2. Основные процессы и изменения в продуктах растительного происхождения при холодильном обработке и хранении

Охлаждение и хранение плодов и овощей в охлажден­ном состоянии — самый распространенный способ кон­сервирования, основанный на применении искусственного холода для поддержания оптимальных значений темпе­ратуры, относительной влажности воздуха и воздухооб­мена.

^ Свежие плоды и овощи — живые организмы, в них происходят сложные процессы жизнедеятельности, регу- лиров шие которых лежит в основе охлаждения и хране­ния их в охлажденном виде. Эти процессы в значитель­ной мере являются продолжением процессов, происходя­щих в них во время роста. Но принципиальное различие между ними состоит в том, что во время роста наряду с распадом органических веществ осуществляется синтез эгих веществ, а в хранящихся объектах происходят глав­ным образом их распад и расход с выделением энер­гии, необходимой для жизнедеятельности клеток.

При охлаждении и хранении охлажденных продук­тов нужно создать условия для сохранения жизнеспособ­ности и естественного иммунитета при максимальном снижении интенсивности биохимических, микробиологи­ческих и физико-химических процессов. С этой целью температуру понижают от исходной до заданной (+10... — 1 °С), т. е. до нижней границы зоны, в пределах кото­рой вода находится в жидкой фазе.

Режим хранения устанавливают на основе изучения

свойств продуктов, процессов, происходящих в них, влия­ния внешних условий на эти процессы, а также продол­жительности хранения и вида упаковки.

В зависимости от конечной температуры охлаждения в плодах и овощах с большей или меньшей интенсив­ностью протекают биохимические превращения, обуслов­ленные действием тканевых ферментов, физико-хими- ческие реакции вследствие контакта с окружающей сре­дой и микробиологические процессы. Все эти явления находятся в сложной взаимосвязи и обусловливают со­хранность плодов и овощей.

Для наиболее полного и длительного сохранения пи­тательных веществ, входящих в состав свежих плодов и овощей, применяют быстрое замораживание. Увеличение производства быстрозамороженной плодоовощной про­дукции будет способствовать росту потребления недо­стающих в рационе питания плодов, ягод и овощей в те­чение года, что улучшит общую структуру их потребле­ния. особенно в зимне-весенний период, когда ощущает­ся наибольший недостаток витаминов. В этот период пи­тательная ценность замороженных плодов и овощей вы­ше, чем свежих, стерилизованных и сушеных.

Хранение плодов и овощей в холодильниках обеспе­чивает выравненные условия температуры, относитель­ной влажности и скорости движения воздуха в течение длительного времени, снижает потери и сохраняет ка­чество продуктов.

1. Способы охлаждения

/_ В производстве наиболее распространены те спосо­бы охлаждения, которые осуществляются передачей тепла продуктам конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена.

Широко используется хранение в воздушной среде, которое относится к одной из разновидностей бесконтакт­ного охлаждения, когда передача теплоты от продукта к охлаждающим приборам происходит через промежуточ­ную среду, т. е. воздух с различной его подвижностью. На действующих предприятиях находят применение ба­тарейная, батарейно-воздушная, панельная, воздушная системы охлаждения с непосредственным кипением хла­дагента и реже — рассольная.

_ Регулируютj3Ј.whm хранения с помощью гигтгм ох^ ла*ждения, увлажнения и воздухообмена. *Под системой охлаждения понимают не только охлаждающие приборы камер, а всю совокупность тех­нологических средств, применяемых для обеспечения оптимальных условий хранения/|Для оценки условий, создаваемых в камерах различными системам гг охлдныс- ния, нужно иметь данные о реальных условиях в отдель­ных камерах холодильника, по которым можно судить

о технологических условиях хранения и на основании этих данных вести их рациональную эксплуатацию. На условия хранения в отдельных камерах холодильника могут влиять их расположение (в верхнем, нижнем этаже, северная или южная сторона), время и условия года, вместимость и загруженность, частота использо­вания, длительность эксплуатации и другие факторы.

L Важную роль в обеспечении сохранности и массы плодов и овощей имеет температура подаваемого в ис­паритель хладагента или рассола.

Большие перепады температуры хладагента или рассола и воздуха камер приводят к осушению воздуха вызывают значительное выпадение кОТГденсата и -обра­зование «снеговой шубы» на испарителях, способству­ют усиленному влаговыделению из плодов и овощей и потере их массы. Оптимально допустимый градиент температур — 5...8°С. При меньшем градиенте снижа­ется эффективность охлаждения хранилища.

_ Системы охлаждения отличаются способом пони­жения температуры. При батарейной, смешанной и па­нельной системах охлаждения понижение температуры достигается путем непосредственного контакта воздуха камер с охлаждающей поверхностью батарей, панелей, при воздушной — путем подачи холодного воздуха в камеру воздухоохладителем, установленным за преде­лами камеры или в ней. Каждый из способов охлажде­ния имеет свои преимущества и недостатки.

Камерные приборы батарейной системы охлаждения размещаются на поверхности ограждений, через кото­рые ожидаются максимальные теплопрнтоки. Длитель­ное время предпочтение отдавалось не /гладкотрубным, а оребренным батареям ввиду их малой металло- и аммиакоемкости. Однако вследствие компактности сре­бренные батареи не в состоянии локализовать внешние теплопрнтоки, что приводит к повышенной неравномер­ности температурного поля, особенно при большой вмес­тимости и высоте камер.

В камерах большой вместимости возникает градиент температур, достигающий 2,5...4°С, причем вблизи ба­тарей происходят охлаждение и даже замерзание про­дукции, а вдали согревание. В камерах небольшой вмес­тимости такой способ охлаждения обеспечивает поддер­жание заданного температурного режима. Для созда­ния более равномерного распределения температур по объему и уменьшения теплопритоков, проникающих в грузовой объем камеры, с целью их локализации ба­тареи рассредоточивают по объему, размещая их у по­верхности теплых стен и потолков. Потолочные батареи обеспечивают большую, чем пристенные, равномерность температурного поля и локализуют теплоту, проника* ющую через покрытия холодильников.

Воздухообмен в камерах с батарейным охлаждением достигается чаще всего естественным путем; происхо­дит свободная конвекция воздуха из-за разности между плотностями его у поверхности продуктов и приборов охлаждения. При этом скорость движения воздуха со­ставляет всего 0,05—0,1 м/с, что может вызвать обра­зование так называемых «мертвых зон» в штабеле про­дукции. За счет плохого отвода физиологического тепла температура повышается и возможно возникновение очагов загнивания.

При^батарейном охлаждении воздух камер значи­тельно осушается, водяные пары на поверхности бата­рей конденсируются, замерзают и образуют «снеговую шубу», которая снижает охлаждающую способность ба­тарей. «Снеговую шубу» периодически оттаивают, что приводит к нарушению тсмпературно-влажностиого ре­жима и снижает сохраняемость плодов и овощей.

Батарейно-воздушное охлаждение имеет преимущест­ва перед батарейным способом, так как осуществляют­ся контакт воздуха камер с охлаждающей поверхностью батарей, а также подача холодного воздуха с помощью воздухоохладителей.

Правильная эксплуатация вентиляционного оборудо­вания путем периодического включения воздухоохлади­телей позволяет снизить градиент температур до 0,5... 1 °С. Периодичность включения вентиляции в осенний период при загрузке камер и доведения режима до за­данного предела должна быть не менее 10—12 раз в сутки примерно через каждые полчаса продолжитель­ностью 30 мин, а в зимний и весенний — для поддержа­ния режима — пять—восемь раз с той же продолжитель­ностью. Вместе с тем даже при батарейно-воздушном

охлаждении «снеговая шуба» на испарителях нарастает быстро, поэтому также происходит нарушение стабиль­ности температурно-влажностного режима в камере. Для смягчения этого недостатка применяют быструю оттайку испарителей горячим рассолом.

Разновидностью системы охлаждения с естественной

циркуляцией воздуха является панельная система. При этой системе используют потолочные панельные бата­реи или экранируют ограждения, через которые воз­можно поступление тепла. В камерах, оборудованных панельными приборами охлаждения, неравномерность температурного поля колеблется от 0,1 до 0,8 °С, отно­сительная влажность воздуха 80—94 %. Вместе с тем внутри штабеля температурно-влажностный режим не­равномерный и это снижает сохраняемость плодов п овощей.

К системе охлаждения с естественной циркуляцией воздуха относятся теплозаи^итные рубашки, предусмат- ривающие внекамерную локализацию внешних тепло- притоков. Однако теплозащитная рубашка не способна поглощать внутренние теплопрнтоки, что ограничивает ее использование,— только при поступлении продуктов с температурой, равной температуре хранения и ниже.

Воздушное охлаждение холодильных камер осуще­ствляется путем подачи холодного воздуха через возду­хораспределительные каналы. Воздухоохладители, ис­пользуемые при этом способе, йогут быть напольными JIли потолочными, полвегными.

При воздушном охлаждении предусматривают ав­томатическое включение вентиляции при понижении или повышении температуры от заданного предела. Для это­го на плодоовощных базах применяют установки типа «Амур» (автоматическое машинное управление режи­мом). В результате этого обеспечивается равномерный температурный режим в различных точках камеры, не превышающий 0,5 °С, что положительно влияет на со­храняемость продукции.

При воздушном охлаждении важное значение имеет направленность воздушных потоков по (тШЖНтгг к штабелю с продукцией, а также к дверям и заборным окнам. Наиболее эффективным является направление воздушного потока в стены или потолок, ^где он разби­вается на множество турбулентных потоков и, отража­ясь, поступает в штабель с плодами и овощами. При воздушной системе охлаждения возможны локальные

зоны отпотевания, возникающие при верхней подаче воздух^. В зоне соприкосновения холодного воздуха с теплым, движущимся вверх, возможна конденсация во­дяных паров. Эта зона самая неблагоприятная для хра­нения овощной продукции.

Для предотвращения выпадения конденсата в верх­нем слое насыпи плодов и овощей и на ограждениях хранилища прогревают воздух верхней зоны с помощью электрокалорифера. При воздушном охлаждении про* цесс теплообмена между воздухом и охлаждающей по­верхностью интенсифицируется в два-три раза, пропор­ционально увеличению коэффициента теплоотдачи уменьшается потребность в охлаждающей поверхности и в трубах, уменьшаются капитальные затраты. К воз­душной системе охлаждения относится динамическая изоляция камер, принцип работы которой заключается в медленном движении охлажденного воздуха с незна­чительным избыточным давлением навстречу теплопри- току извне. В камере создается равномерное поле ре­жимных параметров, возрастает относительная влаж­ность и значительно снижается усушка.

При эксплуатации воздухоохладители необходимо периодически оттаивать, так как образующийся на тру­бах батарей иней резко снижает эффективность охлаж­дения. В практике хранения охлажденных продуктов как наиболее технологичную применяют воздушную сис­тему охлаждения.

Искусственное охлаждение овощной продукции тре­бует больших энергетических затрат. Поэтому в ряде районов страны применяют системы охлаждения с ис­пользованием естественного холода. При этом рекомен­дуются установки менее холодопроизводительного, чем в обычных холодильниках, оборудования для необхо­димого отепления или доохлаждения поступающего на­ружного воздуха в периоды потепления или похолода­ния.

При хранении плодоь и овощей воздух в холодиль­ных камерах осушается, его влага в виде инея осаж­дается на оборудовании, приборах и стенах камеры, что приводит к росту естественной убыли и увяданию мас­сы, способствует снижению устойчивости и повышению потерь хранящейся продукции. Поэтому весьма важно поддерживать оптимальную относительную влажность воздуха, поскольку она оказывает существенное влия­ние на качество и сохраняемость плодов и овощей./ На холодильниках для увлажнения воздуха приме- няют^как простейшие способы (разбрызгивают воду, вносят снег, развешивают или покрывают продукцию мокрыми простынями и полотенцами и т. д.), так и раз­личные устройства.

Одним из них является автономный увлажнитель ЛУВ, представляющий собой теплоизолированный ци­линдрический сосуд для воды с электронагревателем. Перегретый пар подается в поток холодного воздуха и распределяется по камере вентилятором воздухораспре­делителя. Увлажнитель устанавливают в камере хране­ния или в коридоре, он может обслуживать до 1000 м³ объема помещения.

Для увлажнения холодильных камер служат также устройство с ротационным распылителем воды и воз­душно-водяные форсунки РИД. Ротационные распыли­тели подвешивают к потолку камеры, и распыленная вентилятором вода поступает в камеру (подача — до 6 л/ч). ■

В форсунковые распылители вода подается под давлением вместе со сжатым воздухом через входные отверстия малого диаметра. Мелкие капельки воды вы­брасываются на расстояние до 3 м и распространяются по камере вентилятором (подача — 3,5—4 л/ч).

Регулирование влажностного режима может быть немеханизированным (ручным) и автоматическим (про­должительность работы увлажнителей осуществляется с помощью гигрометра). Для отдельных видов овощей (лук репчатый, чеснок) относительная влажность воз­духа должна быть пониженной. Для этого применяют либо хлористый литий, который поглощает водяные па­ры, либо вымораживание влаги с последующим отепле­нием подаваемого в камеру воздуха; в качестве прос­тейших средств — негашеную известь, опилки и другие водопоглощающие материалы. Недостатком последних является их быстрое насыщение водой и необходимость частой замены и регенерации.

Сигтрмя воздухообмена обеспечивает создание и поддержание равномерного температурно-влажностного режима в камерах, нормального газового состава, а также удаление летучих продуктов, жизнедеятельность плодов и овощей.

При естественной циркуляции скорость движения воздуха “Т?енёе 1), 1 м/с, направление движения воздуш­ного потока — снизу вверх вследствие движения тепло­го воздуха, нагревающегося за счет физиологическо­го тепла, а также теплопритоков извне. Такого воздухо­обмена явно недостаточно для создания равномерного температурного поля. Избежать конденсации водяных паров, создать равномерный температурно-влажностный режим позволяет использование побудительной венти­ляции или циркуляции.

Побудительная вентиляция может быть общеобмен­ной и активной. Первая обеспечивает воздухообмен в объеме хранилища (камеры) и применяется при хране­нии картофеля и овощей в таре, а также продукции в небольших закромах или на стеллажах. Необходимое условие — равномерное омывание воздухом каждого контейнера или ящичного поддона.

Система активной вентиляции обеспечивает подачу воздуха через массу продукции. При этом наиболее эф­фективно распределяется воздух и отнимается теплота дыхания плодов и овощей. Наружный воздух или смесь его с внутренним нагнетается в насыпь картофеля или овощей снизу, охлаждает ее, забирает влагу и выходит в верхнюю зону хранилища, откуда отводится вытяжной вентиляцией.

Системы воздухообмена в холодильных камерах мо­гут быть двухканальные, однокана|льные и бесканаль- ные Воздух из каналов подается через шиберы или вентиляционные окошки.

При двухканальном распределении воздуха, приме­няемом чаще всего при воздушном или батарейно-воз­душном охлаждении камер большой вместимости, вен­тиляционные каналы или воздуховоды располагаются под потолком вдоль стен или в центре камеры. В первом случае нагнетательный канал проходит вдоль наружной стены, а всасывающий — вдоль противоположной. Ско­рость подаваемого воздуха в разных холодильных ка­мерах колеблется от 4—5 до 18 м/с.

На современных плодоовощных холодильниках наи­большее распространение получила воздушная система охлаждения с одноканальным распределением воздуха. Последний со скоростью 12—15 м/с подается в прост­ранство над штабелем через щелевые сопла, располо­женные на боковой стенке канала. Эта система чаще применяется для камер средней и малой вместимости, она рассчитана главным образом на локализацию внешних теплопритоков через перекрытия.

При верхней подаче воздуха основная масса штабе­ля омывается вторичными потоками воздуха, вследствие чего отвод тепла, дыхания плодов и овощей затруднен, возникает избыточная температура в центре штабеля и в центре ящика, контейнера. Величина температуры за­висит от размеров штабеля, его плотности, интенсив­ности отвода тепла.

Анализ технологических характеристик камер хра­нения плодов и овощей показал, что воздушная однока­нальная система распределения воздуха в силу большой неравномерности отвода тепла дыхания не может обес­печить требуемой равномерности температурного поля в объеме штабеля, особенно в камерах большой вмес­тимости.

Бесканальное распределение воздуха осуществляет­ся с помощью подвесных воздухоохладителей, которые устанавливают либо у стен, либо в центре камеры (в зависимости от ее вместимости) на расстоянии 3—б м друг от друга. Поток холодного воздуха от воздухорас­пределителя подается вентилятором вверх под углом 30°, вдоль потолка к противоположной стене. Равномер­ное распределение воздуха обеспечивают специальные воздухонаправляющие приставки.

В холодильных камерах при хранении плодов и ово­щей чаще всего воздухообмен осуществляется только за счет циркуляции воздуха, так как подача его извне может нарушить температурный режим. Однако в хо­лодильной камере происходит накопление летучих про­дуктов жизнедеятельности овощей, что ускоряет созре­вание или вызывает физиологические заболевания хра­нящихся продуктов. Чтобы избежать этих процессов, в камеру должен периодически поступать свежий воздух. В зимнее время можно подавать в камеру холодный воздух атмосферы, если его температура близка к за­данной, в остальное время года его следует довести до заданной температуры.

1. При выборе способа охлаждения следует учитывать особенности хранимых плодов и овощей. Размещение последних в холодильные камеры производят согласно технологическим особенностям отдельных камер, спосо­бу размещения, возможности создания и поддержания оптимального режима, его контроля и регулирования, продолжительности хранения, а также биологическим особенностям вида и сорта, физиологического состояния, наличия дефектов и других факторов.

При закладке в камеры предварительно охлажден­ной продукции существенного нарушения температурно­го режима не происходит. Если на хранение поступают неохлажденные плоды и овощи, то холодильная каме­ра загружается постепенно (не более 10—20 % ее объе­ма в сутки), иначе период охлаждения продукции будет длительным, а следовательно, резко возрастут потери при хранении, уменьшатся сроки хранения. Продолжи­тельность загрузки камеры не должна превышать 8—10 дней.

Некоторые виды овощей (картофель, томаты, огур­цы) должны адаптироваться к понижению температу­ры, поэтому их охлаждают медленно (от 10 дней до нескольких недель).

Целесообразно выделять отдельно камеры для крат­ковременного и долгосрочного хранения, что дает воз­можность поддерживать в них стабильный режим. От­дельные виды плодов и овощей необходимо размещать в различных хранилищах. Так, семечковые плоды хра­нят при температуре около 0°С, а незрелые цитрусо­вые — 3...8°С. Несовместимо хранение лука и корнепло­дов, картофеля и яблок; даже разные сорта одного ви­да яблок и картофеля требуют различного режима хра­нения, поэтому различные виды и сорта плодоовощной продукции следует размещать по отдельным камерам. Совмещение допускается только в том случае, если тре­бования к режиму их хранения аналогичны. Необходи­мо также учитывать их разную сохраняемость в зависи­мости от зон выращивания и почвенно-климатических условий, степени зрелости, срока хранения и очереднос­ти реализации.

Важное значение имеет также качество закладывае­мой продукции, характер и степень ее повреждения (ме­ханически, вредителями, физиологические заболевания).

Для создания и поддержания оптимального режима хранения необходимо соблюдать установленные спосо­бы и правила размещения продукции в холодильниках. Плотность ящиков в холодильных камерах — 250... 300 кг, контейнеров — 400 кг на 1 м³ полезного объема. Малогабаритную тару устанавливают на ящичные под­доны или в контейнеры, специально предусмотренную для этой цели. Пакетирование ящиков на поддоне позволяет механизировать погрузочно-разгрузочные работы с по­мощью электропогрузчиков, которые устанавливают па­кеты в два—пять ярусов.

Между поддонами оставляют просветы до 5 см, рас­стояние от стен до штабелей продукции — 0,3...0,4 м, а от верхней части штабеля до перекрытия — не менее 0.5 м. Кроме того, предусматривают боковые проходы и центральный грузовой проезд. Образующееся при этом свободное от груза пространство облегчает регулирова­ние и контроль за режимом хранения, качеством хра­нящейся продукции.

Применение большегрузных контейнеров почти на ‘20 % повышает эффективность использования вмести­мости камер. Контейнеры электропогрузчиками уста­навливают в четыре-пять и более ярусов. Расстановка штабелей аналогична размещению в ящиках.

При размещении продукции необходимо учитывать особенности камер с различными системами охлажде­ния. В камерах с батарейным охлаждением увеличива­ют минимально допустимое расстояние от охлаждаю­щих батарей-испарителей (не менее 60 см); с воздуш­ным и батарейно-воздушным охлаждением, с вынесен­ными за пределы камеры воздухоохладителями штабе­ли с плодами и овощами устанавливают на расстоянии не менее 70 см от заборного окна. Для рациональной эксплуатации погрузочно-разгрузочных механизмов ос­тавляют проходы.