Процесс замораживания, в частности внеклеточная кристаллизация, зависит от холодостойкости и степени закаливания продукта данного вида.
При понижении температуры тканей уменьшается кинетическая энергия молекул, повышается вязкость внутриклеточной жидкости, уменьшаются растворимость газов и диффузия веществ, что в совокупности приводит к снижению скорости химических реакций. В жидкой фазе отмечается повышенная концентрация электролитов, среди которых интерес представляют хлористые соли натрия, аммония, калия и органических веществ (сахаров, нуклёотидов и низкомолекулярных белковых соединений). Концентрированные растворы агрессивны по отношению к белкам, прежде всего ферментам. Поэтому, несмотря на снижение кинетической энергии и ограничение возможности диффузии, некоторые ферментативные реакции в замороженных тканях могут ускоряться либо будет изменяться их течение. Замораживание действует прежде всего на липопротеиновые комплексы. Разрыв водородных связей в совокупности с повышением ионной силы внутриклеточных растворов приводит к разрушению комплексов.
Из ферментов легче других повреждаются те, которые образуют сложные мультиферментные системы, локализованные на внутренних мембранах органоидов клетки: ферментные системы дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования митохондрий. При этом нарушаются координация и сбалансированность отдельных реакций, а также их синхронность. Происходит разобщение процессов дыхания (окислительного фосфолирирования), что выражается в утрате организмом основных жизненных функций, а именно дыхания и способности к генерации энергии.
В вакуоли локализована инвертаза, особенностью которой является активность в широком диапазоне рН (3,0—7,5). Поэтому изменение кислотности среды при замораживании не снижает ее активности. Активируемые инвертазой реакции обусловливают накопление сахара в замороженной ткани.
Сохранение активности пектолитических ферментов способствует повышению гидрофильных свойств коллоидов и уменьшению степени повреждения стенок.
Каталаза и пероксидаза катализируют дегидрирование фенолов, аминов, флавонов и аминокислот. Их действие иногда является причиной появления у замороженных плодов и овощей постороннего привкуса. Из этих ферментов пероксидаза более устойчива к действию отрицательных температур.
Существуют и такие ферменты, активность которых повышается при замораживании. К ним относятся полифенолоксидаза и липолитические ферменты. Действие липазы проявляется даже при температуре —40 °С.
Пектолитические ферменты в зависимости от вида продукта оказывают различное действие. Так, в яблоках их активность приводит к размягчению ткани.
7)РЕЖИМЫ ХРАНЕНИЯ
Для каждого вида продукции разработаны оптимальные режимы хранения (табл. 1(а)). Температуру и влажность воздуха в хранилищах измеряют психрометром Августа. В небольших подвалах его размещают в средней части прохода на высоте 1,5 м от пола. В погребах и хранилищах, удаленных от жилища, должно быть четыре-пять таких психрометров. Их располагают в середине, в конце (на расстоянии 1 м от пола) и под коньком.
РЕЖИМ ХРАНЕНИЯ ОВОЩЕЙ И КАРТОФЕЛЯ
| Продукция | Тсмпсретура, °С | Относитсяьн»» влажность воздух», % | Продолжительность хранения, мес |
| Томаты: | |||
| зеленые | 12...15 | 85—90 | 1—2 |
| розовые | 8...IO | 85—90 | До I |
| красные | 0...2 | 85—90 | До 0,5 |
| Перцы | 8...IO | 90—95 | До 0,5 |
| Баклажаны | 7...10 | 90—95 | 0,5-0,7 |
| Морковь | 1...0 | 90-95 | 4—7 |
| Свекла | 0...1 | 90—95 | - 8—10 |
| Редис | 0 | 90—95 | До 1 |
| Петрушка | 0...2 | 95 | 2—2,5 |
| Сельдерей | - 0.5...0 | 90—95 | 2-4 |
| Лук (репчатый) | - 3...0 | 70—80 | 6—8 |
| Лук-перо | 0 | 90—95 | До 1 |
| Чеснок | - 3...0 | 70—80 | 6-8 |
| Картофель | 4...5 | 90—95 | 7—8 |
Таблица 1(а).
Осенью, когда температура воздуха бывает повышенной, на ночь для создания сквозняка открывают все окна, вытяжные трубы, люки, двери, а днем их закрывают, чтобы сохранить запас холода. Иногда в погребах отмечается высокая влажность воздуха. Ее признаками служат затхлый спертый воздух, ощущение сырости, появление плесени и конденсированной влаги на потолке, стенах, стеллажах, ящиках.
Чтобы понизить чрезмерную влажность воздуха, одновременно открывают двери и отдушины. Можно поставить в подвал ящик с негашеной известью, солью или древесным углем — эти материалы впитывают воду.
При похолоданиях утепляют крышу. С декабря наступает опасность промерзания хранилища. К этому времени двери, а при необходимости и стены обивают матами и рогожей. Вентиляционные трубы, кроме нужных для работы, плотно закрывают соломой или другими материалами.
8)БЫСТРОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ
Цель быстрого замораживания, как и любого другого консервирующего процесса, свести на нет или, по крайней мере, замедлить реакции, ухудшающие качество продуктов и в конечном итоге делающие их непригодными к употреблению.
Практически можно говорить только о том, что же преобладает в применяемом процессе. По этому решающему действию или характеру процесса его относят к той или иной группе.
Любой процесс консервирования тем лучше, чем меньшие изменения он вызывает в продуктах в сравнении с их первоначальными свойствами и чем более длительный срок хранения он обеспечивает. В настоящее время из применяемых в промышленных масштабах методов консервирования продуктов процессы холодильной обработки и замораживания лучше всего удовлетворяют упомянутым выше требованиям, поскольку, с одной стороны, они по отношению к другим процессам консервирования вызывают более слабые изменения свойств продуктов, а с другой—обеспечивают достаточно долгую для практических целей сохраняемость пищи.
Процесс консервирования путем холодильной обработки занимает особое место еще и потому, что после охлаждения или замораживания продукты можно сохранять с помощью любого другого процесса консервирования и, наоборот, продукты, законсервированные с помощью других методов, хранятся дольше всего только в охлажденном состоянии;
Процессы, ухудшающие качество продуктов, или процессы, приводящие в конечном итоге к их порче, развиваются в комплексных условиях. Различают физические, биохимические и биологические процессы порчи продуктов. Холодильная обработка независимо от характера обрабатываемого продукта действует на эти процессы с определенной закономерностью.
Из физических процессов порчи к самым основным относятся процессы усушки продуктов или потери массы. Они вызывают не только количественные изменения (уменьшение массы), но и могут привести к ухудшению качества. Потеря массы продуктов подчинена следующей закономерности:
ΔS = Βa(Pп-φp)
где Δ S — теряемое продуктами количество воды за единицу времени, г/ч; Β — коэффициент испарения воды, г/(Н-ч); А—площадь поверхности продуктов, м2;
рп — давление водяных паров при температуре поверхности продуктов, Па; φ — относительная влажность воздуха в виде десятичной дроби; р—давление насыщенных водяных паров при температуре окружающей среды, Па.
При данной поверхности продуктов и данной величине коэффициента испарения потеря массы зависит от величин Pп, φр и р. Если одни и те же продукты с равновесным паросодержанием, например 95%, хранить при различных температурах в помещении с относительной влажностью 80%, то величина Рп—φр будет изменяться следующим образом (при условии, что температура продуктов равна температуре окружающего пространства):
| Температура,˚C | 40 | 30 | 20 | 10 | 0 | -10 | -20 |
| Рп—φр | 10.8 | 4.9 | 2.7 | 1.3 | 0.69 | 0.29 | 0.11 |
Таким образом, при прочих равных условиях потеря массы при температуре 40° С примерно в 100 раз больше, чем потеря массы при —20° С, т. е. низкие температуры значительно уменьшают степень усушки продуктов.
Мы говорили уже о том, что потерю массы можно уменьшить с помощью соответствующей упаковки, но даже в этом случае остается явление так называемой внутриупаковочной потери массы.
Биохимические процессы порчи играют исключительно важную роль. Сюда относятся вызванные ферментами катализные процессы распада, включая даже микробиологические процессы порчи, поскольку ясно, что и эти процессы при ближайшем рассмотрении тоже носят биохимический характер. При высоких температурах химические изменения вещества проходят очень быстро, а скорость реакций высока, при низких температурах эти изменения часто едва заметны. Понижение температуры приводит к замедлению постоянных химических реакций, т. е. к уменьшению их скорости. Этот факт выражается законом Аррениуса, который связывает абсолютную температуру Т и логарифм коэффициента химической реакции следующим соотношением:
logK=a—b/T.
Коэффициенты а и b уравнения Аррениуса не зависят от температуры и находятся экспериментальным путем для каждой кон- j кретной реакции. Приведенное соотношение дает возможность вы- i числить скорость химической реакции при любой температуре. На основании этих расчетов и экспериментальных данных можно сделать вывод, что скорость наиболее простых (мономолекулярных, ;
бимолекулярных) реакций при повышении температуры на 10° С увеличивается в 2—3 раза и соответственно понижение температуры на 10° С уменьшает ее до половины или до одной трети. На основании такой закономерности легко видеть, что скорость химических и биохимических реакций сильно замедляется с понижением температуры. Предположим, начальная скорость какой-нибудь реакции v при понижении температуры на 10° С уменьшилась до '/з своей величины, т. е. стала равна v/3. Если температура уменьшится теперь еще на 10° С, то скорость станет равной уже v/(3-3)=v/32 начальной скорости.