3.7.2. Вплив зміни температури середовища, що відводить тепло, на умови холодильного зберігання продуктів

Відповідно до норм холодильного зберігання продуктів передбачається незмінність у часі температури повітря. Коливання температури повітря сприяють інтенсифікації масоперенесення в обсязі продукту, а також і з його поверхні. При виникненні теплової хвилі в продукті, тобто при зміні температури в його обсязі в часі, молекули вільної води відщеплюються від макромолекул, переміщу­ються до поверхні продукту і випаровуються, в середовище, що відводить тепло.

Щодо зберігання заморожених продуктів, то вони мають більшу теплопровідність порівняно з охолодженими. Існує функціональний зв’язок між кількістю вимороженої води і температурою.

Під вимороженою розуміється вода, що перетворилася при заморожуванні продукту в лід. Кількість її оцінюють як відношення кількості вологи, що перетворилася в лід, до повної кількості вологи харчового продукту (частки одиниць).

На практиці оцінку кількості вимороженої води у харчових продуктах з достатньою для розрахунків точністю визначають на основі формули

, (3.58)

де  –кількість вимороженої води (частки одиниць); t_к.р. – крі­оскопічна температура (температура початку замерзання тканинного соку продукту), С; t_к.р.= 1 с; t –температура, до якої заморожений продукт, С.

Зазвичай температуру t вважають рівною середній кінцевій температурі продукту t_с.к, тобто середній за обсягом продуктів наприкінці процесу заморожування.

Частка вимороженої води змінюється в інтервалі від нуля (при t = t_к.р.) до величини, що прямує до одиниці при t= t_евт.; де t_евт –евтектична температура, тобто температура, за якою вся тканинна волога продукту перетворюється в лід. Ця температура залежить від молярної концентрації розчинених компонентів тканинного соку продукту. Для більшості продуктів вона дорівнює температурі від –70 до –80С. Отже, в умовах низькотемпературного зберігання продуктів у холодильному устаткуванні при температурі повітря від –10 до –15С певна частина вологи знаходиться в краплиннорідкому стані, що визначає можливість розвитку ферментативних і мікробіологічних процесів.

Зв’язок між кількістю вимороженої води і температурою має нелінійний характер. Для продуктів тваринного походження і для більшості рослинних продуктів характер залежності близький до експонентної функції. В області температур від t₁= –1С до від t₂= –6С, тобто близької до температури початку замерзання тканинних соків більшості харчових продуктів у лід перетворюється 75–95% вологи продукту. При зниженні температури заморожування або при холодильному зберіганні продукту в торговому холодильно­му устаткуванні при змінній температурі повітря спостерігається послідовне утворення кристалів льоду з подальшим їхнім відтаван­ням. Така послідовна зміна температури спричинює явища перекристалізації льоду в тканинній структурі продукту і погіршення його якісних показників.

3.7.3. Сталість температури в охолодженому об’ємі

Відповідно до технологічних вимог умов зберігання продуктів температура повітря у всіх точках охолоджуваного об’єму повинна бути та сама і не змінюватися в часі.

Наприклад, стосовно домашнього холодильника ця технологічна вимога означає, що в кожній полиці по висоті холодильника температура повітря повинна бути одна й та ж і не змінюватися в часі.

Отже, рівень технологічної досконалості холодильного устатку­вання допускає наявність технічних засобів, що забезпечують незмінність температури у будь-якій точці охолоджуваного об’єму і в часі.

Аналіз значимості параметрів, що впливають на збереження вихідних властивостей продуктів, іншими словами, ранжирування цих параметрів, дозволяє виділити температуру як головний і визначальний параметр із усіх, що описують стан повітря. Якщо в області позитивних температур нижня межа – це кріоскопічна температура, то в області негативних температур із упевненістю можна відзначити лише тенденцію щодо одержання можливо більш низьких негативних температур – від –24 до –35С.

Прагнення знизити температурний рівень холодильного зберігання продуктів у холодильному устаткуванні, насамперед, пов’язане із забезпеченням незмінності вихідних властивостей продукту.

Якщо розглядати масоперенесення у продукті і з його поверхні (усушку), то воно також залежить від температури

, (3.59)

де  –коефіцієнт тепловіддачі від поверхні продукту до середовища, що відводить теплоту, Вт/(м²К); S – площа поверхні продукту, м;  – тривалість холодильної обробки чи збереження продукту, c; H – психрометричний коефіцієнт; М – маса продукту, кг; L – теплота випарування чи сублімації, кДж/кг;  – відносна вологість повітря, %; t – температура холодильної обробки чи збереження продукту, С.

Як випливає з виразу (3.59), при збереженні продукту при температурі середовища, рівній –24C, усушка (G) дорівнює нулю.

При вологоізоляції поверхні, наприклад, при упакуванні продукту в алюмінієву фольгу чи поліетилен, коли втрата вологи з поверхні продукту практично виключена, внутрішнє масоперенесен­ня, тобто масоперенесення вологи з центральних шарів продукту до його поверхні, продовжується і є значним лише при тривалому холодному збереженні продукту.

При короткостроковому зберіганні продуктів у холодильному устаткуванні відбуваються більш істотні біохімічні, насамперед, ферментативні процеси. У цьому випадку найбільш ефективним шляхом зміни швидкості протікання процесу є зміна температури холодильного зберігання.

Для побутових холодильників останнього покоління істотним фактором стає підтримування високої відносної вологості повітря.

У холодильниках створюються, так би мовити, камери "свіжості", у яких продукти зберігаються без втрати вологи і без зміни вихідної якості, насамперед, рослинні продукти.

Отже, регулювання відносної вологості повітря в сучасному холодильному устаткуванні стає важливим фактором його удоскона­лювання.