Технология шоковой заморозки овощей
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 21.09.2024
При давлении 200 МПа точка замерзания падает примерно до -22 ° C, что обеспечивает глубину стеклования около 200 мкм, благодаря чему объекты толщиной до 0,4-0,6 мм могут быть хорошо заморожены.
При этом виде замораживания продукт охлаждается под высоким давлением до минусовых температур, но не подвергается изменению фазы, а замерзает лишь в момент снятия давления.
Таким образом,зародышеобразование льда теоретически должно происходить мгновенно и однородно во всей клеточной структуре продукта.Это должно привести к уменьшению продолжительности фазового перехода, меньшему механическому напряжению во время образования кристаллов льда и уменьшению их размеров, с равномерным распределением по всему продукту.
Теоретически, это было бы особенно полезно при замораживании крупных продуктов, в которых низкая теплопроводность приводит к температурным градиентам, которые затрудняют достижение высоких скоростей замерзания в центре.
Хотя исследования показали, что замораживание со сдвигом давления может привести к образованию более мелких, равномерно распределенных кристаллов льда, перспективы коммерческого внедрения технологии остаются неясными.
Например, исследования свинины и говядины не смогли показать какого-либо реального коммерческого качества этих продуктов.
Главными препятствиями, сдерживающими развитие и распространение замораживания со сдвигом давления, являются большие капитальные затраты на оборудование и пакетный, а не конвейерный, характер процесса заморозки.
Ультразвуковая заморозка
Размораживание с помощью ультразвука практикуется уже достаточно давно, в то время как прецеденты его использование для содействия замораживанию появились относительно недавно.
Теоретически, ультразвук создает кавитационные пузырьки по всему продукту, что способствует более равномерному зарождению льда и фрагментации крупных кристаллов в более мелкие.Это также может ускорить конвективный теплообмен в охлаждающей среде, тем самым ускоряя процесс замораживания.
В настоящее время предпринимаются попытки встраивать ультразвуковые устройств в существующие воздушные морозильные камеры, но широкого коммерческого распространения и признания технология не получила.
Имеющиеся в свободном доступе результаты экспериментов показывают их неоднородность и зависимость от вида замораживаемой продукции.
Тем не менее, система CAS довольно широко известна за рубежом, но на отечественном рынке распространения не получила, ввиду высокой стоимости запатентованного оборудования.
Электростатическое замораживание в настоящее время изучено только в лабораторных условиях и на уровне моделирования процессов.Принцип технологии состоит в том, что приложение электрического поля к продукту будет ориентировать полярные молекулы, такие как вода, контролируя процесс переохлаждения и кристаллизации льда.
Микроволновая заморозка
Потенциал микроволн для содействия замораживанию был изучен несколькими исследователями.Предложенный принцип замораживания с помощью микроволн заключается в использовании вращения диполей воды, вызванного микроволнами, для разрушения льда во время замерзания.Оба исследования показали некоторый потенциал, но приложения были для криоконсервации небольших биоматериалов, а в одном из них использовался криопротектор (этиленгликоль).Хотя с тех пор было опубликовано мало работ, Samsung Electronics запатентовала устройство, использующее микроволны для предотвращения самопроизвольного зародышеобразования переохлажденной жидкости во время хранения, и недавно было опубликовано исследование с использованием радиочастоты для содействия замораживанию свинины.
Радиочастотная заморозка
Недавно была опубликована работа о потенциале радиочастоты (РЧ) для содействия замораживанию пищи.Предложенный принцип замораживания в микроволновом и радиочастотном диапазонах аналогичен принципу замораживания в микроволновом режиме, т. е. используется вращение диполей воды, вызванное микроволнами, для разрушения образования льда во время замораживания.
Это может также снизить температуру замерзания, создавая больше мест зародышеобразования кристаллов льда.Результаты опубликованных исследований продемонстрировали, что криогенное замораживание жидким азотом мяса свинины с помощью низковольтных РЧ-импульсов приводило к гораздо меньшему количеству межклеточных пустот и меньшему разрушению клеток в микроструктуре мяса.По сравнению с обычно замороженными образцами, замороженное мясо имело более мелкие кристаллы льда, которые были в основном внутриклеточными.
Замораживание с обезвоживанием
Концепция дегидрозамерзания часто упоминается как новая, но фактически она зародилась ещё 50-х годах прошлого века.Обезвоживание является дополнением к замораживанию, при котором пища сначала обезвоживается до желаемой влажности, а затем замораживается.
Теория, лежащая в основе этого процесса, основана на том, что, поскольку свежие фрукты и овощи содержат больше воды, чем мясо, а их клеточная структура менее эластична, уменьшение содержания воды перед замораживанием сокращает время замерзания, начальную температуру замерзания и количество льда, образующегося в продукте. Это потенциально уменьшает ущерб и улучшает качество продукции.
Предварительное обезвоживание также снижает количество энергии, необходимой для замораживания, за счет снижения тепловой нагрузки.А уменьшение массы также может снизить затраты на сбыт.
В большинстве исследований удаляли воду из фруктов и овощей до замораживания путем осмотического обезвоживания в растворах сахара (для фруктов) или хлорида натрия (для овощей) или использовали воздушную сушку.Методы осмотической дегидратации обычно предпочтительнее, чем сушка на воздухе.Такой процесс может быть особенно подходящим для продуктов, предназначенных для использования в качестве ингредиентов в обработанных пищевых продуктах.
Протеины антифриза
Ранний интерес к антифризным белкам был вызван наблюдением за выживанием рыб, обитающих в полярных и северных прибрежных водах, у которых точка замерзания ниже точки замерзания плазмы рыбы.С тех пор антифризные белки были обнаружены также у многих беспозвоночных, грибов, бактерий и растений.
Функция белков антифриза состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания и подавить рост зародышей льда, тем самым подавляя образование льда, изменяя рост кристаллов льда и замедляя рекристаллизацию при хранении в замороженном состоянии.Использование антифризных белков будет зависеть от стоимости, безопасности и приемлемости для потребителей4.Одно из применений антифризных белков, которое уже находит применение в пищевой промышленности, — это нежирное мороженое и замороженные йогурты.
Белки с ледяным ядром являются функционально отличным и противоположным классом белков по отношению к антифризным белкам, продуцируемым некоторыми бактериями.Функция белка, содержащего ядро, состоит в том, чтобы повышать температуру зародышеобразования во льду и уменьшать степень переохлаждения, тем самым сокращая время замораживания и способствуя зародышеобразованию льда во всем продукте.
Теоретически это может привести к полезным изменениям текстуры замороженных продуктов.Однако такие белки имеют бактериальное происхождение, и одной из основных проблем является безопасность таких бактерий и то, как обеспечить, чтобы несъедобные микроорганизмы были полностью уничтожены перед потреблением.
Многие инновационные технологии, которые в настоящее время исследуются и разрабатываются, обещают улучшение качества замороженных продуктов.Некоторые из этих технологий находятся в стадии разработки, в то время как для других самым большим препятствием являются высокие капитальные затраты.
Ппредлагаем ознакомиться с технологией жидкостного замораживания продуктов питания, доступной уже сегодня, как для промышленного внедрения, так и для сектора малого и среднего бизнеса.
Шоковая заморозка – уникальное открытие северных народов
Аборигены севера Канады, инуиты, ничего не знали о научных патентах, зато прекрасно ладили с природой. Так же, как и индейцев, цивилизованные европейцы считали их дикарями, однако именно они поспособствовали прогрессу. Прекрасные рыболовы, инуиты, не обладая учеными знаниями, с давних времен научились сохранять добычу на потом. Они увидели связь между скоростью заморзки и последующим качеством и вкусом продуктов. Поэтому, когда начинал дуть сильный ветер, клали рыбу на возвышенность, и она практически мгновенно полностью промерзала на холоде. Впоследствии размороженная рыба по своим качествам ничуть не уступала свежевыловленной.
Это знание использовал в начале ХХ века американец Кларенс Бердсай после посещения Канады. В 1924 году он представил революционную технологию шоковой заморозки. Ее преимущество, в отличие от обычной заморозки, которая медленно охлаждает продукт в течение 3-5 часов, в том, что не происходит разрыва структуры клеток, не допускается образование льда, и продукты не теряют полезных свойств.
Кстати, и сроки хранения быстрозамороженных продуктов больше, чем у замороженных по старинке. Главное – не допускать частичного или полного размораживания и повторного замораживания.
Ежедневная норма употребления овощей – 5 порций, а фруктов – 4 порции. Эта норма позволяет предотвратить развитие многих заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых и эндокринных. Кардиологи Американской ассоциации сердца предлагают ставить на упаковках с замороженными овощами и фруктами специальный знак – красное сердце с белым флажком (heart-chek), что означает их пользу для сердечно-сосудистой системы.
Еще 2 плюса замороженных овощей:
– Простота подсчета КБЖУ. Например, если вы используете галеты или смеси для жарки, которые надо только разогреть на сковороде или в духовке, вся информация о составе и энергетической ценности указана на упаковке. Вы сразу точно знаете, что и сколько вы съедите.
– Быстрота и легкость приготовления. Все овощи уже помыты и красиво нарезаны, надо лишь добавить их в блюдо, поэтому вы экономите силы и время. Даже придя уставшими после работы, готовка полноценного ужина не займет у вас более 15 минут.
Правила размораживания овощей
Многие рецепты подразумевают, что можно готовить замороженные овощи без разморозки. Практически во всех супах, рагу, гарнирах овощи используются прямо из морозилки. В этом случае витамины и полезные вещества сохраняются максимально. Конечно, небольшой их процент теряется, но он минимален, не превышает тот, который теряется при термической обработке свежих овощей.
Если все же разморозить надо, особенно часто это требуется для фруктов, то идеальный вариант – это разморозка в холодильной камере, а не при комнатной температуре. Достаньте овощи или фрукты из пакета, переложите в миску и поставьте на нижнюю полку холодильника. Как правило, для полная разморозка происходит за 10-12 часов. Постепенное размораживание не дает продуктам выделять слишком много сока и сохраняет витамины.
Не следует размораживать овощи и под проточной водой. Такой метод хотя и убыстряет процесс, но полезные вещества уходят в воду в буквальном смысле. Поэтому если другого способа нет, то хотя бы не вынимайте овощи из упаковки, не допускайте их прямого контакта с водой.
Если времени на естественное размораживание нет, можно воспользоваться разморозкой в микроволновке или в духовом шкафу. Не лучшие варианты, но в исключительных случаях могут помочь. Но и тут, торопясь, не спешите и не ставьте самый мощный режим СВЧ или духовки. Наоборот, выбирайте минимальную мощность, налейте в емкость с овощами немного воды: она поможет сохранить полезные вещества – и включайте микроволновку несколько раз по 2-3 минуты. Между включениями аккуратно переворачивайте овощи, чтобы размораживание шло равномерно.
Витрины современных продуктовых магазинов и супермаркетов невозможно представить без отделов с замороженными продуктами. Изготовители полуфабрикатов подвергают различные виды продуктовых изделий специальной обработке, которая позволяет в течение долгого времени сохранять гастрономические качества. Для самих же производителей шоковая заморозка выгодна, прежде всего, по экономическим соображениям. И это как раз тот случай, когда финансовая целесообразность относительно применения новых технологий обработки продуктов полностью совпадает с запросами потребителя.
Описание технологии шоковой заморозки
Процесс заморозки предполагает выполнение нескольких этапов, в ходе которых продукт подвергается температурным воздействиям в разных режимах. Первая стадия подразумевает охлаждение в диапазоне от 20 до 0 °С. Важно отметить, что понижение температуры изделия происходит пропорционально объемам работы, направленной на забор его тепла. Второй этап предусматривает переход от жидкого состояния в твердое. В данном случае температура может опускаться до -5 °С. На этой стадии шоковая заморозка также обеспечивает отбор тепла, но при этом выполняется и кристаллизация жидких фракций в продукте. Данный этап можно назвать подмораживанием. Заключительная стадия обеспечивает домораживание с температурой до -18 °С. И вновь понижение градусов происходит пропорционально эффективности основной функции, которую выполняет холодильная установка.
Особенности технологии
В классическом виде шоковое замораживание осуществляется с применением холодильных низкотемпературных машин в среднем за 2,5-3 часа. Именно высокая скорость процесса заморозки является главной отличительной чертой технологии. Повышение динамики охлаждения обусловлено не только стремлением к оптимизации процесса. Согласно исследованиям, скорость замораживания оказывает влияние на характер формирования кристаллов льда, а также на качество ферментов и структуру продуктов. Форсирование этапов охлаждения, подморозки и домораживания обеспечивается за счет увеличения скорости забора тепла. В то же время установки шоковой заморозки должны работать с оптимальным ускорением движения хладоносителя. Дело в том, что отклонение от оптимальных показателей интенсивности понижения температуры может привести к неоправданным потерям мощности и, что самое важное, к деформации продукта. Поэтому в процессе выполнения обдува и охлаждающих воздействий очень важно соблюдать равномерность и баланс, сохраняя умеренные температурные режимы.
Преимущества шоковой заморозки
При условии соблюдения технологических правил и нюансов производитель может рассчитывать на высокое качество конечного продукта. И это не говоря о преимуществах, которые предполагает шоковая заморозка с точки зрения финансов и логистики. В частности, сокращается срок окупаемости предприятия почти на 20 %, исключается необходимость использования больших площадей для организации процесса обработки, уменьшается время на заморозку и т. д.
Наиболее очевидны достоинства такого подхода при сравнении его с традиционными технологиями заморозки. Например, обычные приемы обеспечения подобных процессов требуют гораздо больше времени. Так, среднюю партию пельменей конвейер шоковой заморозки обслуживает за 20-25 мин, а традиционные средства аналогичной обработки выполняют такие же операции за 2 часа и более. Очевидно, что экономия сказывается и на показателях производительности, и в целом на рентабельности предприятия.
Продукты шоковой заморозки
Спектр продуктовых изделий, которые можно подвергать такой заморозке, довольно широк и разнообразен. Конечно, наибольшей популярностью пользуются мясные и рыбные полуфабрикаты, но этот набор значительно расширился за последние годы. На сегодняшний день вырабатываются быстрозамороженные овощи, фрукты, орехи, зелень, бахчевые, всевозможные соки и десерты. В отдельной категории на рынке представлена продукция шоковой заморозки в виде готовых супов и вторых блюд. Следует отметить, что производители стремятся полностью исключать наличие в продукте несъедобных элементов, не считая самой оболочки с упаковкой. Особое внимание уделяется этапам фасовки, дозирования и порционирования. Все это делает продукты удобными для потребителя в плане обращения и дальнейшего потребления.
Техническое обеспечение
Для реализации процесса шоковой заморозки используется несколько групп холодильного оборудования. Самыми эффективными считаются скороморозильные флюидизационные установки, которые применяются в работе с измельченными или мелкоштучными плодоовощными изделиями. К особенностям таких аппаратов стоит отнести высокую скорость заморозки при минимальной сушке. Наиболее популярным видом оборудования в этой нише является конвейерная морозильная камера шоковой заморозки, с помощью которой выполняется обработка порядка 80% всего ассортимента полуфабрикатов. Особый класс такого оснащения представляют спиральные аппараты, благодаря которым обеспечивается замораживание порционных блюд и панировочных полуфабрикатов.
Производители оборудования для шоковой заморозки
Дефицита в специализированном оборудовании для шоковой заморозки нет, поскольку рынок представлен широким спектром производителей разного уровня. К лидерам сегмента можно отнести компании Nemox, Liebherr и Polair. В семействах этих производителей можно найти шкафы быстрой заморозки, рассчитанные на разный объем и производительность. Также пользуются высоким спросом установки Irinox. Шоковая заморозка на аппаратах этой марки позволяет получить быстрый результат с максимальным сохранением первоначальных свойств изделия. Кроме того, оборудование Irinox отличается от конкурентных предложений многофонкциональностью. К примеру, дополнительной возможностью выполнения операций нагрева.
Монтаж оборудования
Организация производственной площадки не требует много места и особых требований к коммуникационному обеспечению. Для установки камер достаточно использовать теплоизоляционные панели с лакокрасочным покрытием. Такая облицовка оборудования выполняет функцию несущей конструкции и вместе с этим обеспечивает умеренные показатели теплоизоляции. В зависимости от модификации устройство шоковой заморозки может предусматривать элементы несущего каркаса в базовой комплектации. Например, существуют аппараты на специальных рамах, которые достаточно расположить в помещении или даже на улице, если в устройстве предусмотрен выносной конденсатор. Если же планируется обустройство конвейера высокой производительности, то есть смысл изначально обращать внимание на комплексы быстрой заморозки, в которых предусматривается объединение нескольких камер с целью минимизации стоимости проекта.
Заключение
Появление шоковой заморозки открыло для производителей новые возможности, подняв ступень развития пищевой промышленности на более высокий уровень. В частности, технология дает возможность отсрочить реализацию скоропортящихся продуктов во времени. В некотором смысле шоковая заморозка является транспортом, позволяя реализаторам распространять изделия без привязки к конкретным регионам и уборочным сезонам. Для потребителя это тоже выгодно, поскольку у него появляется возможность приобретения свежего продукта любого происхождения независимо от времени года. Что самое важное, качество остается достаточно высоким. Конечно, о полном сравнении гастрономических характеристик замороженной продукции со свежими аналогами речи не идет, но современные технологии постоянно сокращают эту дистанцию.
Он заключается в том, что AEF – это акустическая заморозка, которая позволяет получить во внутренней структуре продуктов льда микрокристаллического размера и особой формы, он меньше клеток продукта во много раз. Поэтому, ткани продукта не меняются. Таким образом, свежесть, сочность, вес и вкус очень похожи на то состояние, которое было до заморозки. Можно сказать, что они друг к другу максимально приближены.
И в чем же секрет? Дело в том, что тут используются особые звуковые волны, которые входят в резонанс с продуктом. В результате этого во время заморозки процесс роста кристаллов контролируется, и размер их ограничивается.
Получается такой эффект при котором звуковые волны как-будто разбивают кристаллы льда, которые образуются. Это происходит благодаря резонансу. Таким образом, кристаллы не растут до состояния, когда способны разорвать ткани продукта.
Многие знают, что при шоковой заморозке, которая скрывается за аббревиатурой IQF, что в переводе означает индивидуальная быстрая заморозка, так вот с помощью нее получают структуру льда довольно мелкого размера, но они достаточно велики для того, чтобы подвергнуть разрушению структуру клеток продукта. А вот технология AEF, построена на базе технологий, в основе которых находятся микропроцессоры, а также исследования по кристаллографии и криобиологии.
Если сравнивать свежую продукцию и замороженною с помощью технологии AEF, то вы не найдете отличий.
Читайте также: