Холодильная техника

 

Задание №1.Теоретические основы процесса замораживания пищевых продуктов. Основные цели замораживания пищевых продуктов, определение. Отличие замораживания от охлаждения продуктов

Замораживанием называется отвод теплоты от продуктов с понижением температуры ниже криоскопической при кристаллизации большей части воды, содержащейся в продукте. Основное отличие замораживания от охлаждения состоит в том, что замороженные продукты являются более стойкими при хранении, чем охлажденные, поскольку вода в них превращается в лед. Процесс замораживания применяется также для достижения следующих целей:

• сублимационной сушки;
• изменения физических свойств продуктов (твердость, хрупкость ) при подготовке их к дальнейшим технологическим операциям;
• отделения влаги при концентрировании жидких пищевых продуктов;
• производства своеобразных пищевых продуктов и придания им специфических вкусовых и товарных качеств (мороженое, пельмени и другие быстрозамороженные продукты).

Эффект замораживания  достигается при температуре  в центре продукта минус 6 °С и ниже. Вода в продуктах содержит растворенные соли, поэтому она замерзает не при 0 °С, а при более низкой температуре, называемой криоскопической, значение которой на несколько градусов ниже температуры замерзания воды. При — 5 °С обычно замерзает около 75% воды в мясе, при — 10 °С - более 80%, а при — 20 °С - около 90%. Дальнейшее понижение температуры на эту величину практически не влияет. Ниже в таблице 1, приведены значения криоскопической температуры для ряда продуктов

Таблица 1

Название продукта	температура
мясо	от — 0,6 до — 1,2 ºС
рыба	от — 0,6 до — 2,0 ºС
яйца	— 0,5 ºС
молоко коровье	— 0,55 ºС
яблоки	от — 1,5 до — 2,1 ºС
картофель	от — 1,1 до — 1,6 ºС

Замораживание продуктов  происходит обычно быстро или медленно. Таким образом, при быстром замораживании  в тканях продукта могут образовываться более мелкие кристаллы льда, которые  минимально повреждают ткань. Поэтому  качество таких продуктов сохраняется  лучше. Продолжительность замораживающего процесса зависит от вида продукта, упаковки и толщины. Замерзание любого (даже самого морозостойкого) продукта начинается с поверхности. А через какое-то время продукт покрывается жесткой замороженной коркой, но его внутренние слои остаются мягкими. Как ни странно, после этого начинают промерзать и внутренние слои продукта. Продолжительность замораживания зависит от тех же факторов, что и продолжительность охлаждения: от содержания жира, от толщины, от упаковки и тары, от температуры и скорости движения охлаждающей среды. Основное отличие результатов замораживания от результатов охлаждения состоит в том, что замороженные продукты более стойки при хранении, чем охлажденные, поскольку вода в них превращается в лед. При этом прекращается диффузионное перемещение растворимых в воде веществ и, следовательно, питание микроорганизмов и протекание биохимических (ферментативных) реакций. Эффект замораживания достигается при температуре в центре продукта -6 град. и ниже. Замороженный продукт отличается от охлажденного рядом признаков и свойств.

Таблица 2

свойства	признаки
твердостью	результат превращения воды в лед;
изменением термодинамических  характеристик	теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность
яркостью окраски	результат оптических эффектов, вызываемых кристаллизацией льда;
уменьшением удельного веса	следствие расширения воды при замораживании;

При замораживании, в отличие  от охлаждения, происходит частичное  перераспределение влаги, травмирование  тканей продукта кристаллами льда, а также иногда частичная денатурация  белка. В общей сложности все это может снизить вкусовые и питательные достоинства продукта, если замораживание осуществлено неправильно. Во время замораживания продукта обязательно происходит их усушка. Влага, унесенная воздухом, осаждается на поверхности воздухоохладителей как «снеговая шуба». А если продукт находится в герметичной таре или упаковке, усушка почти не происходит.

Охлаждением называется процесс отвода теплоты от продуктов с понижением их температуры не ниже криоскопической. Охлажденным считается продукт, в толще которого поддерживается темепература от 0 до 4 °С.  Продолжительность охлаждения зависит от ряда факторов, прежде всего от величины теплопроводности самого продукта. Существует различные способы предварительного охлаждения:

• в потоке воздуха;
• комбинированное охлаждение
• жидкостное охлаждение (гидроохлаждение) ледяной водой методом орошения или погружения;
• снегование;
• вакуумное охлаждение в специальных вакуумных охладителях;

По скорости наиболее эффективно вакуумное охлаждение, затем гидроохлаждение, снегование и воздушное охлаждение. Однако наибольшее распространение в настоящее время получил воздушный способ в разных модификациях. Воздушный способ 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;
• в специальных аппаратах интенсивного охлаждения воздухом при повышеных скоростях движения (до 5 м/с) и значительной кратности его циркуляции (до 150 объемов/ч).
• в 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);

Пищевые продукты, как правило, имеют очень маленькую теплопроводность. Поэтому их охлаждение происходит медленно - несколько часов и даже суток. Продукты с большим содержанием жира охлаждаются медленнее, так как теплопроводность жира в три раза меньше, чем теплопроводность мышечной ткани мяса или рыбы. Чем больше толщина продукта, тем медленнее происходит его охлаждение по всему объему. В начальный период после прекращения жизнедеятельности животных продуктов под влиянием ферментов происходит так называемое созревание мяса. Несозревшее мясо имеет неприятный запах и вкус, оно жесткое, а бульон - мутный. Созревшее же мясо сочное, с приятным вкусом и запахом. Бульон из такого мяса прозрачный. Неохлажденное говяжье мясо созревает при 20 - 30 °С за 1 - 3 суток; после охлаждения при температуре около 0 °С примерно за 10 суток, а после замораживания - в течение 2-10 месяцев при хранении при низких температурах. Если после созревания мясо не охладить, то начинаются разрушительные микробиологические процессы. Очень сильно на продолжительность охлаждения влияет температура окружающей среды. Так, например, охлаждение свиных туш от 40 до 2 °С занимает 36 часов при температуре воздуха 0 °С и сокращается до 24 часов при температуре воздуха -2 °С. Температуру охлаждающей среды можно поддерживать не более, чем на 3 - 5 °С ниже температуры замерзания продукта. Охлаждение считается законченным тогда, когда температура внутренних слоев продукта понизится до температуры последующего хранения. При охлаждении происходит усушка продуктов. На мясных продуктах образуется «корочка подсыпания». Если мясо в дальнейшем хранится в охлажденном состоянии, то корочка подсыпания полезна, так как она препятствует развитию бактерий и плесеней. Для других продуктов: рыбы, масла, яиц, плодов и овощей, усушка во время охлаждения вызывает потерю веса и ухудшает качество. Для уменьшения усушки воздух искусственно увлажняют, продукты упаковывают в пленки или наносят специальные покрытия.                                     В технологическом отношении замораживание в отличии от охлаждения вызывает  необратимые изменения в продукте, препятствующие полному восстановлению его первоначальных свойств.  При замораживании от охлаждения происходит частичное перераспределение влаги, травмирование тканей продукта кристаллами льда, и частичная денатурация белка. В итоге питательные и вкусовые достоинства продукта могут снизиться, если замораживать неправильно.  [1,4,5]

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №2.Теплофизические свойства пищевых продуктов (удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельная энтальпия, криоскопическая температура, плотность, равновесное                  давление пара) и их изменения.

К наиболее важным теплофизическим  свойствам пищевых продуктов  относят удельную теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельную энтальпию, криоскопическую температуру, плотность, равновесное давление пара.

Теплопроводность - один из видов теплопередачи, при котором перенос теплоты имеет атомномолекулярный характер. /Явления теплопроводности возникают при разности температур между отдельными участками тела (продукта). Количественно теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности и измеряется в Вт/м•К. Теплопроводность продуктов с понижением температуры остается практически постоянной до начала замерзания, а затем увеличивается, так как коэффициент теплопроводности льда в четыре раза больше, чем воды.

Энтальпия - однозначная функция состояния термодинамической системы, часто называемая тепловой функцией или теплосодержанием. Измеряется в Дж/кг.  Её отсчитывают при какой-либо начальной температуре (обычно минус 20^oС), при которой её значение принимается за ноль.

Плотность - отношение массы продукта к его объему. При замораживании плотность продукта уменьшается, поскольку вода в тканях, превратившись в лед, увеличивается в объеме при неизменной массе. Плотность большинства скоропортящихся продуктов составляет около 1000 кг/м3.

Равновесное давление пара – давление пара над поверхностью продукта из-за содержания во влаге продуктов растворенных веществ (сахара, соли.) несколько ниже давления насыщенного пара при той же температуре даже при полном насыщении. Вымораживание воды в биологических системах при понижении их температуры ниже криоскопической существенно изменяет теплофизические свойства продуктов. Основной причиной изменения теплофизических свойств продуктов при замораживании является превращение воды в лед, так как свойства сухих веществ практически постоянны.

Криоскопическойтемпературой называют температуру начала замерзания жидкой фазы продуктов. Тканевый сок продовольственных продуктов представляет собой диссоциированный коллоидный раствор сложного состава, которому соответствует криоскопическая температура 0,5 + 5°С.

Полная удельная теплоемкость продуктов при замораживании  включает скрытую теплоту фазового превращения (льдообразования) воды. Ее значение максимально при начальной  криоскопической температуре продукта и уменьшается с понижением его  температуры.                            Увеличение теплопроводности продукта при понижении температуры практически завершается с окончанием льдообразования. Плотность продуктов при замораживании уменьшается тем больше, чем больше воды они содержат и чем ниже температура, которая достигается при замораживании. Это объясняется расширением воды при превращении ее в лед. Учитывая, что изменение плотности при замораживании, как правило,                    не превышает 5-8%, при расчетах ее условно можно считать                    постоянной. Температуропроводность продуктов при понижении температуры увеличивается и достигает максимальной величины с   завершении льдообразования.  Изменение теплофизических свойств продуктов (увеличение теплопроводности и температуропроводность) стимулируется  процесс отвода теплоты от их внутренних слоев.[1,3,4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №3.Определить количество массы влаги в холодильной камере, если количество теплоты, воспроизведенное за счет сухого и влажного теплообмена 11,08 кВт, скрытая теплота испарения 6,42 кВт/кг и коэффициент влагопереноса 4,28.

 

Решение

 

   Δg = Q (1/εd) / r (t)

где Q — количество теплоты, воспроизведенное за счет сухого и  влажного теплообмена, кВт; 1/εd — доля теплоты, затраченной на массообмен; εd — коэффициент влагопереноса; r(t) — скрытая теплота испарения, зависящая от температуры, кВт/кг.

1. 4,28  *6,426,42 кВт/кг  =27,4776 кВт/кг 
2. 11,08 кВт  / 27,4776 кВт/кг  = 04 кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №4. Составить таблицу,  где указать условия и  сроки хранения мучных полуфабрикатов 

 

 

Названия продукта	Условия  и  сроки хранения
Торты и пирожные с различными кремами и фруктовой начинкой	без отделки, с белковым кремом или фруктовой отделкой – 72;с  кремами, основой которых является сливочное масло, – 36; с кремом из взбитых сливок – 6; с заварным кремом– 6
вафель в основном определяются видом начинки (жировая, пралине, фруктовая)	вафли без начинки - 3 месяца; Вафли с жировой, пралине и  типа пралине начинкой - 2 месяца со дня выработки. Вафли с фруктовыми и помадными начинками имеют  срок хранения соответственно 1 месяц  и 25 суток. Если при использовании  жировых начинок используют только сливочное масло, срок хранения вафель снижается до 15 суток.
Рулеты бисквитные имеют  разные сроки хранения в зависимости  от вида начинки и используемого  жира	36 ч, а с творогом - 24 ч. При этом на бандеролях  штучных рулетов и коробках  указываются дата и час изготовления. Для штучных завернутых рулетов  с фруктовой начинкой, маком и  начинкой на кондитерском жире  срок хранения - 7 суток, для рулетов  весовых с теми же видами  начинок и жира срок хранения  сокращен до 5 суток.
пряничных изделий (пряники, коврижки) должны быть теми же самыми, что и печенья	срок хранения имеют сырцовые и заварные пряники типа мятных в  летнее время не более 10 суток. В  зимнее время этот срок увеличивается  до 15 суток. Дня заварных пряников сроки  хранения больше: 20 суток в летное и 30 суток - в зимнее время. Заварные коврижки, коврижки, содержащие до 11 % жира, должны храниться соответственно 20 и 15 суток. Сырцовые неглазированные  пряники (кроме мятных) и коврижки сохраняют свои качества в течение 20 суток.
Кексы, ромовые бабы и  рулеты укладывают в картонные коробки  в один ряд, на деревянные или алюминиевые  лотки с крышками	Хранят при температуре 5—18°С и относительной влажности  воздуха 70—75%. Гарантийный срок хранения кексов — 2—7 сут; ромовых баб — 10 сут; рулетов — 1—7 сут.
горячих мучных готовых изделий	с момента изготовления при  температуре от +65°С до +95°С - не более 3 часов.
мучных готовых изделий  полуфабрикатов мучных изделий, полуфабрикатов мучных изделий	Сроки годности подмороженной  продукции с момента изготовления при температуре от минус 3°С до минус 1°С:  не более 72 часов; не более 72 часов.
замороженной продукции  с момента изготовления при температуре  не выше мин	герметично упакованной  – не более 90 дней; негерметично упакованной  и весовой – не более 30 дней
хранения мучных кондитерских изделий путем охлаждения в холодильных  шкафах и камерах, отличающийся	хранение проводят в два  этапа: на первом этапе выдерживают  изделия при температуре -4÷-8°С в  течение 72 ч, а на втором этапе выдерживают  при температуре 2÷6°С в течение 144 ч