05 Авг Методы сохранения качества сырья
Охлаждение растительного сырья. Наиболее эффективным и широко распространенным методом сохранения растительного сырья в свежем состоянии являются охлаждение и хранение в охлажденном виде или в условиях кондиционирования.
Качественные изменения сырья при хранении связаны главным образом с окислительно-восстановительными процессами и прежде всего с дыханием, при котором высвобождается энергия, используемая в биологических процессах синтеза и распада.
Часть энергии, не использованная во внутренних процессах, выделяется в виде тепловой энергии. Интенсивность дыхания Р зависит от температуры продукта и может быть охарактеризована уравнением Жора-Грина:
Р = Р0 · exp (k · t),
где Р0 – интенсивность дыхания при температуре 0°С; k – температурный коэффициент интенсивности дыхания, постоянный для данного вида продукта; t – температура продукта, °С.
Если количество выделяемого тепла q (в кДж/(т·ч)) пропорционально интенсивности дыхания, то оно может быть выражено уравнением:
q = q0 · exp (k · t),
где q0 – количество тепла, выделяемое продуктом при 0°С, кДж/(т·ч).
Например, для клубники количество выделяемого тепла, а следовательно, и интенсивность физиологических изменении, при 15 °С в 5 раз выше, чем при 0 °С. Более длительное хранение сырья в свежем состоянии возможно только при температуре, близкой к 0 °С, например при хранении клубники в сахаре при 15 °С высокое исходное мм честно сохраняется в течение 1.5 ч, при температуре 5 °С – 4 ч, при 0 °С – 7 ч.
Развитие микрофлоры зависит от температуры и обусловливает изменение качества. Следовательно, охлаждение является исключительно важным этапом технологического цикла, особенно после предварительной тепловой обработки сырья (например, после бланширования овощей) или же в случае применения менее интенсивного процесса замораживания (например, замораживание плодов в банках или бочках в туннельных аппаратах с принудительной циркуляцией воздуха). Эффективное охлаждение сырья достигается при высокой скорости процесса. В промышленной практике применяют охлаждение водой, льдом и воздухом.
Охлаждение водой – эффективный и широко применяемый метод. Высокий коэффициент теплообмена между продуктом и водой позволяет охлаждать продукты непродолжительное время при эффективном использовании оборудования. Водяное охлаждение применяют на производственных линиях, например при охлаждении шпината, горошка, фасоли, бланшированной моркови. В этом случае конечная температура сырья должна быть ниже 10 °С.
Примером может служить производственная линия охлаждения спаржи, эксплуатируемая на одном из предприятий США, которая работает следующим образом. Водопроводную воду подают в аммиачный охладитель температурой испарения –2 °С, где она охлаждается до 2° С, после чего ее направляют в последнюю ступень линии охлаждения – в ороситель водяного охлаждения, находящийся непосредственно перед флюидизационным аппаратом. Из оросителя вода стекает в ванну охладителя и постепенно в противотоке охлаждает продукт, перемещающийся на сеточном транспортере. В конце ванны воду с помощью насоса подают в ороситель, откуда она стекает в канализацию. Расход свежей воды около 2 м? на 1 т продукта. Конечная температура сырья, направляемого в туннель, колеблется от 3 до 4 °С. Из этого следует, что вода отнимает около 62.8 кДж/кг, т.е. около 15% общего количества тепла, выделившегося при замораживании, что увеличивает пропускную способность морозильного туннельного аппарата. Одновременно процесс становится более экономичным, что обусловлено различной температурой испарения хладагента в водяном охладителе и в аппарате (–2 и –40 °С). Предварительное охлаждение сырья сокращает также цикл замораживания и ограничивает усушку.
Охлаждение льдом – древний метод охлаждения различных видов сырья. До последнего времени охлаждение льдом применяли в широких масштабах для сохранения качества зеленого горошка. Горошек непосредственно после сбора на поле загружали в специальные контейнеры, пересыпали мелко измельченным льдом и транспортировали на холодильник для замораживания. Охлаждение горошка необходимо в связи с тем, что продолжительность его транспортировки превышает 30 мин. При немедленном охлаждении после сбора до 1 °С горошек при необходимости хранится при этой температуре 18 – 24 ч. Охлаждение горошка спустя некоторое время после сбора является нецелесообразным, так как при температуре окружающей среды химические процессы протекают в нем очень быстро и качество его резко снижается. В последнее время способ охлаждения горошка льдом подвергается критике. Это вызвано тем, что перезрелые зерна разрываются в результате адсорбции стекающей по их поверхности воды, получаемой при таянии льда. На современных предприятиях все чаще применяют воздушное охлаждение.
Для охлаждения сырья используют также снег, получаемый в специальных агрегатах, измельчающих блоки льда. С агрегатом соединен вентилятор, который по специальному трубопроводу подает снег к месту использования. Пересыпка снегом может быть только поверхностная или же послойная по всему объему контейнера.
Охлаждение сырья воздухом отличается простотой и легкостью осуществления; отсутствуют повреждения упаковочного материала и продукта. Недостатки этого способа – сравнительно высокая стоимость процесса и низкая скорость охлаждения. Для воздушной среды коэффициент теплопроводности очень низкий (в 10 – 15 pаз меньше, чем коэффициент теплопроводности воды). Кроме этого, затруднена циркуляция воздуха в более глубоких партиях сырья. С целью интенсификации процесса увеличивают скорость движения воздуха в камерно охлаждения, что в свою очередь увеличивает расход энергии и усушку. Более эффективное охлаждение достигается при подаче сырья на ленту в аппаратах по конструкции, близких к флюидизационно-ленточным туннельным аппаратам.
При производстве зеленого горошка успешно применяют воздушное охлаждение с использованием полной флюидизации. Непосредственно на месте уборки зеленого горошка работают комбайны, в которых на автомобильном шасси смонтирован флюидизационный охладитель.
1$ охладителе имеется фреоновый агрегат с конденсатором, охлаждаемым воздухом. Температура испарения хладагента около –10 °С. Горошек, поступающий из уборочных комбайнов, предварительно провеивают, затем с помощью вибрационного питателя подают в охладитель, где он падает на флюидизационное сито и стекает к люку для выгрузки, охлаждаясь в течение 2 мин до 1 °С. Около люка устанавливают приемные контейнеры, в которых охлажденный горошек транспортируют на переработку.
При необходимости кратковременного хранения охлажденного сырья перед его переработкой применяют температуру от 0 до 2 °С при относительной влажности воздуха 85 – 90%. Технически наиболее рациональным решением является хранение сырья в поддонах и контейнерах.
В некоторых странах для охлаждения растительного сырья ограниченно применяют вакуумное охлаждение, основанное на частичном испарении воды с поверхности Продукта в условиях глубокого вакуума; при этом теплоты испарения сообщается самим продуктом.
Охлаждение сырья животного происхождения. Сохранение соответствующего качества продуктов животного происхождения зависит от технологии охлаждения.
Технологические схемы послеубойного охлаждения мяса, применявшиеся ранее, предусматривали три этапа выдержки в камерах: с интенсивной циркуляцией воздуха, предварительного охлаждения и охлаждения. Общая продолжительность охлаждения в этих условиях была около 48 ч. Более современные схемы охлаждения предусматривали проведение процесса в два этапа (с исключением первого), продолжительность процесса около 36 ч (12 ч предварительное охлаждение и 24 ч собственно охлаждение). В современных прогрессивных решениях широко применяют быстрое и сверхбыстрое охлаждение туш после убоя, что сокращает процесс до 10 – 20 ч.
Быстрое охлаждение представляет собой одноступенчатый метод снижения температуры туш в воздухе при температуре 0 °С и ниже при интенсивной циркуляции и высокой относительной влажности воздуха. Такое охлаждение обычно проводят в камерах охлаждения периодического действия.
Сверхбыстрое охлаждение включает 2 – 3 этапа, осуществляемые последовательно в одной или разных камерах при различных параметрах окружающей среды. Сверхбыстрое охлаждение полутуш свинины включает этапы: предварительное охлаждение (–12 ° С в течение 1.5 ч), доохлаждение (температура –5 °С в течение 2 ч) и охлаждение до равномерной температуры по всей толщине полутуш (2 °С в течение 6 – 8 ч).
Параметры технологического процесса на отдельных этапах изменяются автоматически посредством применения системы термостатов и реле времени.
При охлаждении говядины оптимальные условия создаются при осуществлении процесса в два или более этапов. Однако туши говядины в отличие от свинины не защищены поверхностным слоем жира и для предотвращения местного подмораживания, должны предварительно охлаждаться в течение приблизительно 4 ч в условиях циркуляции воздуха при температуре не ниже –5 °С. Доохлаждение следует проводить в течение 8 ч при средней скорости движения воздуха и температуре 0 °С. Быстрый и сверхбыстрый методы охлаждения отличаются сокращением продолжительности процесса, улучшением качественных показателей мяса и снижением потерь массы.
На размеры усушки влияет объем циркулирующего воздуха, его температура и относительная влажность, разница температур между поверхностью испарения и Окружающим воздухом, способность мяса связывать воду и др. При оптимальных условиях сверхбыстрого охлаждения потери массы на 0.5 % ниже, чем при многоступенчатых медленных методах охлаждения; потери массы для этих методов достигают 2 %.
В CШA разработан метод охлаждения туш после убоя в воздухе, перенасыщенном водяным паром, обеспечивающий улучшение качественных показателей мяса. В мясе, подвергнутом быстрому охлаждению непосредственно после убоя, происходит явно выраженное прекращение развития микроорганизмов на поверхности туш и замедление послеубойных изменений. Быстро охлажденное мясо, как правило, направляют на созревание, после чего используют для дальнейшей переработки.
В рыбной промышленности для охлаждения сырья широко используют лед. В соответствии с технологическими рекомендациями применяют лед, измельченный на мелкие куски (менее 20 мм). При использовании крупных кусков льда рыба повреждается и замедляется ее охлаждение из-за меньшего контакта льда с поверхностью. В морском рыболовстве расход льда на охлаждение составляет 0.7 – 0.9 кг на 1 кг рыбы. Толщина Слоя рыбы со льдом при охлаждении не должна превышать 0.8 – 1.0 м.