методы:
· охлаждение воздухом или другим газом при повышенном давлении;
· гидроаэрозольное охлаждение;
· охлаждение в среде углекислого газа;
· охлаждение парами криогенных жидкостей;
· вакуумное охлаждение;
· охлаждение в РГС и МГС;
· охлаждение с использованием электрофизических методов;
· глубокое охлаждение продуктов, упакованных в среде инертных газов.
Воздушным методом мясо в виде туш и полутуш охлаждают в камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями и системой регулирования режима холодильной обработки.
В камере охлаждения говяжьи и свиные полутуши подвешивают на крючьях подвесных путей, а бараньи туши -- на рамах. Расстояние между тушами не менее 5 см. В камеру охлаждения загружают мясо одного вида, одной категории упитанности и по возможности одинаковой массы, благодаря чему вся партия одновременно охлаждается до конечной температуры. Средняя нагрузка на 1 м подвесного пути составляет около 250 кг мяса. В процессе охлаждения относительная влажность воздуха самоустанавливается на уровне 85-92% за счет испарения влаги из продукта.
21. Изменение свойств сырья и продуктов растительного и животного происхождения при охлаждении
Охлаждают пищевые продукты на холодильниках до температуры, близкой к их криоскопической температуре, но не ниже ее. Конечная температура охлажденных продуктов находится обычно в пределах 0-40С. Некоторые продукты охлаждают и до более низкой температуры. Например, яйца, отдельные виды плодов охлаждают до температуры на 1-30С ниже их точки замерзания и хранят в переохлажденном состоянии.
Конечная температура охлажденных продуктов играет важную роль в сохранении их от порчи. Для каждого вида продукта существует своя оптимальная температура хранения, отклонения от которой могут привести к значительному ухудшению его качества. В большой степени качество охлаждаемых продуктов и в дальнейшем успех их хранения зависят также и от скорости охлаждения. При недостаточных темпах понижения температуры продукта интенсивность разрушительных микробиологических и ферментативных процессов может опережать процесс охлаждения. И тогда, прежде чем продукт охладится до нужной конечной температуры, в нем могут произойти нежелательные изменения. Характер этих изменений зависит от многих факторов, и прежде всего, от вида продукта и его исходного состояния. Ниже кратко рассмотрены возможные изменения при охлаждении в основных пищевых продуктах. Наиболее наглядно выражаются изменения в мышечной ткани при охлаждении.
В мышечной ткани после смерти животного возникают интенсивные биохимические процессы, связанные с расщеплением входящих в нее углеводов и эфиров фосфорной кислоты. При этом выделяется энергия в виде тепла (тепло экзотермии). Исследования показали, что для отвода тепла за счет экзотермических реакций требуется холода не менее 10% основного расхода его на охлаждение.
Тепло, образующееся за счет биохимических процессов, необходимо своевременно и быстро отводить. В противном случае качество охлаждаемого продукта может значительно ухудшиться. Так, при недостаточном темпе охлаждения мяса может появиться так называемый загар. Он проявляется в виде неестественного цвета ткани и специфического неприятного запаха в глубинных слоях наиболее толстых частей туш или полутуш мяса.
Причиной загара является повышение температуры мышц за счет биохимических реакций до пределов, при которых могут происходить денатурационные ферментативные процессы распада аминокислот с освобождением летучих веществ.
Состояние мышечной ткани при охлаждении, а также хранении в охлажденном виде обусловливается главным образом изменением белковых веществ.
Мышечная ткань получает энергию за счет гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Концентрация ее относительно мала. Во время жизни АТФ быстро ресинтезируется, используя энергию, выделяющуюся при окислении гликогена в углекислоту с образованием воды. После смерти животного обмен веществ в мышечной ткани некоторое время продолжается. Однако гликолиз замедляется и не может больше поддерживать на прежнем уровне образование АТФ. Поскольку концентрация АТФ падает до критической величины, она больше не способна противодействовать образованию поперечных связей между основной частью мышечного актина и миозина. Это приводит к посмертному окоченению мышечной ткани, связанному с потерей эластичности и обычно с медленным необратимым ее сокращением.
Продолжающееся образование молочной кислоты вызывает снижение величины рН мышечной ткани, приблизительно с 7,2 (при жизни) до так называемой предельной величины рН, которая обычно равна 5,5. Эта величина рН находится рядом с изоэлектрической точкой мышечных белков, при которой они обладают минимальной способностью удерживать воду. С увеличением предельной величины рН способность ткани удерживать воду возрастает.
Таким образом, существует прямая связь между скоростью гликолиза и степенью сокращения мышечных волокон, которому они подвергаются в процессе посмертного окоченения.
Как и большинство химических реакций, посмертный гликолиз зависит от температуры. Чем ниже температура, при которой возникает этот процесс, тем ниже скорость его протекания. Таким образом, если туша хранится после смерти животного при обычной температуре окружающего воздуха, скорость уменьшения рН, величины АТФ и наступления посмертного окоченения возрастает. Однако если мясо быстро охлаждается, интенсивность этих процессов снижается и влагоудерживающая способность мышечной ткани остается сравнительно высокой. Окоченение замедляется.
Посмертное окоченение наступает не сразу после убоя животного, а через какое-то время, в течение которого мясо сохраняет свойства, близкие к свойствам парного мяса. После максимума посмертного окоченения начинается процесс постепенного снятия его, так называемый процесс разрешения окоченения, или созревания мяса. Этот процесс обусловлен частичной диссоциацией актомиозина в актин и миозин, а в основном - переходом актомиозина из сокращенного в расслабленное состояние. В результате возрастает водоудерживающая способность мышечной ткани. Однако увеличение водоудерживающей способности происходит до определенного предела, после которого она всегда остается меньшей, чем у мышечной ткани до охлаждения. Сходные явления наблюдаются и у мяса птицы.
22. Технические средства охлаждения
Охлаждение воздуха.Основное внимание при использовании сжатого воздуха, особенно при бурении мерзлых пород, уделяют тому, чтобы они не растепляли стенки скважины. На выходе из компрессора воздух имеет высокую влажность и температуру от 40 до 60 0С, повышаясь до 80 0С при температуре атмосферного воздуха 30 0С. В результате этого в скважине возникают осложнения: слипание частиц шлама, образование сальников, прихваты снаряда.
Максимальная температура воздуха наблюдается на забое.
Для устранения осложнений подаваемый в скважину воздух сушат, используя адсорберы (с силикагелем) с регенератором (электронагревателем), поверхностные и забойные влагоотделители и охлаждают с помощью охлаждающих систем до - 10 0С.
Кроме того, осушению и охлаждению воздуха способствует дополнительный рессивер, устанавливаемый в сеть сразу же после компрессора.
Рессивер представляет собой трубу диаметром 50 мм с соплом на конце. Охлаждение происходит за счет расширения воздуха.
Из существующих приспособлений наиболее простым и дешевым является теплообменник с хладоносителем, работающим на принципе теплообмена воздуха от компрессора с холодным атмосферным воздухом, льдом или незамерзающими жидкостями с низкой температурой, помещенных в шурф, пройденный в мерзлоте.
Летом используют две ступени охлаждения. На первой ступени воздух, поступающий от компрессора, охлаждатся от 25 0С до -10 0С за счет теплообмена в радиаторе или в холодильной машине с поршневым пневматическим двигателем, работающим по принципу расширения воздуха, на второй ступени - с помощью фреоновых парокомпрессионных холодильных машин (рис. 6.2). Холодильные устройства, работающие на принципе расширения воздуха вследствие низкого давления воздуха после холодильника ,могут использоваться только при бурении неглубоких скважин.