Холодильная обработка клюквы

Иное наблюдается во время замораживания плодов и ягод при низкой температуре (-18°С до -24°С). Сырье охлаждается быстро, так как вода кристаллизуется в межклеточном пространстве и в клетках одновременно. Кристаллы льда мелкие и не разрывают стенки клеток.

При дефростации быстрозамороженного сырья потери сока незначительны. Заморозка считается оконченной, когда равновесная температура достигает -18...-24°С. Замораживание продукции до более низких температур нецелесообразно. Чем больше разница между температурой продукта и температурой воздуха при хранении, тем больше усушка и потери витамина С, следовательно, тем выше потери потребительских свойств.

Высокое качество замороженной продукции достигается, прежде всего, соблюдением технологического процесса подготовки продукции к заморозке: необходимо использование сортового сырья технической степени зрелости. Особое внимание уделяется соблюдению санитарно-гигиенических условий производства, использованию современных способов и режимов заморозки.

Технологическая схема производства быстрозамороженных ягод клюквы включает в себя следующие этапы: заготовка и первичное хранение сырья; транспортировка сырья; инспекция сырья; мойка и сушка сырья; замораживание ягодного сырья в флюидизационном скороморозильном аппарате; сортировка и калибровка; упаковка и хранение в морозильной камере. Поскольку длительное хранение плодов и ягод можно осуществлять только в замороженном состоянии, необходимо исследовать изменение физико-химических и органолептических показателей в замороженных плодах и ягодах при хранении.

4.1.  Влияние замораживания на физико-химические показатели ягод

При понижении температуры ниже точки замерзания водяной пар в крупных межклетниках начинает конденсироваться в виде капелек влаги на прилегающих клеточных стенках.

Эта вода и превращается впервые микроскопические кристаллики льда, которые распространяются по межклетникам, обволакивая стенки клеток.

Кристаллики бывают в виде линз или разветвленных кристаллов, разрастающихся между клетками эпидермиса и паренхимы. Процесс этот сопровождается повышением осмотического давления за счет роста концентрации растворенных в жидкости солей, что в свою очередь обусловливает миграцию влаги из клеток. Далее рост кристалликов происходит за счет воды, содержащейся в клетках, что объясняется разностью между давлениями пара внутри клетки и вне клетки.

При понижении температуры в клетках сначала наступает состояние переохлаждения, а затем в них спонтанно возникают центры кристаллизации, приводящие к образованию внутриклеточного льда.

При медленном замораживании с образованием крупных кристаллов вне клеток происходит изменение первоначального соотношения объемов межклеточного и внутриклеточного пространства за счет перераспределения влаги и фазового перехода воды. Быстрое замораживание предотвращает значительное диффузионное перераспределение влаги и растворенных веществ и способствует образованию мелких, равномерно распределенных кристаллов льда. Иное наблюдается во время замораживания плодов и ягод при низкой температуре от - 18 ° С до -24°С. Сырье охлаждается быстро, так как вода кристаллизуется в межклеточном пространстве и в клетках одновременно. Кристаллы льда мелкие и не разрывают стенки клеток. При размораживании быстрозамороженного сырья потери сока незначительны. В процессе замораживания в плодах и ягодах образуются кристаллы льда. Скорость их образования зависит от температуры. При - 4...-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 межклеточное пространство и замерзает на ранее образовавшихся кристаллах льда. Кристаллы получаются крупными и разрывают стенки клеток.

В наибольшей степени на сохранность сахаров оказывает влияние температура хранения замороженных ягод.  Потери моносахаридов в замороженных ягодах при хранении выражены в значительно меньшей степени по сравнению с общими потерями Сахаров, это объясняется гидролизом сахарозы и пектиновых веществ с образованием моносахаридов. Во время хранения изменяется витаминный состав плодов и ягод. Наибольшим изменениям подвержен витамин С.  Наилучшему сохранению качественных показателей плодов и ягод способствует замораживание их в скороморозильном аппарате до температуры от минус 24 до минус 18° С и хранение герметично упакованной ягоды в температурном режиме от минус 24° С до минус 18° С, причем колебания температуры хранения должны быть минимальными.

При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, равномерно распределенные в клетках и межклеточном пространстве, и не вызывающие нарушения целостности клеток. При медленном замораживании образуются крупные кристаллы льда, расположенные преимущественно в межклеточных пространствах, и разрушающие стенки клеток. После размораживания такие ткани теряют большое количество сока, становятся менее плотными, дряблыми, волокнистыми. Поэтому быстрое замораживание предпочтительнее, так как механическое повреждение клеток при нем незначительное [29, 30]. Следовательно, замораживание ягод клюквы лучше проводить при температуре равной минус 18°С, а хранение герметично упакованной ягоды при температурном режиме минус 18°С.

4.2. Выбор скороморозильного аппарата

Способы замораживания пищевых продуктов в зависимости от характера контакта с хладагентами можно разделить на следующие основные группы: 
- воздушное замораживание; 
- с использованием других охлаждающих средств.

Холодильное оборудование первой группы делится на холодильные камеры (или туннели), конвейерные холодильные аппараты (с ленточным или спиральным конвейером) и флюидизационные (с псевдоожиженным слоем замораживаемого продукта). 

К холодильному оборудованию второй группы относятся: плиточные аппараты (с охлаждающими плитами), погружные аппараты (с охлаждающей жидкостью, в которую погружают замораживаемый продукт), криогенные (с охлаждающей криогенной жидкостью), а также аппараты для замораживания жидких продуктов. Также существуют и комбинированные способы охлаждения.

Основные критерии при выборе способа замораживания - быстрота и экономичность процесса. Поэтому для замораживания клюквы наиболее лучшим способом будет конвективное замораживание в флюидизационном морозильном аппарате. Использование флюидизационных скороморозильных аппаратов средней производительности, малой металло- и энергоемкости, позволяет получать быстрозамороженную продукцию, отвечающую по качеству мировым стандартам. Рациональная и экономически эффективная эксплуатация оборудования дает возможность организовать быстрое замораживание ягод, и  увеличить срок хранения замороженных ягод клюквы ещё на 2 месяца после замораживания.

4.3. Описание работы флюидизационного аппарата для заморозки ягод клюквы

Флюидизационный морозильный аппарат - это холодильное оборудование применяют в основном для замораживания продуктов с нежной консистенцией (например, ягод клюквы) или влажных продуктов (например, кусочки овощей или фруктов, мелкие креветки), которые смерзаются при замораживании, то есть продуктов, подлежащих так называемой индивидуальной быстрой заморозке.

Непременным условием получения такого замороженного продукта является непрерывное движение каждой частицы продукта во взвешенном состоянии [34, 37].

Скорость движения воздуха на начальном участке подобрана таким образом, что продукт переходит во взвешенное состояние (флюидизация). Это способствует интенсивному перемешиванию частиц продукта и препятствует их слипанию. Поверхность частиц очень быстро (30...180 сек) покрывается ледяной корочкой, после чего дальнейшее замораживание (5...22 мин) осуществляется в плотном слое при меньших скоростях движения воздуха. При достижении температуры в центре частицы минус 18° С, продукт поступает в приемный бункер туннеля и направляется на фасование. Все поверхности, контактирующие с продуктом, выполнены из соответствующих материалов. Циркуляция воздуха внутри туннеля обеспечивается высоконапорными вентиляторами. Охлаждение воздуха осуществляется оребренными испарительными батареями, в трубах которых кипит холодильный агент (аммиак или 22 фреон). Флюидизационные морозильные аппараты позволяют получать замороженный продукт высокого качества, они компактны, их работа относительно просто автоматизируется, но они предназначены для замораживания только мелкоштучных продуктов и характеризуются значительной потерей массы продукта вследствие испарения и повышенным расходом энергии на работу вентиляторов [37].

Продукты замораживаются по принципу кипящего слоя в потоке холодного воздуха, подаваемого сквозь ленту снизу вверх. Скорость потока воздуха такова, что частицы продукта оказываются во взвешенном состоянии, благодаря этому на поверхности частиц продукта очень быстро образуются замороженная корка, препятствующая смерзанию частиц в комки.

Выбор флюидизационного аппарата для замораживания клюквы выполняется за счёт производительности скороморозильного аппарата, которая предоставлена в таблице 14.

Таблица 14

Техническая характеристика флюидизационных морозильных аппаратов

Т.к. нам дана производительность 7 тонн в сутки, следовательно, выбираем флюидизационный аппарат АСМФ- 300*. Используя габаритные размеры, приведённые в таблице 13, чертим помещение для замораживания клюквы флюидизационным аппаратом.

4.4.  Режим холодильного хранения

Хранение осуществляется в пароводонепроницаемой таре при стабильном температурном режиме, при температуре не выше минус 18 ± 0,5° С. Срок хранения замороженных плодов и ягод при соблюдении условий хранения - не более 9месяцев.

Режим холодильного хранения замороженных ягод клюквы, осуществляется в герметичных пакетах из полиэтиленовой пленки по ГОСТ 10354 – 82 марки Н "пищевая" или в пакетах из полиамид-целлофана, массой нетто продукта 0,5 кг, которая должна  храниться не более 9 месяцев в холодильных камерах при температуре не выше минус 18 °С и относительной влажности воздуха до 95% ( ГОСТ 29187-91). Хорошая сохраняемость клюквы обеспечивается созданием в пакетах самими ягодами газовой среды с высоким содержанием углекислого газа. Следует отметить, что в начале хранения идет интенсивное накопление углекислого газа, затем этот процесс замедляется и снова активизируется на 6 месяце, что связано с изменением интенсивности дыхания ягод. Содержание влаги в ягодах при хранении в полиэтиленовых герметичных пакетах несколько возрастает по двум причинам. Во-первых, в пакетах создается высокая относительная влажность воздуха, препятствующая испарению влаги из ягод, во-вторых, увеличение влажности идет за счет выделения воды при различных химических реакциях в ягодах. Кислотность ягод за длительный период хранения почти не изменяется, значительному распаду подвергаются сахара, дубильные и пектиновые вещества, витамин С.

По истечении 12 мес. хранения замороженных ягод клюквы в полиэтиленовых пакетах имеют общее содержание сахаров, пектиновых и дубильных веществ на уровне ягод контрольной упаковки (ящик контроль) после 6 мес. хранения (таблица 13). Характер изменения содержания антоцианов в целых ягодах, мякоти и кожице показан в таблице 15.

Таблица 15

Изменение антоцианов в клюкве при хранении в герметичных полиэтиленовых пакета

В первые три месяца хранения идет процесс дозревания ягод, чему соответствует увеличение содержания антоцианов на 4,2 — 5,5 %, в последующие месяцы происходит его снижение. К концу 12-го мес. хранения в ягодах в герметичных пакетах количество антоцианов уменьшается в 5,3 раза. Снижение интенсивности окраски ягод — одна из основных причин некоторого ухудшения качества ягод. Сравнение потерь антоцианов в клюкве при режиме холодильного хранения и хранении при 0 °С показало, что содержание антоцианов в кожице на 8 месяце больше при хранении с t окруж. ср.=0 ° С на 38 мг, а в целой ягоде на 80 мг, чем при холодильном режиме. На 6 месяце наоборот при холодильном хранении антоцианов больше в кожице на 47 мг, а в мякоти на 84 мг, чем при ранении с t окруж.. ср.=0 ° С.

При холодильном режиме хранения клюквы изменяется не только общее содержание антоцианов в целых ягодах, но и их соотношение в кожице и мякоти. Если в начале хранения в кожице содержится антоцианов в 10,8 раза больше, чем в мякоти, то через 6 мес. — только в 3,1 раза, а к концу 12-го мес. хранения в полиэтиленовых пакетах — только в 1,9 раза. Это можно объяснить диффузией антоцианов из кожицы в мякоть как растворимых пигментов клеточного сока. По мере хранения в клюкве уменьшается содержание пектиновых веществ, с чем связано изменение плотности тканей. С удлинением срока хранения более 12 месяцев эти процессы активизируются, ягода «заливается» соком, в котором растворены антоцианы.

5. Размораживание

Размораживание – это подвод теплоты к замороженным материалам для плавления содержащегося в них льда.

Размораживание является процессом восстановления исходного состояния продукта, при котором твердо-кристаллическое состояние тканевой влаги восстанавливается до состояния жидкости.

Общей целью размораживания является достижение технологической обратимости замораживания, т.е. восстановления тех свойств, которые определяют исходные свойства и соответственно качество продукта. Но на практике добиться идеальной обратимости не удаётся, т.к. при замораживании часть волокон и клеток травмируется кристаллами льда, что приводит к снижению влагоудерживающей способности продукта. Кроме того, низкие температуры и биохимические процессы, происходящие в продуктах при хранении, приводят к коагуляции белков и ослабляют способность клеток и тканей к набуханию. В силу указанных причин из размороженных продуктов выделяется некоторая часть клеточной жидкости. Потери жидкости сопровождаются потерей продуктом питательных веществ и минеральных солей. В период размораживания биохимические реакции в растительной ткани усиливаются в сторону гидролитических реакций, что также ухудшает гидрофильность ткани и способствует вытеканию сока. Размораживание быстрозамороженных продуктов в мелкой фасовке обычно совмещают с их кулинарной обработкой [35].

В размороженном состоянии быстрозамороженная клюква должна иметь вкус и запах, свойственные данному виду продукта, без посторонних привкусов и запахов, консистенцию — слегка размягченную, близкую к консистенции свежих ягод клюквы, сохранивших свою форму. Процесс размораживания протекает более медленно, чем замораживание. Разница в скорости процесса замораживания и размораживания объясняется различиями свойств льда и воды. Теплопроводность льда почти в 4 раза больше, чем у воды. При замораживании в первую очередь замерзают поверхностные слои и их теплопроводность становится в 4 раза больше теплопроводности незамерзших внутренних слоев, что ускоряет замораживание. При размораживании, наоборот, в первую очередь размораживаются поверхностные слои и их теплопроводность становится в 4 раза меньше, чем теплопроводность внутренних еще замороженных слоев [38].