Технология и процессы быстрой (шоковой) заморозки

Технология  и процессы быстрой (шоковой) заморозки. 

Технологический процесс.  

Чтобы получился  высококачественный замороженный продукт, он прежде всего должен быть не менее  хорош в исходном, свежем виде. Однако даже первоклассная свежая пища не всегда сохраняет свои свойства при замораживании. 

Когда производство замороженных продуктов еще только начиналось, стало ясно, что некоторые  сорта фруктов, ягод и овощей для  замораживания вообще не годятся. Немало усилий было потрачено для выявления  факторов, от которых зависит успех такой обработки. Например, из более тысячи испытанных сортов горошка отобрали всего несколько подходящих. Эта проблема касается в первую очередь фруктов, ягод и овощей. Подготовка к замораживанию и само замораживание разных материалов протекают по одной схеме: 1) отбирают продукты высшего качества; 2) тщательно их очищают и подвергают предварительной обработке; 3) моют, замораживают и упаковывают. 

Существуют три  современных способа замораживания: непосредственный контакт продукта с жидким хладагентом, обдувание холодным воздухом и непрямой контакт с хладагентом. 

Первый способ, применяемый, реже других, представляет собой либо погружение в низкотемпературную жидкость, либо орошение ею. По другой технологии через холодильную камеру, по третьей — через узкий туннель, с помощью мощных вентиляторов продувают с большой скоростью охлажденный воздух. Чаще всего, однако, в холодильных установках используется принцип непрямого контакта с хладагентом. Продукт для этого помещают на металлическую поверхность, которая охлаждается. Сразу же после замораживания происходит расфасовка в транспортные контейнеры, которые направляют на склад, где до отправки потребителю они хранятся при температуре -18 С. 

Применяют также  криогенное замораживание при очень  низких температурах, например, ниже — 45 С. Этот сверхбыстрый процесс обеспечивает превосходное качество даже тех продуктов, которые обычному быстрому замораживанию поддаются плохо, но стоимость этой «заморозки» слишком высока в связи с необходимостью постройки рядом с заводом по замораживанию специальной инфраструктуры для хранения азота, а также в связи с особенностями транспортировки азота и его стоимостью (около3-4р/кг). Производительность таких установок различная в диапазоне от 400 до 1000 кг/час. Самые производительные холодильные установки с использованием азота поставляются из стран Европы, например, из Италии и Швеции. 

Российские аналоги  таких установок пока неконкурентноспособны, поскольку при том же уровне цен (40-50 тыс.$), имеют меньшую мощность (максимум 800кг/час), но больший расход хладагента -в среднем 1кг хладагента/1 кг продукта. Криогенные морозильные установки европейского производства имеют максимальную производительность до 1200кг/час, при расходе хладагента в среднем 0,7кг/1 кг продукта. 

При использовании  высококачественного сырья и  соблюдении всех технологических требований замороженный продукт по своей питательной  ценности практически не уступает свежему. Обычно хорошим показателем считается  содержание витамина С. Он легко разрушается, если держать продукт в тепле, например, при транспортировке или на самом рынке. При подготовке к замораживанию часть витамина С тоже теряется, так как он легко растворяется в воде. Тем не менее в большинстве замороженных фруктов и овощей его содержится не меньше, чем в самой свежей продукции, поступившей на рынок. Кроме того, замороженные продукты теряют меньше витамина С при готовке, которая идет быстрее, поскольку обязательное заводское бланширование уже представляет собой частичную варку. 

В процессе замораживания можно выделить три диапазона температур в центре продукта

от +20 до 0 °С, от 0 до -5 °С и от -5 до -18 °С

На первом этапе  происходит охлаждение продукта от +20 до 0 °С. Снижение температуры продукта здесь идет пропорционально количеству работы по отбору тепла. На втором этапе происходит переход из жидкой фазы в твердую при температурах от 0 до -5 °С.Работа по отбору тепла у продукта весьма значительна, однако температура продукта практически не снижается, а происходит кристаллизация примерно 70% жидких фракций продукта, которую назовем подмо- раживанием. На третьем этапе происходит домораживание при температурах продукта от -5 до -18 °С.Снижение температуры опять идет пропорционально выполняемой холодильной машиной работы. 

Традиционная  технология замораживания, реализованная в виде так называемых низкотемпературных холодильных камер, предполагает температуру в камере (-18) - (-24) °С. Время заморозки в холодильных камерах составляет 2,5 часа и выше. При замораживании решающую роль приобретает скорость процесса. Установлена тесная связь качества продукта со скоростью замораживания. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о влиянии скорости замораживания на размер кристаллов льда, на структурные и ферментативные изменения в продуктах. Идея технологии шоковой заморозки состоит в форсировании режимов охлаждения, подмораживания и домораживания продуктов (см. рис. 1 график 2). Данное форсирование обеспечивается двумя средствами увеличения скорости отбора тепла у продукта: снижение температуры среды до (-30) - (-35) °С; ускоренным движением хладоносителя (в роли которого в камере выступает воздух), что обеспечивается вентилированием испарителя и соответственно интенсивным обдувом продукта. Нужно отметить, что дальнейшее снижение температуры приводит к неоправданным затратам мощности и повышенным деформациям продукта, неравномерность процесса становится слишком велика.  

Быстрозамороженные  продукты. 

Быстрозамороженные  продукты, полуфабрикаты и готовые  блюда пользуются популярностью  во всем мире. Их потребление в таких странах как Великобритания, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Швеция, Швейцария, США и Япония составляет от 40 до 100 кг в год на человека. Причем ежегодно их производство в этих странах увеличивается на 5-7 %. В мировой практике ассортимент продуктов консервируемых быстрым замораживанием, чрезвычайно широк. Причем каждая страна производит, прежде всего, продукты специфичные для данного района, климата, традиций. За последние годы особенно интенсивно вырабатываются быстрозамороженные: Плоды, ягоды, овощи, бахчевые, зелень и комбинации из них; Готовые первые и вторые блюда, пироги, булочно-кондитерские изделия; Полуфабрикаты (мясные, рыбные и др.) типа антрекотов, бифштексов, гамбургеров, котлет, палочек, сосисок, пельменей и вареников;Десерты, соки, пудинги, желе, мороженное и т. п. В чем же привлекательность быстрозамороженных продуктов: Продукт почти полностью свободен от несъедобных включений. Он, по существу, "безотходен" (кроме упаковки); практически не отличается от свежего, сохраняет все исходные, натуральные свойства; по своей сути диетичен, кондиционен; расфасован, дозирован, порционирован. Это удобно для любого потребителя; Для торговли, общественного питания, для конечного потребителя быстрозамороженный продукт стратегичен. Он не требует внимания при хранении и всегда готов к употреблению; Подобный продукт требует минимального времени (минуты) и труда для его приготовления; Технология шоковой заморозки открывает совершенно новые возможности. Она выводит бизнес на более высокую ступень его

развития. Быстрая  заморозка позволяет отсрочить  реализацию сельскохозяйственной продукции  во времени и перенести место  реализации в пространстве. Это своего рода транспорт, расширяющий сферу  сбыта продукции не только регионом где ее выращивают и сезоном сбора, но и другими регионами и сезонами. Это транспорт из лета в зиму, с поля на стол. Например, для хозяйств это возможность часть своей продукции заморозить и реализовать ее непосредственно потребителю по боле высокой цене, чем свежую, в любом месте и в любое время.  

В России рынок  быстрозамороженных продуктов изначально был ориентирован в основном на импортную  продукцию. Сейчас приоритеты смещаются  в сторону продукции отечественного производства. Хотя доля импорта свежезамороженной плодоовощной продукции по прежнему велика. Доля импортной продукции в общем, объеме потребления замороженных овощей и фруктов в 1998 году в России составила 99,4%, а в 1999 году 99,7% . Из всего вышесказанного следует, что неоспоримые преимущества технологии шоковой заморозки позволяют окупить разумные затраты на скороморозильное оборудование в достаточно короткие сроки. Кроме того, технология шоковой заморозки становится своего рода стандартом для производителей и потребителей замороженной продукции, без которого затруднен ее сбыт.  
 

Преимущества  шоковой заморозки 

По сравнению  с традиционным способом замораживания  на стеллажах в холодильных камерах, преимущества применения скороморозильных аппаратов таковы: Уменьшаются потери продукта в 2-3 раза; Сокращается время заморозки в 3-10 раз; Сокращаются производственные площади в 1,5-2 раза; Сокращается производственный персонал на 25-30%; Сокращается срок окупаемости на 15-20%; 

Рассмотрим практические результаты применения технологии шоковой  заморозки. Общее время замораживания. Если при традиционной технологии общее  время замораживания для пельменей  и котлет составляет 2,5 часа, то при  быстрой заморозке оно равно 20 ё 35 мин., что дает значительный экономический эффект. Время прохождения второго этапа снижается с 1 часа до 15 минут.  

Структура тканей. 

Высокая скорость охлаждения, обеспечиваемая шоковой  температурой в камере (-30)-(-35)°С и  интенсивным обдувом продукта, позволяет форсированно пройти переход из жидкой в твердую фазу. При этом кристаллы льда формируются значительно меньших размеров и практически одновременно в клетке и межклеточных перегородках (клетки остаются неповрежденными). В следствии этого практически неизменной, и лучше, чем при других способах консервирования, сохраняется структура тканей свежего продукта. 
 
 
 
 

Экология  и биохимия. 

Отсутствие какой  бы то ни было термической и химической обработки (за исключением бланширования  и обработки аскорбиновой кислотой, положенных по технологии для некоторых видов овощей и фруктов) и в следствии этого неизменность типов белков делают быстрое замораживание способом, абсолютно не ухудшающим экологическую чистоту и биохимию продукта.

Бактериологическая  чистота.  

За счет скорости замораживания сокращаются и периоды активности бактериологической среды. Бактерии разных типов имеют разные (в том числе и ниже 0 °С) температурные зоны жизнедеятельности. При медленной заморозке в продукте появляются и остаются следы жизнедеятельности каждого из этих типов бактерий. При шоковой заморозке ряд типов не успевает развиться.  

Масса. 

Потери массы  продукта, образующиеся в результате испарения жидкости (усушки) при  замораживании, составляют в обычном  режиме до 5 - 10% (в зависимости от температуры в камере и замораживаемого продукта). Форсированный режим заморозки сокращает потери массы до 0,8%, что так же дает значительный экономический эффект.

Вкусовые качества и пищевая ценность. 

Из-за предотвращения высыхания при быстрой заморозке ароматические и питательные вещества не успевают выйти из продукта, что сохраняет его качества. Пищевая ценность и вкусовые качества остаются неизменными.  

Срок  хранения. 

Срок хранения быстрозамороженных продуктов выше, чем продуктов замороженных в  обычных камерах. Быстрозамороженные продукты лучше сохраняют свои качества при длительном хранении, чем свежие. Таким образом, технология шоковой заморозки обеспечивает сохранность качеств свежего продукта и делает это лучше других способов заготовки и хранения.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оборудование  для шоковой заморозки. 

Для изготовления (заморозки) быстрозамороженных продуктов, полуфабрикатов и готовых блюд применяются  следующие типы оборудования: Флюидизационные скороморозильные аппараты предназначены в основном для замораживания мелкоштучного либо измельченного плодоовощного сырья: плодов (слива, персик, абрикос), ягод (клубника, смородина, клюква, черника), овощных рагу и суповых смесей (свекла, морковь, кабачки, сладкий перец, капуста), картофеля фри. Возможно замораживание грибов (целиком или кусочками), а также мелкой рыбы и креветок. Этот класс аппаратов обеспечивает самую высокую (среди воздушных) скорость замораживания, минимальную усушку и сохраняет высокое качество продуктов. После замораживания продукт сохраняет исходную рассыпчатую структуру и прекрасно фасуется. Конвейерные скороморозильные аппараты предназначены для замораживания мясных, рыбных, молочных, мучных полуфабрикатов и готовых блюд : блинов, слоеного теста, выпечки, котлет, бифштексов, гамбургеров, сосисок, вареников и пельменей, равиоли и т.д. Толщина замораживаемых изделий может составлять до 25 мм, а длина и ширина до 100 х 100 мм. Эти аппараты позволяют замораживать до 80% ассортимента продуктов, традиционно замораживаемых на импортных спиральных скороморозильных аппаратах. Возможно также замораживание продуктов растительной группы : грибов, клубники, персиков, абрикосов. Люлечные скороморозильные аппараты предназначены для замораживания фасованных полуфабрикатов из птицы, мяса и рыбы: биточков, котлет, бифштексов, гамбургеров, сосисок (в том числе в вакуумной упаковке), кондитерских изделий, а также различных гарниров и готовых вторых блюд. Толщина замораживаемых изделий может составлять до 80 мм, а длина и ширина до 200 х 150 мм. Масса одного изделия (порции) может достигать 1 кг., а время замораживания 2,5 часов. Спиральные скороморозильные аппараты предназначены для замораживания порционных блюд из мяса, рыбы, плодов, овощей, а также полуфабрикатов в панировке.