Тамақ өнімдерін мұздату

Тамақ ө німдерін мұ здату тө мендегідей мақ саттарды орындау ү шін қ ажет:

- ұ зақ уақ ыт сақ тау кезіндегі ө німнің сақ талуын қ амтамасыз ету;

- концентрленген сұ йық тамақ ө німдерінен ылғ алдың бө лінуі;

- сублимациялы кептіру кезінде;

- тамақ ө німдерінің дә мдік, тауарлық сапасын жақ сарту.

Салқ ындату мен мұ здату тә сілдерінің негізгі ерекшеліктері, яғ ни мұ здатылғ ан ө німдер суытылғ ан ө німдерге қ арағ анда қ ұ рамындағ ы су мұ зғ а айналғ андық тан, сақ тауғ а тұ рақ ты болып келеді [1-10, 14, 23]. Бұ л кезде зат ішіндегі ерігіш заттар диффузиялық араласуы тоқ татылады да, микроағ залардың кө ректенуі мен биохимиялық реакциясы жойылады. Мұ здату тиімділігі -6⁰С жә не одан да тө мен температурада орын алады.

Судың мұ зғ а айналуы сусыздану процессіне ұ қ сас болып келеді. Бұ л кезде микроағ залардың тіршілігіне жә не биохимиялық реакцияларғ а қ ажет ылғ ал мө лшері азаяды.

Мұ здату мен кептіру процессінің айырмашылығ ы- мұ здату кезінде ылғ ал ө німнен шық пай тұ рып, мұ зғ а айналады, ал кептіру кезінде ылғ ал ө німнен шығ ып кетеді.

Мұ здатылғ ан ө нім суытылғ ан ө німге қ арағ анда сыртқ ы жә не физикалық белгілері мен қ асиеттеріне қ арай ажыратылады:

- қ аттылығ ы- су мұ зғ а айналғ андық тан пайда болуы;

- бояуының қ анық тығ ы- мұ здың кристалдануынан болғ ан оптикалық қ ұ былу;

- меншікті салмақ тың азаюы- мұ здату кезінде су кө лемінің ұ лғ аюы;

- термодинамикалық қ асиетінің (жылу сиымдылығ ы, жылу ө ткізгіштігі, температура ө ткізгіштігі) ө згеруі;

Технологиялық ұ ғ ымда мұ здату суытуғ а қ арағ анда орнына қ айтып келмейтін ө згерістер болады. Мұ здағ ан ө німді еріткен кезде ө нім бастапқ ы қ алпына қ айтып келмейді. Суытуғ а қ арағ анда мұ здату кезінде ылғ алдың бө лшектеніп тарауы, ө нім ұ лпаларының мұ з кристалдарымен жарақ аттануы, тіпті кейбір жағ дайда ақ уыздардың денатурациясы болады.

Соның салдарынан мұ здату процессі дұ рыс жү рмесе, дә мдік жә не тағ амдық сапасы тө мендеуі мү мкін. Ө німді мұ здатқ ан кезде ең алдымен ө німнің дә мдік жә не тағ амдық сапасының сақ талып қ алуын қ амтамасыз ету қ ажет. Ол ү шін мұ здату кезіндегі болатын қ ұ былыстардың қ алпына келуін қ адағ алау керек.

Ө нім қ ұ рамындағ ы суда минералды жә не органикалық заттардың еруі, фазалық ө згерістің пайда болуы, жылу толығ ымен жойылғ ан жағ дайда болады. Сондық тан температураның тө мендеуі сұ йық ерітінді концентрациясының ө згеруімен сә йкес орындалады.

Криоскопиялық температурада ерітінді концентрациясына, еріген заттардың диссоциялану дә режесі жә не ерітінді қ асиетіне байланысты болады.

Жануар шикізатынан жасалғ ан ө нім ү шін 0⁰ тө мен болу керек: ет шырынында -1¸ -1, 5⁰С, қ ант -0, 55¸ 0, 56⁰С; жұ мыртқ а ақ уызы -0, 45⁰С, жұ мыртқ а сарысы -0, 65⁰С. Ә р тү рлі араласқ ан ерітінділерді мұ здатқ ан кезде алдымен ө нім қ аң қ асымен ә ліз байланысқ ан су қ атып қ алады. Сойылғ ан мал етіндегі су мө лшері 53-75%, ал балық та 55-80% қ ұ райды. Тамақ ө німдерінде қ аң қ асымен ә ліз байланысқ ан жә не мық ты байланысқ ан слар болады. Байланысқ ан ылғ ал қ ұ рамы ө німнің жалпы мө лшерінің 10%-ын қ ұ райды, ол ақ уыздың полимер топтары жә не ионымен тығ ыз байланысқ ан. Мұ здату кезінде мық ты байланысқ ан су фазалық ө згеруіне қ атыспайды. Ә ліз байланысқ ан ылғ ал ө німде жасуша аралық қ уыста болады. Криоскопиялық температурадан тө мен температурада мұ зғ а айналады. Еріген кезде су концентрациясы мұ зғ а айналмағ ан жасуша аралық ерітінді де тұ здың мө лшерінен жоғ арылайды.

Ә ліз байланысқ ан судың мұ здатылуы жасуша аралық ерітіндегі мұ здатылмағ ан тұ з концентрациясымен жоғ арылайды, нә тижесінде криоскопиялық температураның тө менгі температурамен араласуына алып келеді. Сондық тан судың мұ зғ а айналуы біртіндеп жү реді. Ерітіндінің анық талғ ан концентрациясына жеткенде, тегіс қ атты массаны қ ұ райды, ол эвтектика деп аталады. Соғ ан байланысты оның температурасын эвтектикалық деп атайды.

Тоң азыту технологиясында ө німдегі судың мұ зғ а айналғ ан бө лігін судың мұ зғ а айналғ ан мө лшері деп а тайды. Ө німдегі судың мұ зғ а айналғ ан мө лшері ылғ ал қ атынастарымен анық талады:

(2.1)

мұ ндағ ы: -берілген температурадағ ы ылғ ал мен мұ здың мө лшері, бірлік мө лшері.

Тә жірибе нә тижелері бойынша ет, қ ұ с, балық жә не жұ мыртқ а қ ұ рамындағ ы судың ¾ бө лігі, картоптың жартысына дейін су бө лігі -4⁰С температурада мұ здатылады. Ә ліз байланысқ ан судың толығ ымен мұ здатылуы -30⁰С температурада болады. Мұ здатылу кезінде ө німдерде пайда болғ ан мұ з кристалдарының таралуы, пішіні, ө лшеміне олардың сапасына ә сер етеді. Кристал тү зілудің сипаттамасы жасуша қ абық шасының кү йіне, жасушадағ ы еріген заттың концентрациясына, ақ уыздың гидротациялану дә режесіне, ө німнің қ асиетіне байланысты.

Мұ здатылу жылдамдығ ы термиялық ортағ а мұ здатылғ ан ө нім бетіндегі қ атқ ан жә не сұ йық фаза арасындағ ы қ озғ алу жылдамдығ ымен анық талады. Оларды орташа жә не номинальды деп бө леді. Мұ здату жылдамдығ ын анық таудың бірнеше тә сілдері бар. Мұ здату V жылдамдығ ы деп аралық уақ ытында ө німнің температурасының интервалына ө згеруін айтады немесе мына тең деумен анық тайды:

(2.2)

Кейде белгілі уақ ыт аралығ ында мұ здатылу жылдамдығ ына байланысты обьектің қ ұ рамындағ ы судың мұ зғ а айналғ ан мө лшерін білуге болады.

(2.3)

Мұ здатылу жылдамдығ ы температурағ а, ө нім қ алың дығ ына жә не мұ здату тә сіліне байланысты. Мұ здату жылдамдығ ын Планк тең деуі бойынша анық тауғ а болады:

(2.4)

мұ ндағ ы: t_кр, t₀- ө німнің криоскопиялық температурасы мен салқ ындатылатын орта температурасы, ⁰С; q - ө німді мұ здату кезіндегі бө лінетін жылудың меншікті мө лшері, кДж/кг; g - ө німнің тығ ыздығ ы, кг/м³; х - ө німнің анық талатын ө лшемі, м; λ - ө німнің жылуө ткізгіштік коэффициенті, Вт/(кг·К); a- жылуберу коэффициенті.

Ө німді мұ здату жылдамдығ ына байланысты: баяу (0, 01 м/сағ), тез (0, 01-0, 05 м/сағ), жылдам (0, 05-0, 1м/сағ) жә не ө те жылдам (0, 1м/сағ) деп жіктеуге болады.

Баяу мұ здату кезінде алдымен кристал тү зіледі жасуша аралық ұ лпа арасындағ ы шырынның концентрациясы жоғ ары болмайды. Жасуша арасындағ ы ә лі қ атпағ ан, суығ ан сұ йық тағ ы будың қ ысымы жоғ арылап жасуша қ абырғ асындағ ы су буының диффузиясын тудырады. Ол кристал беттерінде конденсат тү здіріп, ұ лпалардың бұ зылуына алып келеді. Баяу мұ здату жасуша ішіндегі ә ліз байланысқ ан суды толығ ымен мұ зғ а айналады. Жасуша ішіндегі мұ здатылғ ан жә не созылмалығ ын жоғ алтқ ан ұ лпалары бар жасушалар ішінде қ атпағ ан ерітінділер болады, ал пайда болғ ан мұ здар жасуша сыртында қ атады. Бұ зылғ ан жасушалар саны 70%-ды қ ұ райды.

Тез мұ здату кезінде мұ здатылғ ан ө нім тығ ыздығ ына ұ сақ мұ з кристалдары тепе-тең таралып тү зіледі. Су тұ рғ ан жерінде ешқ айда ығ ысусыз тез арада мұ зғ а айналады. Мұ з кристалдарының жасуша мен ұ лпағ а зиян келтіру ә сері тө мен.

Ә р тү рлі мұ здату кездеріндегі ұ лпа мен жасушаның бұ зылуына ә кеп соқ тыратын механизмнің бірнеше факторлары бар:

- механикалық - тү зілген мұ з кристалдарының ұ лпа қ ұ рылымына тү сіретін қ ысымы;

- осмостық - жасушалардың шектен тыс дегидратациясы;

- химиялық - жасушаның сырты мен ішіндегі гиперконцентрациясы.

Бұ л факторлардың барлығ ы судың кристалдануы мен оның мұ зғ а айналуының қ орытындысы. Соң ғ ы жылдары механикалық жә не тұ з денатурациясы деген екі теория кең таралғ ан.

Жасушалардың механикалық теориясы бойынша бұ зылуы жасушалардың сыртындағ ы мұ з кристалдарының есебінен болады.

Баяу мұ здату процессінде кристалдың тү зілуі анық бір температурада, яғ ни ең алдымен жасуша аралық жә не талшық аралық қ уыстарда басталады, ө йткені тұ здардың жә не органикалық заттардың шоғ ырлануынан тө мен жә не гидрофильді коллоидпен ә лсіз байланысқ ан криоскопиялық нү ктесі бар сұ йық тан туындайды.

Мұ з кристалдарының тү зілуі кристал бетіне жақ ын тұ з ерітіндісінің заттарының шоғ ырлануының ұ лғ аюына ә кеп соғ ады. Жасушаның сырты мен ішіндегі ерітінді концентрацияларының ә ртү рлілігіне қ арай жасуша мен талшық тардан ылғ ал кетіп, ө німнің мұ здатылғ ан беттері кристалдана бастайды.

Судың мұ зғ а айналу кезіндегі кең еюі жасуша мен талшық тарды ығ ыстырып, олардан судың ағ ып шығ уымен қ амтамасыз етеді. Бұ л процесс ерітінді қ абатындағ ы заттардың концентрациясының ылғ алдылығ ы толығ ымен мұ з кристалдарына ө ткенше жү реді.

Тез мұ здату кезінде жылу қ арқ ынды жү реді. Ығ ысу процессі белсенді даму алдында, жасуша мен талшық тар ішіндегі температура ерітіндінің шоғ ырлануы кристал тү зілуіне себеп болуғ а дейін тө мендейді. Тез мұ здату процессі ылғ алдың қ атаюымен қ амтамасыз етеді.

Мұ здату жылдамдығ ын жоғ арылату ылғ алдың ығ ысуына, жасуша мен жасуша аралық қ уыстарда бірдей орналасқ ан кө п мө лшердегі ұ сақ кристалдардың тү зілуіне ә кеп соғ ады.

Егер де температураны ө те жылдам кү рт - 120 ¸ -160⁰С дейін тө мендетсе, онда кристалдану болмайды. Бұ л жағ дайда су шыны тә різдес кү йге енеді. Кристалдардың ө су жылдамдығ ы тө мендейтін температура шамамен -90⁰С тең.

Шыны тә різдес кү йің кристалдар тү ріндегі кү йден айырмашылығ ы, онда молекулалар ретсіз орналасқ ан, ал кристалды кү йде молекулалар стереометриялық ретпен орналасады.

Шыны тә різдес кү й кезінде ұ лпалар қ атты заттардың кейбір қ асиеттеріне тә н. Бұ л кү й термодинамикалық мағ ынағ а ие болады, біртіндеп температураның жоғ арылауы байқ алады, жылу шығ арып, шыны тә різдес кү йден кристалдану кү йіне ө теді.

Витрификация кезінде аморфты мұ здардан басқ а оптикалық ә діспен зерттеу кезінде кө зге кө рінбейтін мұ здардың ұ сақ кристалдары пайда болады. Бұ л қ ұ былыс «аморфизация» деп аталады.

Қ атты қ ыздыру кезінде шыны тә різдес кү йден кристалдану кү йінсіз бірден сұ йық кү йге ауыстыруғ а болады. Қ ұ рылымын бұ збай жасуша ішінің кристалдануы, сондай-ақ мұ здату сатысының ішкі кристалдардың ығ ысуы жылдам мұ здату кө мегімен жасушаның бұ зылмауының алдын алу ү шін қ амтамасыз етіледі, ол ө німнің сапасын сақ тап қ алуғ а кө мектеседі. Ішкі жасушалық кристалданудан кейінгі қ ұ рылымдық бұ зылуды болдырмай, сондай ақ бастапқ ы мұ здату процесінен кейін, кристалданудың ығ ысуы кезінде жасуша мен ұ лпалардың қ абатын, ө німнің сапасын жақ сы сақ тап қ алу кезінде тез суытуды қ олдануғ а болады.

Тұ здың денатурациялану теориясында мұ здың пайда болу процесі ылғ алдың ұ лпаларғ а жайылуы мен жасушалардағ ы тұ здардың шоғ ырлануының ұ лғ аю есебінен жү реді.

Тұ здардың шоғ ырлануының ұ лғ аюы химиялық жә не коллоидты процестердегі ақ уыз заттардың денатурациялық ө згерістерінен болады.

Баяу мұ здату кезінде ө німдегі тұ з ерітінділерінің шоғ ырлануы жоғ ары, соғ ан қ арай олардың ә сер етуі басым келеді. Ал ақ уыздардың денатурациясының дә режесі гипертониялық ерітінділерге ә сер етуі мен уақ ыт ұ зақ тығ ына байланысты болады. Ө те тез мұ здату кезінде бұ л уақ ыт аз болады. Ақ уыздардың денатурациясы температураның ерітінділерінің эвтектикалық нү ктесіне жақ ын, рН- тың тө мендеуі кезінде болады. Биологиялық обьектіде рН шамасының ө згеруі ақ уыз денатурациясының жылдамдығ ы мен фермент белсенділігінің ө згерісіне тікелей ә сер етеді.