Замерзание — это кристаллизация жидкой воды в твердую фазу, то есть в лед. Это фазовое изменение происходит, когда температура воды становится ниже 0 °С или когда температура пищевой системы опускается ниже точки замерзания жидкой фазы. В этой точке возможно переохлаждение без образования льда. Неопределенность начала образования льда связана с проблемой «ядрообразования» (кристаллообразования). Согласно различным исследованиям, замораживание без кристаллообразования может продолжаться до температуры -40 °С. При этой температуре ядра возникают спонтанно, и образуется лед. Такой тип кристаллообразования называется гомогенетическим. В пищевых системах различные частицы жидкой фазы инициируют кристаллообразование при температуре значительно более высокой, чем -40 °С. Такой переход называется гетерогенетическим кристаллообразованием. С началом образования ядер может начаться рост кристаллов льда. Поскольку для ядрообразования требуется всего несколько градусов переохлаждения, рост кристаллов льда может происходить при минимальном переохлаждении. Интенсивность кристаллообразования зависит от скорости отбора теплоты. Морфология кристаллов определяется как скоростью отбора теплоты, так и направлением потока тепла при ее удалении.

Форма кристаллов также зависит от степени переохлаждения среды. Образование льда, представляющее собой в чистой воде сложный процесс, еще более усложняется в присутствии в жидкой фазе различных растворенных веществ. Другая группа замедляющих образование льда веществ, так называемые антифризы, встречается в натуральных продуктах в виде протеина/гликопротеина. Во многих случаях они влияют на морозостойкость различных семян, и, возможно, проявляют свое действие в некоторых зерновых продуктах и муке.

Форма и размер кристаллов в тесте зависят от взаимодействия ядрообразова- ния и роста кристаллов. Возможно, эта взаимосвязь является истинной причиной влияния скорости замораживания на характеристики льда. Если продукт замораживается медленно, то ядрообразование также замедляется и это приводит, по крайней мере, на начальном этапе, к образованию крупных кристаллов льда. Верно и обратное утверждение — быстрое замораживание ускоряет ядрообразование и приводит к образованию мелких кристаллов льда.

ПРОЦЕССЫ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ЛЬДА

Лед повышает теплопроводность системы и, как следствие, облегчает удаление теплоты из замораживаемого теста. При температуре 15 °С удельная теплоемкость воды составляет 4,19 Дж/г -К (1 кал/г, а льда при температуре -10 °С — 0,48 кал/г (2Дж/г -К). Чтобы образовать лед или растопить 1 г льда, скрытую теплоту льдообразования, составляющую примерно 80 кал/г (335,2 Дж/г), следует отвести из каждого грамма воды.

При быстром замораживании лед образуется внутри клеток и может повреждать их структуру. В случае замораживания теста внутриклеточные кристаллы льда могут снизить ферментативный потенциал дрожжей и воздействовать на структуру оболочек клеток. Они также могут нарушить клейковинную матрицу. Однако простое снижение скорости замораживания при массовом производстве неприемлемо по экономическим причинам — оно увеличивает длительность процесса и снижает производительность. Оптимальным считается сочетание методов быстрого и сверхбыстрого замораживания при строго контролируемых температурах. Этот метод применялся в исследовании, в ходе которого замораживание проводилось в морозильной установке при постоянной температуре -35 °С. Когда внутренняя температура теста снижалась до -17 °С, его упаковывали в по­лиэтиленовые мешки и помещали на хранение в холодильную камеру с температурой -25 °С.





На главную    Просмотрено: 5,171 раз