Шоковая заморозка и охлаждение

Технология охлаждения или заморозки продукта определяется:

технологическими нормами
сохранением качества продукта после термообработки
требованиями к гигиене технологического цикла термообработки
капитальными затратами на систему холодоснабжения
удельным энергопотреблением на единицу продукта
эксплуатационными затратами

Все продукты состоят из: воды, жира, белка и минеральных веществ (сухой остаток, зола, соли). Один из главных компонентов – вода, она имеет максимальную теплоёмкость и большую теплоту фазового перехода (превращение из жидкого состояния в твёрдое). Вода оказывает существенное влияние на энергоёмкость процесса термообработки.

Вода в жидком состоянии имеет теплоёмкость 4’180Дж/(кг×K), в твёрдом (лёд) около 2’000Дж/(кг×K), а теплота фазового перехода (льдообразования) 330’000Дж/кг. Это означает, что для заморозки 1л воды потребуется столько же энергии, сколько для охлаждения воды от +79°С до 0°C или столько же чтобы охладить лёд от температуры 0°C до значения ниже -200°C (теплоёмкость льда снижается с уменьшением температуры, при 0°С это 2’050Дж/(кг×K), при -50°С 1°751Дж/(кг×K), при -100°C уже 1’389 Дж/(кг×K).

Для сравнения другие составляющие компоненты продукта:

1’470..2’510 Дж/(кг×K) – теплоёмкость жиров (среднее расчётное значение 2’100 Дж/(кг×K). Теплота плавления животных жиров 125..147кДж/кг, что в 2..2,5раза больше, чем теплота фазового перехода воды
1’360 Дж/(кг×K) - теплоёмкость сухого белка
880 Дж/(кг×K) – теплоёмкость соли (NaCl пищевая)
500 Дж/(кг×K) – нержавеющая сталь AISI304 из которой сделаны тележки, на которых продукт проходит термообработку.

График зависимости теплоемкости продукта и компонентов от содержания воды в них

Из данного сравнения видно, что чем больше влагосодержание продукта, тем больше требуется затрат энергии на его охлаждение и заморозку.

*Диапазон содержания воды в некоторых продуктах питания*

Влагосодержание продукта напрямую влияет на холодильную мощность системы. При этом время заморозки зависит от других свойств продукта и самой технологии термообработки:

размер продукта (большой продукт охладить и заморозить всегда сложнее)
состав, продукта, а также его органолептические и реологические свойства (более жирный и более рыхлый/пористый продукт охладить и заморозить всегда сложнее)
внешняя среда охлаждения: разница температур продукта и среды, которой он охлаждается/замораживается, сама среда – которая может быть воздухом или жидкостью (воздух, ледяная вода, жидкий лёд, солевой раствор или даже жидкий азот, что является распространённой технологией для некоторых продуктов и мест применения данной технологии).