Процессы и производственные линии замораживания продуктов

Процессы и производственные линии замораживания
продуктов растительного происхождения (хлебобулочные и
кондитерские изделия)
Старение хлебобулочных изделий. Под понятием старения подразумевают
следующие процессы: черствение, потеря влаги, изменения распределения влаги в
продукте, а также другие изменения, носящие ферментативный и микробиологический
характер.
Черствение хлебобулочных изделий связано с ретроградацией крахмала,
выражающейся в преобразовании крахмала из аморфной массы в кристаллическую форму
(переход так называемой формы  в ), с одновременным выделением воды, которая
соединяется с белковыми комплексами. Скорость ретроградации зависит от содержания
воды (критический предел 16 – 38 %) и рН среды. Хлебобулочные изделия из пшеничной
муки черствеют быстрее, чем из ржаной. Добавки неорганических солей ускоряют
ретроградацию, а введение жира – уменьшает.
Происходящие в хлебобулочных изделиях потери воды и перераспределение
влаги связаны со старением коллоидов. Динамика этих процессов зависит от образования
корки, а также от структуры внутренних слоев.
На интенсивность старения хлебобулочных изделий, помимо зависимости
старения от состава компонентов продукта и происходящих в них изменений характера
связывания влаги, решительным образом влияет температура (рис. 1). По данным
Кеткарда и Любнера, максимум скорости старения хлебобулочных изделий приходится на
область температур от –2 °С до –3 °С; в то же время при температуре ниже –7 и выше 65
°С течение этих процессов полностью затормаживается. Критическая температура влияет
в наименьшей степени на старение кексов. При снижении температуры в результате
уменьшения парциального давления водяного пара существенно снижаются потери и перемещение влаги. Проблема сохранения свежести хлебобулочных изделий до сих пор не
решена и этим объясняется большой интерес к замораживанию.
Рис. 1 – График зависимости скорости старения хлебных изделий от температуры
Замораживание хлебобулочных изделий. Принцип сохранения свежести
выпеченных хлебобулочных изделий методом замораживания и хранения в замороженном
состоянии состоит прежде всего в значительном замедлении процесса ретроградации
крахмала при температурах ниже –7 °С. Кроме того, известное влияние оказывает
стабилизация распределения воды при изменении ее агрегатного состояния и ограничение
скорости ферментативных процессов. Чем скорее после выпечки происходит
замораживание, тем более свежими будут изделия после оттаивания. Замораживание не
может улучшить состояние свежести старых хлебобулочных изделий. Наряду с этим не
все сорта хлебобулочных изделий в одинаковой степени пригодны к консервированию
методом замораживания.
Изделия с большим содержанием жира и одновременно меньшим содержанием
воды и с более прочной связью воды в коллоидной структуре, как, например,
кондитерские изделия, во время замораживания и хранения в замороженном состоянии
подвержены меньшим изменениям, чем изделия с относительно большим содержанием
воды, как, например, хлебобулочные изделия. Это относится также к таким изменениям во
время хранения, как потери массы продукта и запаха, структурные изменения, в
результате которых снижается эластичность серединных слоев и появляется склонность к
отслаиванию корки.
На снижение динамики качественных изменений хлебобулочных изделий во
время хранения в замороженном состоянии, кроме того, влияют определенные приемы
при выпечке изделий: небольшая продолжительность вымешивания теста, добавление
веществ, содержащих солод или лецитин, уменьшение длительности выпечки и
охлаждения. Охлаждение должно происходить быстро для возможно быстрого
прохождения критической внутренней температуры, составляющей –7 °С.
Пектиновые и желатиновые желе в тортах с фруктовой начинкой подвергаются
частично необратимым изменениям, что вызывает неполную ресорбцию соков во время
размораживания.
Хлебобулочные изделия обычно замораживают в туннельных аппаратах с
принудительной циркуляцией воздуха при –25  –30 °С и средней скорости циркуляции
воздуха 2 – 3.5 м/с. В случае упакованных продуктов скорость замораживания
определяется прежде всего температурой; для неупакованных продуктов – скоростью
потока воздуха. Упаковка удлиняет продолжительность замораживания в степени, равной
повышению температуры воздуха на 5 °С при замораживании неупакованных
хлебобулочных изделий (табл. 1).
Таблица 1 – Продолжительность замораживания упакованного хлеба при различных
температурах воздуха, начальная температура 22 °С, скорость движения воздуха – 3.5 м/с
Температура воздуха, °С
Время, необходимое для
Температура в центре
снижения температуры
продукта после 2 ч
внутри продукта до –10 °С, ч
замораживания, °С
–40
2
–9
–35
2.25
–8
–29
3
–7
–23
3.75
–6
–18
5
–5
Температура замораживания различных видов хлебобулочных изделий
колеблется в сравнительно широких пределах (от –5.6 до –9.4 °С). Температура
замораживания снижается с увеличением содержания соли и сахара; добавление жира
влияет на равномерность охлаждения. Сокращается или вообще отсутствует
горизонтальный отрезок на температурных кривых замораживания. Процесс
замораживания должен быть доведен до внутренней температуры –18 °С (кексы при температуре выше –18 °С подвержены ускоренному старению). Булки и деликатесный хлеб
должны быть заморожены до –18 °С в течение 1.0 – 1.5 ч, а обычный хлеб в течение 3 – 4
ч. Дальнейшее сокращение продолжительности замораживания заметно не влияет на
сохранение свежести хлебобулочных изделий, в то время как увеличение выше указанных
границ в основном влияет неблагоприятно на качество продуктов. Расход холода в
зависимости от содержания воды в хлебобулочных изделиях колеблется в пределах от 126
до 167 кДж/кг.
В США, начиная с 1964 г. хлебобулочные изделия замораживают с
использованием жидкого азота. Этот метод по сравнению с традиционными снижает
капитальные вложения на 75 %, а потребность в производственных площадях – на 85 %.
Применяемые температуры хранения замороженных хлебобулочных изделий
колеблются на уровне около –18 °С. Эта температура обеспечивает сохранность изделий
до одного месяца. В значительной степени на длительность хранения влияют химический
состав и свойства продукта. Дальнейшее снижение температуры, в частности до –30 °С,
нельзя считать целесообразным, так как это может быть связано с чрезмерным
вымораживанием воды из коллоидной системы крахмал – вода и вторичным переходом
крахмала после размораживания в кристаллическую форму.
При более длительном хранении, чем одна неделя, продукты должны быть
упакованы. Для сырого теста целесообразно использовать алюминиевые лотки,
одновременно служащие формами для выпечки.
При больших колебаниях температуры продуктов в процессе хранения в
замороженном состоянии происходят структурные изменения, а также заметное
высушивание корки и внешних слоев серединной части (рис. 2).
Рис. 2 – Изменение содержания влаги в замороженных хлебобулочных изделиях при
хранении при –18 °С:
1 – корка; 2 – слой мякоти, расположенный непосредственно под коркой;
3 – серединные слои продукта
Замороженное тесто часто готовят с разными начинками, в частности
фруктовыми, творожными, которые стабилизируют добавлением крахмала и других
связывающих веществ. В связи с этим скорость замораживания не имеет большого
значения. В то же время важно предотвратить, во-первых, окислительные изменения цвета
фруктовой массы посредством инактивирования тканевых ферментов; во-вторых,
проникновение жидкости из массы в тесто посредством применения достаточно низких
температур хранения. Выпечка теста такого типа должна проводиться в замороженном
состоянии.
Для дрожжевого теста характерной является низкая сопротивляемость
дрожжевых клеток к хранению в замороженном состоянии. Это ограничивает сохранность
при –18 °С до нескольких недель. Более длительный период хранения не дает гарантии
получения хорошей выпечки. Увеличение срока хранения теста до 3 месяцев возможно
путем двукратного увеличения количества добавляемых дрожжей для компенсации
частичной потери при обработке, а также посредством полного исключения процесса
ферментации.
При хранении в замороженном состоянии теста с высоким содержанием сахара и
жира рекомендуют применение большого количества стабилизирующих добавок. В тесте
такого типа заметно значительное влияние компонентов опары на изменения, которые
происходят во время хранения в замороженном состоянии, и на поведение теста во время
выпечки. Такое тесто перед выпеканием следует размораживать при комнатной
температуре и температуру выпекания снизить на 10 – 15 °С в сравнении с параметрами,
применяемыми для незамороженного теста.
Размораживание хлебобулочных изделий в основном не требует специальных
устройств и его можно проводить в любом помещении с комнатной температурой. При
этом необходимо соблюдать принцип возможно более быстрого перехода температурного
предела максимальной скорости старения. Отсюда вытекает следующее явление: при
продолжительности размораживания больше 2 – 3 ч в основном качество продуктов ниже
по сравнению со свежей выпечкой. По данным Ньюмена, оптимальные результаты
достигают при применении воздуха с температурой 50 °С при относительной влажности
порядка 50 – 60 % и скорости циркуляции около 0.8 м/с. При таких условиях
размораживание буханки хлеба продолжается от 1 ч (без упаковки) до 2 ч (в упаковке), а
булок от 12 до 15 мин.
В США, Англии, Скандинавских странах, в Германии относительно широкий
ассортимент хлебобулочных изделий подвергается замораживанию.