Телофизические основы процессов охлаждения и замораживания.

Различают два процесса обработки пищевых продуктов холодом: охлаждение и замораживание. Границей, разде- ляющей эти процессы, является криоскопическая температура, при которой начинается процесс замерзания содержащейся в продукте влаги. Охлаждение - это процесс, при котором температура пищевых продуктов понижается до температуры, близкой к криоскопической, но не ниже ее. Бытовые холодильники обеспечивают охлаждение пищевых продуктов в пределах 0- 8 0С. Охлажденные продукты сохраняют свои качества в тече- ние довольно длительного времени. Так, мясо сохраняется в охлажденном состоянии до 20-30 дней, рыба - до 10 дней, фрукты и яйца - несколько месяцев. Охлаждение продуктов происходит по закону тепло- проводности твердых тел. В объеме продукта температура в течение времени понижается постепенно от внешних слоев к внутренним. Через некоторое время температура всех частей продукта выравнивается и становится равной температуре внешней охлаждающей среды. Качество и срок сохранности охлажденных продуктов зависит от скорости охлаждения. Скорость охлаждения и количество тепла, которое при этом передается от продукта охлаждающей среде, во времени не постоянны. Для лучшего сохранения продуктов скорость их охлаждения должна быть по возможности наибольшей. В зависимости от свойств продуктов могут применять- ся различные охлаждающие среды. Универсальной охлаждающей средой в бытовых усло- виях является воздушная среда холодильной камеры домашнего холодильника. При охлаждении продуктов в воздухе теплообмен про- исходит путем конвенции, лучеиспускания, а также при испарении влаги с поверхности продуктов. Испарение влаги при- водит к усушке и ухудшению качества большинства пищевых продуктов. С увеличением скорости охлаждения усушка про- дуктов уменьшается. Недостатком охлаждения продуктов в воздухе является не очень высокая скорость процесса охлаж- дения. Этот недостаток можно уменьшить, если увеличить скорость циркуляции воздуха в холодильной камере. С этой целью некоторые бытовые холодильники проектируют с при- нудительной системой циркуляции воздуха в холодильной и морозильной камерах. Опыты показали, что с увеличением скорости циркуляции охлаждающего воздуха скорость усушки продуктов возрастает, но еще в большей степени повышается теплоотдача, а, следовательно, сокращается продолжитель- ность охлаждения. Охлаждение в жидкой среде (холодной воде или рассо- ле) происходит с большей скоростью, чем в воздухе, но для многих продуктов из-за набухания, обесцвечивания поверхно- сти и других процессов оно не рекомендуется. Для увеличения скорости охлаждения продуктов могут быть также использо- ваны лед и льдосоляные смеси (криогидраты). Замораживание - это процесс, при котором темпера- тура продукта понижается до температуры ниже криоскопиче- ской. В результате этого процесса содержащаяся в продукте влага полностью или частично превращается в лед. Продукты, подлежащие длительному хранению, замораживают обычно при температуре окружающей среды -120С и ниже. Заморо женные продукты имеют большую стойкость вследствие обез- воживания и резкого снижения жизнедеятельности микроор- ганизмов. В начале процесса замораживания образуются кри- сталлы, состоящие преимущественно из частиц воды. Вещест- ва, растворенные в соке продукта, остаются в виде жидкости. По мере понижения температуры продукта ниже начальной криоскопической точки количество воды, вымороженной из раствора продукта, возрастает. При криогидратной температу- ре, которая для большинства замораживаемых продуктов на- ходится в пределах -550 до - 650С, весь раствор в продукте полностью замерзает. Количество вымороженной воды при этом зависит только от температуры, до которой заморажива- ется продукт, и не зависит ни от способа замораживания, ни от времени процесса. Более половины воды в продуктах вымер- зает при температуре -40….-50C. При дальнейшем понижении температуры количество вымороженной воды резко уменьша- ется. Это свидетельствует о том, что с экономической точки зрения температуру замораживаемых продуктов нецелесооб- разно доводить до криогидратной. Поэтому в бытовых холо- дильниках пищевые продукты замораживают при температуре в пределах от -60 до -180С. Продолжительность замораживания влияет на качество пищевых продуктов после их оттаивания (размораживания). При медленном замораживании в наружных тканях продукта вследствие перераспределения влаги образуются крупные кристаллы льда, повреждающие ткани. При оттаивании такого продукта влага полностью не впитывается внутренними тка- нями, и ее первоначальное распределение в массе продукта не восстанавливается. При быстром замораживании образуется большое число мелких кристаллов льда, распределенных в массе продукта равномерно. При оттаивании такого продукта первоначальные качества его хорошо восстанавливаются. Скорость замораживания увеличивают путем понижения тем- пературы и увеличения интенсивности циркуляции охлаж- дающей среды.