Особенности состава пищевых продуктов как объектов холодильной технологии

Особенности состава пищевых продуктов как объектов холодильной технологии

Федеральное Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Омский Государственный аграрный университет

Институт ветеринарной медицины

Кафедра стандартизации и сертификации пищевых продуктов

Контрольная работа

по дисциплине: Холодильная техника и технология

Выполнила: студентка 501-с группы,

заочного отделения,

товароведческого факультета,

Цесорук Елена Юрьевна

1. Особенности состава пищевых продуктов как объектов холодильной технологии. Влияние химического состава пищевых продуктов и их структуры на качество и сохранность

пищевой консервирование холод размораживание

Все пищевые продукты условно можно разделить на две основные категории - растительного и животного происхождения. Независимо от группы химический состав продуктов весьма разнообразен по качественному и количественному составу. Основными составными элементами пищевых продуктов являются вода, жиры, белки и углеводы, а также минеральные соли, витамины и ферменты.

Белки являются наиболее сложной и биологически важной составной частью всех пищевых продуктов. С ними связаны разнообразные жизненные проявления - пищеварение, сокращение мышц, раздражимость, движение, способность к росту и размножению. В состав белковых веществ входят двадцать известных аминокислот. В природе белковые вещества могут находиться в жидком, полужидком состоянии. Вода с белковыми веществами образуют адсорбционную, осмотическую и механическую связи.

Углеводы это органические вещества, имеющие в своем составе углерод, водород и кислород, являются необходимой составной частью пищи человека и животных. В продуктах растительного происхождения углеводы составляют до 80% от сухой части, а в продуктах животного происхождения не более 2%. Углеводы принято делить на две группы: простые и сложные.

Жиры и жироподобные вещества по химической природе представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот. В организме человека они находятся в виде протоплазматического вещества и запасного жира, при окислении выделяют большое количество энергии и одновременно служат растворителями жизненно необходимых человеку веществ.

Ферменты это белки, наделенные каталитической активностью, способствующие превращениям высокомолекулярных соединений в организме человека с целью получения энергии для жизнедеятельности.

Витамины органические вещества, необходимые в небольших количествах человеку, имеют огромное значение для обмена веществ в организме, так как являются катализаторами биохимических реакций. Сохранность витаминов в пищевых продуктах в течении срока хранения может использоваться в качестве показателя, использующего метод хранения. Наилучшим можно признать метод, обеспечивающий максимальную сохранность витаминов в хранимых продуктах.

Минеральные соли входят в состав межклеточной жидкости и регулируют осмотическое давление, создавая необходимую реакцию среды. Количество минеральных солей в пищевых продуктах невелико - около 1% от общей массы.

Скоропортящиеся пищевые продукты с течением времени хранения подвергаются биохимическому и микробиологическому воздействиям. Если продукты своевременно не подвергнуть консервированию, то они относительно быстро теряют свои вкусовые и питательные качества, а затем становятся непригодными к употреблению. Скорость воздействия на продукты определяется внешними условиями, изменением которых можно регулировать сроки хранения продуктов. Все известные способы консервирования пищевых продуктов базируются на четырех основных принципах:

Биоз - основан на поддержании жизненных процессов в сохраняемых продуктах с использованием их иммунитета от нежелательных воздействий. Данный принцип положен в основу обеспечения сохранности при предубойным содержании и перевозке скота, птицы и др.

Анабиоз - заключается в подавлении жизнедеятельности хранимых продуктов, а также замедлении скорости микробиологических и биохимических процессов.

Ценабиоз - характеризуется замещением микрофлоры с нежелательными характеристиками на микрофлору, способствующую сохранению продукта и придающую ему новые вкусовые и питательные свойства. На принципе ценабиоза основано квашение растительных продуктов, создание молочных продуктов.

Абиоз - подразумевает полное прекращение жизнедеятельности, как самого продукта, так и его микрофлоры, а также разрушение ферментов в его составе. Этот способ консервирования положен в основу высокотемпературной обработки продуктов, обеспложиванием жидких пищевых продуктов методом фильтрования, воздействием лучистой энергии. Наибольшее распространение получили такие виды высокотемпературной обработки продуктов, как пастеризация и стерилизация. Способов консервирования пищевых продуктов очень много, однако лучшим следует признать, тот, который обеспечивает наибольшую длительность хранения при наименьших потерях и максимальном обеспечении сохранности вкусовых и питательных свойств продукта. Наиболее полно удовлетворяющим поставленным требованиям способом является консервирование холодом.

Скоропортящиеся пищевые продукты во время хранения претерпевают существенные изменения. Если продукт не подвергать тому или иному способу консервирования, то в нем могут произойти необратимые изменения, скорость и направленность которых определяются свойствами самого продукта и параметрами окружающей среды. Вещества, входящие в состав продуктов, претерпевают сложные изменения с образованием новых, часто нежелательных веществ. Вновь, образуемые вещества могут изменить строение растительного и животного происхождения, уменьшить питательную ценность продукта, а так же изменить вид, вкус, запах.

Основные факторы, влияющие на изменения в пищевых продуктах, можно разделить на биохимические и микробиологические. Хранение скоропортящихся пищевых продуктов сводится к решению двух отдельных задач - снижению скорости химических и биохимических процессов и уменьшению активности жизнедеятельности микроорганизмов. Из всех известных способов хранения скоропортящихся продуктов только консервирование холодом одновременно решает поставленные задачи.

Положительные эффекты получены при сочетании консервирования с применением углекислоты, озона, антибиотиков, облучением ультрафиолетовыми лучами, применением ионизирующего облучения. Современные упаковочные материалы также оказывают положительное влияние как на санитарное состояние продуктов и холодильных камер, так и на продолжительность хранения.

2. Размораживание пищевых продуктов, сущность процесса размораживания. Способы размораживания пищевых продуктов, их влияние на качество

Перед употреблением охлажденные, подмороженные и замороженные продукты подвергают обработке, целью которой является доведение их до состояния, близкого к исходному. Размораживание - заключительная операция в непрерывной холодильной цепи, осуществляемая непосредственно перед выпуском пищевых продуктов в розничную торговлю, промышленной или кулинарной обработки. Цель размораживания - приведение продукта в состояние, удобное для дальнейшего использования и как можно более близкое к состоянию, свойственному натуральному продукту высокого качества.

Размораживание - это технологический процесс превращения льда, содержащегося в мороженных продуктах, в жидкую фазу. Это заключительный технологический процесс холодильной обработки, в течении которого происходит повышение температуры замороженного продукта. При размораживании температуру продуктов повышают до криоскопической или выше ее в зависимости от целей. Его проводят для придания продуктам свойств, близких к свойствам свежих продуктов.

Предприятия пищевой промышленности применяют несколько способов размораживания, при которых теплоносителями являются воздух, паровоздушная среда, вода и рассол. Существуют также способы размораживания с помощью ультразвука, инфракрасных лучей, электрического тока высокой, сверхвысокой и промышленной частот и под вакуумом.

Способы размораживания могут быть разбиты на три основные группы.

1.   Способы, основанные на использовании теплопередающей среды с различными теплофизическими свойствами, при которых происходит конвективный нагрев паровоздушной смесью, жидкостью, насыщенными парами воды.

2.      Способы, в основе которых нагрев путем преобразования энергии различных видов в тепловую непосредственно в обрабатываемом продукте. К таким видам энергии относятся энергетического поля различной частоты и энергии ультразвуковых колебаний. С использованием энергии переменного электрического поля нагрев продукции при определенных условиях может осуществляться равномерно по всему объему.

.        Комбинированные способы, использующие одновременно конвективный и безградиентный нагрев. Может использоваться воздушный, микроволновый, вакуумный, электроконтактный и другие виды нагрева.

При размораживании в электрическом поле в основном используют три способа: с применением микроволнового, диэлектрического и электроконтактного нагрева.

При микроволновом размораживании одновременному и равномерному нагреву с помощью электромагнитного поля СВЧ подвергаются все частицы продукта, и процесс теплопроводности отсутствует. В связи с этим микроволновое размораживание обладает самой высокой степенью равномерности нагрева продуктов по всему объему.

Степень равномерности тем выше, чем больше однородность состава продукта и количество содержащейся в нем воды. При микроволновом размораживании продукты можно обрабатывать в упаковочных материалах, если они обладают соответствующими диэлектрическими свойствами. Диэлектрическое и электроконтактное размораживание с применением токов высокой и промышленной частот применяют значительно реже, чем микроволновое.

В основном применяют способы размораживания с применением поверхностного нагрева как легко осуществимые, реже - комбинированные и с применением объемного нагрева. При применении объемного нагрева процесс происходит значительно быстрее, но характеризуется повышенным расходом энергии, чем при размораживании с применением поверхностного нагрева.

При достижении на поверхности мяса температуры, равной температуре точки росы циркулирующего воздуха, размораживание осуществляют при температуре 20-22⁰С и относительной влажности воздуха 90-95%. При этом скорость воздушной среды может оставаться постоянной или снижаться до 0,2-0,2 м/с. При трехстадийном размораживании мяса в начале процесса применяется повышенная разность температур между воздухом и поверхностью мяса (до 50-60⁰С). При этом относительная влажность воздуха достаточно низкая - не превышает 60%, а его циркуляция интенсивная − 4-5 м/с. И все же на первой стадии размораживания обычно не удается избежать конденсации влаги на поверхности мяса. Однако влага из воздуха испаряется относительно быстро. Первая стадия заканчивается при достижении на поверхности мяса температуры, равной криоскопической.

На второй стадии температура воздуха остается повышенной, а скорость его движения уменьшается до 2-2,5 м/с. На третьей стадии при достижении на поверхности мяса температуры, равной температуре точки росы циркулирующего воздуха, его температуру поддерживают на уровне 20⁰С, а относительную влажность воздуха в пределах 90-95%. На этой стадии происходят собственно размораживание и выравнивание температур во всем объеме полутуш.

Способы обработки с применением переменных режимов воздушной среды позволяют сократить продолжительность процесса размораживания не менее чем на 30-40%, а также уменьшить потери массы продукта на 1,5 раза или полностью ликвидировать. Размораживание мясных полутуш в воздушной среде с использованием ультрафиолетового излучения дополнительно уменьшает бактериальную обсемененность мяса. Бактерицидный эффект ультрафиолетового излучения зависит от параметров воздушной среды.

При относительной влажности среды выше 60% бактерицидный эффект несколько снижается, что объясняется частичным отражением ультрафиолетовых лучей от образующейся на поверхности полутуш пленки воды. Известен также способ размораживания в вакууме. Он основан на использовании скрытой теплоты конденсации пара при температурах, не вызывающих каких-либо изменений на поверхности мяса. Одно из основных достоинств размораживания в вакууме - относительно высокий коэффициент теплоотдачи. На практике способ размораживания в вакууме пока не применяется.

Мясные блоки размораживают в воздушно среде, с применением жидких сред и в вакууме. Конечная температура размороженных мясных блоков составляет в среднем от -3 до 0С. Наиболее распространенный способ размораживания на мясоперерабатывающих предприятиях - размораживание в воздушной среде. Значительно реже применяют способы в жидких средах и вакууме.

При размораживании в жидких средах чаще всего применяют воду, погружая продукт в нее или орошая его разбрызгиваемой водой. Блоки размораживают в упакованном виде в полимерных мешках для исключения непосредственного контакта с водой и сохранения качества. Для размораживания в вакууме применяют те же параметры среды, что и при размораживании мясных полутуш и четвертин. Мясные блоки размораживают также в электрическом поле с применением микроволнового нагрева.

Тушки птицы размораживают в воздушной и жидких средах и в вакууме. В воздушной среде их размораживают с применением режимов, аналогичных режимам обработки мясных блоков.

Блоки сливочного масла размораживают в воздушной среде при температуре 10-12⁰С и относительной влажности воздуха 55-60% за 4-5 суток. При этом относительно быстро испаряется иней с поверхности упаковки блоков и продукт предохраняется от плесневения.

Рыбу размораживают в воздушной среде, жидких средах, электрическом поле и в вакууме. Конечная температура рыбы после размораживания в среднем равна 0С. Во избежание порчи рыбы продолжительность размораживания в воздушной среде не должно превышать 24-28 часов. Известны также способы размораживания рыбы, герметично упакованной в пакеты, диоксидом углерода или азотом по избыточным давлением до 1,8 МПа.

Наиболее широкое распространение получили способы размораживания рыбы водой. По сравнению с воздухом у воды как теплоносителя есть преимущества: относительно большая теплоемкость позволяет сократить расходы воды, а высокие коэффициент теплопроводности и плотность способствуют увеличению коэффициента теплоотдачи от теплопередающей среды к размораживаемому продукту. Для интенсификации процесса обработки водой дополнительно применяют различные методы механического воздействия на размораживаемые продукты. Недостатки - некоторые ухудшения качества продукта в результате непосредственного контакта с циркулирующей водой, загрязнение окружающей среды водорастворимым белками и относительно большой расход воды. При размораживании блоков рыбы в электрическом поле применяют микроволновый, диэлектрический и электроконтактный нагрев.

Плоды и овощи размораживают в воздушной среде при температуре около 15⁰С. Продолжительность процесса около 3 часов. Для быстрого размораживания плодов применяют также заливку их горячим сиропом или желе, имеющим температуру около 70⁰С, при этом продолжительность размораживания не превышает 30 минут. Размороженные таким способом плоды полностью готовы к употреблению, их аромат и выделяющиеся соки максимально сохраняются. Известны также способы размораживания плодов, замороженных в полиэтиленовых пакетах, предусматривающие микроволновый нагрев, а также нагрев погружением в теплую воду, если продукты предназначены для использования при производстве компотов. В зависимости от вида блюд и упаковки применяют размораживание и подогрев в кипящей воде, в потоке горячего воздуха, имеющего естественную или принудительную циркуляцию, и микроволновый нагрев.

При размораживании и последующем хранении продукты под влиянием различных процессов претерпевают изменения, часто необратимые, поэтому исходные их свойства при размораживании восстанавливаются не полностью. На качество размороженного продукта существенно влияют скорость и конечная температура замораживания: качество продуктов, быстро замороженных при низких температурах, сохраняется лучше, чем при медленном замораживании. Для сохранения высоко качества быстрозамороженный пищевой продукт необходимо так же быстро разморозить.

3. Задача

Рассчитать, какое количество теплоты следует отвести от замораживаемых продуктов, если на замораживание поступили цыплята в количестве - 3 т. и баранина в количестве - 5 т. Начальная температура продуктов - 4⁰С, конечная минус 25⁰С. Удельная теплота льдообразования мяса цыплят - 247 кДж/кг, баранины - 218 кДж/кг. Удельная теплоемкость мяса цыплят незамороженных − 3549 Дж/кг×град., замороженных - 1760 Дж/кг×град., а баранины соответственно 3024 Дж/кг×град. и 1930 Дж/кг×град. Криоскопическая температура мяса цыплят минус 2,5⁰С, баранины минус 2,0⁰С. Массовая доля влаги в мясе цыплят 72%, баранины 65%. Вымороженная влага в том и другом продукте 91%.- количество теплоты;- масса продукта;_о - теплоемкость для охлажденных продуктов;_м - теплоемкость для замороженных продуктов;- доля влаги в продукте;_кр - температура замерзания криоскопическая;- температура;- удельная теплота кристаллообразования;

х - доля вымороженной влаги.

Количество теплоты высчитывается по формуле:

Цыплята:

G = 3 т = 3000_н = 4⁰С_к = -25⁰С= 247 кДж/кг

С_о = 3549 Дж/кг×град = 3,549

= 3000×(23,0685+161,8344+39,6) = 673508,7 ≈ 673509 Дж/кг×град.= 673509 Дж/кг×град.

Баранина:

G = 5 т = 5000_н = 4⁰С_к = -25⁰С= 218 кДж/кг

С_о= 3023 Дж/кг×град = 3,023

С_м= 1930 Дж/кг×град = 1,930_кр = -2,0⁰С= 65% = 0,65%= 91% = 0,91%_бар. = 5000×(3,023×(4-(-2,0))+218×0,91-0,65+1,930(-2,0-(-25)) =

= 5000×(18,138+128,947+52,11) = 995975 кДж/кг×град.= 995975 кДж/кг×град.

Используемая литература

1.   Хлебников В.И. Технология товаров (продовольственных): Учебник. / 2-е изд. - М.: Издательский Дом «Дашков и Ко», 2002. - 427 с.

2.      Ковальская Л.М., Шуб И.С., Мелькина Г.М. Технология пищевых производств. - М.: Колос, 1997. - 752 с.