Кафедра «Технология мяса и мясных продуктов»

Кафедра «Технология мяса и мясных продуктов»

Курсовая работа

Тема: «Охлаждающие среды, их свойства и параметры»

Москва 2008

Содержание:

 

Введение                                                                                                 3

Газообразная охлаждающая среда.                                                      3

Жидкая охлаждающая среда                                                                 6

Твердая охлаждающая среда                                                                 8

Приборы измерения и контроля параметров

охлаждающих сред и продуктов                                                          10

Выбор охлаждающей среды для охлаждения продуктов                 11

Промышленные способы охлаждения продуктов

животного происхождения                                                                        12

Охлаждение говядины и свинины                                                       13

Охлаждение мяса птицы                                                                       16

Охлаждение яиц                                                                                     18

Охлаждение рыбы                                                                                  18

Охлаждение животных пищевых жиров                                              20

Охлаждение молока и молочных продуктов                                       21

Замораживание продуктов растительного

происхождения                                                                                       21

Список литературы                                                                                24

Введение

 

Охлаждающей средой называется среда с более низкой, чем у продукта, температурой, при контакте с которой происходит теплообмен и снижается температура продукта. Возможно охлаждение и без непосредственного контакта со средой, когда продукт находится в упаковке.

К охлаждающим средам предъявляют ряд требований. Они не должны ухудшать товарный вид продуктов, иметь запах, быть токсичными, оказывать химическое воздействие на продукты и оборудование.

Охлаждающая среда с физической точки зрения может быть газообразной, жидкой, твердой и смешанной.

Правильный выбор охлаждающей среды позволяет повысить сроки хранения, уменьшить потерю веса, сохранить полезные вещества, уменьшить затраты на электроэнергию. 

 

 

Жидкая охлаждающая среда

 В качестве жидких охлаждающих сред для охлаждения продуктов используют ледяную воду и слабые солевые растворы, а для замораживания – водные растворы солей высокой концентрации, гликоли, жидкие азот, диоксид углерода и воздух, хладоны и т.д.

Жидкие среды обладают большей теплопроводностью и теплоемкостью, чем газообразные, поэтому при их применении существенно сокращается продолжительность холодильной обработки продуктов.

Для охлаждения продуктов до температуры, близкой к 0'С, применяют чистую ледяную воду. Охлаждают продукты методами погружения или орошения. Эти способы достаточно эффективны для охлаждения птицы, рыбы, плодов.

Более низкие температуры можно получить при использовании слабых солевых растворов – морской воды и слабых растворов хлорида натрия, магния, кальция. Температура замерзания морской воды в зависимости от содержания в ней солей колеблется от – 1,5 до – 3'С. Лучшие результаты дает добавление льда в холодную воду.

Продолжительность охлаждения в холодной воде зависит от вида и объема продукта, температуры воды, скорости ее циркуляции и составляет от нескольких минут до нескольких часов.

Для замораживания продуктов применяют водные растворы солей высокой концентрации. При повышении концентрации соли температура их замерзания понижается. Самая низкая температура их замерзания называется криогидратной, а соответствующая концентрация соли – эвтектической. Такое состояние является следствием термодинамического равновесия трех фаз – раствора, соли и льда. С дальнейшим повышением содержания соли в смеси температура плавления не понижается, а повышается.

На практике применяют водные растворы солей хлорида натрия, магния и кальция, которые при эвтектической концентрации имеют минимальную температуру замерзания соответственно  -21,2, -33,6 и -55'С. Ограниченно используют также растворы сульфата натрия, цинка и хлорида калия, криогидратная температура которых составляет соответственно  -1,2, -6,5 и -11,1'С.

Хлорид натрия дешев, обладает высокой теплопроводностью, но имеет большую коррозионную способность, при замораживании неупакованных продуктов частично их просаливает; к тому же он весьма токсичен, что ограничивает применение растворов этих солей. Как правило, их используют в закрытых системах охлаждения, которые меньше подвержены коррозии благодаря более низкому содержанию кислорода и применению специальных добавок – пассиваторов (силикат натрия, хромовая смесь и др.), уменьшающих коррозию. Наибольшее применение они находят в безмашинных способах охлаждения холодоаккумуляторами с эвтектическим раствором (эвтектические плиты) на холодильном транспорте, а также при рассольном охлаждении в старых системах охлаждения больших холодильников.

Гликоли – жидкости, водные растворы которых имеют низкую температуру замерзания. Гликоли менее агрессивны по отношению к металлам, но более вязки и менее теплопроводны. Этиленгликоль слабо ядовит, без запаха, смешивается с водой в любых соотношениях, температура замерзания чистого этиленгликоля – 17,5'С, а его 70%-ного раствора в воде -67,2'С. Пропиленгликоль в водных растворах не взаимодействует с металлами, не токсичен. Эти хладоносители очень эффективны для быстрого замораживания продуктов небольшой массы в упакованном виде.

Для замораживания продуктов до -40 С можно использовать также дихлорметан, представляющий собой бесцветную жидкость, почти нерастворимую в воде, с температурой замерзания -6 С. К его недостаткам относятся небольшая теплоемкость и горючесть.

Жидкий азот применяют для замораживания особо ценных продуктов орошением или погружением, а также для получения газообразного азота и его использования в смеси с воздухом. Температура кипения жидкого азота -195,6 'С, поэтому между замораживаемым продуктом и охлаждающей средой создается большой температурный перепад, что значительно интенсифицирует процесс. Аналогично используют жидкие диоксид углерода, воздух, хладоны.

 

Твердая охлаждающая среда

 

К твердым охлаждающим средам относят водный лед, смесь льда и соли (льдосоляное охлаждение), сухой лед.

Водный лед, полученный из пресной и морской воды, используют для охлаждения, хранения и транспортирования продуктов питания.

Широкое применение льда в качестве охлаждающей среды объясняется прежде всего его физическими свойствами, а также экономическими факторами Температура плавления водного льда при атмосферном давлении О'С, удельная теплота плавления 334,4 Дж/кг, плотность 0,917 кг/м2, удельная теплоемкость 2,1 кДж/(кг ° К), теплопроводность 2.3 Вт/(м ° К). При переходе воды из жидкого состояния в твердое (лед) происходит увеличение объема на 9%.

Естественный лед заготавливают путем вырезания или выпиливания крупных блоков изо льда, образовавшегося на естественных водоемах, послойного намораживания воды на горизонтальных площадках, наращивания сталактитов в градирнях (особым спросом для пищевых целей пользуется гренландский и антарктический лед, как наиболее чистый. Возраст гренландского льда более 100000 лет.). Лед хранят на площадках в буртах, укрытых насыпной изоляцией, и в льдохранилищах с постоянной и временной теплоизоляцией.

Искусственный лед получают путем замораживания чистой пресной или морской воды в льдогенераторах. Качество льда, его форма, размер и способ получения, хранения и доставки потребителю обусловлены назначением и спецификой применения.

Матовый лед изготавливают из питьевой воды без какой-либо ее обработки в процессе замораживания. В отличие от естественного он имеет молочный цвет, обусловленный наличием большого количества пузырьков воздуха, которые образуются в процессе превращения воды в лед. Пузырьки уменьшают проницаемость льда для световых лучей, и он становится непрозрачным.

Прозрачный лед по виду напоминает стекло. Для его получения в форму наливают воду и при помощи форсунок продувают через нее сжатый воздух. Проходя через замораживаемую воду, он захватывает и увлекает за собой пузырьки воздуха. Прозрачный лед изготавливают в виде кусков небольших размеров и используют для охлаждения напитков.

Лед с бактерицидными добавками предназначен для охлаждения рыбы, мяса, птицы и некоторых видов овощей путем непосредственного соприкосновения с ними. Бактерицидные добавки снижают обсемененность продуктов микроорганизмами.

В зависимости от формы и массы искусственный лед бывает блочный (5 – 250 кг), чешуйчатый, прессованный, трубчатый и снежный.

Блочный лед дробят на крупный, средний и мелкий.

Чешуйчатый лед получают путем напыления воды на вращающийся барабан, плиту или цилиндр, являющиеся испарителями хладагента. Вода на поверхности барабана быстро замерзает, а образовавшийся лед при его вращении срезается фрезами или ножом. Льдогенераторы производят от 60 до 5000 кг/сут такого льда. Чешуйчатый лед эффективен при охлаждении рыбы, мясных изделий, зеленых овощей, некоторых плодов. Наибольший коэффициент теплоотдачи достигается, когда при охлаждении продукты плотно соприкасаются со льдом.

В результате смешивания дробленого водного льда с различными солями помимо теплоты таяния льда поглощается теплота растворения соли в воде, что позволяет существенно понизить температуру смеси. Раствор может быть охлажден до криогидратной точки.

Льдосоляное охлаждение осуществляют как контактным, так и бесконтактным способом.

Недостатком контактного льдосоляного охлаждения является просаливание продукта, которое при длительном хранении стимулирует окисление жира, вызывает снижение товарного вида и потребительских достоинств. Бесконтактное льдосоляное охлаждение в виде полых плит с эвтектическими растворами позволяет избежать этих недостатков.

Сухой лед – твердый диоксид углерода. Производство сухого льда состоит из трех последовательных стадий: получения чистого газообразного диоксида углерода, сжижения его до образования снегообразной массы и прессования последней блоками плотностью 1400 – 1500 кг/м3. Различают его производство по циклу высокого, среднего и низкого давлений.

Сухой лед из жидкого диоксида углерода также получают двумя способами: дросселированием жидкого диоксида углерода по давлению тройной точки с последующим прессованием рыхлого влажного снега в блоки сухого льда, дросселированием до атмосферного давления с уплотнением блока льда в процессе льдообразования. Как охлаждающая среда он имеет значительные преимущества перед влажным льдом: холодопроизводительность на единицу массы в 1,9, а на единицу объема в 7,9 раза больше; при атмосферном давлении сухой лед переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу, что исключает увлажнение поверхности продукта. Благодаря низкой температуре сублимации сухого льда (-78,9 С) и выделению газообразного диоксида углерода понижается концентрация кислорода у поверхности продукта. создаются неблагоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов.

Сухой лед укладывают поверх и между упаковок продуктов и используют как охлаждающую среду для хранения мороженого, фруктов, ягод. Сухой дробленый лед используют в специальных системах охлаждения, для чего его помещают в металлические емкости. Продукты сублимации льда отводят в грузовой объем помещения или наружу.

Прямым эжектированием жидкого диоксида углерода получают твердый гранулированный, или снегообразный, диоксид углерода, который используют для охлаждения упакованных продуктов (мясных, рыбных, овощных).

В многоплиточных и конвейерных морозильных аппаратах в качестве теплопередающей среды используют различные металлы в виде полых плит, внутри которых циркулирует промежуточный хладоноситель. Металлы имеют высокую тепло- и температуропроводность и, непосредственно соприкасаясь с продуктом, интенсифицируют теплообмен. Наиболее широко применяют сталь, чугун, мель, алюминий и алюминиевые сплавы.

В качестве охлаждающей взвешенной в воздухе промежуточной теплопередающей среды при флюидизационном способе замораживания применяют мелкодробленый лед, полимерные шарики, а также композиции (например, смесь, состоящую из манной крупы, сахара, соли и мелкодробленого льда). Такая среда под воздействием направленного вверх с небольшой скоростью воздушного потока, создаваемого вентиляторами, превращается в кипящий слой, через который движется замораживаемый продукт. Таким способом замораживают ягоды, овощи, полуфабрикаты.

 

Охлаждение мяса птицы

 

 Тушки птицы охлаждают воздухом, водоледяной смесью, ледяной водой, диоксидом углерода и азотом. Применяют также комбинированное охлаждение (орошение тушек или погружение их в ледяную воду, а затем в воздушную среду).

Достаточно эффективен с точки зрения условий теплоотдачи, затрат труда, продолжительности и технологичности процесса метод погружного охлаждения тушек птицы в чистой ледяной воде или в водоледяной смеси.

Водоледяную смесь или ледяную воду получают путем добавления к обычной водопроводной воде чешуйчатого льда либо пропускания ее через специальные испарители, в которых она охлаждается до нужной температуры. В современных условиях этот эффект достигается барботированием через воду диоксида углерода или азота с низкими температурами.

После охлаждения ледяной водой кожа на тушках становится светлой и чистой, исчезают пятна от ушибов и кровоизлияний. Тушки птицы поглощают некоторое количество воды, вследствие чего они округляются и приобретают лучший товарный вид.

Температура ледяной волы должна быть не выше 2'С, а время охлаждения – 0,5 – 1 ч. Для уменьшения возможного обсеменения микроорганизмами применяют антисептированную воду, а также гидроаэрозольный метод охлаждения: тушки в подвешенном состоянии орошаются ледяной водой из специальных форсунок в течение 30 – 35 мин.

В санитарном отношении наиболее эффективно комбинированное охлаждение (орошение – погружение, орошение – погружение – воздушная обработка).

При методе орошение – погружение потрошеные тушки предварительно охлаждают, непрерывно орошая водопроводной водой из центробежных форсунок в течение 10 – 15 мин в зависимости от вида птицы, затем погружают в воду температурой 0 – 2'С на 25 – 35 мин до достижения температуры в толще грудной мышцы 0 – 4'С.

При воздушном доохлаждении происходит частичное удаление приобретенной при орошении тушками воды и одновременно их охлаждение в результате испарения.

При охлаждении в ледяной воде тушки поглощают от 3 до 8 % влаги, в среднем же (с учетом испарения) их масса увеличивается на 4%.

Продолжительность охлаждения птицы интенсифицированным воздушным методом (температура 0.. – 2'С. скорость движения воздуха 4 м/с) составляет от 3 до 6 ч в зависимости от массы и упитанности тушек. Воздушное охлаждение применяют только для тушек после сухой ощипки и тепловой обработки, в противном случае мясо обезвоживается и теряет товарный вид.

Очень эффективным для охлаждения тушек птицы является применение снегообразного диоксида углерода, который вводят в их внутреннюю полость из расчета 0,07 кг на 1 кг массы. Этого достаточно, чтобы очень быстро охладить тушку до среднеобъемной температуры 0'С.

Охлаждение колбасных и мясных консервов. Вареные колбасы обычно охлаждают в две стадии: тонкораспыленной водой с использованием испарительного эффекта охлаждения, затем интенсивно движущимся воздушным потоком, имеющим температуру 0 – 8'С, скорость движения до 4 м/с. Продолжительность охлаждения водой 5 – 30 мин, воздухом 1 – 10 ч. Однако для вареных колбас наиболее эффективен трёхстадийный способ: орошение водой из форсунок грубого распыления, охлаждение в гидроаэрозольной среде, воздушное охлаждение. На второй стадии может быть предусмотрен непрерывный или цикличный режим распыла воды в зависимости от устройств, обеспечивающих ее подачу, и условий циркуляции воздушного потока.

Сравнительно новым является способ охлаждения в пенном воздушно-жидкостном потоке. Колбасные изделия охлаждают в две стадии: на первой – за счет испарения воды при прохождении через нее воздуха, на второй – путем использования испарительного эффекта в сочетании с холодом, с последующим подсушиванием батонов в течение 2 – 3 мин. Скорость движения воздуха 10 – 16 м/с. При начальной температуре продукта 70'С и температуре воды – 2'С батоны охлаждаются за 50 мин (в 1,5 раза быстрее по сравнению с охлаждением колбас водой, распыляемой форсунками). Усушка составляет менее 0,3 %.

Для варено-копченых и полукопченых колбас целесообразно воздушное охлаждение при температуре 8 – 12'С и скорости движения воздуха 1,5 – 2 м/с.

Пастеризованные мясные консервы охлаждают водой, а затем воздухом при температуре 0 – 2'С и скорости охлаждающей среды до 3 м(с. Продолжительность охлаждения до конечной температуры не превышает 24 ч.

Для охлаждения применяют туннели и аппараты конвейерного типа, в которых размещены этажерки с продуктом, картонные коробки, лотки, поддоны и т.д. Направление движения воздушных потоков в аппаратах зависит от размера и формы продуктов и способа размещения их на конвейере.

 

Охлаждение яиц

 

Яйца перед хранением их на холодильниках после определения их качества направляются на охлаждение до температуры около 0 'С. Стандартные ящики или коробки с яйцами для ускорения охлаждения укладываются в шахматном порядке. Необходимый режим в камере создается системой воздушного охлаждения. Для ускорения охлаждения яиц температура воздуха может быть на 4 – 5 'С ниже криоскопической, а скорость движения воздуха 1 – 2 м/с. На распределительные холодильники с мест заготовок яйца могут поступать в холодильном железнодорожном и автомобильном транспорте. Для сокращения грузовых работ доохлаждение до температуры хранения целесообразно проводить непосредственно в камерах хранения. В связи с тем, что содержимое яиц устойчиво к переохлаждению температура хранения принимается на 1 – 2 'С ниже криоскопической, а относительная влажность – 87 – 90 %. 

 

Охлаждение рыбы

 

 Рыбу охлаждают льдом, охлажденной пресной и морской водой, холодным воздухом, криогенными жидкостями (жидкий азот), комбинированными методами (ледяная вода и лед, лед и жидкий азот и др.).

Охлаждение и замораживание относятся к важнейшим технологическим процессам в рыбной промышленности. Рыбу и морепродукты, обработанные холодом, широко используют в качестве полуфабрикатов в производстве различных видов рыбной продукции, а также в охлажденном или замороженном состоянии реализуют в розничной торговой сети. Согласно данным ФАО, на долю охлажденной и мороженой продукции приходится более 80 % всей вырабатываемой рыбной пищевой продукции.

Для охлаждения рыбы льдом используют различные его виды – чешуйчатый, трубчатый, плиточный и др. Наиболее распространенный способ – охлаждение в таре (ящиках, контейнерах, корзинах, мешках и др.). Для этого рассортированную по размеру рыбу тщательно промывают чистой водой, дают ей стечь, после чего укладывают в тару со льдом в неразделанном или разделанном виде. При этом на дно тары помешают слой мелкодробленого льда толщиной 2 – 3 см, поверх него" укладывают рыбу, затем опять слой льда. Крупную рыбу укладывают ровными рядами головами в разные стороны к стенкам тары, а мелкую насыпают равномерным слоем толщиной не более 10 см. Возможно и предварительное перемешивание рыбы со льдом с последующей укладкой рыболедяной смеси в тару, сверху насыпают дополнительный слой льда.

При хранении и транспортировке рыбы на судах с охлаждаемыми трюмами расход льда в ящиках составляет от 30 до 40% массы рыбы. При охлаждении рыбы в бочках на дно насыпают не менее 20 %, а на верхний ряд рыбы – не менее 30 % всего количества льда.

Контейнеры дают возможность повысить качество рыбы, обеспечивают экономию льда, доставляемого на промысел, так как при перевозке в них лед тает на 75% медленнее, чем в ящиках. Термоизолированные контейнеры при использовании льда применяют только в районах с холодным климатом вследствие замедленного теплообмена.

В жарком климате термоизолированные контейнеры не обеспечивают длительное сохранение рыбы, так как из-за медленного снижения температуры начинается интенсивное развитие микрофлоры.

Охлаждение рыбы льдом имеет ряд недостатков – нерационально используются производственные помещения, трюмы судов, камеры холодильников; затруднен количественный и качественный контроль и учет рыбы, в некоторых случаях не обеспечивается быстрое понижение температуры улова и т. д.

Охлаждение рыбы охлажденной морской или пресной водой имеет ряд преимуществ, к основные из которых относятся более быстрое снижение температуры рыбы, экономичность процесса при охлаждении транспортных операциях и выгрузке в конечных пунктах транспортирования. Наиболее существенные недостатки – набухание мяса промысловых объектов и его просаливание при использовании охлажденной морской воды. Отрицательное влияние охлажденной воды уменьшается с понижением температуры, но оно достаточно выражено даже при близ криоскопических температурах. Вследствие этого продолжительность хранения улова в охлажденной воде ограничена несколькими сутками, иногда часами и зависит от технохимических особенностей обьектов: проницаемости их кожного покрова, консистенции мяса, размеров и др. Особенно быстро отрицательное влияние охлажденной воды проявляется при хранении мелкой пелагической рыбы, ракообразных и моллюсков. Более рационально охлаждение водой и хранение во льду или в сухом холодном помещении.

Охлаждение рыбы в жидкой среде производится погружением или орошением. В качестве охлаждающей среды используют пресную, морскую воду или 2%-ный раствор хлорида натрия в пресной воде, осмотическое давление которого соизмеримо с давлением тканевого сока рыбы.

На промысловых судах рыбу сразу после вылова погружают в специальных корзинах в бак с циркулирующей охлаждающей средой. Хорошие результаты дает добавление в холодную воду льда (соотношение рыбы, воды и льда соответственно 2:1). Охлаждение может проводиться и орошением холодным рассолом на конвейере, где рыба по мере продвижения орошается через форсунки или другие устройства.

Достаточно эффективно также использование вместо водоледяной смеси льда-шуги (канадский метод). Лед-шугу получают путем медленного снижения температуры воды или раствора до начала формирования мелких кристаллов (0,05 – 0,07 мм). Образовавшаяся ледяная шуга может быть отфильтрована в виде сухого льда от незамерзшей части или же вместе с последней (около 30 с) может быть перекачана насосом в контейнеры либо другую тару. Этот способ отличается высокими показателями качества и экономичностью по сравнению с другими.

Продолжительность охлаждения в холодной воде зависит от размеров рыбы, температуры воды, скорости ее циркуляции, конструкции охладителя и составляет от нескольких минут до 3 ч и более.

Для охлаждения морской воды используют жидкий азот, который, кроме того, применяют вместе со льдом для охлаждения и хранения упакованной и неупакованной рыбы.

В первом случае жидкий азот впрыскивают в морскую воду для ее охлаждения до 0...– 2 С, после чего загружают рыбу. По мере отепления воды впрыскивание жидкого азота повторяют. При транспортировании грузовой объем сюжет охлаждаться жидким азотом путем периодического впрыскивания его в кузов авторефрижератора. Еще более эффективным является применение жидкого азота в комбинации со льдом. В результате применения жидкого азота для охлаждения значительно увеличиваются последующие сроки хранения рыбы (в два-три раза).

Охлаждение рыбы под вакуумом основано на частичном испарении воды с ее поверхности при понижении давления (не ниже 400 Па), что существенно сокращает продолжительность охлаждения при незначительных потерях массы продукта.

Копченую рыбу, некоторые виды рыбных полуфабрикатов и продуктов кулинарии, для которых нежелателен контакт с водой или льдом, охлаждают в воздушной среде. Применение при этом диоксида углерода или жидкого азота интенсифицирует процесс и существенно улучшает качество продукта.

 

Кафедра «Технология мяса и мясных продуктов»

Курсовая работа