Киев
ул. Полевая, 21, эт. 2, оф. 210/2 | тел.: (044) 277-47-82, (044) 361-38-00
E-mail: holod@pro-k.com.ua

Процессы и производственные линии замораживания продуктов (молочные продукты)

Из молочных продуктов замораживанием консервируют главным образом сливочное масло, сливки, молоко, творог и другие продукты.
Замораживание сливочного масла. Замораживание сливочного масла и хранение в замороженном виде является практически единственным методом сохранения качества этого продукта при продолжительном хранении. Пригодным для замораживания является сливочное масло, полученное из пастеризованных сливок (при 90 – 100 °С в течение 10 – 30 с), охлажденное непосредственно после изготовления, содержащее до 16% воды в виде мелкодисперсных частиц, распределенных в непрерывной фазе жира (кислотность жира до 1.2 °Т, кислотность плазмы до 8 °Т, содержание солей меди ниже 50 мг/кг, соли железа ниже 500 мг/кг). К этим требованиям следует отнестись критически, так как они условны и не отражают явно выраженной корреляции с фактическим состоянием сливочного масла после замораживания. Значительные различия стойкости при хранении замороженного сливочного масла обнаружены в исследованиях, проведенных в Польше при соблюдении сравнимых условий исходного качества, а также режимов замораживания и хранения.
Замораживание сливочного масла проводят обычно в воздушной среде. Ученым Яспером проведены исследования зависимости продолжительности замораживания блоков сливочного масла массой 25 кг, размерами 520 х 310 х 164 мм от основных параметров процесса. Результаты анализа, приведенные на рис. 1, в целом подтверждают зависимость продолжительности замораживания от основных параметров процесса. Из рис. 1 видно, что идентичная продолжительность замораживания достигается при – 20 °С и скорости движения воздуха 10 м/с, а также при –23.6 °С и скорости движения воздуха 3 м/с. Второй режим в энергетическом отношении является значительно более выгодным, чем первый.

1

Рис. 1 – Теоретический анализ зависимости продолжительности замораживания блоков сливочного масла от температуры и скорости движения воздуха; масса блока 25 кг, размеры 520X310X164 мм (по Ясперу):1 – 0 м/с; 2 – 3 м/с; 3 – 10 м/с

     В связи с тем, что скорость замораживания не влияет существенно на показатели качества сливочного масла, упакованное сливочное масло замораживают в морозильных камерах с принудительной циркуляцией воздуха. Замораживание можно также проводить в камерах хранения без принудительной циркуляции воздуха. На рис. 2 представлен ход процесса замораживания сливочного масла в бочках массой 50 кг в камерах замораживания с принудительной циркуляцией воздуха и в камерах хранения.
Более глубокие исследования показывают различия в течение процесса замораживания сливочного масла в блоках, изготовленного различными способами. Скорость снижения температуры сливочного масла, получаемого на непрерывных линиях, ниже скорости замораживания масла из сливок без предварительного сквашивания, и особенно соленого масла, что обусловлено различиями химического состава, а также распределением плазмы. Продолжительность замораживания в сравнимых условиях составила соответственно 54; 50 и 47 ч.
При замораживании различных видов сливочного масла в блоках экспериментально установлено наличие значительного переохлаждения диспергированной в нем плазмы. Сравнение температур, при которых вода интенсивно вымораживается (для несоленого масла –0.5 ? –5 °С; для соленого –3 ? –8 °С), с криоскопическими (для несоленого масла –0.8 °С, для соленого –3.1 °С) показывает, что степень переохлаждения может составить 3 – 6 °С и более. Это зависит от размеров капель плазмы, причем наиболее мелкодисперсное распределение плазмы получают при производстве непрерывным способом.

2

Рис. 2 – Температурные кривые замораживания сливочного масла в бочках в туннельном морозильном аппарате при принудительной циркуляции воздуха: 1 – измерения на глубине 2.5 см; 2 – измерения на глубине 9 см; 3 – измерения в центре бочки

     В некоторых случаях замораживают масло, фасованное в брикеты, массой 250 г. Необходимым условием получения масла, устойчивого к поверхностным изменениям при хранении, является его расфасовка в полужидком состоянии непосредственно после изготовления и применение упаковочных материалов, плотно прилегающих к поверхности продукта, практически непроницаемых для кислорода. Особенно пригодной оказалась пергаментная бумага, ламинированная алюминиевой фольгой. Брикеты масла непосредственно после формования замораживают в контактных аппаратах (продолжительность несколько десятков минут) и направляют на хранение в групповой упаковке (обычно в картонных коробках). Такое решение позволяет создать одну технологическую линию производства замороженного масла.
Немедленное замораживание масла после изготовления и формования в брикеты, а также небольшая продолжительность замораживания влияют на стойкость продукта главным образом в результате ограничения развития микроорганизмов и окислительных изменений. На рис. 3 представлены результаты проведенных в Польше сравнительных исследований стойкости сливочного масла, упакованного в бочки и замороженного в туннельном морозильном аппарате в течение 48 ч до температуры внутри продукта –8 °С, а также масла, расфасованного в брикеты и замороженного контактным методом в течение 1 ч до –20 °С. Органолептические изменения в расфасованном масле почти в 2 раза меньше, чем в масле, упакованном в бочки. Результаты работ немецких исследователей показывают, что продолжительность хранения расфасованного сливочного масла, подвергнутого быстрому замораживанию непосредственно после изготовления, может быть на 2 – 3 месяца больше, чем масла, замороженного и хранившегося в крупной таре.

3

Рис. 3 – Кривые стойкости сливочного масла: 1 – после контактного замораживания и хранения при –25 °С; 2 – после замораживания в воздушной среде и хранения при –19 °С

     Замораживание молока и сливок. Первые попытки замораживания молока в промышленном масштабе предприняты в 30-е годы прошлого века в США. Во время второй мировой войны замораживание молока применяла американская армия, в частности для снабжения больниц, расположенных на судах, находящихся в иностранных территориальных водах. В некоторых районах Сибири и Дальнего Востока населенные пункты снабжают молоком в замороженном виде, используя при этом естественный холод. Молоко замораживают на металлических подносах.
Обычно замораживают предварительно концентрированный продукт. Молоко пастеризуют (в пластинчатых теплообменниках при высоких температурах и небольшой продолжительности обработки), гомогенизируют, сгущают (в отношении 4 : 1) на выпарных установках, расфасовывают и замораживают. Сгущение увеличивает продолжительность хранения молока, не изменяя его вкусовых свойств. Одновременно значительно снижаются расходы на транспортировку.
В последние годы все шире замораживают сливки с содержанием жира 40 – 50 %, предназначенные для промышленной переработки (для производства сливочного масла или мороженого). При этом бактериальная обсемененность и кислотность исходного сырья должны быть возможно низкими. Сливки расфасовывают в полиэтиленовые мешки повышенной прочности и замораживают в виде блоков массой около 30 кг чаще всего в вертикальных контактных морозильных аппаратах при –35 °С. Полиэтиленовые мешки достаточно надежно предотвращают процесс сублимации и поверхностное окисление при хранении сливок.
При замораживании сливок изменяется процесс изготовления масла и хранения в замороженном состоянии. Это позволяет снизить сезонные колебания в производстве молока, причем масло, выработанное зимой из замороженных летних сливок, по качеству лучше масла (хранившегося в замороженном виде) из тех же сливок, изготовленных летом.
В некоторых странах пытаются использовать сливки весенне-летнего периода, отличающиеся большей стойкостью (ввиду содержания токоферола, обладающего антиокислительными свойствами), для обогащения сливочного масла, выпускаемого в осенне-зимний период. Замораживание сливок связано с сезонностью производства (май – сентябрь). Температура замерзания обезжиренного цельного молока и сливок практически одинакова и составляет около –0.55° С. Колебания в содержании жира, находящегося в виде эмульсии, не влияют на снижение температуры замерзания.
Цельное молоко и сливки представляют собой неоднородные, многофазные липопротеидные системы, которые в процессе замораживания и хранения в замороженном виде подвергаются необратимым изменениям. При замораживании молока кроме явления расслоения может произойти коагуляция белковых компонентов, а также изменение вкуса и запаха.
При замораживании молока и сливок особо важное значение имеет высокая скорость процесса. При медленном замораживании создаются благоприятные условия для дестабилизации продуктов, вымораживания чистой воды в поверхностных слоях, увеличения концентрации солей и казеина в незамороженной фазе, выделения жира на поверхность блока. В результате дестабилизации продукты по консистенции становятся неоднородными, причем степень неоднородности возрастает со снижением скорости замораживания, повышением температуры хранения и увеличением содержания жира в продукте.
В замороженном сгущенном молоке длительного хранения после размораживания выделяются скоагулированные казеинат-кальций-фосфорные комплексы, что обусловлено кристаллизацией лактозы. Этот процесс часто определяет стойкость продукта. При –18 °С осаждение скоагулированного осадка наблюдается после двух недель хранения, в то время как в быстро замороженном молоке, хранившемся при –25 °С в течение 1.5 года, обнаружены лишь следы осадка.
Степень реэмульгирования сливок с содержанием жира 40 % при хранении в замороженном виде в течение 2 месяцев при –20 °С систематически возрастает от: исходного значения, равного 0 – 4 % после 3 дней хранения, до 73 % после 10 дней и 85 % после 60 дней. Одновременно в таких же образцах сливок, хранившихся параллельно при –40 °С, не было каких-либо изменений при хранении.
В сливках, замороженных в промышленных условиях, в основном после размораживания обнаруживают изменения структуры по сравнению со свежими сливками. Это обусловливает необходимость в реэмульгированни. Обратимость структурных изменений зависит как от условий замораживания и хранения, так и от способа размораживания. Наилучшим методом размораживания блоков сливок является душевая обработка или же выдержка в ванне при использовании в качестве теплопередающей среды горячего молока. В связи с тем что из экономических соображений замораживают высокожирные сливки, количество вводимого при размораживании молока можно регулировать таким образом, чтобы содержание жира в размороженной смеси сливок и молока соответствовало требуемому.
Сравнительные исследования показали, что замораживание сливок и молока не вызывает роста их бактериальной обсемененности. Полностью сохраняются также физиологически важные микроэлементы. Температура –25 °С гарантирует достаточно высокую стойкость всех замороженных молочных продуктов. При этих условиях сгущенное молоко сохраняется в течение 6 месяцев, а сливки – около 2 лет. Стойкость сладких сливок выше, чем кислых, однако из сладких сливок изготавливают менее стойкое сливочное масло, чем из кислых, что обусловлено технологией изготовления последнего.
Дальнейшее увеличение сроков хранения замороженного молока достигается дополнительной обработкой продуктов перед замораживанием. Полного исключения слабо сладкого привкуса, появляющегося в результате окислительных изменений при хранении замороженнего молока, можно добиться деаэрацией молока в паронепроницаемой вакуумной упаковке или же в среде инертных газов.
В Англии запатентован метод производства замороженного молока с применением ультразвука на стадии обработки между пастеризацией и замораживанием продукта (частота 1 – 1.3 МГц, продолжительность обработки 5 мин), который вместе с очень быстрым замораживанием (рассол температурой –15 °С, продолжительность замораживания до –15 °С менее 40 мин) обеспечивает получение стойкого готового продукта. Такое молоко можно хранить в течение 2 лет при температуре ниже –12 °С.
Другие замороженные молочные продукты. Из других молочных продуктов для консервирования замораживанием прежде всего пригодны созревшие мягкие сыры и особенно творог.
Творог после удаления влаги самопрессованием или принудительной подпрессовкой с содержанием сухих веществ 40 % замораживают и хранят в виде блоков. Пригодность для замораживания определяется степенью созревания творога. При оптимальной степени созревания продукт сохраняется при –20 °С в течение 6 месяцев. Недостаточно созревший творог хранится менее продолжительное время; полностью созревший творог непригоден для замораживания. Добавление поваренной соли и выдержка перед замораживанием при температуре выше 0 °С ускоряет изменения, обусловленные окислением, происходящие при хранении. Эти изменения можно ограничить, применяя вакуумную упаковку и добавляя антиокислители.
Созревающие твердые сыры в основном не замораживают в связи с нежелательными изменениями структуры, обусловленными вымораживанием воды. Эти сыры отличаются характерными низкими температурами замораживания (–6.2 ? –10.8 °С). Известное французское предприятие по производству сыров С. А. Фермье Реюни выпускает замороженный сыр камамбер. Этот продукт с торговым названием фромагель представляет собой совершенно новый вид продукта. Сыр после изготовления и при степени созревания, обеспечивающей оптимальные вкусовые свойства, направляют на замораживание. В перспективе предусмотрено освоение производства замороженных сыров других видов.
В СССР была разработана технология замораживания кефирных грибков. Культуры медленно замораживают при –10 °С в стерильном растворе обезжиренного молока с добавлением защитного вещества (5 %-ный раствор глюкозы или 20 %-ный раствор глицерина). Период хранения – до 1 месяца. Кефирные грибки размораживают в течение 2 – 3 мин, погружая в воду температурой не выше 40 °С. По истечении 5 – 7 дней грибки развивают полную активность.
К замороженным молочным продуктам относятся десерты, вырабатываемые на базе сливок, творога, йогурта, а также мороженое.