Промышленные способы охлаждения продуктов животного происхождения
Сущность охлаждения продуктов животного происхождения состоит в понижении их температуры посредством теплообмена с охлаждающей средой, но без льдообразования.
Охлаждение обеспечивает сохранение высоких потребительских свойств продуктов (аромата, вкуса, консистенции, цвета) при наименьших изменениях в них. Поэтому если планируемый срок хранения небольшой, продукты выпускают в охлажденном виде. Однако охлажденные продукты длительному хранению не подлежат, так как при близкриоскопических температурах многие виды вредных микроорганизмов активно развиваются и продукт может быстро испортиться.
В настоящее время на основе комбинированных методов консервирования удается значительно повысить сроки хранения скоропортящихся пищевых продуктов в охлажденном состоянии.
При охлаждении имеют место процессы тепло- и массообмена между продуктом и охлаждающей средой, что вызывает испарение влаги с поверхности продукта (усушку) и переход теплоты от продукта в охлаждающую среду.
В промышленности наиболее распространены способы охлаждения, которые осуществляются передачей теплоты от продукта конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена при фазовом превращении.
В соответствии со способом теплообмена для охлаждения используют следующие охладительные системы:
типа воздушных кондиционеров (конвективный способ);
применяющие сжиженные газы (конвективный способ);
охлаждающие некипящими жидкостями (кондуктивный способ);
охлаждающие некипящими жидкостями, движущимися относительно объекта (смешанный способ);
вакуумные, действующие до уровня давления 665 Па (испарительно-конденсационный способ).
Современные направления совершенствования холодильной обработки основаны на доведении температуры продуктов до уровня, неблагоприятного для развития микрофлоры и обеспечивающего их сохранность и уменьшение потери массы.
Конкретные режимы охлаждения для каждой группы продуктов определяют с учетом криоскопической температуры и в соответствии с особенностями их состава, свойств, микроструктуры, биохимических процессов, а также целевого назначения и экономичности.
Сравнительно новые методы охлаждения следующие:
воздушное при повышенном давлении;
гидроаэрозольное;
вакуумное;
с использованием электрофизических способов;
снегообразным диоксидом углерода;
глубокое в среде инертных газов.
Наиболее распространенным методом охлаждения мяса является воздушный.
Охлаждение говядины и свинины.Воздушному охлаждению туши или полутуши подвергают в камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями и системой регулирования режима холодильной обработки.
В камере охлаждения говяжьи и свиные полутуши подвешивают на крючьях подвесных путей, а бараньи — на рамах. Расстояние между тушами не менее 5 см. В камеру охлаждения загружают мясо одного вида, одной категории упитанности и по возможности одинаковой массы, благодаря чему вся партия одновременно охлаждается до конечной температуры. Средняя нагрузка на 1 м подвесного пути составляет около 250 кг мяса. В процессе охлаждения относительная влажность воздуха самоустанавливается на уровне 85 — 92 % за счет испарения влаги из продукта.
Охлаждение мяса в воздухе проводят одно-, двух- и трехстадийным, а также программным способами. Одностадийное охлаждение проводят при температуре 0 °С и скорости движения воздуха 0,5 — 2 м/с до температуры в толще мышц бедра на глубине не менее 6 см от поверхности до 4 °С. Температура и скорость воздуха — основные параметры, влияющие на коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к охлаждающей среде и, следовательно, на продолжительность охлаждения. Для говяжьих полутуш температура воздуха может быть понижена до -2 °С, а для свиных — до -5 °С. Продолжительность охлаждения при этом составляет 14 — 24 ч.
Наметившаяся тенденция снижения температуры охлаждающего воздуха ниже криоскопической и повышения скорости его движения до 2 м/с объясняется желанием интенсифицировать процесс охлаждения. При этом дополнительные энергозатраты по сравнению с традиционным способом вполне оправданны, поскольку уменьшается продолжительность процесса на 30 — 40%, в таких же пределах снижается усушка, повышается качество мяса и мясных продуктов и увеличивается оборачиваемость камер охлаждения.
При дальнейшем снижении температуры охлаждающей среды возможно подмораживание мяса, поэтому используют двух- и трехстадийное охлаждение с применением переменных параметров воздушной среды. Стадийное охлаждение полутуш может осуществляться в одной или разных камерах. Так, свиные полутуши на первой стадии охлаждают при температуре -10...-12 °С в течение 1,5 ч, на второй — при -5 ...-7 °С в течение 2 ч и при доохлаждении (для равномерного распределения температуры по толщине полутуш) — около 0 °С в течение 6 — 8 ч. На первой и второй стадиях скорость движения воздуха 1 — 2 м/с, а при доохлаждении — 0,5 м/с при его относительной влажности 95 — 98 %.
При программном охлаждении мясо вначале охлаждают при температуре -4...-5 °С и скорости движения воздуха 4 — 5 м/с, а затем при температуре 0 °С и переменной скорости движения воздуха, изменяющейся по заданной программе от начальной до 0,5 м/с.
Интенсифицированный способ охлаждения говядины предусматривает использование на первой стадии воздуха температурой до -25 °С, движущегося со скоростью 5 — 10 м/с. По достижении на поверхности полутуш криоскопической температуры начинается вторая стадия охлаждения, в течение которой температура воздуха поддерживается на уровне криоскопической, а скорость его не превышает 0,5 м/с. При фронтальном способе охлаждения полутуш, когда они движутся на конвейере навстречу потоку охлажденного воздуха, холодильная обработка ведется с изменяющимся в течение процесса коэффициентом теплоотдачи. Это позволяет уменьшить продолжительность холодильной обработки на 10 % по сравнению с процессом, проведенным при постоянном значении коэффициента теплоотдачи, усушка при этом снижается еще на 30 —40 %. Скорость воздуха в камерах изменяют подбором определенных сечений воздухораспределителей. Полутуши перемещаются конвейерным способом по камере, размеры которой рассчитывают исходя из того, что за время продвижения в камере предварительного охлаждения температура поверхности полутуш не должна быть ниже криоскопической, а в камере доохлаждения должна достигать заданного конечного значения. Избежать холодового сокращения мышц (температурного шока) можно посредством электростимуляции или путем выдержки мяса в период предварительного охлаждения при температуре воздуха 10— 12 °С в течение 12—15 ч.
Гидроаэрозольное охлаждение изначально применяли только для обработки фруктов, овощей, цветов, зелени. В настоящее время таким образом охлаждают колбасы, мясо в тушах, полутушах и четвертинах.
Гидроаэрозольное охлаждение представляет собой охлаждение мяса в интенсивно циркулирующей и насыщенной до 100 %-ной относительной влажности воздушной среде. Для предотвращения порчи мяса в воду могут быть добавлены бактерицидные вещества. Процесс интенсифицируется за счет испарительного охлаждения с поверхности полутуш и по расходу энергии вдвое экономичнее традиционного воздушного охлаждения. Модификацией этого способа является применяемый за рубежом способ охлаждения мяса и мясных продуктов в капельно-жидкой среде пропиленгликоля. При этом продукты охлаждаются раствором пропиленгликоля температурой -8... -15 °С до достижения требуемой температуры в толще продукта; эффективность процесса в два-три раза выше, чем при воздушном охлаждении.
В технологии охлаждения и замораживания может использоваться способ гидрофлюидизации с применением «айссларри» (жидкий или текучий лед), который позволяет получить высокий коэффициент теплоотдачи и существенно увеличить скорость замораживания.
Для сокращения усушки при охлаждении мяса с последующим замораживанием разработан способ комплексной термовлажностной обработки после убоя. Для этого полутуши сначала охлаждают в камере перенасыщенным влагой воздухом при температуре -1°С, а затем быстро (за 5 —10 мин) обдувают сухим горячим воздухом (температура 50 —70 °С, влажность 5—10 %). В холодном отсеке камеры благодаря интенсификации теплоотдачи от продукта к перенасыщенному воздуху время охлаждения сокращается до 9 ч, а усушка — до 0,5 — 0,6 %.
Вакуумное охлаждение ранее применяли только для обработки растительного сырья, а сейчас в ряде стран используют при охлаждении туш крупного и мелкого рогатого скота, свиней, кускового мяса. Так, свиные полутуши, имеющие температуру 37 °С, разделывают, производят обвалку и жиловку мяса в помещении при температуре 8 °С. Отрубы поступают на вакуумупаковочную линию, где подвергаются вакуумному охлаждению при температуре 0...-2 °С. В зависимости от размеров отрубов через 4 —9 ч температура в толще продукта снижается до 7 °С, а через 14 ч — до 2 0С. При таком способе охлаждения значительно улучшается санитарное состояние мяса, увеличивается до 15 сут срок его хранения, снижается усушка.
Разрабатывается технология охлаждения с использованием электрофизических способов, к которым относятся способ охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости, обработки мясопродуктов ионизирующими газами, электроконвективное охлаждение и др.
Принцип охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости заключается в том, что к поверхности мяса, предназначенного для охлаждения, подводится электрод, на который подается высокое напряжение с положительным зарядом. Охлаждающая жидкость поступает по трубопроводу, заряженному отрицательно. Охлаждение происходит при контакте электрически заряженных капель жидкости с поверхностью продукта.
Охлаждение при помощи ионизирующих газов позволяет увеличить срок хранения полуфабрикатов в 1,3—1,5 раза при высоком их качестве, сокращении энергозатрат и уменьшении усушки.
В условиях электроконвективного охлаждения значительно возрастает плотность теплового потока от охлаждаемого продукта (для разных видов мяса — в 1,1 — 1,8 раза). С увеличением напряжения электрического поля максимум теплоотвода смещается на более раннюю стадию процесса и по времени сокращается примерно в два раза, что очень существенно, так как наибольшие потери массы приходятся на первую половину процесса охлаждения. Потери массы из-за препятствия электрических сил испарению влаги сокращаются на 10 — 20 %.
Субпродукты, уложенные в противни, ящики, формы, располагают в камере охлаждения на многоярусных стационарных стеллажах либо на передвижных этажерках или рамах не позже чем через 5 ч после убоя скота. Их укладывают слоем не более 10 см; почки, сердце, мозги и языки — в один ряд; рубцы охлаждают в подвешенном состоянии на крючьях. Продолжительность охлаждения субпродуктов при температуре 0 °С и относительной влажности воздуха 85 — 90 % около 24 ч. Для ускорения процесса используют скороморозильные аппараты (-2...-4 °С), а также непрямой контакт с жидкой охлаждающей средой.
Для субпродуктов и мясных полуфабрикатов, уложенных в картонные коробки, эффективным является охлаждение снегообразным диоксидом углерода. Охлаждение проводят в специальных туннелях, количество снегообразного диоксида углерода, подаваемого на продукт, регулируют с помощью реле времени. Для быстрого снижения температуры фарша из говядины свежих (парных) полутуш до 2 °С, что необходимо для заключительной стадии получения фарша, в мясо добавляют замороженные хлопья диоксида углерода в соотношении 1 : 10.
Для создания инертной среды и охлаждения колбасного фарша из парного мяса в процессе куттерования применяют жидкий азот. Удельный расход жидкого азота зависит от качества и температуры обрабатываемого сырья и окружающей среды и составляет от 0,15 до 0,35 кг на 1 кг колбасного фарша. Охлаждение жидким азотом позволяет поддерживать в куттере необходимый температурный режим и соответственно оптимальную продолжительность процесса, исключив при этом отрицательное воздействие повышения температуры на состав и качество фарша. Увеличение продолжительности куттерования вареных колбас при охлаждении жидким азотом способствует значительному улучшению растворимости мясного белка и в результате повышению водо- и жиросвязывающей способности фарша, что позволяет в принципе отказаться от применения фосфатов.
Охлаждение мяса птицы. Тушки птицы охлаждают воздухом, водоледяной смесью, ледяной водой, диоксидом углерода и азотом. Применяют также комбинированное охлаждение (орошение тушек или погружение их в ледяную воду, а затем в воздушную среду).
Достаточно эффективен с точки зрения условий теплоотдачи, затрат труда, продолжительности и технологичности процесса метод погружного охлаждения тушек птицы в чистой ледяной воде или в водоледяной смеси.
Водоледяную смесь или ледяную воду получают путем добавления к обычной водопроводной воде чешуйчатого льда либо пропускания ее через специальные испарители, в которых она охлаждается до нужной температуры. В современных условиях этот эффект достигается барботированием через воду диоксида углерода или азота с низкими температурами.
После охлаждения ледяной водой кожа на тушках становится светлой и чистой, исчезают пятна от ушибов и кровоизлияний. Тушки птицы поглощают некоторое количество воды, вследствие чего они округляются и приобретают лучший товарный вид.
Температура ледяной воды должна быть не выше 2 °С, а время охлаждения — 0,5—1 ч. Для уменьшения возможного обсеменения микроорганизмами применяют антисептированную воду, а также гидроаэрозольный метод охлаждения: тушки в подвешенном состоянии орошаются ледяной водой из специальных форсунок в течение 30 — 35 мин.
В санитарном отношении наиболее эффективно комбинированное охлаждение (орошение — погружение, орошение — погружение — воздушная обработка).
При методе орошение — погружение потрошеные тушки предварительно охлаждают, непрерывно орошая водопроводной водой из центробежных форсунок в течение 10—15 мин в зависимости от вида птицы, затем погружают в воду температурой 0 — 2 °С на 25 — 35 мин до достижения температуры в толще грудной мыщцы 0 —4°С.
При воздушном доохлаждении происходит частичное удаление приобретенной при орошении тушками воды и одновременно их охлаждение в результате испарения.
При охлаждении в ледяной воде тушки поглощают от 3 до 8 % влаги, в среднем же (с учетом испарения) их масса увеличивается на 4 %.
Продолжительность охлаждения птицы интенсифицированным воздушным методом (температура 0...-2 °С, скорость движения воздуха 4 м/с) составляет от 3 до 6 ч в зависимости от массы и упитанности тушек. Воздушное охлаждение применяют только для тушек после сухой ощипки и тепловой обработки, в противном случае мясо обезвоживается и теряет товарный вид.
Очень эффективным для охлаждения тушек птицы является применение снегообразного диоксида углерода, который вводят в их внутреннюю полость из расчета 0,07 кг на 1 кг массы. Этого достаточно, чтобы очень быстро охладить тушку до среднеобъемной температуры 0 0С.
Охлаждение колбасных и мясных консервов.Вареные колбасы обычно охлаждают в две стадии: тонкораспыленной водой с использованием испарительного эффекта охлаждения, затем интенсивно движущимся воздушным потоком, имеющим температуру 0 — 8 °С, скорость движения до 4 м/с. Продолжительность охлаждения водой 5 — 30 мин, воздухом 1 — 10 ч. Однако для вареных колбас наиболее эффективен трехстадийный способ: орошение водой из форсунок грубого распыления, охлаждение в гидроаэрозольной среде, воздушное охлаждение. На второй стадии может быть предусмотрен непрерывный или цикличный режим распыла воды в зависимости от устройств, обеспечивающих ее подачу, и условий циркуляции воздушного потока.
Сравнительно новым является способ охлаждения в пенном воздушно-жидкостном потоке. Колбасные изделия охлаждают в две стадии: на первой — за счет испарения воды при прохождении через нее воздуха, на второй — путем использования испарительного эффекта в сочетании с холодом, с последующим подсушиванием батонов в течение 2 — 3 мин. Скорость движения воздуха 10—16 м/с. При начальной температуре продукта 70 ° С и температуре воды -2 °С батоны охлаждаются за 50 мин (в 1,5 раза быстра по сравнению с охлаждением колбас водой, распыляемой форсунками). Усушка составляет менее 0,3 %.
Для варено-копченых и полукопченых колбас целесообразно воздушное охлаждение при температуре 8 — 12 °С и скорости движения воздуха 1,5 — 2 м/с.
Пастеризованные мясные консервы охлаждают водой, а затем воздухом при температуре 0 — 2 °С и скорости охлаждающей среды до 3 м/с. Продолжительность охлаждения до конечной температуры не превышает 24 ч.
Для охлаждения применяют туннели и аппараты конвейерного типа, в которых размещены этажерки с продуктом, картонные коробки, лотки, поддоны и т.д. Направление движения воздушных потоков в аппаратах зависит от размера и формы продуктов и способа размещения их на конвейере.
Охлаждение яиц.Яйца при поступлении в холодильник предварительно охлаждают до температуры хранения в специальной камере. Начальная температура в камере должна быть на 2 — 3 °С ниже температуры яиц, затем ее постепенно понижают (на 1—2 °С в течение 1 — 2 ч); относительная влажность воздуха в период охлаждения 75 —80 % при скорости его движения 0,3 — 0,5 м/с. Процесс охлаждения в зависимости от первоначальной температуры длится двое-трое сут. Яйца по достижении температуры 2 °С направляют в камеры хранения.
Охлаждение рыбы.Рыбу охлаждают льдом, охлажденной пресной и морской водой, холодным воздухом, криогенными жидкостями (жидкий азот), комбинированными методами (ледяная вода и лед, лед и жидкий азот и др.).
Охлаждение и замораживание относятся к важнейшим технологическим процессам в рыбной промышленности. Рыбу и морепродукты, обработанные холодом, широко используют в качестве полуфабрикатов в производстве различных видов рыбной продукции, а также в охлажденном или замороженном состоянии реализуют в розничной торговой сети. Согласно данным ФАО, на долю охлажденной и мороженой продукции приходится более 80 % всей вырабатываемой рыбной пищевой продукции.
Для охлаждения рыбы льдом используют различные его виды — чешуйчатый, трубчатый, плиточный и др. Наиболее распространенный способ — охлаждение в таре (ящиках, контейнерах, корзинах, мешках и др.). Для этого рассортированную по размеру рыбу тщательно промывают чистой водой, дают ей стечь, после чего укладывают в тару со льдом в неразделанном или разделанном виде. При этом на дно тары помещают слой мелкодробленого льда толщиной 2 — 3 см, поверх него укладывают рыбу, затем опять слой льда. Крупную рыбу укладывают ровными рядами головами в разные стороны к стенкам тары, а мелкую насыпают равномерным слоем толщиной не более 10 см. Возможно и предварительное перемешивание рыбы со льдом с последующей укладкой рыболедяной смеси в тару; сверху насыпают дополнительный слой льда.
При хранении и транспортировке рыбы на судах с охлаждаемыми трюмами расход льда в ящиках составляет от 30 до 40 % массы рыбы. При охлаждении рыбы в бочках на дно насыпают не менее 20 %, а на верхний ряд рыбы — не менее 30 % всего количества льда.
Контейнеры дают возможность повысить качество рыбы, обеспечивают экономию льда, доставляемого на промысел, так как при перевозке в них лед тает на 75 % медленнее, чем в ящиках. Термоизолированные контейнеры при использовании льда применяют только в районах с холодным климатом вследствие замедленного теплообмена.
В жарком климате термоизолированные контейнеры не обеспечивают длительное сохранение рыбы, так как из-за медленного снижения температуры начинается интенсивное развитие микрофлоры.
Охлаждение рыбы льдом имеет ряд недостатков — нерационально используются производственные помещения, трюмы судов, камеры холодильников; затруднен количественный и качественный контроль и учет рыбы, в некоторых случаях не обеспечивается быстрое понижение температуры улова и т.д.
Охлаждение рыбы охлажденной морской или пресной водой имеет ряд преимуществ, к основным из которых относятся более быстрое снижение температуры рыбы, экономичность процесса при охлаждении, транспортных операциях и выгрузке в конечных пунктах транспортирования. Наиболее существенные недостатки — набухание мяса промысловых объектов и его просаливание при использовании охлажденной морской воды. Отрицательное влияние охлажденной воды уменьшается с понижением температуры, но оно достаточно выражено даже при близкриоскопических температурах. Вследствие этого продолжительность хранения улова в охлажденной воде ограничена несколькими сутками, иногда часами и зависит от технохимических особенностей объектов: проницаемости их кожного покрова, консистенции мяса, размеров и др. Особенно быстро отрицательное влияние охлажденной воды проявляется при хранении мелкой пелагической рыбы, ракообразных и моллюсков. Более рационально охлаждение водой и хранение во льду или в сухом холодном помещении.
Охлаждение рыбы в жидкой среде производится погружением или орошением. В качестве охлаждающей среды используют пресную, морскую воду или 2%-ный раствор хлорида натрия в пресной воде, осмотическое давление которого соизмеримо с давлением тканевого сока рыбы.
На промысловых судах рыбу сразу после вылова погружают в специальных корзинах в бак с циркулирующей охлаждающей средой. Хорошие результаты дает добавление в холодную воду льда (соотношение рыбы, воды и льда соответственно 2 : 1 : 1). Охлаждение может проводиться и орошением холодным рассолом на конвейере, где рыба по мере продвижения орошается через форсунки или другие устройства.
Достаточно эффективно также использование вместо водоледяной смеси льда-шуги (канадский метод). Лед-шугу получают путем медленного снижения температуры воды или раствора до начала формирования мелких кристаллов (0,05 — 0,07 мм). Образовавшаяся ледяная шуга может быть отфильтрована в виде сухого льда от незамерзшей части или же вместе с последней (около 30 %) может быть перекачана насосом в контейнеры либо другую тару. Этот способ отличается высокими показателями качества и экономичностью по сравнению с другими.
Продолжительность охлаждения в холодной воде зависит от размеров рыбы, температуры воды, скорости ее циркуляции, конструкции охладителя и составляет от нескольких минут до 3 ч и более.
Для охлаждения морской воды используют жидкий азот, который, кроме того, применяют вместе со льдом для охлаждения и хранения упакованной и неупакованной рыбы.
В первом случае жидкий азот впрыскивают в морскую воду для ее охлаждения до 0...-2 °С, после чего загружают рыбу. По мере отепления воды впрыскивание жидкого азота повторяют. При транспортировании грузовой объем может охлаждаться жидким азотом путем периодического впрыскивания его в кузов авторефрижератора. Еще более эффективным является применение жидкого азота в комбинации со льдом. В результате применения жидкого азота для охлаждения значительно увеличиваются последующие сроки хранения рыбы (в два-три раза).
Охлаждение рыбы под вакуумом основано на частичном испарении воды с ее поверхности при понижении давления (не ниже 400 Па), что существенно сокращает продолжительность охлаждения при незначительных потерях массы продукта.
Копченую рыбу, некоторые виды рыбных полуфабрикатов и продуктов кулинарии, для которых нежелателен контакт с водой или льдом, охлаждают в воздушной среде. Применение при этом диоксида углерода или жидкого азота интенсифицирует процесс и существенно улучшает качество продукта.
Охлаждение животных пищевых жиров.Жиры охлаждают перед упаковкой в тару для придания им плотной консистенции, однородной структуры, а также торможения окислительных и гидролитических процессов. При упаковке в крупную тару жиры подвергают одностадийному охлаждению от 65 до 40 °С (говяжий и бараний) и 35 °С (свиной и костный). При упаковке в картонные контейнеры свиной жир охлаждают до 25 — 24 °С; при упаковке в мелкую тару на фасовочных автоматах (по 250, 500 г) жиры, предварительно охлажденные до 35 °С для большей пластичности, дополнительно охлаждают до 21 — 12 °С. При охлаждении перед упаковкой в среде инертного газа в жирах замедляются химические и биохимические процессы, приводящие к их порче.
Охлаждение молока и молочных продуктов.При производстве, транспортировке, хранении и реализации молока и молочных продуктов требуется обязательное присутствие холода.
Для сохранения первоначальных свойств и продления бактерицидной фазы молоко фильтруют и охлаждают сразу же после доения до 10 — 2 0С. В специальных охладителях для охлаждения молока бесконтактным способом применяют холодную воду, рассол др. В этом случае охлаждение осуществляется быстро — в течение скольких минут. Если молоко с ферм после каждого доения сразу отправляют на завод, нецелесообразно проводить низкотемпературное охлаждение. В таких случаях температуру охлаждения выбирают в зависимости от промежутка времени, которое проходит с момента конца охлаждения молока на ферме до момента доставки его на завод. Если этот промежуток не превышает 6 ч, молоко охлаждают до 10 0С, 12 ч — до 8 °С, 24 ч — до 5 °С. На молочном заводе упакованные продукты охлаждают в воздушной среде при температуре 0 °С и скорости движения воздуха до 1 м/с.
ГЛАВА 14
Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 4283;