Замораживание. 
Технологии пищевых производств. 
Сушка сырья

Продукты предварительно замораживают в специальных камерах при атмосферном давлении или подвергают самозамораживанию в вакуумной камере (сублимационном аппарате) при непрерывно понижающемся давлении.

В период самозамораживания в вакууме вследствие интенсивного испарения влаги продукт охлаждается до температуры кристаллизации. Вакуум-замораживание неприемлемо при сублимационной сушке сырого мяса и рыбы в кусках, фруктовых соков, пюре, некоторых видов ягод и фруктов, так как приводит к значительным физико-химическим и структурным изменением свойств продукта. Предварительное замораживание сырья перед сублимационной сушкой необходимо проводить при отрицательной температуре, достаточной для того, чтобы превратить в лед основное количество содержащейся в продукте влаги. При этом к замороженным продуктам предъявляются следующие основные требования: максимальное количество влаги продукта должно быть превращено в лед; размер и расположение кристаллов льда должны способствовать интенсивному теплои массообмену при сублимационной сушке. При медленном замораживании продуктов животного и растительного происхождения в их межклеточном пространстве образуются крупные единичные кристаллы. Более крупные кристаллы образуются и в глубинных слоях образца. При этом происходят процессы значительного диффузного перемещения веществ по причине возникновения разности концентраций их в зоне образования кристаллов льда в периферийных областях продукта, т. е. наблюдается процесс криоконцентрации компонентов с более низкими температурами замерзания. В конечном итоге практически весь образовавшийся лед находится вне клеток, внутри клеток остается незамерзший раствор. Особенно ярко выражена тенденция образования кристаллов льда в межклеточном пространстве в животных тканях. Медленное замораживание приводит к разрушению их структуры. После размораживания такая ткань теряет упругость, наблюдается вытекание сока.

При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, равномерно распределенные по объему вещества, кристаллы формируются не только в межклеточном пространстве, но и внутри клеток, диффузное перемещение веществ незначительно. При быстром замораживании гистологическая структура тканей хорошо сохраняется. Имеются сведения, что при сверхбыстром замораживании мелких образцов мяса (погружением их в жидкий азот) 90% всех кристаллов льда формируются внутри клеток, размеры кристаллов очень малы — порядка сотен ангстрем, повреждения тканей минимальны. Однако необходимо иметь в виду, что при замораживании в жидком азоте методом погружения достаточно крупных кусковых пищевых продуктов в них почти всегда наблюдаются разрывы, трещины вследствие возникающих термических напряжений. Результаты влияния скорости замораживания на размеры и форму кристаллов льда иллюстрируются на рис. 19 (д, б). Эти данные получены С. Н. Осиповым методом оптической микроскопии при замораживании слоя яблочного сока в ус;

Рис. 19. Кристаллообразование в слое яблочного сока на глубине 6 • 10^_3м. Отвод теплоты кондукцией: а — при температуре -10 °С; б — при температуре -30 °С.

ловиях одностороннего кондуктивного теплоотвода при температурах минус 10 и минус 30 °C. В первом случае (а) между кристаллами льда видна незамерзшая влага, а сами кристаллы имеют в основном игольчатую форму. Имеет место также некоторое перераспределение концентраций замораживаемых компонентов по объему. Понижение температуры до минус 30 °C сопровождается формированием кристаллов дендритной формы при более плотной их упаковке (б). Перераспределения компонентов практически нет.

При оценке влияния процесса замораживания на качественные показатели всегда следует учитывать свойства исходного сырья. Например, при замораживании целых плодов и овощей признано целесообразным применять быстрое замораживание, которое предотвращает разрушение клеток. Такое замораживание рекомендуется для абрикосов, персиков, слив и особенно для сочного растительного сырья со слабой текстурой — малины, клубники. Для жидких и пастообразных продуктов (плодоовощных пюре, соков) допустимо как быстрое, так и медленное замораживание, поскольку сохранения в них исходной структуры не требуется.

Мясо ранних стадий автолиза менее всего подвержено изменениям в процессе замораживания. Наибольшие нарушения морфологической структуры имеют место в случае замораживания мяса в состоянии посмертного окоченения.

При выборе метода и режима замораживания сырья как этапа подготовки к сублимационной сушке всегда следует рассматривать взаимосвязь этих двух процессов — замораживания и последующей сушки. Существует распространенное и, довольно спорное мнение о том, что медленное замораживание является предпочтительным. Такой вывод аргументируется тем, что крупные кристаллы льда облегчают внутренний массоперенос по образующимся в процессе сушки крупным порам, а сами крупные кристаллы льда создают благоприятные условия передачи теплоты в зону сублимации. Однако выполненные авторами аналитические оценки и многочисленные экспериментальные проверки показывают, что даже при вакуумной сублимационной сушке большинства пищевых продуктов на промышленных установках, когда продукт располагается на противнях слоем толщиной (10−25) х 10¹³ мм, внутреннее сопротивление переносу массы не является лимитирующим фактором. Крупные кристаллы льда, формирующиеся при использовании серийного морозильного оборудования, расположены в массе продукта весьма хаотично и не создают каких-либо существенных тепловых мостиков к зоне сублимации.