Вопрос 39. Явление переохлаждения и его значение.

Перед началом льдообразования обязательно должно иметь место состояние переохлаждения, чтобы дать толчок началу фазового превращения воды. На реальных температурных графиках это состояние не присутствует, т.к. оно кратковременно. При переохлаждении температура слоя продукта понижается ниже криоскопической без возникновения кристаллов льда до критической переохлаждения, при которой происходит возникновение затравок кристаллов, и затем резкое повышение температуры до криоскопической. Это происходит из-за выделения скрытой теплоты кристаллизации. Состояние переохлаждения у большинства продуктов неустойчивое и только у некоторых (виноград, куриные яйца и т.п.) это состояние может быть устойчивым. Устойчивость или неустойчивость переохлаждения зависит от определенного свойства продукта, а конкретно от разности температур криоскопической и критической переохлаждения. Чем больше эта разность, тем вероятнее устойчивое переохлаждение, которое проявляется в возможности поддерживать температуру продукта ниже криоскопической без образования кристаллов льда. При изменении внешних условий в сторону понижения температуры продукта произойдут в последовательности достижение критической температуры переохлаждения, образование затравок кристаллов льда, резкое повышение температуры до криоскопической и процесс льдообразования. // Переохлаждение — это состояние продукта, вызванное понижением его температуры ниже криоскопической без возникновения кристаллов влаги. Оно бывает устойчивым или неустойчивым в зависимости от теплофизических свойств продукта и температурных режимов окружающей среды.

Вопрос 40. Гистологические изменения пищевых продуктов при замораживании.

При любом способе и скорости замораживания в клетке могут происходить сложные изменения, связанные с нарушением ее структуры. Так, понижение температуры продукта до -8...-10°С сопровождается интенсивным льдообразованием и, следовательно, резким увеличением концентрации химических соединений в жидкой фазе продукта, уменьшением ее объема, сближением молекул. При этом создаются условия для структурных перестроек белковых молекул, возникновения межмолекулярных реакций, агрегации. Нарушения пространственной структуры макрочастиц белков идентифицируются с денатурацией, а ее внешним проявлением является выделение тканевого сока при размораживании. Развитие этих процессов стимулирует повышение концентрации электролитов в жидкой фазе. Зона максимального развития денатурационных изменений совпадает с температурной зоной максимальной кристаллизации тканевого раствора. Денатурация наблюдается прежде всего в белках фракции актомиозина при отсутствии изменений белков саркоплазмы. Важным фактором, влияющим на сохранение нативной структуры белков, является связанная вода. Однако это касается только воды, связанной с белками тех групп, в которых энергия связей выше энергии, высвобождающейся при переходе в кристаллическую структуру льда. Белковые вещества с более низкой энергией связи теряют воду, которая вымораживается, а молекулы белка агрегируются. Стабильные белковые вещества удерживают воду, позволяющую им сохранить нативную структуру и после размораживания. Процессы денатурации белков при замораживании в определенной степени замедляются физическими изменениями образовавшегося раствора, в частности вязкости, ионной силы, давления водяных паров, рН. При введении некоторых веществ (этиленгликоль, пропиленгликоль, сахар, глицерин) процесс денатурации замедляется. Предполагается, что эти вещества усиливают прочность водородных мостиков и связей воды. При их введении снижается количество вымораживаемой воды. Разрабатываются пищевые системы, включающие замораживаемый продукт и структурирующие вещества, состоящие из натуральных пищевых компонентов. Использование таких пищевых систем позволяет получить сырье для замораживания, которое не теряет высокой биологической ценности при температуре замораживания -20 °С, длительном хранении в замороженном виде и исключает потери при размораживании. Изменение белков продуктов происходит также в результате их гидролиза под действием тканевых ферментов, которые высвобождаются при повреждении клеток. Изменения жиров при замораживании и хранении — результат ферментативных и окислительных процессов. С понижением температуры замораживания скорость химических реакций резко замедляется, соответственно замедляются и химические процессы порчи жиров. Скорость ферментативных процессов при понижении температуры в определенном интервале может и возрастать. При замораживании снижаются количество и активность микроорганизмов, однако добиться их полного уничтожения невозможно. Устойчивость микробной клетки к замораживанию зависит от вида микроорганизма, стадии его развития, среды обитания, а также скорости и температуры замораживания.