Способы и режимы замораживания плодоовощной продукции

Способы замораживания. Их классифицируют по принципу отвода тепла от продукта. Как правило, охлаждающей средой является воздух с различной скоростью движения и температурой, чаще всего -30-40 °С. Замораживание осуществляют в морозильных аппаратах разной конструкции, в которых воздух движется со скоростью 1-2 м/с. Для ускорения замораживания охлаждающие батареи размещают поблизости от замораживаемого объекта, вследствие чего достигается ускорение этого процесса. Лучший эффект получают при замораживании фасованной продукции, так как при этом обеспечивается оптимальная толщина. Хороший эффект дает замораживание продуктов малого размера (ягод) россыпью на охлаждающих поверхностях и лучше в «кипящем слое», называемом еще методом флюидизации.

Способ контактного одностороннего замораживания на металлической охлаждающей пластине используют в конструкциях ряда морозильных аппаратов. При этом способе наблюдают недостаточный теплообмен поверхности продукта, продолжительное время замораживания.

При контактном двустороннем способе в активном теплообмене участвует примерно 60-70 % поверхности в зависимости от толщины продукта и эффективность его выше.

При замораживании продукта с помощью жидкого хладоносителя, подаваемого через форсунки или другие устройства, распределяющие жидкость, лучший эффект достигается, когда продукт омывается хладоносителем с двух сторон или погружается в перемешивающийся жидкий хладоноситель (в этом случае замораживание равномерно).

Если в качестве хладоносителя используют поток воздуха, подаваемого с одной стороны, то не вся поверхность участвует в активном теплообмене и трудно достичь равномерного замораживания.

При замораживании в поперечно-проточном потоке воздуха с перемешивающимся направлением в активном теплообмене участвует вся поверхность продукта. При использовании низких отрицательных температур и достаточной скорости движения воздуха происходит быстрое замораживание, а структура льда образуется равномерно.

При замораживании в банках жидких скоропортящихся продуктов целесообразно придать им медленное вращательное движение, горизонтальное расположение банок исключает вредное влияние воздушной прослойки на скорость замораживания и на изменение внешнего вида поверхности продукта, так как воздух во время вращения банки постепенно перемещается к центру и там остается.

Способ замораживания в «кипящем слое» (способ флюидизации) достаточно эффективен, так как высокая скорость подаваемого под давлением холодного воздуха и омывание им всей поверхности взвешенных в потоке частиц продукта обеспечивает наибольший эффект по скорости замораживания и сохранению качества продукта.

К сверхбыстрому способу относится замораживание продукта в кипящих хладоносителях, таких, как жидкий азот, фреон и др. В этом случае вся поверхность продукта участвует в теплообмене, а очень низкие температуры хладоносителя обеспечивают замораживание в течение нескольких минут или секунд.

Режим замораживания плодоовощной продукции состоит из трех стадий. Первая – стадия охлаждения – интенсивный отвод тепла от продукта и снижение температуры до криоскопической; вторая – стадия кристаллизации – фазовое изменение воды, когда после переохлаждения начинают образовываться и расти кристаллы; третья – стадия домораживания – охлаждение до криоскопических температур, перемещающихся с периферийных слоев в центр продукта. На этой стадии замораживание характеризуется дальнейшим снижением температуры продукта до -18-20 °С, при которой происходит инактивация всех ферментных систем, останавливаются биохимические процессы во всех клетках тканей и наступает его консервация.

Определяющее значение в процессе теплообмена и продолжительности замораживании имеют температура охлаждающей среды и толщина слоя продукта. Замораживание рекомендуют проводить при температуре -30-35 °С.Дальнейшее понижение температуры не позволяет резко сократить продолжительность процесса, но при этом возрастают энергетические затраты, что экономически нецелесообразно. Время замораживания картофеля, овощей, плодов и ягод зависит от вида продукта, степени его измельчения (для крупных плодов и овощей), а также от других операций подготовки сырья (очистка, сульфитация, бланширование) к замораживанию.

Классификация холодильных установок. Холодильные установки различают по следующим признакам:

назначению – стационарные и передвижные с централизованным и децентрализованным охлаждением;

производительности – крупные (3,0 МВт), средние (1,0 МВт), мелкие (до 60 кВт);

температурному режиму – высокотемпературные (от +10 до -10 °С), среднетемпературные (от -5 до -20 °С) и низкотемпературные (-20-120 °С);

режиму работы – непрерывные или цикличные, нестационарные с аккумулятором тепловой энергии;

виду холодильного агента – аммиачные, фреоновые, этановые, пропановые, углекислотные и на смесях холодильных агентов.

Для замораживания пищевых продуктов используют конвейерные скороморозильные аппараты, многоплиточные, туннельные, флюидизационные, роторные, морозильные аппараты для погружного метода.

Эффективное замораживание осуществляют в одноступенчатом скороморозильном аппарате флюидизационного типа с направленным псевдоожиженным слоем (рис. 8). Этот аппарат исключает длительный контакт ягод между собой и с холодильными поверхностями, а, следовательно, смерзание их и примерзание к металлическим поверхностям аппарата, что обеспечивает высокое качество продукта.

Различные ягоды и плоды непрерывно подают через загрузочное устройство в камеру, где они попадают в струю воздуха с температурой -30 °С и скоростью 5 м/с из распределительной решетки. Не касаясь решетки, ягоды движутся в слое вдоль аппарата в сторону разгрузочного устройства и выгружаются в замороженном состоянии. Отработанный воздух через патрубок направляется к вентиляторному блоку, а затем возвращается в холодильную машину.

Рисунок 8 – Морозильный аппарат флюидизационного типа

Применение азотных скороморозильных аппаратов, экологически безопасных, не требующих значительных капитальных затрат, позволяет приблизить холодильную обработку к месту возделывания растительной продукции, что обеспечит ее безотходную переработку, а также даст возможность организовать низкотемпературную непрерывную холодильную цепь от грядки к столу потребителя. С этой целью применяются мобильные автопоезда криогенного замораживания (рис. 9) с использованием АСТА (азотный скороморозильный туннельный аппарат).

Рисунок 9 – Мобильный автопоезд криогенного замораживания

Горизонтальный Вертикальный

Рисунок 10 – Плиточные скороморозильные аппараты

Туннельный Конвейерный

Рисунок 11 – Скороморозильные аппараты