ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПРОДУКТОВ В ПИЩЕВОЙ ОТРАСЛИ

INNOVATIVE FREEZING METHODS PRODUCTS IN THE FOOD INDUSTRY

Ivan Nikitenkov

4th year student, Department of "Refrigeration, Cryogenic Equipment and Life support systems", Russian Biotechnological University

Russia, Moscow

Victoria Stefanova

Scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Engineering of Processes, Apparatuses, refrigeration Equipment and Technology, Russian Biotechnological University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Разработка и интеграция инновационных технологий и методов является основой эффективности в экономическом аспекте любого производства и бизнеса. Одной из наиболее важных и актуальных ниш является пищевая отрасль. Основной целью представленной статьи является изучение вопросов, касающихся инновационных методов замораживания пищевых продуктов широкого ассортимента. Используя научные материалы других исследований, в работе излагаются текущие результаты по разработке и внедрению новых методов замораживания продукции, одними из которых являются замораживание соударением, замораживание гидрофлюидизацией, электростатическое замораживание и ряд иных. Для более детальной и качественной обработке и систематизации полученных знаний авторами применены теоретические методы исследования. В работе особое внимание уделяется вопросу о необходимости разработки инновационных методов, касающихся темы представленного исследования. В заключение производится обработка полученных результатов и приводятся уникальные авторские выводы.

ABSTRACT

The development and integration of innovative technologies and methods is the basis of efficiency in the economic aspect of any production and business. One of the most important and relevant niches is the food industry. The main purpose of the presented article is to study issues related to innovative methods of freezing a wide range of food products. Using the scientific materials of other studies, the paper presents the current results on the development and implementation of new methods of freezing products, one of which is collision freezing, hydrofluidization freezing, electrostatic freezing and a number of others. For a more detailed and qualitative processing and systematization of the knowledge obtained, the authors applied theoretical research methods. The paper pays special attention to the need to develop innovative methods related to the topic of the presented research. In conclusion, the obtained results are processed and given.

Ключевые слова: замораживание, пищевая отрасль, гидрофлюидизация, инновационные методы, воздушная струя, эффективность.

Keywords: freezing, food industry, hydrofluidization, innovative methods, air jet, efficiency.

Одним из наиболее крупных направлений в пищевой отрасли является рынок замороженных продуктов. Непрерывное развитие технологий в данном сегменте привело к существованию множества способов замораживания продуктов, которые продолжают модернизироваться и на сегодняшний день. Это связано с необходимостью повышения эффективности и рациональности использования ресурсов предприятия, а также необходимости удовлетворения высокого спроса со стороны покупателей на качественный замороженный продукт, имеющий длительный срок хранения. Необходимо отметить, что выбор в сторону конкретного метода замораживания влияет на качество и стоимость продуктов [1].

Ключевым показателем, посредством которого происходит характеристическая оценка замораживания, является время, требуемое для понижения температуры продукта от его изначальной до заданной температуры. Также от времени замораживания, как пример, зависит и процент разрушенных клеток продукта. На время производства замораживания влияет ряд основных факторов, а именно: толщина и форма продукта; уровень теплопроводности охладителя и самой продукции; заданные начальные и конечные температуры. Методы замораживания классифицируются относительно используемых охладителей, а также скорости и способа тепловой передачи замораживающей среды к продукту [2].

Основной особенностью является то, что некоторые из инновационных методов замораживания продуктов фактически являются модернизацией уже существующих и используемых методов. Усовершенствование существующих методов направлено с целью ускорения теплопередачи на поверхность продукции. Проблемным местом данных систем является ограничение толщины замораживаемых продуктов, что связано с препятствием глубокому охлаждению со стороны низкой теплопроводности самих тканей продукта.

Некоторые из других методов выступают дополнением к уже существующим и также используемым технологиям замораживания продуктов пищевой отрасли. В данном случае новые методы направлены на улучшение качества продукта посредством реализации контроля способа образования льда в продукции во время процесса замораживания. Далее будут рассмотрены одни из самых инновационных методов замораживания продуктов пищевой отрасли [3].

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).

Замораживание гидрофлюидизацией. Гидрофлюидизация является формой иммерсионного (погружного) замораживания. Её можно рассматривать как жидкостной аналог воздушно-ударной технологии (рис. 1).

Для данного типа замораживания используется циркуляционная система, которая перекачивает охлаждающую жидкость вверх через отверстия или форсунки в холодильной камере, создавая тем самым перемешивающие струи. Они образуют высоко-турбулентный псевдоожиженный слой, обеспечивающий чрезвычайно высокие коэффициенты теплопередачи на поверхности, и, как следствие, быстрое равномерное замораживание [4-5].

Рисунок 1. Аппарат замораживания гидрофлюидизацией

Электростатическое замораживание. Замораживание при помощи статического электрического поля 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. Такой способ предлагает менее энергоемкие условия замораживания и позволяет лучше сохранять качество продуктов.

Ультразвуковое замораживание. Размораживание посредством данного метода используется уже достаточно давно, в то время как 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) (рис. 2).

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 ведутся попытки встраивать ультразвуковые устройств в существующие воздушные морозильные камеры, но широкого коммерческого распространения и признания технология не получила [6].

Рисунок 2. Аппарат ультразвукового замораживания

Протеины антифриза. Функция белков антифриза состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания и подавить рост зародышей льда, тем самым подавляя образование льда, изменяя рост кристаллов и замедляя рекристаллизацию при хранении в замороженном состоянии. Использование антифризных белков будет зависеть от стоимости, безопасности и приемлемости для потребителей. Одно из применений антифризных белков, которое уже находит применение в пищевой промышленности, к примеру, нежирное мороженое и замороженные йогурты [7-8].

Таким образом, основной целью представленной статьи являлось изучение вопросов, касающихся инновационных методов замораживания продуктов пищевой отрасли. В результате работы были изучены такие вопросы, как: актуальность и необходимость реализации инновационных методов замораживания продуктов; концепции создания инновационных методов замораживания; реальные примеры инновационных методов замораживания продуктов пищевой отрасли.

В заключение необходимо отметить, что большинство инновационных технологий замораживаня, которые разрабатываются и активно тестируются на сегодняшний день в пищевой отрасли, гарантируют улучшение качества замороженных продуктов. Множество методов еще находится на уровне идей, в то время, как для иных инновационных методов одними из основных препятствий массового использования являются высокие капитальные затраты. Исходя из этого, современная пищевая отрасль нуждается в финансовой поддержке с целью распространения инновационных методов замораживания продуктов, что, в свою очередь, требуется с целью улучшения качества продукции [9].

Список литературы:

1. Родионова Н.С., Попов Е.С., Радченко А.Ю. Исследование влияния режимов LT-LT-обработки на потребительские свойства и стабильность при хранении полуфабрикатов из мяса птицы // ТППП АПК. 2016.
2. Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Егорова О.С. Перспективы использования замороженного плодового сырья для производства винодельческой продукции // Пищевая промышленность. 2020.
3. Буянова И.В., Лупинская С.М., Имангалиева Ж.К. Оценка эффективности применения нетрадиционных способов продления сроков годности пищевых продуктов // Вестник МАХ. 2018.
4. Pozhidaeva E.A., Dolmatova O.I., Ilyushina A.V., Paramonova M.A. Freezing of cottage cheese product enriched with vegetable components // Food industry. 2017.
5. Кузьмина Е.И., Егорова О.С., Акбулатова Д.Р., Розина Л.И. Изменение состава органических кислот при производстве вин из замороженной земляники // Пиво и напитки. 2020.
6. Venger K.P., Popkov V.I., Feskov O.A., Shishkina N.S., Karastyanova O.V., Shatalova N.I. Experimental studies of the process and technology of rapid cooling of plant products using nitrogen gas // Bulletin of MAX. 2017.
7. Гусейнова Б.М., Асабутаев И.Х., Даудова Т.И. Оценка пригодности абрикосов к шоковой заморозке по физико-технологическим показателям качества // Вестник МАХ. 2021.
8. Anistratova O.V., Serpunina L.T. Development of rational conditions for the preparation and storage of a culinary semi-finished product of a high degree of readiness from a broiler chicken fillet // Technique and technology of food production. 2016.
9. Короленко В.А., Власенко Н.А. Производственный потенциал консервного предприятия, конкурентоспособность, инновационные технологии // Вестник Херсонского национального технического университета. 2018.