Д-р техн. наук, профессор Шокина Ю. В.

Д-р техн. наук, профессор Шокина Ю. В.

Наступает момент, когда концентрация раствора снаружи микробной клетки, погруженной в тканевой сок рыбы, становится выше концентрации внутриклеточной жидкости. Возникшая из-за разности концентраций разность осмотических давлений, незамороженного тканевого сока рыбы и внутриклеточной жидкости микробной клетки, разделенных полупроницаемой мембраной – клеточной оболочкой, приводит к обезвоживанию микробной клетки под действием сил осмоса – наступает плазмолиз микробной клетки. Действие второго консервирующего фактора обеспечивает и поддерживает в полной мере действие главного консервирующего фактора.

В пищевом сырье вода присутствует в составе тканевого сока, который размещен вне и внутри клеток. Тканевой сок представляет собой слабо концентрированный коллоидный раствор, в котором растворены белковые вещества и минеральные соли. Концентрация тканевого сока в различных участках тканей неодинакова. Внутриклеточная жидкость более концентрированная, чем межклеточная. В тканях вода находится в свободном и связанном состоянии (связанная и свободная вода). На долю свободной воды приходится до 90 % от общего ее содержания и лишь до 10 % на долю связанной воды, то есть воды связанной с гидрофильными веществами в клетке. Известно, что 1 г белка может удерживать на уровне прочной связи до 0, 4 г воды. Связанная влага по своим физическим и химическим свойствам отличается от свободной. Она не замерзает даже при очень низких температурах, теряет способность быть растворителем очень многих веществ и т. п. При замораживании почти вся свободная влага тканей пищевого сырья превращается в лед кристаллизуется. Как известно, чтобы жидкость перевести в кристаллическое состояние необходимо довести температуру жидкости до уровня ниже температуры кристаллизации, то есть жидкость надо переохладить.

Центры кристаллизации переохлажденной жидкости образуются в результате внешнего воздействия различных стимуляторов, например, механического воздействия на ткани. Процесс кристаллизации в тканях пищевого сырья наступает внезапно, резко и может продолжаться только при постоянном отводе от замораживаемого объекта теплоты. Начальная температура замораживания тканевых соков (криоскпическая) составляет – от минус 0, 5 до минус 5 ºС. Как только образуются первые кристаллы льда, выделяется значительное количество скрытой теплоты льдообразования (теплоты фазового перехода – изменения агрегатного состояния воды), что приводит к обратному процессу повышению температуры замораживаемого объекта. Поэтому, чтобы процесс кристаллизации развивался необходим быстрый отвод тепла от пищевого сырья. При образовании первых кристаллов льда и отводе тепла от сырья происходит образование новых кристаллов и рост уже существующих.

При отводе тепла от пищевого сырья температура его понижается и, следовательно, уменьшается кинетическая энергия движения молекул. Постепенно энергия теплового разбрасывающего движения молекул воды становится меньше энергии ориентации молекул, которая определяется величиной их полярных зарядов - что ведет ко взаимной ориентации молекул воды в пространстве или росту кристаллов. Выделение скрытой теплоты кристаллизации воды при изменении ее агрегатного состояния объясняется изменением общей внутренней энергии воды. При образовании кристаллов сокращаются трансляционные перемещения молекул воды, а освободившаяся энергия выделяется в виде теплоты фазового превращения, которую и называют скрытой теплотой льдообразования (кристаллообразования) (334 к. Дж/кг).

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием При плавлении льда происходит обратный процесс: чтобы усилить, активизировать движение молекул, ко льду необходимо подвести тепло, за счет которого будет увеличена кинетическая энергия молекул. Когда эта энергия будет больше энергии ориентации молекул, кристаллы будут разрушаться. При интенсивном отводе тепла от продукта, процесс образования кристаллов льда будет значительно опережать процесс выхода влаги из клеток, и влага будет замораживаться там, где она находилась до момента замораживания. Поэтому при быстром замораживании будет образовываться лед, равномерно распределенный по объему ткани вне клеток и внутри клеток. Размер кристаллов льда будет небольшим.

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием Результатом превращения воды в лед в пищевом сырье при замораживании является изменение значений всех ТФХ пищевого сырья. Удельную теплоемкость замороженного пищевого сырья (продукта) наиболее точно можно также рассчитать по эмпирической формуле (1) где - теплоемкость не замороженного сырья, к. Дж/(кг · К), рассчитывается по формуле (2) где - теплоемкости воды и сухих веществ пищевого сырья соответственно, принимают равными 4, 19 и 1, 22 -1, 46 к. Дж/(кг · К) соответственно.

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием Денатурационные изменения белков минимальны при температуре минус 20 ºС и ниже. Гидролиз белков и липидов надежно тормозится при температуре минус 20 ºС и ниже. Наиболее активно гидролитические изменения тканей имеют место в районе криоскопической температуры (так называемая «критическая температурная зона» ), для сохранения лучшего качества мороженой пищевой продукции необходимо обеспечить интенсивный отвод тепла в критической температурной зоне, что возможно только при замораживании с высокой скоростью. Окислительные процессы не прекращаются в сырье даже при температуре минус 30 ºС. Таким образом, сточки зрения надежного предотвращения нежелательных биохимических изменений в мороженом пищевом сырье, за исключением окислительной порчи, необходимо и достаточно поддерживать температуру продукта на уровне не выше минус 20 ºС. Для предотвращения окислительной порчи применяют технологические способы обработки сырья, исключающие, или предотвращающие контакт продукта с кислородом воздуха, например, глазирование, или упаковывание в паро- и газонепроницаемые пленки из пищевых полимеров.

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием При замораживании глубоким изменениям подвергается микрофлора пищевого сырья. Глубокий стресс испытывают термофильные и мезофильные микроорганизмы. Психрофильная микрофлора (плесени и дрожжи) хорошо развиваются при температуре до минус 8 ºС и угнетаются при температуре минус 12 ºС и ниже. Таким образом, сточки зрения надежного предотвращения нежелательных микробиологических процессов в мороженом пищевом сырье необходимо и достаточно поддерживать температуру на уровне не выше минус 12 ºС.

Лекция № 5: Научные основы консервирования пищевого сырья замораживанием По совокупности проанализированных физических, биохимических и микробиологических процессов, протекающих в тканях пищевого сырья при замораживании и последующем холодильном хранении, необходимо и достаточно обеспечить температуру не выше минус 20 ºС, однако Международная академия холода рекомендует в качестве стандартной температуру мороженых пищевых продуктов – не выше минус 18 ºС, что позволяет при получении приемлемого качества продуктов и достаточно длительных сроках их хранения, существенно сократить затраты холода.