Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
СУТЬ ПРОЦЕСІВ ОХОЛОДЖЕННЯ
1.Призначення процесів охолодження і заморожування у громадському харчуванні. Охолодження як спосіб консервування кулінарної продукції.
Основною задачею для піднесення матеріального добробуту народу є підвищення рівня народного споживання. Населення повинне отримувати можливість задовольняти в достатку свої потреби у високоякісному та різноманітному харчуванні. Зростає в значній мірі споживання м’яса, риби, жирів, молочних продуктів, фруктів та овочів.
Значне збільшення виробництва харчових продуктів потребує покращення їх транспортування, зберігання та обробки. Крім того, слід мати на увазі, що заготівля багатьох продуктів харчування являється сезонною.
Використання холоду дозволило створити державні резерви продуктів, які швидко псуються, як для забезпечення безперервного постачання населення, так і для забезпечення держави від всяких випадків.
З ростом заготівлі сільськогосподарських продуктів та збільшення народного споживання одночасно будуть зростати і державні резерви харчових товарів.
Холод для зберігання продуктів почав використовуватись ще в глибокій давнині. Для цього використовували лід та сніг, найчастіше пересипали продукти сіллю. В теперішній час лід та льодосоляні суміші також знаходять широке застосування в промисловості, на транспорті, в побуті.
Однак можливість використання льоду залежить від клімату та носить сезонний характер.
З розвитком науки та техніки в другій половині ХІХ століття почали розробляти питання отримання штучного холоду за допомогою холодильних машин.
Перш за все штучне охолодження почали застосовувати при заготівлі та транспортуванні харчових продуктів.
Найкращим засобом зберігання харчових продуктів на протязі тривалого часу слід вважати холод. В харчовій промисловості та торгівлі низькі температури застосовують для створення оптимальних умов при здійсненні різноманітних процесів виробництва та обробки продуктів і для зберігання на протязі тривалого часу.
Таким чином холод застосовують в м’ясній, рибній, молочній, консервній, кондитерській та інших галузях харчової промисловості.
В 1873 році вчений Шарль Гельє прочитав в Парижі доповідь про досліди зберігання холоду. Цю доповідь можна вважати початком обґрунтування консервування харчових продуктів холодом. Через два роки було здійснено перше транспортування мороженої баранини із Аргентини до Франції з використанням холоду. В 1870році вперше було здійснено перевезення охолодженого м’яса на судні – рефрижераторі з штучним машинним охолодженням. Вагони з льодовим охолодженням для перевезення продуктів були збудовані в США в 1858році. Перший великий холодильник з машинним охолодженням був споруджений у США в 1881році. Штучний холод з Росії вперше був застосований у 1888році на рибних промислах в Астрахані. В цьому ж році була побудована перша баржа рефрижератор. У 1895 році були побудовані птахо-яєчний холодильник в Бєлгороді та рибний холодильник в Петропавловську - Камчатському.
В дореволюційний період розвитку холодильної промисловості в державі приділялось мало уваги й будувались холодильники тільки закордонними фірмами.
Розвиток холодильної промисловості в нашій країні почався після революції.
Застосування холоду в торгівлі дозволяє створити запас продуктів, які швидко псуються, в широкому асортименті, збільшити тривалість їх зберігання, транспортувати на будь-яку відстань, рівномірно на протязі року продавати товари сезонного виробництва, знизити товарні витрати, впровадити прогресивні форми продажу товарів, задовольнити потреби населення в доброякісних продовольчих товарах, забезпечити високий рівень торговельного обслуговування та санітарного стану торговельних підприємств.
У харчовій технології часто виникає потреба охолоджувати рідини, гази і пари. Охолодження здійснюють за допомогою охолоджувальних теплоносіїв внаслідок теплообміну між ними і охолоджуваним середовищем.
Найбільш поширеними і доступними охолоджувальними теплоносіями є вода і повітря. Залежно від пори року і кліматичних умов охолодження повітрям здійснюють до 25….30 °С, водою — до 10…30 °С. При цьому температура, якої можна досягнути охолодженням, залежить від початкової температури охолоджувального теплоносія. Звичайно температуру охолоджу вальної води беруть 15…25 °С. Артезіанська вода має температуру 8…12 °С.
Щоб охолодити продукти до нижчих температур, використовують низькотемпературні теплоносії — холодильні розсоли, фреони, аміак, двоокис вуглецю тощо.
Охолодження повітрям здійснюють природним і штучним способами.
У разі природного охолодження гарячий продукт охолоджується внаслідок втрати теплоти в навколишнє середовище. Найефективніше природне охолодження відбувається в зимовий період при низькій температурі повітря.
Штучне охолодження повітрям використовують у змішувальних теплообмінниках-градирнях, в яких повітря подають знизу, а зверху стікає охолоджувана вода. Градирні є основним елементом обладнання водозворотного циклу.
Порівняно з водою повітря доступніше, не забруднює поверхню теплообміну, не кородує теплообмінну апаратуру, що позитивно впливає на терміни експлуатації повітряних теплообмінників. Через це, незважаючи на значно менші коефіцієнти тепловіддачі та об'ємної теплоємності, у сучасній технології спостерігається тенденція до заміни води як охолоджувального теплоносія повітрям.
Холодильне обладнання – це пристрої, в яких створюється та використовується холод з метою збереження якості продуктів, які швидко псуються : м’яса, риби, масла, молока, фруктів та ін.
Холодильне обладнання широко застосовується в харчовій промисловості, сільському господарстві, в транспорті, в торгівлі та інших галузях народного господарства. Холод вважається найбільш вдосконаленим способом попередження псування продовольчих товарів.
Втехнології громадського харчування охолоджують готові страви та напівфабрикати після досягнення ними кулінарної готовності.Охолоджені до температури 3…4 С напівфабрикати та страви зберігають на підприємстві та транспортують до місця їх реалізації. Такі продукти дозволяється зберігати на протязі 4…8 діб. Нагрівання продукту здійснюється безпосередньо перед реалізацією.
Для тривалого зберігання м’яса, птиці, риби, сиру, фруктів та овочів їх заморожують. Заморожування кулінарної продукції відбувається в режимі швидкого охолодження до мінусових температур. Страви та напівфабрикати після заморожування називаються швидкозамороженими.
Заморожування здійснюють при температурі –18...-30 С в морозильній камері.
Підприємства громадського харчування працюють з продукцією, яка охолоджена до звичайних температур (3...12 С), до низьких температур (від
0 до –6 С) та замороженої (-18 С та нижче).
Холод використовується в харчовій промисловості, по-перше, для охолодження плодів, овочів, м’яса, риби до можливо низьких температур
( але не допускаючи при цьому заморожування самого продукту); по-друге,
для заморожування вказаних продуктів та продуктів їх переробки.
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 середньооб'ємною температурою: 1) на 1 ...4 °С вище кріоскопічної - це охолоджування і зберігання охолоджених продуктів; 2) 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.
Під кріоскопічною температурою розуміють температуру початку утворення кристалів льоду з тканинних соків продукту; її дуже часто називають температурою замерзання. Для більшості харчових продуктів ця температура знаходиться біля мінус 1,5 °С.
Між охолодженням і заморожуванням є принципова і суттєва різниця, не дивлячись на те, що в обох випадках обробка продукту ведеться за допомогою холоду. При охолодженні намагаються не нанести їм ніяких механічних пошкоджень і зберегти їх цілісність і і життєздатність кліток. При цьому способі консервування харчові продукти охолоджують до температур, близьких до 00С, але не нижче точки замерзання.
В охолоджених продуктах найбільш повно зберігаються їх початкові властивості, життєдіяльність мікроорганізмів і активність ферментів уповільнюється, тому терміни зберігання цих продуктів зростають. В охолодженому вигляді плоди та овочі зберігаються до декількох місяців, сметана – до 3 діб, сир та сирні вироби – до 36 годин, молоко до 20 годин.
Охолоджування харчових продуктів - процес відводу від них теплоти із зниженням температури до рівня, близького до кріоскопічної точки. Швидкість охолоджування продуктів повинна бути максимальною, що гарантує краще збереження їх якостей і найменшу втрату маси. Якщо вона недостатньо велика, то в продуктах часто відбуваються небажані зміни внаслідок руйнівної дії мікробіологічних і ферментативних процесів, що можуть випереджати процес охолоджування.
Продукти охолоджують у випадках відносно короткого терміну їх зберігання (до 10... 15 діб), причому охолоджені продукти за своїми властивостям майже не відрізняються від неохолоджених.
Охолоджування дуже часто є одним з етапів технологічного процесу виробництва різноманітних харчових продуктів. Охолоджуванню піддають карамель, глазурі та шоколад з метою переводу їх з пластичного стану в твердий у кондитерському виробництві; маргаринову емульсію перед кристалізацією; пивне сусло та пиво перед освітленням; патоку та глюкозу після вакуум-випарювання з метою запобігання колірності ковбаси після термічної обробки; вина з метою прискорення їхнього визрівання та стабілізації; молочні продукти (масло, сир) і т. д.
Підморожування - процес охолоджування продуктів до середньооб'ємної температури на 1...З °С нижче кріоскопічної. До підморожування звертаються у тих випадках, коли необхідно продовжити термін зберігання харчових продуктів. При цьому тільки невелика частина води, наявна у продукті, перетворюється у лід.
Заморожування застосовують для того, щоб зберегти продукт більш тривалий час в порівняні з охолодженням.
Заморожування являє собою відведення теплоти від харчових продуктів з перетворенням у лід більшої частини рідини, що міститься у них. До заморожування вдаються звичайно для досягнення таких основних цілей: 1) забезпечення стійкості продуктів під час тривалого зберігання за низької температури (до них належать м'ясо, птиця, риба, тісто, сир, пельмені, ягоди, плоди, овочі та ін.); 2) відділення вологи під час концентрування пива, фруктових соків та інших рідких харчових продуктів або під час сублімаційного сушіння продуктів; 3) виробництво продуктів зі своєрідним смаком (морозиво, креми, морожені плоди та ягоди); 4) виробництво харчового льоду.
При глибокому заморожуванні в тканинах харчових продуктів відбуваються глибокі якісні зміни. Волога, що міститься в клітинах і міжклітковому соку, перетворюється в кристали льоду. Відбувається виморожування вологи і обезвожування рідкої частини соку, в якій розчинені складові частини кліток (білки, цукри, кислоти і т.д.)
Відзначимо деякі особливості заморожування продуктів з метою їх тривалого зберігання. Кінцевою метою технології заморожування, на жаль недосяжною на сьогодні, є 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 у результаті заморожування, слід передбачати оптимальне поєднання температури, швидкості та тривалості процесу заморожування.
Передусім необхідно враховувати, що розчини солей та цукрів, що містяться в тканинах харчових продуктів, замерзають за більш низької температури, ніж чиста вода (інколи за мінус 60 °С). Встановлено, що за температури мінус 4° С виморожується 3/4 води, що міститься в м'ясі, рибі, яйцях, і 1/2 - в плодах і картоплі. Під час подальшого зниження температури кількість виморожуваної 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, що зумовлено меншою концентрацією цукрів і солей у ньому, ніж у клітинах. Тому міжклітинна рідина замерзає за більш високої температури, ніж та, що міститься в клітинах. У процесі зростання кристалів льоду, що утворилися, і підвищення концентрації рідини у міжклітинному просторі волога з клітин мігрує в міжклітинний простір і викликає подальше зростання кристалів. Великі кристали льоду деформують і своїми гострими гранями руйнують тканину клітини.
При розморожуванні таких продуктів волога, що утворюється від плавлення кристалів льоду, вже не може бути поглинена клітками. В цьому випадку з розморожуємих рослинних продуктів надмірно витікає сік, в якому містяться живильні речовини, що значно знижує їх якість.
При заморожуванні розвиток мікроорганізмів припиняється, але вони не гинуть. При створенні благоприємних умов, життєдіяльність їх відновлюється, що викликає псування продукту.
Заморожування застосовують для зберігання м’яса, птиці, риби, сиру, а також для консервування плодів та овочів, так як в замороженому стані (особливо вітаміни) і смакові властивості значно краще, ніж при інших способах консервування.
Щоб підвищити якість заморожених харчових продуктів, в сучасній промисловості заморожування проводять швидко, з інтенсивною подачею холоду, при можливо більш низькій температурі. Чим нижче температура заморожування, тим швидше холод проникає вглиб плодів і овочів.
Під час швидкого заморожування у тканинах виникає велика кількість - центрів кристалізації, причому вони виникають як у міжклітинному просторі, так і у клітинах. Це пояснюється великою швидкістю зниження температури. Утворення великої кількості центрів кристалізації зумовлює невелике збільшення розмірів кристалів і відсутність руйнування оболонок клітин. Під час швидкого заморожування швидкість утворення кристалів вище швидкості переміщення вологи, тому значна частина рідини заморожується там, де вона знаходилася до заморожування. Для запобігання пошкодження клітинної структури необхідно застосовувати температуру заморожування мінус 40 °С. При цьому в лід переходить біля 90 % вологи, що міститься в плодах, ягодах і овочах, до 85 % вологи - при заморожуванні м'яса. Аналогічне явище спостерігається і при заморожуванні продуктів коагуляційної структури (сир та інші).
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 температуру мінус 12 °С названо як максимально допустиму, а температуру мінус 18 °С і нижче - як рекомендовану. Тому при розморожуванні таких продуктів сік залишається в клітках і майже не витікає.
Таким чином, виробництво швидкозаморожених продуктів може бути успішним лише в тому випадку, якщо буде забезпечено наступний “безперервний холодильний ланцюжок”. І заморожування підготовлених напівфабрикатів в скоро морозильному апараті і зберігання заморожених продуктів в холодильній камері на заводі-виробнику-перевезення в рефрижераторних вагонах або авто рефрижераторних до пунктів споживання – зберігання в розподільчих холодильниках і в холодильних камерах продовольчих магазинів. Куплені споживачами заморожені продукти слід зберігати також в домашніх холодильниках, не допускаючи навіть короткочасного їх відтаювання.
Останнім часом проводяться пошукові науково-дослідні роботи з консервування 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 годин і наступне заморожування за температури мінус 18...мінус 23 °С та відносній вологості повітря 95...97 %. Продукція, витримана в такому стані 3 тижні, після розморожування була за органолептичною оцінкою рівноцінна свіжовипеченій. Інтерес мають і роботи з заморожування тіста. Дослідження показують можливість заморожування напівфабрикатів як прісного шаруватого, так і дріжджового тіста за температури мінус 18 °С без погіршення якостей виробів, що випікаються. Межова тривалість зберігання заморожених напівфабрикатів -12 тижнів, перевищення цього терміну погіршує якість випечених виробів. Проведено дослідження також і з вивчення впливу тривалого зберігання тортів і тістечок за температури мінус 18 °С (заморожування проводилося за мінус 35 °С), які показали збереження якості виробів протягом трьох місяців зберігання.
Спосіб концентрування рідких продуктів (пива, соків, вина, оцту та ін.) шляхом заморожування (кріоконцентрування) заснований на тому, що за низької температури вимерзає розчинник (вода), а екстрактивні речовини (цукор, сіль, кислоти, фарбуючі речовини і т. ін.) залишаються в розчині й не кристалізуються. При цьому рідину, що концентрується, заморожують за температури мінус 10...мінус 12 °С і на центрифугах відокремлюють від льоду.
Вибір того або іншого способу охолоджування і заморожування залежить від техніко-економічних показників різноманітних способів і визначається цільовим призначенням процесу, видом продукту і його кількістю.
Воно протікає за участю охолоджуваного середовища (повітря камери з продуктами, води - при одержанні льоду, розсолу) та ро бочої речовини або охолоджувача. Охолоджувач, який має нижчу температуру, поглинає тепло від охолоджуваного середовища. Для безперервності охолодження необхідне підтримання відповідної різниці температур між охолоджувачем та охолоджуваним середо вищем. Це забезпечується створенням великих запасів робочої ре човини або періодичним відновленням його попереднього стану. В якості охолоджувачів використовують речовини, які змінюють їх агрегатний стан при низькій температурі із поглинанням значної кількості теплоти.
До таких речовин відносяться: водяний лід, сухий лід (твердий диоксид вуглецю) та рідкі холодильні агенти (хладони та аміак).
В основі сучасних промислових способів охолодження лежать процеси випаровування та кипіння, плавлення або роз танення й сублімація. Всі ці процеси протікають із поглинанням тепла з на вколишнього середовища. Водяний лід та льодосоляні суміш поглинають теплоту в процесі плавлення, сухий лід - у процесі сублімації (перехід твердого стану газоподібний). Рідкі холодильні агента, які циркулюють в холодильних машинах, поглинають теп ло при кипінні. Охолодження за допомогою льоду, льодосоляних сумішей і сухого льоду одержало назву безмашинного охолоджен ня .Цей спосіб в торгівлі використовують в обмежених розмірах.
Одержання штучного холоду, тобто забирання тепла холодильним агентом від охолоджуваного тіла та віддавання його навколишньому середовищу, неможливе без витрат енергії у вигляді роботи або тепла. Такий процес здійснюють холодильні машини.
Одержання штучного холоду за допомогою холодильних ма шин називається машинним охолодженням. Цей спосіб є основним способом охолодження. Порівняно із безмашинним охолодженням він має переваги; можливість створення низької температури в ши роких діапазонах, автоматизація всіх процесів, легкість експлуатації та технічного обслуговування.
Льодове охолодження - це охолодження з використанням водяного льоду. Цей спосіб заснований на властивості льоду в процесі плавлення поглинати велику кількість теплоти – 335 КДж/кг. Граничною температурою охолодження є температура плавлення льоду при атмосферному тиску - 0°. Практично льодове охолодження дозволяє доводити температуру в охолоджуваному середовищі до 4-6 °С, що достатньо для зберігання багатьох продуктів, які швидко псуються. Залежно від способу одержання водяний лід буває натуральним та штучним. Натуральний лід одержують шаровим заморожуванням в зимовий період води на спеціально підготовлених горизонтальних площадках, виколюванням або випилюванням із водоймів; штучний – на льонозаводах за допомогою холодильних машин.
Його виготовляють у вигляді блоків, плит, кубів. Фізичні властивості натурального та штучного льоду однакові. Водяний лід застосовують для охолодження та сезонного зберігання продовольчих товарів головним чином у залізничних районах країни. Тут споруджують погреби з льодовим охолодженням, льодові склади тощо. В роздрібній торгівлі водяний лід використовують в основному для охолодження напоїв (газованої води та ін.) при продажу їх на ву лиці. Льодяне охолодження є найбільш доступним, простим, еко логічно нешкідливим, відносна дешевим. До недоліків льодового охолодження відносяться: недостатньо низька температура, трудність автоматизації процесу, великі витрати праці при заготівлі, транспортуванні та використанні льоду, необхідність систематич ного поповнення охолоджуючого об'єкту льодом та усунення талої води, а також підвищена корозія металевих частин обладнання.
Льодосоляне охолодження - це охолодження з використанням подрібненого водяного льоду і солі (повареної або кальцієвої). При цьому способі до теплоти, яка поглинається льодом, додасться теп лота, яка поглинається сіллю при її розчиненні у воді. Температура плавлення (таяння) льодосоляної суміші залежить від хімічного складу та вмісту солі. За допомогою льодосоляних сумішей в охо лоджуваних приміщеннях одержують температуру нижче +4 °С. Льодосоляні суміші застосовують в основному для охолодження вагонів-льодовників.
Охолодження сухим льодом. Сухий лід - це диоксид вуглецю СО, у твердому стані. Твердий диоксид вуглецю при атмосферно му тиску перетворюється у вуглекислий газ, минаючи рідкий стан, внаслідок чого його називають сухим льодом.
Температура сублімації сухого льоду - 78,91 °С. При цьому кож ний кілограм його поглинає в 1,7 рази більше тепла (574 КДж/кг), ніж водяний лід.
Сухий лід одержують у вигляді блоків, паличок на заводах. Він представляє собою тверде кристалічне тіло білого кольору. В газоподібному стані він безколірний, тяжкий (тяжчий від повітря в 1 ,5 рази), без смаку й запаху. За допомогою сухого льоду одержу ють в охолоджуваному середовищі мінусові температури. Вугле кислий газ, який виділяється при сублімації, створює добрі умови для консервації продуктів, які швидко псуються. Важливою його перевагою є відсутність вологи та бруду, які псують обладнання. Сухий лід застосовують в основному для охолодження морозива при його транспортуванні, зберіганні та продажу в кіосках, палатках, на вулицях. Обмежене застосування сухого льоду пояснюється його високою собівартістю порівняно із водяним льодом, трудомісткістю операцій, трудністю регулювання температури, шкідливістю для персоналу.
Тривале вдихання повітря, яке містить вуглекислий газ в кількості більшій 1,5-3%, викликає головний біль, паморочення й нудоту. При концентрації більшій 6% погіршується працездатність, з’являється сонливість, послаблюється дихання та сер цева діяльність. При концентрації вище 9% людина швидко втра чає свідомість.
Крім цього, при користуванні сухим льодом можливе обморо ження рук. В зв’язку з цим слід бути обережним, щоб запобігти отруєнню та обмороженню.
Машинне охолодження засноване на властивості рідких холо дильних агентів кипіти при низькій температурі з поглинанням теп ла із охолоджуваного середовища. Температура середовища при цьому знижується. Для безперервного охолодження середовища пару, яка утворилася в процесі кипіння, шляхом їх конденсації зно ву переводять у рідкий стан. Ці кругові процеси здійснюються в холодильній машині.
Холодильна машина - це комплекс пристроїв, які необхідні для здійснення замкнутого кругового процесу переходу холодиль ного агента із одного агрегатного стану в інший з метою одержан ня низької температури. Здійснюючи круговий процес, холодиль ний агент виконує роль переносника теплоти. Холодильний агент сприймає тепло, яке відводиться від охолоджуваного середовища (камери з товарами), і передає його в процесі конденсаті до теплішого середовища — зовнішнього повітря або водопровідної води.
Процес охолоджування продуктів здійснюється в газовому (повітряному) і рідкому середовищах, в апаратах з теплопередаючою поверхнею, у вакуумі. Повітря - найбільш розповсюджений холодоагент; воно не має запаху і на більшість продуктів не чинить шкідливого впливу. До недоліків охолоджування в повітрі можна віднести слабку інтенсивність процесу і випаровування вологи з поверхні продуктів, що супроводжується втратою їхньої маси.
Охолоджування в холодній воді або розсолі може бути контактним або безконтактним. При контактному охолоджуванні продукт розміщують в рідкому охолоджуваному середовищі. Так, наприклад, охолоджують тушки птиці і варені ковбасні вироби до 4...б °С. розміщуючи їх у спеціальні ванни або зрошуючи холодною (крижаною) водою (з температурою 1...4 °С). При безконтактному охолоджуванні продукт відділений від рідкого охолоджувача металевою стінкою або волого-непроникною оболонкою.
Останнім часом одержує розповсюдження спосіб вакуумного охолоджування, в якому відвід теплоти здійснюється за рахунок прихованої теплоти фазового переходу частини вологи, що міститься в продукті. Такий спосіб застосовують 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.
Основні методи заморожування у сучасній технології, також як і охолоджування, поділяються на заморожування в рідкому середовищі та 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-конвейєрні та флюїдизаційні швидкоморозильні апарати). Найбільш перспективне заморожування продуктів охолодженим повітрям у псевдозрідженому шарі. Цей вид заморожування називається флюїдизацією, а швидкоморозильні апарати, в яких здійснюється процес, називаються флюїдизаційними. Істотні переваги цих апаратів порівняно зі звичайними - скорочення часу заморожування і більш висока якість заморожених продуктів.
Рідкими середовищами для контактного заморожування продуктів (риби, м'яса) є розчини солі (наприклад, кухонної солі). Водночас з перевагами (простота і доступність, прискорення процесу та відсутність втрати маси) цей спосіб заморожування має і недолік - проникнення солі в продукт, що призводить до зміни його кольору і погіршення зовнішнього вигляду. Знаходить застосування і розсільне охолоджування продуктів, які упаковані в різноманітні плівки.
Заморожування киплячими холодоагентами буває безконтактним і контактним. Безконтактне заморожування здійснюється здебільшого у
швидкоморозильних апаратах, де продукти затискаються між порожніми металевими плитами, в яких "кипить" холодоагент. Під час контактного заморожування використовують кріогенну рідину - азот або фреони (хладони). Останній метод холодильної обробки різноманітних продуктів (м'ясних, молочних, кулінарних виробів) є найбільш перспективним, бо процес заморожування протікає швидко і за дуже низьких температур. Існує декілька способів заморожування харчових продуктів за допомогою рідкого азоту: під час безпосереднього контакту з газоподібним азотом; зануренням в азот; зрошенням рідким азотом. Азот - інертний газ без запаху і смаку; під час контакту з харчовими продуктами шкідливо на них не впливає. Зазначимо, що температура кипіння азоту під час нормального атмосферного тиску - 196 °С, а заморожування в рідкому азоті в 3...4 рази дорожче, ніж заморожування в повітряному середовищі.
Принцип роботи парової холодильної машини полягає в тому, що в замкнутій системі машини циркулює хладагент. Одна з основних частин холодильної машини, яка називається випарником, знаходиться в середовищі, яке підлягає охолодженню. Решта еле ментів розташовані поза охолоджуючим об'єктом.
Якщо температура середовища, яке оточує випарник, буде вищою від температури кипіння (випаровування) хладагента при існуючому у випарнику тиску, то рідкий хладагент, потрапивши у випарник, буде кипіти або випаровуватись за рахунок тепла середовища, яке оточує випарник.
Так як температура кипіння рідин залежить від тиску насичених парів і зі зниженням тиску рідини киплять при нижчих темпе ратурах, у випарнику створюється понижений тиск.
Для подальшого використання хладагента, який міститься в холодильній машині, його необхідно знову перетворити із пароподібного стану в рідкий. Дія цього слід підвищити тиск парів хладагента й охолодити їх до температури, при якій пара буде конденсуватись.
Охолодження пари хладагента й перехід її у рідкий стан (конденсація) відбувається у конденсаторі, який охолоджується водою або навколишнім повітрям. Віддаючи тепло цьому середовищу й переходячи в рідкий стан, хладагент знов поступає у випарник, і процес знов повторюється.
За таким принципом працюють усі сучасні холодильні маши ни. Але практичні методи й засоби здійснення цього принципу різні, отож, різноманітні й типи машин, їх перш за все поділяють залеж но від способів відсмоктування робочої речовини із випарника й нагнітання її в конденсатор. За цією ознакою розрізняють маши ни компресійні та абсорбційні.
В компресійних холодильних машинах циркуляція хладаген та та стискання його парів для конденсації здійснюється компресо ром, який приводиться в рух електродвигуном. В абсорбційних холодильних машинах хладагент циркулює за рахунок теплової енергії, яка виділяється при стисканні палива або при електронагріванні.
Найбільше розповсюдження отримали компресійні холодильні машини, які мають високі експлуатаційні якості, надійні в роботі, низьке споживання електроенергії та достатньо низький рівень шуму.
6.Апарати для охолодження
Специфічними теплообмінними апаратами, призначе ними для охолодження і часткового заморожування в'язких продуктів при виробництві морозива, є так звані морожениці та фризери.
Морожениці являють собою апарат періодичної дії, невеликої продуктивності. Тривалість обробки однієї партії морозива при температурі льодо-соляної суміші 20 °С - близько 15хв.
Схема фризера:
1 - корпус; 2 - хвостовик; 3 - горизонтальний вал; 4 - конічна зубчаста передача; 5 - вертикальний вал; 6 - зливний кран; 7,9- фланець; 8 - пальці;
10 - скребки; 11 - мішалка; 12 - внутрішній бачок; 13 - ізоляція (пінопласт);
14- зовнішній бак; 15 - покришка; 16, 17 - кільця; 18 - відкидні болти
Серед фризерів розрізняють апарати періодичної та без перервної дії. Принцип роботи фризера полягають в наступ ному.
Схема фризера періодичної дії:
1 - завантажувальна лійка; 2 - мішалка з ніжками; 3 - циліндр; 4 - мішалка-збивач; 5 - оболонка; 6 - розвантажувальна засувка
У спеціальну оболонку надходить холодоагент (розсіл, рідкий аміак або хладон). Суміш морозива чи щербету надхо дить у циліндр, усередині якого розміщені мішалка з відкидними ножами та мішалка-збивач, що обертаються на зустріч один одному. Інтенсивне перемішування суміші сприяє насиченню її повітрям. На внутрішній поверхні циліндра утворюється тонкий шар, який зрізається ножами. Готова суміш після 12 - 15 хв збивання вивантажується із фризера. Спів відношення об'єму до і після збивання має становити 1:2, тобто кількість повітря в суміші за об'ємом повинна дорівнювати об'єму продукту.
На фризерах продукт охолоджується до температури 5 -6 °С. У процесі обробки суміші з неї виморожується до 40% вологи. Розміри кришталиків льоду не повинні перевищувати 10-20 мм, інакше вони будуть відчуватися на смак.
На підприємствах харчування для різних цілей викори стовують харчовий лід. Його виготовляють шляхом заморожу вання води у спеціальних апаратах, що називають льодо генераторами.
Схема льодогенератора:
4 - ніж; 5 - патрубок для входу води; б - трубки з форсунками для роз бризкування води; 7 - патрубок для виходу холодоагента; 8 - бункер для вивантаження лускатого льоду; 9 – рама
Апарат працює так: у оболонку апарата надходить холодоагент. На внутрішній поверхні корпусу розбризкується вода. Плівка, що утворюється, зрізається ножем. Ніж і трубка з форсунками для розбризкування води обертаються з однаковою частотою, оскільки вони насаджені на сталеву раму.
Апарати для охолодження та замороження твердих про дуктів розподіляють за видом холодоносія на повітряні, рідинні та газорідинні, а також за видом продукту з холодоносієм.
Схема холодильної шафи: Схема безконтактного морозильного
апарата для кулінарних виробів:
1 - охолоджувальні батареї; 1- корпус апарата; 2 - приводний
2 - корпус шафи; 3 - полиці для барабан; 3 - завантажувальна камера;
продуктів; 4 - венти лятор 4 - рухомі завантажувальні жалюзі;
5 - продукт; 6 - морозильна камера;
7 - рухомі розванта жувальні жалюзі;
8 - розвантажувальна камера; 9 - сталева
стрічка; 10 - труба з форсунками для
розбризкування холодоносія; 11- піддон
для збирання талої води
Саме тому всі апарати, що мають безпосередню межу розподілу з холодоносієм, називають контактними. Безконтактні апарати являють собою пристрої, де продукт або кулінарний виріб не має безпосереднього контакту з холодоносієм. У цьому випадку холодоносій охолоджує перетинку, на якій без посередньо розміщено продукт.
До контактних апаратів можна віднести холодильні шафи (рис. 7). Завдяки вентилятору в шафі створюється інтенсивна циркуляція повітря, яке охолоджує продукт.
Безконтактний апарат для швидкого заморожування кулінарних виробів схематично зображено на рисунку.
Продукт завантажується на тонку сталеву стрічку. З нижнього боку на стрічку розбризкується холодоагент. Він збирається в піддоні, звідки знову спрямовується на додаткове охолодження і знову надходить у трубу з форсунками для розбризкування.
Схема апарата для заморожування продуктів у рідкому хладоні:
1 - завантажувальний конвеєр; 2 - конденсатор; 3 - розвантажувальний
конвеєр; 4 - заморожувальний конвеєр: 5 - розбризкувач;
б - лоток
Розглянемо також роботу апарата для заморожування продуктів у рідкому хладоні (рис. 9). У цьому апараті можна заморожувати фрукти, м'ясо, птицю.
Продукт надходить у завантажувальний конвеєр і з нього потрапляє на лоток, по якому рухається киплячий (-30 °С) хладон. Далі продукт падає на заморожувальний конвеєр, де він зрошується хладоном і заморожується до кінцевої температури. Після цього продукт розвантажувальним конвеєром відводиться з апарата.
Пари хладону, що утворилися при його контакті з продуктом, надходять у конденсатор, де підтримується темпера тура до 43 °С, і знову перетворюються на рідину. Тривалість заморожування в цьому апараті від початкової температури -20 °С до кінцевої -18 °С, становить, наприклад: для зеленого горошку -ЗО с, для шматків птиці та м'яса -90 с , а для рибних паличок - 150 с.
Для розморожування продуктів на підприємствах громад ського харчування використовують апарати з підведенням тепла до поверхні продукту й апарати з об'ємним нагріванням продукту.
Апарати для розморожування з підведенням тепла до поверхні продукту поділяють на повітряні та рідинні, які можуть бути занурюваними і розпушувальними.
Апарати з повітряним обігріванням працюють аналогічно апаратам для заморожування (див. рис. 7, 8). Тільки замість охолоджувальних у них встановлюють нагрівальні батареї.
У занурюючих апаратах продукт вміщують у гарячу воду. Ці апарати можуть бути періодичної та безперервної дії.
У зрошувальних розморожувачах гаряча вода зрошує продукт із спеціальних пристроїв. В апаратах з об'ємним нагрі ванням продукту для підведення до нього тепла використовують струм високої частоти.
Апарати для розморожування продуктів. Розрізняють апарати з підведенням теплоти до поверхні продукту і з об'ємним нагріванням продукту. У свою чергу, апарати для розморожування з підведенням теплоти до поверхні продукту поділяють на повітряні й рідинні. Апарати з повітряним обігріванням працюють аналогічно апаратам для заморожування. Тільки замість охолоджуючих у них встановлюють нагрівальні батареї. Апарат, де здійснюють розморожування, обладнують кондиціонерами або калориферами і системою повітряних каналів. Він має теплоізоляційну огороджуючу конструкцію, всередині якої розташовуються системи транспортування продукту, подачі повітря, автоматичного управління та регулювання. Під мас розморожування Із повітрі перепад температур між повітрям і продуктом повинен забезпечити відсутність точки роси з метою запобігання конденсації вологи. При розморожуванні продуктів (в основному - м'яса) в пароповітряному середовищі досягається значне прискорення процесу, тому що отеплювання відбувається конденсуючою парою.
Рідинні апарати для розморожування бувають занур юезльн йми І зрошувальними. У занурювальних апаратах продукт помішують в гарячу воду, г в зрошувальних розморожуваних гаряча вода зрошує продукт із спеціальних розбризкуючих приладів.
Під час розморожування НВЧ-енергією найбільш істотними факторами, що впливають на протікання процесу і кінцевий результат, є потужність НВЧ-енергії, маса продукту, що розморожується І тривалість процесу (до 4. ..5 хе.). Такі фактори, як температура повітря довкілля, його відносна вологість, грають незначну роль і в деяких випадках взагалі не впливають на процес розморожування в НВЧ-полі. У промисловості використовується конвеєрна НВЧ-установка з стотою збудження 433МГц потужністю 6кВт для розморожування м'ясних блоків. Тривалість впливу НВЧ-енергії при цьому складає 4 хв.
Контрольні запитання:
1. Яке призначення процесів охолодження і заморожування у громадському харчуванні ?
2. Закономірність процесів охолодження та заморожування.
3.Які фізичні процеси відбуваються із збиранням тепла ?
4.Основні способи охолодження харчових продуктів, їх характеристика.
5.У чому полягають переваги і недоліки різних способів охолодження ?
6. Охарактеризуйте охолодження безмашинним способом.
7. Охарактеризуйте охолодження машинним способом.
8.Охолодження, як спосіб консервування харчових продуктів.
9.Заморожування, як спосіб консервування харчових продуктів.
10.Інтенсивне охолодження та заморожування.
11.Апаратне забезпечення процесів охолодження підприємств громадського харчування.