10.4 Технологические этапы процесса замораживания: характеристика и режимы

Дополнительно к традиционным этапам в технологии замораживания до- I бавляются следующие стадии:

• охлаждение продукта

• замораживание;

• морозильное хранение замороженного продукта;

• дефростация (размораживание) продукта.

Стадия охлаждения необходима для создания наиболее благоприятных условий для последующего замораживания. На этом этапе температура продук­та понижается до криоскопической t_кр при которой начинается замерзание вла­ги. В любом пищевом продукте влага находится в виде растворов различных солей, сахаров, органических кислот и др. Чем меньше влаги в продукте и больше растворимых веществ, тем ниже /_<7,. Например, для теста, приготовлен­ного из муки и воды, равна (-4) °С. Включение 5 % сахара в рецептуру при­водит к снижению начальной криосконической температуры на 0,42 °С. Поэто­му для теста, содержащего сахар, соль, t^ составляет от (-7) до (-9) °С. На дли­тельность охлаждения влияют такие факторы, как форма продукта и его тол­щина; тепловые характеристики (теплоемкость, теплопроводность, температу­ропроводность); начальная и конечная температура продукта; температурами скорость и направление движения охлаждающей среды. В качестве охлаждаю- 1 щей среды чаще всего применяют воздух. При охлаждении в воздухе теплооб­мен происходит путем конвекции, лучеиспускания, а также вследствие испарения влаги с поверхности продукта. Искусственное охлаждение продуктов про- I водят в камерах ту пикового или конвейерного типа. Ускорить охлаждение продукта можно снижением температуры воздуха и увеличением скорости его в циркуляции в камерах охлаждения.

Стадия замораживания пищевых продуктов представляет процесс полного или частичного превращения содержащейся в них влаги в лёд при темпе­ратуре ниже криоскопической. Используются различные способы замораживания (см. подраздел 10.3).

Скорость замораживания опре­деляется быстротой продвижения гра­ницы раздела от поверхности к центру замораживаемого изделия. При замо­раживании продуктов наиболее низкая температура наблюдается на поверх­ности, которая при интенсивном отво­де тепла плавно понижается. Темпера­тура центральных слоев изделия до криоскопической температуры t_кр по­нижается более медленно.

При медленном замораживании в воздушной среде внутренний слой изделия при продолжительное время остается незамерзшим, а после замораживания температура продукта неко­торое время не изменяется за счет выделения тепла от процесса льдообразова­ния. На рисунке 5 этот период характеризуется горизонтальным участком на кривой а, который почти отсутствует при быстром замораживании (кривая б).

По мере перехода влаги при замораживании из жидкого в твердое состоя­ние прекращаются все ферментативные, микробиологические и окислитель­ные процессы. Ферменты переходят из активного состояния в неактивное. Ус­тановлено, что низкую температуру ферменты переносят сравнительно легко, очевидно, низкие температуры не нарушают состава и структуры молекул. Из­делия из замороженного теста по своим свойствам существенно не отличаются от изделий, полученных по традиционной технологии. Единственно отличие в том, что наблюдается уменьшение на 10... 15 % объема выпеченных изделий вследствие ослабления ферментативной силы дрожжей.

Поэтому ключевой в технологии замораживания теста и ТЗ является про­блема выживания дрожжей. Жизнеспособность дрожжевых клеток и их ПС зависят от многих факторов: штамма дрожжей, содержания белка, их физиоло­гического состояния перед использованием, способа замораживания, продол­жительности, температуры и наличия упаковки при морозильном хранении, способа дефростации и расстойки. Консервирующее действие холода основано на замедлении автолиза белков и размножении дрожжей. Так, при температуре 0 °С дрожжи сохраняют жизнеспособность около 40 сут, в диапазоне от (—5) до (-10) °С - около 60...70 суток, при (-20) °С - до 4 месяцев. Газообразование и ПС быстрозамороженных дрожжей после дефростации несколько лучше, чем медленно замороженных. Однако при быстром замораживании дрожжевых кле­ток погибает на 10... 15 % больше, чем при медленном (рисунок 6).

При медленной скорости замораживании кристаллы льда сначала образуются в межклеточном пространстве, затем при дальнейшем понижении тем­пературы они растут, превращаясь в крупные, за счет воды, имеющейся в меж­клеточном пространстве и диффундирующей через полунепроницаемую мембрану клетки наружу.

При быстрой скорости замораживания и в самих дрожжевых клетках об­разуются сначала маленькие кристаллы льда, которые при последующем понижении температуры превращаются в более крупные, что приводит к наруше­нию биохимического равновесия и механическому разрушению протоплазмы и мембраны дрожжевой клетки до такой степени, что она погибает. Поэтому для сохранения достаточной реактивационной способности дрожжей в тесте темпе­ратура в центре ТЗ должна быть не выше (-10) °С. Вследствие сверхбыстрого замораживания теста происходит внутриклеточное замораживание воды с обра­зованием мелких кристаллов льда как в межклеточном пространстве, так и внутри дрожжевой клетки, т.к. температура изменяется быстрее, чем вода про­никает через клеточную мембрану. Следовательно, чем быстрее происходит замораживание, тем мельче образующиеся кристаллы льда и тем меньше наруша­ется структура изделия. Меньшие кристаллы льда способствуют и более быст­рому размораживанию изделий.

Стадия морозильного хранения - процесс поддержания продукта в замо­роженном виде. Полуфабрикаты и готовые изделия в процессе замораживания и морозильного хранения теряют влагу, при этом потеря массы изделий в упа­ковке составляет от 0,2 до 1,0 %, неупакованных - намного выше. Срок хране­ния замороженных полуфабрикатов лимитируется качеством дрожжей и видом муки, а готовых изделий - видом продукта и содержанием жира. Так, тесто из ржаной муки при температуре от (-22) до (-24) °С может храниться до 3 не­дель, а из пшеничной - до 12 недель. Рекомендуемые сроки годности при тем­пературе хранения (-18) °С для замороженных ТЗ без начинок - 120 сут, с на­чинками — 60 сут. Выпеченные ХБИ и сырые МИ могут храниться при темпе­ратуре от (-18) до (-20) °С до 90 суток, а МКИ и ХБИ с высоким содержанием жира - до трёх недель. При хранении тару с замороженными продуктами сле­дует устанавливать так, чтобы к ней был свободный доступ воздуха. При моро­зильном хранении нельзя допускать резких колебаний температуры воздуха особенно в сторону повышения, недопустимо размораживание и повторное за­мораживание.

Стадия дефростации - процесс превращения воды из кристаллического состояния в жидкое и поглощения размороженной воды коллоидами продукта сопровождающийся подводом тепла извне. Дефростация должна быть деликат­ной, т.к. может происходить феномен роста кристаллов льда, которые повреждают мембраны дрожжевых клеток. Мертвые дрожжевые клетки не могут ини­циировать процесс брожения и разрыхления теста, но выделяют глютатион, ак­тивизируя протеолиз белков и разжижая полуфабрикат. Продолжительность дефростации зависит от вида изделия, его формы и массы, способа разморажи­вания, температуры и скорости движения воздуха наличия упаковки изделия, способа его хранения и других факторов. Для предотвращения конденсации влаги на поверхности изделий рекомендуются определенные параметры возду­ха - температура, относительная влажность и скорость циркуляции. Окончани­ем процесса дефростации считается момент, когда исчезает конденсат и темпе­ратура в центре мякиша достигает 10... 15 °С.

В настоящее время используют следующие способы дефростации:

1. при комнатной температуре в течение 1 ...4 ч;

2. кондиционированием теплым воздухом температурой 50 °С в течение 0,25...3 ч;

3. в печи при температуре 210.,.230 °С в течение 3...5 мин для хлеба или при температуре 150... 180 °С в течение 5. ..10 мин для мелкоштучных изделий;

4. токами ВЧ частотой 1450 МГц, мощностью 750 Вт в течение 2...3 мин до момента прогрева центральной части продукта до температуры 20...60 °С;

5. комбинированным способом, например, изделия сначала разморажи­вают при комнатной температуре или кондиционированием воздухом, а затем помещают на несколько минут в печь.

Способы замораживания и дефростации подробно изучаются на лабора­торном занятии и приведены в методическом указании (3.2).