Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 15 )

5.5.8 Обработка отведением тепла

5.5.8.1 Охлаждение и холодная стабилизация

5.5.8.1.1 Назначение

Охлаждение используется для понижения температуры пищевых продуктов с одной температуры до другой или до требуемой температуры хранения. Охлаждение представляет собой технологию обработки, при которой температура продукта снижается и поддерживается в интервале от минус 1 до плюс 8 °C. Задачей охлаждения является снижение интенсивности биохимических и микробиологических изменений в продуктах, продление срока хранения свежих и переработанных продуктов или поддержание определенной температуры при обработке продуктов, например, во время брожения и очищения пива. Охлаждение используется также для стимулирования изменения агрегатного состояния, например, кристаллизации.

5.5.8.1.2 Область применения

Остужение, охлаждение и холодная стабилизация широко используются в отраслях ППНМ.

Охлаждение применяется для обеспечения сохранности некоторых скоропортящихся продуктов. В винном производстве охлаждение применяется для осветления свежеотжатого сусла перед брожением. Холодная стабилизация используется в производстве пива, вина и спирта. Пиво проходит холодную стабилизацию для выделения протеин – полифенол продукта. Температура пива поддерживается при минус 2 °C и минус 3 °C в течение минимум 12 ч.

5.5.8.1.3 Описание технологий, методов и оборудования

Охлаждение жидких продуктов обычно выполняется с помощью прохождения продукта через проточный теплообменник или с помощью емкостных охладителей оснащенных рубашкой охлаждения. Хладагентом в охладителе могут быть подземные воды, вода, циркулирующая через градирню, соляной раствор или раствор гликоля в воде, который циркулирует в системе компрессорной холодильной машины или ледяная вода в водно-ледяной системе компрессорной холодильной машины.

При криогенном охлаждении продукт находится в непосредственном контакте с хладагентом, которым может быть твердый или жидкий углекислый газ, или жидкий азот. По мере испарения или сублимации хладагента он поглощает тепло из продукта, тем самым, обеспечивая охлаждение. Оба вида хладагентов – и жидкий азот, и углекислый газ без цвета, без запаха и инертны.

Для снабжения потребителей охлажденными пищевыми продуктами требуется сложная система распределения, включающая в себя охлаждаемые хранилища, транспортные средства с рефрижераторами и охлаждаемые витрины для розничной торговли. Охлажденные пищевые продукты можно разделить на три категории, в соответствии с температурой хранения [225]. К четвертой категории относится виноделие.

- от минус 1 °C до плюс 1 °C для свежей рыбы, мяса, колбасных изделий, разделанного мяса, копченого мяса и рыбы;

- от 0 °C до плюс 5 °C для пастеризованных мясных консервов, молока и молочных продуктов, готовых салатов, выпечки, пиццы, свежего теста и кондитерских изделий;

- от 0°C до плюс 8 °C для готовых мясных и рыбных пирогов, приготовленного или сырого вяленого мяса, масла, маргарина, сыра и безалкогольных напитков;

- от плюс 8 °C до плюс 12 °C для производства вина. Свежеотжатое сусло хранится при такой температуре в течение 6 – 24 ч.

Для охлаждения можно использовать также оборудование для шоковой заморозки (см. 5.5.8.2, 7.2.11).

Холодная стабилизация представляет собой технологию остужения вин перед розливом в бутылки для выпадения в осадок виннокислых кристаллов. Для спиртов эта технология заключается в доведении спирта до температуры между минус 1 °C и минус 7 °C, в зависимости от операторов, и, возможно, выполнение стабуляции, то есть, хранения при низкой температуре, в резервуарах при постоянной температуре в течение 24 – 48 ч. Холодная фильтрация, при температуре около минус 1 °C, позволяет сохранять эфиры жирных кислот. Для вин можно применять три технологии: холодная стабилизация с помощью одноразовой загрузки и стабуляции, непрерывная холодная стабилизация и холодная стабилизация с помощью затравки кристаллов. Две последние технологии используются чаще всего. Может существовать множество вариантов этих основных схем.

Холодная стабилизация с помощью одноразовой загрузки и стабуляции является старейшей технологией. Она состоит в доведении вина до температуры ниже нуля, около точки замерзания, и затем стабуляции его в изотермическом резервуаре в течение пяти – восьми дней.

Точка замерзания (°C) = –(спирт (процент по объему) / 2) + 1

При непрерывной холодной стабилизации стабуляционный резервуар заменяется цилиндрическим – коническим кристаллизатором и смесителем, в котором вино будет выдерживаться только в течение 30 – 90 минут.

Холодная стабилизация выполняется с помощью затравливания кристаллов, состоящего из охлаждения при температуре между минус 1 °C и минус 2 °C и затравливания с 4 г/ л винных кристаллов с перемешиванием в течение 2 – 4 ч и последующим хранением в резервуарах, после чего выполняется сцеживание по истечении 12 – 48 ч.

5.5.8.2 Шоковая заморозка

5.5.8.2.1 Назначение

Шоковая заморозка представляет собой метод консервирования. При шоковой заморозке температура пищевых продуктов уменьшается ниже точки замерзания и часть содержащейся в продукте воды переходит в твердое состояние. Вторым видом шоковой заморозки пищевых продуктов является понижение температуры приблизительно до минус 18 °C.

5.5.8.2.2 Область применения

Шоковой заморозке можно подвергать некоторые типы пищевых продуктов, например: фрукты, овощи, рыба, мясо, выпечка и готовые продукты питания, такие как мороженое и пицца.

5.5.8.2.3 Описание технологий, методов и оборудования

Во время шоковой заморозки сначала отводится тепло, с целью снижения температуры продукта до точки замерзания. Сюда также входит отведение тепла, порождаемое респирацией, как в свежих продуктах. После этого выделяется латентное тепло кристаллизации, и формируются кристаллы. В таблице 5.4 показаны типичные точки замерзания различных продуктов, относящихся к сектору ППНМ [37].

Таблица 5.4 - Типичные точки замерзания различных продуктов, относящихся к

сектору ППНМ

Продукт отраслей ППНМ	Точка замерзания
Мясо, домашняя птица и рыба	от – 0,6 °C до – 2,0 °C
Овощи, например, горох, цветная капуста, лук, морковь и помидоры	от –0,9 °C до –1,4 °C
Фрукты, например, груша, слива и абрикосы	от –1,8 °C до –2,5 °C
Ягоды, например, клубника и малина	от –0,8 °C до –1,2 °C
Молоко	–0,5 °C
Мороженое	от –4,0 °C до –6,0 °C

Существует большое разнообразие методов и оборудования для шоковой заморозки продуктов питания. К наиболее распространенным морозильным установкам относятся воздуходувные, ленточные, с псевдосжиженным слоем, с поверхностным охлаждением, погружные и криогенные морозилки. Используется также низкотемпературная экстракция и концентрирование под воздействием холода.

В периодических воздуходувных морозилках холодный воздух с температурой от минус 30 °C до минус 40 °C циркулирует вокруг продуктов со скоростью 1,5 – 6 м/с. В таких морозилках продукты укладываются на поддонах в помещениях или камерах. В непрерывно действующих морозильных установках поддоны, на которых укладываются продукты, размещаются на тележках или продукты перемещаются по туннелю замораживания с помощью конвейерных лент. Иногда используются многофазные туннели с несколькими лентами. Во время перемещения продуктов с ленты на ленту происходит разделение слипшихся продуктов. Толщина слоя продуктов на лентах может составлять от 25 до 125 мм. В воздуходувных морозилках циркулируют большие объемы воздуха, однако это может привести к окислительным изменениям неупакованных продуктов. Влага из продуктов конденсируется на змеевиках системы охлаждения, это делает необходимым частое размораживание. Кроме этого, применяется заморозка в потоке воздуха с температурой ниже минус 50 °C движущегося со скоростью до 45 м/с.

Принцип действия противоточной морозильной установки (например: ленточной морозилки или винтовой морозилки), идентичен принципу действия воздуходувной морозилки, за исключением того, что замораживаемые продукты перемещаются через противоток холодного воздуха или жидкого азота. Это уменьшает испарение воды из продуктов.

В морозилках с псевдосжиженным слоем пищевые продукты псевдоожижаются воздухом с температурой от минус 25 °C до минус 40 °C проходящим вертикально вверх через перфорированный лоток или конвейерную ленту и через слой продуктов толщиной от 2 до 20 см. Форма и размер кусочков продукта определяется толщиной псевдосжиженного слоя и скорости воздуха для псевдоожижения. В такой системе продукты имеют большую площадь соприкосновения с воздухом, чем в воздуходувных морозилках, так что все поверхности замораживаются одновременно и равномерно. В результате происходит быстрая заморозка и меньшее обезвоживание, благодаря этому требуется менее частое размораживание. Заморозка в псевдосжиженном слое ограничивается несколькими конкретными пищевыми продуктами, например, горох, зерна сладкой кукурузы, креветки и клубника.

В морозильных установках с поверхностным охлаждением вертикальные или горизонтальные полые пластины охлаждаются хладагентом с температурой около минус 40 °C. Продукты размещаются на поверхности тонкими слоями. Иногда пластины немного прижимаются друг к другу. Это усиливает контакт между продуктами и охлаждающими пластинами. Преимущество таких морозилок состоит в том, что происходит незначительное обезвоживание продуктов, что сокращает частоту выполнения размораживания. Особым видом является скребковая поверхностная морозилка (фризер). Она состоит из охлаждающего цилиндра, оснащенного вращающимися ножами, которые удаляют замороженный материал с охлаждающей поверхности. Такой тип оборудования используется, например, в производстве мороженого.

В погружных морозильных установках упакованные продукты проходят через ванну с охлажденным гликолевым, соляным, глицериновым раствором или с раствором хлорида кальция на погружном сетчатом конвейере. С помощью этого метода достигается высокая интенсивность заморозки. Он применяется, например, для заморозки концентрированных апельсиновых соков в консервах и для предварительной заморозки, завернутой в пленку домашней птицы перед воздуходувной заморозкой.