Выбор конечной температуры замораживания продуктов перед сушкрй

В процессе замораживания биологических материалов по мере понижения температуры в них происходит увеличение количества кристаллизованной влаги — доли вымороженной воды. Под этим термином подразумевается количество льда, образовавшегося при данной температуре, отнесенное к общему количеству воды в продукте (в %).

Обширные исследования качественных характеристик пищевых продуктов, законсервированных методом вакуумной сублимационной сушки, показывают прямую взаимосвязь между количеством влаги, удаляемой фазовым переходом «лед — пар», т. е. долей вымороженной влаги при данной температуре сублимации, и качеством высушенного продукта. По этой причине определение уровня кристаллизовавшейся воды в зависимости от температуры является обязательным условием правильного выбора параметров как предварительного замораживания, так и самой сублимационной сушки. В различных по своей физической природе объектах при одинаковых температурах количество вымороженной влаги будет различным. На рис. 20 представлены кривые, характеризующие зависимость доли вымороженной воды от температуры для различных групп пищевых продуктов. Данные взяты из литературных источников и могут служить для предварительной оценки требуемых режимов замораживания и сушки. Если в один и тот же продукт вносить какие-либо добавки, наполнители, например растительные или животные белки в мясной фарш, то характер вымораживания влаги будет другим. Изменение концентрации одного и того же продукта, например фруктового или овощного сока, также приводит к изменению количества кристаллизовавшейся воды при одинаковой температуре.

Эта закономерность показана на рис. 21. Как видно из графика, по мере повышения концентрации продукта требуются все более низкие температуры, обеспечивающие вымораживание одинакового количества влаги. Представленные зависимости позволяют решить и обратную задачу: путем разведения исходного продукта водой получить такую его концентрацию, которая обеспечит возможность замораживания и сушки на имеющемся технологическом оборудовании.

Рассмотренные примеры показывают необходимость определения доли вымороженной воды как функции температуры индивидуально для каждого объекта консервирования.

Количество кристаллизованной воды может быть определено как расчетным, так и экспериментальным путем. Однако известные аналитические зависимости позволяют получить только оценочные значения, содержат эмпирические коэффициенты.

Результаты расчета, полученные по различным формулам для одного и того же продукта, существенно различаются. Более надежными являются данные, получаемые экспериментально. Имеется несколько методов экспериментального определения доли вымороженной воды.

В М ГУП Б такие исследований проводятся Е. Е. Ковтуновым с использованием метода дифференциальной микро калориметрии. Метод основан на регистрации разности тепловых потоков к исследуемому образцу и эталонному тиглю в процессе их равномерного нагревания. Он позволяет регистрировать даже весьма слабые тепловые эффекты,.

Рис. 20. Обобщенная зависимость вымороженной влаги t (в% от общего содержания влаги в продукте) от температуры замораживания W °С:

• 1 — яйца; 2 — молоко, рыба пресноводная; 3 — мясо, томаты;
• 4 — лук, горох; 5 — бобы; 6 — яблоки, груши, сливы, рыба морская;
• 7 — апельсины, лимоны, виноград несладких сортов; 8 — вишня; 9 — бананы

возникающие при фазовых переходах в исследуемом образце по мере изменения его температуры. Результаты экспериментов представлены в табл. 15.

Рис. 21. Зависимость доли вымороженной влаги (W, %) от температуры (t, °С) и концентрации сухих веществ (данные Е. Е. Ковтунова):

А — сок шиповника с концентрацией сухих веществ (1 — 6,5%;

2 — 13; 3 — 20; 4 — 34%); Б — сок земляники с концентрацией сухих веществ (1 — 6%; 2 — 14; 3 — 27; 4 — 55%)

Зависимость количества замороженной влаги (%) от температуры продукта.

Таблица 15