Холодильная обработка клюквы

Общеобменный воздухообмен основан на подаче воздуха и перемещении его в хранилище с помощью вентиляторов. Это дает возможность равномерно поддерживать температуру и относительную влажность воздуха, отводить интенсивно тепло. Активное вентилирование заключается в продувании воздуха вентиляторами через насыпь сырья. Это предупреждает выпадение конденсата, самосогревание, дает возможность получить более высокий выход товарной продукции, удлинить сроки хранения, снизить потери от болезней, но при этом увеличивается усушка плодов.

Освещение, или интенсивность света на складе, играет важную роль при хранении. Солнечный свет оказывает отрицательное воздействие на ягоды, так как активизирует окислительные процессы, вследствие чего отмечаются разрушение пигментных веществ, витаминов и других ценных веществ. В связи с этим клюкву рекомендуется хранить в темноте.

К биохимическим процессам, происходящим под действием ферментов, относится дыхание. В процессе дыхания происходит окислительный процесс распада органических веществ до углекислого газа и воды при участии кислорода с выделением энергии. Такое дыхание называется аэробным. Ведущее место в расходовании органических веществ на дыхание принадлежит углеводам, и в первую очередь, моносахаридам. В клетках накапливается спирт и ряд других продуктов неполного окисления: уксусная и молочная кислоты, ацетальдегид и др., которые понижают иммунитет ягод, а при накоплении их выше определенного предела, клетки мякоти отмирают. Анаэробное дыхание нежелательно потому, что связано с расходованием большого количества питательных веществ на дыхание. За счет дыхания может возрастать температура продукта. Несвоевременный отвод тепла увеличивает расход сухих веществ на дыхание, приводит к развитию микроорганизмов и порче плодов и ягод [11].

Основные направления химических процессов во время хранения - гидролитический распад сложных органических соединений до более простых, которые затем используются как энергетический материал для дыхания ягод. Изменения касаются прежде всего углеводов. Количество сахарозы в ягодах уменьшается, за счёт распада сахарозы до глюкозы и фрукторозы, часть сахаров тратится на дыхание, благодаря чему общая сумма сахаров при хранении постепенно уменьшается. При температурах выше 0°С (от 0 до 5° С) сахар расходуется интенсивнее, и как правило, накапливаются органические кислоты; понижение температурного режима до 0°С и ниже ведет к более активному расходованию кислот и уменьшению потерь сахара на дыхание. Распад пектиновых веществ происходит под действием фермента протопектиназы, расщепляющей протопектин до пектина, пектин до пектиновых кислот. Вследствие распада пектиновых веществ изменяется консистенция тканей, снижается механическая устойчивость плодов и овощей. Белковые вещества изменяются незначительно в сторону образования водорастворимых соединений. Полифенольные вещества в период хранения частично используются на дыхание, частично взаимодействуют с белковыми веществами. Гидролиз дубильных веществ приводит к исчезновению терпкого вкуса овощей. В период хранения наблюдается значительное снижение витаминов [5,11].

Микробиологические процессы, происходящие при хранении ягод, могут быть следствием проявления и развития скрытых признаков повреждения микроорганизмами, возникших в период выращивания или заражения после уборки в период транспортирования, товарной обработки и хранения. Источниками инфекции являются фитопатогенные микроорганизмы, содержащиеся в почве, растительных остатках, непродезинфецированном посадочном материале, семенах, а также в воздухе, таре, оборудовании, на строительных конструкциях складов [11].

Хранение клюквы в охлаждаемых помещениях, как рекомендует Э. Алмаши лучше проводить при температурном режиме от 0 до минус 2°С [16]. Но так как температура замерзания клюквы – 1,36 °С (таблица 9), и учитывая отклонения от температурного режима не более +/- 0,5 °С , выбираем температуру равную 0°С и относительную влажность от 85 до 87%, для режима хранения в охлаждаемых камерах с общеобменным воздухообменом, при этом продолжительность хранения ягод большинства сортов клюквы не должна превышать 6 мес.

 

 

Таблица 9

Удельная теплоёмкость и температура замерзания плодов и ягод

3.2. Тара для хранения клюквы

Клюкву можно хранить в таре разных видов, но качество и химический состав ягод при этом неодинаковы (смотрите таблицы ниже).

Таблица 10

Изменение химического состава клюквы при хранении

 

После 4 мес. хранения клюквы, собранной в конце сентября, в бочках с водой доброкачественные ягоды составляют 90 %, мятые или бледные по окраске — 10 %.

В бочках без воды доброкачественных ягод остается только 58 %, остальные — увядшие, с несвойственной черной или коричневой окраской, много слежавшихся и деформированных [6]. Следовательно, исключаем мокрый способ хранения клюквы, из-за его нерентабельности и неэкономичности.

Таблица 11

Потери массы ягод клюквы при хранении

Вид тары	Потери массы при хранении(нарастающим итогом), %
Лоток, выстланный полиэтиленом, толщиной, мкм:	октябрь	ноябрь	Декабрь	Январь	февраль	март
50-60	5,0	8,0	9,8	10,2	10,7	14,8
30-40	5,4	10,0	11,8	12,6	12,9	15,7
Ящик, выстланный бумагой	3,6	6,4	10,1	10,8	11,4	13,6
Ящик (контроль)	6,0	16,0	16,0	16,8	17,3	24,0

 

Во всех видах тары с упаковочными материалами потери массы ягод в 1,5 — 2 раза ниже, чем без них. Независимо от тары и упаковки самые высокие потери наблюдаются на первом этапе хранения. Так как данное исследование проводилось в неохлаждаемом помещении, потери массы ягод (13,6 — 15,7 %), безусловно, высокие и вызваны резкими колебаниями температуры (таблица 11).

Выход стандартной продукции составил 89 — 90 % в таре с упаковочными материалами всех видов, 84 % — в ящиках (контроле); брак (может быть использован в общественном питании и для промышленной переработки) — соответственно 1,9 — 2,4 и 5,0; отходы — 8,0 — 8,7 и 10,8 % [7]. Изменение химического состава клюквы после 6 мес. хранения предоставлены в таблице 12.

 

 

 

 

 

 

Таблица 12

Изменение химического состава клюквы после 6 мес. хранения

 

Так как данное исследование проводилось в неохлаждаемом помещении, потери витамина С, безусловно, высокие и вызваны резкими колебаниями температуры, а также тем что витамин С являются неустойчивым соединением (таблица 12). При хранении наблюдается изменение антоцианов в ягодах, что связано с их дозреванием, изменения предоставлены в таблице 13 [7].

 

Таблица 13

Изменение содержания антоцианов в разных анатомических частях хранящихся ягод

Срок хранения, мес.	Содержание антоцианов, мг%
	в целой ягоде	в мякоти	в кожице
0	396	71	771
3	413	93	916
6	341	212	648
8	298	200	424

 

К концу третьего месяца хранения клюквы в лотке, выстланном полиэтиленом толщиной 50 — 60 мкм, наблюдается увеличение содержания антоцианов на 4,2 — 5,5 %, затем постепенное его снижение. Даже после 8 мес. хранения в 100 г ягод клюквы содержатся шесть суточных норм витамина РР. Ягоды при закладке на хранение имеют антоцианов в кожице больше, чем в мякоти, в 11 раз, после 8 мес. хранения — в 2,1 раза. В первую очередь уменьшается содержание сахарозы, которая гидролизуется до глюкозы и фруктозы. Этот процесс также характерен для периода дозревания. Глюкоза быстрее вовлекается в процесс дыхания. Поэтому при хранении клюквы наряду с сахарозой в первые месяцы происходит резкое снижение содержания глюкозы, в то время как количество фруктозы несколько возрастает, изменяя вкус ягод — они становятся слаще. Потери органических кислот ягод наибольшие в контроле, наименьшие — в лотках, выстланных полиэтиленом. В ящиках, выстланных бумагой, органические кислоты сохраняются на 76 — 80 %. Снижение их содержания в период хранения носит равномерный характер, рН сока ягод к концу хранения значительно повышается. 

Содержание растворимого пектина во всех ягодах (независимо от условий хранения) уменьшается в 2,5 — 3,0 раза, дубильных веществ — в 2 раза [7]. Несмотря на то, что исследование проводилось в неохлаждаемом помещении, анализ изменения массы и химического состава ягод клюквы, помогает выбрать наилучшую тару для хранения в охлаждаемом помещении.

Дестабилизация режима хранения может происходить не только за счет продукции, но и тары. Деревянные ящики и бочки имеют влажность древесины не выше 20 %. В период хранения ягод в хранилище она повышается в 1,5 — 2,0 раза из-за поглощения влаги из продукта и воздуха. Поэтому рекомендуется заранее довести влажность тары до равновесной, соответствующей параметрам воздуха в камере [7].

Таким образом, для хранения клюквы можно рекомендовать ящики, выстланные упаковочной бумагой, и лотки, выстланные полиэтиленом толщиной 30 — 60 мкм, т.к.  упаковочные материалы используются для снижения испарения влаги. Следовательно, клюкву осеннего сбора в помещениях с искусственным охлаждением (температура 0°С и относительная влажность 85 — 87 %) можно хранить 6 мес. в ящиках, выстланных полиэтиленовой пленкой, в ящиках без пленки — только 3 мес. [7].

3.3. Расчёт площади охлаждаемого складского помещения

Размеры ящика № 24 (по ГОСТ 13511-2006)

Длина-450 мм

Ширина-190 мм

Высота-171 мм

Вместимость ящика-14,6 дм3

Производительность- 7000 кг

Насыпная масса- 750 кг/дм3

Выполним расчёт:

1)V=0,450 * 0,19=0,085 м

2)m в 1 ящике=75*0,085=6,4125 кг ~ 7 кг в 1 стеллаже 60 ящиков

3)  S стеллажа=0,45*9= 4,05 м2

4)7000:7= 1000 ящиков

5)1000:60=17 стеллажей

6) Sсклад.пом.= Sст* кол-во*1, 25=4,05*17*1,25=86,06 м2

Sчерт.=168 м2

Площадь рассчитанная, не совпадает с площадью, применяемой на чертеже.

3.4. Тепловой расчёт охлаждения клюквы

Расход холода на замораживание продукта складывается из теплоты, отводимой от нее при замораживании, потерь на охлаждение морозильного аппарата, тары, упаковки.

Теплота (в кДж), отводимая от продукта при замораживании, определяется по формуле

Qtktm = m [Cо (tн - tкр) + Wωrл + Сw (tкр - tск)], кДж

где Qtktm – расход холода на замерзание клюквы

m - масса, кг;

С - удельная теплоемкость при температуре выше начала замерзания тканевых соков, кДж/(кг·град);

tн - начальная температура, град;

tкр - температура замерзания тканевых соков, град;

tск – средняя конечная температура замороженного продукта, К;

W – содержание воды, доли единицы;

ω - количество вымороженной воды, доли единицы,

rл - удельная теплота льдообразования, кДж/кг (rл принимается равной 335 кДж/кг);

Сw - теплоемкость замороженного продукта, кДж/(кг·град).

Cо – теплоёмкость продукта

 

1. Cо=  Cж Ж/100 + Cв В/100 + Cп П/100

Cж - теплоёмкость жира (1,89 кДж/(кг·град);

Cв - теплоёмкость воды ( 4,19 кДж/(кг·град);

Cп – теплоёмкость плотных веществ (1,34 кДж/(кг·град);

Ж- массовая доля жира, %;

В- массовая доля воды, %;

П- массовая доля плотных веществ, %;

П=100-жир-вода=100-0,15-88,02=11,83%

Cо= 1,89*0,0015+4,19*0,8802+1,34*0,1183=3,85

 

2. Сw=Cc(1-w) + CnωW +  Cв(1-ω )W

Cc- удельная теплоёмкость сухих веществ(1,34 кДж/кг)

W- содержание воды в продукте, доли единицы

W=87,4/100=0,874

Сw=1,34(1-0,92)+ 1,34*0,92*0,874+4,19(1-0,92)* 0,874=1,478

3. Qtktm=7000[3,85*(20-(-1.3))+0,874*0,92*33,35+1,478*((-1,3)-(1))]= 7000[82,005+26,816−3,3994]= 737951,2 кДж

5. Расчёт площади камер хранения мороженой клюквы

Размеры короба:

Ширина-0,25 м

Длина-0,78 м

Высота-0,25 м

Размеры поддона:

Длина-0,8 м

Ширина-1,14м

1. 7000:24=219,6 кг/ч
2. (750:3)*2=500 кг/м3 – 2/3 насыпной массы
3. Vкор= 0,05 м3
4. Sкор=0,195 м2
5. 500*0,05=25 кг – в 1 коробе
6. 25*25=625 кг -  в 1поддоне
7. 625*3= 1875 кг – в 1 штабеле
8. 7000:1875= 3,73 ~ 4 штабеля на 1 сутки
9. 7000:25=280 ящиков- на 1 сутки
10. Sштаб= 0,8*1,14=0,912 м2
11. Sмор.кам.= Sшт* кол-во*1, 25= 0,912*4*1.25= 4,56 м2 - в сутки

Следовательно рассчитываем морозильную камеру на 10 суток, с площадью 168 м2.

4. Технология замораживания клюквы

Плоды и ягоды в процессе хранения подвержены действию различных биохимических и физиологических процессов. Эти процессы приводят к изменению свойств, структуры, пищевой ценности плодов и ягод и, в конечном итоге, к их порче. Понижение температуры плодов и ягод существенно замедляет биохимические и физиологические изменения, что позволяет значительно увеличить сроки их хранения. В замороженных плодах и ягодах приостанавливаются физиологические процессы, происходят только химические преобразования, которые крайне замедлены, скорость этих преобразований зависит от условий низкотемпературного хранения, а также от условий и способов замораживания.

В процессе замораживания в ягодах образуются кристаллы льда. Скорость их образования зависит от температуры. При температуре от – 4°С до -8 °С идет медленное образование льда в межклеточном пространстве, где концентрация сока меньше, чем к клетках. В процессе вымораживания воды концентрация сока увеличивается, в результате чего вода из клеток выходит в меж клеточное пространство и замерзает на ранее образовавшихся кристаллах льда. Кристаллы получаются крупными и разрывают стенки клеток. При оттаивании медленно замороженных плодов и ягод теряется много сока, что снижает качество продукции.