III. REFRIGERAREA

Refrigerarea constă în răcirea produselor alimentare până la temperaturi apropiate de punctul de congelare, ceea ce înseamnă o răcire fără formare de gheaţă în produs.

În cele mai multe cazuri, refrigerarea este aplicată în scopul conservării propriu-zise a produselor. Refrigerarea poate fi însă utilizată şi în scopul asigurării condiţiilor optime de desfăşurare a unor procese biochimice necesare fabricării unor produse alimentare (unele produse lactate, unele preparate din carne ş.a) sau a unor procese fizico-chimice necesare în anumite faze ale unor tehnologii alimentare. În sfârşit, refrigerarea poate constitui o fază preliminară de răcire în cazul tehnologiilor de congelare a produselor alimentare.

3.1. Aspecte generale privind refrigerarea

În cazul produselor alimentare în care nu au loc procese metabolice (procese fără viaţă) conservarea prin refrigerare se realizează în special prin acţiunea temperaturilor scăzute asupra microorganismelor, respectiv prin frânarea sau anularea activităţii acestora. De o importanţă deosebită în vederea obţinerii unei durate acceptabile cât mai mari de păstrare în stare refrigerată a produselor este asigurarea la începutul refrigerării a unei încărcături microbiologice cât mai mici. Acest lucru necesită reducerea la maximum a posibilităţilor de contaminare microbiologică a produselor în toate etapele premergătoare aplicării refrigerării propriu-zise.

În cazul produselor alimentare în care au loc procese metabolice (produse vii), cum de exemplu ar fi legumele, fructele, ouăle, conservarea prin refrigerare se realizează în special prin acţiunea temperaturilor scăzute asupra proceselor metabolice, respectiv micşorarea vitezelor de reacţie şi a activităţii enzimelor endogene. Şi în acest caz este foarte importantă asigurarea condiţiilor de eliminare a posibilităţilor de contaminare microbiologică a produselor în toate etapele premergătoare aplicării refrigerării.

Un proces tehnologic de refrigerare poate cuprinde, într-o accepţiune mai largă, următoarele faze: tratamentul sau tratamentele preliminare, refrigerarea propriu-zisă, depozitarea în stare refrigerată, încălzirea superficială în vederea evitării condensării vaporilor din apă din aer pe produse la scoaterea din depozit, transportul. În funcţie de natura produselor, a procedeului de refrigerare şi a destinaţiei produselor, una sau mai multe dintre fazele de mai sus pot să lipsească.

Tratamentele preliminare refrigerării propriu-zise diferă esenţial în funcţie de natura produsului şi pot consta în spălare, sortare, calibrare, tăiere, afumare, dezinfectare, pausteurizare, sterilizare, ambalare ş.a.

Dată fiind marea varietate şi specificitate a tratamentelor preliminare în funcţie de natura produsului respectiv, acestea vor fi tratate pentru fiecare caz în parte în cadrul tehnologiilor specifice redate în partea a patra a lucrării. Trebuie făcută însă remarca cu valabilitatea generală, că realizarea întocmai a tratamentelor preliminare are o deosebită importanţă asupra întregului proces de refrigerare, influenţând în final atât calitatea produselor refrigerate cât şi mărimea duratei acceptabile de păstrare.

1

3.2. Metode de refrigerare

În funcţie de natura şi caracteristicile finale ale produsului precum şi de scopul urmărit, refrigerarea se poate realiza prin una dintre următoarele metode principale:

- refrigerarea cu aer răcit;- refrigerarea în aparate cu perete despărţitor;- refrigerarea cu apă răcită;- refrigerarea cu gheaţă de apă.Indiferent de metoda aplicată, un proces de refrigerare poate fi caracterizat din

punct de vedere al intensităţii de răcire prin viteza de răcire. Aceasta se defineşte, pentru produsele alimentare solide sau lichide dar care nu curg în timpul răcirii, prin raportul dintre scăderea temperaturii centrului termic al produsului şi intervalul de timp necesar acestei scăderi. Cum însă procesul de refrigerare, ca de altfel orice proces de răcire; este un proces tipic nestaţionar de transfer de căldură, însăşi definiţia vitezei de răcire este deficitară. într-adevăr, viteza de răcire, conform definiţiei de mai sus, este în toate cazurile variabilă pe parcursul unui proces de refrigerare. Din aceste motive, se acceptă drept criteriu de comparaţie a intensităţii proceselor de refrigerare viteza de răcire globală definită ca raportul dintre scăderea totală a temperaturii medii a produsului (diferenţa dintre temperatura medie iniţială şi medie finală) şi durata totală a procesului de refrigerare.

Un proces de refrigerare se poate considera terminat atunci când temperatura medie a produsului supus răcirii a atins valoarea temperaturii la care urmează a fi depozitat sau valoarea temperaturii necesare prelucrării ulterioare refrigerării propriu-zise.

3.3. Refrigerarea cu aer răcit

Refrigerarea cu aer răcit este metoda cea mai răspândită datorită în primul rând faptului că este pretabilă marii majorităţi a produselor alimentare.

Indiferent de natura şi caracteristicile produselor supuse răcirii şi de sistemul constructiv utilizat, un spaţiu de refrigerare cu aer cuprinde în esenţă următoarele elemente:

a) o incintă izolată termic;b) produse alimentare supuse răcirii;c) schimbătorul de căldură în care este răcit aerul (vaporizatorul instalaţiei

frigorifice aferente, răcitorul de aer cu agent intermediar ş.a.).d) circulaţia aerului între răcitor-produse-răcitor.Aerul, la trecerea peste răcitorul de aer, îşi scade temperatura şi îşi reduce

umiditatea absolută, iar la trecerea peste produse se încălzeşte şi se umidifică. Procesul de refrigerare se poate realiza:- în mod discontinuu (în şarje), caz în care spaţiul de răcire este încărcat cu

produsele calde care rămân în poziţie fixă până la terminarea procesului de refrigerare;- în mod continuu, caz în care în spaţiul de răcire sunt introduse continuu

produsele calde care parcurg spaţiul răcit (perioada de timp în care sunt refrigerate) şi tot în mod continuu sunt evacuate produsele deja refrigerate;

- în mod semicontinuu, caz în care la anumite intervale de timp sunt introduse în spaţiul răcit produse calde şi concomitent evacuate produsele deja refrigerate.

Principalii parametri ai aerului utilizat într-un proces de refrigerare sunt

2

temperatura, umiditatea relativă şi viteza la nivelul produselor.Temperatura aerului de răcire în cazul sistemelor de refrigerare discontinue sau

semicontinue este variabilă tot timpul procesului de răcire, având valori mai ridicate la începutul procesului şi ajungând în final la valori de 4°C...10°C mai scăzute decât temperatura produselor refrigerate.

În cazul sistemelor de răcire continue, deoarece sarcina termică este aproximativ constantă pe toată durata procesului, temperatura aerului îşi menţine practic aceeaşi valoare în tot timpul răcirii. Nivelele temperaturilor aerului în aceste cazuri sunt net mai coborâte decât în cazul sistemelor discontinue, ajungând la -0°C...-18°C în tehnologiile de refrigerare rapidă a cărnii în carcase. Refrigerarea poate fi realizată cu unul sau mai multe nivele ale temperaturii aerului.

Deoarece viteza de răcire este apreciabilă, refrigerarea având o durată de câteva ore, produsele prezintă diferenţe notabile între temperaturile centrului lor termic şi temperaturile suprafeţelor. De aceea, sistemele de refrigerare continuă cuprind, în general două faze. În prima fază se realizează refrigerarea propriu-zisă, extrăgându-se de la produs cea mai mare parte a căldurii necesară refrigerării, iar în faza a doua se desăvârşeşte refrigerarea şi se realizează egalizarea temperaturilor produsului. De cele mai multe ori, faza a doua este discontinuă. Durata acesteia este mai mare decât durata refrigerării propriu-zise.

Viteza aerului în spaţiile de refrigerare are o importanţă determinată asupra duratei procesului de răcire. Alegerea unei anumite viteze a aerului la nivelul produselor răcite este determinată în funcţie de durata impusă a procesului de răcire.

Pornind de la viteze ale aerului corespunzătoare convecţiei naturale (0,1 m/s...0,4 m/s), creşterea vitezei aerului prin intermediul ventilatoarelor, conduce la creşterea vitezei de răcire prin creşterea coeficientului de convecţie termică la suprafaţa produsului, . Această creştere a coeficientului de convecţie termică este considerabilă până la o anumită valoare a vitezei aerului, după care creşterea în continuare a vitezei aerului conduce la creşteri neînsemnate ale coeficientului de convecţie. În afara acestui aspect legat de creşterea vitezei aerului în vederea măririi vitezei de răcire, există şi aspecte legate de consumul de energie necesar vehiculării aerului şi aspecte legate de transferul căldurii în interiorul produsului. Într-adevăr, în timp ce coeficientul de convecţie termică este proporţional cu o putere subunitară a vitezei aerului, căderile de presiune pe circuitul aerului sunt, teoretic, proporţionale cu pătratul vitezei aerului, iar energia necesară antrenării ventilatoarelor, E, este (tot teoretic) proporţională cu cubul vitezei aerului:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

în care A, B, C sunt constante în raport cu viteza aerului, , iar exponentul n mai mic decât 1.

Cele de mai sus conduc la necesitatea ca viteza aerului să fie mărită numai până la o valoare limită peste care consumul de energie electrică la ventilatoare devine

3

prohibitiv de mare în comparaţie cu avantajele pe care le aduce. În plus, creşterea vitezei aerului determină o scădere importantă a temperaturii suprafeţei produsului datorită rezistenţei termice conductive care se opune propagării căldurii dinspre centrul termic al produsului spre suprafaţa acestuia. Scăderea temperaturii suprafeţei produsului determinată de cei doi factori, creşterea coeficientului de convecţie ca urmare a creşterii vitezei aerului şi respectiv imposibilitatea propagării căldurii cu aceeaşi intensitate prin conducţie de la centrul produsului spre suprafaţă) conduce la scăderea diferenţei dintre temperatura suprafeţei produsului şi cea a aerului. Acest fapt conduce la micşorarea fluxului de căldură de la produs spre aer şi, deci, la frânarea transferului de căldură, ceea ce nu justifică creşterea vitezei aerului peste anumite valori.

Trebuie, în sfârşit, menţionat şi faptul că odată cu mărirea vitezei aerului la nivelul produselor cresc şi pierderile în greutate ca urmare a intensificării transferului de masă la suprafaţa produselor. Această creştere a pierderilor în greutate este însă, în general, compensată pe total proces datorită scăderii duratei de răcire, aşa încât este de aşteptat ca la viteze mai mari ale aerului, pierderile totale în greutate ale produselor să fie mai mici.

O problemă de o deosebită importanţă practică este asigurarea unei distribuţii cât mai uniforme a vitezelor aerului în spaţiul de refrigerare în aşa fel încât toate produsele supuse răcirii să beneficieze de condiţii similare de răcire. O distribuţie neuniformă a aerului în spaţiul de refrigerare conduce la prelungirea duratei totale a procesului datorită zonelor în care vitezele aerului la nivelul produselor sunt mai mici, produsele din aceste zone rămânând în urma celorlalte produse din punct de vedere al răcirii.

Asigurarea unor condiţii similare de răcire pentru toate produsele din spaţiul de refrigerare se realizează prin alegerea unui sistem adecvat de distribuţie a aerului şi printr-o corectă aşezare a produselor în corelare cu sistemul concret de recirculare a aerului.

Umiditatea aerului poate influenţa asupra pierderilor în greutate a produselor supuse refrigerării. În acest sens sunt recomandate umidităţi cât mai ridicate ale aerului pentru a se obţine pierderi în greutate mai mici.

Spaţiile tehnologice în care se realizează refrigerarea pot fi convenţional împărţite în tunele de refrigerare şi camere de refrigerare. Refrigerarea în aer se mai poate realiza şi în aparate specifice de refrigerare pentru anumite grupe de produse, aparate care vor fi descrise în capitolele de aplicaţii ale tehnologiilor frigorifice.

Tunelele de refrigerare sunt spaţii care, în general, au lungimea de 3...5 ori mai mare decât lăţimea. Vitezele aerului în tunelele de refrigerare încărcate cu produse au valori cuprinse între 1 m/s şi 2 m/s, putând ajunge şi la valori mai mari în cazul tunelelor de refrigerare rapidă.

În funcţie de natura produselor răcite, tunelele de refrigerare pot fi cu circulaţie predominant longitudinală, predominant transversală sau predominant verticală.

În cazul circulaţiei predominant longitudinală, răcitorul de aer 1 poate fi montat la un capăt al tunelului (v. fig. 8.1), deasupra tavenului fals 5, sau pe peretele lateral în lungul tunelului, în acest din urmă caz circulaţia longitudinală a aerului realizându-se în plan orizontal (în locul tavanului fals fiind prevăzut un perete lateral fals). Ventilatorul 2 aspiră aerul din tunel, îl trece peste răcitor şi-l trimite în tunel prin gura de refulare amplasată la capătul opus, după ce aerul parcurge canalul format de planşeul tunelului şi tavanul fals 5. Aerul trece printre produsele 4 aşezate pe rastele, cărucioare sau suspendate pe cârlige agăţate de linii aeriene. Aerul parcurge astfel tunelul de-a lungul lui şi pentru o mai intensă spălare cu aer a produselor, se montează, uneori, şicanele 6.

4

În cazul circulaţiei transversale, răcitoarele sunt montate pe un perete lateral al tunelului. Aerul, după ce trece peste răcitor, este refulat în tunel pe care îl parcurge transversal. Pentru obţinerea aceleiaşi viteze a aerului, în cazul tunelelor cu circulaţie transversală, debitele de aer sunt mult mai mari decât în cazul tunelelor cu circulaţie longitudinală din cauza secţiunilor mai mari de curgere a aerului.

Tunelele de refrigerare cu circulaţie verticală a aerului se folosesc în special la răcirea cărnii în carcase. Sunt prevăzute cu un plafon fals cu fante. În spaţiul dintre planşeu şi tavanul fals se realizează o cameră de presiune constantă care permite o distribuţie uniformă a aerului la nivelul carcaselor.

Tunelele de refrigerare cu funcţionare continuă sunt prevăzute cu conveiere prin intermediul cărora se asigură în permanenţă introducerea şi evacuarea produselor răcite.

Camerele de refrigerare sunt spaţii în care răcirea este mai lentă decât în cazul tunelelor de refrigerare datorită vitezelor de aer mai mici. Debitele ventilatoarelor sunt determinate de viteza de răcire care se urmăreşte a se realiza, de natura şi dimensiunile produselor, de sistemul de distribuţie al aerului ş.a. Vitezele de aer au valori peste 0,3 m/s, ceea ce corespunde în general la 50...100 recirculări orare (numărul de recirculări se defineşte prin raportul dintre volumul de aer vehiculat de ventilatoare timp de o oră şi volumul spaţiului de răcire).

Distribuţia aerului în cameră se realizează fie prin refulare directă şi aspiraţie liberă (caz în care se utilizează răcitoarele de aer montate pe perete, pe tavan sau pardosea), fie printr-un sistem de canale de refulare şi aspiraţie prevăzute cu fante şi orificii.

O importanţă deosebită pentru obţinerea vitezelor de răcire scontate într-o cameră de refrigerare o are modul de aşezare a produselor în spaţiul de refrigerare. Aşezarea trebuie făcută astfel încât să se asigure o circulaţie uniformă a aerului pe lângă fiecare produs. Interspaţiile dintre produse trebuie orientate în direcţia de curgere a

■

5

Fig. 3.1. Secţiunea longitudinală în plan vertical printr-un tunel de refrigerare cu circulaţia aerului predominant longitudinală:

1- răcitor de aer; 2 – electroventilator; 3- spaţiu frigorific izolat termic;4 – rastele, stelaje, containere etc; 5 – tavan fals;

6 şicane pentru evitarea baipasării aerului; 7 – tavă de scurgere a apei de la decongelarea răcitorului de aer

aerului în aşa fel încât să nu se obţină căderi prea mari de presiune, pe circuitul aerului.Uneori, refrigerarea este urmată de o depozitare în stare refrigerată care se poate

face fie în acelaşi spaţiu (cel mai adesea), fie în camere de depozitare construite asemănător cu camerele de refrigerare, dar la care puterea frigorifică instalată la răcitoarele de aer şi intensitatea circulaţiei aerului sunt mult mai mici.

3.4. Refrigerarea în aparate schimbătoare de căldură cu perete despărţitor

Metoda este utilizată la răcirea lichidelor (lapte, bere, vin, smântână, mixul de îngheţată ş.a.). Răcirea se realizează în aparate schimbătoare de căldură în care de o parte a peretelui despărţitor circulă un agent de răcire, iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit. Agentul de răcire poate fi un agent frigorific, un agent intermediar sau apă. Sunt de preferat agenţii de răcire care, în cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi, nu afectează calitatea produsului. Astfel de agenţi sunt apa, soluţia de alcool-apă ş.a. În cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind în circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă.

Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă, în şarje (vane cu pereţi dubli, vane cu serpentină imersată) sau cu funcţionare continuă (aparate cu plăci, aparate multitubulare în manta, aparate cu fascicol de ţevi în ţeava, aparate ţeavă în ţeavă sau aparate cu stropire exterioară).

Vanele cu pereţi dubli sunt recipienţi în care agentul de răcire circulă în spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior, iar lichidul care trebuie răcit se află în recipient. Pentru mărirea vitezei de răcire, la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care, prin mişcarea imprimată lichidului, măresc coeficientul de convecţie termică. În cazul vanelor cu serpentină imersată, agentul de răcire circulă la interiorul ţevilor serpentinei.

Există variante de aparate prevăzute atât cu manta dublă, cât şi cu serpentină interioară. În acest caz, viteza de răcire este mai mare şi, deci, duratele procesului sunt mai mici.

Aparatele cu plăci sunt larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă: coeficienţi global de transfer termic ridicaţi, consumuri specifice de metal mici, gabarite reduse, posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci, posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare. În plus, cu acelaţi tip de plăci, deci practic cu acelaşi aparat, se poate realiza într-un compartiment răcirea, iar în alt compartiment, înseriat cu primul (de partea lichidului alimentar), o încălzire pentru pasteurizare.

Aparatele multitubulare în manta sunt de obicei de tipul orizontal. Agentul de răcire circulă în spaţiul dintre ţevi şi manta, iar lichidul alimentar circulă în interiorul ţevilor pentru a fi astfel posibilă curăţirea şi dezinfecţia. Datorită construcţiei, aceste aparate pot funcţiona cu presiuni mai mari faţă de cazul aparatelor cu plăci, ceea ce permite utilizarea agenţilor frigorifici ca agenţi de răcire.

Aparatele cu fascicol de ţevi în ţeavă şi aparatele ţeavă în ţeavă au de regulă gabarite şi greutăţi mai mari în raport cu cele multitubulare în manta (la o aceeaşi putere termică).

Aparatele cu stropire exterioară sunt constituite în ţevi în formă de serpentine sau de tip grătar, la interiorul cărora curge agentul de răcire. Lichidul care trebuie răcit este distribuit la partea superioară a suprafeţelor de răcire, curgând sub formă de peliculă pe ţevi. Aceste aparate se pretează în cazurile în care, tehnologic, este necesară

6

o bună aerare a lichidului. Are avantajul unei uşoare curăţiri şi dezinfectări dar este din ce în ce mai puţin utilizat la răcirea lichidelor alimentare datorită celor două mari dezavantaje: uşoară contaminare microbiologică prin contact direct şi intens cu aerul şi pierderi mari în greutate prin evaporare.

3.5. Depozitarea produselor refrigerate

Refrigerarea produselor alimentare, prin una dintre metodele descrise în paragraful anterior, este urmată de cele mai multe ori de o depozitare de scurtă durată în acelaşi spaţiu în care s-a făcut refrigerarea sau în alte spaţii răcite destinate special depozitării.

Aşa cum s-a văzut , temperaturile scăzute, deasupra punctului de congelare a produselor, frânează dar nu opresc total dezvoltarea şi înmulţirea microorganismelor, mai ales a celor psihrofile.

Modificările biochimice şi chimice din produsele de origine animală determinate de enzime sunt de asemenea încetinite de temperaturile scăzute.

În carnea animalelor, imediat după sacrificare, aceste modificări pot mai întâi ameliora calitatea. După terminarea proceselor din perioada de rigor mortis urmează perioada de maturare, perioadă în care calitatea se conservă. La depozitări de lungă durată însă, în carne şi peşte se produce progresiv degradarea albuminei (fenomenul de autoliză) care poate conduce în final chiar la degradarea completă.

Pentru fiecare produs în parte, în funcţie de parametrii de depozitare care vor fi trataţi în continuare, există durate limită de depozitare peste care produsele perisabile devin inutilizabile. Pentru depozitarea produselor refrigerate este necesar, dar nu suficient, ca temperaturile să fie menţinute la valori scăzute toată durata depozitării.

În afara asigurării unor depozitări scăzute constante de depozitare mai trebuiesc respectate o serie de condiţii referitoare la :

- umiditatea aerului;- puritatea aerului (atât din punct de vedere al încărcăturii microbiologice cât şi

din punct de vedere al poluării de orice natură);- ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor;- ambalarea şi aşezarea produselor în spaţiul răcit;- refrigerarea prealabilă a produselor introduse în depozit;- compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse;- gradul de încărcare cu produse a spaţiului de depozitare;

- funcţionarea instalaţiei frigorifice (mai ales în sensul corelării permanente a puterii frigorifice cu necesarul de frig);

- asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor.

3.6. Condiţii recomandate la depozitarea produselor refrigerate

Temperatura aerului. Nivelul temperaturii aerului necesar în depozitele de produse refrigerate este determinat de tipul de produse depozitate. Acest nivel va fi însă întotdeauna mai scăzut, la limită egal, cu temperatura finală a produselor refrigerate, temperatura finală a produselor refrigerate, temperatură impusă de tehnologia de refrigerare respectivă. În capitolele de tehnologii frigorifice specifice diferitelor grupe

7

de produse alimentare, se vor analiza temperaturile optime de depozitare în stare regrigerată a acestora.

Pentru un acelaşi produs, nivelul temperaturii aerului la depozitare în stare refrigerată este influenţată de durata depozitării. Durate mai mari de depozitare necesită temperaturi mai scăzute de depozitare. Spre exemplificare, în fig. 3.2., sunt ilustrate încărcăturile microbiologice exprimate în mii de bacterii pe un cm2 de carne în funcţie de perioada de depozitare la diferite umidităţi ale aerului şi la temperaturi ale aerului de 4°C, 2°C şi 0°C. Se observă, de exemplu, că pentru umiditatea relativă a aerului de 95% şi la o temperatură de 0°C în aer, numărul de bacterii pe cm2 de carne este de cca 107

8

Fig.3.2. Creşterea numărului de bacterii pe carne în funcţie de timp, temperatură şi umiditatea relativă a aerului la o temperatură a cărnii de 4oC (a), 2oC (b) şi respectiv

0oC (c).

după 8 zile de depozitare, în timp ce la o temperatură de 4°C numărul bacteriilor atinge aproape 109 după aceeaşi perioadă, adică de cca 100 ori mai multe.

Pentru asigurarea temperaturii necesare a aerului, instalaţia frigorifică aferentă depozitului se va dimensiona în corelare cu caracteristicile produselor respective. Limitele admisibile între care poate varia temperatura aerului din depozit sunt de asemenea determinate de caracteristicile produselor. Menţinerea temperaturii între limitele admisibile necesită prevederea reglării automate a acesteia, de cele mai multe ori, această reglare se face prin intermediul unor bucle de reglare automată bipoziţională.

În general, pentru depozitarea în stare refrigerată a produselor alimentare de origine animală se admit pentru temperatura aerului variaţii de ±1°C...±2°C. Sunt însă şi produse, cum ar fi peştele, ouăle şi bananele, la care variaţiile admisibile ale temperaturii aerului sunt mai retrânse, ajungând până la ± 0,5°C.

Din punct de vedere al pierderilor în greutate, la depozitarea unor produse, utilizarea de temperaturi scăzute ale aerului micşorează presiunea parţială a vaporilor de apă din aer, fapt care determină o creştere a pierderilor în greutate.

Umiditatea relativă a aerului. Pe lângă temperatură, umiditatea relativă a aerului are o influenţă importantă asupra comportării produselor refrigerate la depozitare.

Umidităţi relative ridicate favorizează dezvoltarea microorganismelor, mai ales la temperaturi ridicate ale aerului din depozit. Astfel, de exemplu, pentru carne, numărul bacteriilor creşte relativ lent, la umiditatea relativă de 75% şi la temperatura de 0°C, nedepăşind 105 pe 1 cm2 de carne după 8 zile de depozitare, în timp ce la 95% umiditate relativă, după 8 zile numărul bacteriilor ajunge aproape 108 pe 1 cm2 de carne.

Umidităţi ridicate ale aerului determină pentru unele produse o intensificare a dezvoltării de mucegaiuri şi în consecinţă determină dezvoltarea de mirosuri.

Rezultă deci că, din punct de vedere microbiologic sunt de dorit umidităţi cât mai scăzute ale aerului.

În acelaşi timp însă, o umiditate scăzută a aerului determină pierderi în greutate a produselor mai mari decât în cazul unei umidităţi mai ridicate.

În plus, uscarea suprafeţei produselor determină în general scăderea valorii comerciale a acestora. Cele două aspecte cu influenţe diferite, respectiv aspectul microbiologic şi cel al pierderilor în greutate, determină nivelul optim al umidităţii relative a aerului din depozit. De reţinut este faptul că, în general, valori ale umidităţii aerului sub 85% conduc la pierderi în greutate exagerate ale produselor depozitate în stare refrigerată.

Pentru a creşte nivelul umidităţii relative a aerului este necesară scăderea nivelului temperaturii aerului. Umiditatea aerului nu are practic influenţe asupra reacţiilor chimice, biochimice din produsele depozitate în stare refrigerată. Limitele admisibile de variaţie ale umidităţii aerului sunt determinate de natura produsului depozitat şi de nivelul temperaturii aerului. La temperaturi mai ridicate ale aerului, limitele admisibile de variaţie ale umidităţii relative ale aerului sunt mai mici.

Dacă diferenţele între temperatura produselor depozitate şi temperatura aerului sunt mici, atunci trebuie evitate creşteri exagerate ale temperaturii aerului şi ale umidităţii acestuia, deoarece pot să producă pe suprafaţa produsului condensări. Fenomenul de condensare (care are un efect net defavorabil din punct de vedere microbiologic) se poate produce atunci când temperatura termometrului umed al aerului este mai mare decât temperatura suprafeţei produselor.

Puritatea aerului. În interiorul spaţiilor frigorifice de depozitare a produselor

104

9

refrigerate trebuie asigurată o puritate cât mai mare a aerului. Poluarea aerului interior este determinată de zestrea iniţială de încărcătură microbiologică şi de substanţe chimice poluante, de degajările de substanţe sau mirosuri ale produselor, precum şi de dezvoltarea microorganismelor în timpul ventilării aerului.

Pentru micşorarea poluării aerului interior este necesară o împrospătare, de obicei periodică. Aerul proaspăt introdus, trebuie filtrat şi tratat termic până la atingerea temperaturii de regim interior. Dacă debitul de aer proaspăt introdus este relativ mare, atunci, pentru a asigura neperturbarea parametrilor aerului interior, se procedează la o tratare completă, în sensul aducerii lui la nivelul aerului interior atât ca temperatură, cât şi ca umiditate. În acest fel se evită şi pericolul condensării vaporilor de apă pe suprafaţa produselor.

Debitul de aer proaspăt şi frecvenţa introducerii lui în depozitele de produse refrigerate se determină în funcţie de natura produselor, durata lor de depozitare, de volumul spaţiilor de depozitare şi de frecvenţa introducerii şi scoaterii de produse în şi din depozit.

Compoziţia atmosferei interioare spaţiului de depozitare. Pentru depozitarea unor specii de fructe şi legume, se utilizează o compoziţie modificată a aerului interior spaţiului de depozitare care constă, în principal, în reducerea conţinutului de oxigen şi creşterea conţinutului de dioxid de carbon.

Utilizarea atmosferei modificate de depozitare în stare refrigerată, determină o reducere a proceselor de respiraţie, inhibarea dezvoltării microorganismelor şi prelungirea duratei de păstrare a produselor în condiţiile menţinerii calităţii acestora.

Ventilaţia şi distribuţia aerului. Sistemul de ventilaţie a aerului în interiorul spaţiilor frigorifice pentru depozitarea produselor refrigerate este determinat de tipul de depozit şi de natura produselor.

În cazul depozitelor cu elemente de răcire, circulaţia aerului este asigurată de convecţia naturală.

Ventilaţia mecanică a aerului intensifică transferul de căldură la nivelul produselor şi uniformizează temperaturile şi umidităţile aerului.

Distribuţia aerului are o deosebită importanţă în asigurarea unor condiţii cât mai apropiate de depozitare pentru toate produsele. Orientativ, debitul total de aer recirculat este de cea 1 m3/h pentru fiecare 1 kcal/h necesar de frig.

În funcţie de natura produselor depozitate, vitezele recomandate ale aerului au valori cuprinse între 0,3 m/s şi 0,7 m/s la nivelul produselor.

În general, sistemul de ventilaţie este prevăzut şi cu posibilitatea de introducere a aerului proaspăt.

Ambalarea şi modul de aşezare a produselor. O mare parte dintre produsele alimentare refrigerate sunt introduse la depozitare în stare ambalată.

Dacă ambalarea se face fără vacuumare, atunci trebuie asigurată o etanşeitate cât mai bună a ambalajului. Materialele folosite pentru ambalaje trebuie să nu reacţioneze în nici un fel cu produsul, să aibă o permeabilitate cât mai redusă la vapori de apă, să fie impermeabile la lichide şi grăsimi.

Modul de aşezare a produselor în depozit trebuie să asigure condiţii bune de circulaţie a aerului printre produse. La aşezarea produselor trebuiesc respectate anumite distanţe minime între produse şi pereţi, stâlpi sau tavan. Dispoziţia produselor în depozit este de preferat să se facă lotizat şi cu interspaţii corespunzătoare între loturi pentru a permite o manipulare corectă şi posibilitatea permanentă de control.

În general este de dorit ca toate produsele introduse la depozitare să fie corect şi

10

total refrigerate în prealabil, astfel încât, în timpul depozitării, temperatura acestora să nu mai suporte variaţii.

Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor. Depozitarea mai multor tipuri de produse alimentare refrigerate în acelaşi spaţiu devine posibilă numai dacă acestea nu se influenţează reciproc din nici un punct de vedere.

Compatibilitatea la depozitare mixtă este determinată în principal de degajarea de mirosuri, respectiv de capacitatea de a reţine mirosuri şi de posibilitatea contaminării microbiene.

Din punct de vedere al degajării şi reţinerii de mirosuri, există produse alimentare care degajă puternic mirosuri specifice, cum ar fi peştele şi unele brânzeturi şi produse alimentare care au o mare capacitate de a reţine aceste mirosuri, cum ar fi untul, smântână, carnea ş.a. Din acest motiv, aceste două categorii de produse sunt incompatibile la depozitare mixtă în acelaşi spaţiu frigorific.

Din punct de vedere al posibilităţilor de contaminare microbiană, produsele care în procesul de fabricaţie utilizează anumite încărcături microbiene utile (salamurile crude, unele sortimente de brânză) reprezintă surse de contaminare pentru alte produse. Unele subproduse de abator au de asemenea o încărcătură microbiană care poate constitui sursă de contaminare pentru alte produse.

Dintre toate produsele, cele mai puţin rezistente la contaminări microbiene sunt carnea, (în special carnea tocată) ouăle şi cele mai multe produse culinare.

Gradul de încărcare cu produse ale spaţiului de depozitare. Prin proiect, un spaţiu frigorific pentru depozitarea produselor refrigerate este dimensionat şi echipat pentru o anumită capacitate de încărcare cu produse, în funcţie de natura produselor ş.a. În consecinţă, spaţiul respectiv se va încărca numai la capacitatea sa nominală. Atât supraîncărcarea cu produse, cât şi subîncărcarea cu produse au efecte negative asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor în greutate.

Exploatarea spaţiului tehnologic şi a instalaţiei frigorifice aferente. Este recomandabil ca spaţiul tehnologic de depozitare a produselor refrigerate să fie conceput şi exploatat numai în scopul de păstrare a produselor refrigerate. În acest caz, în depozit vor fi introduse numai produse deja refrigerate, evitându-se variaţiile importante de temperatură şi umiditate a aerului care s-ar produce la introducerea de produse calde.

Pentru asigurarea condiţiilor de microclimat necesare unei bune depozitări a produselor refrigerate, trebuie ca permanent să existe egalitate între necesarul de frig şi puterea frigorifică a răcitoarelor de aer. Pentru aceasta, este recomandabilă şi necesară ajustarea automată a puterii frigorifice a compresoarelor instalaţiei frigorifice aferente depozitului respectiv. De asemenea, de regulă, se prevede reglarea temperaturii aerului.

Dat fiind faptul că în cele mai multe cazuri temperatura medie a suprafeţei răcitorului de aer se află sub temperatura punctului de rouă a aerului, pe această suprafaţă se formează de obicei zăpadă care se acumulează în timp. Ca urmare a acestei acumulări, puterea frigorifică a răcitorului de aer scade, atât datorită micşorării coeficientului global de transfer termic, cât şi datorită scăderii debitului de aer al ventilatoarelor. Se impune în consecinţă decongelarea periodică a răcitoarelor de aer. Frecvenţa necesară a decongelării depinde de mulţi factori, printre care: aportul de umiditate de la produse, nivelul temperaturii suprafeţei răcitorului, limita admisibilă a scăderii puterii frigorifice şi a debitului de aer ş.a.

Deoarece prin secţiunea uşii deschise pătrunde în depozit o cantitate apreciabilă de căldură şi umiditate, este foarte important ca manipulările de produse să se facă în

11

aşa fel, încât să se reducă la minimum perioada de timp în care uşile stau în poziţie deschisă.

Măsuri igienico-sanitare. Deoarece la temperaturile uzuale ale aerului din spaţiile de depozitare a produselor refrigerate, ca de altfel şi din spaţile frigorifice de refrigerare, microorganismele psihrofile au condiţii de dezvoltare, se impun măsuri severe de asigurare a curăţeniei şi măsuri suplimentare de dezinfecţie.

Un prim aspect igienico-sanitar este legat de încărcătura microbiană iniţială a produselor care urmează a fi refrigerate sau depozitate în stare refrigerată. În acest sens se impune respectarea tututror măsurilor preliminare răcirii care să asigure o încărcătură microbiană minimă a produselor, măsuri care depind de natura acestor produse şi care vor fi analizate în capitolele de aplicaţii ale tehnologiilor frigorifice.

Al doilea aspect al asigurării igienei este legat de spaţiile tehnologice propriu-zise. Curăţenia permanentă în interiorul spaţiilor răcite este strict necesară. Pentru aceasta se vor îndepărta resturile de produse şi oricare corpuri străine care constituie focare de contaminare microbiologică. Spălarea spaţiilor tehnologice se face cu apă caldă sub presiune şi detergent. După curăţire şi spălare urmează operaţia de dezinfectare care se efectuează de regulă numai după golirea de produse a spaţiului respectiv şi decongelarea completă a răcitoarelor de aer.

3.7. Sisteme de răcire la depozitarea produselor refrigerate

Spaţiile de depozitare a produselor refrigerate sunt prevăzute cu aceleaşi sisteme de răcire ca şi cele de la spaţiile frigorifice pentru refrigerare.

În ultima perioadă de timp, pe plan mondial, se manifestă tendinţa ca spaţiile frigorifice de depozitare să fie prevăzute cu mai multe răcitoare de aer montate de-a lungul unui perete: fiecare dintre aceste răcitoare de aer fiind cu funcţionare independentă, în aşa fel, încât să poată fi decongelate secvenţial. Concomitent cu aceasta, există tendinţa de automatizare a decongelării, astfel încât, prin intermediul unui programator automat, la intervale prestabilite de timp, fiecare dintre răcitoare este decongelat automat.

Răcitoarele de aer independente ("unit-coolere") au de cele mai multe ori aspiraţia şi refularea liberă fără utilizarea de tubulaturi de aspiraţie sau sisteme de distribuţie a aerului.

Dacă sistemul de răcire este constituit dintr-un singur răcitor, atunci acesta este racordat la un sistem de circulaţie şi distribuţie a aerului care depinde de natura produsului depozitat, de modul de aşezare a produselor ş.a.

În cele mai multe cazuri, în tunelele de refrigerare, după terminarea procesului de răcire, are loc şi depozitarea, pentru o anumită perioadă de timp, a produselor refrigerate. În acest scop însă, regimul de funcţionare a tunelelor se modifică în sensul acordării puterii frigorifice şi debitului de aer ale răcitoarelor de aer cu necesarul de frig mult micşorat. De cele mai multe ori, acesta se rezumă la trecerea ventilatoarelor pe o turaţie redusă şi reglarea temperaturii aerului interior.

3.8. Manipularea şi transportul produselor refrigerate

12

Modul de manipulare şi mijloacele utilizate în acest scop sunt în funcţie de natura produsului, mărimea unităţii respective şi gradul de dotare a acesteia din punct de vedere tehnic.

Un aspect important care trebuie avut în vedere la manipularea şi transportul produselor refrigerate este prevenirea condensării vaporilor de apă din atmosferă pe produse. Condensarea poate să se producă atunci când temperatura produselor refrigerate este sub punctul de rouă al aerului înconjurător. Pericolul condensării este mai mare vara (când temperatura aerului exterior este ridicată) şi este cu atât mai mare cu cât umiditatea aerului este mai ridicată.

Pentru prevenirea condensării pe produse a vaporilor de apă din aer la scoaterea din depozite este recomandabilă, în unele cazuri, operaţia denumită temperare. Această operaţie constă în încălzirea parţială a produselor refrigerate înainte de a veni în contact cu aerul exterior, până când temperatura suprafeţei lor creşte peste temperatura punctului de rouă al aerului exterior. În funcţie de durata în care produsele scoase din depozite vor sta în contact cu aerul exterior, de natura produselor, de dimensiunile

13

Fig.3.3. Temperaturi minime de încălzire a produselor refrigerate la scoaterea din depozit în funcţie de parametrii aerului ambiant, în vederea evitării condensării

acestora şi de intensitatea circulaţiei aerului exterior peste produse, temperarea se face până la o anumită temperatură peste cea a punctului de rouă al aerului exterior. Orientativ, în fig. 3.3. sunt redate temperaturile minime până la care trebuiesc încălzite produsele scoase din depozit pentru a se preveni condensarea în funcţie de temperatura şi umiditatea relativă a aerului exterior.

Pentru transportul produselor refrigerate se utilizează mijloace de transport auto, feroviare, navale sau aeriene, prevăzute cu instalaţii proprii de producere a frigului sau cu posibilităţi de menţinere a microclimatului interior fără instalaţii de producere a frigului (răcire cu gheaţă de apă, cu gheaţă carbonică, răcire cu zerotoare).

14

IV. CONGELAREA

4.1. Aspecte generale privind congelarea

Congelarea constă în răcirea produselor alimentare până la temperaturi inferioare punctului de solidificare a apei conţinute în produs, adică o răcire cu formare de cristale de ghiaţă.

Scopul principal al congelării este conservarea produselor alimentare perisabile. Din acest punct de vedere, congelarea, ca metodă de conservare, măreşte durata admisibilă de păstrare a produselor alimentare de peste 5 ... 50 ori faţă de conservarea prin refrigerare.

Mărirea conservabilităţii obţinută prin congelare (asigurându-se şi condiţiile necesare depozitării în stare congelată) se bazează pe efectele temperaturilor scăzute de încetinire puternică sau inhibare completă a dezvoltării microorganismelor, de reducere sau stopare a proceselor metabolice în cazul produselor cu viaţă şi de reducere a reacţiilor chimice şi biochimice.

Având în vedere nivelele temperaturilor minime de înmulţire a microorganismelor psihrofile, se consideră ca valoare maximă a temperaturii de congelare a produselor alimentare, în general, temperatura de -10°C. Sub această temperatură, dezvoltarea microorganismelor este practic neglijabilă. În cadrul tehnologiilor de congelare a diferitelor produse alimentare de origine animală se folosesc însă temperaturi mai scăzute în produs şi eventual, se utilizează metode de inactivare a enzimelor proprii, în vederea reducerii activităţii tuturor agenţilor modificatori.

Congelarea asigură mărirea apreciabilă a conservabilităţii produselor alimentare, dar aceasta necesită respectarea, pe lângă condiţiile impuse de specificul tehnologiei respective şi a unei serii de condiţii general valabile :

- utilizarea unor materii prime şi produse de calitate corespunzătoare; introducerea acestora în spaţiile sau aparatele de congelare cât mai repede posibil după producerea lor (excepţie făcând produsele a căror tehnologii impun o anumită durată între momentul producerii şi introducerii la răcire, durată necesară desfăşurării unor procese biochimice);

- asigurarea tuturor elementelor igienico-sanitare necesare evitării contaminării cu microorganisme a produselor înaintea congelării sau după decongelare;

- asigurarea unor temperaturi de refrigerare adecvate în cazurile în care produsele nu sunt introduse direct în spaţiile sau aparatele de congelare sau nu sunt utilizate imediat după decongelare;

- evitarea congelării produselor alimentare improprii consumului, deoarece această metodă de conservare nu îmbunătăţeşte calităţile iniţiale; în cazul unor specii de legume şi fructe este necesară inactivareaenzimelor endogene şi care de regulă se face prin tratament termic – denumit blanşare.

Într-o accepţiune mai largă, procesul tehnologic de conservare prin congelare a unui produs poate cuprinde următoarele faze: tratamentul sau tratamentele preliminare, congelarea propriu-zisă, ambalarea, depozitarea în stare congelată, transportul, decongelarea, păstrarea de scurtă durată în stare decongelată până la consum sau utilizare într-un proces de fabricaţie.

Înainte de a fi supuse congelării propriu-zise, produsele alimentare sunt supuse unor operaţii şi tratamente preliminare specifice tipului de produs, metodei de congelare

15

utilizate şi scopului căruia îi este destinat produsul respectiv.În cazul în care produsul nu este supus congelării în faza "caldă", atunci

refrigerarea poate fi privită ca un tratament preliminar.Ca tratamente şi operaţii preliminare pot fi amintite: îndepărtarea părţilor

necomestibile, spălarea, sortarea, blanşarea, răcirea, porţionarea, ambalarea etc. Aplicarea corectă a acestor tratamente şi operaţii are o importanţă deosebită asupra calităţii ulterioare a produselor supuse congelării. Tratamentele şi operaţiile preliminare, fiind specifice fiecărui produs agroalimentar, vor fi analizate mai detaliat în cadrul capitolelor de tehnologii specifice redate în partea a treia a lucrării.

Pentru o înţelegere mai bună a metodelor de congelare este necesară definirea şi cunoaşterea elementelor de bază ale procesului de congelare.

Congelarea unui produs alimentar este procesul de răcire în care au loc următoarele fenomene fizice importante:

- solidificarea într-o anumită proporţie a apei conţinute în produs - mărirea volumului produsului;- întărirea consistenţei.Fenomenele fizice de mai sus au loc ca urmare a schimbului de căldură de la

produsul supus congelării către un mediu de răcire (aer, agenţi frigorifici intermediari sau criogenici etc). Temperatura mediului de răcire trebuie să fie mai scăzută decât temperatura medie finală a produsului supus congelării. Temperatura în produsele alimentare supuse congelării variază în timpul procesului de răcire în funcţie de timp şi locul punctului de măsură. Punctul cu temperatura cea mai ridicată la un moment dat poartă numele de centrul termic al corpului respectiv şi reprezită un indicator al aprecierii stadiului congelării (definiţia centrului termic este valabilă în condiţiile în care mediul de răcire are aceiaşi parametri principali (temperatură, viteză) în jurul corpului răcit.

Congelarea produselor agroalimentare se consideră finalizată în momentul în care temperatura sa medie este egală cu temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea. Datorită dificultăţilor mari în stabilirea temperaturii medii a produselor supuse congelării, se poate lua drept criteriu de apreciere a stadiului răcirii temperatura centrului termic. Această temperatură este de obicei cu câteva grade Celsius mai ridicată decât temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea produsului respectiv. La corpurile omogene centrul termic se află în centrul geometric al acestora.

Răcirea produselor alimentare sub 0°C este însoţită de un proces de formare a gheţii, începând cu o anumită temperatură, caracteristică fiecărui produs, denumită temperatura punctului crioscoplc.

Procesul de formare a gheţii începe atunci când sunt condiţii prielnice, prin agregarea unui grup de molecule de apă într-o particulă ordonată denumită nucleu de cristal. În mod obişnuit, formarea nucleului de cristal are loc la o subrăcire a apei sau soluţiei apoase. După formarea nucleelor de cristal are loc faza de creştere a acestora, fază care se desfăşoară la temperaturi foarte apropiate de temperatura punctului de congelare; aceasta înseamnă că iniţierea cristalizării se face cu un consum energetic mai mare decât desfăşurarea acesteia. Viteza de creştere a cristalelor de gheaţă este determinată în principal de temperatura şi viteza de preluare a călduri produsului. Astfel, dacă ceilalţi parametri rămân constanţi, odată cu scăderea temperaturii viteza de creştere a cristalelor scade, ca urmare a creşterii vâscozităţii fazei congelabile din produs. Scăderea temperaturii superficiale a produsului supus congelării, măreşte diferenţa de temperatură dintre suprafaţa şi faza încă necongelată, contribuind astfel la

16

mărirea vitezei de creştere a cristalelor de gheaţă.Viteza cu care avansează frontul de formare a cristalelor de gheaţă de la

suprafaţa produsului spre interiorul acestuia se numeşte viteză de congelare şi se exprimă de obicei în cm/h sau m/h.

Considerând un produs alimentar omogen sub formă de placă cu suprafaţa exterioară S (m2) prin care are loc schimbul de căldură cu mediul de răcire şi presupunând că la momentul frontul de gheaţă se găseşte la distanţa de suprafaţa S (spre centrul termic), într-un interval de timp elementar , frontul de gheaţă va înainta cu . Presupunând că temperatura mediului de răcire, şi temperatura la care are loc congelarea, , sunt constante pe durata congelării, cantitatea de căldură dQ preluată de la produs de către mediul de răcire va fi egală cu căldura latentă extrasă de la cantitatea de apă dW care congelează în stratul de grosime cu căldura latentă Din ipotezele de mai sus se poate scrie:

(4.1)

Cantitatea de apă (soluţie apoasă) dW poate fi determinată în funcţie de volumul de gheaţă dV ce se formează:

(4.2)

în care:- este densitatea produsului alimentar congelat, în kg/m3;

W- cantitatea totală de apă conţinută de produsul respectiv, în kg apă/kg, produs;K - coeficientul global de transfer termic de la frontul de gheaţă la mediul de

răcire, în kW/m2K.Coeficientul global de transfer termic, K este dat de relaţia:

(4.3)

în care: este coeficientul de convecţie de la mediul de răcire la suprafaţa frontului de

gheaţă, în kW/m2K; - coeficientul de conductibilitate termică a produsului congelat, în kW/mK.

Înlocuind relaţiile (4.2) şi (4.3) în relaţia (4.1), rezultă:

(4.4)

Notând viteza de congelare cu rezultă din (4.4):

17

(4.5)

În realitate, în marea majoritate a cazurilor, procesul de congelare este un proces nestaţionar în care temperatura mediului de răcire variază pe tot parcursul procesului în aşa fel încât viteza de răcire dată de relaţia (4.5) este tot timpul variabilă ca şi în cazul refrigerării. De aceea, pentru a caracteriza un proces de congelare din punct de vedere al intensităţii răcirii, se ia drept criteriu viteza medie liniară de congelare dată de relaţia:

(4.6)

în care:- este distanţa cea mai mică dintre centrul termic şi suprafaţa produsului, în

cm sau m; - durata congelării de la o temperatură iniţială uniformă de 0°C până la

temperatura care se urmăreşte a se obţine în centrul termic, în ore.

În funcţie de viteza medie liniară de congelare, , Institutul Internaţional al Frigului recomandă următoarea clasificare a metodelor de congelare:

- congelare lentă < 0,5 cm/h;- congelare rapidă = 0,5 ... 3 cm/h;- congelare foarte rapidă = 3 ... 10 cm/h;

- congelare ultrarapidă = 10 … 100 cm/h.

Viteza de congelare minimă la care are loc procesul de răcire trebuie astfel stabilită încât să nu producă modificări microbiologice şi enzimatice nedorite.

Clasificarea metodelor de congelare se poate face şi după alte criterii în afara vitezei medii de congelare. Astfel, în multe ţări, produsele conservate prin congelare se întâlnesc sub următoarele denumiri :

- produse congelate ("Frozen foodstuffş"); - produse congelate rapid ("Deep-Frozen foodstuffs").Produsele congelate sunt obţinute printr-o congelare obişnuită, pe parcursul

căreia, temperatura medie a acestora coboară sub -10°C într-o durată care nu permite declanşarea reacţiilor enzimatice şi microbiologice nedorite; depozitarea acestor produse congelate se face la temperaturi sub -10°C. Această metodă se caracterizează prin adoptarea unor viteze medii liniare de congelare de 0,1 ... 0,5 cm/h şi este folosită pentru produse cu grosimi mari, cum ar fi: carne în carcase, sau blocuri, unt sau alte grăsimi ambalate în lăzi etc.

Produsele congelate rapid se obţin la viteze medii liniare de congelare mai mari de 0,5 cm/h. Producerea, depozitarea şi distribuirea produselor congelate rapid presupunerespectarea următoarelor condiţii:- traversarea zonei de formare şi creştere a cristalelor de gheaţă (denumită şi zonă de congelare) într-un timp cât mai scurt. Pentru majoritatea produselor alimentare de origine animală zona de congelare este cuprinsă între -1 ... -5°C;

18

- temperatura medie a produselor să fie mai mică de -18°C;- depozitarea, transportul şi desfacerea produselor să se facă la

temperaturi mai mici de -18°C, fără variaţii importante ale acestora;- fiecare produs congelat rapid pus în vânzare va avea ambalaj individual inert faţă de conţinut, rezistent din punct de vedere mecanic, impermeabil;- interzicerea vânzării produselor alimentare sub denumirea de "produse congelate rapid" în cazul decongelării accidentale (parţiale sau totale), chiar dacă,ulterior, acestea au fost recongelate.

Respectarea condiţiilor de mai sus asigură o calitate superioră produselor congelate rapid, garantată din punct de vedere sanitar şi comercial.

4.2. Metode de congelare

Metoda de congelare defineşte mijloacele materiale şi modul în care este preluată căldura de la un produs în vederea congelării acestuia. În cadrul aceleiaşi metode.există variante de realizare practică denumite procedee de congelare. Trebuie subliniat faptul că în literatura de specialitate nu există consens în definirea noţiunilor de metodă de congelare, procedeu de congelare şi sistem de congelare.

În funcţie de modul de desfăşurare a procesului de congelare se deosebesc trei sisteme de congelare şi anume: cu funcţionare discontinuă (în şarje), cu funcţionare semicontinuă şi cu funcţionare continuă.

Sistemul de congelare cu funcţionare discontinuă (în şarje) presupune introducerea produselor ce vor fi supuse congelării în incinte special amenajate, după care instalaţia de răcire aferentă intră în funcţiune; după atingerea în produs a temperaturii prescrise, instalaţia de răcire se opreşte, iar produsele congelate sunt descărcate. Acest sistem de congelare este simplu, dar prezintă următoarele dezavantaje:- necesită manipulări importante ale produselor supuse congelării, datorită gradului redus de mecanizare şi automatizare a încărcării / descărcării acestora;- necesitatea supradimensionării instalaţiei frigorifice datorită neuniformităţii sarcinii termice;

- durate relativ mari de congelare;- staţionare îndelungată a produselor până la începerea procesului de congelare.Sistemul de congelare cu funcţionare semicontinuă se caracterizează prin aceea

că o anumită cantitate de produse este introdusă (spre congelare) sau scoasă (congelată) în/din aparatul de congelare la un interval de timp constant. În acest fel, aparatele de congelare sunt încărcate în permanenţă cu o aceeaşi cantitate de produse (cu excepţia pornirilor-opririlor-operaţiilor de întreţinere), sarcina instalaţiei frigorifice fiind constantă. Introducerea şi scoaterea produselor congelate în sistemul semicontinuu se poate mecaniza şi automatiza.

Sistemul de congelare cu funcţionare continuă se caracterizează prin aceea că trecerea produselor prin aparatul de congelare se realizează continuu sau întrerupt ritmic. Aplicarea sistemului de congelare cu funcţionare continuă presupune următoarele condiţii:

- existenţa liniilor continue la tratamentele preliminare;- limitarea grosimii produselor supuse congelării în scopul scurtării duratei de

congelare şi a reducerii gabaritului aparatelor;- capacităţi de congelare relativ mari (de obicei capacităţi de peste 1 tonă/h)

deoarece la capacităţi mici costurile de amortizare ale mecanizării şi automatizării devin

19

inacceptabil de mari.Principalele metode de congelare a produselor agroalimentare sunt: congelarea

cu aer răcit, congelarea prin contact cu suprafeţe metalice răcite, congelarea cu agenţi criogenici, congelarea prin contact cu agenţi intermediari.

4.3. Depozitarea produselor congelate

Scopul principal al congelării produselor agroalimentare este prelungirea duratei de conservare. Pentru asigurarea duratei scontate de depozitare a produselor congelate este necesar să fie îndeplinită o serie de condiţii de microclimat în care acestea sunt păstrate. În acest scop sunt special amenajate.

Cel mai utilizat sistem de răcire utilizează instalaţii frigorifice cu amoniac, cu comprimare mecanică utilizate spaţii frigorifice în două trepte. Răcirea aerului în depozitele frigorifice se realizează cel mai adesea cu răcitoare de aer cu convecţie forţată, cu aspiraţie şi refulare libere (fără tubulaturi).

Congelarea produselor realizată după una dintre metodele descrise anterior este urmată de o depozitare, de cele mai multe ori, de durată relativ lungă, în alte spaţii decât în cele în care s-a făcut congelarea.

S-a arătat că temperaturile scăzute, inferioare punctului de congelare a produselor, încetinesc, puternic dezvoltarea şi înmulţirea microorganismelor, frânează sau opresc procesele biochimice şi chimice şi determină o serie de modificări fizice sau fizico-chimice mai mult sau mai puţin importante.

Pentru fiecare produs congelat în parte, în funcţie de parametrii de depozitare, există durate limită de depozitare, peste care produsele îşi modifică inacceptabil calitatea şi devin inutilizabile.

În afara asigurării unor temperaturi scăzute constante de depozitare la un nivel cel puţin la fel de scăzut ca şi temperatura finală de congelare, este necesar să se asigure o serie de condiţii cu privire la:

- umiditatea relativă a aerului;- ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor;- congelarea prealabilă a produselor introduse în depozit;

- compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse;- gradul de încărcare cu produse a depozitului;- ambalarea şi aşezarea produselor în depozit;- asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor;- modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice;- rulajul şi manipularea produselor.Ne vom referi pe scurt la toate aceste condiţii.Temperatura aerului. Nivelul temperaturii aerului necesar în depozitele

frigorifice de produse congelate depinde în primul rând de natura produsului, fiind mai scăzut sau cel mult egal cu temperatura finală a produsului în urma procesului de congelare.

În capitolele de tehnologii frigorifice specifice diferitelor grupe de produse agroalimentare vor fi indicate temperaturile optime de depozitare în stare congelată a acestora.

Pentru un produs alimentar oarecare, nivelul temperaturii aerului la depozitare în stare congelată este determinată de durata necesară de depozitare. Ca regulă generală, cu cât temperatura aerului este mai scăzută, cu atât durata admisibilă de depozitare este mai

20

mare, deoarece, în acest caz, modificările calităţii produsului sunt mai mici. În acelaşi timp, însă, utilizarea unor temperaturi de depozitare mai scăzute implică o creştere a consumurilor energetice şi o creştere a cheltuielilor generale de exploatare.

Temperaturi de -25...-30°C sunt uzuale pentru antrepozite frigorifice construite în multe ţări avansate. În ţara noastră, cele mai multe dintre frigoriferele construite sunt proiectate pentru temperaturi de depozitare de -20 ... -22°C.

Umiditatea aerului. Umiditatea aerului se recomandă a fi cât mai mare posibilă, la limită, umiditatea relativă putând ajunge la saturaţie. Dat fiind nivelul scăzut al temperaturii, umiditatea relativă foarte ridicată nu mai este limitată ca în cazul depozitării produselor refrigerate, caz în care, umidităţi prea ridicate pot determina sau favoriza dezvoltări nedorite ale microorganismelor.

Cu cât umiditatea relativă a aerului este mai apropiată de starea de saturaţie, cu atât sunt mai reduse pierderile în greutate ale produselor depozitate.

Ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor. Sistemul de ventilaţie şi distribuţie a aerului depinde de tipul constructiv de depozit, de natura produselor, de modul de manipulare a produselor şi de mărimea camerelor de depozitare.

Dacă se acceptă că sarcina tehnologică a unei camere frigorifice este nulă, adică, dacă se consideră că temperatura produselor introduse în cameră este egală cu temperatura de depozitare, atunci ventilaţia aerului are drept scop uniformizarea temperaturilor şi preluarea căldurii pătrunse în depozite prin izolaţii, deschideri de uşi etc. Dacă [kcal/h] este necesarul total de frig pentru depozitare, atunci debitul necesar de aer pentru preluarea căldurii este dat de relaţia:

(4.7)

în care:- este căldura specifică aerului, în kcal/kgf °C;- diferenţa de temperatură a aerului la locul de unde se preia căldura, în °C;

- greutatea specifică a aerului, în kgf/m3.Considerându-se o încălzire a aerului la trecerea peste produse de cca. 3°C şi

având în vedere faptul că la -20°C aerul are căldura specifică volumetrică de 0,31 kcal/m3 °C, relaţia de mai sus conduce la un criteriu practic orientativ de echivalenţă a numărului de m3/h de aer recirculat cu numărul de kcal/h putere frigorifică în cazul antrepozitelor frigorifice cu temperatura de depozitare de -20°C.

Ca sisteme de distribuţie a aerului se utilizează, în principal, sistemul cu refulare prin tubulaturi cu fante şi aspiraţie liberă sau sistemul cu refulare liberă şi aspiraţie liberă.

Reîmprospătarea aerului interior se realizează, în principal, prin deschiderea uşilor în timpul manipulărilor, nefiind prevăzute sisteme speciale de introducere a aerului proaspăt din exterior.

Congelarea prealabilă a produselor introduse în depozit. Aşa cum s-a mai amintit anterior, este indicat ca produsele introduse în depozit să fie congelate până la o temperatură cel mult egală cu temperatura de depozitare sau mai coborâtă. Acest lucru presupune ca produsele să fie corect şi complet congelate la introducerea în depozit. Introducerea în depozit a unor produse cu temperaturi mai ridicate decât cele de depozitare, conduce la mărirea pierderilor în greutate, la fluctuaţii nedorite de temperatură cu implicaţii nefavorabile asupra celorlalte produse depozitate şi la

21

creşterea sarcinii de răcire a instalaţiei frigorifice aferente.Compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse.

Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor congelate este determinată în special de capacitatea de emanare de mirosuri şi, respectiv, de capacitatea de preluare de mirosuri a produselor. Cu cât temperaturile de depozitare sunt mai ridicate, cu atât pericolul contaminării cu mirosuri este mai mare. Din acest punct de vedere, este indicat ca nivelul temperaturii de depozitare să fie cât mai scăzut posibil.

Se consideră că utilizarea unor temperaturi de depozitare de -27...-30°C asigură condiţii de depozitare a produselor alimentare diferite fără un pericol accentuat al contaminării cu mirosuri. .

Dintre produsele alimentare de origine animală care pot emana mirosuri specifice sunt peştele, brânza ş.a., iar dintre cele care pot prelua mirosuri, sunt untul, smântână, îngheţata, carnea, păsările ş.a.

Gradul de încărcare cu produse a depozitului. Ca şi în cazul depozitării în stare refrigerată, este necesar ca încărcarea cu produse a depozitelor de congelate să se facă la capacitatea nominală prevăzută prin proiect. Încărcarea sub capacitatea nominală sau peste aceasta se răsfrânge negativ asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor în greutate.

Ambalarea şi aşezarea produselor în depozit. În cele mai multe cazuri, depozitarea în stare congelată a produselor se face în stare ambalată. Ambalarea produselor conduce la reducerea pierderilor în greutate, reducerea pericolului de contaminare în timpul manipulărilor şi la uşurarea operaţiilor de manipulare şi aşezare în depozit.

Aşezarea produselor în interiorul depozitului se realizează în aşa fel încât să nu perturbe circulaţia scontată a aerului, să nu fie în contact direct cu pardoseaua, cu pereţii sau alte obiecte interioare (stâlpi, carcasele răcitoarelor de aer ş.a.). Este de preferat ca dispoziţia produselor în depozit să se facă lotizat şi cu interspaţii între loturi pentru a permite o manipulare corectă şi posibilitatea permanentă de control.

Asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor. Deşi datorită temperaturilor scăzute posibilităţile de dezvoltare a microorganismelor în interiorul depozitelor de produse congelate sunt mai mici, este necesar să se asigure şi să se respecte toate condiţiile igienico-sanitare legate atât de spaţiul de depozitare, cât şi de produsele congelate.

O sursă importantă de contaminare microbiană o reprezintă praful care poate să se formeze ca urmare a rulării transpaletelor şi electrostivuitoarelor pe pardosea, în cazul în care calitatea stratului superficial al acesteia este necorespunzătoare.

Se recomandă ca, cel puţin o dată pe an, să se procedeze la o dezinfecţie a spaţiilor de depozitare a produselor congelate.

Modul de funcţionare şi exploatare a instalaţie frigorifice. Modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice şi a spaţiului tehnologic de depozitare a produselor congelate influenţează substanţial calitatea produselor şi economicitatea depozitării acestora.

Sunt de subliniat trei aspecte principale legate de corelarea dintre necesarul de frig şi puterea frigorifică a compresoarelor în funcţiune pe circuitul aferent camerei frigorifice respective, decongelarea răcitoarelor de aer şi durata totală de menţinere în stare deschisă a uşilor de la camera respectivă.

Funcţionarea instalaţiei frigorifice cu un număr insuficient de compresoare care să asigure o putere frigorifică egală cu necesarul de frig este, de cele mai multe ori,

22

cauza nerealizării temperaturilor necesare în camerele frigorifice. Dacă compresoarele sunt dotate cu sisteme de reglare automată a capacităţii frigorifice, atunci corelarea dintre necesarul de frig şi puterea frigorifică se realizează automat, fără intervenţia personalului de exploatare. În lipsa sistemelor de reglare automată este necesară o supraveghere permanentă din partea personalului de exploatare, care va trebui să pornească sau să oprească un anumit număr de compresoare, în aşa fel încât să se asigure corelarea puterii frigorifice cu necesarul de frig.

Acumularea zăpezii pe suprafeţele vaporizatoarelor conduce la diminuarea puterii frigorifice a răcitoarelor de aer. Acest fapt conduce la necesitatea decongelării periodice a răcitoarelor de aer. Practica exploatării a arătat că nerespectarea frecvenţei de decongelare corecte şi complete a răcitoarelor de aer constituie de multe ori cauza nerealizării parametrilor aerului din interiorul depozitelor frigorifice. În plus, prelungirea duratei de funcţionare cu răcitoarele de aer nedecongelate, face mai dificilă operaţia de decongelare.

Pătrunderile de căldură prin secţiunea uşilor deschise şi neprotejate prin perdele de aer, batanţi sau sisteme cu benzi transparente din material plastic, pot ajunge la valori de câteva ori mai mari decât pătrunderile de căldură prin izolaţii în acelaşi interval de timp (fig. 4.1.). De aceea, dacă uşile spaţiilor frigorifice nu sunt dotate cu sisteme de mecanizare şi automatizare a închiderii şi deschiderii, este strict necesar ca perioadele de menţinere în poziţie deschisă a uşilor să fie reduse la maximum posibil. Practica exploatării depozitelor frigorifice a arătat faptul că pătrunderile de căldură prin secţiunea uşilor deschise, ca urmare a unor perioade nejustificat de mari de menţinere în poziţie deschisă a acestora, constituie o cauză majoră a nerealizării temperaturilor interioare şi a unor pierderi mari în greutate a produselor depozitate.

23

Fig 4.1. Pătrunderi de căldură prin secţiunea uşilor deschise la un depozit de produse congelate (dimensiunile golului

uşii 2500 mm x 2500 mm)

4.4. Ambalarea în cazul produselor congelate

4.4.1. Aspecte generale

În definiţia sa generală, amabalajul este un material sau obiect realizat din diverse materiale cum ar fi mase plastice, metal, hârtie ş.a. cu rolul de a cuprinde produsele în timpul depozitării, manipulării, transportului şi vânzărilor acestora.

Ambalarea produselor congelate poate fi efectuată înainte sau după congelare, folosind două tipuri de ambalaje şi anume:

- ambalaje primare care vin în contact direct cu produsul alimentar;- ambalaje de transport care conţin mai multe ambalaje primare.

Ambalajele primare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:- să fie inerte faţă de produsul ambalat şi să nu degaje în timp mirosuri sau

substanţe toxice care pot face alimentele respective improprii pentru consum;- să fie impermeabile la lichide, grăsimi, vapori de apă, oxigen, substanţe volatile

(mirosuri) etc. Impermeabilitatea la aceste substanţe depinde de natura produsului congelat, durata şi condiţiile de depozitare etc;

- penetrabilitate cât mai redusă la lumină (în special la radiaţiile ultraviolete şi albastre din spectrul luminii). Această condiţie trebuie avută în vedere la ambalarea produselor cu conţinut sensibil de grăsimi şi care se vor vinde prin vitrine frigorifice;

- elasticitate, rezistenţă mecanică şi stabilitate la acţiunea umidităţii în condiţii normale de producţie, transport şi desfacere;

- să aibă rezistenţă termică scăzută dacă se foloseşte ca ambalaj primar înainte de congelare în scopul facilitării schimbului de căldură produs-mediu de răcire;

- să fie rezistent la condensări repetate atât pe partea produsului ambalat cât şi pe partea de contact cu mediul exterior;

- să aibă comportare satisfăcătoare în maşina de format-ambalat cât şi la imprimare;- să aibă un coeficient de reflexie ridicat pentru a reduce pătrunderile de căldură spre produsul ambalat în cazul expunerii spre vânzare;- să aibă preţ cât mai redus;

- să aibă aspect comercial cât mai atrăgător;Pentru ambalajele de transport care nu au contact direct cu produsele alimentare

sunt importante respectarea condiţiilor de la punctele a,d,e şi i.Există o mare diversitate de tipuri de ambalaje pentru produse congelate; forma,

capacitatea, grosimea materialelor din care sunt confecţionate, modul de fabricare a lor, design-ul etc. sunt determinate de natura produsului şi caracteristicile sale. Dintre cele mai uzuale tipuri de ambalaje primare pot fi amintite: pungile obişnuite, pungile termocontractibile care permit ambalarea sub vid, pungile termorezistente care permit decongelarea, încălzirea şi chiar fierberea produselor fără îndepărtarea ambalajului, cutiile şi caserolele, acestea din urmă fiind folosite, în special, la congelarea preparatelor culinare, permiţând totodată şi reconvertirea acestora în momentul utilizării.

Ca ambalaje de transport se utilizează cutii mari, lăzi, acoperiri textile (în cazul carcaselor de carne congelată), bidoane, saci etc.

Un loc aparte îl ocupă containerizarea containerele pentru transportul produselor congelate, care au cunoscut o dezvoltare deosebită ce implică aspecte tehnice şi

24

tehnologice speciale.4.4.2. Materiale de ambalare

Ambalajele pentru produse alimentare congelate se confecţionează din materiale cum ar fi mase plastice (substanţe chimice formate din macromolecule sau polimeri de provenienţă naturală sau produse industriale din gaze naturale, petrol ş.a.), materiale metalice şi materiale pe bază de celuloză. Deoarece aceste materiale nu sunt chimic pure, ci cuprind pe lângă materialul propriu-zis şi o serie de alte substanţe (de exemplu, în cazul maselor plastice, ele cuprind o serie de aditivi cum ar fi plastifianţi, stabilizatori, antioxidanţi ş.a.) este necesar ca, orice material utilizat pentru produse alimentare să aibă vizele cerute de legislaţia în vigoare.

În continuare, se vor menţiona principalele materiale mai des utilizate la confecţionarea ambalajelor pentru produse alimentare congelate.

Polietilena (PE) este obţinută din polimerizarea etilenei şi poate fi de trei tipuri:- PE de mică densitate (mai mică decât 0,925 kg/dm3), obţinută la presiuni foarte mari, de 1000...2000 bar;- PE de densitate medie (0,9216...0,940 kg/dm3), obţinută la presiuni mijlocii, de 35...50 bar;- PE de înaltă densitate (0,941...0,965 kg/dm3) obţinută la presiuni mici, de 8...10 bar.

Proprietăţile mecanice şi chimice depind de densitatea PE. Cea mai utilizată este polietilena, de mică densitate, datorită proprietăţilor mecanice şi a stabilităţii la temperaturi scăzute. PE de înaltă densitate, având o rigiditate mai mare, se pretează la confecţionarea ambalajelor utilizate la maşini automate de ambalare a produselor.

Polipropilena (PP) are proprietăţi chimice superioare în comparaţie cu polietilena şi anume:

- permeabilitate mult mai mică la vapori de apă;- coeficient de contracţie mai mare şi rigiditate mai mare (indiferent că este obţinută prin injectare cu extrudere sau injectare cu suflare), ceea ce o face să fie utilizată pentru obţinerea foliilor termocontractibile;- stabilitate dimensională mult mai bună, ceea ce permite obţinerea de ambalaje cu pereţi subţiri şi a foliilor de grosimi foarte mici;- stabilitate mare la umiditate, ceea ce o face să fie preferată la realizarea de ambalaje pentru produse în stare lichidă.

Policlorura de vinil (PVC) este un amestec de cloruri de vinilin, cu proprietăţi chimice şi fizico-mecanice superioare. Policlorura de vinil utilizată la confecţionarea ambalajelor pentru produse alimentare este de tip moale, obţinută prin adăugare de plastifianţi, care-i reduc duritatea şi de stabilizatori (stearatul de calciu). Plastificarea PVC-ului cu 25% dibutil-ftalat îi conferă o bună rezistenţă la atacul bacteriilor şi mucegaiurilor.

Folia de PVC este uşor termosudabilă, stabilă la efectele luminii, rezistenţă la temperaturi scăzute. Poate fi obţinută ca folie transparentă sau opacă, putându-se colora prin adăugare de pigmenţi.

Hârtiile utilizate la ambalarea produselor alimentare congelate sunt hârtii, de regulă, cu compoziţii speciale şi acoperite cu straturi de ceruri, parafină sau mase plastice (polietilenă, polipropilena, policlorura de vinil ş.a.)

25

Celofanul se foloseşte numai cu acoperiri pe o faţă sau pe ambele cu diverse lacuri alimentare sau împreună cu alte materiale de ambalare, alcătuind materiale multistrat.

Cartonul utilizat la confecţionarea ambalajelor primare este, de regulă, acoperit pe o faţă sau pe ambele cu mase plastice, parafină, ceruri sau metale.

La confecţionarea ambalajelor de transport se utilizează cartonul ondulat sau mucavaua.

Aluminiul se utilizează sub formă de folie ca atare sau cu acoperiri cu lacuri alimentare sau mase plastice. Prezintă avantajul de a permite ambalarea produselor cu forme neregulate, prin mularea pe acestea, eliminând golurile de aer dintre ambalaj şi produs.

Ambalajele multistrat sunt realizate din câteva folii de materiale diferite, ceea ce conferă ambalajului proprietăţi superioare în raport cu fiecare dintre materialele componente.

Există diverse tehnologii de realizare a foliilor multistrat prin utilizarea de adezivi (la temperaturi şi presiuni ridicate, convenabil alese).

4.5. Decongelarea produselor

Decongelarea produselor congelate reprezintă procesul de readucere a produselor la o stare termică a cărei temperatură este superioară punctului de congelare.

Principalele efecte negative asupra produselor alimentare care se pot poduce în timpul decongelării sunt de natură chimică (insolubilizarea proteinelor, oxidarea lipidelor etc), de natură fizică (recristalizări, modificări de volum) de natură microbiologică (dezvoltarea microorganismelor a căror activitate a fost inhibată sau încetinită sub acţiunea temperaturilor scăzute).

În comparaţie cu procesul de congelare, decongelarea prezintă, în general, următoarele aspecte importante:- transferul de căldură la interiorul produsului este mult mai puţin intens şi, în consecinţă, duratele sunt mai mari la decongelare, pentru aceleaşi diferenţe medii de temperatură între mediul de încălzire şi produs şi, respectiv, între produs şi mediul de răcire;- în practică, diferenţele maxime admisibile de temperatură (mediu de încălzire-produs) sunt mai mici decât diferenţele de temperatură la congelare (produs-mediu de răcire);- "palierul de decongelare" (intervalul de timp din cadrul procesului în care temperatura produsului rămâne constantă este mai extins în raport cu "palierul de congelare".

Decongelarea se face în scopul consumului sau în scopul utilizării produselor în diverse procese de prelucrare.

În funcţie de natura produsului congelat şi caracteristicile acestuia şi de scopul decongelării, aceasta se poate realiza cu aport de căldură către produs, prin mai multe metode: decongelarea în aer, în apă, în abur, în câmp electric (cu curenţi de înaltă frecvenţă), cu microunde.

După destinaţia produselor decongelate, procesul de decongelare constă în aducerea produselor până la o temperatură apropiată de nivelul temperaturii produselor refrigerate (carne în carcase, păsări, peşte etc.) sau până la o temperatură superioară acestui nivel, în acest din urmă caz, încălzirea făcându-se în vederea consumului (preparate culinare, produse de patiserie ş.a.). În primul caz, decongelarea se mai numeşte

26

şi decongelare separată (în sensul că procesul nu cuprinde şi faza de încălzire sau preparare culinară termică), iar în al doilea caz, se numeşte decongelare directă.

Decongelarea în aer este o metodă cu largă aplicabilitate, dar, în comparaţie cu celelalte metode de decongelare, prezintă ca dezavantaje pierderi în greutate mai mari a produselor, durate mai mari ale procesului şi posibilităţi de oxidare a straturilor superficiale ale produselor.

Decongelarea separată în aer poate fi realizată în spaţii cu convecţie naturală (caz în care parametrii aerului sunt fie nedirijaţi, fie cu mari variaţii, în funcţie de poziţia produsului în spaţiul tehnologic) sau în spaţii cu convecţie forţată (cu parametrii dirijaţi ai aerului).

Decongelarea în aer având parametrii dirijaţi (temperatură, viteză, umiditate) este superioară din punct de vedere calitativ în raport cu decongelarea naturală în condiţii nedirijate, atât din punct de vedere microbiologic, cât şi din punct de vedere al pierderilor în greutate.

Parametrii aerului influenţează în mod direct durata procesului de decongelare şi, prin aceasta, şi calitatea produselor decongelate.

Temperaturile aerului au valori cuprinse, în general, între 4°C şi 20°C. Temperaturi mai mici decât 4°C prelungesc mult durata decongelării, cu implicaţii defavorabile atât asupra necesarului de spaţiu, care, pentru capacităţi de producţie mari poate deveni prohibitiv de mare, cât şi asupra calităţii din punct de vedere microbiologic, ca urmare a dezvoltării bacteriilor psihrofile. Temperaturi mai mari de 20°C pot conduce la modificări pronunţate de culoare la suprafaţa produselor, modificări de calitate ca urmare a acţiunii microorganismelor mezofile şi a proceselor de oxidare a grăsimilor.

Vitezele aerului la nivelul produselor sunt cuprinse între 0,3 m/s şi 3 m/s. Valori mai mici decât 0,3 m/s conduc la prelungiri, uneori inacceptabile ale duratei procesului, iar viteze mai mari decât 3 m/s pot conduce la situaţii neeconomice, cheltuielile suplimentare întrecând avantajele datorate reducerii duratei de decongelare.

Umiditatea relativă a aerului în cazul decongelării produselor neambalate este cuprinsă între 95 % şi 98 % pe toată durata procesului, cu excepţia primei faze, în care suprafaţa produsului este încă suficient de rece pentru a determina condensări ale vaporilor de apă pe produse, când umiditatea este mai scăzută pentru a preveni aceste condensări. Umidităţi relative ale aerului diferite de limitele date mai sus nu implică riscuri de alterare dacă se respectă nivelul temperaturii aerului. Utilizarea unor umidităţi mai scăzute de 85% poate conduce însă la pierderi mărite în greutate, modificări de culoare a suprafeţei produselor şi deshidratări exagerate ale straturilor superficiale ale produselor.

După terminarea decongelării, urmează de obicei o fază de răcire-zvântare cu aer de 0...2°C, necesară pentru a permite păstrarea produselor până la utilizare.

Decongelarea în aer se realizează în aparate cu funcţionare discontinuă, semicontinuă sau continuă. Aparatele sunt similare cu cele destinate refrigerării, dar sunt echipate, pe lângă răcitorul de aer, cu baterii de încălzire şi dispozitive de umidificare a aerului.

În cazul decongelării directe în aer se utilizează temperaturi mai ridicate (uneori mai mari decât 100°C) şi viteze mai mari ale aerului.

Decongelarea în apă prezintă ca avantaje durate mai mici ale procesului oxidări reduse ale grăsimilor şi pierderi în greutate nule (în unele cazuri se pot obţine chiar

27

creşteri în greutate). Dezavantajele metodei sunt sfera mai restrânsă de aplicabilitate, decolorări ale suprafeţei produselor, scăderea consistenţei straturilor superficiale şi pierderi de substanţe nutritive. De obicei, pentru atenuarea dezavantajelor legate de pierderile de substanţe nutritive şi scăderea consistenţei, în apa de congelare se adaugă 1...4% clorură de sodiu. Temperatura apei de congelare este inferioară valorii de 20°C.

Aparatele de congelare în apă pot fi cu funcţionare discontinuă sau continuă şi pot funcţiona prin imersia produsului sau stropirea acestuia cu apă.

Decongelarea cu abur utilizează căldura latentă de condensare a aburului la contactul cu suprafeţele mai reci ale produselor. Se poate utiliza şi varianta cu vacuumare, caz în care, la interiorul aparatului, se realizează presiuni de cea 20 mm Hg, presiuni la care temperatura vaporilor de apă generaţi este de cea 21°C. Avantajele acestei variante sunt reducerea oxidării grăsimilor şi scurtarea duratei procesului de decongelare.

Decongelarea prin contact cu suprafeţe metalice se practică în aparate cu plăci similare celor pentru congelare. Temperatura agentului de lucru la interiorul plăcilor este inferioară valorii de 20°C pentru decongelarea produselor solide şi de 40...50°C pentru decongelarea produselor care la temperatura camerei sunt lichide sau semilichide.

Decongelarea cu utilizarea echivalentului caloric al lucrului mecanic efectuat în cadrul unor faze tehnologice de prelucrare cum sunt tocarea cărnii, amestecarea şi malaxarea smântânii cu produse proaspete ş.a. necesită mărunţirea sau tăierea prealabilă a blocurilor de produse congelate sau o încălzire parţială prealabilă a acestora până la valori de -8...-5°C.

Decongelarea cu microunde oferă ca avantaje durate foarte mici de decongelare, uniformitatea decongelării în toată masa produsului şi gabarite foarte mici ale aparatelor.

Decongelarea în câmp electric cu frecvenţe de 27...40 MHz şi tensiuni de 2...30 kV, datorită costurilor specifice de investiţie mai mari cu 40% şi a celor de exploatare cu 200...300% mai mari în raport cu decongelarea în aer, nu are perspective de extindere.

28