Производство рыбной продукции

Способы замораживания гидробионтов (Лауреат Государственной премии СССР проф. Зайцев В.П.) (УДК 664.951.037.5)

Назревшие задачи дальнейшего развития рыбообрабатывающей промышленности, наиболее полного использования сырья и повышения качества продукции требуют эффективных способов и технологически обоснованных режимов замораживания гидробионтов. В нашей стране и ряде зарубежных стран с развитой рыбной промышленностью практикуются многие способы замораживания гидробионтов: в льдосолевой смеси; естественное воздушное; в камерах, оборудованных холодильными стеллажами; в потоке холодного воздуха; рассольное контактное-погружением или орошением; рассольное бесконтактное; между металлическими холодными плитами; в испаряющемся хладагенте.

Издавна известный способ замораживания в льдосолевой смеси по аппаратному оформлению достаточно примитивен, теплоотвод от продукта неравномерен по объему, и качество замороженного продукта невысокое. Этот способ применяется в тех регионах страны, где заготавливается сырье, но недостаточно энергии, перерабатывающих предприятий и холодильников.

Естественное воздушное замораживание применяется в ряде регионов при подледном лове рыбы, но лишь в определенные периоды года и даже дни, при ветреной погоде и температуре воздуха не выше - 15 °С. Рыба замораживается на ледяных площадках водоемов сразу же после вылова, когда она еще живая, т. е. еще не возникли посмертные изменения или в самом начале их, при неограниченных ресурсах природного холода, достаточно низкой температуре и высоком коэффициенте теплоотдачи в процессе замораживания. По техническому оформлению этот способ еще более примитивен, чем способ замораживания в льдосолевой смеси, но качество продукции высокое.

Замораживание в камерах, оборудованных холодильными стеллажами, на которые укладывается рыба, очень распространенный способ. Он применяется при небольшом суточном поступлении сырья. Способ прост, удобен в эксплуатации, но условия замораживания не благоприятны, так как процесс протекает при неравномерном теплоотводе от различных частей продукта, поэтому качество продукции не высокое.

Широко применяется способ замораживания сырья и пищевых продуктов в потоке холодного воздуха. При этом методе продукт быстро замораживается и хорошо сохраняется. Этот способ используется в холодильных низкотемпературных камерах, оборудованных циркуляторами воздуха, различных аппаратах и морозильных туннелях. Он используется также в недавно разработанных для замораживания мелкоштучных пищевых продуктов (криля, других продуктов в виде кубиков, палочек, ломтиков) аппаратах флюидизационного замораживания, в которых продукт находится в рабочей камере во взвешенном состоянии под воздействием движущегося со скоростью 4-5 м/с воздуха температурой - 30 °С и ниже. В этих условиях замораживание протекает при высоком коэффициенте теплоотдачи.

Рассольное контактное замораживание в первые годы после появления получило широкое применение. Это объяснилось высокоэффективным тепловым процессом между продуктом и жидкой низкотемпературной средой (рассолом), так как коэффициент теплоотдачи жидкой среды многократно превышает коэффициент теплоотдачи потока холодного воздуха. В тканях продукта при контактном замораживании в рассоле образуется соответствующая высокому качеству продукта кристаллическая структура. Но наряду с благоприятными условиями теплообмена при замораживании возникает массообмен, в результате которого продукт просаливается и поэтому не выдерживает следующего за замораживанием длительного холодильного хранения. Это обстоятельство существенно сузило его промышленное использование.

При бесконтактном рассольном замораживании продукт ограждается от непосредственного контакта с рассолом и тем самым устраняется его просаливание. Однако, помимо одной промежуточной среды теплового сопротивления между хладагентом и продуктом, приходится применять вторую промежуточную среду (металлические формы, различные виды пластиковой упаковки и др.), что, естественно, усложняет эксплуатацию таких устройств.

В холодильной технологии распространены способы замораживания пищевых продуктов между металлическими холодными плитами и непосредственно в испаряющемся хладагенте. Основу аппарата с горизонтальными плитами составляет набор (7-11 полых металлических плит, расположенных на некотором расстоянии одна от другой, для размещения между ними замораживаемого продукта). Каждая плита соединена с холодильной машиной. В полую часть плиты поступает жидкий хладагент, который, отбирая теплоту от продукта, испаряется при низкой температуре. Парообразный хладагент отсасывается компрессором. Вертикальное перемещение плит осуществляется пантографом или гидравлическим приводом. Существуют аппараты с вертикальным расположением плит. В последние годы получил широкое применение аппарат роторного типа, практически полностью автоматизированный. В этих аппаратах замораживаются не только гидробионты, но и другие продукты, которым можно придать правильную плоскую форму.

Сущность способа замораживания продуктов в испаряющемся хладагенте сводится к следующему. В герметизированный сосуд-камеру помещают подлежащий замораживанию пищевой продукт, затем в камеру подают жидкий хладагент, который, соприкасаясь с продуктом, испаряется при низкой температуре за счет теплоты продукта. Так, при использовании для замораживания некоторых пищевых продуктов жидкой закиси азота продолжительность замораживания до конечной температуры продукта - 38°С составляла при толщине слоя продукта 5 см 15 мин, при 10 см - 20 мин. Испарение N₂O протекало при - 90°С и давлении 101,3 кПа.

При замораживании в испаряющемся хладагенте исключается промежуточная среда теплообмена между ним и пищевым продуктом, и этот способ находит все более широкое применение в различных отраслях пищевого производства. Разработаны аппараты различной производительности, в том числе и криогенного замораживания (при температуре испарения хладагента - 120°С и ниже). Однако способ замораживания в испаряющемся хладагенте применим не для всех продуктов, так как при значительных температурных перепадах в процессе замораживания продукт деформируется, в нем образуются трещины и он расслаивается.

Из приведенной краткой характеристики способов замораживания пищевых продуктов ясно, что каждый из них имеет и положительные, и отрицательные особенности. Дальнейшее развитие холодильного производства требует наиболее эффективных, прогрессивных способов.

Каковы же наиболее важные требования, предъявляемые к прогрессивным способам замораживания? Способ должен быть быстродействующим. Очень важно, чтобы продукт подвергался холодильному воздействию, замораживанию сразу после заготовки сырья. Это одно из решающих условий сохранения натуральных свойств замороженных продуктов.

Теплоту продукта нужно отводить с высокой эффективностью, обеспечивая быстрое замораживание, т. е. в тканях сырья или продукта должна образовываться мелкокристаллическая структура. Процесс замораживания должен быть максимально обратим.

В среднем можно принять, что такая мелкокристаллическая структура в гидробионтах образуется при скорости замораживания W=δ/z, равной 3,5-4,0 см/ч (δ-кратчайшее расстояние от поверхности до центра замораживания продукта, см; z - длительность замораживания, ч).

Высокоэффективному теплоотводу от продукта способствует отсутствие между хладагентом и продуктом промежуточных средств теплового сопротивления (например, воздуха, жидкости, упаковки) или ограждений из высокотеплопроводных материалов.

Конечная температура замораживания гидробионтов должна достигать -22°÷-25°С, так как при этой температуре блокируются все основные факторы, приводящие к порче в период длительного холодильного хранения замороженных гидробионтов (жизнепроявление микроорганизмов, ферментные реакции, денатурация белка, окисление жира, рекристаллизация в продукте).

В охарактеризованных выше способах замораживания этим требованиям в наибольшей степени отвечают следующие три: в испаряющемся хладагенте, между полыми металлическими плитами, в потоке холодного воздуха.

Способ замораживания в испаряющемся хладагенте - идеальный способ замораживания многих пищевых продуктов, но используемый хладагент должен быть химически инертным к продукту, кипеть при температуре -40°÷-90°С, иметь высокое значение

теплоты парообразования, малый удельный объем, быть безвредным для человека и недорогим. Это очень непростая задача: например, диметиленовый эфир - горюч, с резким запахом, аммиак - при атмосферном давлении испаряется при - 33,4°С, вреден для обслуживающего персонала; дифтордихлорметан, как и другие фрионы, озоноразрушающее вещество, поэтому в холодильных установках требует замены другими агентами, углекислота непригодна для этой цели, так как углекислотные холодильные машины работают при очень высоких давлениях.

Из криогенных веществ для замораживания пищевых продуктов используют азот с температурой испарения при атмосферном давлении - 196°С и жидкий воздух с температурой испарения - 191°С. В иммерсионных аппаратах продукт погружается в ванну с жидким азотом, в распылительных - продукт в грузовом отсеке орошается жидким азотом.

Способ замораживания между полыми металлическими плитами относится к прогрессивным. Хотя в этом способе и существует промежуточная между хладагентом и продуктом среда, но это тонкий слой, обладающий ничтожно малым тепловым сопротивлением. Поэтому по условиям теплоотвода он близок к способу замораживания в испаряющемся хладагенте.

При достаточно низкой температуре испарения хладагентов в полых частях плит в продукте образуется мелкокристаллическая структура. При использовании вкладышей окантовок между плитами и размещения замораживаемого продукта в образуемых ячейках последний можно получать в различных, удобных для потребителя порциях (а не только в виде блоков массой 10 кг).

Способ отвечает высоким гигиеническим требованиям, не требует большого расхода энергии. Этот способ замораживания используется в аппаратах роторного типа. Ротор собран из автономных полых трехплиточных секций, выполненных из алюминиевого сплава. Средняя плита секции жестко крепится к диску, закрепленному на валу ротора. Две другие плиты секции могут в определенных пределах перемещаться вверх и вниз параллельно средней плите. Аппарат снабжен разгрузочно-загрузочным устройством с подвижной двухъярусной кареткой, которая обеспечивает предварительную подпрессовку продукта перед загрузкой в морозильную секцию, загрузку и выгрузку окантовок с продуктом и автоматическое удаление замороженного продукта из аппарата. Вращение ротора вместе с морозильными секциями осуществляется гидродвигателем. В одном роторном аппарате можно заморозить 15 т/сут сырья. Роторные аппараты нашли широкое применение на судах и береговых предприятиях рыбной промышленности, а также для замораживания мяса, субпродуктов, овощей и других продуктов.

Способ замораживания в потоке холодного воздуха, хотя и не обладает столь выраженными преимуществами, как первые два, но все же при достаточно низких температурах воздуха, омывающего продукт, интенсивность теплоотбора достаточно высока и продукт получается хорошего качества. При замораживании этим способом продукт следует ограждать от чрезмерной усушки. Способ применяется во многих отраслях пищевого производства.

Эти три способа замораживания в настоящее время являются наиболее прогрессивными, их и следует применять для промышленной переработки гидробионтов и другого пищевого сырья, учитывая особенности продукта, местные условия, экономические показатели и др. В тех регионах нашей страны, где осуществляется подледный лов рыбы, следует и далее практиковать способ естественного воздушного замораживания.

В заключение еще один актуальный вопрос, связанный с процессом замораживания гидробионтов. Необходимо коренным образом изменить отношение к использованию отходов при обработке рыбы как морской и океанической, так и пресноводной. В настоящее время отходы морской и океанической в лучшем случае используются для производства кормовой муки, а отходы пресноводной рыбы вовсе не используются. Они выбрасываются домохозяйками после разделки рыбы, приобретенной в магазинах.

В связи с этим на рыболовных судах и при добыче рыбы пресноводных водоемов должна осуществляться глубокая разделка рыбы. Отходы, содержащие БАВ, должны отделяться от другой части отходов и немедленно замораживаться до температуры - 35°С и ниже, так как БАВ после улова в обычных условиях быстро разрушаются. Быстрозамороженные отходы должны направляться на предприятия медицинской промышленности для выделения БАВ. В отношении рыбы, добываемой во внутренних пресноводных водоемах, это можно осуществить путем организации специальных пунктов, которые должны быть оборудованы низкотемпературными установками. Они могут входить в состав сельскохозяйственных заготовительно-перерабатывающих предприятий.

Все другие отходы при разделке морских и пресноводных рыб должны направляться на производство кормовой муки и технической продукции.