В промышленных условиях мясо замораживают непосредственно после первичной обработки в парном состоянии однофазным способом и после ох­лаждения (двухфазное замораживание).

Однофазное замораживание экономически более оправдано, так как имеет ряд преиму­ществ.

Замораживание мяса и мясопродуктов можно производить в разных охлаждающих средах и разными методами.

По виду охлаждающей среды различают за­мораживание в воздухе, рассолах, кипящих хла­дагентах. Применяют аппараты как с промежу­точным хладоносителем (рассолом), так и с непосредственным охлаждением — хладагентом.

По характеру контакта между продуктом и охлаждающей средой выделяют контактное замораживание, когда существует непосред­ственный контакт между продуктом и средой, и бесконтактное, когда теплообмен осущест­вляется через непроницаемую и теплопрово­дящую перегородку.

При выборе способа замораживания основными критериями являются сохранение высокого уровня качества продукта при минимальных затратах на его обеспечение. В зависимости от вида продукта, его свойств, состава, формы и размера устанавливают скорость и глубину замораживания. Высо­кие скорости теплоотвода необходимы при замораживании эндокринно-фер­ментного сырья, полуфабрикатов, готовых блюд. При замораживании мяс­ных туш и отрубов интенсивность теплоотвода не имеет решающего значения для их качества, так как различие в структуре тканей по объему вследствие особенностей кристаллообразования в периферийных и цен­тральных зонах практически неустранимо.

Замораживание в воздушной среде. Воздух является наиболее универ­сальной промежуточной средой для отвода теплоты от продукта. Скорость замораживания при использовании воздуха зависит от температуры, скоро­сти его циркуляции и размеров продукта.

Замораживание в воздушной среде применяют для холодильной обра­ботки мяса в виде туш, полутуш и четвертин, субпродуктов, тушек птицы и мясопродуктов.

Камеры для замораживания мяса оборудуют пристенными и потолочны­ми батареями непосредственного испарения хладагента или батареями и воздухоохладителями или только воздухоохладителями. В зависимости от организации технологического процесса камеры предназначают для одно- и двухфазного замораживания мяса. Камеры однофазного замораживания от­личаются от камер двухфазного замораживания большей тепловой нагруз­кой, что требует большей площади охлаждающих приборов.

Мясо для замораживания располагают на подвесных путях или в стоеч­ных поддонах. Порядок размещения туш в камерах такой же, как и при ох­лаждении.

Продолжительность замораживания полутуш различных видов мяса приведена в таблице 10.2.

Примечание: Начальная температура всех видов мяса — 37 “С, конечная (после замора­живания) — 8 С

Тушки птицы замораживают уложенными в ящики при тех же режимах, что и мясо жи­вотных. Продолжительность замораживания при температуре -18 °С — 48-72 ч, при -30 °С — 12-14 ч. При применении скоромо­розильных аппаратов процесс замораживания сокращается до 4-6 ч.

Холодильная обработка туш и полутуш в камерах замораживания имеет ряд недостат­ков, в том числе большую продолжительность процесса, неравномерность замораживания и высокую усушку мяса.

Более прогрессивным является ускорен­ное замораживание в камерах туннельного типа или в специальных скороморозильных аппаратах быстро движущимся воздухом, имеющим низкую температуру. В туннель­ных морозилках, где батареи охлаждения размещены между рядами подвесных путей, замораживают мясные туши и полутуши, а в скороморозильных аппаратах — отрубы, блоки и мелкие куски мяса, тушки птицы, эндокринное сырье, субпродукты и другие мясопродукты.

Замораживание мяса в блоках имеет ряд преимуществ по сравнению с замораживанием в тушах и полутушах. Камеры замораживания и хранения мороженого мяса, а также транспортные средства, используются более эф­фективно, потому что норма размещения на единицу площади блочного мя­са почти в 3 раза выше, чем норма размещения мяса в тушах и полутушах. Сокращаются до минимума потери массы, особенно, если продукт замора­живается и хранится в упакованном виде.

Для получения блоков туши разделяют на отдельные части, укладывая куски мяса на костях или в обваленном виде в металлические формы или в синтетическую полимерную пленку. Блоки направляют на замораживание в скороморозильные аппараты. Продолжительность замораживания блока бес­костного мяса массой 25 кг при -35 °С до температуры в толще -8 °С со­ставляет 4-5 ч. В блоках можно замораживать субпродукты, эндокринно­ферментное сырье, меланж.

Толщина и размеры блоков могут быть различными в зависимости от технологической целесообразности и конструкции скороморозильного аппа­рата. Чем меньше толщина блока, тем меньше продолжительность замора­живания при прочих равных условиях.

Конструкций современных скороморозильных аппаратов очень много. Скороморозильный аппарат туннельного типа показан на рис. 10.6. Продук­ты размещают в ящики, устанавливаемые на тележки. Циркуляция воздуха, охлаждаемого до температуры -35 °С, осуществляется с помощью вентиля­торов. Недостатком таких аппаратов являются большие затраты ручного труда при погрузочно-разгрузочных операциях.

Конвейерные скороморозильные аппараты позволяют избавиться от это­го недостатка.

В зависимости от вида конвейера эти аппараты бывают с цепным или ленточным конвейером.

В аппарате с зигзагообразным цепным конвейером (рис. 10.7) заморажи­ваемые продукты укладываются в формы, подвешенные к конвейеру, благода­ря чему форма остается в горизонтальном положении. В конце замораживания продукт поступает на нижний конвейер и по загрузочному лотку удаляется из аппарата. Время нахождения продукта в аппарате регулируется скоро­стью движения конвейера и составляет 0,8-3,5 ч.

Аппарат со спиральным конвейером (рис. 10.8) может быть использован в технологической линии производства полуфабрикатов и готовых блюд. Продукция поступает непосредственно на конвейер с аппарата технологиче­ской линии. Загрузка и выгрузка производится вне изолированного конту­ра аппарата.

Для замораживания субпродуктов и мясных продуктов в коробках или блок-формах применяют ленточные (рис. 10.9) и гравитационно-ленточные конвейерные морозильные аппараты. Температура замораживания в них -30-35 °С, скорость движения воздуха 3 м/с.

Замораживание в плиточных морозильных аппаратах. Наряду с воз­душными морозильными аппаратами используют плиточные аппараты. Про­дукт помещают между подвижными плитами, через которые осуществляют теплоотвод, так как в плитах циркулирует хладагент или охлажденный рассол. Одновременно происходит подпрессовывание продукта, что обеспе­чивает хороший контакт с охлаждаемой поверхностью и способствует ин­тенсификации теплообмена. Такой способ наиболее приемлем для замора­живания в блоках мяса, субпродуктов, фаршей, эндокринно-ферментного сырья, меланжа. Замороженные в этих аппаратах продукты имеют правиль­ную форму, что облегчает их упаковывание и дает возможность эффектив­но использовать объем камер хранения.

Удельная производительность плиточных морозильных аппаратов с 1 м² занимаемой площади на 66% выше удельной производительности воздуш­ных морозильных аппаратов.

Масса и энергетические затраты этих аппаратов на 30-40 % меньше таковых воздушных. Процесс замораживания про­дукта в плиточных аппаратах осущест­вляется в 2-2,5 раза быстрее, чем в воз­душных морозильных аппаратах.

Существует несколько типов кон­струкций плиточных морозильных аппа­ратов: горизонтально- и вертикально-плиточные, роторные.

Горизонтально-плиточные морозильные аппараты периодического дей­ствия с ручной загрузкой и выгрузкой.

К вертикально-плиточным относятся мембранные морозильные аппара­ты, в которых происходит формирование и замораживание блоков.

В основе роторных плиточных аппаратов лежит принцип вращения ро­тора, который совершает оборот за цикл замораживания (рис. 10.10). Ротор состоит из радиально расположенных секций, укрепленных на пустотелом валу, через который хладагент поступает в морозильные плиты.

Аппараты характеризуются высокой степенью механизации и значитель­ной эффективностью. Это установки пульсирующего типа с заданными ци­клами при работе в автоматическом режиме. Замораживание в аппаратах УРМА осуществляется по программе, учитывающей вид продукта, толщину блока, температуру и вид хладагента. Загрузка и выгрузка продуктов меха­низированы.

Замораживание в жидких кипящих и некипящих средах. Замораживание в жидкой среде можно проводить контактным и бесконтактным способом.

Контактное замораживание, когда про­дукт непосредственно соприкасается с жидкой средой, не получило применения для замораживания мяса. Этим методом замораживают преимущественно рыбу.

Бесконтактное замораживание, когда продукт упаковывается, нашло широкое при­менение в связи с развитием современной техники упаковки, особенно вакуумной. При применении упаковочных материалов из по­лимерных пленок, абсолютно герметичных и плотно прилегающих к продукту, типа «вторая кожа», создаются хорошие усло­вия для теплообмена, увеличивается коэффициент теплоотдачи. В результате этого значительно сокращается продолжительность замораживания (25-120 мин в зависимости от толщины продукта). Быстрый теплоотвод позво­ляет получить высокое качество продукта. Этим способом замораживают пти­цу и мясные продукты небольших размеров.

В качестве жидких охлаждающих некипящих сред используют водные растворы хлористого натрия или кальция определенной концентрации, а также смесь воды с пропиленгликолем при температуре не выше -20 °С. По­сле замораживания растворы удаляют водой.

Средняя продолжительность замораживания птицы путем орошения или погружения в раствор хлорида кальция при температуре -26 ч-30 °С составляет 20-30 мин.

Низкие температуры замораживания можно получать в результате ки­пения хладагентов. В качестве хладагентов используют жидкий азот, фреон, диоксид углерода.

Применение в качестве охлаждающего агента жидкого азота обусловле­но его нетоксичностыо, бактерицидными свойствами и низкой температурой кипения -195,8 °С.

Во избежание растрескивания продукта из-за интенсивного отвода тепла, температура его периферийной части во время замораживания не должна быть ниже -30 °С. Эффективным с точки зрения качества продукта по этой причине является его замораживание путем орошения жидким азотом или его парами.

Продукты, имеющие начальную температуру 20-21 °С, замораживаются до -18 °С в течение 1-5 мин в зависимости от размеров. Это способствует образованию мелкокристаллической структуры льда и обеспечивает высо­кую степень обратимости процесса размораживания.

Поэтому продукт, замороженный в азоте, имеет более высокое качество, устойчив при хранении. Аэробная микрофлора на поверхности продукта, благодаря повышенному содержанию азота в охлаждающей среде подавля­ется. Немаловажным является отсутствие усушки в процессе заморажива­ния. Однако жидкий азот дорого стоит.

Морозильные установки, работающие на жидком азоте, как правило, не­прерывного действия и представляют собой изолированные туннели, состоя ­щие из трех секций (рис. 10.11).

В первой секции продукт охлаждается в парах азота до -1 ч- -5 °С, во второй — продукт орошается жидким азотом и замораживается до конечной температуры (-20 ч- -30 °С), в третьей — температура продукта в парах азо­та выравнивается. Расход жидкого азота на замораживание 1 кг продукта со­ставляет 1,2-1,5 кг.

Жидкий диоксид углерода применяют в морозильных установках (кон­вейерных, ленточно-спиральных) вместо воздушного потока. Наряду с вы­сокой скоростью замораживания преимуществом этот способа является ста­бильность замороженных продуктов при хранении. Так как температура после замораживания несколько ниже температуры хранения, то вокруг по­верхности продукта образуется защитная оболочка из диоксида углерода, которая тормозит окислительные процессы в липидах и инактивирует микрофлору.

В настоящее время все большее распространение получают фреоновые морозильные аппараты, в которых в качестве хладагента используют фреон, очищенный от свободного фтора и не влияющий отрицательно на пищевые продукты. Стоимость замораживания в жидком фреоне в 2-2,3 раза ниже, чем в жидком азоте. Быстрое замораживание обеспечивает высокую обрати­мость процесса замораживания.

В фреоновых морозильных аппаратах (рис. 10.12) продукт подается в зону охлаждения, затем в зону замораживания, где орошающим устройством распыляется жидкий фреон. После замораживания продукт попадает в зону выравнивания температурного поля и выгружается. Установку можно вклю­чить в линию обработки с нормальной температурой рабочего помещения.