Сублимационная сушка фруктов и плодовой мякоти. Обычно считают, что успешная сублимационная сушка нарезанных плодов требует предварительного замораживания их в скороморозилке с интенсивным потоком воздуха, поскольку скорость выхода водяных паров недостаточна для замораживания испарением. В действительности, если температура в камере не поддерживается «а низком уровне, то скорость удаления водяных паров будет недостаточна для предотвращения повышения температуры, а следовательно, таяния и высушивания из жидкой фазы. Однако при этом скорость сушки снижается.
Мягкие ягоды, например земляника и малина, в результате сублимационной сушки хотя и сохраняют отличную окраску, но консистенция их заметно ухудшается.
Сублимационная сушка представляет собой наиболее удобный способ обезвоживания плодовой мякоти (пульпы) и пюре, для которых характерна высокая скорость выделения паров. Наиболее эффективно сушка этих продуктов происходит в вакуумной полочной сушилке, приспособленной для работы при низких значениях давления и температуры. Вакуумные барабанные и непрерывно действующие ленточные сушилки могут также дать отличные результаты, если их модифицировать для работы при низких значениях температуры и давления.
2.2 Сублимационная сушка мяса и рыбы
На сублимационную сушку рыбы и мяса большое влияние оказывают следующие факторы: анатомическая структура мышечной ткани, неустойчивый характер белкового геля саркоплазмы – основного компонента мышечной ткани, и гетерогенность мяса, обусловленная наличием жировой ткани и тощей мышцы.
Анатомическая структура мышечной ткани. В мясе сокращающимся элементом мышцы является длинное цилиндрическое волокно, состоящее из пучка фибрилл. Волокно покрыто сарколеммой, а отдельные волокна разделены чрезвычайно тонкой соединительной тканью – эндомидием. Первичные пучки волокон связаны более крупными участками соединительной ткани – перемизием, а вся мышца окружена большим слоем соединительной ткани – эпимизием.
Мышца рыбы состоит из таких же мышечных волокон, но они проходят параллельно и, соприкасаясь друг с другом, образуют миомеры; последние отделены один от другого тонкими листами соединительной ткани – миокомматами, которые расположены примерно под прямым углом к мышечным волокнам. Миокоммата быстро разрушается при варке, поэтому вареная рыба распадается на хлопья, которые состоят из мышечных волокон. Соединительная ткань мяса более устойчива к разрушению при варке.
Соединительная ткань в сырой рыбе и сыром мясе плотная и прочная и сохраняется после сублимационной сушки. Миокоммату можно обнаружить в высушенной сублимацией сырой треске в виде тонких плотных ороговевших пленок, которые препятствуют прохождению газов. Прослойки из соединительной ткани значительно снижают проницаемость высушенной сублимацией ткани, но благодаря их ориентации этот эффект проявляется только в одном направлении. Снижение проницаемости сублимированной ткани можно проиллюстрировать на примере сублимационной сушки кубиков сырого мяса с размером грани приблизительно 1,5 см; при этом мясо нарезают так, чтобы всё мышечные волокна проходили параллельно одной поверхности. При высушивании кубиков, волокна которых расположены под прямым углом к нагревательным пластинам, фронт льда отступает вдоль волокон и остается параллельным источнику тепла. Если волокна параллельны нагревательным пластинам, то водяные пары не могут свободно выходить и используемое тепло подводится через замороженный центральный, сердечник к плоскостям б, с которых происходит сублимация. Фронт льда и в этом случае отступает вдоль мышечных волоконк но в направлении, перпендикулярном источнику тепла.
Сублимационная сушка сырого трескового филе и сырых тресковых стеков (тресковое филе представляет собой мышцурезанную с одной стороны рыбы, а стек – поперечную секцию) протекает аналогично. Когда филе помещают на противни для сублимационной сушки, мышечные волокна располагаются более или менее параллельно нагревательной поверхности, а водяные пары с трудом проходят из замороженной ткани в направлении поперек волокон. Миокомматы закрывают концы волокон и тормозят выход водяных паров вдоль них, в результате чего сушка происходит чрезвычайно медленно. Попытки ускорить сублимационную сушку увеличением подачи тепла приводят к оттаиванию ткани. Следовательно, скорость сушки зависит от проницаемости высушенной сублимацией ткани.
В тресковых стеках мышечные волокна почти всегда перпендикулярны потоку подводимого тепла, выход водяных паров в этом же направлении обеспечивает быструю сублимацию. Отступающий фронт льда вначале образует зубчатый край, причем миокомматы закрывают волокна вблизи центра стека.
Это обстоятельство не оказывает влияния на последующую сублимационную сушку, поскольку в сухой ткани в направлении мышечных волокон образуются продольные канальцы, по которым водяные пары проходят от поверхности испарения к наружной поверхности сухого слоя. Высокая скорость сушки тресковых стеков, вероятно, и объясняется наличием таких канальцев.
Для сублимационной сушки ткань должна быть прежде всего заморожена. Замораживание может изменить структуру или разрушить ткань, поэтому живые организмы и клетки следует замораживать особенно осторожно.
Отвод тепла, выделяющегося во время замораживания пищевых продуктов в скороморозилке с интенсивным потоком воздуха или в пластинчатой установке, ведет к образованию однофазной поверхности, которая разделяет твердую и жидкую фазы, причем в процессе замораживания разграничительная линия постепенно перемещается в глубь материала. При ускоренном охлаждении разделительная поверхность не образуется, но преобразование фаз начинается с появления многочисленных мелких ядер, которые растут и образуют ледяные кристаллы. Средний размер кристалла льда зависит от числа образующихся ядер, которое в свою очередь зависит от скорости охлаждения.
Быстрое охлаждение может быть осуществлено испарением в камере сублимационной сушки. Например, 12,76 кгвареной пикши, распределенной на площади 1 м2, охлаждали испарением от 25 до-2° С за 1 мин. Затем продукт замораживали при температуре от –2 до –3° С в течение 2 мин и при –20° С – в течение 0,5 мин. Поскольку – вареная рыба содержала 78,2% влаги, общее первоначальное! количество влаги составляло 9980 кг. Из них 2100 г.(21%) улетучивались в результате испарения, во время охлаждения. Для того чтобы охладить и заморозить воду от 25 до –20° С, потребовалось бы испарять по 0,195 г.на каждый грамм охлажденной воды, т.е. потери составили бы 16,3%. Большие потери при испарительном охлаждении, объясняются тем, что ткань поглощает тепло из окружающей среды, это интенсифицирует процесс испарения и способствует охлаждению белкового компонента рыбы (в приведенных расчетах не учитывается).
Испарительное охлаждение можно применять для любой ткани с большой поверхностью испарения, из которой вода может свободно перемещаться к поверхности. Например, испарительным охлаждением можно замораживать вареное мясо или рыбу, приготовленные в виде фарша или нарезанные тонкими ломтиками. Замораживание испарением сырых стеков приводит к образованию сухого поверхностного слоя, который затрудняет последующую сублимационную сушку. В таких случаях рекомендуют опрыскивать мясо водой, но и эта мера не обеспечивает необходимой интенсивности испарения для замораживания находящейся под водой ткани. Сохранить воду можно, например, с помощью геля альгината, но вызванное этим ускоренное замораживание ведет к образованию в ткани небольших кристаллов льда. При сублимации эти кристаллы оставляют мелкие поры, в результате чего образующийся верхний слой характеризуется низкой проницаемостью, которая препятствует выделению водяных паров из отступающего фронта льда. Скорость сублимационной сушки при этом снижается.
Вероятно крупные кристаллы льда, образующиеся в ткани в результате медленного замораживания, способствуют увеличению скорости сублимационной сушки. Мясо, возможно, из-за более сложного строения соединительной ткани выдерживает медленное замораживание гораздо лучше, чем рыба. Говядину обычно замораживают полутушами. При длительном замораживании рыбы белок разрушается, а при оттаивании получается непрозрачная ткань, отличающаяся от полупрозрачной клейкой ткани свежей рыбы. Сырое мясо перед сублимационной сушкой можно замораживать с вечера в холодном складе при температуре –18° С без значительных изменений качества; образующиеся при таком замораживании кристаллы льда при сублимации будут способствовать образованию сухого слоя с большой проницаемостью. Тресковое филе, замороженное таким образом, также можно быстро высушивать сублимацией, но из-за медленного замораживания качество продукта будет низким.
Белковый компонент мышечных волокон представлен главным образом актином и миозином, последний особенно сильно разрушается при замораживании. Денатурация белков в треске происходит относительно медленно в тех местах, где в результате быстрого замораживания образовались небольшие внутриклеточные кристаллы льда. Денатурация заметно возрастала с уменьшением скорости замораживания до тех; пор, пока кристалл льда не заполнял почти всю полость клетки. При дальнейшем замедлении процесса клетки разрывались и степень денатурации уменьшалась с образованием внутриклеточных ледяных кристаллов; денатурация была минимальной при продолжительности замораживания от 200 до 250 мин, когда весь лед находился внутри клеток и мышечные волокна больше не разрывались.