СПОСОБ ПАРОВАКУУМНОЙ ДЕФРОСТАЦИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2006 года по МПК A23B4/07 A23B4/06 

Изобретение относится к процессам размораживания пищевых продуктов (рыбы, морепродуктов, мяса) и может быть использовано преимущественно в рыбоконсервном и пресервном производствах.

Известен, например, способ паровакуумного размораживания рыбы (размораживание вакуумным нагревом, т.е. разреженным паром), который осуществляют путем подачи пара в камеру с продуктом, предварительно обеспечив в ней определенное остаточное давление (Трухин Н.В. Сравнительная оценка способов дефростации мороженой рыбы. - М.: ЦНИИТЭИРХ, 1973 (Обзорная информация, вып.2). - С.28).

Основным недостатком данного способа являются большие потери тепловой энергии, связанные с дросселированием пара, и проварка (перегрев) продукта. При подаче пара, полученного вне камеры, в дефростер с остаточным давлением пар дросселируется, его температура уменьшается соответственно остаточному давлению. Этим определяются потери тепловой энергии. Процесс дросселирования пара совершается быстро, но не мгновенно, при этом подаваемый пар высокой температуры взаимодействует с поверхностью продукта, в результате чего происходит проварка или "обжигание" поверхности замороженного продукта чистым паром. Проварка поверхности значительно ухудшает качество конечного продукта.

Известен также способ паровакуумной дефростации пищевых продуктов, при осуществлении которого пар-теплоноситель генерируется путем кипячения воды непосредственно в вакуумной камере при определенном остаточном давлении (Авт. св. №602155, опубл. в БИ, 1978. - №14).

Основным недостатком этого способа дефростации являются большая продолжительность процесса и неоднородность качества поверхностных и внутренних слоев конечного (размороженного) продукта.

Недостаток вызывается тем, что в начальные моменты процесса размораживания скорость нагрева продукта оказывается высокой, предопределяемой хорошей теплопроводностью замороженного продукта (коэффициент теплопроводности льда примерно в 4 раза выше, чем воды) и высоким коэффициентом теплоотдачи при конденсации пара на поверхности льда. Однако с оттаиванием поверхностных (наружных) слоев теплопроводность уменьшается и поток тепла внутрь продукта сильно замедляется. При этом интенсивность внешнего теплообмена (пар - поверхность продукта) превышает интенсивность внутреннего теплопереноса, что способствует концентрации тепла, выделенного при конденсации, на поверхности и приводит к быстрому повышению температуры поверхности продукта.

Из-за опасности сильного перегрева поверхности и связанного с этим снижения качества конечного продукта, температуру оттаивания ограничивают, последнее, однако, приводит к увеличению продолжительности процесса дефростации.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение продолжительности процесса дефростации и повышение качества конечного продукта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в соответствии со способом паровакуумной дефростации пищевых продуктов путем нагрева продукта паром, генерируемым при остаточном давлении, с температурой, соответствующей остаточному давлению, нагрев ведут при ступенчатом повышении остаточного давления в интервале от 9,2 до 23,7 мм рт.ст. с выдержкой в каждой ступени при температуре пара, соответствующей давлению данной ступени, а продолжительность выдержки определяют по выравниванию температур между поверхностью продукта и паром.

Нагрев продукта прекращают, когда при равенстве температур пара и поверхности продукта температура внутри продукта достигает -5, -4,5°С.

Нагрев размораживаемого продукта паром при ступенчатом повышении остаточного давления в интервале от 9,2 до 23,7 мм рт.ст. с выдержкой в ступенях при температурах пара соответственно от 10 до 25°С и температуре замороженного продукта -18, -23°С исключает возможность концентрации большого количества тепла на поверхности продукта при конденсации пара и быстрого нагрева поверхности в начале процесса. Это практически выполнимо, поскольку сравнительно низкая температура пара (10°С) в начале процесса снижает интенсивность внешнего теплообмена (пар - поверхность продукта).

Ступенчатое повышение остаточного давления и соответствующий этому ступенчатый рост температуры пара от начала к концу процесса размораживания значительно снижают возможность образования в начальный период процесса размороженной зоны, имеющей меньшую теплопроводность, ограничивающей передачу тепла внутрь продукта, и снижающей скорость таяния льда. В отличие от известного способа паровакуумного размораживания, реализуемого при постоянной (максимальной) температуре пара, данный способ осуществляется при изменяющейся температуре пара, достигающей наибольшего значения 25°С в конце процесса размораживания, на последней ступени повышения остаточного давления. Ступенчатое возрастание температуры пара с выдержкой в ступенях создает такой режим нагревания, при котором тепло, воспринимаемое поверхностью, сравнительно легко распространяется внутрь размораживаемого продукта.

Выравнивание температуры поверхности продукта до температуры пара, т.е. до температуры размораживания в данной ступени, способствует увеличению разности температур между поверхностью продукта и внутренней зоной последнего. Эта разность температур является движущей силой процесса, определяющей плотность теплового потока и интенсивность внутреннего теплопереноса, т.е. переноса тепла от нагретой поверхности внутрь продукта. Продолжительность выдержки при нагреве продукта в каждой ступени будет своя. Она зависит от времени выравнивания температур поверхности продукта и пара, при этом продолжительность выравнивания температур будет убывать от начала к концу процесса размораживания.

Процесс паровакуумного размораживания заканчивают по достижении температуры внутри продукта, близкой к криоскопической, т.е. до термически застойной зоны (для рыб она составляет -5, -4,5°С). Повышение температуры внутри дефростируемого продукта до 0°С происходит при атмосферном давлении за время между дефростацией и последующей технологической обработкой.

Осуществление данного способа паровакуумного размораживания продуктов предполагает контроль и регулирование необходимого остаточного давления в рабочей камере, контроль температуры генерируемого пара, поверхности и внутренней зоны продукта. Практически имеет место автоматическое регулирование температуры пара, поскольку действительная температура определяется по давлению насыщения пара, т.е. она соответствует данному остаточному давлению. Температура продукта легко контролируется посредством термопар, установленных на поверхности продукта и в его средней (внутренней) зоне. Точный контроль упомянутых температур предохраняет дефростируемый продукт от местных перегревов и способствует повышению качества конечного продукта.

Предлагаемый способ паровакуумной дефростации пищевых продуктов осуществляется следующим образом.

Подлежащий дефростации замороженный продукт, например продукт, имеющий температуру -18, -23°С, подают в вакуумную камеру (дефростер), после чего камеру герметизируют, подают в нее воду комнатной температуры и подключают к работающему вакуум-насосу. По достижении в дефростере остаточного давления 9,2 мм рт.ст. в работу включают нагреватель повышения и поддерживания температуры воды на уровне 30°С. Пар, образующийся при кипении воды, расширяется, его температура снижается до температуры, равновесной соответствующему остаточному давлению, т.е. до 10°С. При этой температуре пар конденсируется на поверхности замороженного продукта, отдавая ей скрытую теплоту конденсации. Продолжительность выдержки при давлении 9,2 мм рт.ст. и температуре пара 10°С заканчивают по достижении поверхностью продукта температуры около 10°С. Выравнивание температур пара и поверхности продукта указывает на завершение первой ступени нагрева. Предпочтительным является автоматизированный контроль за изменением температур.

Вторую ступень нагрева продукта начинают с большего остаточного давления, например с 12,2 мм рт.ст. (шаг 3,0 мм рт.ст.), при температуре пара соответственно 14,3°С. Температура поверхности продукта около 14,3°С укажет на завершение второй ступени нагрева. Третья ступень нагрева продукта может быть осуществлена при остаточном давлении 15,2 мм рт.ст. и температуре пара соответственно 17,7°С. Последующие ступени нагрева продукта реализуются аналогичным образом.

Ступенчатый нагрев продукта заканчивают при температуре внутри продукта -5, -4,5°С. До начала технологической обработки температуру внутри продукта повышают до 0°С при атмосферном давлении.

Данный способ дефростации пищевых продуктов может быть осуществлен при различном числе ступеней повышения остаточного давления. Последовательно реализуемые ступени отличаются одна от другой значениями остаточных давлений и температур пара, поверхности продукта и внутренней зоны последнего. Шаг между остаточными давлениями соседних ступеней может быть постоянным либо переменным. Величина шага определяется опытным путем с учетом роста температуры в центре размораживаемого продукта.

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности при размораживании рыбы, морепродуктов и мяса. Замороженный продукт и воду подают в вакуумную камеру и понижают давление до 9,2 мм рт.ст., а затем нагревают воду. Образующийся при кипении воды пар конденсируется на поверхности продукта. Осуществляют ступенчатое повышение остаточного давления в интервале от 9,2 до 23,7 мм рт.ст. с выдержкой в каждой ступени. Температура пара в каждой ступени соответствует давлению в этой ступени. Продолжительность выдержки определяют по выравниванию температур между поверхностью продукта и паром. Нагрев могут прекратить при достижении температуры внутри продукта -5, -4,5°С. Способ позволяет уменьшить продолжительность процесса дефростации и повысить качество готового продукта. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ паровакуумной дефростации пищевых продуктов путем нагрева продукта паром, генерируемым при остаточном давлении, с температурой, соответствующей остаточному давлению, отличающийся тем, что нагрев ведут при ступенчатом повышении остаточного давления в интервале от 9,2 до 23,7 мм рт. ст. с выдержкой в каждой ступени при температуре пара, соответствующей давлению данной ступени, а продолжительность выдержки определяют по выравниванию температур между поверхностью продукта и паром.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев продукта прекращают, когда при равенстве температур пара и поверхности продукта температура внутри продукта достигает -5, -4,5°С.