Рубрики
Охлажденные и замороженные продукты

Хранение и транспортирование охлажденных продуктов

Р. Д. Хип, Cambridge Refrigeration Technology

Введение

Охлажденные продукты — это продукты, которые охлаждены до температуры более высокой, чем их точка замерзания и поэтому во избежание потери качества должны храниться при этой температуре. Почти всегда такие продукты при замораживании теряют свою ценность, а в некоторых случаях процессом замораживания могут быт] полностью испорчены. Однако с точки зрения замораживания ассортимент охлажденных продуктов, который может быть подвергнут этой процедуре, достаточно широк. В данной главе мы рассмотрим свежие фрукты и овощи (как тропические, так и растущие в средних широтах), все виды мяса, рыбу и молочные продукты, а также готовые блюда [6].

Совершенно ясно, что холодильная обработка — важная часть производства, хране­ния и поставки охлажденных продуктов, однако следует учесть, что для заморажива­ния продуктов требуется большое количество разнообразного холодильного оборудо­вания. Рассмотрим для примера работу предприятия по поставке предварительно приготовленных и охлажденных полуфабрикатов. Сырье, поступающее из разных стран, охлаждается в холодильных камерах и перевозится во все концы света с исполь­зованием высокотехнологичных рефрижераторных транспортных систем. Далее они поступают в портовые склады-холодильники и затем на автомобилях-рефрижерато­рах перевозятся на оптовые склады, откуда уже либо непосредственно, либо через по­средников отправляются к потребителю. Этот процесс отражен на схеме, приведенной на рис. 4.1.

Как мы видим, перед использованием продукта его качество обеспечивается в скла­дах-холодильниках. Некоторые исходные продукты могут быть заморожены более глу­боко, чем охлажденные продукты, и поэтому для дефростации они требуют специаль­ного оборудования. Если рассмотреть процедуру охлаждения, то продукты сначала охлаждаются воздушным способом (либо, в отдельных случаях, контактным спосо­бом) и затем перед продажей их хранят в холодильной камере, либо в рефрижераторномЦепочка охлаждения и замораживания

Рис. 4.1. Цепочка охлаждения и замораживания

 транспорте, после чего содержат в холодильных камерах хранения или холодиль­ных витринах. Отходы, полученные при переработке основного сырья, также могут быть заморожены. Главное требование в холодильной промышленности — это надеж­ность холодильного оборудования и соблюдение технологического цикла. Охлажде­ние продуктов — это фактически всегда забываемая потребителем часть технологиче­ской цепочки приготовления охлажденной продукции, однако именно она дает гаран­тии качества и свежести продукта.

Сам процесс охлаждения продуктов далеко не нов. Уже тысячелетия в этих целях используются природный лед и охлаждение испарением, но лишь сравнительно недав­но для хранения пищевых продуктов при низких температурах стало использоваться механическое охлаждение. Фактически хранение яблок в низкотемпературных храни­лищах в США ведет свое начало с 1870 г. [15]. Рефрижераторный транспорт с охлаж­денным (не замороженным) мясом связал США и Великобританию около 1875 г., а начало транспортных трансокеанских перевозок охлажденных продуктов между Ав­стралией, странами Азии и Европой датируется 1895 г. [9]. К 1901 г. Англия импорти­ровала более 160 ООО тонн охлажденной говядины ежегодно.

Принципы работы холодильного оборудования

Основные принципы охлаждения с помощью компрессии водяного пара были открыты в XIX веке, и этот принцип охлаждения почти без изменений дошел до наших дней. Он очень прост, так как холодильная система имеет всего четыре связанных между собой элемента (рис. 4.2). Хладагент в парообразном состоянии сжимается до большого дав­ления и, следовательно, до высокой температуры. Перегретый пар охлаждается и сжи­жается в конденсаторе, поступая далее через дроссель в зону низкого давления, где конденсируется в жидкость, которая может использоваться для отвода тепла из камер хранения или охлаждаемой зоны, а это тепло в испарителе способствует испарениюОсновной контур системы охлаждения с компрессией пара

Рис. 4.2. Основной контур системы охлаждения с компрессией пара

охлажденной жидкости при низком давлении. Для завершения цикла охлажденный пар подается в компрессор.

Итак, компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель — это основные элементы холодильного агрегата компрессионного типа. Теплота, отводимая в процессе испаре­ния, как и теплота, отводимая из зоны охлаждения, плюс тепловой эквивалент энер­гии, затраченной на сжатие хладагента, должны быть компенсированы в конденсаторе. Это означает, что любое холодильное оборудование должно компенсировать некую часть теплоты, которая тем больше, чем большее количество теплоты забирается из продукта или охлаждаемого помещения. Энергия, потребляемая холодильным обору­дованием компрессионного типа, зависит прежде всего от конструкции оборудования, но в общем случае она зависит от разницы температур между конденсатором и испари­телем. Чем больше эта разница, тем больше энергии требуется компрессору для выпол­нения своей задачи, и чем больше эта разница температур, тем меньше холодопроизводительность холодильной установки.

Теоретический анализ холодильных циклов и полное описание деталей можно найти в многочисленных руководствах по холодильным установкам [1,7,11] и выхо­дит за рамки данной книги. Тем не менее, мы дадим общий обзор принципов холо­дильных систем, который может быть полезен для всех, кто использует холодильное оборудование.

Вопросы безопасности и качества продукции

Понятие безопасности пищевых продуктов непосредственно связано с деятельно­стью патогенных организмов и токсинов. Пища, разумеется, не должна наносить вред потребителю, вызывая заболевания или отравляя его. Качество пищевого продукта — это его пищевая ценность и вкусовые ощущения, характер текстуры и внешний вид безопасного пищевого продукта. В идеале вопрос безопасности продуктов питания — это предмет законодательства, где качество продукции — категория, определяемая рынком.

Для охлажденных пищевых продуктов вопросы безопасности и качества могут пересекаться, а могут и не пересекаться. Для свежих овощей и фруктов наличие мик­роорганизмов и грязи может привести к тому, что продукты станут не только невкус­ными, но могут привести к возникновению риска для здоровья. Для многих видов готовой продукции (включая мясные полуфабрикаты) рост количества патогенных микроорганизмов, продуцирующих токсины, в большой степени зависит от темпера­туры и времени. Это приводит к порче продукта, который на вид и вкус может вы­глядеть удовлетворительно. Для некоторых молочных продуктов развитие патоген­ных микроорганизмов может влиять как на вкусовые качества, так и на вид продукта. В любом случае качество и безопасность продукта питания основывается на хране­нии продукта при как можно более низкой температуре, чтобы исключить возмож­ность роста микроорганизмов, потенциально могущих привести к порче продукта. Этот принцип проходит через всю технологическую цепочку приготовления охлаж­денных пищевых продуктов (см. рис. 4.1).

Хладагенты и окружающая среда

До начала 1990-х гг. вопрос выбора хладагента для холодильных установок мало забо­тил потребителя. К сожалению, как выяснилось в настоящее время, химические соеди­нения, используемые в качестве хладагента в холодильных установках, при их выпуске в атмосферу оказались способными привести к нежелательным и непредсказуемым эффектам.

Сокращение озонового слоя и глобальное потепление — вот две различных эколо­гических проблемы, с которыми человечество столкнулось сегодня. Озоновый слой, который защищает поверхность нашей планеты от чрезмерных доз ультрафиолетовой радиации, может быть поврежден устойчивыми соединениями хлора и брома. Эти соединения — CFC (chlorofluorocarbon — хлор-фтор-углерод) и HCFC (hydrochloro­fluorocarbon — водород-хлор-фтор-углерод) — содержатся в хладагентах, в связи с чем последние способствуют разрушению озона в стратосфере и глобальному потеплению климата.

Глобальное потепление — это естественный феномен, вызванный в основном от­ражением солнечных лучей от содержащихся в атмосфере углекислого газа и водя­ных паров. Страхи в связи с чрезмерным глобальным изменением климата ассоции­руются в основном с большим выпуском в атмосферу углекислоты. Причину этому усматривают в больших выбросах дыма в атмосферу, что в основном происходит при работе электростанций на твердом топливе и по ряду других причин. Имеются и более вредные для экологии газы, но, к счастью, их концентрация много меньше. Это в первую очередь газы класса HFC (водород-фтор-углерод), вызывающие «парнико­вый эффект».

Благодаря Монреальскому Протоколу [2] производители всего мира с 1990 г. пре­кратили выпуск озоноразрушающих соединений на основе СFС-соединений и замени­ли их на менее экологически вредные HСFС-соединения. Последние, по всей видимо­сти, будут основными хладагентами и в 2010-2020 гг., так как для большинства случаев пока не найдено более подходящих соединений. В Европе применение обо­рудования, в котором используется хлор-фтор-углерод, будет остановлено, а постав­ки нового оборудования на основе водород-хлор-фтор-углеродов будут запрещены (тем не менее во время подготовки настоящей книги эти ограничения пока не всту­пили в силу). Эти вещества наносят два удара по производителям и потребителям холодильных установок. Во-первых, любое изменение технологии стоит денег и мо­жет привести как к росту эксплуатационных затрат, так и стоимости переоборудова­ния. Во-вторых, замена в будущем экологически грязных хлор-фтор-углеродов на более безопасные в экологическом отношении аммиак и пропан в глобальных масш­табах приведет к удорожанию оборудования и затратам на переподготовку обслужи­вающего персонала. В качестве альтернативы разработаны водород-фтор-углероды, которые не наносят вреда озоновому слою, но, как выяснили некоторые экологи, они могут способствовать усилению «парникового эффекта», в связи с чем они попали в список веществ, запрещенных по Киотскому Протоколу.

Все эти соображения должен учитывать потенциальный покупатель холодильного оборудования. Незнание этих вещей может привести к тому, что приобретенное за немалые деньги оборудование придется серьезно модернизировать еще задолго до того, как истечет его реальный ресурс. Также незнание подобных фактов может привести к финансовым потерям, равно как и потерям времени и оборудования. Сокращение при­менения СFС- и НСFС-соединений как герметизирующих пен в холодильных шкафах и хранилищах подробно описано в литературе, но пока что не нашло широкого распро­странения.

С учетом глобального потепления, сокращения энергопотребления и его эффектив­ностью можно сделать следующий вывод. Новые хладагенты могут иметь более низ­кую эффективность, и, как следствие, требовать повышенного расхода энергии, но вполне вероятно, что грядущие экологические ограничения могут коснуться и сокра­щения энергопотребления. Потенциальный потребитель холодильного оборудования уже в ближайшее время окажется перед дилеммой нелегкого выбора — столкнуться с ужесточением требований к утечкам хладагента, с требованиями обеспечить эффек­тивное использование оборудования и требованиями использовать только соответ­ствующим образом подготовленный персонал. Более подробно об этом см. [14].

Охлажденные продукты и замораживание

Главная выгода от хранения продуктов в охлажденном состоянии состоит в увеличе­нии сроков хранения путем уменьшения возможности порчи продукта микроорганиз­мами. Охлаждение, и это должно быть подчеркнуто, не может улучшить качество дефектного продукта, не может остановить процесс порчи — оно лишь замедляет его (см. главы 7, 9,10).

Для международных транспортных наземных перевозок охлажденных продуктов в Торговом соглашении по международным перевозкам скоропортящихся продуктов и по специальному оборудованию, используемому в этих перевозках (UNECE) [15] пе­речислены многие требования. Пищевые продукты должным образом классифициро­ваны, и для них в Соглашении оговорена максимальная температура хранения:

  • потроха —+3 °С;
  • масло — +6 °С;
  • дичь — +4 °С;
  • молоко для непосредственного употребления — +4 °С;
  • молоко для дальнейшей переработки — +6 °С;
  • йогурты, кефиры, сливки, свежий сыр — +4 °С;
  • рыба, моллюски, ракообразные — 0 °С (в ледяной крошке);
  • нестабилизированные мясопродукты — +6 °С;
  • мясо (не потроха) — +7 °С;
  • птица, кролики — +4 °С.

В этот список не включены приготовленные растительные блюда с соусами или без них, а также свежие фрукты и овощи.

Существует два совершенно различных холодильных метода для охлажденных про­дуктов — процесс охлаждения сам по себе, при котором пищевые продукты охлажда­ются (от температуры окружающей среды, например, 30 °С, или от температуры приго­товления — свыше 70 °С), или хранение в охлажденном виде при жестко контролиру­емой температуре (от -1,5 °С до +15 °С) в зависимости от вида продуктов. Система охлаждения или холодильные камеры могут сильно отличаться друг от друга как по конструкции, так и по характеристикам. Следует заметить, что хотя некоторое обору­дование для охлаждения может использоваться в качестве холодильника, сами холо­дильные камеры предназначены не для охлаждения продуктов, а только для поддержа­ния требуемой температуры. Транспортные рефрижераторы — это особый случай хранения продуктов, так как холодильное оборудование этих рефрижераторов, как правило, не рассчитано на быстрое охлаждение продукта.

 Охлаждение

Скорость, с которой будет охлажден продукт, зависит от многих факторов. Размер и форма контейнеров может иметь значение для интенсивности теплообмена с охлажда­ющим воздухом (или в некоторых случаях — с водой). Температура и скорость возду­ха также влияют на процесс охлаждения. Масса факторов: упаковка, масса, плот­ность, содержание воды, теплоемкость, теплопроводность, скрытое содержание тепла, начальная температура — все это и вместе, и по отдельности влияет на скорость ох­лаждения.

В случае с неупакованной продукцией факторы, способствующие быстрому охлаж­дению, ведут и к быстрой потере влажности, так что может показаться, что лучший способ — это медленное охлаждение. На самом деле это не так. Увеличение времени на охлаждение увеличивает и время, в ходе которого продукт теряет влагу. Более быст­рое охлаждение возможно в случае тонкой упаковки, большой скорости охлаждающе­го потока воздуха и с наиболее низкой температурой воздуха, однако это все ведет к увеличению эксплуатационных затрат, и поэтому оборудование разрабатывается как некий компромисс для получения наиболее приемлемой общей технологической сис­темы. Это означает, что для разных технологических операций имеется различное обо­рудование, и в зависимости от планируемой операции можно выбрать наиболее соот­ветствующее ей оборудование.

 Холодильное оборудование

Системы охлаждения

Для большинства видов готовых пищевых продуктов используются холодильные ка­меры или тоннели с воздушным охлаждением. Для некоторых овощей применяется погружение в воду (гидроохлаждение), а для свежих, покрытых листьями продуктов может использоваться вакуумное охлаждение. Для некоторых продуктов с относи­тельно большими сроками хранения процесс охлаждения может быть проведен в холо­дильных камерах, однако зачастую процесс охлаждения ускоряется специальными мерами по обеспечению циркуляции воздуха. Любая из этих схем должна быть деталь­но продумана.

Холодильные камеры с воздушным охлаждением (с циркуляцией воздуха)

Холодильные камеры с циркуляцией воздуха основаны на охлаждении продукта хо­лодным воздухом, обдувающим продукт с большой скоростью. Для предприятий по поставкам полуфабрикатов и охлажденных продуктов и схожих с ними существуют специальные справочники (типа английских DHSS), где рекомендуется использовать оборудование, которое должно обеспечивать охлаждение продуктов толщиной до 50 мм с 70 0С до температуры в центре продукта в 3 °С или ниже не более чем за 90 мин. Это требует скорости движения воздуха около 4 м/с и температуры воздуха около -4 °С.

Имеются также небольшие холодильные шкафы, способные обрабатывать партии до 30 кг для создания резервных запасов продуктов, а также для обучения кадров и ведения исследований. Разработаны также крупные модели с емкостью до четверти тонны, предназначенные для использования тележек или лотков. Типичная тележка для такой системы имеет номинальную вместимость в 45 кг и обычно снабжена 20 лотками для продуктов. Испаритель и вентилятор находятся, как правило, у внутрен­ней стенки камеры, а компрессор и конденсатор могут быть расположены над камерой (на или вне ее) — в зависимости от того, допустим или нет в помещении соответству­ющий уровень шума от компрессора. Температурный контроль должен обеспечивать хранение продукта при температуре 0-3 °С или может использовать цикл охлаждения, базирующийся на необходимом контроле температуры охлаждающего воздуха, на температурном контроле проб продукта или на использовании обыкновенного тай­мера. В конце цикла охлаждения цикл оттаивания удаляет с испарителя образовав­шийся лед и иней. Мощность, потребляемая установкой для охлаждения 45 кг, со­ставляет около 7 кВт.

При двухчасовом цикле «загрузка-охлаждение-оттаивание» удобно использовать в смену четыре загрузки, где последняя загрузка охлаждаемого продукта остается в холодильнике на ночь. Иногда для контроля процесса используются термометры-са­мописцы. В крупных системах дверцы могут располагаться на каждой стороне так, что тележки с охлаждаемым продуктом прокатываются внутри охлаждаемого хранилища при температуре 0-3 °С. Существует возможность комбинировать холодильные каме­ры с холодильными шкафами, что позволяет заказчикам забирать охлажденные пище­вые продукты, готовить, фасовать их и в итоге — упаковывать уже приготовленные фасованные порции.

Другие виды холодильных камер с циркуляцией воздуха были разработаны для ох­лаждения свежезабитой птицы. В них для обеспечения процесса охлаждения использу­ется туннель с сухим льдом из углекислоты. Хотя в таких камерах и получают желаемый результат, существует риск поверхностного замерзания, что для многих пищевых про­дуктов недопустимо. Один из перспективных хладагентов для охладителей— жидкий азот, однако при температуре -196 °С и атмосферном давлении необходим жесткий контроль и строжайшее соблюдение техники безопасности. Альтернативой может слу­жить «синтетический сжиженный воздух» (SLA — synthetic liquid air) [15], который устраняет опасность удушения, свойственную другим криогенным веществам.

Все подобные системы зависят от возможностей сжатия и сжижения газов. Можно заметить, что общая энергоемкость таких систем (учитывая затраты энергии на ежи- жение газа) может оказаться много больше, чем у аналогичных холодильных систем, причем эксплуатационные расходы также могут быть много выше, но в отдельных слу­чаях для снижения общих капитальных затрат или ускорения процесса охлаждения подобные системы могут быть вполне приемлемы.

 Гидроохладители

Использование охлажденной воды, которая разбрызгивается в специальной камере или поступает в иммерсионный бак, обеспечивает очень быстрое охлаждение без рис­ка замораживания продукта, однако такой способ приемлем лишь для овощей и фрук­тов, которые могут выдержать погружение в воду. Этот способ едва ли применим к основному ряду охлаждаемых продуктов (кроме готовых блюд, упакованных в ваку­умную упаковку). Вода в подобных системах периодически обновляется, а во избежа­ние прогрессирующего загрязнения воды в нее добавляют противогрибковые сред­ства или другие добавки, которые могут быть необходимы для некоторых видов продуктов. Разумеется, возможно совмещение процесса гидроохлаждения с обыч­ными мерами по очистке продукта — такими, как очистка корнеплодов или корней растений.

 Вакуумные холодильные установки

Вакуумные холодильные установки — это высокоспециализированный и чрезвычайно дорогостоящий вид оборудования, хорошо адаптированный для быстрого охлаждения упакованных растений с большим количеством листьев. Такие системы работают при низком давлении — зелень помещают в герметичную камеру, и происходит низкотем­пературное испарение влаги из продукта. Процесс идет порциями со временем охлаж­дения одной порции в 15-30 мин, причем типовое оборудование способно обработать за раз несколько тонн продукта, размещенного, как правило, на поддонах или тележках.

 Холодное хранение

Для большого количества «живой» продукции, особенно свежих фруктов и овощей, охлаждение может состоять в помещении упакованного в картон или ящики (корзи­ны) продукта в холодное хранилище и обеспечении там циркуляции воздуха с нужной температурой. Этот крайне медленный процесс, требующий для охлаждения продукта до нужной температуры нескольких дней, зависит от циркуляции воздуха в помещении и вариантов укладки продукта. Во многих хранилищах фруктов применяется сочетание вытяжной вентиляции, рулонов пленки и планирования размещения продукта (рис. 4.3). От штабелей картонных коробок одинаковой толщины воздух вытягивается, а к короб­кам, закрытым пленкой, он поступает уже другим. При необходимости низ паллет при­крывают от воздуха монтажной пеной или иным подходящим материалом.

Один ответ к “Хранение и транспортирование охлажденных продуктов”

Interessant, dass Vogel und Kaninchen eine verschiedene Lagertemperatur in Vergleich zum generellen Fleisch vorsehen. Das wusste ich nicht! Ich finde es wirklich interessant, mehr über die Lagerung und Transport von Kühlgütern zu erfahren. Man bekommt immer so viele Produkte auf dem Markt, aber man weiß nicht, wie solche Produkte dorthin kommen. Interessanten Beitrag, danke!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.