دانلود تحقیق منجمد سازی

منجمد سازی
منجمدسازی یک نوع عملیات واحد است که در آن دمای ماده غذایی به پایین تر از نقطه انجماد کاهش یافته و آب به بلورهای یخ تغییر شکل می دهد.

با تبدیل آب به یخ و تغلیظ مواد محلول در قسمت یخ نزده آب از فعالیت آبی ماده غذایی کاسته
می شود.

برای افزایش محصولات غذایی و نگهداری آنها از دمای پایین ، فعالیت آبی کاهش یافته و در برخی از مواد غذایی با بلانچ کردن استفاده می شود.

اگر عملیات منجمدسازی صحیح صورت بگیرد تغییرات وارد شده بر بافت محصول اندک خواهد بود.

محصولاتی که در سطح تجارتی منجمد می شوند به شرح ذیل است :
1- میوه ها ( توت فرنگی ، زغال اخته و سایر فرآورده های مشابه آلبالو).

2- سبزی ها ( نخود فرنگی ، لوبیا سبز ، ذرت شیرین ، اسفناج و سیب زمینی).

3- فیله ماهی و فرآورده های دریایی ( کاد ، میگو و صدف) غذاهایی تهیه شده از ماهی همراه با یک نوع سوسیس
4- گوشت ( گوشت گاو ، بره ، طیور) به صورت لاشه ، یا قطعه شده و فرآورده های گوشتی (سوسیس ، همبرگر گاو، استیک).

5- فرآورده های نانوایی ( نان ، کیک ، پای گوشت و میوه)
6- فرآورده های غذایی آماده ( پیتزا ، دسرها، بستنی ، غذاهای آماده کامل و فرآورده های پخته)
علت افزایش فرآورده های فریز شده به دلیل وجود فریزرهای خانگی و فرهای مایکروویو است.

تئوری
در طی منجمدسازی ، گرمای حسی خارج می شود تا دمای ماده غذایی به نقطه انجماد برسد، در میوه ها و سبزی ها ، گرمای ناشی از تنفس نیز خارج می شود .

این مقوله به نام بار حرارتی نامیده شده و در تعیین اندازه و ظرفیت دستگاههای منجمدسازی اهمیت دارد.

پس از این مرحله گرمای نهان تبلور خارج می شود و پس از آن بلورهای یخ تشکیل می شود.

گرمای نهان سایر ترکیبات ماده غذایی باید قبل از جامد شدن خارج شود.

در هر حال اکثر مواد غذایی حاوی مقدار زیادی آب (جدول ) هستند.

و سایر ترکیبات به مقدار جزیی گرما برای تبلور نیاز دارند.

آب دارای گرمای ویژه زیاد و گرمای نهان زیاد ذوب است .

بنابراین به مقدار زیادی انرژی برای منجمد کردن مواد غذایی نیاز است.

این کار با استفاده از انرژی الکتریکی که برای کمپرس کردن گازها ( ماده سرمازا ) در دستگاههای منجمدسازی مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرد و یا فشردن و سرد کردن مواد کرایوژن صورت می گیرد.

اگر دما در مرکز گرمایی یک ماده غذایی ( نقطه ای که کندتر از سایر نقاط سرد می شود) مورد ارزیابی قرار می گیرد ، هنگامی که گرما خارج می شود ، یک منحنی ویژه به دست می آید.

زمان – دما در حین منجمدسازی
مشخصات شش قسمت منحنی به شرح ذیل است :
AS ماده غذایی تا پایین تر از نقطه انجماد سرد می شود به استثناء آب خالص ، بقیه پایین تر از 0 منجمد می شوند.

در نقطه S آب مایع می ماند اگر چه دما پایین تر از نقطه انجماد باشد .

این پدیده به Supercooling موسوم است و ممکن است مقدار آن تا 10 پایین تر از نقطه انجماد برسد.

SB هنگامی که بلورهای یخ شروع به تشکیل شدن کنند دما به سرعت به نقطه انجماد به دلیل آزاد شدن گرمای نهان تبخیر افزایش می یابد.

BC گرما از ماده غذایی با همان سرعت قبلی خارج می شود.

گرمای نهان خارج شده و یخ تشکیل می شود، اما دما تقریباً ثابت می ماند.

نقطه انجماد با افزایش غلظت مواد محلول در قسمت غیر منجمد افت پیدا می کند و بدین ترتیب دما به تدریج پایین
می افتد.

در این مرحله است که قسمت عمده یخ تشکیل می گردد.

CD یکی از مواد محلول به حالت فوق اشباع در آمده و کریستال ها تشکیل می شوند.

گرمای نهان کریستالیزاسیون آزاده شده و دما به دمای یوتکتیک برای آن محلول افزایش می یابد.

DE کریستالیزاسیون آب و مواد محلول ادامه می یابد.

زمان کل Tf (منحنی انجماد) به وسیله میزان گرمایی که خارج می گردد تعیین می شود.

EF دمای مخلوط یخ – آب به دمای فریزر می رسد.

قسمتی از آب به صورت غیر یخ زده در دمایی که در سیستم های زیر صفر اعمال می شود باقی می ماند.این مقدار به نوع و ترکیب ماده غذایی و دمای یخچال بستگی دارد.

(برای مثال دمای سردخانه ای که 20- باشد درصد یخ در گوشت گوسفند برابر 88 درصد، در گوشت ماهی 91 درصد و سفیده تخم مرغ 93 درصد خواهد بود).

تشکیل کریستال یخ
نقطه انجماد یک ماده غذایی دمایی است که در آن مقدار اندکی بلور یخ به حالت تعادل با آب اطراف آن وجود دارد، در هر حال ، قبل از اینکه بلور یخ تشکیل شود، هسته ای از مولکول های آب باید موجود باشد ، بدین ترتیب هسته تشکیل کریستال های یخ را افزایش می دهد، دو نوع هسته سازی Nucleation وجود دارد : هسته سازی همگن ( جهت یابی تصادفی و ترکیبی از مولکول های آب) ، و تشکیل غیر یکنواخت هسته در اطراف ذرات معلق یا در دیواره سلول).

هسته سازی غیر یکنواخت بیشتر در مواد غذایی و در طی سوپر کولینگ رخ می دهد.

طول دوره سوپر کولینگ به نوع ماده غذایی و سرعتی که گرما خارج می شود بستگی دارد، اگر انتقال گرما خیلی سریع صورت گیرد تعداد زیادی هسته تشکیل خواهد شد.

مولکول های آب ترجیح می دهند به سمت هسته ای موجود به جای اینکه هسته های جدید تشکیل دهند مهاجرت کنند.

اگر عمل منجمدسازی سریع صورت گیرد تعداد زیادی بلورهای یخ کوچک تولید می شود.

در هر حال ،اندازه بلورها در انواع مختلف مواد خوراکی و حتی آنهایی که مشابهه باشند یکسان نیست.

نرخ رشد بلور یخ به وسیله نرخ انتقال حرارت کنترل می شود.

نرخ انتقال جرم (مولکول های آب که به سمت بلورهای در حال رشد حرکت می کنند و مواد محلول که از کریستال دور می شوند) مقدار رشد کریستال را کنترل نمی کند به استثناء دوره انجماد که در آن مواد محلول به صورت تغلیظ شده در می آیند.

زمانی که طول می کشد تا دمای ماده خوراکی از منطقه حرارتی (Crilical zone ) عبور کند تعیین کننده تعداد و اندازه بلورهای یخ خواهد بود.

غلظت مواد محلول
افزایش غلظت مواد محلول در حین منجمدسازی سبب تغییر pH ، لزجت و پتانسیل اکسیداسیون و احیاء می شود.

با پایین آمدن دما هر کدام از مواد حل شده به نقطه اشباع رسیده و پس از تبلور از حالت محلول خارج می شوند.

دمایی که در آن کریستال یک محلول ساده در حالت تعادل بالیکور غیر منجمد آن قرار می گیرد به نام دمای یوتکتیک نامیده می شود.

(برای مثال برای گلوکز این نقطه 5- ، کلرورسدیم 13/21 – و کلرورکلسیم 55- ) است.

در هر حال تعیین و مشخص کردن دمای یوتکتیک در مخلوط پیچیده محلول های خوراکی کاری ساده و عملی نیست و به نام دمای یوتکتیک نهایی موسوم است.

کمترین دمای یوتکتیک مواد محلول در ماده خوراکی به عنوان مثال برای بستنی 55- تا 60- و برای نان 70- است .

بیشترین میزان کریستال یخ تا به این دما نرسیم امکان پذیر نیست.

مواد خوراکی که در سطح تجارتی تولید می شوند امکان پذیر نیست.

بنابراین مقداری از بافت ماده یخ نزده باقی می ماند.

تغییرات حجم حجم یخ 9 درصد بیشتر از آب خالص است و انبساط مواد خوراکی پس از انجماد امری طبیعی است در هر حال درجه انبساط بر حسب فاکتورهای ذیل فرق خواهد داشت : 1- میزان رطوبت ( هر چه میزان آب آن بیشتر باشد افزایش حجم بیشتر خواهد بود).

2- آرایش سلول ( مواد گیاهی فضای خالی مملو از هوای آنها زیاد است بنابراین حجم داخلی آنها افزایش می یابد بدون اینکه در اندازه کلی آنها تغییری حاصل شود) برای مثال توت فرنگی پس از انجماد ، حجم آن 3 درصد افزایش می یابد در حال که توت فرنگی خرد شده پس از انجماد افزایش حجم آن برابر 2/8 درصد است .

( در دمای 20- ).

3- غلظت زیاد مواد محلول ( غلظت زیاد نقطه انجماد را کاهش داده و منجمد نمی شود).

4- دمای فریزر ( مقدار آب منجمد نشده را نشان می دهد).

ترکیباتی که به متبلور می شوند مانند یخ ، چربی و مواد محلول ، وقتی سرد می شوند انقباض پیدا می کنند و این حالت حجم مواد غذایی را کاهش می دهد.

محاسبه زمان انجماد در طی انجماد ، گرما از قسمت مرکزی ماده خوراکی به سطح انتقال یافته و توسط محیط سرماساز خارج می شود، عامل هایی که بر میزان انتقال گرما تأثیر می گذارند عبارتند از : 1- هدایت گرمایی ماده خوراکی 2- سطحی از ماده خوراکی که در معرض انتقال حرارت قرار می گیرد.

3- فاصله ای از ماده غذایی که باید گرما مسافت تا مرکز آن را طی کند.

4- تفاوت دما بین ماده خوراکی و محیط انجماد.

5- تأثیر عایق سازی فیلم مرزی هوایی که پیرامون ماده خوراکی را احاطه می کند است.

اگر بسته بندی برای ماده خوراکی بکار رود ، این عامل یک مانع اضافی برای انتقال حرارت خواهد بود.

مشکلات زمان انجماد را به طور دقیق می توان تعریف کرد اما به دو طریقه این کار میسر است.

زمان انجماد مؤثر به مدت زمان اطلاق می شود تا دمای اولیه محصول به دمای از پیش تعیین شده در مرکز حرارتی برسد.

زمان انجماد اسمی زمانی است بین دمای سطح ماده غذایی که به 0 رسیده و مرکز گرمایی که به 10 پایین تر از دمایی که اولین یخ تشکیل شود.

زمان انجماد مؤثر زمانی است که ماده غذایی در یک فریزر باقی می ماند و از آن برای محاسبه کردن فرآیند تولید مورد استفاده قرار می گیرد ، در حالی که زمان انجماد اسمی راهیافتی است برای تخمین میزان صدمه ای که به محصول وارد می شود و در این معیار شرایط اولیه یا میزان های متفاوت سرمایش در نقاط مختلف سطح ماده خوراکی در نظر گرفته نمی شود.

محاسبه زمان انجماد به دلایل ذیل مشکل است : 1- تفاوت دمای اولیه ماده .

2- تفاوت اندازه و شکل تکه های ساده انفرادی ماده غذایی.

3- تفاوت در نقطه انجماد و میزان تشکیل کریستال یخ بین نقاط مختلف یک ماده غذایی.

4- تغییرات در چگالی ، هدایت گرمایی ، گرمای ویژه و نفوذ پذیری گرمایی با کاهش دمای ماده غذایی.

انجماد : (a) تشکیل یخ در دماهای انجماد متفاوت ؛ (b ) تغییرات دمای ماده خوراکی از منطقه بحرانی خارج کردن گرمای نهان ، محاسبات انتقال حرارت به حالت ناپایدار را مشکل ساخته و لذا راه حل ریاضی برای تعیین میزان انجماد ممکن نیست.

برای اکثر اهداف صنعتی یک راه حل تقریبی براساس بسط فرمول توسط پلانک ارائه شده است.

این فرضیه شامل نکات ذیل می باشد : 1- انجماد از تمام آبی که در ماده غذایی به صورت منجمد نشده باقی است شروع می شود و از گرمای حسی صرف نظر می شود.

2- انتقال حرارت به قدر کافی و آهسته برای شرایط حالت پایدار صورت می گیرد.

3- یک نقطه ساده انجمادی وجود دارد.

4- چگالی ماده غذایی تغییر نمی کند.

5- هدایت گرمایی و گرمای ویژه ماده خوراکی تا هنگامی که به حالت غیر منجمد است ثابت می باشد و سپس وقتی محصول منجمد می شود مقدار آن دارای ثابت متفاوتی خواهد شد.

دستگاههای منجمدسازی فریزرها به طور کلی به صورت ذیل طبقه بندی می شوند : 1- یخچال های مکانیکی که در آنها ماده سرمازا تبخیر شده و در یک سیکل پیوسته متراکم می شود.

2- فریزرهای کرایوژنیک.

در فریزرهای مکانیکی از هوای سرد شده ، مایع سرد شده و یا سطوح سرد شده استفاده می شود.

فریزرهای کرایوژنیک کربن دی اکسید ، ازت مایع یا فرئون مایع را به طور مستقیم در تماس با ماده غذایی قرار می دهند.

در انتخاب دستگاه منجمدساز باید فاکتورهای ذیل مورد نظر قرار گیرد : 1- مقدار انجمادی که مورد نظر است.

2- اندازه ، شکل و نیازمندی های مربوط به بسته بندی.

3- تولید به روش غیر پیوسته یا پیوسته ، که به مقیاس تولید و ارقامی از انواع محصول برای منجمدسازی بستگی دارد.

در یک نوع طبقه بندی دیگر میزان تحرک یخ از قسمت جلو محصول ملاک و معیار انجماد در نظر گرفته می شود.

1- فریزرهای کند و تند (1-cmh 2/0) که فریزرهای فاقد جریان هوا و انباری سرد را در بر می گیرد.

2- فریزرهای (1- cmh 3 – 5/0 ) شامل فریزرهایی است که هوای سرد در آنها جریان می یابد.

3- فریزرهای سریع (1-cmh 10 – 5) شامل فریزرهای بستر مایع است.

4- فریزرهای با قدرت انجمادی فوق زیاد (Ultra Rapid Freezers ) (1- cmh 100- 10 ) .

این فریزرها از نوع کرایوژنیک هستند، در این فریزرها می توان یک محصول به قطر 10 تا 100 سانتی متر را در عرض یک ساعت منجمد کرد.

تمام فریزرها با پلی استیرن منبسط شونده ، پلی یوریتان یا سایر مواد که هدایت گرمایی پائینی داشته باشد عایق می شوند.

فریزرهای هوای سرد فریزرهای صندوقی ماده غذایی در یک فضای ( با سیرکولاسیون طبیعی) بین 20- و 30- منجمد می شود.

فریزرهای صندوقی برای مقیاس صنعتی به دلیل سرعت انجماد کم (h 72-7) و فرآیند ضعیف از نظر اقتصادی توجیه ندارند و کیفیت محصول در این نوع فریزرها افت می کند.

انبارهای سرد (Cold Stroes ) از نظر اصول شبیه فریزرهای صندوقی هستند.

از این سردخانه ها برای منجمد کردن لاشه های گوشت ، برای نگهداری مواد خوراکی که در سیستم های منجمد کننده دیگر منجمد شده اند ، و همچنین برای سفت کردن بستنی پس از تولید که به نام اتاق سفت کننده (Hardening Room ) نامیده می شود مورد استفاده قرار می گیرد.

هوا به وسیله پنکه برای بهبود یکنواخت توزیع دما جریان می یابد ، اما ضریب انتقال حرارت پایین است.

فریزرهای منجمد کننده سریع هوا بر محصول خوراکی ما بین 30- و 40- با سرعت 1-ms 6-5/1 جریان داده می شود.

سرعت زیاد هوا ضخامت فیلم مرزی پیرامون ماده خوراکی را کاهش می دهد.

و موجب افزایش ضریب انتقال حرارت می شود.

در روش غیر پیوسته ، ماده غذایی را بر روی سینی ها در یک اتاق یا کابینت قرار می دهند.

در روش انجماد پیوسته بر روی واگن تعدادی سینی که ماده غذایی روی آنها پهن شده است قرار داده می شود.

در یک سیستم دیگر محصول روی نوار نقاله ریخته می شود و نوار در داخل یک تونل به حرکت در می آید.

واگن ها به طور کامل برای جلوگیری از پراکندگی هوا از محصول باید پر شوند.

تونل های چند گذره از تعداد نوار تشکیل می شوند و محصول از روی یکی به دیگری منتقل می گردد.

با این روش از کلوخه شدن ماده غذایی و بهم چسبیدن آن جلوگیری می شود (برای مثال ابتدا بستری به عمق 50-25 میلی متر را برای مدت 10- 5 دقیقه منجمد کرده و سپس لایه دیگری به ضخامت 125- 100 میلی متر را بر روی نوار می ریزند.

به دلیل نسبت کمتر سطح به حجم در این فریزرها موجب می شود که در مصرف انرژی 30 درصد و در فضا 20 درصد صرفه جویی شود.

جریان هوا بر ماده خوراکی ممکن است به طوری موازی یا عمودی وزیده شود و وزش جریان هوا طوری طراحی می شود که به تمام قطعات محصول به طور یکنواخت انتقال یابد.

انجماد تند به دلیل انعطاف پذیری آن برای اشکال مختلف و اندازه های متفاوت ماده غذایی قابل استفاده است.

دستگاه حجم کمی را اشغال کرده و هزینه سرمایه گذاری آن پائین است.

ظرفیت آن (1-KGh 1500 – 200) است.

در هر حال به دلیل حجم زیاد هوا ممکن است در محصول سوختگی ناشی از انجماد و تغییرات اکسیدشوندگی به دلیل عدم استفاده از بسته بندی و یا IQF بروز کند.

فریزرهای نواری ( فریزرهای مارپیچی) این نوع فریزرها از نوع اصلاح شده روش انجماد تند هستند و در آن یک نوار به شکل مارپیچی نصب می شود.

ماده خوراکی بر روی نوار حمل می شود.

در برخی از انواع دستگاههای منجمد کننده مقداری از محصول پس از طی مسافتی متوقف می شود این عمل موجب می گردد که به طور خودکار فریزر بارگیری شود.

با این سیستم به ریل ها نیاز نیست و ظرفیت تولید تا 50 درصد برای یک ارتفاع معین افزایش می یابد.

هوای سرد یا اسپری ازت مایع به سمت پایین ( جریان مخالف ) توزیع می شود تا ضایعات ناشی از تبخیر رطوبت و افت وزنی کاهش یابد.

فریزرهای مارپیچی به فضای کمتری نیاز داشته و ظرفیت بالایی دارند.

(برای مثال به نوار 75-50 سانتی متر پهنا نیاز دارد و این نوارها در 32 ردیف روی هم قرار می گیرند و ظرفیت آنها 1-KGh 3000) است.

مزایای دیگر آن شامل بارگیری و تخلیه اتوماتیک محصول ، هزینه حفاظت و نگهداری آن کم و انعطاف پذیری زیادی دارد.

از این سیستم برای فرآورده های مختلف مانند پیتزا ، کیک ، پای ، بستنی ، ماهی درسته و مرغ تکه شده استفاده می شود.

فریزرهای با بستر سیال این دستگاه یک نوع فریزر اصلاح شده با باد سرد است که در آن هوا ما بین 25- و 35 – جریان می یابد.

سرعت باد ( 1- ms 5-2) و عمق بستر محصول cm 13-2 ، است .

محصول بر روی یک نوار مشبک ریخته می شود.

در برخی از انواع طراحی شده دو مرحله وجود دارد؛ در مرحله اول محصول به سرعت منجمد می شود تا یک لایه نازک یخ بر روی محصول تشکیل شود ، در مرحله دوم عمل انجماد کامل می گردد ، در این مرحله عمق بستر 15- 10 سانتی متر است.

تشکیل لایه یخ برای این است که قطعات میوه به هم نچسبند.

شکل و اندازه قطعه خوراکی تعیین کننده ضخامت بستر است و سرعت هوا برای سیال سازی قطعات امری ضروری است .

در این روش ماده غذایی با هوا تماس بیشتری در مقایسه با نوع بلاست پیدا می کند و تمام سطوح به طور همزمان و یکنواخت منجمد می شوند.

این کار جذب انتقال حرارت بیشتری را فراهم می کند.

و زمان انجماد کاهش پیدا می کند.

( 1-kGh 10000) ، علاوه بر این ماده غذایی در حالت غیر بسته بندی شده سطح آن کمتر خشک می گردد.

دستگاه به تکرارهای دیفراست کردن کمتری نیاز خواهد داشت.

در هر حال این روش برای مواد خوراکی ویژه ای ( برای مثال ، نخود فرنگی ، ذرت شیرین، میگو ، توت فرنگی یا خلال سیب زمینی) مناسب خواهد بود، یک نوع فریزر مشابه که through – flow freezer نامیده می شود طراحی شده است.

در این نوع فریزر هوا از درون بستر غذایی عبور می کند اما حرکت سیال سازی صورت نمی گیرد و بیشتر برای قطعات بزرگ غذایی ( برای مثال فیله ماهی) قابل استفاده می باشد.

فریزرهایی که با مایع سرد کار می کنند فریزرهای غوطه وری ماده خوراکی بسته بندی شده از داخل یک حمام سرد مانند گلیکول، پروپیلن گلیکول ، آب نمک ، گلیسرول و یا کلرورکلسیم عبور داده می شود.

در مقایسه با انجماد کرایوژنیک ، مایع به صورت سیال در مدت منجمدسازی باقی می ماند و تغییر حالت پدید نمی آید.

این روش دارای انتقال حرارت زیاد بوده و هزینه سرمایه گذاری به نسبت کم است ، در صنعت برای منجمد کردن کنسانتره پرتغال در قوطی های چند لایه پلی اتیلنی مورد استفاده قرار می گیرد، همچنین طیور را قبل از اینکه به طور کامل با روش منجمدسازی با باد سرد منجمد کنند، با این روش یخ زده می شود.

فریزرهای با سطح سرمازا فریزرهای صفحه ای فریزرهای صفحه ای از تعداد صفحه تو خالی که به صورت عمودی یا افقی تعبیه شده اند تشکیل می شود ، داخل این صفحات مواد سرمازا که دمای آنها 40- است تزریق می شود.

این سیستم به صورت غیر پیوسته ، نیمه پیوسته یا پیوسته طراحی می شود.

مواد خوراکی که ضخامت کمی دارند ( برای مثال فیله ماهی ، همبرگر) به صورت لایه های تکی بین صفحات سرمازا قرار داده می شود و برای انتقال حرارت بیشتر صفحات فشرده می شوند.

اگر ماده غذایی بسته بندی شده با این روش یخ زده شود، با ایجاد فشار بر روی بسته بندی از باد کردن آنها پیشگیری می شود.

ظرفیت انجماد در دستگاه های غیر پیوسته بین 1-kGh 2700 – 90 است.

مزیت این روش این است که با توجیه اقتصادی فضای کمی را اشغال کرده ، هزینه راه اندازی و کار با آن در مقایسه با سایر سیستم ها کم است.

عیب این سیستم در این است که هزینه خرید و سرمایه گذاری آن زیاد است و هر شکلی از محصول را نمی توان با این سیستم بسته بندی کرد.

فریزرهای با سطح پاک شونده فریزرهای با سطح خراشنده برای مواد غذایی سیال یا نیمه جامد (برای مثال بستنی) مناسب است.

کار این منجمد کننده ها مشابه دستگاههای تبخیر است .

اما با ماده آمونیاک ، آب نمک یا فلورو کربن ها کار می کند.

در تولید بستنی ، یک روتور ماده خوراکی را از دیواره دستگاه تراشیده و هوا به داخل محتویات دیده می شود .

دما به 4- و 70- وقتی مخلوط به داخل ظرف پمپ شود دمیده می شود و منجمدسازی در اطاق سفت کردن کامل می شود.

فریزرهای کرایوژنیک این فریزرها به وسیله تغییر حالت یک ماده سرمازا (یا کرایوژن ) هنگامی که گرمای ماده غذایی جذب می شود از سایر سیستم ها متمایز می شوند.

کرایوژن در تماس مستقیم با ماده غذایی بوده و به سرعت انرژی را از ماده غذایی به دلیل گرمای نهان تبخیر یا تصعید خارج کرده و سرعت انجماد زیاد است.

دو نوع ماده سرمازا یکی ازت مایع و دیگری کربن دی اکسید برای این کار مورد استفاده قرار می گیرد.

دیکلروفلورومتان ( ماده سرماساز 12 یا فرئون 12) که کمتر هم مورد استفاده قرار می گیرد تقریباً تنها ماده ای است که تمامی آن قابل بازیافت است.

این ماده شوک حرارتی کمتری از سایر کرایوژن ها وارد کرده و برای مواد خوراکی حساس به حرارت مفیدتر است (برای مثال اسلایس گوجه فرنگی و خمیر گوشت) .

ظرفیت تولید 1- KGh 9000- 500 است.

عیب اصلی باقی ماندن ماده کرایوژن در فرآورده غذایی است ولی 1- mgKG 300 از آن در کشورهای مختلف مجاز شناخته شده است.

ازت مایع و کربن دی اکسید که مواد سرمازا هستند بیرنگ ، بی بو و خنثی می باشند.

وقتی ازت مایع به سطح ماده غذایی اسپری شود، 48 درصد کل ظرفیت (انتالپی ) به وسیله گرمای نهان تبخیر که برای ایجاد گاز لازم است گرفته می شود.

باقی مانده 52٪ انتالپی در گاز سرد باقی می ماند و گاز دوباره سیر کوله می شود تا ظرفیت منجمدسازی خود را به دست آورد.

کربن دی اکسید انتالپی کمتری از ازت مایع دارد، اما چون نقطه جوش آن کمتر است شوک حرارتی کمتری به محصول وارد می آورد.

اکثر ظرفیت انجمادی (85٪) از ماده جامد تصعید شونده مورد استفاده قرار می گیرد.

کربن دی اکسید مایع بر سطح ماده غذایی پاشیده می شود و گاز حاصل سیرکوله نمی شود.

کربن دی اکسید یک ماده باکتریواستاتیک است اما سمی نیز است و گاز تولید شده باید از داخل کارخانه برای جلوگیری از صدمه رسیدن به افراد خارج گردد.

مصرف کربن دی اکسید بیشتر از ازت مایع است.

انتخاب ماده سرما زا به هزینه آن و طبیعت ماده غذایی بستگی دارد.

ازت مایع در انگلستان مصرف می شود در حالی که کربن دی اکسید در ایالات متحده و اروپا کاربرد بیشتری داشته و بهای آن نیز کمتر است.

جدول .

خاصه های مواد کرایوژن غذایی فریزرهایی که با ازت مایع کار می کنند ماده غذایی بسته بندی شده یا بدون بسته بندی روی یک نوار مشبک ریخته شده و نوار داخل یک تونل حرکت می کند، ابتدا با گاز ازت سرد شده و سپس به وسیله اسپری ازت مایع منجمد می گردد.

قبل از خروج محصول از داخل فریزر اجازه داده می شود تا دمای ان به تا برسد ، این دما ، دمای سردخانه نگهداری محصول می باشد.

مقدار تولید 1350 – 45 کیلوگرم در هر ساعت است ، گاز ازت شوک حرارتی به ماده غذایی را کاهش می دهد و باد بزن ها می توانند انتقال حرارت بیشتری را از هنگامی که گاز به حالت سکون باشد را ارائه کنند.

دمای و سرعت نوار به وسیله میکروپروسورها طوری تنظیم می شود که هنگامی خروج از دستگاه دمای محصول بدون توجه به بار گرمایی ماده غذایی ورودی معین باشد.

ظرفیت دستگاه برابر با میزانی است که به وسیله سازنده اعلام شده است .

این سیستم می تواند انعطاف پذیری بیشتری از نوع مکانیکی داشته و میزان گرمایی که از محصول خارج می شود حالت تثبیت شده تری خواهد داشت.

سایر مزایای آن به شرح ذیل است : 1- دستگاه حالت پیوسته داشته و هزینه سرمایه گذاری شده به طور نسبی کم است ( حدود 30٪ هزینه سیستم مکانیکی).

2- تلفات وزن کمتر است ( 5/0 درصد در مقایسه با 8-1 درصد در سیستم های مکانیکی یا هوای فشرده ) 3- سرعت انجماد زیاد است و موجب می شود که ویژگی های حسی و تغذیه ای محصول بهتر حفظ شود.

4- حذف اکسیژن در حین انجماد.

5- شروع کار سریع است و به دیفراست نیاز نیست.

6- هزینه قدرت پایین است.

عیب این سیستم مصرف زیاد ماده سرماساز است.

مقایسه روش های انجماد در روش غوطه وری با ازت مایع از میزان وزن محصول کاسته نمی شود ولی شوک حرارتی به محصول وارد می شود.

این حالت برای محصولاتی مانند میگو و گوشت حبه شده مطلوب است ) اما در بسیار از مواد غذایی استرس های درونی که در اثر انجماد شدید وارد می گردد سبب می شود که در محصول ترک و شکاف به وجود آید.

در هر حال با روش IQF می توان مواد غذایی را در یک دستگاه که طول آن 5/1 متر است.

وزنی به مقدار 1 تن از مواد غذایی با اندازه کوچک را در هر ساعت منجمد کرد.

تغییرات در مواد غذایی تأثیر انجماد تأثیر عمده انجماد بر کیفیت ماده غذایی از طریق رشد بلورهای یخ و صدمه دیدن سلول ها است.

با منجمدسازی تغییرات جزئی بر رنگدانه ها ، مواد طعم دهنده یا تغذیه ای وارد می شود، البته این تغییرات ممکن است در مرحله آماده سازی محصول برای انجماد و در دوره نگهداری نیز رخ دهد .

فرآورده با بافت امولسیون دار ممکن است در اثر انجماد استحکام خود را از دست بدهند، برخی اوقات پروتئین های محلول در اثر انجماد رسوب می کنند.

بدین دلیل نمی توان شیر را منجمد نمود.

در فرآورده های نانوایی برای جلوگیری از پدیده رتروگراداسیون و بیات شدن در طی ذخیره سازی انجمادی آمیلوپکتین این فرآورده ها باید زیاد باشد.

بین فرآورده های دامی و گیاهی از نظر مقاومت به انجماد تفاوت وجود دارد.

گوشت به دلیل داشتن ساختمان الیافی ، انعطاف پذیری بیشتری در مقابل انجماد دارد و بافت آن زیاد صدمه نمی بیند.میوه ها و سبزی ها که ساختمان سلولی آنها سخت تر است ممکن است در اثر بلورهای یخ صدمه ببینند.

میزان صدمه دیدن به اندازه کریستال و میزان انتقال حرارت بستگی دارد.

در هر حال تفاوت واریته و کیفیت مواد خام و میزان کنترل مواد خام و میزان کنترل قبل از انجماد تأثیر زیادی بر کیفیت ماده غذایی در مقایسه با زمانی که محصول منجمد می گردد دارد.

تأثیر میزان انجماد بر بافت های گیاهی نشان داده شده است.

در روش انجماد کند.

کریستال های یخ در فضای ما بین سلول ها رشد یافته و پس از تغییر شکل دادن آنها دیواره سلول ها را پاره می کنند.

بلورهای یخ فشار بخار آب کمتری در داخل سلول ها دارند و مولکول های آب از سلول ها به سمت بلورهای یخ نقل مکان می دهند.

سلول ها آب خود را از دست داده و بر اثر تغلیظ مواد محلول به بافت آنها صدمه وارد می شود.

بعد از ذوب سازی ، سلول ها شکل اولیه خود را از دست نمی دهند ( چکه کردن) ، در انجماد سریع ، بلورهای یخ بین سلول ها و فضای بین سلولی تشکیل می شود.

بافت ماده غذایی حالت خود را تا حدودی حفظ می کند.

در هر حال ، سرعت انجماد ممکن است سبب استرس برخی از مواد غذایی شده و در بافت آن شکاف ایجاد می شود.

تأثیر مدت ذخیره سازی بر محصول منجمد به طور کلی اگر دما کمتر باشد، میزان تغییرات بیوشیمیایی و میکروبی نیز کاهش می یابد ، در هر حال با نگهداری محصول در دمای زیر صفر نمی توان از فعالیت آنزیم ها به طور کامل جلوگیری کرد.

به طور کلی اگر دمای نگهداری زیادتر باشد.

(بین 4- و 10- ) تأثیر کشندگی بر میکروارگانیزم ها در مقایسه با دماهای کمتر ( بین 15- و 30- ) زیادتر است.

انواع مختلف میکروارگانیزها مقاومت آنها به دمای پایین تر فرق دارد.

سلول های رویشی مخمرها، کپک ها و باکتری های گرم منفی (برای مثال کلی فرم و گونه های سالمونلا ) به سرعت از بین می روند؛ باکتری های گرم مثبت (برای مثال استافیلوکوکوس اورئوس و آئرویاکتریاسه) و اسپورهای کپک مقاومت بیشتری دارند و اسپور باکتری ها ( به ویژه گونه های باسیلی و گونه های کلستریدیومی مانند کلستریدیوم بوتولینوم ) در دمای پایین تری از بین نمی روند.

بنابراین برای غیر فعال کردن آنزیم ها سبزی ها را بلانچ می کنند.

آنزیم را به وسیله اکسیژن ، اسید کردن سولفور دی اکسید در میوه ها کنترل می کنند.

در دمای ( 18- ) کیفیت ماده غذایی حفظ می شود.

اثر غلظت مواد محلول اطراف بلورهای یخ زیاد می شود، کاهش فعالیت آبی ( به 82/0 در 20-) و تغییرات pH و اکسیداسیون و احیاء نیز اتفاق می افتد.

تأثیرات دمای انبار بر کیفیت ماده غذایی نشان داده شده است.

اگر آنزیم ها غیر فعال نشوند، دیواره سلول توسط بلورهای یخ پاره شده و با مواد محلول واکنش ایجاد می کند.

تغییرات اصلی مواد خوراکی یخ زده در طی انبار داری به شرح ذیل است : 1- از بین رفتن رنگدانه ها ، کلروفیل به کندی به فیئوفیتین قهوه ای تبدیل می شود.

در میوه با تغییر pH به دلیل تر سیب نمک ها در محلول های تغلیظ شده رنگ انتوسیانین ها تغییر می کند.

2- از بین رفتن ویتامین ها.

ویتامین محلول در آب ( برای مثال ویتامین C و اسید پانتوتنیک ) در دماهای پایین تر از انجماد از بین می رود ، تلفات ویتامین C به دما بستگی دارد ؛ با افزایش 10 دما بین 6 تا 20 برابر از میزان ویتامین C در سبزی ها کاشته می شود.

این مقدار در میوه ها 30 تا هفت برابر افزایش می یابد.

3- فعالیت آنزیم باقی مانده در سبزی هایی که به اندازه که به اندازه کافی بلانچ نشوند، بیشترین تلفات کیفیت به فعالیت پلی فنل اکسیداز که سبب قهوه ای شدن می شود مربوط است .

فعالیت آنزیم های پروتئولیتیک و لیپولیتیک گوشت باعث تغییر بافت و طعم آن می شود.