Охлаждение продуктов растительного происхождения

Для плодов, ягод и овощей охлаждение и хранение в охлаж­денном состоянии — самый надежный и распространенный спо­соб консервирования, в основе которого лежит применение хо­лода для поддержания оптимальных значений температуры, от­носительной влажности воздуха и воздухообмена.

Хранение свежих плодов и овощей основано на принципе биоза (поддержание жизнедеятельности за счет естественного имму­нитета). Процессы, происходящие в плодах и овощах на всех этапах жизненного цикла, имеют общебиологическую природу, а процессы, протекающие в период хранения, в значительной сте­пени являются продолжением этих процессов. Однако имеется и принципиальное различие: во время роста наряду с распадом орга­нических веществ происходит активный их синтез, причем про­цессы синтеза преобладают над процессами распада, а в храня­щихся плодах и овощах наблюдается главным образом распад ве­ществ с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельно­сти клеток.

При охлаждении и хранении таких продуктов нужно макси­мально снизить интенсивность биохимических, микробиологичес­ких и физико-химических процессов, поддерживая жизнеспособ­ность и естественный иммунитет на минимальном уровне. С этой Целью температуру продуктов снижают от исходной до низшей границы физиологической устойчивости, зависящей от видовой (генетической) их особенности.

Режим хранения продукции устанавливают на основе изуче­ния ее свойств, продолжительности хранения, вида упаковки и др. Дополнительные методы консервирования (озонирование, пи­щевые покрытия, МТС, РГС и др.) позволяют существенно про­бить срок хранения при сохранении качества. Особое значение для сохранения качества плодоовощной продукции имеет скорость ее охлаждения сразу после уборки на поле, в саду. Внедрение технологии предварительного охлаждения плодов и овощей в полевых условиях позволяет организовать для этой продукции единую холодильную цепь «от поля до потребителя».

Холодильная обработка — один из основных способов сохра­нения качества ягод, плодов и овощей. Однако ее преимущества используются не полностью, причем это относится в первую оче­редь к начальному этапу — предварительному охлаждению, обеспечивающему благодаря быстрому понижению температуры со­кращение потерь от порчи и усушки.

Предварительное охлаждение плодов и овощей представляет собой процесс быстрого понижения их температуры от начальной (после уборки урожая) до требуемой при последующих техноло­гических операциях (транспортировании, краткосрочном или дли­тельном хранении). При немедленной реализации продукции (поле — прилавок) необходимость в холодильной обработке от­падает.

Эффективность предварительного охлаждения связана с поло­жительным влиянием его на факторы, определяющие сохранность продукции. Чем быстрее понизится температура плодов и овощей после сбора, тем продолжительнее будет период хранения их в холодильнике и выше качество. Предварительное охлаждение по­зволяет снизить интенсивность дыхания плодов и овощей и связан­ных с ним биохимических процессов, предотвратить значительные потери массы и развитие фитопатогенных микроорганизмов. Пока­зано, что «один день» жизни растительных клеток плодов при тем­пературе 25 °С равен двум дням при температуре 15 °С, четырем — при 10 °С, восьми — при 4 °С и шестнадцати — при 0°С.

Охлаждение непосредственно после сбора обеспечивает сохра­нение пищевой и биологической ценности продукта, его вкусо­вых качеств, товарного вида и в конечном итоге повышает рента­бельность транспортировки, последующего хранения и реализа­ции продукции.

Быстроохлажденные плоды и овощи дольше сохраняют устой­чивость к возбудителям болезней, развитие же самих возбудите­лей (бактерий, плесневых грибов, дрожжей) при быстром охлаж­дении значительно замедляется. В результате сокращаются потери плодов и овощей от перезревания, усушки, заболеваний и порчи. При этом увеличиваются сроки холодильного хранения яблок, груш, винограда на 1 — 1,5 мес, косточковых на 0,5 мес, ягод на неделю и более, овощей (в зависимости от вида и сорта) от не­скольких недель до нескольких месяцев.

Преимуществом предварительного охлаждения является и то, что при загрузке в камеры хранения охлажденной плодоовощной продукции возможны единовременное заполнение всего их объе­ма и создание наиболее оптимального и стабильного температурного режима уже на начальных этапах хранения. Это обеспечива­ется быстрым отводом теплоты от поступающей продукции еще до ее размещения на хранение. При загрузке плодов на хранение отдельными партиями без предварительного охлаждения высокая нагрузка на компрессорное холодильное оборудование сохраня­ется в течение всего периода загрузки (10 сут и более) и продол­жается в течение 3 сут после нее. Продолжительное нахождение продукции при температуре выше оптимальной отрицательно сказывается на ее качестве, а дозагрузка неохлажденных партий на­рушает созданный температурный режим, может вызвать появле­ние конденсата на поверхности ранее загруженной и уже охлаж­денной продукции, увеличивает ее порчу и потери массы.

При транспортировке предварительно охлажденной продукции создается стабильный температурно-влажностный режим, обес­печивающий сокращение потерь от порчи на 3 — 12 % и увеличе­ние выхода стандартной продукции по прибытии в места назначения на 10 — 25 %. В развитых странах предварительному охлажде­нию подвергают более 50 % плодоовощной продукции.

Существуют различные способы предварительного охлаждения: в потоке воздуха; в потоке воздуха, обусловленном разностью дав­лений; жидкостное (гидроохлаждение) ледяной водой орошени­ем или погружением; снегование; вакуумное в специальных ваку­умных охладителях; комбинированное. По скорости наиболее эф­фективно вакуумное охлаждение, затем гидроохлаждение, снего­вание и воздушное охлаждение. Однако наибольшее распространение получил воздушный способ в разных модификациях. Воздушный способ охлаждения может применяться:

в обычных камерах холодильного хранения при средней скоро­сти движения воздуха 1 —1,5 м/с и умеренной кратности цирку­ляции 30 — 40 объемов/ч;

тоннельных камерах предварительного охлаждения или камерах другого типа при сравнительно больших скоростях дви­жения воздуха (3 — 4 м/с) и повышенной кратности его цирку­ляции (60— 100 объемов/ч);

специальных аппаратах интенсивного охлаждения воздухом при повышенных скоростях движения (до 5 м/с) и значительной крат­ности его циркуляции (до 150 объемов/ч).

Эффективность предварительного охлаждения продуктов в зна­чительной степени определяется его способом и режимом. Оби­лие видов и сортов плодоовощной продукции, специфические Условия ее выращивания определяют разнообразие режимов пред­варительного охлаждения.

Важную роль в установлении режима предварительного охлаж­дения играет неодинаковое у плодов и ягод замедление послеубо­рочного созревания и старения. Замедление созревания наблюда­йся в большей степени у плодов, чем у ягод. При значительном снижении интенсивности дыхания в предварительно охлажден­ных плодах накапливается меньше неорганического фосфора, что косвенно свидетельствует о более существенном снижении энергетической активности дыхания. В плодах после предварительного охлаждения медленнее, чем в ягодах, уменьшается содержание протопектина и задерживается размягчение ткани. Замедляются также накопление красящих веществ и возрастание сахарокислотного индекса, определяемого снижением содержания органичес­ких кислот.

Установлено, что для ягод с низкой устойчивостью к возбуди­телям и быстрым старением тканей определяющим моментом в установлении режима предварительного охлаждения являются быстрота и степень ингибирования микрофлоры. Для долгохранящихся и некоторых малолежких плодов важное значение имеют степень замедления послеуборочного дозревания и стабилизация устойчивости к возбудителям. При этом эффект ослабевает по мере увеличения степени зрелости плодов. Воздействие предваритель­ного охлаждения сильнее сказывается на товарном качестве пло­дов технической зрелости, чем потребительской. Интенсивность дыхания некоторых плодов в стадии технической зрелости после охлаждения уменьшается в 4 —5 раз. Во время кратковременного хранения и транспортирования практически не изменяется со­держание органических кислот, пигментов, сохраняется высокая плотность ткани.

Режим охлаждения характеризуется конечной температурой продукта, продолжительностью периода охлаждения при регла­ментируемом температурно-влажностном режиме, скоростью по­тока охлаждающей среды, кратностью ее циркуляции, системой воздухораспределения и др.

Важным элементом технологии предварительного охлаждения является допустимая продолжительность времени между сбором продукции и началом ее охлаждения. Для большинства ягод, пло­дов и овощей охлаждение необходимо проводить в короткие сроки после сбора. Так, для земляники этот период составляет 1 — 4 ч, а его увеличение до 6 — 7 ч приводит к возрастанию общих потерь при хранении в 2 —5 раз. При этом в землянике, охлажденной в короткий срок после сбора, стабилизируется содержание витамина С и Р-активных соединений. Охлаждение зрелых томатов в течение 1 — 4 ч после сбора сокращает их потери в 1,5 — 2 раза. При сокраще­нии времени нахождения персиков в саду после сбора с 24 до 10 или 4 ч потери массы от усушки сокращаются соответственно в 2 или 4 раза, а перезревших плодов — в 4 или 9 раз.

Для общего результата важна также продолжительность доохлаждения ягод до конечной температуры хранения. При одинако­вой продолжительности предварительного охлаждения ягод (3 ч) увеличение периода доохлаждения с 2 до 15 ч обеспечивает при­рост выхода стандартной продукции к концу хранения на 5 — 10 %. У яблок увеличение периода доохлаждения до 130— 150 ч обеспечивает увеличение выхода стандартной продукции до 12—15%. Такой эффект связан с тем, что при быстром темпе предвари­тельного охлаждения возникает несбалансированность реакций, которые катализируют ферменты, имеющие различный темпера­турный оптимум. Результатом такой несбалансированности явля­ется накопление ряда промежуточных соединений, по-разному вовлекаемых в обмен веществ, и вследствие этого его общее нару­шение. Одним из таких нарушений является снижение энергети­ческой эффективности дыхания, которое меньше проявляется в медленно доохлаждаемых после быстрого предварительного ох­лаждения ягодах и плодах. Наиболее стремительно все эти процес­сы протекают в косточковых плодах и ягодах.

Предварительное охлаждение косточковых плодов и ягод реко­мендуется проводить быстро. Поскольку для косточковых плодов и ягод характерны интенсивное дыхание, короткие сроки после­уборочных процессов перезревания, ослабленная устойчивость к возбудителям заболеваний, они уязвимы для микробиологичес­кой порчи. Кроме того, велики потери от усушки и перезревания при повышенных температурах хранения. Для сокращения потерь косточковые плоды и ягоды рекомендуется перед транспортирова­нием охлаждать до следующих температур: вишню, черешню, аб­рикосы — 3°С; персики, землянику — 4°С; сливы — 7 ⁰С. В резуль­тате такого охлаждения сроки последующего хранения при температуре около 1 ⁰С увеличиваются: земляники и малины — до 10 дней; черной смородины, крыжовника — до 20; белой и красной сморо­дины — до 45; вишни, черешни и слив — до 25 — 90 дней.

При отсутствии камер предварительного охлаждения процесс осуществляют в камерах действующих холодильников. За период не более 1 — 2 сут после сбора урожая температуру продукции в зави­симости от вида доводят до +1... -1 ⁰С. Путем интенсификации можно сократить время воздушного охлаждения до 16 — 80 мин, а приме­няя гидроохлаждение, еще более ускорить процесс.

Разработаны режимы гидроохлаждения: для черешни 1— 2 °С, абрикосов 2 — 4 °С, слив 3 — 6 °С. Обработка может проводиться как методом погружения, так и орошения. При использовании гидро­орошения в воду, как правило, добавляют антисептические ве­щества (беномил, сантоквин и др.) во избежание микробиологи­ческого обсеменения всей продукции.

Для семечковых плодов, винограда, цитрусовых и некоторых Других плодов, у которых интенсивность дыхания ниже, а устой­чивость к микроорганизмам больше, темпы предварительного охлаждения можно замедлить. При этом важное значение имеет степень зрелости продукции. Так, зрелые яблоки в зависимости от сортовых и других особенностей охлаждают до 0 — 5°С, а незре­лые — до 7 — 9 °С с последующим понижением температуры каждые 15-20 дней на 1-2°С.

Предварительное охлаждение винограда проводят воздухом до температуры 2 —8°С с последующим доохлаждением в камере хра­нения. При этом снижаются в несколько раз потери от порчи и увеличивается выход стандартной продукции.

Предварительное охлаждение овощей применяют как перед транспортированием, так и перед хранением.

Для большинства овощей требуется быстрое охлаждение, так как при дыхании они выделяют довольно значительное количе­ство теплоты. Продолжительность охлаждения в зависимости от применяемого способа составляет от нескольких минут до несколь­ких часов или суток.

Воздушное охлаждение плодов и овощей проводят перед крат­косрочным или длительным хранением в специализированных хо­лодильных камерах или туннелях до температуры 2 — 15 ⁰С в соответ­ствии с особенностями растительного сырья. Продолжительность охлаждения составляет от 3 — 5 до 80 — 100 мин и более. Зеленую фасоль и огурцы охлаждают и хранят при температуре 5 и 9 °С в тече­ние соответственно 20 и 9 дней. Цветная капуста при 0°С сохраняется 30 — 40 дней, а сладкий перец при температуре до 2°С — до 35 дней.

Режимы предварительного охлаждения овощей воздухом зави­сят от их зрелости и назначения. Так, незрелые томаты рекомен­дуется охлаждать медленно — в течение 96 ч до температуры 8 ⁰С, а при последующем хранении периодически (два-три раза) повы­шать температуру до 20 °С (каждый раз в течение 3 сут), что обес­печивает ровное дозревание томатов и улучшает их качество. Для зрелых плодов эффективно быстрое понижение температуры до 0 ⁰С, в результате потери сухих веществ снижаются в три раза и увеличивается срок хранения на 4 —7 сут.

На основе опыта перевозок скоропортящихся продуктов Меж­дународным институтом холода разработаны общие рекоменда­ции по температурным режимам загружаемой в холодильный транспорт овощной продукции. Так, огурцы перед перевозкой охлаждают до 10 — 15°С, перец — 7 — 10, дыни — 4 — 10, капус­ту— 0 — 8, зелень — 0 —10°С.

Влажность воздуха поддерживают на уровне 85 —90 %, что по­зволяет снизить потери массы и обеспечить длительное хранение овощей.

Установлено, что повышение влажности до 98—100 % в пери­од охлаждения и хранения положительно сказывается на сохра­няемости моркови, репы, брюквы, свеклы, сельдерея, цветной и брюссельской капусты и др. При этом уменьшаются потери мас­сы, сохраняется тургор тканей, а в некоторых случаях снижается выделение пектолитических ферментов микроорганизмами, что замедляет размягчение тканей.

Стабильное поддержание высокой относительной влажности при такой же стабильности температурного режима исключает подмораживание и выпадение конденсата на поверхности ово­щей, позволяет существенно удлинить период их хранения. Высо­кая относительная влажность в сочетании с модифицированной газовой средой позволяет на 30 — 40 % увеличить выход стандарт­ной продукции.

Поддержание высокой относительной влажности особенно важ­но при охлаждении и хранении зелени и листовых овощей. Для сохранности овощей при краткосрочных перевозках эффективны снегование или пересыпка чешуйчатым льдом. Это позволяет при отсутствии более совершенных средств поддерживать высокую влажность и одновременно способствует быстрому охлаждению продукции.

В целях сокращения потерь массы и более быстрого охлажде­ния (3 — 30 мин) для некоторых овощей (морковь, капуста и др.) применяют гидроохлаждение до температуры 0 — 5°С. Продолжи­тельность охлаждения зависит от вида продукции, начальной и конечной его температур и способа гидроохлаждения. Наиболее широко применяют метод гидроорошения, когда продукция в таре движется по конвейеру в туннеле и орошается холодной водой под давлением через распылительные форсунки.

Для предупреждения развития фитопатогенных микроорганиз­мов в условиях повышенного увлажнения в воду добавляют анти­септики.

Более эффективен и широко применяем для охлаждения ово­щей, имеющих большую поверхность испарения, вакуум-испари­тельный метод. Суть его в том, что в условиях разрежения (для овощей 798 — 930 Па) происходят вскипание и испарение влаги с поверхности (частично из клеток) овощей и за счет выделения скрытой теплоты испарения продукт быстро охлаждается (по все­му объему партии за несколько минут). Преимущество метода — пригоден и для затаренной продукции в транспортную упаковку, недостаток — потери массы продукта составляют 1,5 — 2,5 %, что ограничивает ассортимент продуктов, подвергаемых вакуум-ис­парительному охлаждению. Метод малопригоден для таких ово­щей, как томаты, огурцы, зеленый перец, морковь.

Для сокращения потерь массы продукта может применяться гидровакуумное охлаждение путем распыления влаги.

Использование вакуумной обработки ограничивается тем, что удаляются не только пары воды, но и газы, что существенно ска­зывается на протекании биохимических и физиологических про­цессов в тканях. При этом мягкое вакуумирование способствует торможению созревания, так как оно связано лишь с улучшением газообмена.

Резкое многократное вакуумирование, напротив, приводит к Ускорению биохимических процессов. В этом случае главным дей­ствующим фактором является резкое повышение давления (сброс вакуума) — переход от более низкого давления к высокому, что вызывает микротравмирование тканей, а это, в свою очередь, стимулирует раневые реакции, следствием которых является ускорение созревания.

При комбинированном охлаждении продукты могут сначала подвергаться вакуумному охлаждению до температуры 10—15°С,« а затем доохлаждаться воздухом в холодильной камере хранения. Это позволяет быстро снять тепловую нагрузку в начальный пе-риодохлаждения.

Вакуумное охлаждение широко используют за рубежом для охлаждения грибов, листовой зелени, салата и т.д. в промышлен­ных масштабах.