Zamrażanie owiewowe 3.12.2015

Podstawy teoretyczne

Zamrażanie jest uznaną metodą utrwalania żywności przeznaczonej do długotrwałego przechowywania lub transportu. Tym sposobem konserwuje się żywność bez konieczności dodawania obcych składników. W przemyśle mięsnym zamrażanie spełnia funkcję sanitarną.

Pod względem technologicznym efekt utrwalania żywności przez zamrażanie związany jest nie tylko z obniżeniem temperatury produktu, lecz także z jego odwodnieniem, na skutek przemiany fazowej wody w lód. Negatywnym skutkiem fazowej przemiany wody, z charakterystycznym wzrostem objętości powstałego lodu i wzrostem koncentracji substancji rozpuszczonych w niezamrożonym roztworze, jest naruszenie koloidalnej i tkankowej struktury produktu oraz częściowa denaturacja białek. Destrukcyjne zmiany w zamrażanej żywności następują głownie w zakresie temperatur od -5°C do -10°C.

Im większa jest szybkość zamrażania, tym wyższa będzie jakość utrwalonego produktu.

Zamrażanie owiewowe

Mimo, że powietrze jest bardzo złym medium chłodzącym w praktyce 90% zamrażalni stosuje aparaty powietrzne. Decyduje o tym wiele zalet tej metody: uniwersalność aparatów, prosta konstrukcja i łatwa obsługa, wysoki standard higieny, stosunkowo małe koszty eksploatacji, możliwość automatyzacji załadunku i wyładunku.

Podział urządzeń zamrażalniczych

Powietrzne: owiewowe, fluidyzacyjne

Kontaktowe: taśmowe, bębnowe, płytowe

Immersyjne (w cieczach niewrzących)

W cieczach wrzących: kriogeniczne, LFF

Przebieg procesu zamrażania

Wykres obrazuje cztery fazy procesu zamrażania.

Odcinek a-b obrazuje schładzanie produktu od temperatury początkowej (t₁) do temperatury krioskopowej (t_kr). Czas schładzania zależy do szybkości odprowadzania ciepła od produktu do ochładzającego środowiska (czynnika chłodzącego), a zatem od różnicy temperatury powierzchni produktu (t_p) i czynnika chłodzącego (t_s)

Odcinek b-c obrazuje przebieg zmian temperatury podczas właściwego zamrażania. W miarę wymrażania wody w produkcie stężenie roztworów tkankowych stopniowo wzrasta i zgodnie z prawem Raoulta ich temperatura krioskopowa systematycznie obniża się. Stąd nachylenia krzywej zmian temperatury produktu w tej fazie zamrażania.

Odcinek c-d charakteryzuje proces domrażania produktu, do złożonej w technologii temperatury końcowej (tz) w środku termicznym. Różnica temperatur powierzchni i środka termicznego szybko zmniejsza się. W czasie trwania fazy domrażania następuje wymrożenie pozostałej części wody niezwiązanej.

Odcinek d-e obrazuje szybkość wyrównywania się temperatury zamrożonego już (mrożonego) produktu i temperatury czynnika chłodzącego. Średnio objętościowa, końcowa temperatur mrożonego produktu powinna być równa temperaturze późniejszego przechowywania. Spełnienie tego warunku jest bardzo ważne, gdyż zapobiega szkodliwej rekrystalizacji lodu.

Czas zamrażania

Całkowity czas zamrażania obejmuje czas trwania fazy schładzania, właściwego zamrażania i domrażania do założonej temperatury końcowej.

Czas zamrażania oblicza się ze wzoru opracowanego przez Planka. Przy wyprowadzaniu wzoru na czas zamrażania Plan przyjął następujące założenia:

• zamrażany produkt został wcześniej schłodzony do temperatury krioskopowej

• przemianie fazowej ulega tylko czysta woda

• proces zamrażania zachodzi przy stałej temperaturze środowiska chłodzącego i przy stałej wartości współczynnika wnikania ciepła

• przewodnictwo temperaturowe zamrożonego produktu jest nieskończenie duże

Szybkość zamrażania

Rozumiana jako szybkość przesuwania się frontu lodowego w głąb produktu, nie jest wartością stałą, lecz zmienia się wraz z odległością od powierzchni zewnętrznej.