Тамақ өнімдерін мұздату

Тамақ өнімдерін мұздату төмендегідей мақсаттарды орындау үшін қажет:

- ұзақ уақыт сақтау кезіндегі өнімнің сақталуын қамтамасыз ету;

- концентрленген сұйық тамақ өнімдерінен ылғалдың бөлінуі;

- сублимациялы кептіру кезінде;

- тамақ өнімдерінің дәмдік, тауарлық сапасын жақсарту.

Салқындату мен мұздату тәсілдерінің негізгі ерекшеліктері, яғни мұздатылған өнімдер суытылған өнімдерге қарағанда құрамындағы су мұзға айналғандықтан, сақтауға тұрақты болып келеді. Бұл кезде зат ішіндегі ерігіш заттар диффузиялық араласуы тоқтатылады да, микроағзалардың көректенуі мен биохимиялық реакциясы жойылады. Мұздату тиімділігі -6⁰С және одан да төмен температурада орын алады.

Судың мұзға айналуы сусыздану процессіне ұқсас болып келеді. Бұл кезде микроағзалардың тіршілігіне және биохимиялық реакцияларға қажет ылғал мөлшері азаяды.

Мұздату мен кептіру процессінің айырмашылығы- мұздату кезінде ылғал өнімнен шықпай тұрып, мұзға айналады, ал кептіру кезінде ылғал өнімнен шығып кетеді.

Мұздатылған өнім суытылған өнімге қарағанда сыртқы және физикалық белгілері мен қасиеттеріне қарай ажыратылады:

- қаттылығы- су мұзға айналғандықтан пайда болуы;

- бояуының қанықтығы- мұздың кристалдануынан болған оптикалық құбылу;

- меншікті салмақтың азаюы- мұздату кезінде су көлемінің ұлғаюы;

- термодинамикалық қасиетінің (жылу сиымдылығы, жылу өткізгіштігі, температура өткізгіштігі) өзгеруі;

Технологиялық ұғымда мұздату суытуға қарағанда орнына қайтып келмейтін өзгерістер болады. Мұздаған өнімді еріткен кезде өнім бастапқы қалпына қайтып келмейді. Суытуға қарағанда мұздату кезінде ылғалдың бөлшектеніп тарауы, өнім ұлпаларының мұз кристалдарымен жарақаттануы, тіпті кейбір жағдайда ақуыздардың денатурациясы болады.

Соның салдарынан мұздату процессі дұрыс жүрмесе, дәмдік және тағамдық сапасы төмендеуі мүмкін. Өнімді мұздатқан кезде ең алдымен өнімнің дәмдік және тағамдық сапасының сақталып қалуын қамтамасыз ету қажет. Ол үшін мұздату кезіндегі болатын құбылыстардың қалпына келуін қадағалау керек.

Өнім құрамындағы суда минералды және органикалық заттардың еруі, фазалық өзгерістің пайда болуы, жылу толығымен жойылған жағдайда болады. Сондықтан температураның төмендеуі сұйық ерітінді концентрациясының өзгеруімен сәйкес орындалады.

Криоскопиялық температурада ерітінді концентрациясына, еріген заттардың диссоциялану дәрежесі және ерітінді қасиетіне байланысты болады.

Жануар шикізатынан жасалған өнім үшін 0⁰ төмен болу керек: ет шырынында -1¸-1,5⁰С, қант -0,55¸0,56⁰С; жұмыртқа ақуызы -0,45⁰С, жұмыртқа сарысы -0,65⁰С. Әр түрлі араласқан ерітінділерді мұздатқан кезде алдымен өнім қаңқасымен әліз байланысқан су қатып қалады. Сойылған мал етіндегі су мөлшері 53-75%, ал балықта 55-80% құрайды. Тамақ өнімдерінде қаңқасымен әліз байланысқан және мықты байланысқан слар болады. Байланысқан ылғал құрамы өнімнің жалпы мөлшерінің 10%-ын құрайды, ол ақуыздың полимер топтары және ионымен тығыз байланысқан. Мұздату кезінде мықты байланысқан су фазалық өзгеруіне қатыспайды. Әліз байланысқан ылғал өнімде жасуша аралық қуыста болады. Криоскопиялық температурадан төмен температурада мұзға айналады. Еріген кезде су концентрациясы мұзға айналмаған жасуша аралық ерітінді де тұздың мөлшерінен жоғарылайды.

Әліз байланысқан судың мұздатылуы жасуша аралық ерітіндегі мұздатылмаған тұз концентрациясымен жоғарылайды, нәтижесінде криоскопиялық температураның төменгі температурамен араласуына алып келеді. Сондықтан судың мұзға айналуы біртіндеп жүреді. Ерітіндінің анықталған концентрациясына жеткенде, тегіс қатты массаны құрайды, ол эвтектика деп аталады. Соған байланысты оның температурасын эвтектикалық деп атайды.

Тоңазыту технологиясында өнімдегі судың мұзға айналған бөлігін судың мұзға айналған мөлшері деп а тайды. Өнімдегі судың мұзға айналған мөлшері ылғал қатынастарымен анықталады:

(6.1)

мұндағы: -берілген температурадағы ылғал мен мұздың мөлшері, бірлік мөлшері.

Тәжірибе нәтижелері бойынша ет, құс, балық және жұмыртқа құрамындағы судың ¾ бөлігі, картоптың жартысына дейін су бөлігі -4⁰С температурада мұздатылады. Әліз байланысқан судың толығымен мұздатылуы -30⁰С температурада болады. Мұздатылу кезінде өнімдерде пайда болған мұз кристалдарының таралуы, пішіні, өлшеміне олардың сапасына әсер етеді. Кристал түзілудің сипаттамасы жасуша қабықшасының күйіне, жасушадағы еріген заттың концентрациясына, ақуыздың гидротациялану дәрежесіне, өнімнің қасиетіне байланысты.

Мұздатылу жылдамдығы термиялық ортаға мұздатылған өнім бетіндегі қатқан және сұйық фаза арасындағы қозғалу жылдамдығымен анықталады. Оларды орташа және номинальды деп бөледі. Мұздату жылдамдығын анықтаудың бірнеше тәсілдері бар. Мұздату V жылдамдығы деп аралық уақытында өнімнің температурасының интервалына өзгеруін айтады немесе мына теңдеумен анықтайды:

(6.2)

Кейде белгілі уақыт аралығында мұздатылу жылдамдығына байланысты обьектің құрамындағы судың мұзға айналған мөлшерін білуге болады.

(6.3)

Мұздатылу жылдамдығы температураға, өнім қалыңдығына және мұздату тәсіліне байланысты. Мұздату жылдамдығын Планк теңдеуі бойынша анықтауға болады:

(6.4)

мұндағы: t_кр, t₀- өнімнің криоскопиялық температурасы мен салқындатылатын орта температурасы,⁰С;

q - өнімді мұздату кезіндегі бөлінетін жылудың меншікті мөлшері,

кДж/кг;

g - өнімнің тығыздығы, кг/м³;

х - өнімнің анықталатын өлшемі,м;

λ- өнімнің жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/(кг·К);

a- жылуберу коэффициенті.

Өнімді мұздату жылдамдығына байланысты: баяу (0,01 м/сағ), тез (0,01-0,05 м/сағ), жылдам (0,05-0,1м/сағ) және өте жылдам (0,1м/сағ) деп жіктеуге болады.

Баяу мұздату кезінде алдымен кристал түзіледі жасуша аралық ұлпа арасындағы шырынның концентрациясы жоғары болмайды. Жасуша арасындағы әлі қатпаған, суыған сұйықтағы будың қысымы жоғарылап жасуша қабырғасындағы су буының диффузиясын тудырады. Ол кристал беттерінде конденсат түздіріп, ұлпалардың бұзылуына алып келеді. Баяу мұздату жасуша ішіндегі әліз байланысқан суды толығымен мұзға айналады. Жасуша ішіндегі мұздатылған және созылмалығын жоғалтқан ұлпалары бар жасушалар ішінде қатпаған ерітінділер болады, ал пайда болған мұздар жасуша сыртында қатады. Бұзылған жасушалар саны 70%-ды құрайды.

Тез мұздату кезінде мұздатылған өнім тығыздығына ұсақ мұз кристалдары тепе-тең таралып түзіледі. Су тұрған жерінде ешқайда ығысусыз тез арада мұзға айналады. Мұз кристалдарының жасуша мен ұлпаға зиян келтіру әсері төмен.

Әр түрлі мұздату кездеріндегі ұлпа мен жасушаның бұзылуына әкеп соқтыратын механизмнің бірнеше факторлары бар:

- механикалық - түзілген мұз кристалдарының ұлпа құрылымына түсіретін қысымы;

- осмостық - жасушалардың шектен тыс дегидратациясы;

- химиялық - жасушаның сырты мен ішіндегі гиперконцентрациясы.

Бұл факторлардың барлығы судың кристалдануы мен оның мұзға айналуының қорытындысы. Соңғы жылдары механикалық және тұз денатурациясы деген екі теория кең таралған.

Жасушалардың механикалық теориясы бойынша бұзылуы жасушалардың сыртындағы мұз кристалдарының есебінен болады.

Баяу мұздату процессінде кристалдың түзілуі анық бір температурада, яғни ең алдымен жасуша аралық және талшық аралық қуыстарда басталады, өйткені тұздардың және органикалық заттардың шоғырлануынан төмен және гидрофильді коллоидпен әлсіз байланысқан криоскопиялық нүктесі бар сұйықтан туындайды.

Мұз кристалдарының түзілуі кристал бетіне жақын тұз ерітіндісінің заттарының шоғырлануының ұлғаюына әкеп соғады. Жасушаның сырты мен ішіндегі ерітінді концентрацияларының әртүрлілігіне қарай жасуша мен талшықтардан ылғал кетіп, өнімнің мұздатылған беттері кристалдана бастайды.

Судың мұзға айналу кезіндегі кеңеюі жасуша мен талшықтарды ығыстырып, олардан судың ағып шығуымен қамтамасыз етеді. Бұл процесс ерітінді қабатындағы заттардың концентрациясының ылғалдылығы толығымен мұз кристалдарына өткенше жүреді.

Тез мұздату кезінде жылу қарқынды жүреді. Ығысу процессі белсенді даму алдында, жасуша мен талшықтар ішіндегі температура ерітіндінің шоғырлануы кристал түзілуіне себеп болуға дейін төмендейді. Тез мұздату процессі ылғалдың қатаюымен қамтамасыз етеді.

Мұздату жылдамдығын жоғарылату ылғалдың ығысуына, жасуша мен жасуша аралық қуыстарда бірдей орналасқан көп мөлшердегі ұсақ кристалдардың түзілуіне әкеп соғады.

Егер де температураны өте жылдам күрт - 120 ¸ -160⁰С дейін төмендетсе, онда кристалдану болмайды. Бұл жағдайда су шыны тәріздес күйге енеді. Кристалдардың өсу жылдамдығы төмендейтін температура шамамен -90⁰С тең.

Шыны тәріздес күйің кристалдар түріндегі күйден айырмашылығы, онда молекулалар ретсіз орналасқан, ал кристалды күйде молекулалар стереометриялық ретпен орналасады.

Шыны тәріздес күй кезінде ұлпалар қатты заттардың кейбір қасиеттеріне тән. Бұл күй термодинамикалық мағынаға ие болады, біртіндеп температураның жоғарылауы байқалады, жылу шығарып, шыны тәріздес күйден кристалдану күйіне өтеді.

Витрификация кезінде аморфты мұздардан басқа оптикалық әдіспен зерттеу кезінде көзге көрінбейтін мұздардың ұсақ кристалдары пайда болады. Бұл құбылыс «аморфизация» деп аталады.

Қатты қыздыру кезінде шыны тәріздес күйден кристалдану күйінсіз бірден сұйық күйге ауыстыруға болады. Құрылымын бұзбай жасуша ішінің кристалдануы, сондай-ақ мұздату сатысының ішкі кристалдардың ығысуы жылдам мұздату көмегімен жасушаның бұзылмауының алдын алу үшін қамтамасыз етіледі, ол өнімнің сапасын сақтап қалуға көмектеседі. Ішкі жасушалық кристалданудан кейінгі құрылымдық бұзылуды болдырмай, сондай ақ бастапқы мұздату процесінен кейін, кристалданудың ығысуы кезінде жасуша мен ұлпалардың қабатын, өнімнің сапасын жақсы сақтап қалу кезінде тез суытуды қолдануға болады.

Тұздың денатурациялану теориясында мұздың пайда болу процесі ылғалдың ұлпаларға жайылуы мен жасушалардағы тұздардың шоғырлануының ұлғаю есебінен жүреді.

Тұздардың шоғырлануының ұлғаюы химиялық және коллоидты процестердегі ақуыз заттардың денатурациялық өзгерістерінен болады.

Баяу мұздату кезінде өнімдегі тұз ерітінділерінің шоғырлануы жоғары, соған қарай олардың әсер етуі басым келеді. Ал ақуыздардың денатурациясының дәрежесі гипертониялық ерітінділерге әсер етуі мен уақыт ұзақтығына байланысты болады. Өте тез мұздату кезінде бұл уақыт аз болады. Ақуыздардың денатурациясы температураның ерітінділерінің эвтектикалық нүктесіне жақын, рН- тың төмендеуі кезінде болады. Биологиялық обьектіде рН шамасының өзгеруі ақуыз денатурациясының жылдамдығы мен фермент белсенділігінің өзгерісіне тікелей әсер етеді.

Дата добавления: 2015-10-23