Быстрое замораживание или шоковая заморозка

Шоковая заморозка используется для бережного сохранения продовольствия в производстве замороженных продуктов. За несколько минут температура замораживаемых припасов понижается до желаемой температуры хранения (–18 °C или ниже).

Что такое шоковая заморозка?

Снежные кристаллы

Шоковая заморозка — это профессиональное и промышленное охлаждение съестных припасов. Эта технология используется для производства промышленных замороженных продуктов, в ресторанах и больницах. Мгновенное замораживание обеспечивает быстрое и бережное хранение, поэтому многие витамины и питательные вещества сохраняются долго. Пища будет заморожена в течение нескольких минут при понижении температуры до температуры хранения -18 °C или ниже.

В отличие от бытовой морозильной камеры с функцией скорозаморозки при шоковой заморозке продукты охлаждаются намного быстрее, а клеточная жидкость образует маленькие кристаллы льда. Это не влияет на качество и вкус еды, а аромат сохраняется. Иначе обстоит дело с медленным замораживанием в домашней морозильной камере. Образование крупных кристаллов льда вызывает проблемы с продуктами с высоким содержанием воды или тонкими клеточными стенками.

Быстрое замораживание или шоковый охладитель — это холодильная установка, которая профессионально замораживает продовольствие до самого ядра за короткое время. Это позволяет готовить и бережно хранить пищу или готовые блюда. С шоковым охладителем желаемая температура хранения составляет от -18 °C до -20 °C и достигается в течение нескольких часов. Например, горячее блюдо с температурой 90 °C охлаждается до 3 °C за 90 минут, а затем замораживается в течение 240–270 минут.

История шоковой заморозки

Первая скорозаморозка была представлена в 1920-х годах американским биологом-рыболовом Кларенсом Бердси (1886-1956). Это была пластинчатая морозильная камера, в которой упакованная пища помещалась между двумя металлическими пластинами, заполненными хладагентом. Идея сделать продукты долговечными с помощью замораживания пришла в голову Кларенса во время исследовательской поездки в Арктику.

Когда биолог сопровождал инуитов на подлёдную рыбалку, то увидел, что пойманная рыба сразу замерзает при -40 °C. На вкус размороженная рыбка напоминала свежий улов и выглядела, как только что пойманная. Возможность сделать съестные припасы долговечными путём замораживания уже существовала тогда, но жидкость появлялась при оттаивании.

В то время уже было известно, что холод убивает бактерии, а пища не так быстро портится в холодильнике. Открытие исследователя было революционным. Причина заключалась в скорости замораживания. В то время люди не могли замораживать припасы таким образом, чтобы не образовывались крупные кристаллы льда, которые разрушают клеточные мембраны замороженной пищи.

Кларенс Бердси также не сразу понял, как применить опыт в Арктике. Биолог перепробовал бесчисленное количество продуктов, но поначалу безуспешно. Большие кристаллы льда продолжали формироваться пока не удалось заморозить овощи. 6 марта 1930 года первые замороженные овощи уже продавали в американских супермаркетах. Овощи получили название: «Замороженные продукты с птичьим глазом».

Кларенса Бердси называют изобретателем быстрозамороженных продуктов. Когда учёный совершил прорыв в области скоростного охлаждения, то продал патенты и товарные знаки на 22 миллиона долларов.

Современные морозильники шоковой заморозки

Сегодняшние морозильники глубокого охлаждения — это либо морозильные камеры, либо холодильные установки, которые подходят как для быстрого охлаждения, так и для замораживания. Различают морозильники шоковой заморозки по типу наполнения и способу охлаждения. Есть морозильные устройства с формами и те, в которые закатывается тележка.

Быстрое охлаждение происходит за определенное время. По истечении этого времени пища охлаждается до температуры +3 °C, а затем подвергается скоростному замораживанию. Вместимость мгновенной заморозки с планшетным оборудованием колеблется от 3 до 100 кг, а модельный ряд варианта с тележкой — от 30 до 240 кг.

Линейка шоковых чиллеров HBC

Причина применения быстрого замораживания

Большой враг свежесобранной пищи — время. Чем больше времени проходит, тем больше бактерий атакуют пищу. Если припасы быстро замораживаются после сбора урожая, после вылова или после приготовления, то у бактерий нет шансов прилипнуть к продовольствию. Быстрая заморозка предотвращает образование кристаллов льда между ячейками замороженной пищи.

Если кусок мяса замораживается в морозильной камере, холод медленно проникает в мясо. Образуются относительно крупные кристаллы льда, которые в конечном итоге разрушают клеточную структуру мяса. В результате страдает качество мяса. Эту потерю качества определяют по «отжиманию жидкости» во время оттаивания. Благодаря этой жидкости витаминчики и полезные вещества исчезают.

Эксперты по продовольствию рекомендуют даже мыть замороженное мясо, чтобы смыть оставшиеся бактерии. Время виновато. Нормальный морозильник охлаждает до -18 °C. Пища долго застывает в сердцевине. При мгновенном охлаждении скорость замораживания не приводит к образованию крупных кристаллов льда. Клеточные стенки продовольствия остаются нетронутыми, а сама пища оттаивает без жидкости.

Это также сохранение витаминов, минералов и микроэлементов. При шоковой заморозке готовые блюда замораживаются в течение нескольких минут, не потеряв вкусовых качеств и внешнего вида.

Измерение температуры в середине блюда

Как работает шоковая морозильная камера?

Мгновенное охлаждение быстро и бережно сохраняет продовольствие, бактерии погибают, не прилипают к продуктам и не распространяются. Во время процесса образуются только мелкие кристаллы льда, поэтому качество и вкус не ухудшаются. Это преимущество в гастрономии. С помощью шокового замораживания блюда готовят заранее, избегая пиковых периодов.

Быстрое замораживание снижает количество пищевых отходов, так как планирование выполняется точно и товары сохраняются. Еда или готовые к употреблению блюда доводятся в ядре до требуемой температуры замораживания в короткие сроки. В среднем температура хранения припасов составляет от -18 до -20 градусов по Цельсию.

Чтобы быстро достичь этого значения, температура окружающей среды при шоковой заморозке резко снижается до -40 °C. Если продукты, предназначенные для хранения, замораживаются до желаемых -18 °C, то шоковая морозильная камера переходит в режим хранения.

Специальная защита при шоковом замораживании обеспечивается скоростью, с которой замораживается провизия. Тогда минералы и витамины сохраняются в пище. По сравнению с заморозкой в обычной камере съестные припасы после шокового охлаждения не теряют жидкость в процессе размораживания.

Эта жидкость содержит некоторые витамины, минералы и микроэлементы, а также бактерии. Вот почему водный конденсат нельзя кипятить, а нужно утилизировать. При шоковой заморозке такого скопления жидкости при оттаивании нет.

Размер кристаллов льда после заморозки

Быстрый холод для максимальной свежести

При промышленном глубоком охлаждении продовольствие замораживается за короткое время при температуре -40 °C. Вода, содержащаяся в пище, расширяется и образует маленькие кристаллы льда между клеточными стенками, которые не повреждают клеточную структуру пищи.

Для сравнения: при сравнительно высоких температурах в бытовых морозильных камерах при замораживании медленно растут большие кристаллы льда. Это повреждает клеточные структуры и приводит к потере качества.

Витамины и минералы, а также вкус и текстура защищены, потому что клетки остаются нетронутыми. При промышленном понижении температуры сохраняются свежесть и сочность продуктов. Шоковая заморозка останавливает клеточный метаболизм, микроорганизмы больше не размножаются, а замороженные припасы долго хранятся в гигиеническом состоянии.

Замороженное продовольствие содержит более ценные ингредиенты, чем аналогичные варианты в банках или консервных банках. Как показывает исследование свежести, содержание витаминов в замороженных продуктах выше, чем в свежих припасах, которые уже хранились в магазинах или у потребителя в течение нескольких дней.

Витамин С в горохе, например, уменьшается в течение нескольких дней при комнатной температуре. Даже в консервированном виде бобовые почти не содержат ценных ингредиентов из-за жары. Напротив, если морозильная камера постоянно имеет минус 18 градусов Цельсия, то даже после четырёх месяцев хранения 80 процентов витамина С содержится в замороженном горохе.

Горох после шоковой заморозки

Преимущества быстрого замораживания

Процесс быстрого замораживания разработан Кларенсом Бердси в начале 20 века. Только соблюдение цепочки заморозки, предотвращение колебаний температуры и защита от обезвоживания обеспечивают неизменное качество замороженной пищи.

В отличие от медленного замораживания в домашних морозильниках, клеточная жидкость образует маленькие кристаллы льда только при быстром охлаждении. В результате не разрушаются клеточные стенки и мембраны органелл.

Даже при оттаивании клеточная структура сохраняется, а некоторые ингредиенты, например, ферменты остаются отделёнными от остальной клеточной жидкости в органеллах. Клеточная вода и питательные вещества остаются заблокированными, внутреннее давление клетки сохраняется. Таким образом, еда не теряет консистенции.

При медленном замораживании в домашней морозильной камере возникают проблемы, которые связаны с крупными кристаллами льда, особенно с пищей с высоким содержанием воды или тонкими клеточными стенками (например, ягоды).

В этом заключается преимущество шока по сравнению с обычной морозильной камерой: при шоке охлаждаются продукты в ядре за короткое время без образования кристаллов льда. В обычной морозильной камере образуются крупные кристаллы льда, потому что вода испаряется медленно.

Продовольственные товары, обеды и мороженое готовить настолько экономично, что затраты на отходы снижаются. Дальнейшие преимущества вытекают из практического использования. Гигиенические нормы соблюдаются, а эффективность охлаждения постоянно контролируется.

В то время как горячие блюда невозможно охладить в обычном холодильнике или морозильнике из-за образования водяного пара, шоковые охладители сконструированы таким образом, что товары либо удаляются после охлаждения, а вода для размораживания сливается вручную, либо представляют собой комбинированные устройства с автоматическим размораживанием.

После шоковой заморозки бактерии исчезают

Недостаток скороморозильника

У скороморозильников недостатков мало. Эти установки сложны, инновационны и работают эффективно. Недостатки из-за неправильного обращения возникают только при хранении или транспортировке упаковок после шока. Например, если холодильная цепь была прервана или срок хранения превышен.

Реальной альтернативы скороморозильникам нет. Многие бытовые морозильники или лари имеют функцию шоковой заморозки, но это не так холодно, как в профессиональном устройстве. В бытовых устройствах увеличивается время, в течение которого устройство работает на полной мощности, но не реальная охлаждающая способность.

Скороморозильник прочно закрепился в пищевой промышленности и в сфере общественного питания. Пекарни, мясные лавки, рестораны и бары работают с быстрым холодом. Кондитерские, предприятия общественного питания, столовые, производители продуктов питания, больницы, большие кухни и профессионалы, которые ценят качество, охлаждают блюда с помощью шоковой заморозки и шокового охлаждения.

У скоростного холода есть плюсы: несколько режимов заморозки и низкие цены. Но из-за низкой цены у линейки шоковой заморозки есть некоторые недостатки. Например, текстура и влажность не будут такими же, как до предварительной заморозки. Время, необходимое для замораживания продуктов, составляет час или больше в зависимости от конструкции.

Кроме того, срок службы скороморозильника меньше, чем у морозильных камер. Криогенные морозильники, работающие с жидким азотом или двуокисью углерода, работают быстро, но стоимость выше.

Стоит ли использовать шоковую заморозку в домашних условиях?

В домашних условиях скороморозильник полезен при правильном использовании. Большой фруктовый и овощной сад обещает богатый урожай. В деревнях мясо купите у местного фермера, но часто предлагают целые половинки туши. Что делать со свининой?

Мгновенное замораживание подходит для правильного хранения мяса, пока не понадобится для употребления. Теперь есть небольшие компактные устройства, которые легко встраиваются в существующую кухню по дизайну. В случае небольших устройств для частного использования стоимость энергии остаётся в разумных пределах, поскольку конструкцией потребляется не так много электроэнергии, как промышленным устройством.

Встраиваемая шоковая заморозка Diadema

Какие продукты подходят для шоковой заморозки?

Продукты, содержащие воду, пригодны для хранения путём мгновенного замораживания. Не подходят листовые салаты, свежее молоко, йогурт, пахта, варёные яйца, вино и различные виды сыров. При шоковой заморозке в морозильную камеру загружают больше провианта, чем при обычном охлаждении.

Это происходит из-за уже упомянутого уменьшения количества кристаллов льда и похоже на технологию получения сухого льда. Эту форму замораживания используют для охлаждения провианта, который будет храниться в морозильнике.

Способы шоковой заморозки

Для промышленной шоковой заморозки используют четыре метода:

1. При замораживании холодным воздухом тепло отдаётся от неупакованных съестных припасов путём быстрого перемещения холодного воздуха при -40 °C.
2. В процессе контактного охлаждения в пластинчатой морозильной камере уже упакованный провиант помещается между металлическими пластинами, по которым течёт хладагент. Таким образом тарелки охлаждаются до -40 °C, а тепло быстро отводится от пищи.
3. В процессе криогенного понижения температуры неупакованная провизия находится на конвейерной ленте, которая проходит через туннель. При входе в туннель пища опрыскивается жидкой двуокисью углерода (-78 °C) или жидким азотом (-196 °C). Жидкости испаряются и мгновенно поглощают тепло замораживаемого провианта.
4. Благодаря новому процессу замораживания при высоком давлении замораживаемое продовольствие подвергается высокому давлению. Вода в изделиях остаётся жидкой даже при высоком давлении и температуре -20 °C. Если давление внезапно падает, в мгновение ока образуется множество мелких кристаллов льда, и продовольствие замерзает.

Для шокового замораживания в зависимости от типа пищи используются морозильные плиты, холодный воздух или криогенные морозильники. Общим для всех процессов является то, что продукт либо находится в прямом контакте с холодными металлическими пластинами, либо холодный воздух или другие газы обтекают провиант с высокой скоростью.

Контактный процесс заморозки. Пластинчатый морозильник

Пластинчатая скороморозильная установка

При использовании этого метода упакованное продовольствие помещается между металлическими пластинами, по которым течет хладагент и охлаждает до -40 °C. Так быстро отводится тепло от провианта. Этот процесс используется, например, для рыбного филе, фарша и шпината.

В процессе контактного охлаждения в пластинчатой морозильной камере припасы уже упакованы в защитную упаковку, в которой впоследствии продаются. Продукты лежат между металлическими пластинами, по которым течет хладагент. Пластины охлаждаются до -40 °C и тепло быстро снимается с провианта. Как только замороженное продовольствие остынет в сердцевине до -18 °C, то покидает скороморозильник и отправляется в морозильную камеру.

Процесс контактного охлаждения подходит для замораживания блочных изделий, таких как блоки из рыбного филе, фарша или шпината со сливками. Такие системы заморозки существуют не только на суше, но и на рыболовных судах рыболовных флотилий, оборудованных как завод. Только что выловленная рыба перерабатывается на борту, а затем подвергается глубокой заморозке и временно хранится.

Этот метод шокового замораживания также известен как «пластинчатая морозильная камера». Регулируемые по высоте тарелки располагаются с помощью гидравлики так, что находятся в непосредственном контакте с упакованными припасами. Из-за прямого контакта между металлической пластиной и упакованным продовольствием этот процесс подходит для изделий прямоугольной формы, таких как блочный шпинат, рыбное филе или фарш.

Процесс контактной заморозки используется в больших доступных системах производителей. Тарелочное замораживание не практикуется на небольших предприятиях, таких как ресторан, пекарня, кондитерская, мясная лавка или на больших кухнях.

Замораживание холодным воздухом

Спиральная камера шоковой заморозки

Продукты, подвергнутые глубокой заморозке с использованием этого метода, отдают тепло в туннеле путём перемещения воздуха при температуре до -50 °C. Процесс замораживания в потоке используется, например, в производстве макарон.

С помощью этого метода воздух охлаждается и проходит вокруг провианта с высокой скоростью. Этот процесс подходит для провизии любой консистенции и формы. Различают три системы:

1. Еда лежит на ленте, а холодный воздух подаётся через туннель.
2. Холодный воздух перемещается с провиантом по разным этажам внутри системы, как горизонтально, так и вертикально (туннель со спиральной лентой).
3. Легкосыпучие продукты, такие как макаронные изделия, кладут на решетчатый поддон. Ледяной воздух выдувается снизу через отверстия и поднимает насыпной материал (процесс замораживания в потоке). Этот тип охлаждения используется в коммерческих морозильных камерах. Преимущество заключается в гибких размерах охлаждающих устройств. Это означает, что можно эффективно и профессионально замораживать блюда от 3 до 200 кг и более.

Замораживание холодным воздухом при промышленном производстве

Промышленная шоковая заморозка с воздушной струей

Этот метод подходит для продовольствия правильной и неправильной формы. Процесс применяется по-разному в зависимости от характера пищи. Крупные изделия находятся на конвейерной ленте, которая проходит через туннель на нескольких этажах (ленточный морозильник).

Холодный воздух подаётся в систему вертикально или горизонтально. В спиральной морозильной камере продукты транспортируются вертикально по спиральной конвейерной ленте и подвергаются потоку холодного воздуха сверху вниз. Спиральная морозильная камера используется для пиццы и замороженной выпечки.

Овощи, которые доступны в виде порционных кусочков, также производятся с помощью этого процесса. Для этого овощную смесь помещают на большие лотки с углублениями и в течение нескольких минут замораживают снизу холодным воздухом. Затем куски разбиваются и упаковываются. Таким способом порционно замораживают шпинат, капусту, савойскую капусту и другие овощи.

Небольшие изделия, такие как горох и малина замораживаются в потоке. Замороженные припасы кладут на стальную сковороду с отверстиями на дне. Криогенный воздух вдувается снизу через отверстия. Воздушный поток поднимает замороженные изделия, обтекает их и замораживает в течение нескольких минут. Воздушный поток одновременно переносит замороженные изделия в конец ванны. В результате продукты не застывают вместе, а остаются рассыпчатыми.

Независимо от используемого процесса замораживания холодным воздухом, замороженные продукты упаковываются после процесса замораживания и доставляются в морозильный склад для временного хранения.

Криогенное замораживание

Криогенный морозильник

В этом методе используются жидкие хладагенты, например, диоксид углерода и азот. Двуокись углерода (температура кипения равна −78 °C) или азот (температура кипения равна −196 °C) распыляются в туннельную систему, в которой неупакованные припасы питания транспортируются на ленте.

Из жидкого диоксида углерода в момент распыления образуется твёрдый (сухой лёд) и газообразный диоксид углерода, который поглощает тепло от охлаждаемой пищи. Теплота непрерывно извлекается из провианта. Криогенные процессы подходят для мясных и рыбных изделий, ракообразных и моллюсков, а также для фруктов и выпечки.

Оба газа нетоксичны и входят в состав воздуха, не имеют цвета и запаха. Газы не меняют вкус замороженной еды. Если ледяные жидкости попадают в туннель, то испаряются и поглощают тепло замораживаемого продовольствия, которое замораживается в течение нескольких минут.

В конце туннеля пар удаляется, и в то же время новый азот или новый углекислый газ поступает на входе в туннель. После глубокой заморозки замороженные продукты упаковываются по мере необходимости и затем хранятся в морозильнике.

Заморозка под высоким давлением

Замораживание под высоким давлением — новая и редкая технология, которая используется в профессиональной индустрии глубокого замораживания. При использовании этого метода вода в замороженных продуктах остаётся жидкой. Кристаллы льда образуются только тогда, когда давление резко снижается. В результате кристаллы остаются значительно меньше, чем при обычном замораживании.

Размораживание также осуществляется под высоким давлением, поэтому фрукты остаются привлекательными и сочными, тогда как в «нормальном» процессе замораживания имеют тенденцию терять консистенцию и оптический блеск.

Выводы

Преимущества шоковой заморозки

Морозильник шоковой заморозки используют в торговле пищевыми продуктами и в промышленности высокоэффективным и экономичным образом. Покупка морозильника шокового холода выгодна для большой семьи или для частного домохозяйства с большим садом. Шоковое замораживание позволяет сэкономить время и деньги.

Шоковая заморозка обеспечивает отличные и незаменимые услуги, особенно в секторе общественного питания. При необходимости быстро готовят блюда, чтобы обслужить клиентов. Быстрый процесс замораживания означает, что не образуются кристаллы льда, которые засоряют пищу.

Эти кристаллы льда известны каждому при использовании домашних морозильников. Еду можно предварительно приготовить и охладить перед тем, как поместить на место окончательного хранения. Различают скороморозильники, которые специализируются на замораживании в чистом виде, и многофункциональные устройства, предназначенные как для быстрой, так и для глубокой заморозки. Главное достоинство обеих моделей — охлаждение, которое в зависимости от модели, достигается с помощью воздуха или хладагента.

При использовании шокового холода соблюдаются правила гигиены. Быстро замороженная еда после разморозки выглядит такой же свежей и аппетитной, как и при приготовлении. Это также связано с быстрым процессом замораживания, поскольку не образуются кристаллы льда, которые разрушили бы клеточную структуру замороженного продовольствия.

К покупке скороморозильника подходящего размера подойдите с осторожностью, так как это снижает производительность. Если через короткое время станет очевидно, что морозильная камера слишком мала, то это будет раздражать. По этой причине расчёт ёмкости шоковой заморозки делается на пиках нагрузки. Качественное устройство покупайте новым, а не бывшим в употреблении.

Использованные источники

1. Марк Курланский (2012). Кларенс Бердси: приключения любопытного человека. https://archive.org/details/birdseyeadventur0000kurl/mode/2up
2. К. П. Венгер. Научные основы создания техники быстрого замораживания пищевых продуктов. http://tekhnosfera.com/nauchnye-osnovy-sozdaniya-tehniki-bystrogo-zamorazhivaniya-pischevyh-produktov
3. Данг Ван Лай. Разработка высокоэффективной низкотемпературной системы для быстрой заморозки рыбопродуктов. http://www.dslib.net/krio-texnika/razrabotka-vysokojeffektivnoj-nizkotemperaturnoj-sistemy-dlja-bystroj-zamorozki.html
4. Мгновенное замораживание. https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_freezing

Автор: Королёв Сергей