Разработка технологии замораживания косточковых плодов в жидких хладоносителях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Дерябина, Светлана Сергеевна

• Дерябина, Светлана Сергеевна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дерябина, Светлана Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПО ЗАМОРАЖИВАНИЮ, ХРАНЕНИЮ И ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ.

1.1. Сравнительный анализ современных способов консервирования плодов.

1.2. Технологические аспекты замораживания плодов.

1.3. Физико-химические и биохимические процессы в растительной ткани при замораживании и хранении плодов.

1.3.1. Кристаллообразование и обратимость процесса замораживания.

1.3.2. Изменение углеводной фракции при замораживании и хранении плодов.

1.3.3. Фенольные соединения.

1.3.4. Водорастворимые витамины.

1.3.5. Органические кислоты.

1.3.6. Изменение активности ферментов.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования косточковых плодов.

2.3. Методы исследования жидких хладоносителей.

2.4. Постановка эксперимента.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЖИДКИХ

ХЛАДОНОСИТЕЛЕЙ.

3.1 .Теплофизические и реологические характеристики жидких хладоносителей.

3.2. Продолжительность замораживания плодов.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КОСТОЧКОВЫХ ПЛОДОВ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ И ХРАНЕНИИ.

4.1. Углеводы.

4.2. Обратимость процесса замораживания.

4.3. Антоцианы.

4.4. Органические кислоты.

4.5. Аскорбиновая кислота.

4.6. Исследование адсорбции компонентов жидкого хладоносителя косточковыми плодами при замораживании.

4.7. Потеря массы плодов при хранении.

4.8 ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии замораживания косточковых плодов в жидких хладоносителях»

Актуальность темы. В настоящее время в пищевой промышленности используется замораживание продовольственного сырья и продуктов питания в воздушной среде при различных температурах. Криогенное замораживание в жидком азоте и диоксиде углерода пока не нашло широкого применения, что связано с высокой стоимостью технических средств.

Для интенсификации процесса холодильной обработки рыбы, мяса, овощей, плодов рядом исследователей (Ottesen А., Заротченцев М.Т., Pearson S., Fikiin A., Dichev Р., Семенов Б.Н. и др.) предложены различные бинарные и многокомпонентные растворы, содержащие в определенных концентрациях и соотношениях некоторые неорганические и органические соли, моно- и дисахариды, спирты, и.т.п. В промышленных условиях широко применяются растворы хлорида натрия и кальция для охлаждения и замораживания рыбы. Высокий коэффициент теплоотдачи при холодильной обработке продуктов в жидкостях позволяет значительно повысить скорость процесса и максимально сохранить качество продукции.

Однако, большинство из предлагаемых жидких хладоносителей непригодно для контактного замораживания ягод, плодов, в том числе косточковых, отличается высокой коррозионной активностью и значительной вязкостью при отрицательных температурах.

В рамках международного проекта Европейского Союза 1С 15 СТ98 0912 "Development of a Novel Cost-Effective Technology for Individual Quick Freezing of foods by Hydrofluidisation (HyFloFreeze)", проводятся исследования по научному обоснованию и выбору экологически безопасных, эффективных жидких хладоносителей и использованию их для быстрого замораживания пищевых продуктов.

Цель работы - разработать технологию контактного замораживания косточковых плодов в жидких хладоносителях.

В соответствии с поставленной целью при выполнении работы решались следующие задачи: обосновать выбор и концентрацию компонентов жидких хладоносителей с криоскопической температурой в интервале -15.-30°С для контактного замораживания косточковых плодов (на примере сливы и абрикоса);

- определить теплофизические и реологические характеристики жидких хладоносителей;

- исследовать адсорбцию компонентов жидкого хладоносителя плодами сливы и абрикоса в процессе замораживания;

- изучить влияние условий замораживания и продолжительности хранения плодов абрикосов и слив на изменение содержания моно- и дисахаридов, аскорбиновой кислоты, антоцианов, пектиновых веществ и органических кислот;

- исследовать активность терминальных оксидаз;

- изучить обратимость замораживания косточковых плодов в зависимости от условий процесса и продолжительности хранения;

- составить математические модели, характеризующие зависимость изменения основных компонентов химического состава плодов от условий замораживания и продолжительности хранения;

- разработать нормативную документацию по замораживанию косточковых плодов в жидких хладоносителях;

Научная новизна. Определены реологические и теплофизические характеристики жидких хладоносителей на основе водных растворов этилового спирта, моно- и дисахаридов для контактной холодильной обработки продуктов растительного происхождения. Получены зависимости изменения плотности, теплоемкости, вязкости и теплопроводности жидких хладоносителей от температуры и концентрации компонентов растворов.

Установлены закономерности изменения качественного и количественного состава пектиновых веществ, фенольных соединений (антоцианов), аскорбиновой кислоты, а также содержания низкомолекулярных углеводов и органических кислот в плодах сливы и абрикоса в зависимости от условий замораживания и продолжительности хранения.

Определены константы скорости гидролиза ди- и полисахаридов в замороженных плодах сливы и абрикоса.

Установлена прямая тесная корреляция между потерями клеточного сока и содержанием пектиновых веществ в плодах, замороженных в жидких хладоносителях.

Показана зависимость изменения адсорбции компонентов ЖХ плодами сливы и абрикоса от их концентрации и температуры замораживания.

Практическая значимость и реализация работы. Разработана технология контактного замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладоносителях содержащих воду, этиловый спирт, моно- и дисахариды в различных соотношениях и концентрациях. Составлен проект нормативной документации по технологии контактного замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладоносителях.

Результаты исследований использованы участниками международного проекта (Католический университет, Бельгия; Технический Университет и АО «Интеробмен», Болгария; Университет им. Р. Гордона, Великобритания) при разработке проектной документации и изготовлении опытного и промышленного образцов гидрофлюидизационных скороморозильных аппаратов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-практической конференции «Техническое переоснащение пищевой и перерабатывающей промышленности Северо-Западного региона Российской Федерации. Межрегиональные связи» (С-Петербург, 2000 г.), на ежегодной международной специализированной выставке «Мороженое. Молочные технологии» (С-Петербург, 2000 г.), научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов (СПбГУНиПТ, 2000-2003 гг.), на международных научных семинарах участников Международного проекта "Инко-Коперникус": май 2000 г. (СПбГУНиПТ г. С-Петербург, Россия), декабрь 2000 г. (Технический университет г. София, Болгария), ноябрь 2001 г. (Университет им. Р. Гордона г. Абердин, Великобритания), декабрь 2002 г. (Католический университет г. Левин, Бельгия,).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 11 работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Дерябина, Светлана Сергеевна

выводы

1. На основании теоретического анализа и экспериментальных исследований многокомпонентных водных растворов, содержащих этиловый спирт, моно- и дисахариды, органические и неорганические соли в различных концентрациях и соотношениях для контактного замораживания ягод и плодов, выбраны экологически безопасные жидкие хладоносители. Для замораживания косточковых плодов (сливы, абрикосы) предложены жидкие хладоносители, содержащие 55-65% воды, 10-25% этилового спирта и 15-25% сахарозы.

2. Установлены зависимости изменения динамической вязкости, плотности, теплоемкости и теплопроводности ЖХ от массовой доли различных компонентов и температуры. Выбраны хладоносители, имеющие низкую динамическую вязкость при отрицательных температурах.

3. Определена средняя линейная скорость замораживания плодов сливы и абрикоса в жидком хладоносителе, составляющая 10,4*10"6.11,7*10"6 м/с и превышающая скорость замораживания в воздухе в 5-6 раз.

4. Установлено, что при замораживании плодов сливы и абрикоса происходит адсорбция компонентов жидкого хладоносителя, зависящая от температуры раствора и концентрации сахарозы. Показано, что с понижением температуры хладоносителя и повышением концентрации сахарозы адсорбция компонентов увеличивается, в результате чего потеря массы жидкого хладоносителя изменяется в пределах от 2,8% до 5,7% (от массы продукта).

5. Показано, что в процессе замораживания косточковых плодов в ЖХ снижается скорость гидролиза ди- и полисахаридов, незначительно изменяется титруемая кислотность, максимально сохраняются биологически активные вещества. Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость изменения содержания моно- и дисахаридов, протопектина, пектина, антоцианов, аскорбиновой кислоты от продолжительности хранения плодов сливы и абрикоса, замороженных в ЖХ и ВС.

6. Выявлена тесная обратная корреляция между содержанием пектиновых веществ и потерей клеточного сока в цикле «замораживание-хранение-размораживание» плодов сливы и абрикоса. Показано, что потеря клеточного сока плодами, замороженными в ЖХ, значительно меньше чем при замораживании в ВС.

7. Экономические преимущества технологии контактного замораживания косточковых плодов в предложенных жидких хладоносителях заключаются в получении продуктов высокого качества за счет интенсификации процесса теплообмена и в снижении энергозатрат при холодильной обработке продуктов.

8. Разработана технология замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладоносителях. Результаты исследований использованы участниками международного проекта Европейского Союза 1С 15 СТ98 0912 «1псо-СорегшсиБ» при разработке проектной документации и создании опытного и промышленного образцов гидрофлюидизационного скороморозильного аппарата.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дерябина, Светлана Сергеевна, 2003 год

1. Бершеда Н.А. Исследование естественных потерь замороженного шиповника при длительном хранении. //Ресурсосберегающие технологии холодильной обработки и хранения пищевых продуктов.- Л.: ЛТИХП, 1991, 83-87C. 8 9 10 Букин В.Н. Витамины.-М.-Л.: Пищепромиздат, 1

2. Букин В.Н. Материалы Всесоюзной конференции по витаминам, М.: 1

3. Буянов О.Н. Обоснование энергетически эффективных режимов быстрого замораживания пищевых продуктов. //Искусственный холод в отраслях А.П.К. Секция 4: Холодильная технология пищевых продуктов: Тез. ВНПК, Кишинев, М.:ГКТН, 1987, 95с.

4. Девятнин В.А., Федорова Г.А. Труды ВНИВИ, 7, 1

5. Джафаров А.Ф. Товароведение плодов и овощей.-М.: Экономика, 1985. 280 с.

6. Курсанов А.Л. Синтез и превращение дубильных веществ в чайном чайных растении. М.: изд. Академии наук СССР, 1

7. Курсанов А.Л., Запрометов М.Н. Окислительные превращения катехинов. Биохимия, т. 17, вып.2, 1

8. Куцакова В.Е., Кузьмина И.А., Бурова Т.Е. Новое в технике и технологии быстрозамороженных овощей. Обзорная информация: Сер.

9. Матц А. Структура и консистенция пищевых продуктов. Перевод с

10. Роль окислительных процессов в превращении пектиновых веществ. Известия Молдавского филиала АН

11. Обезвоживание пищевых продуктов. Французский патент 1404577 24. 05.65. ЦИНТИпищепром, 1967, вып. 2. 12с. Окунцова М.М., Аксенова О.Ф. Труды конференции по физиологии устойчивости растений. М.: изд. Академии наук СССР, 1

12. Опарин А. Ферментативная система растений. Изд. АН СССР, 1937, №6 Отчет по теме: «Изучение возможностей и разработка новых методов замораживания пищевых продуктов» М.: ВНИИХП, 1966, работа №2

13. Пантиков М. Замразявание на хранители продукти в течение азот, 1969, №2, 30-32С. Пилипенко Т.Д. Влияние условий холодильного консервирования на изменение биохимических показателей и состояния воды в плодах и овощах. Дисс. канд. тех. наук). Одесса, ОТИПП, 1988. 81 82 Постольски Я., Груда

14. Замораживание пищевых продуктов. Перевод с польского. М.: Пищевая промышленность, 1978, -204с. Пономарева Н.П., Арасимович В.В. Методы анализа пектиновых веществ и выделение препаратов пектина //Биохимические методы анализа плодов. Кишинев.: Штиинца, 1984, 9-17с. 83 84 85 86 87 88 Припутина А.С. С-витаминная активность пищи в зависимости от содержания в ней меди. Дис. канд. мед. Наук. Киев: 1

15. Проценко Д.Ф. Морозостойкость плодовых культур СССР. Изд. Киевского университета, 1

16. Развитие техники быстрого замораживания. Перевод 68/85 101,1

17. Рубайло Б.Г. Саатчян А.К. Производство консервов из замороженной продукции во Влияние низких температур на активность ферментов в внесезонный период. Известия ВУЗов. 4, 1961. пищевых продуктах. //Холодильная техника. 3.1951. 29-32с. Саатчян А.К. Кинетика пероксидазной реакции при температуре от +20 до

18. Биохимия, т.2,вьш.2,1946.

19. Самородова Бианки Г.В., Стрельцина А, Баскакова Л.Е. Особенности химического состава ягод различных видов жимолости в условиях Ленинградской области //Состояние и перспективы развития редких садовых культур в СССР. Мичуринск, 1989, 54-55с. 91 92 Самыгин Г.А, Обезвоживание клетки как одна из причин гибели клеток при внеклеточном образовании льда. Температура и клетка. М.: 1

20. Церевитинов Ф.В. О влиянии низких температур на химический состав плодов. Сборник посвященный Таирову В.Е.-Одесса, 1

21. Ярошенко В.Н., Зверева Т.А. Витамин С в свежих и замороженных овощах Консервная плодоовощная промышленность, №1, 1941, 131 Aref М.М. Gryogenic freezing of foods. «Cannad. Food Inds.», 39№2, 20-24, 1968. 132 133 Bartett L.H. Quick freezing of foods tuffs. U.S. Patent 2,418, 745, 8 April 1

22. Mason R. Liquid nitrogen for tomorrows frozen foods. FoodM Manufacture», vol. 35, 10, p.430-431,434, 1960. 164 Mason R, Liquid nitrogen freezing goes commercial. «Food Manufact.» 44 №8, 41-42, 45-46, 1969. 165 Mazoyer, HuUin LP. L azOte liquide dans les industries de surgelation. Revue Pratigul du Froid, vol. 18, №226, p.23-24, 1965. 166 167 MegillD. Freeze or chill out.//Food Processing, 1990, 9, p.43-

23. Milesi J.l., Glrardou P., Gammal В., Amen J. Le froid cryogenique en industrite alimentaire. //La revue generale du Froid. №6, vol.78, p.335-336, 1968. 168 Monzini A. La conservazione della frutta con u freddo. Italia Agric, 8 1963, p.lOO, 773-781. 169 Morris T.N., Barker I. The preservation of fruits and vegetables in the frozen state. Gt. Brit. Dept. Sci., Ind. Research, Food invest, pi29, 1931. 170 171 172 Morrison W.L. Fr. Pat.№l, 166, 1

24. Mortem H.H., Johnson A.H. Food Technol., 18, №9, 87-90, 1

25. Plank R. The cold storage of foodstuffs. Hundbuch der Kitetechnik. 10, 1960,

26. Saray Т., lackel E. «Hutoipar», 2, 18, 45-49, 1

27. Schweischeimer W. Food Process, 22, 6, 48-50, 1

28. Shelton D.D. Processing system Developed specifically for Liquid Nitrogen Food Freezing, Oktober, 62, 1964, USA. Shelton D.D. Quick froz Foods, 27,111, v 1, 29-32, 1

29. Sherwood F.W. World Refrigeration, 2, 12, 45, 1

30. Sherwood P.W. Fr. Refring Gold Stor. Air. Cond, №5, 15-27, 1

31. Shrimpton D.K. Refrigeration and Freshmess in foods. «Proc. Inst. Refring.», 59, p.159-162, 1

32. Sistrunk W.A. ,Cain R.F., Vagnan E.K. Food Technol. 14, №12, p.640-644, 1

33. Spiess W.E. Impact of freezing rates on product quality of dup- frozen food. //Food process engineering. vol.1, London, p.689-694, 1980. The flavonoids; advances in receaech /Eds.J.B. Harbom, T.S. Mabry.-L.: Chapman and Hall, p.744, 1982. The flavonoids: Advances in receaech since 1980/ Eds. LB. Harbom. L.: Chapman and Hall, p.621, 1

34. Tingleff A.I., Miller E.V. Studies on ascorbic acid retention in frozen juice segments and whole oranges. «Food Research», vol.25, №1, p.145-147, 1

35. Tressler D.K., Evers C.F. The freesing preservation of foods. AVI, 1957.

36. Engineering, 647-653, 1942. 197 Yamada Y. Method for freezing foods and freezer thereof. European Patent S1300541.9, 1992. 196 Woolrich W.R., Bartleett L.H. Quck and flash freezing of foods. Mechanical