Процеси та апарати харчових виробництв
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
Тема 3.5. Суть процесів охолодження та їх закономірність. Програма 33. Призначення процесів охолодження і заморожування у закладах ресторанного господарства. Охолодження як засіб консервування кулінарної продукції. Закономірність і види процесів охолодження. 34. Охолодження до звичайних і низьких температур. Закономірність і види процесів заморожування. 35. Апаратне забезпечення процесів охолодження у підприємствах харчування. Методичні вказівки 33. Холодильна обробка продуктів та їхнє зберігання за відповідних низьких температур є одним з найбільш досконалих прийомів попередження або уповільнення їх псування. Під час холодильної обробки досягається найбільш повне збереження первинних натуральних властивостей і забезпечуються мінімальні зміни харчової цінності та смаку продуктів. Обробка холодом зумовлює пригнічення життєдіяльності мікроорганізмів, а також уповільнення хімічних та біохімічних процесів, що відбуваються у продукті під дією власних ферментів кисню повітря, теплоти та світла. У промисловій практиці користуються такими трьома способами холодильної обробки і зберігання продуктів з їх середньо об'ємною температурою: на 1 - 4° С вище кріоскопічної - це охолоджування і зберігання охолоджених продуктів; на 1 - 2° С нижче кріоскопічної - це підморожування і зберігання підморожених продуктів; 3) на 15 - 20° С нижче кріоскопічної - це заморожування і зберігання заморожених продуктів. Кріоскопічна температура - це температура початку утворення кристалів льоду з тканинних соків продукту, її дуже часто називають температурою замерзання ( для харчових продуктів ця температура - 1,5° С). Охолодження харчових продуктів - процес відводу від них теплоти із зниженням температури рівня, близького до кріоскопічної точки. Швидкість охолодження продуктів повинна бути максимальною. Продукти охолоджують у випадках відносно короткого терміну їх зберігання ( до 10 - 15 діб ), при чому охолоджені продукти за своїми властивостями майже не відрізняються від неохолоджених. Підморожування - процес охолодження продукту до середньооб'ємної температури на 1 - 3° С нижче кріоскопічної (задається коли необхідно продовжити термін зберігання харчових продуктів, при цьому невелика частина води перетворюється в лід). Заморожування являє собою відведення теплоти від харчових продуктів з перетворенням у лід більшої частини рідини, що міститься в них. До замороження вдаються для досягнення таких основних цілей: забезпечення стійкості продуктів під час тривалого зберігання за низької температури ( м'ясо, птиця, риба, сир, ягоди, пельмені, плоди, овочі); відділення вологи під час концентрування пива, фруктових соків та інших рідких харчових продуктів або під час сублімаційного сушіння продукту; виробництві продуктів з своєрідним смаком ( морозиво, креми, морожені плоди та ягоди ); виробництво харчового льоду. Процес охолоджування продуктів здійснюється в газовому (повітряному) і рідкому середовищах, в апаратах з теплопередачею поверхнею, у вакуумі. Повітря - найбільш розповсюджений холодоагент, воно не має запаху і на більшість продуктів не чинить шкідливого впливу. До недоліків охолодження в повітрі можна віднести слабку інтенсивність процесу і випаровування вологи з поверхні продуктів, що супроводжується втратою їхньої маси. Охолоджування в холодній воді або в розсолі може бути контактним або безконтактним. При контактному охолодженні продукт розміщують в рідкому охолоджуваному середовище ( так охолоджують тушки птиці і варені ковбасні вироби до 4 - 6° С, розміщуючи їх у спеціальні ванни або зрошуючи холодною ( крижаною ) водою ( температура 1 - 4° С ). При безконтактному охолоджуванні продукт відділений від рідкого охолоджувача металевою стінкою або волого - непроникною оболонкою. При вакуумному охолодженні відвід теплоти здійснюється за рахунок прихованої теплоти фазового переходу частини вологи, що міститься в продукті. Такий спосіб застосовується для охолоджування плодів, риби, сиру, м'ясного фаршу, курей, кулінарних виробів. Відзначимо, що процес вакуумного охолоджування рідких і пастоподібних продуктів, які містяться у відкритих функціональних ємностях супроводжується їх розбризкуванням і віднесенням з паровими бульбашками, що утворюються під час кипіння, спливаючи до вільної поверхні, бульбашки швидко ростуть в об'ємі і, руйнуючись, викидають краплі продукту з ємності. Інтенсивність кипіння продукту, що охолоджується, залежить від швидкості зміни тиску в вакуум - камері. Льодяне охолодження є найпростішим способом охолодження. У його основу покладено процес плавлення льоду чи снігу. Температура плавлення льоду при атмосферному тиску становить 0°С. Практично температуру навколишнього середовища при льодяному способі можна знизити лише до 5 - 8° С, вологість повітря при цьому становить 90 - 95 %. Льодо - соляне охолодження базується на плавленні льодо - соляної суміші, при якому відбувається послаблення молекулярного щеплення та руйнування кристалічних решіток льоду. Для плавлення льоду та розчинення солі у воді необхідне тепло, що забирається у навколишнього середовища. Чим більше солі, тим нижча температура суміші. Зниження температури льодо - соляної суміші при збільшенні солі має свої межі. Найнижча температура суміші води та кухонної солі становить 21,2° С при додаванні 30% солі до маси льоду. При додаванні до льоду солі більше 30% температура суміші підвищується. Охолодження сухим льодом базується на сублімації твердої вуглекислоти. Сухий лід - це тверда вуглекислота з температурою сублімації при атмосферному тиску 78, 9° С. Холодопровідність сухого льоду в 1, 9 раз більша водяного. Охолодження може бути природнім і штучним. Під час природного охолоджування тіло може бути охолоджене тільки до температури довкілля, наприклад до температури повітря або води. Більш високі температури досягаються шляхом штучного охолодження. Залежно від температури охолодження середовища розрізняють: штучне охолодження помірне ( до температури - 153° С ); глибоке або кріогенне ( від - 153° С до температур близьких до абсолютного нуля). При цьому способі охолодження відсутня вологість, яка виникає при плавленні водяного льоду, не має розсолу. Недоліками цього способу охолодження є висока вартість сухого льоду. Термоелектричне охолодження базується на застосуванні ефекту Пельтьє. Ефект Пельтьє зумовлений особливостями проходження потоку електронів через поверхню сплаву різних металів. Якщо до термопари, що складається з двох різних провідників, підвести постійний струм, то один із сплавів нагрівається, інший - охолоджується. Холодний сплав може використовуватися як джерело охолодження, але для цього від теплового сплаву необхідно забирати тепло. Такий спосіб охолодження використовується в домашніх холодильниках, кімнатних кондиціонерах із термопарами з різних напівпровідників. Переваги цього способу - відсутність рухомих частин, безшумність, довговічність. Однак використання такого способу охолодження обмежено високою вартістю обладнання й значними витратами електроенергії. 34. Останнім часом проводяться пошукові наукові дослідні роботи з консервуванням, заморожуванням тіста і випечених хлібобулочних виробів. Для громадського харчування, має інтерес заморожування швидко черствіючих готових дрібно штучних булочних виробів. Технологія заморожування виробів передбачає охолоджування їх після випікання до 30 - 40° С протягом 1-2 год. і наступне заморожування до температури - 18 - 23° С на відносній вологості повітря 95 - 97 %. Продукція витримана в такому стані 3 тижні після розморожування була за органолептичною оцінкою рівноцінна свіжовипеченій. Дослідження показують можливість заморожування напівфабрикатів як прісного шаруватого, так і дріжджового тіста за температури - 18° С без погіршення якості виробів, що випікаються. Проведено дослідження із тривалого зберігання тортів і тістечок за температури - 18° С, які показали збереження якості виробів протягом 3-х місяців зберігання. Кінцева мета заморожування - збереження оборотності процесу. Перетворення тканинної рідини в лід під час заморожування продукту викликає фізико - хімічні зміни, що впливають на його якість. Щоб звести до мінімуму шкідливий вплив низьких температур на продукт в результаті заморожування, слід передбачити оптимальне поєднання температури, швидкості та тривалості процесу заморожування. Розчин солей та цукрів, що містяться в тканинах харчових продуктів, замерзають до більш низької температури, ніж чиста вода. Встановлено, що за температури - 4° С виморожують 3/4 води, що міститься в рибі, м'ясі, яйцях; 1/2 - в плодах і картоплі. Під час подальшого зниження температури кількість виморожуванової води різко скорочується. Під час заморожування продуктів в них утворюються кристали льоду. Під час повільного заморожування кристали льоду зароджуються в першу чергу в міжклітинному просторі. Великі кристали льоду деформують і своїми гострими гранями руйнують тканину клітини. Під час швидкого заморожування у тканинах виникає велика кількість центрів кристалізації, що зумовлює невелике збільшення розмірів кристалів і відсутність руйнування оболонок клітини. Таким чином, при високому темпі заморожування утворюються дрібні кристали і завдяки цьому створюються умови для максимальної оборотності структури і властивостей продукту під час розморожування. Температурний режим зберігання для заморожених продуктів залежить від виду продукту і тривалості його збереження. У рекомендаціях Міжнародного інституту холоду температури - 12° С названо як максимально допустиму, а температуру - 18° С і нижче як рекомендовану. Основні методи заморожування поділяються: заморожування в рідкому середовищі; заморожування в повітряному середовищі. Найбільш широко застосовується спосіб контактного заморожування у повітрі. Розрізняють заморожування з природним переміщенням повітря (у камерах) та зі змушеним рухом повітря (тунельні морозилки, гравітаційно -конвеєрні та флюїдизаційні швидко морозильні апарати). Найбільш перспективне заморожування продуктів охолодженим повітрям у псевдоздрідженому шарі. Цей вид заморожування називається флюїдизацією, а швидко морозильні апарати - флюїдизаційними. Переваги - скорочення часу заморожування і більш висока якість заморожених продуктів. Розморожування. Мета: повернення продукту в стан, близький до вихідного, що він мав перед заморожуванням. Процес розморожування продукту проходить зі зміною його агрегатного стану - кристали льоду в продукті перетворюються в рідину Процес теплообміну складається з двох стадій: теплота підводиться до поверхні замороженого продукту, а після цього передається на глибину продукту через талу зону. Існують два методи розморожування продуктів: поверхневе і внутрішнє нагрівання. При поверхневому нагрівання енергія для відтавання поступає від поверхні продукту, а як носії теплоти використовується повітря, пароповітряні суміші, рідину. Під час внутрішнього нагрівання теплова енергія виділяється в середині продукту, при цьому для одержання теплоти використовують струми НВЧ, ІЧ - промені та ультразвук. Розморожування здійснюється в спеціальних камерах з посиленою циркуляцією повітря, яке кондиціонується - дефростерах. Температуру повітря, що циркулює поступово збільшують, підтримуючи її постійно на 5 - 6° С вище температури продукту, що розморожується, вологість повітря витримують на рівні 80 %. У воді продукти розморожують шляхом занурення або зрошення. Під час розморожування у воді скорочується тривалість процесу і виключається втрата маси внаслідок випаровування вологи. 35. Процес фрезерування здійснюється таким чином. Через лійку 1 у морозильний циліндр заливають певну порцію суміші ( 30 ... 50 % повної ємності циліндра ). У циліндрі суміш перемішується мішалкою і, віддаючи теплоту через стінку в охолоджуючу оболонку, замерзає. Ножі мішалкизрізають намерзлий шар. Водночас відбувається і збивання. Після закінчення циклу фрезерування ( 12 ... 15 хв.) морозиво вивантажується з циліндра через засувку. Рух суміші показано на рисунку стрілками. Складаючись в основному з двох рухів - поступального і обертального, циркуляція суміші має гвинтовий характер. У охолоджуючу оболонку надходить холодоагент ( розсіл, рідкий аміак або рідкий хладон ), ззовні вона покрита шаром ізоляції, який облицьовано кожухом. Очистка тепло передаючої поверхні, що досягається зрізанням ножами з неї володіючого теплоізоляційними властивостями шару морозива, дає значне покращення теплообміну. Наряду з цим інтенсивно перемішується заморожена маса, збагачуються центри кристалізації та додатково відводиться теплота не лише з поверхні, але і від усієї суміші, яка знаходиться в циліндрі. Принцип механічної інтенсифікації теплообміну, характерний для фризерів, широко застосовується в інший теплообмінних апаратах, в яких шар, що нагромаджується на стінці, знімається з неї механічним способом (щітками, скрібками). До них належить і льодогенератор для одержання лускоподібного (сніжного) льоду, схему якого наведено на рисунку. Апарат являє собою порожній циліндр - корпус, оточений охолоджуючою оболонкою. У оболонку через штуцер надходить рідкий холодоагент. На внутрішню поверхню циліндра насосом подають воду через форсунки. Стікаючи, вода замерзає тонким шаром льоду, що зрізається ножем, закріпленим на вертикальній осі, що обертається. Ніж та трубка з форсунками 6 для розбризкування води обертається з одноковою частотою, бо їх насаджено на загальну раму. Отриманий лід разом з водою падає в піддон, звідки надходить у виробництво або для виготовлення брикетів. Апарати для охолоджування і заморожування твердих продуктів за видом контакту продукту з холодоносієм бувають контактними та безконтактними. У контактних апаратах продукт (без упаковки або разом з нею) має безпосередню межу розділу з холодоносієм, в безконтактних - безпосереднього контакту продукту з холодоносієм немає. Як приклад контактного апарата з повітряним охолоджуванням розглянемо холодильну шафу. Такі апарати застосовують як для охолоджування так і заморожування різноманітних за формою і розмірами продуктів, що надходять на обробку в відносно невеликих кількостях. Апарати універсальні, прості та надійні в експлуатації, не вимагають значних затрат, ручної праці. Всередині теплоізоляційної камери знаходяться повітроохолоджувач, вагонетка та канал з відбивачами у верхній частині апарата для організації поперечного руху повітря. Повітря з каналу всмоктується вентилятором, проходить через повітроохолоджувач, після цього обдуває продукти і знову надходить в канал. Продукт (м'ясо, риба, птиця, овочі, плоди) в упаковці або без неї вкладають на металеві листи (лотки) з проміжком, необхідним для циркуляції повітря, і встановлюють на вагонетку, яка закочується в апарат через завантажувальні двері. У подібних апаратах режим обробки продукту залежить від температури, що створюється в повітроохолоджувачі. Заморожування у рідких холодоносіях або кріогенних рідинах більш ефективне, ніж у повітряному середовище, бо інтенсивність тепло відводу від продукту при цьому різко зростає. Продукт в них заморожується швидко, що забезпечує його добру якість і невеликий розмір втрат маси (до 0,5 %). Схему апарата для заморожування продуктів рідким азотом представлено на рисунку. Апарат являє собою решітчастий конвейєр, тепло ізольований камерою, в якій розміщені вентилятор і зрошуючий пристрій. Для максимального використання охолоджуючого ефекту азоту апарат по довжині розділений на три зони. Пара азоту з середньої зони II за допомогою вентилятора спрямовуються в зону попереднього охолоджування І, де продукт (може бути упакований в тонку, щільно прилеглу плівку) охолоджується до - І0 С. Після цього продукт надходить в зону зрошення II, де відбувається його повне заморожування (температура в центрі до - 10°С). Рідкий азот, який не випарувався, стікає в резервуар для рідкого азоту і насосом подається знову в форсунки. У останній третій зоні температура продукту вирівнюється по об'єму в середовищі газу. Продукт виводиться з апарата з температурою біля - 20° С. Азот виходить з установки з температурою - 50 ... - 60° С. Відзначимо, що вартість кріогенного заморожування харчових продуктів рідким азотом дуже висока із - за високої ціни азоту ( в 3 ... 4 рази дорожча, ніж заморожування в повітрі ). У таких апаратах доцільно заморожувати ті продукти, натуральні властивості яких можна зберегти лише під час дуже швидкого заморожування і дуже низьких температур, наприклад рослинні продукти з ніжною консистенцією ( малина, полуниця, цитрусові ), продукти з панірованою поверхнею, пельмені. До кріогенних морозильних апаратів належать також апарати, що працюють на зрідженому повітрі, азоті, вуглекислоті. Загальні методичні вказівки по виконанню контрольної роботи Контрольна робота з дисципліни "Процеси і апарати харчових виробництв" виконується студентами заочного відділення на ІV курсі. Робота повинна бути написана в учнівському зошиті розбірливим почерком з полями для зауважень, в кінці роботи залишається чистий аркуш для рецензії викладача. Контрольна робота складається з двох теоретичних питань і одного графічного завдання. Відповіді на теоретичні питання повинні бути послідовними, вичерпними, такими, що охоплюють питання в повному об'ємі. Механічне переписування матеріалу з підручника, конспекту лекції забороняється. Графічне завдання виконується на аркуші міліметрового паперу, формату-розгорнутий лист зошита у відповідному масштабі креслярськими приладами, без використання ксерокопій. Специфікація виконується на цьому ж аркуші олівцем, друкованими літерами. Сторінки роботи слід нумерувати. Робота виконується державною мовою. |