Способы замораживания, конструкции морозильных камер

Замораживают продукты в газовой среде (воздухе), в жидкой среде (рассоле) и в кипящем при низкой температуре хладагенте.
В воздухе можно производить медленное, интенсивное и быстрое замораживание. Медленное замораживание происходит при скорости движения воздух 0,1—0,5 м/сек, интенсивное — при скорости 0,5—1,0 м/сек, быстрое — при скорости 2 м/сек и более.
Тепло от продуктов отводится омывающим их воздухом. В зимнее время используют наружный воздух, но в основном воздух охлаждают хладагентом или рассолом. Замораживают продукты в специальных камерах, оборудованных рассольными батареями, батареями с непосредственным испарением аммиака или воздухоохладителями. Возможны различные комбинации этих систем как внутри, так и вне камер замораживания.
Циркуляция воздуха в камере замораживания может быть естественная или принудительная — искусственная при помощи вентилятора. Поэтому происходит тихое или интенсивное замораживание продуктов. Так, например, при температуре воздуха в камере -23°С и естественной циркуляции длительность замораживания двое суток, а при искусственной циркуляции и той же температуре — 24—32 ч в зависимости от размера и упитанности туш. Очевидно, увеличение скорости движения воздуха в морозильной камере ускоряет процесс замораживания мяса, но одновременно и влияет на увеличение усушки. Поэтому при низких (ниже -23° С) температурах воздуха при замораживании для сокращения потерь массы и сохранения качества продукта не производят циркуляцию воздуха, а накопившиеся пары и газы удаляют вентиляцией камер. Размер вентиляции 1—2 объема в сутки. Во избежание весовых (массовых) потерь относительную влажность воздуха в камере замораживания поддерживают в пределах 85—92%.

Мясо в тушах (баранина) или полутушах (говядина и свинина) замораживают в морозильных камерах на подвесных путях, соблюдая те же условия, что и при охлаждении. Более крупные и упитанные туши размещают ближе к системе охлаждения.
Для сокращения продолжительности замораживания морозильные камеры совершенствовали. Так, Н. И. Кульбин (ВНИХИ) предложил проводить искусственную циркуляцию воздуха при температуре -23° С. П. П. Лобзин и Ш. Н. Кобулашвили (ВНИХИ) предложили оборудовать морозильные камеры вентиляторами для побудительного движения воздуха, по линии колонн в камере установить перегородки, а вентиляторы расположить так, чтобы воздух двигался вдоль каждого пролета со скоростью
1,5—1,0 м/сек (рис. 58). Этот способ, однако, не обеспечивает равномерного замораживания мясных туш, так как туши, находящиеся у вентиляторов, замораживаются быстрее других. И. А. Герасимов предложил приблизить теплоотводящие приборы (батареи) к тушам (рис. 59) для усиления теплообмена и использования передачи тепла радиацией.
Продолжительность замораживания при -23°С в такой камере 33 ч.

В настоящее время для замораживания применяют не только скороморозильные камеры, но и скороморозильные аппараты различных систем. Примером таких устройств может служить скороморозильный аппарат с воздушным охлаждением, сконструированный Ш. Н. Кобулашвили (ВНИХИ), обеспечивающий при температуре циркулирующего воздуха -50, -60° С и скорости движения его 5—6 м/сек замораживание продукта в течение 0,5—4 ч в зависимости от толщины.
Работниками ВНИХИ смонтирована камера с температурой 66° С, где процесс замораживания протекает несколько часов. Гипромясо проектирует замораживание мясных туш и полутуш в камерах с температурой -35°С, где продолжительность замораживания до -18° С (от 20° С) для четвертин говядины 12 ч, а для мясных блоков — до 7 ч.
А. П. Шеффер предложил применять эжекторные воздухоохладители для ускорения процесса замораживания. Это система трубопроводов с хладоносителем, интенсивно обдуваемая воздухом, нагнетаемым в эжекторы вентилятором. Из эжекторов воздух выбрасывается со скоростью 20—30 м/сек. При помощи этой системы мясные полутуши замораживаются при температуре -18° С в течение около 40 ч.
Замораживание мяса в воздухе в настоящее время наиболее широко распространено. Оно требует соответствующего соблюдения режимов процесса для получения желаемых результатов. Прежде всего необходимо обеспечить хорошее омывание воздухом подвергаемого холодильной обработке продукта, т. е. правильное расположение его на подвесных путях (туши или полутуши), на стеллажах и вешалах (субпродукты, блоки, железы). Необходимо также равномерное распределение по камере воздушных потоков холодного воздуха и своевременное удаление теплого воздуха. Для уменьшения усушки продукта рекомендуется применять различные оболочки.
В жидкой среде возможно контактное и бесконтактное замораживание. Замораживание в жидкой среде более эффективно, чем в воздухе, так как при этом способе ускоряется процесс замораживания; при контактном замораживании не происходит потерь массы.
Контактное замораживание можно осуществить либо при погружении продукта в жидкость, либо орошением его жидкостью. Замораживающей средой является рассол (раствор поваренной соли). Недостатками этого способа являются изменение цвета мяса и мясопродуктов (ухудшение товарного вида их) и проникновение соли в продукт (результат разности осмотических давлений растворов).
Для замораживания нельзя применять такие растворы солей, как хлористый кальций или магний, которые при попадании на продукт придают ему горький вкус.
Широко известны два контактных способа замораживания: Оттезена и Зароченцева. Первый заключается в том, что продукт погружают в раствор поваренной соли при температуре -15/-20° С. Скорость движения рассола 0,5 м/сек достигается путем постоянного (перемешивания его. Второй контактный способ производится путем орошения мяса распыленным рассолом низкой температуры (-16°С).
Бесконтактное замораживание в растворе солей имеет преимущество по сравнению с контактным, так как позволяет применять растворы солей, дающих более низкие температуры замерзания (CaCl2, MgCl2), и при этом не меняются товарный вид и вкусовые качества продукта. Однако процесс замораживания происходит медленнее, чем при контактном способе. Кроме того, недостатком является трудоемкость работ по заключению продукта в оболочку. Так, например, туши и полутуши при замораживании по методу Д. А. Христодуло необходимо заключить либо в влагонепроницаемые мешки, либо обвернуть бинтами так, чтобы на продукт не попадал рассол. Даже возможность дальнейшего хранения в оболочках не снижает малой эффективности этого способа. Процесс замораживания мясных туш крупного рогатого скота происходит в течение 9—16 ч в зависимости от температуры рассола. Так, при температуре рассола -22° С замораживание полутуши говядины в 90 кг происходит за 12 ч (до -8° С) три орошении 0,329 л/(кг*мин).
Замораживание хладагентам и, кипящими при низкой температуре, производят также контактным и бесконтактным способами.
Контактное замораживание можно производить в атмосфере испаряющегося хладагента. Например, замораживание мяса в парах углекислоты (метод предложен в 1926 г. Н. С. Комаровым). Процесс этот при равных температурных условиях происходит быстрее, чем в рассоле. Замораживают продукты в камере. По окончании процесса углекислоту отсасывают через фильтр компрессором. Для проведения замораживания в углекислоте необходим герметичный аппарат или камеры, иначе может произойти отравление обслуживающего персонала. Безвредным для замораживания пищевых продуктов является и фреон. Этот способ целесообразно применять при обезвоживании продукта.
Бесконтактное замораживание можно осуществить различными хладоносителями в зависимости от применяемого способа замораживания и конструкции аппаратов. Наибольшее распространение получил плиточный аппарат, в котором замораживают расфасованные продукты в упаковке. Плитки в рассольных скороморозильных аппаратах делают из нержавеющих материалов. Замораживаемый продукт спрессовывается между охлаждающими поверхностями, которые имеют большую теплопроводность и обеспечивают быстрый отвод тепла от продукта. Во время прессования воздушная прослойка между продуктом и упаковкой исчезает и таким образом уменьшается выпадение конденсата между продуктом и упаковкой.
В промышленности наибольшее распространение получили методы замораживания различных мясопродуктов в атмосфере холодного воздуха и в холодильных аппаратах с металлическими плитами для расфасованных продуктов.