5.4. Замораживание пищевого сырья
Замораживание – это технологический процесс, при котором температура тканей пищевого сырья искусственно понижается до температуры намного ниже температуры начала замерзания клеточного сока с последующим хранением сырья при низких отрицательных температурах. Наиболее часто при замораживании пищевого сырья его температура понижается от начальной до минус 18 о С.
5.4.1. Изменение свойств пищевого сырья при замораживании
При замораживании происходят физические, физико-химические, гистологические и микробиологические изменения. Многие из них в основном обусловлены превращением воды в лед при низких температурах.
При замораживании увеличивается твердость пищевого сырья, особенно значительно в пределах температур от —1 до —5 °С. Так, при температуре —2°С твердость продукта в 8. 10 раз больше, чем у охлажденного, при —3 °С — в 20. 25, а при —4 °С — в 35. 40. Понижение температуры до —50. —60 °С сопровождается повышением его прочности, по мере дальнейшего понижения температуры (от —80 до —200 °С) прочность уменьшается.
Замораживание пищевого сырья сопровождается увеличением упругих свойств и уменьшением пластичных свойств.
При понижении температуры до —50. —80 °С у них преобладают упругие свойства, а при более низких температурах наблюдается увеличение хрупкости продукта.
В процессе замораживания объем воды увеличивается на 9 %. Поскольку пищевое сырье содержит большое количество воды, то и его объем увеличивается обычно на 5. 6 %, что необходимо учитывать при замораживании продукта, так как неправильное и небрежное укладывание в блок-формы или переполнение их, излишняя подпрессовка приводят к разрушению тканей.
Плотность продуктов при замораживании уменьшается, причем тем больше, чем больше воды они содержат и чем ниже температура, достигаемая при замораживании. Это объясняется расширением воды при превращении ее в лед.
У большинства продуктов уменьшение плотности при замораживании не превышает 5-8%, поэтому при технических тепловых расчетах можно считать ее постоянной.
Замораживание мяса, птицы и рыбы сопровождается уменьшением водоудерживающей способности тканей, что вызвано денатурацией белков актомиозинового комплекса, а также образованием льда, под действием которого изменяются меж- и внутримолекулярные взаимодействия гидрофильных групп белков. Мясо мороженое имеет более жесткую и сухую консистенцию, чем мясо охлажденное.
В процессе замораживания пищевого сырья вода превращается в лед, что приводит к изменению концентрации тканевого сока и ионного равновесия. Среда становится кислой, рН среды сдвигается в кислую сторону на 1,5. 2,0 единицы, нарушаются связи между отдельными молекулами веществ, содержащихся в тканевом соке.
При понижении температуры хранения замедляются гидролитические процессы. Однако в зоне температур от—2 до —10°С гидролиз ускоряется; при дальнейшем понижении температуры он замедляется, однако полностью не приостанавливается даже при —30. —40°С.
При замораживании в мясе, птице и рыбе происходит разрушение гликогена, креатинфосфата, аденозинтрифосфорной кислоты, некоторых пигментов. Особенно быстро эти соединения разрушаются в зоне температур от —1 до —5°С. При этих же температурах наблюдается быстрая денатурация белков, в результате которой уменьшаются их растворимость, способность к набуханию, водоудерживающая способность. Денатурация белков влияет на состояние мышечной ткани. Консистенция становится более жесткой, сухой, нарушается коллоидное состояние.
В процессе замораживания происходят гистологические изменения в структуре пищевого сырья. У сырья до замораживания ткани упругие, волокна плотно прилегают друг к другу. При быстром замораживании гистологическая структура изменяется меньше, чем при медленном замораживании.
При замораживании наблюдается усушка пищевых продуктов, которая зависит от их вида, размера, физиологического состояния, способа разделывания, а также скорости замораживания, вида охлаждающей среды и целого ряда других факторов. Если пищевой продукт перед замораживанием упакован в водо- и паронепроницаемую тару, то потеря воды будет незначительной. Однако иней может осаждаться внутри упаковки, если между поверхностью продукта и упаковкой будет воздушное пространство. Продукты, замораживаемые неупакованными, утрачивают в результате потери воды 0,5…1,5 % своей массы и больше, что зависит от температуры, скорости и способа замораживания, а также от вида продукта. У измельченных продуктов (например, фарша) усушка больше, чем у неизмельченных.
При замораживании в пищевом сырье подавляется жизнедеятельность микроорганизмов. Многие из них (80. 90 % от первоначального содержания) погибают. Это является результатом воздействия на микроорганизмы низкой температуры, увеличения концентрации тканевого сока при превращении воды в лед, изменения рН среды. Максимальная гибель микроорганизмов наблюдается в интервале температур от 0 до —5 °С.
Гистологические исследования показывают, что сырье животного происхождения целесообразно замораживать до наступления в нем посмертного окоченения или же в состоянии расслабления его тканей. При замораживании в стадии посмертного окоченения на мышечную ткань оказывают влияние неблагоприятные условия, создающиеся в процессе замораживания (увеличение концентрации тканевого сока, изменение рН среды, солевого состава мышечного сока и т.д.).
Вымораживание воды в биологических системах при понижении их температуры ниже криоскопической существенно изменяет теплофизические свойства продуктов. Свойства сухих веществ продуктов при их замораживании практически остаются постоянными. Следовательно, основной и почти единственной причиной изменения теплофизических свойств пищевых продуктов при замораживании является превращение свободной воды в лед, так как теплофизические свойства воды и льда различны (табл. 41).
Теплофизические свойства воды и льда
Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)
Источник