Охлаждение. Виды и способы охлаждения
В пищевой промышленности холод применяют при хранении сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также при проведении ряда технологических процессов. С использованием процессов искусственного охлаждения происходят процессы кристаллизации, разделения газов, сублимационной сушки, некоторые реакторные процессы.
Охлаждение – процесс понижения температуры материала путем отвода от него теплоты. Охлаждение всегда связано с переносом тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Способы получения искусственного холода классифицируются по требуемой температуре охлаждения. Условно различают умеренное охлаждение (диапазон температур +20 … –100 °С) и глубокое охлаждение (температура ниже -100 °С).
Способы охлаждения пищевых продуктов (мяса, рыбы, птицы, яиц, отдельных видов плодов и овощей) могут быть подразделены на три группы по физическому принципу отвода тепла: теплопроводностью, конвекцией, радиацией; фазовым превращением; конвекцией и фазовым превращением воды.
Способы охлаждения, в основе которых лежит конвективный и радиационный обмен, характеризуются отсутствием или незначительной потерей влаги продуктом во время охлаждения. К этим способам можно отнести охлаждение в воздухе продуктов, упакованных в непроницаемые искусственные или естественные оболочки, а также охлаждение в жидкой среде. Охлаждению в жидкой среде подвергаются рыба, птица и некоторые овощи.
Зачастую этим способом пользуются для частичного понижения температуры. Вследствие интенсификации теплообмена сокращается продолжительность процесса, отсутствуют потери массы продукта. Однако контактное охлаждение неупакованных продуктов в жидкой среде имеет следующие недостатки: частичное экстрагирование составных частей продукта, поглощение поверхностными слоями некоторого количества охлаждающей среды.
Охлаждение во влагонепроницаемой упаковке исключает непосредственный контакт продукта с окружающей средой и тем самым предотвращает отмеченные недостатки. При этом требуются дополнительные затраты на упаковку продукта.
Способы охлаждения, при которых отвод тепла осуществляется только вследствие фазовых превращений, в промышленности применяют для охлаждения овощей, плодов и рыбы. Они заключаются в том, что при вакуумировании происходит испарение части влаги, содержащейся в продукте. Эти способы также являются эффективными в сочетании с предварительной промывкой или частичным охлаждением в воде с последующим вакуумированием. При охлаждении вода, поглощенная поверхностным слоем продукта, испаряется.
В промышленности наиболее распространены способы охлаждения, осуществляемые передачей тепла продуктам конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена при фазовом превращении. Наиболее распространены в мировой практике методы охлаждения воздухом (принудительным потоком или потоком, создаваемым при разности давлений). Охлаждающей средой является воздух, движущийся с различной скоростью. Этот способ осуществляется по-разному.
Успешно происходит охлаждение в обычных камерах, снабженных устройством для распределения охлажденного воздуха. Продукты размещаются в камере в различной таре (сливочное масло, жиры, птица, яйца и др.) или без тары в подвешенном вертикальном положении (мясные полутуши и тушки мясного рогатого скота, колбасные изделия и др.). Охлаждение воздухом применяется также для широкого ассортимента плодоовощной продукции.
Лучший технологический эффект охлаждения достигается в камерах туннельного типа с продольной или поперечной принудительной циркуляцией охлаждающей воздушной среды. При этом удается получить более равномерное распределение температуры и скорости движения воздуха и тем самым равномерно охладить продукцию по всему объему.
Относительно новым способом охлаждения является охлаждение мяса в воздухе, перенасыщенном влагой. В камерах для охлаждения имеется возможность изменять степень перенасыщения, скорость и температуру воздуха. Из-за хорошей теплоотдачи продолжительность охлаждения мясных полутуш сокращается.
Искусственное охлаждение воздухом используется в поверхностных или смесительных теплообменниках. Охлаждение воздухом в поверхностных теплообменниках применяется редко из-за низкого коэффициента теплопередачи и значительного расхода энергии при работе вентилятора.
Смесительные теплообменники (градирни) представляют собой аппараты башенного типа, в которых охлаждаемый воздух движется снизу вверх навстречу стекающей жидкости. При этом охлаждение происходит не только за счет теплоотдачи, но и в значительной степени за счет испарения части жидкости.
Вода является наиболее распространенным охлаждающим агентом из-за высокой теплоемкости, большого коэффициента теплоотдачи, доступности.
Подземная (артезианская) вода имеет температуру +8… 15 °С. Часто используют оборотную воду, т.е. воду, охлажденную в градирне, а затем возвращенную на охлаждение теплообменного аппарата.
Охлаждение водой производится погружением продукта в холодную воду или разбрызгиванием, но чаще используют поверхностные теплообменники. Скорость охлаждения водой значительно выше, чем воздухом. Кроме того, добавление в воду антисептиков наряду с охлаждением сокращает размер порчи от возбудителей, уменьшаются до минимума потери массы продукции.
Гидроохлаждение яблок, груш, персиков, слив, томатов, дынь перед перевозкой рефрижераторным транспортом получило наибольшее распространение в Италии, США и других странах.
Если температура охлаждаемой среды выше –100 °С, то применяют испарительное охлаждение. В Японии, США и других странах успешно используют вакуум-испарительное охлаждение для зеленных овощей.
Система испарительного охлаждения
В качестве низкотемпературных агентов при создании температур ниже –5…–20 °С применяют лед, охлаждающие смеси (смеси льда с различными солями), холодильные соли (растворы хлористого кальция, хлористого натрия и др.) и пары жидкостей, кипящих при низких температурах.
При охлаждении холодильными рассолами и парами низкокипящих жидкостей пользуются холодильными установками.
В Великобритании, Испании, Германии и других странах применяют охлаждение продукции жидким азотом в камерах хранения и в транспортных средствах.
Источник
Научно-практический журнал
Modern methods of cooling culinary products and raw materials in the food industry
Аннотация: Целью работы является изучение новых технологий, а именно консервирование низкими температурами кулинарной продукции, сырья и блюд. В статье рассматривается влияние процесса интенсивного охлаждения с помощью технологии «Cook&Chill» на пищевую безопасность продуктов питания, а так же шоковая заморозка. Для проведения исследования использовались следующие методы: аналитический, сравнительный, органолептический. Распоряжение Правительства РФ от 29 июня 2016 г. №1364-р ориентировано на обеспечение рационального и сбалансированного питания, а также предупреждение заболеваний. При внедрении инновационных технологий в индустрии питания, преследуется главная цель – обеспечение качества и безопасности кулинарной продукции и блюд, а так же продление сроков годности. Одна из важнейших задач предприятия индустрии питания любого формата — создание соответствующих условий для хранения продуктов и готовых блюд. Технологии интенсивного охлаждения и шоковой заморозки продукции становятся наиболее популярными на предприятиях индустрии питания. Низкие температуры предотвращают процессы порчи, т.к. оказывают консервирующее воздействие на продукцию. При этом соблюдаются все современные требования гигиены и безопасности и сохраняется вкусовая и пищевая ценность готовых блюд, полуфабрикатов и сырья. Таким образом, технологии низких температур обеспечивают сохранность качеств свежего продукта и делают это лучше других способов консервирования и хранения. У потребителя появляется возможность, в течении года, приобретать качественные продукты, независимо от сроков производства.
Abstract: The aim of the work is the study of new technologies, namely the preservation at low temperatures of culinary products, raw materials and dishes. The article discusses the impact of the intensive cooling process using the Cook & Chill technology on the food safety of food products, as well as shock freezing. For the study, the following methods were used: analytical, comparative, organoleptic. Decree of the Government of the Russian Federation of June 29, 2016 No. 1364-r is focused on ensuring a rational and balanced diet, as well as the prevention of diseases. When introducing innovative technologies in the food industry, the main goal is to ensure the quality and safety of culinary products and dishes, as well as extend the shelf life. One of the most important tasks of an enterprise in the food industry of any format is the creation of appropriate conditions for the storage of products and ready meals. Intensive cooling and shock freezing technologies are becoming the most popular in the food industry. Low temperatures prevent spoilage, as have a preservative effect on the product. At the same time, all modern hygiene and safety requirements are observed and the taste and nutritional value of ready meals, semi-finished products and raw materials is preserved. Thus, low-temperature technologies ensure the preservation of the qualities of a fresh product and do it better than other methods of preservation and storage. The consumer has the opportunity during the year to purchase a quality product, regardless of the timing of production.
Ключевые слова: инновационные технологии, шоковая заморозка, интенсивное охлаждение, «Cook&Chill или КЭЧ», «Cook&Freeze», качество, пищевая безопасность.
Keywords: innovative technologies, shock freezing, intensive cooling, «Cook & Chill or KECh», «Cook & Freeze», quality, food safety.
В настоящее время повышение эффективности производства достигется путём внедрения инновационных технологий. Опыт разных сран показывает, что с наибольшей эффективностью работают предприятия индустрии питания, которые включены в схему индустриального производства кулинарной продукции. На современном этапе развития важным является, обеспечение потребителей качественной и безопасной готовой продукцией. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 29 июня 2016 г. №1364-р ориентировано на обеспечение сбалансированного питания, предупреждение заболеваний, повышение качества жизни населения, стимулирование развития производства и обращения на рынке кулинарной продукции высокого качества. Одна из важнейших задач предприятия индустрии питания любого формата создание условий для сохранения готовых блюд, полуфабрикатов и сырья.
Анализируя опыт работы предприятий индустрии питания можно выделить основные инновационные направления деятельности. К числу таких направлений следует отнести: использование новых видов пищевого сырья; использование методов консервирования холодом; внедрение в эксплуатацию инновационного оборудования, направленного на улучшение технологических процессов. Использование низких температур является лучшим способом консервирования и сохранения скоропортящегося сырья, кулинарной продукции и готовых блюд. Рассматриваемый вопрос актуален и перспективен, но исследования в данном направлении не много. Применение технологий интенсивного охлаждения и замораживания способствуют получению готовой продукции, гарантируя качество и безопасность.
При внедрении инновационных технологий в индустрию питания, преследуется главная цель – обеспечение качества и безопасности сырья, кулинарной продукции и блюд, а так же продление сроков годности. Применение низких температур предотвращает процессы порчи, т.к. оказывает консервирующее воздействие на сырье, кулинарную продукцию и готовые блюда. При этом соблюдаются все современные требования гигиены и безопасности, сохраняется вкусовая, энергетическая и пищевая ценность продуктов. Заморозка продуктов осуществляется в короткие сроки, в потоке холодного воздуха. Процесс заморозки осуществляется в несколько этапов, поочередно продукт в разных режимах подвергается температурным воздействиям. Первый этап подразумевает снижение температуры в интервале от +20°С до 0 °С. Второй этап предусматривает снижение температуры до -5 °С, и переход от жидкого состояния в твердое (данный этап можно назвать подмораживанием). Заключительный этап обеспечивает снижение температуры до -18 °С. Степень восстановления продукции при размораживании (дефростации) зависит от скорости проникновения холода внутрь замораживаемого продукта. Современная технология интенсивной заморозки предоставляет совершенно новые возможности в данной области: сохраняет питательные вещества (протеины, минеральные соли), органолептические свойства (внешний вид, вкус, запах), приводит к снижению рисков размножения бактерий. Основное отличие шоковой заморозки от охлаждения в том, что процесс протекает значительно быстрее (всего за 2-4 часа) и при этом структура продукта не разрушается. Камера шоковой заморозки предотвращает размножение бактерий, так как из-за высокой скорости замораживания некоторые типы бактерий прекращают жизнедеятельность. Если кулинарная продукция проходит правильную дефростацию (размораживание), её внешний вид, консистенция, запах, вкус и питательные свойства практически не меняются. Продукт, замороженный таким способом, по своим свойствам приравнивается к свежему или охлажденному продукту. После интенсивной заморозки продукты хранятся в 2-3 раза дольше обычного, без потери органолептических качеств.
Если кулинарную продукцию замораживать в обычных морозильных камерах, то процесс займёт от 12 до 24 часов, и за этот промежуток времени пройдут различные биохимические изменения (расщепление одних аминокислот, соединение с другими, дегидратация). Недостатком обычной медленной заморозки, является появление и развитие различных типов бактерий.
Быстрозамороженные продукты, полуфабрикаты и готовые блюда пользуются популярностью во всем мире. Их потребление в таких странах как Великобритания, Финляндия, Франция, Германия, Швеция, Швейцария, США и Япония составляет от 42 до 95 кг в год на человека. И этот показатель непрерывно растет по мере совершенствования и удешевления камер шоковой заморозки. Причем ежегодно производство камер шоковой заморозки, в этих странах увеличивается на 6 — 8 %. В мировой практике ассортимент продуктов консервируемых быстрым замораживанием, чрезвычайно широк. Наибольшей популярностью пользуются полуфабрикаты из птицы, мяса и рыбы. На сегодняшний день вырабатываются быстрозамороженные овощи, фрукты, зелень, бахчевые. Каждая страна производит, прежде всего, продукты специфичные для данного района, климата, традиций. В России технология шоковой заморозки получила недавно широкое применение, хотя такая технология появилась у нас ещё в 80-х годах и проходила успешное тестирование на различных предприятиях индустрии питания.
Большую популярность среди потребителей имеют охлажденные готовые блюда, хотя замороженные имеют более длительный срок годности. В зарубежной практике предприятий, индустрии питания используют следующий ряд инновационных технологий, среди которых наиболее распространены:
-LLFF – LongLifeFreshFood – «продленные сроки годности свежеприготовленной пищи», интенсивное охлаждение готовой продукции (современная система промышленного производства массового сбалансированного питания, подразумевает процесс упаковывания скоропортящихся продуктов питания в среде инертных пищевых газов высочайшей степени криогенной очистки, обеспечивающих подавление микробиологического роста аэробных и анаэробных патогенных микроорганизмов);
-Freeze&Chill –«замораживаем и охлаждаем». Данная технология применяется в странах Европы и Америки для производства готовых замороженных блюд, реализуемых в торговых розничных сетях.
Интенсивное охлаждение — процесс, который снижает температуру продукта с +75˚С до +5˚С за 1-2 часа. Продукт может хранится +2; +3˚С в течение 6 дней.
Шоковая заморозка обеспечивает очень быстрое понижение температуры (как свежей так и приготовленной пищи) до -18˚С, равномерно во всём продукте (до центра) максимум за 3 часа. Проведение быстрой заморозки предотвращает разрушение клеток и тканей. В процессе замораживания можно выделить три диапазона температур в центре продукта: от +20 до 0°С, от 0 до -5°С и от -5 до -18°С. На первом этапе происходит охлаждение продукта. Второй этап — это переход жидкой фазы продукта в твёрдую. В результате, лучше сохраняется структура тканей продукта. Когда применяется шоковая заморозка, сокращается и период активности бактериологической среды. Ещё один аргумент в пользу шоковой заморозки — уменьшение в 2–3 раза потери массы продукта в результате усушки.
Для быстрого охлаждения продуктов используются шоковые охладители двух типов blast-chillerиblast-freezer : в первом ( blast-chiller) — температура понижается с +90°С до +3°С за 1,5 часа – срок хранения обработанных продуктов до 5 дней. Второй тип (blast-freezer) замораживает продукт с +90°С до -18°С за 1,5- 4 часа, период хранения до 1 года в зависимости от вида сырья.
На российском рынке представлено множество аппаратов интенсивного охлаждения и замораживания зарубежных производителей: PORKKA (Финляндия), ZANUSSI (Италия), AFINOX (Италия), HENNY PENNY (США), SIRMAN (Италия). По сравнению с традиционным способом замораживания в холодильных камерах, преимущества применения аппаратов шоковой заморозки следующие: уменьшаются потери продукта в 2 — 3 раза, время консервирования холодом сокращаются в 3 — 10 раз.
Пример практических результатов применения технологии шоковой заморозки. Если при традиционном замораживании, общее время для изделий из теста и мясных рубленных составляет 2,0 часа, то при шоковой заморозке оно равно 20 — 35 мин., что дает значительный экономический эффект. Время прохождения второго этапа снижается с 60 минут до 15 минут. Высокая скорость охлаждения, обеспечиваемая шоковой температурой в камере -30°С -35 °С и интенсивной конвекцией продукта, что позволяет быстро осуществить переход из жидкой в твердую фазу. Это способствует кристаллам льда формироваться меньших размеров и практически одновременно в клетке и межклеточных перегородках (клетки остаются неповрежденными).
Потери массы продукта, образующиеся в результате испарения жидкости (усушки) при замораживании, составляют в обычном режиме до 5 — 10% (в зависимости от температуры в камере и замораживаемого продукта). Форсированный режим заморозки сокращает потери массы до 0,8%, что так же дает значительный экономический эффект.
Из-за предотвращения высыхания при быстрой заморозке ароматические и питательные вещества не успевают выйти из продукта, что сохраняет его качества. Пищевая ценность и вкусовые качества остаются неизменными.
Срок хранения быстрозамороженных продуктов выше, чем продуктов замороженных в обычных камерах. Таким образом, технология шоковой заморозки обеспечивает сохранность качества свежего продукта и делает это лучше других способов заготовки и хранения с учетом соблюдения температурных режимов непрерывной холодильной цепи.
В таблице 1 представлен сравнительный анализ сроков безопасного хранения кулинарной продукции, при традиционном и интенсивном типе охлаждения на предприятиях индустрии питания.
Сравнительный анализ сроков безопасного хранения кулинарной продукции при традиционном и интенсивном типе охлаждения.
| Вид кулинарной продукции | Срок хранения кулинарной продукции (в днях) | |
| Традиционный тип охлаждения | Камера интенсивного охлаждения | |
| Соус томатный | 12 | 26 |
| Соус молочный | 6 | 11 |
| Овощной суп | 5 | 14 |
| Свинина запеченная | 5 | 11 |
| Салат овощной | 3 | 11 |
| Жареная птица | 5 | 11 |
| Жареная телятина | 5 | 11 |
| Фарши для макаронных изделий | 1 | 4 |
Согласно социологическому опросу потребителей, привлекательность быстрозамороженных кулинарной продукции состоит в следующем: продукт «безотходен» (кроме упаковки); сохраняет все нативные, первоначальные свойства; кондиционен; нарезан; требует минимального времени для его приготовления. За последние 4 года спрос на замороженные продукты в России вырос на 18% и, по прогнозам, Research.Techart, будет расти в среднем на 15–17% в год.
Согласно маркетинговым исследованиям основными потребителями замороженных продуктов являются женщины в возрасте от 25 до 40 лет, замороженную продукцию в своем рационе используют 38% жителей России.
Для изготовления быстрозамороженных продуктов, полуфабрикатов и готовых блюд применяются эффективные скороморозильные флюидизационные установки. Особенностью этих аппаратов высокая скорость заморозки продукта, при минимальной сушке. Наиболее популярным видом оборудования в этой нише является конвейерная морозильная камера шоковой заморозки, с помощью которой выполняется обработка порядка 80% всего ассортимента полуфабрикатов. Особый класс представляют спиральные аппараты, благодаря которым происходит замораживание порционных блюд и панировочных полуфабрикатов. Нехватки специализированного оборудования для шоковой заморозки нет, поскольку на рынке представлено оборудование производителей разного уровня. К лидерам сегмента можно отнести компании Nemox, Liebherr и Polair. В семействах этих производителей можно найти шкафы быстрой заморозки, рассчитанные на разный объем и производительность. Также пользуются высоким спросом установки Irinox. Шоковая заморозка аппаратов Irinox позволяет получить быстрый результат с максимальным сохранением первоначальных свойств сырья. Кроме того, оборудование Irinox многофункционально.
Согласно стандарта НАССР в странах Западной Европы и США, процесс замораживания продуктов: температура от +85 до -18 0 С должен достигаться не более чем за 4 часа. В США шоковая заморозка широко используется на заготовочных предприятиях, которые в дальнейшем поступают на доготовочные предприятия в виде замороженных полуфабрикатов или готовых блюд. Особенно это необходимо для предприятий быстрого обслуживания (ПБО), при обслуживании выездных банкетов, в дорогих, элитных ресторанах, особенно для продуктов с малым сроком хранения. Использование шоковой заморозки экономически выгодно для крупных предприятий индустрии питания, мощность которых позволяет обслуживать посетителей и производить полуфабрикаты для реализации в розницу. Благодаря новой технологии замораживания (охлаждения) можно больше готовить полуфабрикатов, кулинарной продукции, увеличивая сроки хранения (табл.2), при этом сократив число работников почти на 25% и снизив отходы производства.
Рекомендуемые сроки хранения замороженных полуфабрикатов и блюд
| пп | Наименование полуфабрикатов | Сроки хранения (в днях) |
| 1 | Натуральные мясные порционные полуфабрикаты из говядины | 300 |
| 2 | Натуральные мясные порционные полуфабрикаты из телятины, свинины, баранины | 240 |
| 3 | Куры, индейка, дичь и оленина (обработанные тушки) | 270 |
| 4 | Бифштексы из телятины, свинины, баранины | 180 |
| 5 | Гуси, утки, зайцы и кролики (обработанные тушки) | 180 |
| 6 | Блюда промышленного приготовления | 360 |
| 7 | Десерты | 360 |
| 8 | Блюда домашнего приготовления | 120 |
| 9 | Ливер мясной | 90 |
| 10 | Мясной фарш | 60 |
| 11 | Мелкая рыба (тушка) | 90 |
| 12 | Рыба крупная (тушка) | 180 |
| 13 | Крабы, раки и креветки (после отваривания) | 90 |
| 14 | Молочные продукты – 6-12 месяцев | 360 |
| 15 | Грибы (обработанные) | 180 |
| 16 | Овощи (обработанные и нарезанные) | 360 |
| 17 | Фрукты и ягоды | 360 |
Таким образом, появление шоковой заморозки открыло для производителей и предприятий индустрии питания новые возможности, подняв ступень развития на более высокий уровень. Технология шоковой заморозки дает возможность увеличить сроки реализации скоропортящихся продуктов. В некотором смысле шоковая заморозка позволяет распространять кулинарные изделия, продукты без привязки к конкретным регионам. Использование современного технологического оборудования, для консервирования холодом, позволяет не только реализовать производственную программу предприятия, но и получить при этом максимальную прибыль, а так же сохранить питательные вещества (протеины, минеральные соли), органолептические свойства (вкус, запах, внешний вид), избежание риска размножения бактерий. У потребителя появляется возможность приобретения свежего продукта независимо от происхождения и от времени года.
Источник
