В мировой практике для быстрого замораживания штучных пищевых продуктов используется широкий набор методов и соответствующих им технических средств. Методы замораживания условно можно разделить на три группы (рис. 3), основанные: на прямом контакте пищевого продукта с хладагентом; на использовании вторичной среды (хладоносителя), которая охлаждается хладагентом в специальных теплообменниках; на контакте продукта с хладагентом через металлическую поверхность.
Методы замораживания первой группы, использующие жидкие, твердые и газообразные агенты, объединены общим названием – криогенный метод.
Вторая группа методов использует жидкие и газообразные хладоносители. В случае применения жидких хладоносителей (растворы хлористого кальция, поваренной соли, пропиленгликоля и т.д.) выделяется погружной метод замораживания в некипящей жикости, газообразного, в основном, воздуха – воздушный метод.
Третья группа образует контактный метод через металлическую поверхность и используется в основном для продукта правильной геометрической формы или блока.
Следует выделить еще один, получивший распространение в зарубежной практике в последние годы, метод – комбинированный, который возник в результате различных вариантов комбинации криогенного и воздушного методов и позволяет недостатки одного компенсировать преимуществами другого.
Технические средства, обеспечивающие существующие в мировой практике методы замораживания пищевых продуктов, используют машинную и безмашинную способы получения холода. При классическом машинном
способе рабочий агент, совершив холодильный эффект, осуществляет замкнутый круговой процесс (цикл) с затратой энергии.
Машинным способом обеспечиваются следующие методы замораживания: воздушный, погружной в некипящей жидкости, контактный через металлическую поверхность.
Криогенный метод основан на безмашинной проточной системе хладоснабжения. Проточная система хладоснабжения – это система, в которой рабочее тело не совершает замкнутого кругового процесса, т. е. предусматривается одноразовое его использование.
Комбинированный метод использует комбинации проточных систем с традиционными машинными системами.
Криогенный метод
В настоящее время в промышленном масштабе для замораживания пищевых продуктов используются следующие криогенные агенты: жидкий азот, диоксид углерода и хладон.
Основными преимуществами криогенного метода являются: малая продолжительность процесса, сохранение качества продукта, минимальные потери его от массы за счет усушки без применения специальных упаковочных материалов.
Наибольшее распространение для замораживания штучных продуктов получил жидкий азот, обладающий относительной инертностью, низкой температурой и высокими термодинамическими свойствами.
Замораживание пищевых продуктов жидким азотом в настоящее время осуществляется способами погружения и орошения.
Способ погружения продукта в жидкий азот применяется в основном для замораживания продуктов, имеющих сферическую форму, или для продуктов других форм, предназначенных для дальнейшего дробления: это объясняется возникновением внутреннего напряжения в продукте, что приводит к образованию трещин.
С целью уменьшения расхода жидкого азота для замораживания используют метод орошения азота на продукт, который оказался более экономичным по сравнению с погружением. Для этой цели используются различного вида форсунки с большим конусом факела, которые могут производить распыление жидкого азота в мелкодисперсное состояние.
Рис. 3. Классификация методов замораживания штучных пищевых продуктов
Способ орошения предусматривает использование паров азота для предварительного охлаждения продукта и выравнивания температуры по объему.
Коэффициент полезного действия азотных скороморозильных аппаратов, использующих способ орошения продукта азотом, находится на уровне 0,7…0,85, при этом наряду с потерями внутри аппарата учитываются потери в резервуаре для хранения жидкого азота в магистральных трубопроводах.
Одним их преимуществ использования азота для замораживания пищевых продуктов является снижение потерь за счет усушки. Процент потери массы продукта при промышленном замораживании составляет примерно:
– в воздушных аппаратах туннельного типа (продукт без упаковки): 3…6 %;
– плиточных аппаратах (продукт в упаковку): 1,0 %;
– в азотных аппаратах (продукт без упаковки): 1,0 %.
Замораживание жидким азотом позволяет получить продукт высокого качества. Данные отечественных и зарубежных специалистов по замораживанию штучных пищевых продуктов, таких как готовые блюда, мясные натуральные и рубленые полуфабрикаты, изделия из теста, рыба, птица, овощи, ягоды и т.д. свидетельствуют о преимуществе азотного по сравнению с другими методами замораживания как в отношении микрокристаллической структуры, что связано с меньшими потерями сока при размораживании, так и в отношении сохранения вкусовых качеств, гигиеничности, товарного вида продукта.
Хладон-12 и диоксид углерода (СО 
) широкого применения в холодильной промышленности не нашли.
Воздушный метод
Воздушное замораживание нашло наибольшее распространение во всех странах мира. Широкое использование этого метода обусловлено его универсальностью, так как он дает возможность замораживать штучные продукты практически любой формы и размеров, неупакованных и упакованных в полимерную пленку или другую тару. В случае замораживания в воздушной среде скорость замораживания зависит от размера продукта, температуры среды и скорости ее циркуляции.