1.2 Теплофізичні основи процесів охолодження і заморожування

Розрізняють два процеси обробки харчових продуктів холодом: охолодження і заморожування. Межею, що розділяє ці процеси, є кріоскопічна температура, при якій починається процес замерзання міститься в продукті вологи.

Охолоджування - це процес, при якому температура харчових продуктів знижується до температури, близької до криоскопической, але не нижче за неї. Побутові холодильники забезпечують охолодження харчових продуктів в межах 0-8 ° С. Охолоджені продукти зберігають свої якості протягом досить тривалого часу. Так, м'ясо зберігається в охолодженому стані до 20 - 30 днів, риба - до 10 днів, фрукти і яйця - кілька місяців.

Охолодження продуктів відбувається за законом теплопровідності твердих тіл. В обсязі продукту температура протягом часу знижується поступово від зовнішніх шарів до внутрішніх. Через деякий час температура всіх частин продукту вирівнюється і стає рівною температурі зовнішньої охолоджувальної середовища. Якість і термін зберігання охолоджених продуктів залежать від швидкості охолодження. Швидкість охолодження і кількість тепла, яке при цьому передається від продукту охолоджуючої середовищі, в часі не постійні. Для кращого збереження продуктів швидкість їх охолодження повинна бути по можливості найбільшою.

У залежності від властивостей продуктів можуть застосовуватися різні охолоджуючі середовища.

Універсальної охолоджуючої середовищем в побутових умовах є повітряне середовище холодильної камери домашнього холодильника.

При охолодженні продуктів у повітрі теплообмін відбувається шляхом конвекції, лучеиспускания, а також при випаровуванні вологи з поверхонь продуктів. Випаровування вологи призводить до усиханні і погіршення якості більшості харчових продуктів. Зі збільшенням швидкості охолодження усушка продуктів зменшується. Недоліком охолодження продуктів у повітрі є не дуже висока швидкість процесу охолодження. Цей недолік можна зменшити, якщо збільшити швидкість циркуляції повітря в холодильній камері. З цією метою за кордоном деякі побутові холодильники проектують з примусовою системою циркуляції повітря в холодильній і морозильній камерах. Досліди показали, що зі збільшенням швидкості циркуляції охолоджувального повітря швидкість усушки продуктів зростає, але ще більшою мірою підвищується тепловіддача, а, отже, скорочується тривалість охолодження.

Охолодження в рідкому середовищі проходить з більшою швидкістю, ніж у повітрі, але для багатьох продуктів через набухання, знебарвлення поверхні та інших процесів воно не рекомендується. Для збільшення швидкості охолодження продуктів можуть бути також використані лід і льдосоляной суміші (кріогідрати).

Заморожування - це процес, при якому температура продукту знижується до температури нижче криоскопической. У результаті цього процесу міститься в продукті волога повністю або частково перетворюється на лід. Продукти, що підлягають тривалому зберіганню, заморожують зазвичай при температурі навколишнього середовища -12 ° С і нижче. Заморожені продукти мають велику стійкість внаслідок зневоднення і різкого зниження життєдіяльності мікроорганізмів. На початку процесу заморожування утворюються кристали, що складаються переважно з частинок води. Речовини, розчинені в соку продукту, залишаються у вигляді рідини, в міру зниження температури продукту нижче початкової криоскопической точки кількість води, виморожений з розчину продукту, зростає.

Тривалість заморожування впливає на якість харчових продуктів після їх відтавання (розморожування). При повільному заморожуванні у зовнішніх тканинах продукту внаслідок перерозподілу вологи утворюються великі кристали льоду, що ушкоджують тканини. При відтаванні такого продукту волога повністю не вбирається внутрішніми тканинами та її первинний розподіл в масі продукту не відновлюється. При швидкому заморожуванні утворюється велика кількість дрібних кристалів льоду, розподілених у масі продукту рівномірно. При відтаванні такого продукту первісні якості його добре відновлюються. Швидкість заморожування збільшують шляхом зниження температури і збільшення інтенсивності циркуляції охолоджувальної середовища.