Dima I@mail.ru 594 Operatii Unitare 2 Ipa Ii Cap7 Refrig Cong Text

Maria TURTOI ~Opeaji unire n industria Alimentar Parc I-a — Nate e cur sem, I 7. Refrigerarea si congelarea Generalitati Reftigerarea si congelarea sunt operații prin care se urmărește: ~ cregterea duratei de conservabilitate a produselor alimentare cu ajutorul temperaturilor scăzute în majoritatea aplicațiilor; ~ erearea condițiilor favorabile desfășurării unor procese biochimice și / sau microbiologice, de exemplu fermentația alcoolică a mustului de malt fiert cu hamei în industria ber — modificarea unor proprietăți ce facilitează prelucrarea tehnologică int-un anumit mod; — modificarea consistenfei întz-o anumită fază (Ciocolată, margarină, unt); — trecerea apei din stare lichidă în stare solidă la lioilizare, Refrigerarea se realizează prin aducerea produsului alimentar la 0 temperatură aflată în vecinătatea temperaturii de solidificare a apei, aceasta rămânând în tare lichidă. Congetarea se realizează prin aducerea produsului la temperaturi inferioare temperaturii de solidificare a apei si trecerea parțială a apei din stare lichidă în stare solidă. Temperaturile de congelare sunt alese mai mici decât temperatura limită de dezvoltare a microorganismelor. Durata de conservabititate este cu atât mai mare cu cât efectul inhibitor al temperat scăzute asupra vitezei de reacție a anumitor procese biochimice este mai mare, iar efectul inhibitor este mai mare cu câ! temperatura este mai mică. Durata de conservabilitate depinde și de natura produsului. compoziția și starea lui, respectarea anumitor tehnologii pentru realizarea relrigerări si congelării. Reftigerarea și congelarea se aplică in general produselor proaspete; uneori: — se aplică inaintea unui tratament termic cu scopul de a inactiva enzimele (in special produsele vezetale) ~ se adaugă substanțe cu acțiune inhibitoare pentru anumite reacții: antioxidanți — se adaugă zahăr pentru modificarea echilibrului apei in produs (in cazul fructelor). Prin refrigerare si congelare nu se distrug microorganismele și enzimele produse de acestea, ci doar se încetinește și se oprește activitatea acestora datorită scâderii temperaturii. Efectul temperaturilor scăzute se menține numai atăt timp cât temperatura rămâne la nivelul respectiv. La congelare rapidă se poate produce distrugerea mecanică sau prin plasmoliză a ‘microorganismetor, Industral, temperaturile scăzute se realizează cu instalații frigorifice, {a reftigerare, temperaturile scăzute se pot realiza si prin răcire cu gheață. în timp ce temperaturile de congelare se pot realiza prin răcire cu dioxid de carbon solid (heață carbonică). azot lichid ee. n Ingineria Product Aimemare Cab Maria TURTOI – Opera nare în dusi limentară- Pasa sea = Note de curs sem. În general, sistemele cu eheață, dioxid de carbon solid si azot lichid sunt folosite numai pentru menținerea temperaturii la nivel constant. Calitatea la consum a produselor conservate prin reftigerare sau congelare depinde de: — calitatea materiei prime conservată prin frig; = modul de realizare a tratamentului prin i ~ condifile de păstrare după realizarea tratamentului (durata de păstrare, condițiile de depozitare); — modul de readucere a produsului la condiții de folosire după durata de conservare. 7.2. Factori care influențează refrigerarea si congelarea “Tratamentul prin fig al produselor este influențat de următorii factori: = factori dependenți de natura și sarea componentelor produsului; = factori dependenți de instalație ‘Temperatura la care a fost adus produsul și modul de aducere influențează esențial calitatea și durata de conservabilitate a produsului, 7.2.1. Factori dependenți de natura si starea componentelor produsului Alimentele conțin substanțe dispersate ionic, molecular, coloidal și uneori ca suspensii. Apa este ‘un component principal al produselor alimentare, în multe cazuri depășind 60 %, uneori reprezentând chiar 92-95 % raportat a total, La tratamentul prin frig trebuie să se țină seama de particulartaile de structură și comportare Pentru a se evita fenomenele de destabilizare care au efecte negative asupra calității produsului. Datorită procentului mare al apei in produsele alimentare, unele componente se găsesc sub forma de soluții adevărate in care dizolvantul este apa iar dizolvatul (substanța dizolvată) este reprezentată de componentele respective. concentrația procentuală în substanțe dizolvate modifică temperatura de congelare a izolvatului. Astfel, apa pură se solidifică la 0°C, în timp ce, atunci când conține substante dizolvate temperatura de solidificare (de congelare) scade. în cazul soluilor diluate scăderea temperaturii de congelare este direct proporonală cu concentrația substanțelor dizolate În cazul souților pesaturae, la scăderea temperaturi o parte din dizolvant se solic objinindw-se o sole cu erstale de gheață. Exisă o concentrație la care scăderea temperaturii sub o anumită valoare permite solidificarea soluție sub forma unei mase compact. Acesta ete puneau eutectic, căra i corespunde temperatura eutectcă Majorittea componenielo organice ale alimentelor se gâsee în produs sub formă de sisteme coloidale a care medi de dispersie ete apa, excepie când gris Sistemele coloidale mu infuențează presiunea de congelare, presiunea parțială de vapori, presiunea osmotic i Viteza de difuziune La congelare, prin cristalizarea unei părți din apă se reduce gradul de hidratare, apare tendința de apropiere între particule, de contopire si pierdere a stabilității z Univesiates Dunărea de Jo dn Gath IngineriaProdusclor Alimentare ~ Cahul ră Pate Ha Note de cur sem. i În general, sizilitatea emuiilor scade prin scăderea temperaturii datorită creșterii tensiunii superi Congelarea produce destabilizarea si chiar spargerea emulsilor datorită modificărilor produse în membrana de protecte a particulelor dispersate. Fenomenul este ireversibil, emulsie nemai find reconstituibile prin decongelare. Fenomenul de destabilizare a emulsiilor scade cu cât viteza de congelare este mai mare și temperatura de depozitare mai scăzută. Poate apărea la decongelare dacă aceasta nu se efectuează rapid. Unele componente ale alimentelor se găsesc sub formă de sisteme celulare. Prin păstrarea lor în stare proaspătă, in condiții normale de depozitare, de exemplu fructele, boabele de cereale, se ‘observ o continuare a activitații fiziologice. Tratamentul prin fig produce modif ale metabolismului celular și ale permeability membranei celulare, iar în cazul congel luce Ia distrugerea parțială a structurilor celulare. Scaderea temperaturii sub o anumită limită duce la dereglarea metabolismului normal al celulei creând posibilitatea formarii unor compuși nocivi pentru celulă, © temperatură de refrigerare bine alcasă, aplicată fructelor recoltate la un anumit stadiu de maturitate mărește durata de conservabiitae si poate îmbunăți calitatea inițial a produsului, Congelarea cu formare de cristale de gheață produce modificări defavorabile ireversibile în Funcție de natura celulei, rezistența membranei celulare, conținutul de apă ete. Congelarea apei se realizează cu creșterea volumului cristalului în comparație cu volumul lichidului din care provine. Creșterea volumului duce la apariția de tensiuni locale care afectează structura celulei prin dislocari mecanice. Cu cât cristalele sunt mai mari, dislocările sunt mai pulemice, astfel că, prin creșterea cristalelor sunt afectați întăi pereții celulei. Amar și fenomene fizico-chimice: prin cristalizarea apei în spațiile intereelulare apar fenomene mecanice de presare a peretelui celulei din exterior spre interior care duc Ia deformarea celulei. Datorită diferenței de conținut în apă intr interiorul și exteriorul celulei are Joc migrarea apei din interior spre exterior. Scăderea conținutului de umiditate în interiorul celulei duce la moartea celulei prin plasmoliză, Cristalizarea intracelulară produsă în timpul congeliri rapide are un caracter letal mai important decât cristalizarea intercelulară deoarece atit efectele mecanice cât gi cele fizico-chimice sunt mai puternice, Sistemele în care se găsesc componentele într-un produs, paricularitajile de structură ale componentelor natura și proporția for determină condițiile de realizare a tratamentului prin fig, de păstrare și de readucere a produsului la sarea inițială. Influenta apei din produs. Apa din produs influențează prin concentrația sa și prin modul de tepare. Apa poate fi liberă sau legată. Apa liberă este reținută mecanic și poate fi cedată cu ușurință prin hidratarea ionilor, a moleculelor sau a particulelor coloidale cu însușiri hidrofile. Analizând procentul de apă congelabilă raportat ta total în funcție de natura produsului și temperatura de congelare, la temperaturi de congelare normale de -15°C…-20°C se congelează între 60-95 % apă, Universes Duărea de Jor dn Gala ingineria Produsclordlimetare Cab Maria TURTOI – Opera unite î industria alimentară – Pana Wa – Not de curs sem. În general. la produsele de origine vegetală se congelează mai puțină apă decât la produsele de origine animală deoarece primele sunt soluții mai concentrate. S-a constatat că se congelează mai pună apă, procentual, la produsele cu umiditate mare. Activitatea fiziologică a celulelor și a microorganismelor se bazează pe reacții chimice complexe a căror Viteză este influențată și de conținutul de apă. Activitatea apei sau gradul higrometric este © mărime ce caracterizează efectul apei asupra mieroorganismelor: Pa Ps ay în care: a, este activitatea apei sau h, — gradul higromettic; ‘Pa presiunea parțială de vapori a apei din soluția polidispersă din produs: ‘Ps presiunea de vapori a apei pure la aceeași temperatură cu apa din produs, Pentru un produs care, in stare naturală conține apă liberă, atăt timp cât nu este tratat prin frig (effigerare) gradul higrometric este egal cu unitatea. Pentru orice produse tratate prin frig, gradul higrometric nu se schimbă atăt timp cât nu intervine o variație a umidității produsului, La tratamentul prin congelare, o parte din apa soluției polidisperse congelează astfel că soia se concentreaza, ceea ce determină scăderea temperaturii de congelare, a presiunii parțiale de vapori gi modificarea altor caracteristici, S-a constatat că activitatea microorganismelor la temperatură obișnuită se desfășoară numai peste anumite valori ale activității apei: ~ pentru mucegaiuri: hm = 0.8 — 038: Conservabiltatea produselor alimentare prin frig se obține prin corelarea temperaturii de congelare cu activitatea apei. Deoarece în timpul refigerării nu se poate acționa asupra gradului higrometrc, conservarea prin reffigerare se realizează numai prin efectul temperaturi de refrigerare, gradul higrometric având rol la scăderea sau creșterea pierderilor de masă. Influența temperaturii asupra conservabilității Datorită faptului că alimentele au un caracter biologic, ele pot suferi diferite reacții datorită njilor biochimici sau fizico-chimici. Viteza de reacție a diferitelor tipuri de reacții este înfluențată si de temperatură în sensul că, pe măsură ce temperatura scade, scade și viteza de reacție. Pentru inhibarea reacțiilor enzimatice sunt necesare scăderi mari de temperatură întrucât influenta variației temperaturii asupra vitezei de reacție este mai mică „Astfel, scăderea temperaturii în jurul valori de 0°C nu asigură o conservare a calității produsul proaspăt decât pentru o durată scurtă, de câteva zile, în funcție de natura produsului În schimb, scăderea temperaturi sub 0°C prin congelarea unei părți din apa conținută în produsul alimentar duce la mărirea conservabilitfi cu scăderea temperaturii. Prin aducerea produsului la ~40°C și menținerea la această temperatură se asigură consenvabilitatea fără modificări esențiale 1 Universitatea Dunirea de Jordin Gali IngineriaProduselor limentare ~ Cab Maria TURTOI Opera untae în industria alimentar – Pana Ia ~ Noe e cur cm pentru o perioadă îndelungată, la unele produse de ani de zile. La această temperatură încetează activitatea tuturor enzimelor. Operaia este însă costisitoare atât prin consumul ridicat de frig pentru congelare cât și prin cel de menținere la această temperatură. 7.2.2. Factori dependenți de instalație 7.2.2.1, Refrigerarea. Procedee de refrigerare Prin reftigerare produsul alimentar este adus la o temperatură de circa 0°C fară a se produce ‘congelarea apei din produs. În funcție de natura produsului și scopul operației de refrigerare exista: ~ refrigerare lentă; ~ refrigerare rapidă: — refrigerare între cele două limite, realizată in trepte, Procedeele de refrigerare se diferențiază în funie de starea fizică a produsului și de natura agentului de refrigerare: -. procedee de refrigerare prin intermediul unei suprafețe de transfer de căldură; ~ procedee de reftigerare prin contact direct intre produsul supus răci refrigerare, Refrigerarea prin intermediul unei suprafețe de transfer de căldură sc aplică produselor in stare lichida, suprafața de transfer find un schimbitor de caldură. Caldura este preluată de: — un agent frigorific primar care se vaporizează; — un agent frigorific secundar care nu-și schimbă starea fizică ci numai starea termică. Schimbul de căldură se realizează în regim staționar sau nestaționar. Refrigerarea prin contactul direct între produs si agentul de refrigerare se aplică produselor care se prezintă ca produs solid. Agentul de răcire poate fi aer, apă sau 0 soluție în care dizolvantul este apa sau gheața. Refrigerarea in gheață presupune amestecarea produsului supus refrigerii cu bucăți sau solzi de gheata, de exemplu refiigerarea peștelui Refrigerarea în apă sau o solaie răcită presupune: ~ imersarea produsului în apă sau în soluția respectiva: — stropirea produsului cu apă sau eu soluție; ~ aplicarea unui procedeu mixt: imersare Și stropire. Agentul de răcire este adus la 0,5..2°C prin răcire cu gheață sau cu o instalație u reftigerarea se poate realiza și o oarecare spâlare a produsului. Procedeul se păsărilor în flux continuu. Refrigerarea în aer este cel mai răspândit procedeu, aplicându-se tuturor produselor ntrucăt nu afectează nici proprietățile organoleptice, nici integritatea ambalajelor. Parametrii care influențează refigerarea în aer sunt temperatur aerului și umezeala relativă a aerului. Temperatura aerului se alege ate incât să se asigure o diferență de temperatură ct mai mare între er și produs gi să se evite congelrea produsului, Instalație de refrigerae pot funcționa la o singură temperatură sau la două temperaturi de intrare a agentului de cre. In cel deal doilea 1 si agentul de aerului, viteza de circulate a Universitatea Dundrea de Jor d Gas Imeneria Prodivelar imentare Cahul Maria TURTOI — Operă unire in industria simentară – Parca a Ua — Note de curs sem. I Caz, aerul intră întăi cu o temperatură de intrare de -9,..—IS*C în funcție de natura produsului, iar după ce suprafața stratului superficial al produsului ajunge la 0°C, se ridică temperatura aerului Ja —1.-—4″C astfel încât temperatura stratului superficial să nu mai scadă, în schimb să scadă temperatura intern a produsului Viteza de circulatie a aerului depinde de tipul instalayiei de refrigerare. Pentru refrigerare lentă aerul se deplasează cu o viteză de până la 0,3 m/s, în imp ce, pentru refigerare rapidă viteza este de 3-6 mvs, pentru produse cu grosimi mici putându-se ajunge chiar la 16 ms. Umezeala relativă a aerului est importantă pentru produsele neambalate ermetic față de aer. Ea trebuie să fie cât mai ridicată pentru a reduce pierderile de apă prin evaporare la suprafață, pierderi care sunt, de fapt, din masa produsului. Creșterea umezelii relative se realizează prin recircularea aerului folosit la refrigerare, la recirculare totală aerul având g = 98-100 %. Pierderile de masă din produs în timpul refiigerării apar datorită evaporării la suprafața de contact produs — aer rece prin transfer de substanța de la suprafața umedă a produsului la aer. 7.2.2.2. Congelarea. Procedee de congelare Congelarea reprezintă reducerea apei din stare lichidă prin solidificarea unei părți cât mai mari din conținutul de apă prin scăderea temperaturii. Contribuie la inactivarea enzimelor si ‘microorganismelor și la reducerea vitezei tuturor reacțiilor către zero. În funeție de produsul supus congelării și de utilajul de congelare se pot realiza următoarele tipuri de congelare: — foarte entă, cu viteza medie de congelare mai mică de 1 mm/h; ~ lentă, cu Viteza de congelare = 1 – 5 mm/h; ~ rapidă, cu viteza medie de congelare = $ ~ $0 mavh; ~ foarte rapida, cu viteza medie de congelare mai mare de 50 mm/h. Congelarea se poate realiza in sistem discontinuu sau continuu, prin intermediul unei suprafețe de transfer de căldură sau prin intermediul unui agent frigorific ce vine în contact cu produsul. Congelarea prin intermediul unci suprafețe de transfer de căldură presupune