Главная | Обратная связь

Классификация и анализ способов размораживания

Пищевых продуктов

 

В отличие от отепления, которое проводят исключительно воз­духом с контролируемыми параметрами, размораживание возмож­но в различных средах и при использовании разнообразных ис­точников теплоты.

Предприятия пищевой промышленности применяют несколь­ко способов размораживания, при которых теплоносителями яв­ляются воздух, паровоздушная среда, вода и рассол. Существуют также способы размораживания с помощью ультразвука, инфракрасных лучей, электрического тока высокой, сверхвысокой и промышленной частот и под вакуумом.

Способы размораживания могут быть разбиты на три основ­ные группы.

Первая группа — способы, основанные на использовании теплопередающей среды (теплоносителя) с различными теплофизическими свойствами, при которых происходит конвективный на­грев паровоздушной смесью, жидкостью, насыщенными парами воды и т.д.

Вторая группа — способы, в основе которых нагрев путем пре­образования энергии различных видов в тепловую непосредствен­но в обрабатываемом продукте. К таким видам энергии относятся энергия электрического поля различной частоты и энергия ультразвуковых колебаний. С использованием энергии переменного электрического поля нагрев продукции при определенных усло­виях может осуществляться равномерно по всему объему, т. е. про­исходит безградиентный нагрев.

Третья группа — комбинированные способы, использующие одновременно конвективный и безградиентный нагрев. Может использоваться воздушный, микроволновый, вакуумный, элект­роконтактный и другие виды нагрева.

При размораживании в электрическом поле в основном ис­пользуются три способа: с применением микроволнового, ди­электрического и электроконтактного нагрева.

При микроволновом размораживании одновременному и рав­номерному нагреву с помощью электромагнитного поля СВЧ под­вергаются все частицы продукта (если продукт однороден и рас­пределение поля равномерное), и процесс теплопроводности от­сутствует. В связи с этим микроволновое размораживание облада­ет самой высокой степенью равномерности нагрева продуктов по всему объему.

Степень равномерности тем выше, чем больше однородность состава продукта и количество содержащейся в нем воды. При микроволновом размораживании продукты можно обрабатывать упаковочных материалах, если они обладают соответствующими диэлектрическими свойствами (полиэтилен, полистирол, лами­нированный картон).

Диэлектрическое и электроконтактное размораживание с при­менением токов высокой и промышленной частот применяют значительно реже, чем микроволновое.

На практике чаще всего применяют способы размораживания с применением поверхностного нагрева как легко осуществимые, в меньшей степени — комбинированные, реже — с применением объемного нагрева. При применении объемного нагрева процесс происходит значительно быстрее, но характеризуется повышен­ным расходом энергии — в 8—10 раз больше, чем при размора­живании с применением поверхностного нагрева. Кроме того, ус­тановки размораживания с применением объемного нагрева слож­ны по конструкции и требуют высококвалифицированного об­служивания.

Ниже приведены способы размораживания, применяемые при обработке различных пищевых продуктов.

Мясные полутуши размораживают в основном в воздушной среде. При температуре среды 16 — 22 °С и скорости движения воздуха 1 — 2 м/с продолжительность процесса 12— 16 ч. При этом отно­сительную влажность воздуха поддерживают на уровне 90 —95 %. Этот способ получил широкое распространение на мясоперера­батывающих предприятиях из-за небольшой продолжительности процесса и сокращения потерь массы продукта (приблизительно на 25 — 30 %) по сравнению со способами размораживания мяса при пониженных температурах воздушной среды (6 — 8 °С).

Разработаны также способы двух- и трехстадийного размора­живания мясных полутуш, предусматривающие переменные ре­жимы обработки. При двухстадийном размораживании применя­ют повышенную температуру воздушной среды на первой стадии обработки t₁ = 30 — 35 °С. При этом относительная влажность воздуха φ₁ = 85 — 90 %, а скорость его движения 2 — 2,5 м/с. При дос­тижении на поверхности мяса температуры, равной температуре точки росы циркулирующего воздуха, размораживание осуществляют при температуре t₂ = 20 — 22 °С и относительной влажности φ₂ = 90 — 95 %. При этом скорость воздушной среды может оста­ваться постоянной или снижаться до 0,2 — 0,3 м/с.

При трехстадийном размораживании мясных полутуш в начале процесса также применяется повышенная разность температур между воздухом и поверхностью мяса (до 50 — 60 °С). При этом относительная влажность воздуха достаточно низкая — не превы­шает 60 %, а его циркуляция интенсивная — 4 — 5 м/с. И все же на первой стадии размораживания обычно не удается избежать конденсации влаги на поверхности полутуш. Однако влага из воздуха вследствие интенсивной циркуляции испаряется относительно (продолжительность периода конденсации не превышает 1 — 1,5 ч). Первая стадия заканчивается при достижении на поверх­ности мяса температуры, равной криоскопической. На второй ста­дии температура воздуха остается повышенной, а скорость его движения уменьшается до 2 — 2,5 м/с. На третьей стадии при дос­тижении на поверхности мяса температуры, равной температуре точки росы циркулирующего воздуха, его температуру поддержи­вают на уровне 20 ⁰С, а относительную влажность повышают и поддерживают в пределах 90 — 95%. На этой стадии происходят собственно размораживание и выравнивание температур во всем объеме полутуш.

Способы обработки с применением переменных режимов воз­душной среды позволяют сократить продолжительность процес­са размораживания не менее чем на 30 — 40 %, а также умень­шить потери массы продукта в 1,5 раза или полностью их ликви­дировать.

Размораживание мясных полутуш в воздушной среде с исполь­зованием ультрафиолетового излучения дополнительно уменьша­ет бактериальную обсемененность мяса. Бактерицидный эффект ультрафиолетового излучения зависит от параметров воздушной среды. При относительной влажности среды выше 60 % бактери­цидный эффект несколько снижается, что объясняется частич­ным отражением ультрафиолетовых лучей от образующейся на по­верхности полутуш пленки воды. Несмотря на это, эффект от применения источников ультрафиолетового излучения при размора­живании мяса в воздушной среде неоценим, особенно для мясо­перерабатывающих заводов и комбинатов, где все мясное сырье (мясные полутуши, четвертины, отрубы, блоки) подвергается размораживанию.

Обычно бактериальная обсемененность поверхности мяса, раз­мороженного в воздушной среде при контролируемых параметрах с применением ультрафиолетового излучения, в десятки — сотни (а в отдельных случаях даже в тысячи) раз меньше бактериальной обсемененности замороженного мяса, поступившего на размора­живание.

Известен также способ размораживания мясных полутуш, чет­вертин и отрубов в вакууме. Он основан на использовании скрытой теплоты конденсации пара при температурах, не вызывающих ка­ких-либо изменений на поверхности мяса. При размораживании температуру среды поддерживают на уровне от 15 до 20 °С, давле­ние — не более 2,8 кПа. Одно из основных достоинств разморажи­вания в вакууме — относительно высокий коэффициент теплоот­дачи. Если при размораживании мяса в воздушной среде коэффициент теплоотдачи а в среднем составляет 15 — 45 Вт/(м²·К), то при размораживании в вакууме а не ниже 100 — 200 Вт/(м² · К). Это объясняется повышенными значениями αпри конденсации водя­ного пара в вакууме. Пар при вакуумном размораживании получают в специальном парообразователе. Температура пара, образую­щегося в вакууме, соответствует равновесному его давлению, по­этому при поддержании заданного давления среды автоматически поддерживается заданная температура продукта. При этом достига­ется равномерное размораживание и отсутствуют потери массы.

На практике способ размораживания мясных полутуш и чет­вертин в вакууме пока не применяется.

Мясные блоки размораживают в воздушной среде, с применением жидких сред и в вакууме. Конечная температура разморо­женных мясных блоков в среднем составляет от -3 до 0 °С.

Наибольшее распространение на мясоперерабатывающих пред­приятиях получили способы размораживания в воздушной среде. При этом параметры среды составляют: t = 8—16 °С, φ = 90 —95 %, v = 0,5 — 2 м/с. Продолжительность размораживания блоков тол­щиной 120 мм при указанных параметрах среды не превышает 20 ч.

Значительно реже применяют размораживание мясных блоков в жидких средах и вакууме. При размораживании в жидких средах чаще всего применяют воду, погружая продукт в нее или орошая его разбрызгиваемой водой. Блоки размораживают в упакованном виде в полимерных мешках для исключения непосредственного контакта с водой и сохранения качества.

Для размораживания мясных блоков в вакууме применяют те же параметры среды, что и при размораживании мясных полутуш и четвертин. В этом случае продолжительность процесса сокраща­ется в 1,5 — 2 раза по сравнению с продолжительностью размора­живания блоков в воздушной среде.

Мясные блоки размораживают также в электрическом поле с применением микроволнового нагрева.

Тушки птицы размораживают в воздушной и жидких средах и в вакууме. В воздушной среде их размораживают с применением ре­жимов, аналогичных режимам обработки мясных блоков. Продол­жительность процесса при t =15 °С, φ = 90 % и v = 2 м/с в среднем составляет 4 ч. При размораживании тушек птицы (в упакованном виде) водой применяют способы обработки погружением или оро­шением. При погружении рекомендуется скорость циркуляции воды не более 0,3 м/с. Температура воды при погружении и орошении обычно не превышает 25 °С.

Наилучшее качество достигается при размораживании погру­жением в воду температурой от 5 до 15 ⁰С. Продолжительность про­цесса в среднем равна 2 — 3,5 ч.

Блоки сливочного масла размораживают в воздушной среде при температуре 10 — 12 °С и относительной влажности воздуха 55 — 60 % за 4 — 5 сут. При этом относительно быстро испаряется иней с поверх­ности упаковки блоков и продукт предохраняется от плесневения.

Блоки творога размораживают в воздушной среде, а также с помощью жидких теплоносителей, циркулирующих через теплопередающую стенку. В воздушной среде творог размораживают при относительно высоких температуре (от 35 до 40 °С) и скорости движения воздушного потока (3 — 4 м/с) во избежание ухудше­ния качественных показателей (особенно в поверхностном слое), которое происходит при медленном размораживании. При размо­раживании с применением жидких теплоносителей (через теплопередающую стенку) применяют воду или рассол, подогре­тые до 40 — 50 ⁰С. Конечная температура творога в среднем со­ставляет 0 °С.

Рыбу размораживают в воздушной среде, жидких средах, элек­трическом поле и в вакууме. Конечная температура рыбы после размораживания в среднем равна 0 °С. При размораживании в воз­душной среде поддерживают температуру от 8 до 10 °С, относительную влажность 90 — 95 %. Во избежание порчи продукта про­должительность размораживания рыбы в воздушной среде не долж­на превышать 24 — 28 ч. Известны также способы размораживания рыбы, герметично упакованной в пакеты, воздухом, диоксидом углерода или азотом под избыточным давлением до 1,8 МПа.

Наиболее широкое распространение получили способы размо­раживания рыбы водой. По сравнению с воздухом у воды как теп­лоносителя есть преимущества: относительно большая теплоем­кость позволяет сократить расходы воды, а высокие коэффициент теплопроводности и плотность способствуют увеличению коэф­фициента теплоотдачи от теплопередающей среды к разморажи­ваемому продукту. При этом продолжительность процесса сокра­щается не менее чем в 3 — 5 раз по сравнению с размораживанием рыбы в воздушной среде. Для интенсификации процесса обработ­ки водой дополнительно применяют различные методы механи­ческого воздействия на размораживаемые продукты (покачива­ние, вибрация, удар, барботирование воды сжатым воздухом). Недостатки — некоторое ухудшение качества продукта в резуль­тате непосредственного контакта с циркулирующей водой, за­грязнение окружающей среды водорастворимыми белками и от­носительно большой расход воды.

При размораживании блоков рыбы в электрическом поле при­меняют микроволновый, диэлектрический и электроконтактный нагрев.

Плоды и овощи размораживают в воздушной среде при темпе­ратуре около 15 ⁰С. Продолжительность процесса в среднем со­ставляет 3 ч. Для быстрого размораживания плодов применяют также заливку их горячим сиропом или желе, имеющим темпе­ратуру около 70 °С, при этом продолжительность разморажива­ния до температуры окружающей среды не превышает 30 мин. Размороженные таким способом плоды полностью готовы к упот­реблению, их аромат и выделяющиеся соки максимально сохра­няются.

Известны также способы размораживания плодов, заморожен­ных в полиэтиленовых пакетах, предусматривающие микровол­новый нагрев, а также нагрев погружением в теплую воду, если продукты предназначены для использования при производстве компотов.

Замороженные блюда перед употреблением размораживают и подогревают до 70 °С. В зависимости от вида блюд и упаковки при­меняют размораживание и подогрев в кипящей воде, в потоке горячего воздуха, имеющего естественную или принудительную циркуляцию, и микроволновый нагрев.