Холодильна обробка харчових продуктів
Способи холодильної обробки продуктів:
- охолодження –відведення теплоти від продукту зі зниженням його температури без утворення льоду. Цей спосіб може використовуватися як окремо, так і передувати подальшому холодильному обробленню;
- переохолодження (підморожування) — охолодження продукту до температури, нижчої за кріоскопічну, що супроводжується частковою кристалізацією води у поверхневому шарі продукту. Переохолоджені продукти можуть зберігатися у 2— 2,5 рази довше, ніж охолоджені;
- заморожування — відведення теплоти від продукту зі зниженням його температури значно нижче за кріоскопічну, що супроводжується кристалізацією більшості води продукту. Значно подовжує тривалість зберігання;
- доморожування — відведення теплоти від частково замороженого продукту зі зниженням його температури до заданого рівня; отеплення — підведення теплоти до охолоджених продуктів з підвищенням їх температури до температури довкілля або дещо нижчої;
- розморожування — підведення теплоти до заморожених продуктів з метою плавлення льоду, що міститься в них. Вода, що утвориться при цьому, має якнайповніше поглинутися тканинами продукту.
Холодильна обробка може тривати протягом різного часу: від кількох хвилин до кількох діб, що впливає на якість продуктів.
Холодильне зберігання — це зберігання продуктів у заданому режимі в камері після холодильного оброблення. Воно може тривати від кількох діб до кількох років.
Режимом холодильної обробки (зберігання) називають сукупність параметрів та умов, що впливають на якість продуктів (температура, відносна вологість, швидкість руху повітря, склад газового середовища, спосіб розміщення, тривалість процесу).
Внаслідок повільного заморожування клітини значно пошкоджуються і тканини втрачають свою структуру. Встановлено, що при цьому пошкоджується понад 70% клітин. Оскільки зі зростанням концентрації клітинних розчинів зростає осмотичний тиск, весь комплекс розглянутих явищ отримав назву "осмотичний шок".
Якщо проводити заморожування швидко, то волога не встигатиме мігрувати, і дрібні кристали льоду утворюватимуться рівномірно по всьому об'єму тканини. Крім того, скорочується час впливу розчинів солей на білки клітин. Встановлено, що за швидкого та надшвидкого заморожування органічні речовини та деякі біологічні об'єкти (наприклад яєчний жовток, ферменти) повніше зберігають свої властивості та структуру.
Якщо температуру знижувати до -120...-160 С дуже швидко (понад 100 °С/с), наприклад під час заморожування малих об'єктів у рідкому азоті, то кристали льоду не встигнуть утворитися. Температура, при якій не відбувається ріст кристалів, становить близько -90 °С. У такому разі вода з переохолодженого перейде у склоподібний стан (процес вітрифікації). Основна маса речовини не матиме кристалічної решітки, молекули у ній розміщуватимуться хаотично (як у рідині), хоч і будуть наявні дрібні кристали льоду, що не визначаються оптично. Проте речовина матиме певні властивості твердого тіла, зокрема твердість. Склоподібний стан речовини можна зберегти при температурах нижче -130°С.
Для застосування швидкого та надшвидкого заморожування використовують захисні речовини — кріопротектори (гліцерин, цукровий сироп, поліетиленоксид, етиленгліколь). Вважається, що ці речовини зміцнюють водневі містки у молекулах білка та зв'язки води з молекулами білків. Кількість вимороженої води при цьому знижується.
Температура замерзання тварин і рослин нижча за 0 С, бо клітинні соки містять солі. До того ж, температура замерзання соків не завжди дорівнює температурі замерзання даної живої істоти, яка часто має спроможність опиратися холоду. Крім того, можливе переохолодження соків. Найбільш чутливі до дії низьких температур одноклітинні найпростіші з голим протоплазмовим тілом, насичені водою та теплокровні тварини. Життя теплокровної тварини складної будови неможливе при низьких температурах через велику кількість рідини в її тілі, ніжність тканин і необхідність обміну речовин, що супроводжується виділенням теплоти.
У рослин життєві процеси відбуваються з меншим тепловиділенням, клітини мають простішу будову і надійний захист з клітковини. Але рослини також не витримують надто низьких температур. Хоча навіть у разі утворення кристалів льоду в клітинах рослина може деякий час залишатися живою, але згодом гине від осмотичного шоку. Охолодження, на відміну від заморожування, сповільнює або припиняє процеси життєдіяльності лише тимчас сово, після отеплення вони відновлюються (наприклад анабіоз риби). Але тривале перебування при знижених температурах може призвести до холодового шоку, незворотних змін у обміні речовин та загибелі організму.