Лекции для студентов

Холодильная обработка рыбных продуктов — Изменение температурных коэффициентов реакций при воздействии холода

Изменение температурных коэффициентов реакций при воздействии холода

Скорость химических реакций в пищевом сырье подчиняемся правилу Вант Гоффа и описывается уравнением:

у_t = dm/dτ = f(t),

где у_t — скорость реакции при температуре продукта (t);

m — масса продуктов реакции;

τ — продолжительность реакции;

t — температура продукта.

Для функции у_t Бертелот предложил уравнение:

ln у_t = ln y_o + at,

где у_t — скорость реакции при температуре t, ^оС;

у_о — скорость реакции при 0 ^оС;

а — коэффициент, определяющий интенсивность изменений функции (const ).

На графиках функции ln у_t представлены прямыми линиями, из чего следует, что скорость реакции зависит исключительно от температуры. Обычно используют коэффициент Q₁₀, определяющий отношение скорости реакции при данной температуре к скорости при температуре на 10 ^оС выше,

у_t + 10

Q₁₀ = ————

у_t

На основании многочисленных исследований установлено, что для большинства пищевых продуктов температурный коэффициент является величиной постоянной и составляет 2 — 3. Из этого следует, что при снижении температуры на 10 ^оС скорость происходящих в нем процессов уменьшается в 2-3 раза.

Р.Планком получена зависимость между скоростью реакции, температурой ее протекания и Q₁₀:

d (ln у_t)

ln Q₁₀ = 10 ————

dt

Подставляя в это уравнение формулу Бертелот, получаем:

d (ln у_o + dt)

ln Q₁₀ = 10 —————— = 10 a, отсюда Q₁₀ = 10 е^а.

dt

Величина а, установленная экспериментально для ряда продуктов, равна 0,0376. Следовательно, в соответствии с законом Вант Гоффа-Аррениуса, Q₁₀ = 2,38. Значения коэффициента справедливы для простых реакций в однородных средах без фазовых превращений. Поэтому сложные биохимические изменения, происходящие совместно с микробиологическими процессами в тканях с неоднородной структурой, не соответствуют точно законам химической кинетики. Так, при охлаждении до начальной криоскопической температуры Q₁₀ реакции образования триметиламина в мясе равен 3, окисления гемоглобина крови — 4, образования летучих оснований во время порчи –7. Температурный коэффициент скорости роста типичного психрофильных микроорганизмов находится в пределах от 4,8 до 9,1.

При замораживании скорость биохимических процессов в тканях сырья уменьшается не только в результате снижения температуры продукта, но и благодаря фазовым изменениям, превращению воды в лед. При этом движение молекул замедляется и снижается их реакционная способность, а при температуре несколько ниже криоскопической температурный коэффициент резко возрастает.

В то же время существует ряд процессов, имеющих при замораживании отрицательный температурный коэффициент, т.е. с понижением температуры скорость процесса увеличивается. Таким физико-химическим процессом в пределах температур между криоскопической и –5… -10^оС является денатурация белковых веществ.

В замороженных продуктах ферментативный гидролиз белка приостанавливается при температуре минус 18… минус 20^оС, гидролиз и окисление липидов полностью не прекращается даже при температуре минус 40^оС. Считают, что данные процессы затормаживаются лишь при температуре ниже криогидратной (-65^оС).

Поскольку порча рыбного сырья и приготовленных из него продуктов обусловлена главным образом неблагожелательным воздействием микроорганизмов и химических реакций, то снижение температуры позволяет дольше сохранять качество этих продуктов.