Биохимические изменения рыбы при замораживании

Протеины антифриза

Ранний интерес к антифризным белкам был вызван наблюдением за выживанием рыб, обитающих в полярных и северных прибрежных водах, у которых точка замерзания ниже точки замерзания плазмы рыбы.С тех пор антифризные белки были обнаружены также у многих беспозвоночных, грибов, бактерий и растений.

Функция белков антифриза состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания и подавить рост зародышей льда, тем самым подавляя образование льда, изменяя рост кристаллов льда и замедляя рекристаллизацию при хранении в замороженном состоянии.Использование антифризных белков будет зависеть от стоимости, безопасности и приемлемости для потребителей4.Одно из применений антифризных белков, которое уже находит применение в пищевой промышленности, — это нежирное мороженое и замороженные йогурты.

Белки с ледяным ядром

Белки с ледяным ядром являются функционально отличным и противоположным классом белков по отношению к антифризным белкам, продуцируемым некоторыми бактериями.Функция белка, содержащего ядро, состоит в том, чтобы повышать температуру зародышеобразования во льду и уменьшать степень переохлаждения, тем самым сокращая время замораживания и способствуя зародышеобразованию льда во всем продукте.

Теоретически это может привести к полезным изменениям текстуры замороженных продуктов.Однако такие белки имеют бактериальное происхождение, и одной из основных проблем является безопасность таких бактерий и то, как обеспечить, чтобы несъедобные микроорганизмы были полностью уничтожены перед потреблением.

Выводы

Многие инновационные технологии, которые в настоящее время исследуются и разрабатываются, обещают улучшение качества замороженных продуктов.Некоторые из этих технологий находятся в стадии разработки, в то время как для других самым большим препятствием являются высокие капитальные затраты.

Ппредлагаем ознакомиться с технологией жидкостного замораживания продуктов питания, доступной уже сегодня, как для промышленного внедрения, так и для сектора малого и среднего бизнеса.

Замораживание соударением

Использование технологии соударения для увеличения поверхностного теплообмена в системах замораживания воздухом стало одной из немногих инноваций, получивших коммерческую реализацию.

Удар — это процесс направления струи воздуха на твердую поверхность, вызывающий ускорение теплообмена.

Ударные воздушные струи с очень высокой скоростью (20-30 м/с) разрушают статический поверхностный слой газа, окружающий пищевой продукт.

Получающаяся вокруг продукта среда становится более турбулентной, и теплообмен через эту зону становится намного более эффективным.Ударное замораживание лучше всего подходит для продуктов с высоким отношением площади поверхности к весу (то есть достаточно тонких, таких как рыбное филе).

Испытания показали, что замораживание соударением наиболее эффективно для продуктов толщиной менее 20 миллиметров.Метод хорошо подходит для продуктов, требующих очень быстрого замораживания и охлаждения поверхности.

Под действием кислорода воздуха липиды мороженой рыбы окисляются. В процессе окисления жира могут принимать участие окислительные ферменты, присутствующие в клетках плесневых грибов, но основную роль играет кислород воздуха.

При замораживании происходят изменения белков – их денатурация, в результате которой наблюдаются необратимые изменения структуры белковых молекул и коллоидной структуры мяса рыбы, в результате ухудшается способность мяса удерживать влагу при размораживании и появляется его сухость. Степень денатурации зависит от температуры и продолжительности хранения мороженой рыбы – с повышением температуры и увеличением продолжительности хранения количество денатурированного белка увеличивается. При этом наибольшая денатурация белка происходит в первоначальный после замораживания период хранения рыбы. Для достижения максимальной технологической обратимости необходимо быстрее проходить при замораживании температурную зону минус 1 – минус 5°С.

При холодильной обработке наибольшим превращениям подвергаются миофибриллярные белки, саркоплазматическая фракция белков является более стойкой к холодильному воздействию. Поскольку миофибриллярные белки наиболее подвержены действию холода и составляют наибольшую часть белков мышц, ухудшение свойств мяса молоди атлантического лосося при холодильной обработке относят за счёт превращения актомиозинового комплекса (нарастание жёсткости мяса у мороженой рыбы совпадает с понижением растворимости актомиозина).

Гидролиз тканевых липидов является фактором, влияющим на денатурацию мышечных белков во время холодильного хранения молоди лосося атлантического. Образующиеся в результате гидролиза липидов ненасыщенные жирные кислоты взаимодействуют с миофибриллярными белками и образуют нерастворимые белково-липидные комплексы. Под влиянием продуктов окисления липидов отмечается потеря таких аминокислот, как лизин, гистидин и метионин, а также разрушение пигментированных белков – цитохрома С и гемоглобина. Образование некоторых белково-липидных комплексов ведёт к покоричневению тканей рыбы.

В процессе холодильного хранения мороженой молоди атлантического лосося при температуре минус 18°С полиненасыщенные жирные кислоты окисляются быстрее, чем мононенасыщенные, вызывая образование различных продуктов окисления, включая пропанол, пентанол, гексанол.

Во время замораживания рыбы происходит распад гликогена, креатинфосфата и АТФ, причём эти процессы имеют наибольшую скорость при температурах минус 1,7-2°С, т.е. в зоне максимального кристаллообразования. При медленном замораживании распад идёт полнее, а при быстром замораживании, когда температура тела молоди атлантического лосося очень быстро достигает минус 2°С гликоген, креатинфосфат и АТФ сохраняются полнее. При распаде АТФ образуется АДФ, АМФ и, в конечном счёте, инозиновая кислота. Наряду с распадом АТФ во время замораживания снижается значение рН тканей, уменьшается растворимость актомиозина и снижается водоудерживающая способность белков. Результаты этих процессов проявляются после дефростации замороженной рыбы.

Рыбу (молодь атлантического лосося) замораживают с целью длительного хранения, однако в процессе холодильного хранения в продукте протекают физические и биохимические изменения, в результате которых ухудшается его качество. Наиболее эффективными мерами предотвращения нежелательных изменений мороженой рыбы при ее хранении являются сохранение свежести сырья, направляемого на замораживание, удаление внутренностей из рыбы перед замораживанием, быстрое замораживание и поддержание в камерах хранения оптимального температурно-влажностного режима. Этому же способствует применение антиокислителей, а также глазурование мороженой рыбы – образование на всей ее поверхности тонкой ледяной корочки, предохраняющей рыбу от усушки и окисления липидов.

Изменения биохимических свойств молоди атлантического лосося при замораживании 1250 из 1500 на основе 5000 оценок. 350 обзоров пользователей.

1.doc

  1    
1. Теоретические основы холодильной обработки рыбных продуктов 31.1. Влияние низких температур на микроорганизмы 31.2. Влияние низких температур на клетки и ткани рыбного сырья 51.3. Изменение температурных коэфициентов реакций при воздействии холода 62. Охлаждение рыбного сырья 102.1. Изменение свойств пищевого сырья в процессе охлаждения 104. Замораживание рыбного сырья264.1. Изменение свойств пищевого сырья при замораживании 264.3. Способы замораживания рыбных продуктов 364.5. Холодильное хранение рыбного сырья 494.8. Увеличение сроков хранения охлажденного и мороженого рыбного сырья 52^ 1. Теоретические основы холодильной обработки рыбных продуктов^ Понятие о криоскопической и криогидратной температурах.ооооо^ 1.1. Влияние низких температур на микроорганизмы

Продолжительность развития микроорганизмов, сут Температура, °С
—12 20
2 4 814 Роста нетТо же»» Роста нетТо жеРост слабыйРост интенсивный Рост интенсивныйТо жеТо же»

оо^ 1.2. Влияние низких температур на клетки и ткани рыбного сырья^ 1.3. Изменение температурных коэфициентов реакций при воздействии холода. tгде уt – скорость реакции при температуре продукта (t); t – температура продукта.ttoгде уt – скорость реакции при температуре t, оС; уо – скорость реакции при 0 оС; а – коэффициент, определяющий интенсивность изменений функции (const ).На графиках функции ln уt представлены прямыми линиями, из чего следует, что скорость реакции зависит исключительно от температуры. Обычно используют коэффициент Q10, определяющий отношение скорости реакции при данной температуре к скорости при температуре на 10 оС выше,уt + 10Q10 = ————tо10d (ln уt)ln Q10 = 10 ———— Подставляя в это уравнение формулу Бертелот, получаем:d (ln уo + dt)ln Q10 = 10 —————— = 10 a, отсюда Q10 = 10 еа. 10 10оооо^ 1.4. Переохлаждение и замерзание водыЛьдообразованию предшествует переохлаждение воды. В тонких слоях и в капиллярах воду можно переохладить на несколько десятков градусов. При этом чем меньше диаметр капилляра, тем больше возможное переохлаждение воды.При одинаковом переохлаждении скорость роста кристаллов льда тем ниже, чем меньше диаметр капилляра. Линейная скорость кристаллизации возрастает по мере увеличения степени переохлаждения воды.Таким образом, с уменьшением диаметра капиллярных трубок возрастает возможная величина переохлаждения воды и в них уменьшается скорость кристаллизации.лwлw=wлwtкр/t. tкр^ 2. Охлаждение рыбного сырьяОхлаждение пищевого сырья – процесс понижения температуры его от начальной до температуры, весьма близкой к криоскопической точке тканевого сока. Криоскопической точкой называют температуру, при которой вода в тканях пищевого сырья начинает переходить из жидкого состояния в твердое. Для различного пищевого сырья криоскопическая точка находится в пределах от минус 0,6 до минус 2,5 оС.На практике охлаждение продукта заключатся в искусственном понижении температуры тканей сырья до температуры, близкой к криоскопической точке (от минус 1 до плюс 5оС), но не ниже последней в толще продукта с последующим хранением при температуре воздуха 0 – минус 1оС. Понижение температуры до криоскопической точки, при которой вода находится в доступной для микроорганизмов форме, т.е. в жидкой фазе. ^ 2.1. Изменение свойств рыбного сырья в процессе охлажденияΔG = (a/Gпр*r) * [(iп – iс)/ср – (tпр – tc)]*F*τа – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К);Gпр -масса продукта, кг;iп – iс – разность энтальпий воздуха у поверхности продукта и вокружающей среде, кДж/кг;ср – теплоемкость воздуха, кДж/кг;tnp – температура продукта, оС;tc – температура окружающей среды, оС;F – площадь поверхности охлаждения тела, м;пк2F – 2п к 2пк нкнкнкoкннк кноoии^ 2.2. Производство охлажденной рыбыV l2 2,3 tн – tоко2нкоo2  1    

Поиск по сайту:  

Замораживание с обезвоживанием

Концепция дегидрозамерзания часто упоминается как новая, но фактически она зародилась ещё 50-х годах прошлого века.Обезвоживание является дополнением к замораживанию, при котором пища сначала обезвоживается до желаемой влажности, а затем замораживается.

Теория, лежащая в основе этого процесса, основана на том, что, поскольку свежие фрукты и овощи содержат больше воды, чем мясо, а их клеточная структура менее эластична, уменьшение содержания воды перед замораживанием сокращает время замерзания, начальную температуру замерзания и количество льда, образующегося в продукте. Это потенциально уменьшает ущерб и улучшает качество продукции.

Предварительное обезвоживание также снижает количество энергии, необходимой для замораживания, за счет снижения тепловой нагрузки.А уменьшение массы также может снизить затраты на сбыт.

В большинстве исследований удаляли воду из фруктов и овощей до замораживания путем осмотического обезвоживания в растворах сахара (для фруктов) или хлорида натрия (для овощей) или использовали воздушную сушку.Методы осмотической дегидратации обычно предпочтительнее, чем сушка на воздухе.Такой процесс может быть особенно подходящим для продуктов, предназначенных для использования в качестве ингредиентов в обработанных пищевых продуктах.

Изменения свойств рыбы при размораживании

Размораживание – заключительная операция в непрерывной холодильной цепи, осуществляемая непосредственно перед промышленной переработкой мороженой рыбы или перед ее кулинарной обработкой. Цель этой операции – привести продукт в состояние, удобное для дальнейшего использования и возможно близкое к первоначальному, присущему данному продукту, перед холодильной “обработкой и хранением.

Размораживание, как любой другой вид тепловой обработки, сводится к передаче рыбе определенного количества теплоты для повышения температуры ее тела до 0÷-1°С. По сути процесс размораживания является обратным процессу замораживания.

При размораживании в рыбе происходят существенные изменения, обусловленные главным образом таянием кристаллов льда и поглощением воды тканями рыбы. Если вся вода, образующаяся от таяния внутритканевых кристаллов, поглощается тканями, размороженная рыба по свойствам близка к свежей. Выделение значительной части воды из рыбы при размораживании свидетельствует о снижении пищевой ценности продукта в процессе холодильной обработки – рыба становится сухой, волокнистой и невкусной.

Качество размороженной рыбы зависит от качества сырья перед замораживанием, скорости замораживания, условий и сроков последующего холодильного хранения, а также от условий размораживания. При правильной холодильной обработке размороженная рыба должна по качеству приближаться к свежей.

При размораживании невозможно восстановить свойства, утраченные рыбой в процессе обработки до размораживания. Однако размораживание необходимо проводить так, чтобы не вызывать дальнейших изменений свойств мяса рыбы.

Изменение свойств мяса рыбы как при замораживании, так и при размораживании определяется в основном денатурацией его белков в интервале температур от -1 до -5°С: чем быстрее проходят критическую зону температур, тем меньше изменяются свойства мяса рыбы. Этим объясняется необходимость возможно быстрого размораживания рыбы.

Протекание денатурационных процессов в мышечной ткани рыбы при размораживании проявляется прежде всего в снижении растворимости белковых веществ, изменении их фракционного состава и уменьшении влагоудерживающей способности. Вместе с тем при размораживании происходят гидролитические (ферментативные) процессы, приводящие к накоплению продуктов расщепления белков. На скорость размораживания рыбы влияют способ и режимы размораживания, теплофизические свойства продукта и размораживающей среды, толщина продукта и др.

Процесс размораживания рыбы по аналогии с замораживанием принято характеризовать температурной кривой размораживания (рис. 56) и условно разделять на три периода: повышение температуры от -18 до 5°С; от -5 до 0°С – основной период фазового перехода льда в воду, и от 0°С до заданной конечной температуры.

Рис. 56. Изменение температуры тела щуки (1, 2, 3) и сома (1′, 2′, 3′) при размораживании в воде: 1, 1′ – 30°С; 2, 2′ – 20°С; 3, 3′ – 10°С

Продолжительность размораживания рыбы зависит в основном от продолжительности основного фазового перехода льда в интервале температур от -5 до 0°С, так как на этот период затрачивается 66-75% общего времени процесса замораживания.

При интенсивном теплообмене и повышении температуры размораживающей среды продолжительность основного фазового перехода льда уменьшается вследствие увеличения скорости размораживания.

Однако увеличение температуры размораживающей среды свыше 22°С не рекомендуется, так как при этом качество размораживаемой рыбы значительно ухудшается вследствие денатурационных изменений в белковой системе ее мышечной ткани.

Расход тепла на размораживание рыбы равен расходу холода на ее замораживание в одних и тех же температурных пределах, поэтому расход тепла Q (в Дж) на размораживание можно определить по формуле

Q=Gm(iн-iк),

где iн и iк – удельная энтальпия соответственно при начальной и конечной температуре, Дж/кг.

n12.doc

  2      

§ 8. Замораживание водного сырьяФизические основы льдообразования при замораживании. -10 кркр э эВлияние температуры рыбы на количество вымороженной воды при замораживании

Температура Вымерзание воды, % Температура Вымерзание воды, %
рыбы, С от общего содержания от содержания свободной воды рыбы, С от общего содержания от содержания свободной воды
0,0 0,0 -12 85,8 94,8
-1,5 8,0 8,8 -14 86,9 96,0
-2 52,4 57,9 -16 87,8 97,0
-3 66,5 73,5 -18 88,4 97,7
-4 73,0 80,7 -20 89,0 98,3
1 2 3 4 5 6
-5 76,7 84,7 -22 89,4 98,8
-6 79,2 87,5 -24 89,8 99,2
-7 81,1 89,6 -26 90,0 99,4
-8 82,4 91,0 -28 90,2 99,7
-9 83,4 92,1 -30 90,3 99,8
-10 84,3 93,1 -36 90,5 100,0

кроИзменение физических показателей рыбы при замораживании

Температура, оС Плотность, кг/м3 Насыпная масса, кг/м3 Угол естественного откоса, рад
18 (сырец) 987 780-800 0,3-0,6
-20 (мороженая рыба) 921 470-490 0,8-1,1

Температура, °С

Гистологические изменения рыбы при замораживании. Биохимические изменения в тканях рыбы при замораживании. +2+2Микробиологические изменения.

Продолжительность хранения, сут

Обратимость процесса холодильного консервирования гидробионтов. Технологические факторы процесса замораживания.vцnв ·в22пр2сИзменение теплофизических характеристик рыбы при замораживании.Теплофизические характеристики воды и льда

Характеристика Вода Лед
Удельная теплоемкость С, кДж/(кг·К) 4,19 2,10
Теплопроводность , Вт/(м·К) 0,554 2,40
Температуропроводность ·106, м2/с 0,13 0,17

wслмлмо моммс сссссмокр3pppppСкорость замораживания. Расход холода на замораживание.онкрvvнкнку yyнкуyнкПродолжительность процесса замораживания.3крскрсssss21м1-31-3фr

Толщина, мм

.Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости движения охлаждающей среды и ее вида

Характеристика Скорость движения охлаждающей среды, м/с
процесса замораживания
Рыба, подвешенная и обдуваемая воздухом 11,6 38,4 50,8 59,3
Рыба, уложенная в противень и обдуваемая воздухом 11,6 19,7 27,9 32,0
Рыба, замороженная в растворе 230 436 523 872

Влияние давления подпрессовки на продолжительность замораживания

Давление подпрессовки, МПа Продолжительность замораживания, мин Сокращение продолжительности, %
205 0,0
0,001 185 7,5
0,003 180 12,2
0,007 180 12,2
0,01 179 12,3

Современные способы замораживания рыбы. Замораживание рыбы холодным воздухом.
  2      

§ 8. Замораживание водного сырья

Замораживание гидрофлюидизацией

Гидрофлюидизация является формой иммерсионного (погружного) замораживания.Её можно рассматривать как жидкостной аналог воздушно-ударной технологии.

Для этого тип заморозки используется циркуляционная система, которая перекачивает охлаждающую жидкость вверх через отверстия или форсунки в холодильной камере, создавая тем самым перемешивающие струи.Они образуют высокотурбулентный псевдоожиженный слой, обеспечивающий чрезвычайно высокие коэффициенты теплопередачи на поверхности, и, как следствие, быстрое равномерное замерзание.

Заморозка при высоком давлении

Замораживание под высоким давлением (от 200 до 400 МПа) и, в частности, замораживание со «сдвигом давления», в последние годы вызывает значительный научный интерес.

Когда вода замерзает при атмосферном давлении, ее объем увеличивается, что приводит к повреждению тканей в пищевых продуктах.Однако, теоретически, замерзание под высоким давлением приводит к образованию особого льда, имеющего большую плотность, чем вода. Такой лед не расширяется в объеме во время формирования и существует в «стекловидном» некристаллическом состоянии, что может уменьшить повреждение тканей.

При давлении 200 МПа точка замерзания падает примерно до -22 ° C, что обеспечивает глубину стеклования около 200 мкм, благодаря чему объекты толщиной до 0,4-0,6 мм могут быть хорошо заморожены.

При этом виде замораживания продукт охлаждается под высоким давлением до минусовых температур, но не подвергается изменению фазы, а замерзает лишь в момент снятия давления.

Таким образом,зародышеобразование льда теоретически должно происходить мгновенно и однородно во всей клеточной структуре продукта.Это должно привести к уменьшению продолжительности фазового перехода, меньшему механическому напряжению во время образования кристаллов льда и уменьшению их размеров, с равномерным распределением по всему продукту.

Теоретически, это было бы особенно полезно при замораживании крупных продуктов, в которых низкая теплопроводность приводит к температурным градиентам, которые затрудняют достижение высоких скоростей замерзания в центре.

Хотя исследования показали, что замораживание со сдвигом давления может привести к образованию более мелких, равномерно распределенных кристаллов льда, перспективы коммерческого внедрения технологии остаются неясными.

Например, исследования свинины и говядины не смогли показать какого-либо реального коммерческого качества этих продуктов.

Главными препятствиями, сдерживающими развитие и распространение замораживания со сдвигом давления, являются большие капитальные затраты на оборудование и пакетный, а не конвейерный, характер процесса заморозки.

Ультразвуковая заморозка

Размораживание с помощью ультразвука практикуется уже достаточно давно, в то время как прецеденты его использование для содействия замораживанию появились относительно недавно.

В исследованиях в основном использовался «мощный ультразвук» низкой частотой (от 18-20 кГц до 100 кГц) и высокой интенсивности (как правило, выше 1 Вт/см2).

Теоретически, ультразвук создает кавитационные пузырьки по всему продукту, что способствует более равномерному зарождению льда и фрагментации крупных кристаллов в более мелкие.Это также может ускорить конвективный теплообмен в охлаждающей среде, тем самым ускоряя процесс замораживания.

В настоящее время предпринимаются попытки встраивать ультразвуковые устройств в существующие воздушные морозильные камеры, но широкого коммерческого распространения и признания технология не получила.

Магнитно-резонансная заморозка

Запатентованная в Японии система замораживания CAS (Cells Alive System), включающая в себя переменные магнитные поля, была разработана компанией ABI для улучшения замораживания и хранения замороженных продуктов.Представители компании утверждают, что технология CAS сохраняет текстуру и вкус пищи, улучшая переохлаждение продукта, что достигается путем воздействия на него магнитным полем низкой интенсивности перед замораживанием (по существу, той же целью, что и замораживание со сдвигом давления). Сообщается также, что «пульсирующий воздух сводит к минимуму образование кластеров льда».

Имеющиеся в свободном доступе результаты экспериментов показывают их неоднородность и зависимость от вида замораживаемой продукции.

Тем не менее, система CAS довольно широко известна за рубежом, но на отечественном рынке распространения не получила, ввиду высокой стоимости запатентованного оборудования.

Электростатическая заморозка

Электростатическое замораживание в настоящее время изучено только в лабораторных условиях и на уровне моделирования процессов.Принцип технологии состоит в том, что приложение электрического поля к продукту будет ориентировать полярные молекулы, такие как вода, контролируя процесс переохлаждения и кристаллизации льда.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий