1. Хранение охлажденных и замороженных продуктов
Хранение – неотъемлемая часть процесса консервирования пищевых продуктов и биологических материалов. С точки зрения теплофизических процессов хранение является стабилизацией режимных параметров на заданном уровне, обеспечивающем консервирование исходных свойств материала.
Цель хранения – увеличение срока годности продуктов питания путем замедления изменений, ухудшающих их качество, поэтому продолжительность хранения является одной из основных его характеристик. Продолжительность хранения зависит от физико-химических свойств материала, режимов холодильной обработки и других факторов, таких как: температура, влажность и скорость движения среды, ее состава и давления, наличие внешней оболочки (кожуры), упаковка продукта и др.
Хранение охлажденных и замороженных продуктов – это процесс их содержания при постоянной температуре. Здесь важно не допускать больших колебаний температуры воздуха, которые вызывают конденсацию влаги на поверхности, циклы замораживания и размораживания, приводящие к увеличению размеров кристаллов льда, разрушающих клетки. В настоящее время применяют дополнительные меры, способствующие увеличению сроков хранения продуктов, например, регулируют влажность, скорость движения воздуха, газовый состав окружающей продукт среды, модифицируют среду, упаковывают продукт в пленку из полимерных материалов.
2. Методы, способствующие увеличению сроков хранения охлажденных и замороженных продуктов
2.1. Температура хранения
Холодильное хранение продуктов питания ограничивается замедлением их изменений, причем именно тех, которые ухудшают их качество. Основное средство – стабильная низкая температура хранения. Иногда при хранении ставится задача не просто затормозить, но и направленно их регулировать, например, при созревании сыров, выдержке охлажденного мяса в целях размягчения. При этом выбирают режимы хранения, наиболее благоприятные для создания необходимых изменений, и холодильное хранение становится производственным, технологическим процессом.
Температура хранения большинства охлажденных продуктов находится в пределах +2…-2°С. Растительные продукты, содержащие жиры, хранят при более высокой температуре.
При хранении замороженных продуктов температура достаточно низкая, обеспечивающая гораздо более сильное торможение жизнедеятельности микрофлоры и ферментативных процессов, чем при охлаждении. Поэтому основной регулируемый параметр – температура продукта. Допустимая температура для хранения замороженных продуктов - 12°С, а рекомендуемая -18°С и ниже.
2.2. Давление окружающей среды
Большое влияние на продолжительность хранения продуктов питания оказывает давление окружающей среды. Эксперименты показали, что хранение под давлением 0,15 МПа увеличивает срок хранения продуктов в 1,5 раза. Таким образом, перспективным можно считать хранение при повышенных внешних давлениях. Естественно, внешняя оболочка и упаковка продуктов питания уменьшает усушку и удлиняет продолжительность хранения, поэтому перспективно хранение охлажденных и замороженных продуктов в упакованном виде.
2.3. Упаковка продукта
Условия хранения в холодильнике могут вызвать сублимацию льда и серьезное обезвоживание продукта питания, называемое "холодильным ожогом". Плотно прилегающая упаковка с хорошим барьером влажности и минимальным свободным воздушным пространством уменьшит обезвоживание при хранении в холодильнике. Во избежание образования льда внутри упаковки и обезвоживания продукта желательно полное заполнение упаковки.
Упаковки для замороженных продуктов питания должны изготавливаться из материалов, которые сохраняют гибкость при температурах замерзания, обеспечивают защиту от влаги и плотно прилегают к продукту. Когда в качестве элемента упаковки используется картон, он должен быть обильно парафинирован или покрыт полиэтиленом в целях защиты от влаги, неизбежно присутствующей в процессе замораживания.
Хорошим примером упаковки замороженных продуктов служат ПВХ - пакеты с высокими барьерными свойствами. Продукт упаковывается в пакеты и проходит через вакуумную машину. В результате пленка облегает продукт, как вторая кожа. Непроницаемый барьер предотвращает потерю воды и холодильный ожог в течение длительного времени, а также препятствует прохождению кислорода, окисляющего животные и растительные жиры.
2.4. Упаковка в измененной атмосфере
Многие процессы разрушения пищевых продуктов связаны с эффектами окружающей среды. Если продукт, склонный к окислению, упаковывается в среде, свободной от кислорода, то устраняется хотя бы одна причина порчи. Упаковка в измененной атмосфере (Modified Atmosphere Packaging, МАР) предполагает введение в упаковку газовой смеси, заменяющей воздух, которая должна поддерживать равновесие или производить изменения - в зависимости от природы продукта.
Существуют методы хранения в модифицированной газовой среде и в регулируемой среде. В первом случае материал хранится в упаковке, обладающей селективной способностью пропускать углекислый газ и выводить кислород. Недостаток такого метода – большая продолжительность создания определенного состава газовой среды, преимущество – максимальная защита продуктов от влияния внешних теплопритоков. Во втором случае материал храниться в регулируемой газовой среде, создаваемой в герметичных камерах при использовании газогенераторов, в которых происходит снижение газа в присутствии катализатора. Такое хранение более совершенно. Рациональной можно считать среду, содержащую 2-3% углекислого газа.
Вакуумная упаковка является разновидностью МАР. Она устраняет весь кислород или его часть во избежание порчи. Однако этот метод не является универсальным. Например, фрукты и овощи нуждаются в воздухе, чтобы "дышать". Красное мясо в отсутствии кислорода становится коричневым или пурпурно-красным. Поэтому упаковщики используют полимерные пленки, которые допускают проникновение безвредного количества кислорода, для создания привлекательного внешнего вида свежего мяса. Давление, создаваемое внешней атмосферой, окружающей вакуумно упакованный продукт, может физически разрушать мягкие и нежные продукты или "выдавливать" воду из влажных. Окружающий нас воздух состоит на 20 % из кислорода и на 80 % из азота со следами углекислого газа. Изменение процентного соотношения этих составляющих приводит к изменению реакции продукта. Этот факт и обуславливает необходимость применения метода МАР для увеличения срока хранения продукта.
Процесс упаковки в измененной атмосфере связан с кислородом, углекислым газом и азотом.
Кислород - биологически активный газ для большинства продуктов. Обычно содержание кислорода снижают в целях замедления скорости "дыхания" овощей и фруктов и ослабления окислительной деятельности. Единственным исключением является красное мясо, при упаковке которого используются высокие уровни содержания кислорода для сохранения яркого красного цвета, ассоциирующегося со свежестью. При упаковке других видах мяса, хлебобулочных изделий, макарон и молочных продуктах, содержание кислорода сводится к абсолютному минимуму, т.е. создается среда, исключающая окисление и рост анаэробных бактерий. Овощи и фрукты нуждаются в небольшом количестве кислорода для поддержания естественного "дыхания".
Углекислый газ в высоких концентрациях является натуральным антисептиком. Уровни содержания порядка 20 % и выше используются для создания условий, неблагоприятных для большинства микроорганизмов. Углекислый газ хорошо растворяется в воде, образую слабую кислоту, и влажные продукты могут настолько раствориться в этой среде, что образуется частичный вакуум. В некоторых случаях нежелательным эффектом становится внешнее давление.
Азот, в отличи
Большинство упаковочных материалов, используемых при затаривании в МАР любых продуктов, кроме фруктов и овощей, должны иметь хорошие барьерные свойства по отношению ко всем трем газам. Это относится даже к случаям, когда упаковка не содержит газа. Если упаковка содержит только углекислый газ и азот, атмосферный кислород стремится проникнуть внутрь и установить равновесное частичное давление. Особое значение приобретает полная герметичность швов.
МАР увеличивает естественный срок жизни продукта в 2-10 раз. Атмосфера должна регулироваться с учетом конкретного продукта питания и конкретного типа упаковки. Следует отметить, что продукты в упаковке в измененной атмосфере обычно подвергаются замораживанию.
3. Потеря массы при хранении охлажденных и мороженых продуктов
Общие изменения продуктов в процессе хранения – потеря массы, изменение внешнего вида, химического состава, консистенции.
При хранении охлажденных и мороженых продуктов в результате испарения влаги с поверхности уменьшается масса, изменяется внешний вид.
У мороженых продуктов испарение влаги с поверхности вызывает при длительном хранении образование разной толщины обезвоженного слоя. Пористая структура этого слоя способствует активизации в нем окислительных процессов. В результате ухудшаются вкус, цвет и внешний вид продукта.
Интенсивность испарения влаги зависит от многих причин: динамических свойств воздуха, вида, состояния и размеров продукта, рода упаковки, способа укладки груза и места его расположения в камере, загруженности камеры, системы охлаждения, теплопритоков и т.д. Испарение увеличивается с повышением температуры и уменьшением относительной влажности воздуха.
4. Методы снижения потерь массы охлажденных и замороженных продуктов
4.1. Температурно – влажностный режим воздуха камер хранения
Температурно – влажностный режим воздуха камер хранения в летние и зимние месяцы значительно различается. Практика хранения продуктов на современных холодильниках показала, что усушка их в значительной степени зависит от температуры наружного воздуха или от внешних теплопритоков через наружные ограждения. Эта зависимость отражена в действующих нормах естественной убыли по зонам.
Наиболее низкая температура в камере устанавливается вблизи приборов охлаждения, наиболее высокая – у наружных стен. Наличие в камере поверхностей с разной температурой (холодные батареи и относительно теплые наружные стены) вызывает движение воздуха. Охлаждаясь у батарей, воздух достигает точки росы и осушается. Влага оседает на батареях в виде снеговой шубы. Затем воздух проходит некоторый путь к наружной стене, нагревается, при этом его относительная влажность понижается. При движении дальше по камере воздух омывает продукты, поглощает влагу с их поверхности, а затем, попадая на охлаждающие батареи, снова осушается. Снеговая шуба при этом увеличивается. Повышение температуры наружного воздуха вызывает увеличение влагоемкости воздуха (за счет внешних теплопритоков), а следовательно, более интенсивное испарение влаги из продуктов и рост снеговой шубы на батареях. В небольших камерах влияние теплопритоков на величину усушки значительнее, чем в больших.
4.2. Укладка продуктов
Усушка продукта происходит главным образом с наружных частей штабеля и с уменьшением относительной поверхности становится меньше.
Испарение из внутренних слоев штабеля зависит от плотности его укладки. Чем плотнее укладка и больше размеры штабеля, тем меньше усушка. Она зависит не только от внешних условий хранения, но и от состояния продукта, величины его поверхности, химического состава. Влажная поверхность и большое содержание влаги вызывают большую усушку продукта.
4.3. Площадь поверхности продукта
Величина усушки зависит от отношения площади поверхности продукта к его массе: чем больше это отношение, тем она значительнее. Мелкофасованные продукты имеют большую поверхность на единицу массы по сравнению с крупными, следовательно, и усушка первых больше.
4.4. Приборы охлаждения
Существенно влияет на температурный и влажностный режимы в камере размер поверхности приборов охлаждения и расположение их в камере.
Для уменьшения усушки необходимо устанавливать в камерах хранения батареи с относительно большой поверхностью. Но и рациональное их размещение в камере также имеет большое значение. Расположение батарей в камерах должно удовлетворять основному требованию – создавать равномерное и постоянное температурное поле.
Усушка резко возрастает, когда камера недогружена. Это объясняется увеличением удельной плотности теплового потока на единицу продукта.
4.5. Упаковка
Эффективная мера борьбы с усушкой – укрытие штабеля плотной тканью (брезентом), а так же сооружение экрана перед батареей с намораживанием на нем льда. Под оболочкой из брезента снега или льда воздух насыщается влагой, испарившейся из продукта, и в силу того, что движение ее к приборам относительно затруднено, испарение вскоре существенно сокращается.
Самый лучший способ сократить усушку – упаковка продуктов, причем потери массы зависят от паропроницаемости упаковочных материалов.Применение синтетических упаковочных материалов, газо- и водонепроницаемых, сводят потери продукта к минимуму.
4.6. Глазирование продуктов
Хороших результатов можно достичь при глазировании продуктов. Глазирование – создание на всей поверхности продукта тонкой ледяной оболочки, которая выполняет защитную функцию. Так, глазирование мороженой рыбы проводят для замедления процессов подсыхания и окисления (прогоркания) жира рыбы.
4.7. Влажность воздуха
Для охлажденных и замороженных продуктов влажность воздуха поддерживают на уровне 85 – 90%, что позволяет снизить потери массы и обеспечить их длительное хранение.
Установлено, что повышение влажности до 98 – 100% в период охлаждения и хранения положительно сказывается на сохраняемости моркови, репы, свеклы, цветной капусты и др. При этом уменьшаются потери массы, сохраняется тургор тканей.
Стабильное поддержание высокой относительной влажности при такой же стабильной температуре исключает подмораживание и выпадение конденсата на поверхности продуктов, позволяет существенно удлинить период их хранения. Высокая относительная влажность в сочетании с модифицированной газовой средой позволяет на 30-40% увеличить выход стандартной продукции.
Чрезмерно высокая влажность воздуха и местные застои его создают опасность развития микрофлоры, что недопустимо. Чтобы избежать этого, применяют воздушную систему охлаждения, а продукт размещают так, чтобы было достаточное движение воздуха во всем объеме камеры. Скорость движения воздуха от 0,1 до 0,5-0,8 м/с.
Список литературы
1. Большаков С.А. Холодильная техника и технология продуктов питания: Учебник. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 304 с.
2. Грубы Л. Производство замороженных продуктов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 336 с.
3. Стрельцов А.Н. Основы холодильной технологии пищевых продуктов и проектирование холодильных сооружений: Учебное пособие – М.: Изд. Рос. экон. акад., 1999. – 154 с.
4. Субботина Е.В. Транспортирование охлажденных и мороженных продуктов: Учеб. пособие – М.; МКИ, 1992. – 17 с.
5. Бабин Ф.П. Основы холодильной техники и холодильная технология. Учебное пособие. – М.: Гос. изд. торг. лит, 1961. – 188 с.
6. Афанасьева Л.П. и др. Товароведение продовольственных товаров. – М.: Экономика, 1985. – 232 с.