Освіта льоду
Замерзання - це кристалізація рідкої води в тверду фазу, тобто в лід. Це фазовий зміна відбувається, коли температура води стає нижче 0 ° С або коли температура харчової системи опускається нижче точки замерзання рідкої фази. У цій точці можливо переохолодження без утворення льоду. Невизначеність початку утворення льоду пов'язана з проблемою «ядрообразованія» (кристаллообразования). Згідно з різними дослідженнями, заморожування без кристаллообразования може тривати до температури -40 ° С. При цій температурі ядра виникають спонтанно, і утворюється лід. Такий тип кристаллообразования називається гомогенетіческім. У харчових системах різні частки рідкої фази ініціюють крісталлообразованія при температурі значно вищою, ніж -40 ° С. Такий перехід називається гетерогенетіческім крісталлообразованія. З початком освіти ядер може початися зростання кристалів льоду. Оскільки для ядрообразованія потрібно всього кілька градусів переохолодження, зростання кристалів льоду може відбуватися при мінімальному переохолодженні. Інтенсивність кристаллообразования залежить від швидкості відбору теплоти. Морфологія кристалів визначається як швидкістю відбору теплоти, так і напрямком потоку тепла при її видаленні.
Форма кристалів також залежить від ступеня переохолодження середовища. Освіта льоду, що представляє собою в чистій воді складний процес, ще більш ускладнюється в присутності в рідкій фазі різних розчинених речовин. Інша група уповільнюють утворення льоду речовин, так звані антифризи, зустрічається в натуральних продуктах у вигляді протеїну / глікопротеїну. У багатьох випадках вони впливають на морозостійкість різного насіння, і, можливо, виявляють свою дію в деяких зернових продуктах і борошні.
Форма і розмір кристалів в тесті залежать від взаємодії ядрообразова- ня і росту кристалів. Можливо, цей взаємозв'язок є справжньою причиною впливу швидкості заморожування на характеристики льоду. Якщо продукт заморожується повільно, то ядрообразованіе також сповільнюється і це призводить, по крайней мере, на початковому етапі, до утворення великих кристалів льоду. Вірно і зворотне твердження - швидке заморожування прискорює ядрообразованіе і призводить до утворення дрібних кристалів льоду.
ПРОЦЕСИ ПРИ ОСВІТІ ЛЬОДУ
Лід підвищує теплопровідність системи і, як наслідок, полегшує видалення теплоти з замораживаемого тесту. При температурі 15 ° С питома теплоємність води становить 4,19 Дж / г -К (1 кал / г, а льоду при температурі -10 ° С - 0,48 кал / г (2Дж / г -К). Щоб утворити лід або розтопити 1 г льоду, приховану теплоту льодоутворення, що становить приблизно 80 кал / г (335,2 Дж / г), слід відвести з кожного грама води.
При швидкому заморожуванні лід утворюється усередині клітин і може пошкоджувати їх структуру. У разі заморожування тіста внутрішньоклітинні кристали льоду можуть знизити ферментативний потенціал дріжджів і впливати на структуру оболонок клітин. Вони також можуть порушити клейковини матрицю. Однак просте зниження швидкості заморожування при масовому виробництві неприйнятно з економічних причин - воно збільшує тривалість процесу і знижує продуктивність. Оптимальним вважається поєднання методів швидкого і надшвидкого заморожування при строго контрольованих температурах. Цей метод застосовувався в дослідженні, в ході якого заморожування проводилося в морозильній установці при постійній температурі -35 ° С. Коли внутрішня температура тесту знижувалася до -17 ° С, його упаковували в по-ліетіленовие мішки і поміщали на зберігання в холодильну камеру з температурою -25 ° С.