Классификация и анализ способов размораживания пищевых продуктов

В отличие от отепления, которое проводят исключительно воздухом с контролируемыми параметрами, размораживание возмож­но в различных средах и при использовании разнообразных ис­точников теплоты.

Предприятия пищевой промышленности применяют несколь­ко способов размораживания, при которых теплоносителями яв­ляются воздух, паро-воздушная среда, вода и рассол. Существуют также способы размораживания с помощью ультразвука, инфракрасных лучей, электрического тока высокой, сверхвысокой и промышленной частот и под вакуумом.

Способы размораживания могут быть разбиты на три основ­ные группы.

Первая группа – способы, основанные на использовании теплопередающей среды (теплоносителя) с различными теплофизическими свойствами, при которых происходит конвективный на­грев паро-воздушной смесью, жидкостью, насыщенными парами воды и т.д.

Вторая группа – способы, в основе которых лежит нагрев путем пре­образования энергии различных видов в тепловую непосредствен­но в обрабатываемом продукте. К таким видам энергии относятся энергия электрического поля различной частоты и энергия ульт­развуковых колебаний. С использованием энергии переменного электрического поля нагрев продукции при определенных усло­виях может осуществляться равномерно по всему объему, т.е. про­исходит безградиентный нагрев.

Третья группа – комбинированные способы, использующие одновременно конвективный и безградиентный нагрев. Могут использоваться воздушный, микроволновый, вакуумный, элект­роконтактный и другие виды нагрева.

При размораживании в электрическом поле в основном ис­пользуются три способа: с применением микроволнового, ди­электрического и электроконтактного нагрева.

При микроволновом размораживании одновременному и рав­номерному нагреву с помощью электромагнитного поля СВЧ под­вергаются все частицы продукта (если продукт однороден и рас­пределение поля равномерное), и процесс теплопроводности от­сутствует. В связи с этим микроволновое размораживание облада­ет самой высокой степенью равномерности нагрева продуктов по всему объему.

Степень равномерности тем выше, чем больше однородность состава продукта и количество содержащейся в нем воды. При микроволновом размораживании продукты можно обрабатывать в упаковочных материалах, если они обладают соответствующими диэлектрическими свойствами (полиэтилен, полистирол, ламинированный картон).

Диэлектрическое и электроконтактное размораживание с применением токов высокой и промышленной частот применяют значительно реже, чем микроволновое.

На практике чаще всего применяют способы размораживания с применением поверхностного нагрева как легко осуществимые, в меньшей степени – комбинированные, реже – с применением объемного нагрева. При применении объемного нагрева процесс происходит значительно быстрее, но характеризуется повышенным расходом энергии – в 8–10 раз больше, чем при размораживании с применением поверхностного нагрева. Кроме того, установки размораживания с применением объемного нагрева сложны по конструкции и требуют высококвалифицированного обслуживания.

Ниже приведены способы размораживания, применяемые при обработке различных пищевых продуктов.

Мясные полутуши размораживают в основном в воздушной среде. При температуре среды 16–22⁰С и скорости движения воздуха 1-2 м/с продолжительность процесса 12–16 ч. При этом относительную влажность воздуха поддерживают на уровне 90–95%.

Разработаны также способы двух- и трехстадийного размораживания мясных полутуш, предусматривающие переменные режима обработки. При двухстадийном размораживании применяют повышенную температуру воздуха на первой стадии обработки t₁ = 30–35⁰С. При этом относительная влажность воздуха j₁ = 85–90%, а скорость его движения 2–2,5 м/с. При достижении на поверхности мяса температуры, равной температуре точке росы циркулирующего воздуха, размораживание осуществляется при температуре t₂ = 20–22⁰С и относительной влажности j₂= =90–95%. При этом скорость воздуха может оставаться постоянной или снижаться до 0,2–0,3 м/с. При трехстадийном размораживании мясных полутуш в начале процесса также применяется повышенная разность температур между воздухом и поверхностью мяса (до 50–60⁰С). При этом относительная влажность воздуха достаточно низкая – не превышает 60%, а его циркуляция интенсивная – 4–5 м/с. И все же на первой стадии размораживания обычно не удается избежать конденсации влаги на поверхности полутуш.

Первая стадия заканчивается при достижении на поверхности мяса температуры, равной криоскопической. На второй стадии температура воздуха остается повышенной, а скорость его движения уменьшается до 2–2,5 м/с. На третьей стадии при достижении на поверхности мяса температуры, равной температуре точки росы циркулирующего воздуха, его температуру поддерживают на уровне 20⁰С, а относительную влажность повышают и поддерживают в пределах 90–95%. На этой стадии происходят собственно размораживание и выравнивание температур во всем объеме полутуш.

Способы обработки с применением переменных режимов воз­духа позволяют сократить продолжительность процес­са размораживания не менее чем на 30–40 %, а также умень­шить потери массы продукта в 1,5 раза или полностью их ликви­дировать.

Размораживание мясных полутуш в воздухе с исполь­зованием ультрафиолетового излучения дополнительно уменьша­ет бактериальную обсемененность мяса. Бактерицидный эффект ультрафиолетового излучения зависит от параметров воздушной среды.

Известен также способ размораживания мясных полутуш, чет­вертин и отрубов в вакууме. Он основан на использовании скрытой теплоты конденсации пара при температурах, не вызывающих ка­ких-либо изменений на поверхности мяса. При размораживании температуру среды поддерживают на уровне от 15 до 20⁰С, давле­ние – не более 2,8 кПа. Одно из основных достоинств разморажи­вания в вакууме – относительно высокий коэффициент теплоот­дачи. Если при размораживании мяса в воздушной среде коэффициент теплоотдачи a в среднем составляет 15–45 Вт/(м²×К), то при размораживании в вакууме a не ниже 100–200 Вт/(м²×К).

Мясные блоки размораживают в воздушной среде, с применением жидких сред и в вакууме. Конечная температура размороженных мясных блоков составляет от –3 до 0⁰С. Наибольшее распространение получили способы размораживания в воздушной среде. При этом параметры среды составляют: t = 8–16⁰С, j = =90–95%, скорость – 5–2 м/с. Продолжительность размораживания блоков толщиной 120 мм не превышает 20 ч. Значительно реже применяют размораживание мясных блоков в жидких средах и вакууме. При размораживании в жидких средах чаще всего применяют воду, погружая продукт в нее или орошая водой. Блоки размораживают в упакованном виде в полимерных мешках для исключения непосредственного контакта с водой и сохранения качества. Для размораживания мясных блоков в вакууме применяют те же параметры среды, что и при размораживании мясных полутуш и четвертин. В этом случае продолжительность процесса сокращается в 1,5–2 раза по сравнению с продолжительностью размораживания блоков в воздушной среде.

Мясные блоки размораживают также в электрическом поле с применением микроволнового нагрева.

Тушки птицы размораживают в воздушной и жидких средах и в вакууме. В воздушной среде их размораживают с применением режимов, аналогичных режимам обработки мясных блоков. Продолжительность процесса при t = 15⁰С, j = 90 % и v = 2 м/с в среднем составляет 4 ч. При размораживании тушек птицы в упакованном виде водой применяют способы обработки погружением или орошением. При погружении рекомендуется скорость циркуляции воды не более 0,3 м/с. Температура воды при погружении и орошении обычно не превышает 25⁰С.

Наилучшее качество достигается при размораживании погружением в воду температурой от 5 до 15⁰С. Продолжительность процесса в среднем равна 2–3,5 ч.

Блоки сливочного масла размораживают в воздушной среде при температуре 10–12⁰С и относительной влажности воздуха 55–60 % за 4–5 сут. При этом относительно быстро испаряется иней с поверхности упаковки блоков и продукт предохраняется от плесневения.

Блоки творога размораживают в воздушной среде, а также с помощью жидких теплоносителей, циркулирующих через теплопередающую стенку. В воздушной среде творог размораживают при относительно высоких температуре (от 35 до 40⁰С) и скорости движения воздушного потока (3–4 м/с) во избежание ухудшения качественных показателей (особенно в поверхностном слое), которое происходит при медленном размораживании. При размораживании с применением жидких теплоносителей (через теплопередающую стенку) применяют воду или рассол, подогре­тые до 40–50⁰С. Конечная температура творога в среднем со­ставляет 0⁰С.

Рыбу размораживают в воздушной среде, жидких средах, элек­трическом поле и в вакууме. Конечная температура рыбы после размораживания в среднем равна 0⁰С. При размораживании в воз­душной среде поддерживают температуру от 8 до 10⁰С, относи­тельную влажность 90–95%. Во избежание порчи продукта про­должительность размораживания рыбы в воздушной среде не долж­на превышать 24–28 ч. Известны также способы размораживания рыбы, герметично упакованной в пакеты, воздухом, диоксидом углерода или азотом под избыточным давлением до 1,8 МПа. Наиболее широкое распространение получили способы размо­раживания рыбы водой. Продолжительность размораживания блока толщиной 60 мм и массой 4,9 кг с начальной температурой –25⁰С зависит от температуры воды и скорости ее циркуляции (табл. 13.1).

Таблица 13.1

Продолжительность процесса сокра­щается не менее чем в 3–5 раз по сравнению с размораживанием рыбы в воздушной среде. Для интенсификации процесса обработ­ки водой дополнительно применяют различные методы механи­ческого воздействия на размораживаемые продукты (покачива­ние, вибрация, удар, барботирование воды сжатым воздухом). Недостатки – некоторое ухудшение качества продукта в резуль­тате непосредственного контакта с циркулирующей водой, за­грязнение окружающей среды водорастворимыми белками и от­носительно большой расход воды.

В производстве соленой и копченой рыбной продукции можно совместить процесс размораживания с посолом. При этом рыбу размораживают в растворе поваренной соли с концентрацией 1,2–1,5%. Чаще используют концентрацию соли в тузлуке около 3%.

При размораживании блоков рыбы в электрическом поле при­меняют микроволновый, диэлектрический и электроконтактный нагрев.

Плоды и овощи размораживают в воздушной среде при темпе­ратуре около 15⁰С Продолжительность процесса в среднем со­ставляет 3 ч. Для быстрого размораживания плодов применяют также заливку их горячим сиропом или желе, имеющим темпе­ратуру около 70⁰С, при этом продолжительность разморажива­ния до температуры окружающей среды не превышает 30 мин. Размороженные таким способом плоды полностью готовы к упот­реблению, их аромат и выделяющиеся соки максимально сохра­няются.

Известны также способы размораживания плодов, замороженных в полиэтиленовых пакетах, предусматривающие микроволновый нагрев, а также нагрев погружением в теплую воду, если продукты предназначены для использования при производстве компотов.

Замороженные блюда перед употреблением размораживают и подогревают до 70⁰С. В зависимости от вида блюд и упаковки применяют размораживание и подогрев в кипящей воде, в потоке горячего воздуха, имеющего естественную или принудительную циркуляцию, и микроволновый нагрев.