Изменения, происходящие при хранении замороженных продуктов. Приборы автоматики холодильных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Изменения, происходящие при хранении замороженных продуктов

1.1 Замораживание продуктов растительного происхождения

1.2 Способы замораживания

1.3 Изменение состава и свойств плодов и овощей при замораживании

1.4 Замораживание продуктов животного происхождения

1.4.1 Замораживание мяса крупного рогатого скота и свиней

1.4.2 Замораживание птицы

1.4.3 Замораживание субпродуктов

1.4.4 Замораживание продуктов из яиц

1.4.5 Замораживание молочных продуктов

1.4.6 Замораживание рыбы

2. Приборы автоматики холодильных машин

2.1 Автоматизация холодильных установок

2.2 Приборы прямого регулирования температуры воздуха в охлаждаемом объеме

3. Льдогенераторы

3.1 Льдогенераторы: типы, устройство, применение, технические характеристики, отличительные особенности, правила безопасной эксплуатации

3.2 Закономерности производства пищевого льда высокого качества

3.3 Льдогенераторы кускового льда

3.4 Льдогенераторы чешуйчатого и снежного льда

4. Виды холодильной обработки пищевых продуктов

4.1 Охлаждение

4.2 Замораживание

4.3 Подмораживание

Список использованной литературы



1. Изменения, происходящие при хранении замороженных продуктов

1.1 Замораживание продуктов растительного происхождения

Консервирование плодоовощной продукции замораживанием позволяет сгладить сезонность в ее потреблении, насытить рацион жизненно необходимыми витаминами, минеральными элементами, сократить время приготовления пищи, значительно улучшить ее санитарно-гигиенические показатели. В качестве полуфабриката замороженные плоды, овощи и ягоды - прекрасное сырье для промышленного производства многих других продуктов (фруктовые и молочные кремы, йогурты, мороженое, кондитерские изделия и др.). Значительную долю концентратов фруктовых соков в мире в настоящее время получают методом замораживания (криоконцентрация).

Потребление быстрозамороженной продукции за рубежом составляет от 5 до 50 кг на душу населения, в СЕГ - 0,5 кг.

1.2 Способы замораживания

Все способы замораживания подразделяются по виду теплообмена на конвективные, кондуктивные, испарительно-конденсационные, смешанные.

Замораживание воздушным способом проводят в морозильных камерах и туннельных морозильных аппаратах. Последние отличаются интенсивностью движения воздуха (4-12 м/с) и незначительной продолжительностью замораживания. В зависимости от типа продукта и вида холодильной установки продолжительность замораживания плодов и овощей при температуре -25…-45 град. Составляет от нескольких минут до нескольких часов.

Преимущество туннельных морозильных камер - универсальность: в них можно замораживать пищевые продукты разной формы, размере и в различной упаковке.

Основные критерии при выборе способа замораживания - быстрота и экономичность процесса. При этом количество теплоты, отводимой воздухом от продукта, прямо пропорционально площади контакта воздуха с продуктом, разности температур воздуха и продукта и коэффициенту теплопередачи от продукта воздуху.

Замораживание в «кипящем слое» (флюидизационный способ) происходит под действием подаваемого восходящего потока холодного воздуха, достаточного для поддержания продукта во взвешенном состоянии. Последнее достигается с помощью мощного потока воздуха, подаваемого вентиляторами через охлаждающую батарею, а затем через слой замораживаемого продукта, находящегося, как правило, на сетчатой ленте конвейера. Проходя через отверстия ленты, воздух поднимает частицы продукта, отделяет их друг от друга и удерживает во взвешенном состоянии. В установках без сетчатой ленты замораживаемый продукт не только поддерживается потоком воздуха во взвешенном состоянии, но и направленным движением перемещается в установке.

Способ флюидизации применяют для замораживания неупакованных мелких или нарезанных плодов и овощей диаметром до 40 мм, длиной до 125 мм. Из продуктов, полученных этим способом, можно приготовить различные смеси. Кроме того, легче механизировать упаковку таких овощей и плодов, осуществлять их дозировку и употреблять по мере надобности.

Флюидизационные аппараты имеют широкий диапазон производительности - от 0,5 до 15 т/сут, а теплообмен в них протекает интенсивнее, чем в обычных воздушных аппаратах.

При контактном способе замораживания продукт заживается между двумя металлическими плитами, в которых циркулирует жидкий или кипящий хладоноситель. Важное условие - равномерность толщины загружаемых порций по всей поверхности плиты. В противном случае ухудшается контакт плиты с остальным продуктом и увеличивается продолжительность замораживания. Контактные плиточные аппараты непригодны для замораживания продуктов неправильной формы. При температуре кипения хладогента -35…-45 град. продолжительность замораживания продукта в упаковке 0,5 кг составляет 1 - 3 ч, а небольших порций при толщине 50 мм - до 1 ч.

В кипящих хладоносителях (жидкий воздух, азот, фреон, диоксил углерода) обеспечивается сверхбыстрое замораживание продуктов. В этом случае вся поверхность продукта участвует в теплообмене, а очень низкие температуры (-40… -196 град.) обеспечивают замораживание за несколько минут.

Комбинированный способ замораживания с использованием низкотемпетарурной газовой среды, создаваемой в результате испарения жидкого хладоносителя, позволяет избежать механических повреждений продуктов льдом.

Замораживание с использованием испарительно-конденсационного обмена применяют, как правило, в случаях, когда удаление влаги из продукта способствует проведению какого-либо последующего процесса, например сублимационной сушки. На первом этапе под вакуумом в следствие бурного испарения воды из продукта понижается его температура и образуются кристаллы водяного льда, а затем уже под глубоким вакуумом осуществляется сублимация водного льда, тем самым обеспечивается обезвоживание продукта.

1.3 Изменение состава и свойств плодов и овощей при замораживании

Интенсивность и характер изменений продуктов при замораживании зависят от условий и параметров процесса, а также качественных характеристик плодов и овощей. Специфика состава и строения плодов и овощей, особенности и взаимосвязь протекающих в них физико-химических и биохимических реакций оказывают существенной влияние на сохранения их свойств.

При замораживании вода превращается в лед, что изменяет осмотические условия и резко сокращает скорость большинства биохимических процессов в плодах и овощах. Замораживание приводит к повышению концентрации растворенных веществ вследствие миграции влаги из микробной клетки во внешнюю среду на первой стадии и к внутриклеточной кристаллизации воды на последующих стадиях, а также нарушению согласованности биохимических реакций за счет различий в степени изменения их скоростей.

Устойчивость микробной клетки к замораживанию зависит от вида и рода микроорганизмов, стадии их развития, скорости и температуры замораживания состава среды обитания. Наиболее высокая степень отмирания микроорганизмов наблюдается при температуре -4…-6 град., а их рост и размножение полностью исключается при -10…-12 град. В этих условиях плоды и овощи не подвергаются микробиологической порче, хотя полного уничтожения микроорганизмов не происходит. В замороженных ягодах или фруктово-ягодных соках при температуре хранения выше -8 град. под действием дрожжей происходит спиртовое брожение и накапливается спирт.

При определении условий и режимов замораживания стремятся максимально учитывать особенности свойств и строения плодов и овощей, чтобы достичь максимальной обратимости процесса.

Особенности состояния плодов и овощей при замораживании обусловливаются фазовым переходом воды в твердое состояние и повышением концентрации растворенных в жидкой фазе веществ. Процесс кристаллообразования приводит к изменению физических характеристик плодов и овощей, сопровождающемуся изменениями физико-химических, биохимических и морфологических свойств.

Размер, форма и распределение кристаллов льда в структуре плодов и овощей зависят от их свойств и условий замораживания. Состояние мембран и клеточных оболочек, их проницаемость, ионная, молярная концентрация растворенных веществ отдельных структурных образований растительных тканей, степень гидратации основных компонентов предопределяют особенности распределения льда в системе, размер и форму кристаллов.

Более низкая концентрация растворенных веществ в межклеточном пространстве определяет разницу в значениях криоскопических температур структурных элементов, вследствие чего кристаллы льда формируются в первую очередь в межклеточной жидкости. При температуре ниже точки замерзания водяной пар в крупных межклеточных пространствах начинает конденсироваться в виде капелек влаги на прилегающих клеточных стенках. Эта вода и превращается в первые микроскопические кристаллики льда, которые распространяются, обволакивая стенки клеток. Кристаллы разной формы (в виде линз, разветвленные и др.) разрастаются между клетками эпидермиса и паренхимы. Процесс сопровождается повышением осмотического давления вследствие роста концентрации растворенных в жидкости солей, что, в свою очередь, обусловливает миграцию влаги из клеток. Дальнейший рост кристаллов происходит за счет влаги, содержащейся в клетках, что объясняется разницей в давлении пара поверхности разных кристаллов.

При понижении температуры в клетках сначала наступает состояние переохлаждения, а затем спонтанно возникают центры кристаллизации, приводящие к образованию внутриклеточного льда. Граница перехода из одного агрегатного состояния в другое обусловлена не только концентрацией раствора, свойствами отдельных его компонентов, но и рядом других факторов. Так, в тонких капиллярах воду можно переохладить до -20 град. Граница переохлаждения отдельных растворов пищевых продуктов различна, а температура ниже этой границы или механическое встряхивание приводят к очень быстрому, практически массовому превращению воды в лед.

При медленном замораживании с образованием крупных кристаллов вне клеток изменяется первоначальное соотношение объемов за счет перераспределения влаги и фазового перехода воды. Быстрое замораживание предотвращает значительное диффузионное перераспределение влаги и растворенных веществ и способствует образованию мелких, равномерно распределенных кристаллов льда.

С изменением скорости замораживания по мере перемещения границ фазового перехода от периферии к центру продукта изменяются размер и характер распределения кристаллов льда. Наиболее мелкие кристаллы образуются в поверхностных слоях продукта.

Максимальное кристаллообразование в плодах и овощах происходит при температуре от -2 до -8 град. При быстром прохождении этого интервала можно избежать значительного диффузионного перераспределения воды и образования крупных кристаллов. Степень повреждения тканевых структур плодов и овощей при замораживании зависит от размеров кристаллов льда и физико-механический превращений, протекающих в тканях на молекулярном уровне.

На размер кристаллов льда и характер их распределения между структурными элементами существенно влияют состав и свойства плодов и овощей. Так, лук, картофель и некоторые другие овощи покрыты плотной естественной оболочкой, что способствует переохлаждению, тогда как капуста белокочанная, не имеющая такой оболочки, не переохлаждается из-за крупных межклетников и большого содержания свободной воды.

Сильное влияние на характер кристаллообразования оказывает также степень зрелости плодов. В недозрелых плодах содержится значительное количество свободной воды и происходит в основном внутриклеточная кристаллизация, что губительно действует на клетки. В созревших плодах накапливается пектин, обладающий высокими гидрофильными свойствами. Он связывает значительное количество воды и способствует образованию гелеобразной структуры, что положительно сказывается на обратимости процесса замораживания.

Замороженные плоды и овощи приобретают новые свойства: твердость (следствие превращения воды в лед), плотность, интенсивность и яркость окраски (результат оптических эффектов) и др; кроме того, значительно изменяются их тепло-физические свойства.

Вследствие снижения кинетической энергии молекул при понижении температуры, повышения вязкости внутриклеточной жидкости, уменьшения растворимости газов и диффузии веществ значительно снижается скорость химических реакций, однако полное прекращение их возможно только при абсолютном нуле (-273 град.).

При постепенном вымораживании влаги и жидкой фазе продукта повышается концентрация минеральных солей (электролитов), агрессивных по отношению к белкам и оказывающих наиболее повреждающее действие на ферментные системы. При этом происходит как ускорение, так и замедление отдельных реакций, меняется их направленность. В первую очередь при замораживании повреждаются ферментные системы дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования митохондрий, вследствие чего исчезают основные жизненные функции: дыхание и способность к генерации энергии.

Поскольку при замораживании плодов и овощей окислительно-востановительные процессы, присущие свежим продуктам, сдвигаются в сторону окислительных реакций, качество полученного продукта зависит в основном от степени активности оксидоредуктаз, среди которых особое значение имеют полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза, каталаза и пероксидаза.

Деятельность ферментов является, пожалуй, основной причиной появления посторонних привкусов в продуктах. При этом, как правило, снижается содержание крахмала и витамина С, увеличиваются кислотность и количество редуцирующих сахаров, в результате ферментативного потемнения изменяется окраска продукта, ухудшаются консистенция, вкус, запах.

Из-за разрушения части ферментов при замораживании нарушаются балансированность и координация отдельных реакций, их синхронность. При этом устойчивая к изменению рН инвертаза проявляет активность в широком диапазоне (3-7,%), что инициирует реакции накопления сахаров в замороженных плодах и овощах.

Сохранение активности пектолитических ферментов способствует повышению гидрофильных свойств коллоидов и уменьшению степени повреждения клеток. В зависимости от вида продукта они оказывают различное действие: в ткани сливы эти ферменты теряют активность и замороженный продукт имеет плотную консистенцию, в яблоках же их активность приводит к размягчению ткани.

Каталаза и пероксидаза катализируют дегидрирование аминокислот, фенолов, аминов, флавонов и др., при этом ухудшается качество плодов и овощей, которые приобретают посторонние привкусы. Каталаза и пероксидаза часто действуют антогонистически по отношению друг к другу. Так, в неразрушенных тканях каталаза тормозит действие пероксидазы; в разрушенных действие последней более активно. В отдельных случаях эти ферменты оказывают одинаковой действие.

Некоторые ферменты (липаза) сохраняют активность даже при очень низких температурах.

Изменения углеводов при замораживании в значительной степени зависят от их состава. Так, имеются сведения, что высокомолекулярные углеводы в процессе замораживания подвергаются агрегатированию. Для систем, богатых крахмалом, характерно снижение способности связывать воду.

Изменение состава и содержания витаминов при замораживании зависит от их химической структуры, вида и строения ткани. Потери витаминов имеют место при предварительной обработке сырья и непосредственно в процессе замораживания. Наиболее устойчивы к замораживанию тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, каротин. Непосредственно при замораживании теряется около 10% витамина С, а с учетом подготовки сырья (бланширование, мойка и др.) потери могут составить до 20-30%. Сохранению витамина С при замораживании способствует интенсификация процесса.

При замораживании плодов и овощей в неупакованном виде неизбежны поверхностное испарение и сублимация части воды, что приводит к усушке продукта. Так, при замораживании разных видов неупакованных плодов и овощей в туннельном морозильном аппарате с принудительной циркуляцией воздуха от -35 град. потери массы колеблются от 0,2 до 0,9%.

1.4 Замораживание продуктов животного происхождения

1.4.1 Замораживание мяса крупного рогатого скота и свиней

Мясо замораживают обычно в полутушах и четвертинах, баранину - в тушах. Кроме того, мясо замораживают в блоках, сортовых отрубах и мелкой фасовке.

Для замораживания мясо в тушах и полутушах по подвесным путям направляют в морозильные устройства камерного типа. Камеры однофазного замораживания предназначены для замораживания мяса в виде туш, полутуш в парном состоянии с температурой в толще мышц бедра не ниже 35 град. При отсутствии таких камер мясо замораживают двухфазным способом, предварительно охладив до температуры 0…-4 град. в толще мышц бедра.

При однофазном замораживании уменьшаются потери массы, сокращаются затраты труда на транспортировку, рациональнее используются холодильные емкости, не ухудшается качество мяса.

Говяжьи полутуши замораживают при следующих параметрах: температура от -30…до-40 град., скорость движения воздуха 1-2 м/с, относительная влажность воздуха 95-100%; продолжительность процесса в пределах 24ч. Время замораживания свиных полутуш и бараньих туш составляет соответственно около 80 (18-20ч) и 60% (14-16ч) времени замораживания говяжьих полутуш.

Интенсификация процесса замораживания мяса идет по пути понижения температуры кипения хладогента, увеличения скорости циркуляции воздуха, использования криогенных жидкостей, а также нетрадиционных физических методов.

При понижении температуры охлаждающей среды до -40 град. и ниже и скорости движения воздуха до 5м/с можно заморозить парные полутуши до посмертного окоченения (за 18ч), с которым связано холодовое сокращение. По органолептическим свойствам такое мясо не будет отличаться от мяса, замороженного двухфазным способом с предварительным созреванием. Максимальная скорость замораживания достигается применением криогенных хладогентов. При этом значительно повышается коэффициент теплоотдачи, обеспечивается ускоренный теплообмен, в максимальной степени сохраняется исходное качество продукта и уменьшается до минимума его усушка. Кроме того, обеспечивается повышенная обратимость биологических процессов. Продукты, замороженные криогенными жидкостями, меньше подвержены воздействию холодового шока, в них не происходит денатурации белка; при варке мясо получается более нежным и сочным.

Интенсифицировать процесс замораживания можно и с помощью физических методов - повышения давления воздушного потока, применения ультразвука, вибрации и т.д.

1.4.2 Замораживание птицы

Птицу замораживают в воздушной среде после предварительного охлаждения или без него. Продолжительность замораживания птицы в таре зависит от ее вида и упитанности, температуры и скорости движения воздуха. При -18 град. и естественной циркуляции - 48-72ч, при -23…-26 град. и скорости движения воздуха 1-1,5 м/с - 20ч (куры и утки), 35-40ч (гуси, индейки).

Быстрее можно заморозить птицу в скороморозильных аппаратах туннельного типа при -30…-40 град. и интенсивном движении воздуха. Продолжительность замораживания составляет 4,5-10ч в зависимости от упитанности и вида птицы. Потери массы при замораживании 0,2-0,4%.

При замораживании в жидких хладоносителях в качестве теплоотводящей среды применяют в основном водные растворы хлоридов натрия и кальция, пропилен- и этиленгликоль; птицу предварительно вакуумируют в термоусадочной пленке. При температуре -25 град. и скорости циркуляции среды 0,1 м/с продолжительность процесса замораживания упаковочных тушек кур массой 1-2 кг составляет 0,5-1 ч. Воздушный способ позволяет достичь такой продолжительности замораживания только при -50 град. и скорости движения воздуха 3 м/с.

Еще более перспективно применение модульных скороморозильных аппаратов, работающих на жидком азоте или диоксиде углерода, распыляемых с помощью форсунок в зоне замораживания. Под действием образующихся при этом паров хладагента происходят предварительное охлаждение и выравнивание температуры по объему продукта. Предварительное охлаждение продукта исключает последующее растрескивание его и, следовательно, сокращает потери массы при размораживании и кулинарной обработке. Продолжительность замораживание полутушек кур до среднеобъемной температуры -18 град. составляет 6 мин.

1.4.3 Замораживание субпродуктов

Субпродукты замораживают на противнях, которые укладывают на рамы, этажерки или стеллажи, либо в виде блока при температуре -30…-55 град. и скорости движения воздуха 1-2 м/с. Продолжительность замораживания при двухфазном способе 12ч, при однофазном - 18ч; при замораживании в морозильных аппаратах - соответственно 2-3 и 4-7 ч.

1.4.4 Замораживание продуктов из яиц

Из общего мирового производства яиц (650 млрд. шт./год) 10% подвергают замораживанию в различном виде. Замораживают продукцию из яиц - яичный меланж, альбумин (белки) и желтки с сахаром для выпечки хлебобулочных изделий. Кроме того, замораживают соленый желток, применяемый при изготовлении майонеза и приправ для салата, а также простой желток без сахара и соли, используемый для детского питания и в рецептуре лапши. Замораживают и специальные яичные продукты (смесь для яичницы-болтуньи, омлеты, суфле, кубики, рулеты и т.д.).

Для длительного хранения меланж замораживают при -35…45 град. до -18 град. и хранят при этой же температуре. Для замораживания пригодны только очень свежие яйца, в некоторых случаях, чтобы уничтожить сальмонеллы, их дополнительно стерилизуют путем применения обратного осмоса и ультрафильтрации. Эффект желирования можно свести к минимуму подмешиванием 5-10% соли, 10% сахарозы или 5% глицерина. Эффекта резинистости альбумина можно избежать применением криогенного замораживания в криоксиде углерода и азоте.

1.4.5 Замораживание молочных продуктов

Из молочных продуктов чаще всего замораживают сливочное масло, предназначенный для переработки творог, некоторые кисломолочные продукты, редко молоко, сыры.

Для холодильной обработки ящики масла укладывают так, чтобы обеспечить доступ холодного воздуха к каждому пакету или вертикальному ряду пакетов. Высота вертикальных рядов грузовых пакетов не должна превышать при температуре масла ниже 5 град. трех рядов, при 5-8 град. - двух, при 8 град. и выше - одного.

Холодильная обработка масла считается законченной, если в монолите на глубине 6-8 см температура продукта не превышает -12 град.

Количество сливочного масла, загружаемого ежесуточно для холодильной обработки в камеры хранения с температурой воздуха -18 град. и ниже, не должно превышать для камер вместимостью до 200 т включительно 6%, более 200 т - 12% (повышение температуры воздуха камеры выше -14 град. не допускается).

1.4.6 Замораживание рыбы

Рыбу перед замораживанием сортируют, у крупной удаляют внутренности; слизь смывают чистой водой. Существуют следующие способы замораживания рыбы: в воздухе, с помощью естественного холода; в смеси льда и соли; с помощью искусственного холода, получаемого машинным методом (воздушное замораживание, контактное в плиточных морозильных аппаратах); с применением жидких углерода и азота; в рассоле; комбинированные.

Воздушное замораживание с помощью естественного холода (при температуре наружного воздуха не выше -10 град.) применяют в местах подледного лова. Это наиболее простой и экономичный способ. Рыбу раскладывают на предварительно приготовленной ледяной площадке поштучно в один ряд, чтобы обеспечить максимальный теплообмен поверхности с воздухом; по мере замораживания ее переворачивают. Крупную рыбу обычно замораживают в подвешенном состоянии, мелкую раскладывают слоем толщиной не более 12 см. При сильном морозе и ветре рыба замораживается быстро, при этом обеспечиваются высокое качество продукта и значительная экономия.

Способ замораживания в смеси льда и соли (метод Оттесена) основан на явлении самоохлаждения смеси льда и поваренной соли, в которой одновременно протекают такие процессы, как плавление льда и растворение соли. При этом корочка льда препятствует проникновению соли. Продолжительность замораживания слоя рыбы до 6 см составляет 10-11 ч.

Способ замораживания орошающим раствором (метод Заротченцева-Тейлора) предусматривает охлаждение рыбы сначала чистой водой, а затем охлаждающим раствором соли температурой -16…-20 град. и последующим ополаскиванием. Продолжительность замораживания этим способом превышает продолжительность замораживания предыдущим способом.

Рыбу замораживают также в камерах при температуре -25 град. с естественной и принудительной циркуляцией воздуха. При замораживании крупных объектов, например рыбных блоков, оптимальная скорость движения воздушного потока составляет 5 м/с; при поштучном замораживании продуктов небольшого размера в воздушных морозильных установках скорость движения среды может быть повышена до 10 м/с.

На современных промысловых судах рыбу и морепродукты замораживают, как правило, контактным способом с использованием горизонтальных и вертикальных плиточных морозильных установок. Преимущество этого способа - возможность получать рыбные блоки правильной геометрической формы. Такие блоки, приготовляемые за рубежом из филе, из смеси филе и фарша или только из фарша, широко применяют для производства рыбных палочек и порционных продуктов, пользующихся повышенным спросом. Замораживание продукции с высокой скоростью применяют при производстве на судах высококачественного рыбного фарша сурими, из которого получают фаршевую кулинарную продукцию, в том числе такую деликатесную, как аналоги мяса краба, креветок, гребешка.

Мелкую, среднюю и крупную рыбу замораживают стандартными блоками размером 800х250х60 мм (массой до 12 кг) в металлических формах с крышками. Рыбу в мелкой фасовке, предварительно упакованную в картонные коробки, пакеты из полимерной пленки, замораживают на открытых противнях.

Продолжительность замораживания до -18 град. составляет: рыбы в блоках толщиной 60 мм - 3-5 ч; крупной и средней рыбы, уложенной в противни - 3-6 с; осетровых и других крупных рыб в подвешенном состоянии - 6-10 ч.

Контактный способ замораживания в плиточных морозильных аппаратах применяют для замораживания рыбы мелких и средних размеров, а также филе, фарша и рыбной кулинарии. Продукт помещают между двумя полыми металлическими плитами, внутри которых циркулирует хладагент или хладоноситель. Затем плиты сдвигают, создавая определенное давление, которое обеспечивает подпрессовку продукта при замораживании.

Давление (в пределах 0,01-0,1 МПа) регулируют с помощью гидравлического привода и устанавливают в зависимости от вида продукта, его свойств и вида упаковки. Продолжительность замораживания рыбы в плиточных морозильных установках связана с толщиной блока, при увеличении которой удлиняется процесс и снижается производительность установки. Для рыбы разных видов с толщиной блоков от 30 до 100 мм продолжительность замораживания составляет от 40 до 180 мин.

К специфическим рыбным объектам холодильной обработки относится рыба тунцового промысла, отличающаяся крупными размерами и массой. Эту рыбу необходимо охладить в течение нескольких часов, поэтому воздушный способ непригоден, а применяют, как правило, рассольный, основанный на использовании концентрированных растворов хлористого натрия (-15…-18 град.) и хлористого кальция (-30 град.). Причем при применении первого качество рыбы значительно хуже из-за просаливания и низкого теплообмена. Интенсификация процесса путем понижения температуры хлорида кальция до -45 град. в Японии показала преимущество этого способа перед воздушным замораживанием при температуре -55 град.

Замораживание в жидких азоте и диоксиде углерода обеспечивает очень высокую эффективность холодильной обработки, но вследствие большой стоимости сжиженных газов в 2-3 раза превышает стоимость традиционного замораживания. Поэтому такой способ эффективен только при обработке дорогостоящей продукции: крабов, креветок, лососевых и др. Он позволяет получать мороженый полуфабрикат высокого качества при минимальных потерях массы. Этот способ комбинируют с воздушным замораживанием, используя жидкий азот лишь для быстрого снижения температуры в критической зоне (до -5…-7 град.). Так, рыбопродукты доставляют на береговое предприятие в охлажденном виде, зачищают, упаковывают под вакуумом и замораживают в криогенной установке до температуры не выше -5 град. в течение 32 мин. Замороженные филе, фарш, полуфабрикаты быстро перекладывают в картонные ящики по 10-21 кг и домораживают до -20 град. в воздушной морозильной установке. По качеству филе комбинированного замораживания превосходит филе, замороженное в условиях промысла на судах в плиточных морозильных установках.

Установки, работающие на диоксиде углерода, за рубежом используют для поштучного замораживания рыбного филе, полуфабрикатов, ракообразных, моллюсков. Охлаждение среды в туннельных, ленточных и спирально-ленточных установках происходит за счет сублимации твердой двуокиси углерода при температуре до -78 град., а подаваемый в установку хладоноситель обеспечивает температуру газовой среды около -70 град.

Использование такой установки, несмотря на высокую стоимость замораживания, экономически выгоднее воздушного метода благодаря более высокой (в четыре раза) производительности, меньшей обсемененности бактериями, отмирающими в атмосфере углекислого газа, и более высокому качеству продуктов.

Для предохранения рыбы от усушки и окисления жира в технологический процесс вводят операцию глазирования. Ледяную корочку (глазурь) получают трехкратным погружением блоков или отдельной рыбы температурой не выше -18 град. в воду температурой 1-2 град. Продолжительность каждого погружения 2 с. Для ускорения процесса образования ледяной корочки и увеличения ее прочности мороженую рыбу после погружения в воду выдерживают в потоке холодного воздуха (скорость 2-3 м/с) в течение 10-20 с. Масса глазури составляет 2-4% массы рыбы.

В то же время водной глазури свойственен существенный недостаток - относительно быстрая сублимация, из-за чего уже через несколько месяцев хранения она может исчезнуть, а продукция окажется практически незащищенной от окислительной порчи и усушки. Поэтому для защиты мороженой рыбы в процессе длительного холодильного хранения на ее поверхность целесообразно наносить не воду, а растворы пленкообразующих составов, обладающих высокими адгезионными свойствами. Растворы наносят в виде газонепроницаемых оболочек, устойчивых к механическим воздействиям. В качестве водорастворимых покрытий используют поливиниловый спирт в смеси с различными модификаторами - оксиметилцеллюлозой, оксипропилцеллюлозой, карбоксиметилцеллюлозой и др.

Замораживание. Процесс замораживания существенно влияет на качество продуктов, причем быстрое замораживание способствует максимальному сохранению исходных свойств большинства из них.

Пищевые продукты в зависимости от их свойств замораживают в специальных камерах при атмосферном давлении или непосредственно в сублиматоре за счет интенсивного испарения части влаги в результате непрерывно возрастающего вакуума. В то же время вакуум-замораживание неприемлемо при сублимационной сушке сырого мяса и рыбы в кусках, фруктовых соках, пюре, некоторых видов ягод и фруктов, так как при этом существенно изменяются физико-химические и структурные свойства продукта.

При замораживании пастообразных продуктов (молоко, чай, соки и др.) предусматривается последующее измельчение их в условиях отрицательных температур. Поэтому достаточно эффективно замораживание жидких материалов в распыленном состоянии с последующей сушкой замороженных гранул в тонком слое.

При замораживании продуктов в специальных скороморозильных камерах технологический процесс следует организовать так, чтобы продукт перед началом сублимации не оттаивал.



2. Приборы автоматики холодильных машин

2.1 Автоматизация холодильных установок

Автоматизация холодильных установок предполагает оснащение их автоматическими устройствами (приборами и средствами автоматизации), с помощью которых обеспечиваются безопасная работа и проведение производственного процесса или отдельных операций без непосредственного участия обслуживающего персонала или с частичным его участием.

Объекты автоматизации совместно с автоматическими устройствами образуют системы автоматизации с различными функциями: контроля, сигнализации, защиты, регулирования и управления. Автоматизация повышает экономическую эффективность работы холодильных установок, так как уменьшается численность обслуживающего персонала, снижается расход электроэнергии, воды и других материалов, увеличивается срок службы установок, вследствие поддержания автоматическими устройствами оптимального режима их работы. Автоматизация требует капитальных затрат, поэтому проводить ее надо, основываясь на результатах технико-экономического анализа.

Холодильную установку можно автоматизировать частично, полностью или комплексно.

Частичная автоматизация предусматривает обязательную для всех холодильных установок автоматическую защиту, а также контроль, сигнализацию и нередко управление. Обслуживающий персонал регулирует основные параметры (температуру и влажность воздуха в камерах, температуру кипения и конденсации холодильного агента и т.д.) при отклонении их от заданных значений и нарушении работы оборудования, о чем информируют системы контроля и сигнализации, а некоторые вспомогательные периодические процессы (оттаивание инея с поверхности охлаждающих приборов, удаление масла из системы) выполняются вручную.

Полная автоматизация охватывает все процессы, связанные с поддержанием требуемых параметров в охлаждаемых помещениях и элементах холодильной установки. Обслуживающий персонал может присутствовать лишь периодически. Полностью автоматизируют небольшие по мощности холодильные установки, безотказные и долговечные.

Для крупных промышленных холодильных установок более характерна комплексная автоматизация автоматические контроль, сигнализация, защита).

Автоматический контроль обеспечивает дистанционное измерение, а иногда и запись параметров, определяющих режим работы оборудования.

Автоматическая сигнализация - извещение с помощью звукового и светового сигнала о достижении заданных величин, тех или иных параметров, включении или выключении элементов холодильной установки. Автоматическую сигнализацию подразделяют на технологическую, предупредительную и аварийную.

Технологическая сигнализация - световая, информирует о работе компрессоров, наличии напряжения в электрических цепях.

Предупредительная сигнализация на защитных, циркуляционных ресиверах сообщает, что величина контролируемого параметра приближается к предельно допустимому значению.

Аварийная сигнализация световым и звуковым сигналами извещает о том, что сработала автоматическая защита.

Автоматическая защита, обеспечивающая безопасность обслуживающего персонала, обязательная для любого производства. Она предотвращает возникновение аварийных ситуаций, выключая отдельные элементы или установку в целом, когда контролируемый параметр достигает предельно допустимого значения.

Надежную защиту в случае возникновения опасной ситуации должна обеспечивать система автоматической защиты (САЗ). В простейшем варианте САЗ состоит из датчика-реле (реле защиты), контролирующего величину параметра и вырабатывающего сигнал при достижении ее предельного значения, и устройства, преобразующего сигнал реле защиты в сигнал остановки, который направляется в систему управления.

На холодильных установках большой мощности САЗ выполняют так, чтобы после срабатывания реле защиты автоматический пуск отказавшего элемента без устранения вызвавшей остановку причины был невозможен. На небольших холодильных установках, например на предприятиях торговли, где авария не может привести к тяжелым последствиям, нет постоянного обслуживания, объект включается автоматически, если величина контролируемого параметра возвращается в допустимую область.

Разновидностью защиты можно считать блокировку, когда, например, компрессор может быть включен только если включен хотя бы один водяной насос, подающий воду в конденсатор, и рассольный насос для систем с промежуточным хладоносителем.

Наибольшее число видов защиты имеют компрессоры, поскольку по опыту эксплуатации 75% всех аварий на холодильных установках происходит именно с ними.

Число параметров, контролируемых САЗ, зависит от типа мощности компрессора и вида холодильного агента.

Вида защиты компрессоров:

- от недопустимого повышения давления нагнетания - предотвращает нарушение плотности соединений или разрушение элементов;

- недопустимого понижения давления всасывания - предотвращает повышение нагрузки на сальник компрессора, вспенивание масла в картере, замерзание хладоносителя в испарителе (реле высокого и низкого давления, оснащают практически все компрессоры);

- уменьшения разности давлений (до и после насоса) в масляной системе - предотвращает аварийный износ трущихся деталей и заклинивание механизма движения компрессора, реле разности давлений контролирует разность давлений на стороне нагнетания и всасывания масляного насоса;

- недопустимого повышения температуры нагнетания -предотвращает нарушение режима смазки цилиндра и аварийный износ трущихся деталей;

- повышения температуры обмоток встроенного электродвигателя герметичных и бессальниковых хладоновых компрессоров - предотвращает перегрев обмоток, заклинивание ротора и работу на двух фазах;

- гидравлического удара (попадание жидкого холодильного агента в полость сжатия) - предотвращает серьезную аварию поршневого компрессора: нарушение плотности, а иногда и разрушение.

Виды защиты других элементов холодильной установки:

- от замерзания хладоносителя - предотвращает разрыв труб испарителя;

- переполнения линейного ресивера - предохраняет от снижения эффективности конденсатора в результате заполнения части его объема жидким холодильным агентом;

- опорожнения линейного ресивера - предотвращает прорыв газа высокого давления в испарительную систему и опасность гидравлического удара.

Предотвращение аварийной ситуации обеспечивает защита от недопустимой концентрации аммиака в помещении, что может вызвать пожар и взрыв. Концентрация аммиака (максимум 1,5 г/м.куб., или 0,021% по объему) в воздухе контролируется газоанализатором.

2.2 Приборы прямого регулирования температуры воздуха в охлаждаемом объеме

замораживание холодильный льдогенератор пищевой

Основным регулируемым технологическим параметром в торговом холодильном оборудовании является температура воздуха. Поэтому приборы, регулирующие температуру в охлаждаемом объеме и соответственно хладопроизводительность холодильной машины, называют приборами прямого регулирования. К ним, например, относят распространенный в отечественной холодильной технике тип регулятора - реле температуры ТР-02Х.

В этих приборах чувствительный элемент, воспринимающий изменения температуры воздуха в охлаждающем объеме, выполняется в виде небольшого термобаллона, заполненного холодильным агентом. Давление холодильного агента в термобаллоне пропорционально изменению температуры воздуха. Элемент, воспринимающий изменения давления в термобаллоне, выполняется в виде сильфона. Термобаллон с сильфоном соединяются капиллярной трубкой. Приборы подобного типа называют регуляторами температуры прямого действия.

Регуляторы температуры применяют в малых холодильных установках для регулирования температуры воздуха в охлаждаемом объеме путем включения компрессора холодильной машины. Термобаллон располагают внутри, а корпус регулятора температуры с ручками настройки - вне холодильной камеры.

Недостатком реле температуры прямого регулирования является большая тепловая инерционность прибора, следствием чего является невозможность поддержания температуры воздуха в охлаждаемом объеме точно на заданном уровне.

Реле температуры, которые реализуют принцип косвенного регулирования температуры в охлаждаемом объеме, например АРТ-2, РТХО, Т-110 и др., конструктивно проще. Они, как правило, не имеют термобаллона, поскольку реагируют не на температуру воздуха, а на температуру кипения холодильного агента в испарителе холодильной машины, которая на 10-17 град. ниже температуры воздуха. В этом случае капиллярная трубка присоединяется непосредственно к поверхности испарителя.

Данный метод с позиции требований к хранению продуктов имеет определенные преимущества перед ранее рассмотренным. При большой амплитуде колебаний температуры кипения холодильного агента в испарителе амплитуда колебаний температуры воздуха несравненно меньше. Например, при амплитуде колебаний температуры кипения холодильного агента в испарителе домашнего холодильника «Минск-2» в 25 град. амплитуда колебаний температуры воздуха на расстоянии 0,05 м от поверхности испарителя составляет менее 4 град.

Реле температуры АРТ-2 и Т-110 используют в однокамерных бытовых компрессионных холодильниках.

Диапазон настройки реле АРТ-2 на температуру размыкания контактов составляет от -18,5 до -7,5 град. Дифференциал прибора, который определяет величину амплитуды колебаний температуры, нерегулируемый и составляет в среднем 6-10 град. Это значит, что компрессор холодильной машины при данной величине дифференциала включится при температуре на 6-10 град. выше температуры размыкания электрических контактов реле.

Реле температуры РТХО, используемое в торговом холодильном оборудовании, предназначено для управления работой холодильной машины в зависимости от температуры испарителя и полуавтоматического оттаивания слоя инея с поверхности испарителя. Для этого следует нажать на кнопку и компрессор холодильной машины прекращает работу. После завершения оттаивания компрессор автоматически включается.

Реле температуры Т-110 по своему функциональному назначению практически не отличается от реле температуры АРТ-2, однако имеет меньшие габаритные размеры, что позволяет встраивать прибор в ограниченный объем торгового холодильного оборудования.

Заметим, что независимо от того, какая система регулирования температуры воздуха в холодильном оборудовании используется, в основу регулирования хладопроизводительности холодильных машин, установленных в торговом холодильном оборудовании, положен принцип пуска и остановки компрессора. При этом неизбежны изменения температуры кипения холодильного агента в испарителе и соответственно воздуха в охлаждаемом объеме. Исключить подобные изменения в случае необходимости можно, например, используя вентиль постоянного давления «до себя», который поддерживает постоянным давление кипения холодильного агента в испарителе и тем самым - температуру воздуха в холодильной камере.



3. Льдогенераторы

3.1 Льдогенераторы: типы, устройство, применение, технические характеристики, отличительные особенности, правила безопасной эксплуатации

Льдогенераторы - автоматические устройства, применяемые для получения льда. Льдогенераторы различают как устройства промышленного типа и льдогенераторы системы общественного питания и торговли.

Льдогенераторы классифицируют по виду, составу и назначению вырабатываемого льда, по способам и источникам охлаждения и по конструктивным особенностям.

Льдогенераторы изготавливают следующие виды технического и пищевого льда:

- блочный, трубчато-блочный и снежно-блочный;

- плитный и трубчато-плитный;

- малогабаритный лед - дробленый, кусковой и пластинчатый, трубчатый и скорлупный, брикетный, кубиковый;

- рассыпной лед - мелкодробленый (измельченный до снегообразной массы или гранул), чешуйчатый, снежный (путем прессования может быть превращен в брикетный и снежно-блочный лед).

По производительности льдогенераторы подразделяют на большие - 1000 кг/ч и более, средние - 100-1000 кг/ч, малые - 10-100 кг/ч, мелкие - менее 10 кг/ч (обычно в составе домашних холодильников).

В промышленных целях преимущественно производят блочный, кусковой и чешуйчатый лед, который широко используется в колбасном производстве и производстве пельменей.

В системе общественного питания и торговле обычно используются льдогенераторы малой производительности, производящие лед кусковой в виде кубиков, стаканчиков и чешуйчатый лед для кондитерских целей и хранения свежей рыбы в торговом холодильном оборудовании.

В ресторанном бизнесе 2-4 кубика льда добавляют в соки, виски и ром, в слабоалкогольные коктейли.

Трудно придумать более подходящий и элегантный способ охлаждения шампанского, чем в ведерке со льдом.

В ресторанах при гостиницах часто не хватает охлаждаемых прилавков и буфетов для выкладки всего ассортимента продуктов, например по системе питания «шведский стол», и тогда используют большие емкости с измельченным льдом, на котором устанавливаются блюда с мясной и рыбной гастрономией, сырами, йогуртами, сливочным маслом, кондитерскими изделиями, десертами и т.п.

В последнее время все большую популярность в нашей стране приобретают свежеприготовленные соки. Их можно выпить в крупном магазине, в кафе, в баре аэропорта и кинотеатра и т.д. Для этих целей также используется лед, приготовленный в льдогенераторе.

Следует отметить, что льдогенератор, как правило, является составной частью барного оборудования. Необходимый набор оборудования невелик: барный комбайн с соковыжималкой для цитрусовых, блендером для перемешивания, например апельсинового сока с сезонными добавками (клубникой, малиной, клюквой, бананами, киви и т.п.) и льдокрошителем, который превращает замерзшие кубики в ледяную крошку. Все оборудование устанавливается на рабочем столе. Пространство под рабочим столом традиционно используют для установки льдогенератора производительностью 20-25 кг в сутки. Производимый в аппарате лед в форме кубиков или ледяной крошки добавляется в бокал с напитком.



3.2 Закономерности производства пищевого льда высокого качества

При производстве льда реализуются в основном два метода: намораживание воды на плоской плите (испарителе) и разбрызгивание влаги по поверхности испарителя, форма которого определяет форму льда. Наиболее распространенной формой льда является лед в виде «стаканчика».

Важным потребительским качеством льда является его прозрачность. В пищевых целях, например, для приготовления коктейлей, лед должен быть только прозрачным. Производство прозрачного льда - сложная производственная задача.

Из питьевой водопроводной воды может быть получен как матовый лед с плотностью 890-900 кг/м.куб., так и прозрачный с плотностью 910-917 кг/м.куб.

Матовый лед имеет белый цвет в основном благодаря наличию в нем пузырьков воздуха и солей. Прозрачный лед практически не имеет воздушных включений и имеет минимум солей.

Качество питьевой воды определяется требованиями ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая». ГОСТ допускает сухой остаток - до 1000 мг/л. Общая жесткость воды не более 7 мг-экв/л, а мутность по содержанию взвешенных частиц - не свыше 1,5 мг/л. Вода не должна содержать железа более 0,3 мг/л, а рН=6,5-9,5.

Для получения прозрачного льда, получаемого при -10 град., предельно допустимое содержание примесей в воде отображено в таблице:

Общее содержание солей, мг/л	250
Сульфатов, хлоридов, углекислого натрия	170
Железа, мг/л	0,04
рН	7



Получение прозрачного льда базируется на закономерностях льдообразования.

Как рассмотрено ранее, при формировании кристаллов льда в виде пластин, т.е. неразветвленных кристаллов в отличие от разветвленных кристаллов дендритной формы (папоротникообразной), получается чистый прозрачный лед.

Лед перемещает перед собой растворенный компоненты, осуществляя «зонную очистку» раствора. Перемещаемое вещество, если лед намораживается в емкости, погруженной в рассол с температурой -10 град., накапливается в центральной ее части. Эту незамороженную часть раствора удаляют.

По мере накопления примесей перед движущейся границей фаз формирование плоских кристаллов затрудняется. Кристаллы нуждаются в постоянном удалении примесей от поверхности раздела. Это делается перемешиванием замораживаемого раствора или наиболее простым методом - барботажем воздуха, т.е. продувкой воздуха через раствор или посредством интенсификации движения воды в замораживаемом объеме. В этом случае практически реализуются методы, которые используются при выращивании искусственных кристаллов минералов.

В рекомендациях, касающихся промышленных способов получения льда в виде блоков, для получения качественного льда рекомендуется увеличить интенсивность движения воды в 2-3 раза сравнительно с обычной скоростью ее движения. Кроме того, рекомендуется повысить температуру теплоотводящей среды, чаще всего - рассола, в котором находится бак с замораживаемой водой, до -8…-6 град. вместо -10 град. при традиционном способе замораживания. Но повышение температуры замораживания находится в противоречии с требованиями увеличения производительности льдогенератора. Поэтому проблему получения чистого льда в промышленных условиях решают иным способом. Не меняя температуру замораживания воды и соответственно скорость замораживания, прибегают к предварительной обработке воды, поступающей на замораживание.

Простейшим способом обработки воды является ее фильтрация и при необходимости обработка воды квасцами с целью ее подщелачивания до рН=7. Для этого воду пропускают через доломитовую крошку.

В ряде случаев для обработки воды применяют цеолиты (алюминиево-натриевый селикат). В результате жесткость воды уменьшается существенно, практически до состояния, при котором возможно получение прозрачного льда. Поэтому водоподготовка вне зависимости от способов получения прозрачного льда должна использоваться в обязательном порядке.

3.3 Льдогенераторы кускового льда

В конструкции льдогенератора реализована идея образования льда на поверхности гладкого наклонного испарителя. Вода насосом подается в коллектор, расположенный в верхней части испарителя, равномерно сливается на поверхность испарителя. Часть воды намерзает на поверхности испарителя, часть стекает в поддон, откуда насосом вновь направляется в коллектор.

Расход воды дополняется ее подпиткой из водопровода. Регулятором уровня воды в поддоне служит поплавковый клапан.

По мере увеличения толщины слоя льда на поверхности испарителя вращающихся щуп касается поверхности льда и все больше поднимает устройство подключения электродвигателя компрессора и включения систе6мы оттаивания.

Оттаивание испарителя льдогенератора осуществляется изменением направления движения холодильного агента. Холодильный агент, минуя конденсатор, направляется в испаритель. Ледяная пластина подтаивает и сползает на решетку, выполненную из струн, через которые подается электрический ток. Струны прорезают лед и кубики льда падают в накопительный бункер. После сползания льда щуп не воспринимает лед, и компрессор с водяным насосом включаются вновь.

...