SEMINARIUM Z TECHNIK ZAMRAśANIA

Transkrypt

1 r SEMINARIUM Z TECHNIK ZAMRAśANIA TEMAT: Relacja między zastosowaną metodą zamraŝania a jakością produktu po jego odmroŝeniu. 1. Wstęp 2. Co to jest jakość? 3. Mechanizm tworzenia się kryształków lodu w produktach podczas ich zamraŝania 4. ZamraŜanie w zamraŝarkach domowych 5. ZamraŜanie metodami technicznymi parametry techniczne, wady i zalety 6. Porównanie jakości produktów zamraŝanych róŝnymi metodami za pomocą wykresów słupkowych 7. Podsumowanie 8. Literatura 1. Wstęp Jeszcze 50 lat temu zamraŝanie nie było tak powszechną metodą utrwalania Ŝywności jak jest w chwili obecnej. Marchew trzymano całą zimę w piwnicy, o ile temperatura i wilgotność powietrza były odpowiednie, wytrzymywała do wiosny i smakowała jak świeŝa. Truskawki i wiśnie zaprawiało się w słoiki. Dzisiaj idąc do sklepu moŝemy kupić mroŝone owoce i warzywa, mięso, ryby, a nawet całe gotowe potrawy. Zamrozić moŝna wszystko, jednak czy kaŝdy produkt nadaje sie do tego aby go zamrozić. Na pewno nie najprostszym przykładem jest mleko, podczas zamraŝania zachodzą w nim nieodwracalne zmiany, to co otrzymujemy po odmroŝeniu mleka juŝ nie przypomina ani wyglądem, ani smakiem, ani zapachem. Kolejnym przykładem są surowe ziemniaki, równieŝ nie moŝna ich mrozić poniewaŝ zachodzą w nich nieodwracalne reakcje, wydziela się zawarta w nich skrobia i stają się słodkie. Dlatego frytki które są obecnie powszechnie mroŝone, są najpierw smaŝone tak aby nie został w nich ani kawałek surowego ziemniaka, poniewaŝ gdyby za słabo je usmaŝyć po ich odmroŝeniu i usmaŝeniu do końca byłyby słodkie. Kolejnym przykładem są surowe buraki. Buraki kiedy długo leŝą po wyrwaniu ich z ziemi tracą cukier, czyli nie moŝna ich zostawić w piwnicy tak jak marchew przez całą zimę bo na wiosnę będą gorzkie, mroŝenie nie zahamuje tego procesu. Dlatego mrozi się tylko przechowuje się i mrozi gotowane buraki. Jednak takich przypadków jak opisane powyŝej jest niewiele, dlatego mroŝenie Ŝywności stało się tak powszechne. Zasadniczym pytaniem jest to jak to wpływ na jakość produktów. 2. Co to jest jakość? Najprościej moŝna powiedzieć Ŝe jakość to zapach, smak i wygląd produktu. Bardziej technicznie spoglądając na produkty odmraŝane, oceniając ich jakość mierzymy wielkości takie jak: ususzka, oparzenia moroźnicze, zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne przemiany białek, tłuszczów, węglowodorów, mikroorganizmów. Na jakość wpływa nie tylko metoda zamraŝania, duŝy wpływ mają równieŝ: metoda odmraŝania, przechowywanie w odpowiednich warunkach (temperatura i wilgotność), opakowanie w którym się zamraŝa i przechowuje produkt, jakość i stan produktu przed zamroŝeniem. 3. Mechanizm tworzenia się kryształków lodu w produktach podczas ich zamraŝania

2 Podczas wolnego zamraŝania najpierw zamarza woda pomiędzy komórkami, przez zmianę równowagi płynu powoduje Ŝe woda wydostaje się na zewnątrz prze ścianki komórki i równieŝ zamarza. Jeśli zamarzanie trwa zbyt długo komórki tracą zbyt duŝo wody i ulegają zniszczeniu. Podczas szybkiego zamraŝania kryształki lodu tworzą się jednocześnie wewnątrz komórek i pomiędzy komórkami. Szybkość zamraŝania ma teŝ istotny wpływ na wielkość kryształków lodu w mroŝonych produktach (duŝe kryształki miaŝdŝą i rozrywają komórki i struktury tkankowe).

3 Podczas normalnego zamraŝania sztuki mięsa w czasie minut kryształy lodu osiągają od 2 do 150 mm. Przy szybkim zamraŝaniu małych produktów w kąpieli o temperaturze od -50 do o C wielkość kryształków lodu wynosi od 2 do 10mm. Podczas zamraŝania kriogenicznego pojedynczych włókien mięsa powstają kryształki lodu od 2 do 3mm. Zmiany zachodzące podczas zamraŝania w komórkach i tkankach, są inne w tkankach roślinnych, inne w tkankach mięsnych. Zmiany zamraŝalnicze w tkance roślinnej są zaleŝne przede wszystkim od struktury i funkcji tkanki. W tkankach włóknistych i komórkach o grubych ściankach zmiany te są na ogół nieznaczne, ponadto młode komórki są bardziej odporne niŝ starsze. W produktach o tzw tkance luźnej np maliny i pomidory, zmiany mroźnicze są znaczne dlatego aby uzyskać dobrą jakość po odmraŝaniu naleŝy zamraŝać je moŝliwie najszybciej. W tkankach mięsnych istotny wpływ na formowanie się kryształków lodu podczas zamraŝania mają zachodzące procesy pośmiertne, zmieniające zdolność wiązania wody i przepuszczalność błon, ultraszybkie zamraŝanie takich produktów o większych wymiarach moŝe powodować powstawanie makroszczelin i pęknięć w warstwach powierzchniowych, które zatraciły swoją plastyczność i zostały nadmiernie przemroŝone. Pod względem podatności na zmiany wywołane szybkością zamraŝania produkty dzielimy na cztery grupy: produkty na które szybkość zamraŝania nie ma właściwie wpływu, produkty o duŝej zawartości substancji suchej (małej zawartości wody), duŝej zawartości tłuszczu, np tłuste mięso, masło, margaryna. produkty w szerokich granicach niewraŝliwe na zmiany szybkości zamraŝania, które nie powinno jednak spadać po niŝej granicy 0,3cm/h (np ryby, chude mięso) produkty których jakość przy wzroście szybkości zamraŝania wyraźnie się poprawia, są to produkty o małej zawartości substancji suchej o jędrnej skórce np fasolka. (prędkość zamraŝanie nie powinna spadać poniŝej 8cm/h) produkty uzyskujące dobrą jakość tylko po mroŝeniu szybkim i ultra szybkim, z tym Ŝe występujące w tych warunkach napręŝenia mogą powodować uszkodzenia ich tkanek. Są to produkty takie jak maliny, pomidory o małej zawartości suchej substancji i tkance luźnej. 4. ZamraŜanie w zamraŝarkach domowych Współczynnik wnikania przy zamraŝaniu w zamraŝarkach domowych wynosi 3-8 W/m 2 K. Prędkości zamraŝania są bardzo małe, czas zamraŝania długi. ZuŜycie energii znacznie większe niŝ w przypadku technicznych metod zamraŝania, co przekłada się na wysokie rachunki za energie elektryczną. ZamraŜarki domowe powinny być uŝywane do przechowywania zamroŝonych produktów metodami technicznymi, czyli powinniśmy kupować mroŝonki a nie świeŝe produkty i potem je zamraŝać w domu. Ze względu na powolny proces zamraŝania w naszych zamraŝarkach, niewiele produktów moŝna w nich zamraŝać tak aby po odmroŝeniu miały dobrą jakość. Co moŝna zamraŝać w domu i będzie miało dobrą jakość po odmroŝeniu, na pewno: mięso szczególnie tłuste; tłuszcze czyli masło, margarynę; chleb i ciasta droŝdŝowe (jeśli były zamroŝone jako bardzo świeŝe i odmrozimy je w odpowiedni sposób np pod koniec odmraŝania włoŝymy na trochę do piekarnika będzie smakować jak świeŝo zrobione); marchew; seler; zieloną natkę pietruszki (zamroŝona w szczelnym opakowaniu po odmroŝeniu ma smak zapach i wygląd zupełnie jak świeŝa); lody; wodę (czyli kostki lodu do napoi). Czego nie powinno się zamraŝać: większości owoców i warzyw np mroŝone truskawki po odmroŝeniu tracą jędrność, kolor, smak, wyciekają nich soki komórkowe i substancje odŝywcze, jeśli ktoś chce mieć koniecznie mroŝone truskawki, lepiej kupić gotowe mroŝonki niŝ surowe owoce i je zamraŝać. a jeśli juŝ ktoś ma własne truskawki czy wiśnie z ogrodu, to jeśli chce zachować ich dobrą jakość to lepiej zaprawić je w słoiki niŝ zamraŝać. Całkowicie nie nadają się do zamraŝania w domu maliny i pomidory oraz inne owoc które mają tak zwaną tkankę luźną. Po odmroŝeniu truskawek ich jakość jest słaba ale to co odmroziliśmy przypomina truskawkę i moŝna to zjeść, w przypadku malin i pomidorów jest znacznie gorzej, to co otrzymamy po odmroŝeniu np pomidora w większości przypadków nie będzie się juŝ nadawało do

4 spoŝycia, w najgorszym przypadku moŝe to wyglądać jak kałuŝa czerwonej substancji z pływającymi w niej kawałkami czegoś co było kiedyś pomidorem. Jeśli juŝ ktoś ma własne truskawki czy wiśnie z ogrodu, to jeśli chce zachować ich dobrą jakość to lepiej zaprawić je w słoiki niŝ zamraŝać. 5. ZamraŜanie metodami technicznymi parametry techniczne, wady i zalety zamraŝanie owiewowe współczynnik wnikania W/m 2 K czas zamraŝania od 2-40h. Podstawowymi zaletami tej metody jest uniwersalność maszyn, tania produkcja Wady to duŝa ususzka, trzeba stosować dobre opakowania, duŝe straty ciepła aŝ 30%, małe prędkości zamraŝania. zamarzanie fluidyzacyjne współczynnik wnikania W/m 2 K czas zamraŝania od 40minut-4h. Zaletą jest to Ŝe jest to najtańsza metoda zamraŝania. zamarzanie kontaktowe współczynnik wnikania W/m 2 K czas zamraŝania od minut. Zaletą jest duŝa prędkość zamraŝania. Wadami tej metody są: skomplikowana budowa urządzeń i uciąŝliwa obsługa, produkty muszą mieć regularne dość ściśle określone kształty. zamarzanie immersyjne współczynnik wnikania W/m 2 K czas zamraŝania od 10-30minut. Zalety to: małe wymiary urządzeń i prosta ich budowa, bardzo ekonomiczne tylko 7% strat ciepła Wady to: Ŝe produkty zamraŝane najczęściej w roztworach solanek co moŝe powodować odbarwienia produktów, utratę naturalnego koloru, w tej metodzie trudna jest równiej do utrzymania idealna higien zamraŝanych produktów. zamarzanie kriogeniczne współczynnik wnikania W/m 2 K czas zamraŝania od 3-30minut Zaletą jest przede wszystkim bardzo duŝa prędkość zamraŝania, oraz osiąganie dobrych cech jakościowych zamraŝanych produktów, prosy budowa urządzeń Wady to głównie bardzo wysoki koszt wynikający z wytworzenia i przygotowania ciekłego czynnika (azoty, CO 2 ) do zamraŝania 6. Porównanie jakości produktów zamraŝanych róŝnymi metodami za pomocą wykresów słupkowych Aby porównać konkretne cechy jakościowe produktów zamraŝanych róŝnymi metodami prowadzi się badania a ich wyniki zestawia na wykresach.

5

6 Na rysunku 2 przedstawiono średni udział owoców nieuszkodzonych malin zamraŝanych róŝnymi metodami. Czyli widzimy Ŝe kiedy owoce są świeŝe i dobrej jakości zamraŝając je metodą kriogeniczną LN 60% malin jest nieuszkodzona przy zamraŝaniu fluidyzacyjnym właściwie wszystkie maliny zostają uszkodzone. Kiedy owoce nie są najlepszej jakości widzimy Ŝe są znacznie mniej odporne na szczególnie szybkie zamraŝanie. Rysunek 3 przedstawia zaleŝność między siłą zgrysowania owocu maliny, a metodą zamraŝania. Mniejszą podatność malin mroŝonych metodą LN na zgrysowanie moŝna tłumaczyć mniejszymi zmianami struktury komórkowej i tkankowej w procesie mroŝenia. Rysunek 4 ilustruje ocenę twardość kalafiorów po róŝnym okresie ich składowania. Na twardość kalafiorów metoda zamraŝania nie ma istotnego wpływu. Na rysunkach 5,6,7 przedstawiono wpływ metody zamraŝania wyrobów na zmianę ich jędrności, konsystencji i masy ociekowej. Najlepiej wypadły tu metody kriogeniczne ale bardzo duŝo zaleŝy od odmiany owoców, poniewaŝ są odmiany wiśni oraz innych owoców które słabo nadają się do mroŝenia.

7 Rysunek 8 przedstawia nam ubytki wilgoci podczas mroŝenia mięsa. Widzimy Ŝe metoda zamraŝania nie ma na to wielkiego wpływu, ubytki są zawsze podobne, wiąŝe się to z ograniczonymi zdolnościami utrzymania wody przez te produkty. MoŜemy zaobserwować równieŝ Ŝe mniej wilgoci ubywa gdy produkt nie jest zbyt długo mroŝony, potem następuje duŝy ubytek wilgoci, po bardzo długim czasie znów ubytki wilgoci są mniejsze, poniewaŝ wilgoć z zewnętrznych warstw którą w przypadku mięsa najtrudniej jest utrzymać odparowała, ta znajdująca się w głębi produktu paruje duŝo wolniej. Rysunek 9 przedstawia ususzkę ogólną mroŝonych produktów, podczas zamraŝania owiewowego produkty omywane są ciągłym strumieniem zimnego powietrza co powoduje duŝe straty wilgoci. Po przeprowadzeniu badań okazuje się Ŝe ususzka ogólna jest większa przy zamraŝaniu kriogenicznym. Jak wiemy na ususzke ma wpływ dobre opakowanie, przy zamraŝaniu owiewowym stosuje się coraz lepsze opakowania. Rysunek 10 pokazuje nam wpływ metody zamraŝania i czasu przechowywania na zmiany ilości mikroorganizmów. Podczas zamraŝania szokowego najwięcej mikroorganizmów ginie podczas zamraŝania mniej podczas przechowywania. 7. Podsumowanie KaŜda metoda zamraŝania wpływa negatywnie na produkt, uszkadza struktury komórkowe i tkanki. Jednak jeśli dobierze się odpowiednio metodę do produktu, moŝna zachować smak zapach i wygląd produktu. ZamraŜanie kriogeniczne jest bardzo dobre do zamraŝania owoców i warzyw, ale mięsa nie powinno się zamraŝać szokowo. ZamraŜarki domowe powinno się traktować jako urządzenia do przechowywania kupionych mroŝonek a nie do zamraŝania. Obecnie głównie ze względy na koszt najpopularniejsze metody zamraŝania to zamraŝanie owiewowe i fluidyzacyjne, aŝ 90% produktów zamraŝanych jest tymi metodami, 9% zamraŝanych produktów jest zamraŝane metodą kontaktową a 1% pozostałymi metodami. Więc kiedy kupujemy mroŝone pierogi, frytki, pizze moŝemy być prawie pewni Ŝe było to zamraŝane owiewowo lub fluidyzacyjnie. Zaletą zamraŝania jest znaczna redukcja mikroorganizmów, kiedy produkt jest przechowywany w -25oC przez 6 tygodni to większość mikroorganizmów wyginie a te co zostaną całkowicie zahamują swój rozwój i nie będą się rozmnaŝać. Powszechne mroŝenie obecnie wszystkiego co się da moŝe jest wygodne ale nie zawsze słuszne, poniewaŝ inne metody utrwalania Ŝywności mogły by pozwolić na zachowanie lepszej jakości produktu. 8. Literatura Z. Gruda, J. Postolski - ZamraŜanie Ŝywności Technika chłodnicza i klimatyzacyjna nr 8/2000