POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY



Podobne dokumenty
WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.2

SEMINARIUM Z WSPÓŁCZESNYCH TECHNIK ZAMRAŻANIA

Wpływ techniki rozmrażania na odwracalność zmian jakościowych w produkcie żywnościowym

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA (seminarium)

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

POLITECHNIKA GDAŃSKA

SEMINARIUM Z TECHNIK ZAMRAŻANIA

ZMIANY CECH PRODUKTÓW PODCZAS ZAMRAŻANIA

Przeznaczenie komory chłodniczej

Seminarium z Nowoczesnych Technik ZamraŜania

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Politechnika Gdańska

ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.1

Fizyczne metody utrwalania żywności. Schładzanie i zamrażanie mięsa

P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A W Y D Z I A Ł M E C H A N I C Z N Y

Politechnika Gdańska

TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI CZ. 1 PODSTAWY TECHNOLOGII ŻYWNOŚCI

Politechnika Gdańska

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA TECHNIKI CIEPLNEJ

SEMINARIUM Z PRZEDMIOTU WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA. Temat: Urządzenia typu LIN do kriogenicznego zamrażania wybranych produktów żywnościowych.

OZNACZANIE CZASU I SZYBKOŚCI ZAMRAŻANIA SUROWCÓW I PRODUKTÓW

Współczesne techniki zamraŝania

Współczesne techniki zamraŝania

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Co to jest FERMENTACJA?

Politechnika Gdańska

Nowoczesne techniki zamrażania

Współczesne techniki zamrażania

Sonochemia. Schemat 1. Strefy reakcji. Rodzaje efektów sonochemicznych. Oscylujący pęcherzyk gazu. Woda w stanie nadkrytycznym?

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

Uzdatnianie wody. Ozon posiada wiele zalet, które wykorzystuje się w uzdatnianiu wody. Oto najważniejsze z nich:

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAśANIA

APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA - 1. WPROWADZENIE

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

MROŻONKI - OPIS ZAMÓWIENIA DLA STOŁÓWKI STUDENCKIEJ

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Kaskadowe urządzenia do skraplania gazów

Chłodzenie naturlane w całorocznym przygotowaniu czynnika ziębniczego

KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Przechowywanie warzyw w zimie - jak to robić

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

wydłużenia trwałości produktów zapewnienia łatwego i wygodnego użycia (dania gotowe, pojedyncze porcje) atrakcyjnej prezentacji produktu

Specyficzne własności helu w temperaturach kriogenicznych

Seminarium z Nowoczesnych Technik ZamraŜania

Podstawowe wiadomości o zagrożeniach

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE STOSOWANE W TECHNOLOGII ZAMRAŻANIA PRODUKTÓW ŻYWNOŚCIOWYCH

Temat: Systemy do precyzyjnej regulacji temperatury w obiektach chłodzonych o dużej i małej pojemności cieplnej.

SKUTKI SUSZY W GLEBIE

Nawiew powietrza do hal basenowych przez nawiewne szyny szczelinowe

Każdy z nich wymaga odpowiedniego układu, w którym zachodzą procesy jego przygotowania, transportu oraz odprowadzenia ciepła.

TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI CZ. 3 TECHNOLOGIE KIERUNKOWE TOM 2

Współczesne techniki zamrażania

Podstawy przetwórstwa spożywczego

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA OWOCE GR. III

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

Fizyka Termodynamika Chemia reakcje chemiczne

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Freezing time analysis of some vegetables the variable parameters of freezing

KRIOGENIKA W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

ALIGAL. Naturalna ochrona Twoich produktów

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

WZORU UŻYTKOWEGO (12,OPIS OCHRONNY. Zakład Elementów Kotłowych ZELKOT Alojzy Brzezina i Henryk Urzynicok Spółka Jawna, Nowy Dwór, PL

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Plan zajęć. Sorpcyjne Systemy Energetyczne. Adsorpcyjne systemy chłodnicze. Klasyfikacja. Klasyfikacja adsorpcyjnych systemów chłodniczych

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

11. PRZEBIEG OBRÓBKI CIEPLNEJ PREFABRYKATÓW BETONOWYCH

Forum Techniczne EFEKTYWNE I EKOLOGICZNE Przetwórstwo Ryb

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

Lekcja 5. Parowniki. Parownik (lub parowacz)- rodzaj wymiennika ciepła, w którym jeden z czynników roboczych ulega odparowaniu.

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Analiza ekonomiczna chłodzenia bezpośredniego i wyparnego

METODY ZAMRAŻANIA CZ.2

BADANIE PARAMETRÓW PROCESU SUSZENIA

Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY TRANSFER CIEPŁA W ZAKŁADACH PIWOWARSKICH

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

TOWAROZNAWSTWO SPOŻYWCZE. Praca zbiorowa pod red. Ewy Czarnieckiej-Skubina SPIS TREŚCI. Rozdział 1. Wiadomości wstępne

Kryteria oceniania z chemii kl VII

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

AKADEMIA MARYNARKI WOJENNEJ

Woda. Najpospolitsza czy najbardziej niezwykła substancja Świata?

4 Ogólna technologia żywności

Obserwacja zmian turgoru w komórkach korzenia marchwi

2. Budowa i podstawowy skład surowców oraz produktów żywnościowych Robert Tylingo 9

Automatyzacja procesu odszraniania wentylatorowych chłodnic powietrza gorącymi parami czynnika w małych urządzeniach chłodniczych

ALIGAL Freeze. Nasze rozwiązania kriogeniczne dla Twoich innowacji

Rozwój pomp ciepła sprawność energetyczna i ekologia

Zabezpieczenie kondensatora pary (skraplacza) w elektrociepłowni przed osadami biologicznymi i mineralnymi

ALIGAL TM Freeze. Nasze rozwiązania kriogeniczne dla Twoich innowacji.

Odwracalność przemiany chemicznej

Szkła specjalne Przejście szkliste i jego termodynamika Wykład 5. Ryszard J. Barczyński, 2017 Materiały edukacyjne do użytku wewnętrznego

Transkrypt:

1 POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA TECHNIKI CIEPLNEJ TEMAT: WPŁYW METODY ZAMRAŻANIA PRODUKTÓW ŻYWNOŚCIOWYCH NA ICH CECHY JAKOŚCIOWE Paweł Szymański Semestr IX Specjalność SM i UE

2 SPIS TREŚCI SPIS TREŚCI... 2 I. WSTĘP... 3 II. UTRWALANIE ŻYWNOŚCI... 3 III. PROCES ZAMRAŻANIA... 4 IV. PODZIAŁ AKTUALNIE STOSOWANYCH APARATÓW DO ZAMRAŻANIA ŻYWNOŚCI 5 1. Aparaty powietrzne... 5 2. Aparaty kontaktowe:... 5 3. Aparaty immersyjne (w cieczach niewrzących)... 6 4. Aparaty kriogeniczne typu LIN (zamrażanie w ciekłym azocie) oraz typu LIC (zamrażanie w ciekłym dwutlenku węgla):... 6 V. WPŁYW METOD ZAMRAŻANIA NA CECHY JAKOŚCIOWE PRODUKTÓW... 6 1. ZMIANY FIZYCZNE... 6 1.1. ZMIANY STRUKTURALNE... 7 1.2. UBYTKI MAS PRODUKTÓW... 10 1.3. OPARZELINA MROZOWA... 10 1.4. REKRYSTALIZACJA... 11 2. ZMIANY CHEMICZNE I BIOLOGICZNE... 11 2.1. Przemiany białek... 11 2.2. PRZEMIANY WĘGLOWODANÓW... 12 2.3. PRZEMIANY TŁUSZCZÓW I LIPIDÓW... 12 3. ZMIANY MIKROBIOLOGICZNE... 12 Wnioski... 14 Literatura... 14

3 I. WSTĘP Problem związany z pogarszaniem się, z upływem czasu, jakości przechowywanej żywności znany jest od dawna. Stosowane wówczas procesy takie jak: naturalne chłodzenie, suszenie, solenie i wędzenie żywności, procesy fermentacyjne, nie odbiegają znacznie od dziś prowadzonych. Współcześnie dąży się, aby metody przechowywania żywności pozwalały na możliwie długi czas jej przechowywania w stanie jak najmniej zmienionym, zarówno pod względem zmian organoleptycznych, jak i pod względem wartości odżywczej. Metodą, która jest w stanie to zapewnić, jest zamrażanie. II. UTRWALANIE ŻYWNOŚCI Celem utrwalania żywności jest ochrona jej przed zepsuciem. Aby tego dokonać metody służące do tego celu powinny zapewniać: wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych, tj. komórkowego oddychania tkanek, brunatnienia enzymatycznego, zjawiska wewnętrznego rozpadu i autolizy czyli samotrawienia; wstrzymanie zmian chemicznych (nieenzymatycznych) wywołanych utlenianiem się (np. samoutlenianie tłuszczów, witamin, rozkład barwników naturalnych i tzw. brunatnienie nieenzymatyczne) lub reakcją kondensacji, polegającą na przejściu cukrów prostych w skrobię, np. w jabłkach wskutek długotrwałego ich przechowywania lub w zielonym groszku wskutek zbyt późno dokonanego zbioru albo wyczekiwania na obróbkę technologiczną; wstrzymanie zmian fizycznych, np. zmian konsystencji wywołanych m.in. ususzką; skuteczne zahamowanie zmian wywołanych działalnością drobnoustrojów (np. gnicie, pleśnienie, niepożądane fermentacje) oraz niedopuszczenie do przedostawania się do żywności drobnoustrojów chorobotwórczych (np. pałeczek duru, Salmonelli, gronkowców i innych beztlenowców); ochronę przed szkodnikami zwierzęcymi żywności (np. wołkiem zbożowym, larwami różnych owadów, gryzoniami); zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami mechanicznymi i skażeniami chemicznymi (m.in. środkami owadobójczymi, skażeniami radiologicznymi, kurzem i spalinami).

4 Do osiągnięcia tych celów, oprócz doboru odpowiednich metod utrwalania żywności, należy również zapewnić właściwe warunki higieny podczas produkcji oraz stosowanie odpowiednich opakowań, zapewniających sterylność i możliwie najdłuższy okres przechowywania żywności. [2] III. PROCES ZAMRAŻANIA Zamrażanie żywności ma na celu obniżenie temperatury wewnętrznej produktu, poniżej temperatury krioskopowej (temperatury zamarzania soków komórkowych). Powoduje to spadek ruchliwości (energii) cząsteczek tworzących produkt, dzięki czemu ich zderzenia są rzadsze. Ów zderzenia determinują spadek jakości przechowywanej żywności. Innym zjawiskiem podczas zamrażania żywności jest przemiana fazowa wody, w niej zawartej, w lód. Proces ten powoduje drastyczne obniżenie energii cząsteczek, lecz również pociąga za sobą niepożądane skutki. Podczas obniżania temperatury produktu poniżej punktu krioskopowego pierwsza zamarza woda zgromadzona między komórkami, ponieważ zawiera ona mniejsze stężenia soli i składników mineralnych. Rys1. Schemat tworzenia się kryształków lodu podczas zamrażania produktów żywnościowych [3] Tworzące się kryształki lodu otaczają komórkę i odbierają od nich ciepło oraz zgromadzoną w nich wodę. Powoduje to, utratę swoich właściwości przez błonę komórkową i komórka zostaje zniszczona. Po rozmrożeniu takiego produktu następuje wyciek soków komórkowych, tkanki tracą tugor i stają się wiotkie. By przeciwdziałać takim procesom należy przyspieszyć zamrażanie. Skrócenie czasu powoduje, że tworzące się kryształki lodu są znacznie mniejsze i powstają prawie jednocześnie w komórkach i poza nimi (szybkie przejście przez strefę maksymalnego wzrostu kryształków lodu)

5 IV. PODZIAŁ AKTUALNIE STOSOWANYCH APARATÓW DO ZAMRAŻANIA ŻYWNOŚCI Obecnie stosowanych jest kilka metod zamrażania żywności, które różnią się sposobem odbioru ciepła od produktu zamrażanego. Wybór odpowiedniej metody zależy od rodzaju produktu, wielkości produkcji, rodzaju opakowania i dostępności oraz ceny czynników chłodniczych. Wyróżnia się: 1. Aparaty powietrzne. Owiewowe (tunele okresowe, spiralne tacowe, spiralne taśmowe, automatyczne stelażowi). Zasada zamrażania w tego typu aparatach jest następująca: schłodzone do założonej temperatury powietrze krąży w zamkniętym tunelu lub komorze odbierając ciepło oraz wilgoć od ochładzanego produktu, następnie przepływa przez chłodnicę oddając jej ciepło jawne oraz utajone i dalej za pomocą wentylatorów ewentualnie specjalnych kierownic lub dysz zawraca do produktu. Fluidyzacyjne (rynnowe, taśmowe). Są to urządzenia zamrażalnicze wykorzystujące zjawisko fluidyzacji czyli proces, w którym przez warstwę sypkich produktów (rozłożonych na poziomym sicie), przedmuchiwany jest od dołu pionowy strumień powietrza z prędkością wywołującą zjawisko wrzenia warstwy, podczas którego produkt wykazuje wiele cech dla cieczy. Obecnie zamrażanie fluidyzacyjne jest jedną z wydajniejszych metod zamrażania produktów żywnościowych. 2. Aparaty kontaktowe: Obecnie proces zamrażania kontaktowego odbywa się w zamrażarkach płytowych o załadowaniu poziomym lub pionowym. Metoda ta pozwala na osiągnięcie dużych wartości współczynnika wnikania ciepła. Produkt opakowany w regularne, płaskie porcje lub bloki układa się w metalowe formy umieszczone pomiędzy płytami, które są następnie dociskane hydraulicznie tak, aby został wytworzony odpowiedni kontakt tych płyt z produktem. Pominięcie pośredniego ośrodka chłodzącego - powierza - pozwala na uzyskanie dużych wartości współczynnika wnikania ciepła (500 600 W/m 2 K), a zatem krótkiego czasu zamrażania oraz możliwość podwyższenia temperatury parowania czynnika chłodniczego.

6 3. Aparaty immersyjne (w cieczach niewrzących) Zamrażanie immersyjne realizuje się jednym z trzech sposobów: przez zanurzenie produktu w ciekłym ośrodku chłodzącym, przez jego zraszanie lub omywanie produktu cieczą chłodzącą. Metoda ta pozwala uzyskać dużą prędkość zamrażania, dzięki pełnemu kontaktowi całej powierzchni zamrażanego produktu z cieczą ochładzającą (duże współczynniki wnikania ciepła przy stosunkowo wysokiej temperaturze wrzenia czynnika od -25 do 35 0 C). Urządzenia tego typu posiadają małe wymiary i są bardzo proste w konstrukcji 4. Aparaty kriogeniczne typu LIN (zamrażanie w ciekłym azocie) oraz typu LIC (zamrażanie w ciekłym dwutlenku węgla): Z dużej liczby cieczy wrzących, które można teoretycznie wykorzystać do zamrażania żywności, praktyczne zastosowanie znalazły tylko dwie: ciekły azot i ciekły dwutlenek węgla. Zamrażanie w cieczach wrzących charakteryzuje się bardzo dużymi współczynnikami wnikania ciepła, znacznymi wartościami różnicy temperatur i w konsekwencji bardzo krótkimi czasami zamrażania. V. WPŁYW METOD ZAMRAŻANIA NA CECHY JAKOŚCIOWE PRODUKTÓW Każda z metod zamrażania żywności powoduje niepożądane skutki, jakimi są zmiany jakościowe produktów. Rozróżnia się: 1. ZMIANY FIZYCZNE. Przyczyną powstawania zmian fizycznych jest przemian fazowa wody, zawartej w komórkach produktów, w lód. Do tych zmian należą: zmiany strukturalne ubytki masy produktów oparzelina mrozowa rekrystalizacja

7 1.1. ZMIANY STRUKTURALNE. Polegają one na mechanicznych uszkodzeniach błon komórkowych lub na utracie swoich właściwości jak np. ciągliwość, półprzepuszczalność. Zależą one od składu chemicznego i cech surowców wyjściowych, technologii zamrażania, a później przechowywania i rozmrażania. Na te zmiany maja wpływ trzy główne czynniki: formujące się kryształki lodu, zwiększone ciśnienie osmotyczne płynów komórkowych, precypitacja i denaturyzacja koloidowych składników produktów. Jak już wcześniej wspomniano, szybkość procesu zamrażania ma wpływ na cechy jakościowe produktu. Spośród wszystkim metod zamrażanie kriogeniczne odznacza się najszybszym przejściem przez obszar max wzrostu kryształków lodu. Jednak na podstawie badań stwierdzono, że metoda ta powoduje szczególny rodzaj uszkodzeń struktury produktów. Przyczyną tego jest wzrost ciśnienia osmotycznego wewnątrz produktu w wyniku szybkiego obniżania temperatury. Na tej podstawie stwierdzono istnienie pewnego optymalnego zakresu szybkości zamrażania. Rys 2. Średni udział owoców nieuszkodzonych w malinach świeżych i mrożonych po 3 miesiącach przechowywania (% wagowy) [3]: LN2 zamrażanie w ciekłym azocie; FL zamrażanie fluidyzacyjne; OW zamrażanie owiewowe Powyżej przedstawiono średni udział nieuszkodzonych malin zamrażanych różnymi metodami. Jak widać szybkie zamrażanie w ciekłym azocie ma lepsze efekty przy zamrażaniu owoców przeciętnej jakości (klasa I), natomiast metoda owiewowa daje lepsze efekty przy produktach wyższej jakości (klasa ekstra). Przyczyną takiej sytuacji mogą być wcześniej opisane uszkodzenia związane ze wzrostem ciśnienia wewnątrz produktu.

8 Podobne badania przeprowadzono dla zamrażania pomidorów. Metoda owiewowa powoduje silne zniekształcenie ich struktury. Po rozmrożeniu pomidory charakteryzują się słabą konsystencją, dużym wyciekiem soku i nie nadają się do spożycia w postaci sałatek. Przeprowadzone próby mrożenia pomidorów w ciekłym azocie wykazały dużo lepszą jędrność rozmrożonych owoców. Jednakże wadą występującą w procesie mrożenia ciekłym azotem było zjawisko pękania owoców wzdłuż osi pionowej, aż do rozdzielenia się na połówki. Pękanie to może być spowodowane szybkim spadkiem temperatury w czasie ultraszybkiego zamrażania w skroplonym gazie. Rys.3. Ocena twardości kalafiorów mrożonych odmiany White Rock po różnym okresie ich składowania [3] Rysunek 3 ilustruje ocenę twardości kalafiorów odmiany White Rock po ' różnym okresie ich składowania. Na twardość kalafiora metoda zamrażania nie ma istotnego wpływu (zwarta budowa warzywa)

9 Rys 4. Wpływ metody zamrażania na ocenę organoleptyczną jędrności borówki wysokiej: wartości średnie dla 6 odmian (litery obok średnich wskazują różnice pomiędzy grupami) [3] Zmiany strukturalne zamrożonych produktów powodują zwykle niekorzystne zmiany pochodne, między innymi: utratę turgoru, spadek jędrności, zmiany konsystencji produktów, ograniczenie zdolności utrzymania wody, a w skrajnych przypadkach mechaniczne uszkodzenia tkanek lub zanik pierwotnego kształtu. Na rysunkach 4, 5 i 6 przedstawiono wpływ metody zamrażania wybranych owoców na zmianę ich jędrności, konsystencji oraz masy odciekniętej. Jak widać na rys. 4 jędrność owoców borówki wysokiej mrożonej w ciekłym azocie klasyfikuje się a wyższym poziomie, jednak zdaniem autorów badań, ich jakość zależy przede wszystkim od odmiany. Największy wpływ metody zamrażania na jędrność odnotowano przy mrożeniu odmiany Ivan-hoe. Przy zamrażaniu owoców wiśni ( rys. 5) odmian Kerezer i Lutówka, ta ostatnia charakteryzuje się większym wpływem metody mrożenia na jakość produktu po zamrożeniu. Obydwie odmiany po zamrożeniu w cieczach kriogenicznych wykazują lepszą jakość. Rys.5. Ocena organoleptyczna konsystencji mrożonych owoców wiśni odmian Kerezer i Łutówka [3] Rys.6. Wpływ metody zamrażania na masę owoców odciekniętych [3]

10 1.2. UBYTKI MAS PRODUKTÓW W procesie zamrażania dochodzi do ubytku masy produktu, znacznie obniżając ekonomiczne efekty procesu oraz wpływają na nasilenie zamrażalniczych zmian jakościowych. Zamrażanie owiewowe produktów spożywczych nie jest możliwe bez ubytku ich masy. Wymuszony pracą wentylatorów strumień powietrza przejmuje ciepło i masę (wilgoć) z powierzchni produktów. Wilgoć zostaje przeniesiona na zimniejsze od powierza parowniki (jest to tzw. ususzka). W procesie zamrażania kriogenicznego wtryskiwany gaz obojętny praktycznie wypiera powietrze. Mogło by się wydawać, że przyczyni się to do zmniejszenia warunków powstawania ubytków masy zamrażanych produktów. Okazuje się jednak, że rzeczywiste ubytki masy są znacznie większe od tych, których się spodziewano (rys. 7). Rys.7. Ususzka ogólna mięsa wieprzowego [3] Ważnym czynnikiem ograniczającym ususzkę jest opakowanie paroszczelne ciśle przylegające do produktu, całkowicie eliminuje występowanie tego zjawiska. 1.3. OPARZELINA MROZOWA. Nadmierne wysuszenie, poza wywołaniem niepożądanego ubytku wagowego, prowadzi do nieodwracalnych zmian jakościowych w postaci plam na powierzchni produktu, wyraźnie różniących się barwą od otaczających tkanek. Palmy te noszą nazwę oparzeliny mrozowej. Zjawisko to stanowi szczególną formę odwodnienia części zamrożonych produktów. Oparzelina występuje tylko podczas przechowywania, ale istotny wpływ na jej powstanie mają warunki zamrażania. Im szybszy jest ten proces i towarzyszą mu mniejsze ubytki wody, tym większe jest zagrożenie wystąpienia oparzeliny. Warunkiem ograniczenia oparzeliny mrozowej jest możliwie niska i stała temperatura przechowywania. Skuteczną ochronę stanowi również izolowanie produktu od otoczenia, np. przez stosowanie opakowań próżniowych.

11 Oparzelina, poza zmianami barwy produktu, może być przyczyną niepożądanych zmian smaku, zapachu i konsystencji. 1.4. REKRYSTALIZACJA Po zakończeniu procesu zamrażania, podczas przechowywania produktów żywnościowych, zachodzą dalsze zmiany wielkości i lokalizacji kryształów lodu, określane jako zjawisko rekrystalizacji. W produktach zamrażanych np. w ciekłym azocie obserwuje się wzrost oraz łączenie poszczególnych kryształów lodu, co może być przyczyną naruszenia włókien, gdy okres przechowania jest dostatecznie długi. Rekrystalizacja powoduje zatem stopniowy zanik efektów szybkiego zamrażania oraz przyczynia się do nasilenia zamrażalniczych zmian strukturalnych. 2. ZMIANY CHEMICZNE I BIOLOGICZNE Przemiana fazowa wody w lód w temperaturze niższej od krioskopowej powoduje zasadniczą zmianę warunków przebiegu wielu procesów chemicznych i biochemicznych w zamrażanych produktach. Postępujący wzrost stężenia niewymrożonej fazy płynnej prowadzi do nieodwracalnych zmian w produktach, dlatego powinno się szybko przekraczać zakres temperatur krytycznych. 2.1. Przemiany białek Białka należą do labilnych makroskładników żywności, podatnych na działanie licznych czynników zewnętrznych, powodujących niekiedy daleko idące przemiany metaboliczne oraz zanik lub modyfikacje rodzimych własności funkcjonalnych. Jednym z takich czynników jest niska temperatura, dlatego w czasie obróbki zamrażalniczej występuje wiele zmian, zależnych od temperatury prowadzenia procesu i temperatury przechowywania. Te zmiany substancji białkowych i ich produktów metabolizmu określa się jako denaturację mrożeniową. Najbardziej typowe zmiany frakcji białkowej zamrożonych surowców zwierzęcych to spadek: rozpuszczalności, zdolności wiązania wody i pęcznienia. Najintensywniejsze zmiany w białkach przebiegają w zakresie temperatur nieco poniżej punktu krioskopowego. Poniżej -5 C szybkość tych zmian istotnie maleje, aby następnie ponownie wzrosnąć w pobliżu punktów kriohydratycznych. Z dotychczasowych badań wynika, że zmiany białek w przemysłowej obróbce zamrażalniczej, przebiegającej w typowych warunkach, nie są zbyt istotne i ograniczają

12 się do nieznacznych strat białek i aminokwasów spowodowanych wyciekiem rozmrażalniczym. 2.2. PRZEMIANY WĘGLOWODANÓW Węglowodany stanowią ponad połowę materii organicznej na Ziemi. W warunkach, jakie istnieją podczas szybkiego zamrażania prowadzonego bezpośrednio po zbiorze w produktach roślinnych, węglowodany nie podlegają istotnym zmianom (w stosowanym zakresie temperatur nie mogą przebiegać związane z nimi procesy). Przy powolnym zamrażaniu owoców mogą wystąpić w nich procesy fermentacyjne. 2.3. PRZEMIANY TŁUSZCZÓW I LIPIDÓW Przemiany tłuszczów i lipidów. Istotne znaczenie dla jakości mrożonej żywności mają chemiczne i biochemiczne przemiany tłuszczów i lipidów. Najważniejsze z nich, to procesy utleniania i enzymatycznej hydrolizy Zmiany te występują podczas zamrażania i ujawniają się dopiero w okresie przechowywania. Procesy utleniania są to zwykle reakcje łańcuchowe inicjowane samorzutnie. W produktach zamrażanych kriogenicznie stwierdzono przyśpieszone jełczenie spowodowane zwiększoną w tych warunkach adsorpcją tlenu przez tkankę. Procesy utleniania można znacznie ograniczyć stosując opakowania utrudniające dostęp tlenu, oraz związki przeciwutleniające. Rozmiary hydrolizy nie są duże. 3. ZMIANY MIKROBIOLOGICZNE Surowce i produkty żywnościowe stanowiące źródło pokarmu dla ludzi są również substancją odżywczą dla drobnoustrojów. Do normalnego przebiegu funkcji życiowych potrzebują one określonych warunków zewnętrznych. Podstawowe znaczenie ma obecność wody, jednak gdy jest ona chemicznie czysta, mikroorganizmy nic będą się w niej rozwijać. Zamrażanie wolnej wody (przemiana fazowa) zawartej w produktach powoduje znaczne pogorszenie warunków niezbędnych dla metabolizmu i rozmnażania drobnoustrojów. Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury jest znacznie większa niż na temperatury wysokie. Przemiany mikroflory produktów podczas zamrażania wyrażają się w zaniku ich zdolności rozwojowych, w kolejności określonej właściwościami poszczególnych gatunków oraz w redukcji ogólnej liczby drobnoustrojów, głównie w wyniku przemiany fazowej wody w lód (doświadczalnie wykazano w pożywce przechłodzonej do -3 C przeżywalność 97 % drobnoustrojów wobec 2 % na podłożu zamrożonym do tej samej temperatury). Nie ma

13 jednak takiej temperatury, która byłaby śmiertelną dla całej populacji drobnoustrojów. Ich redukcja w niskich temperaturach jest procesem powolny i zróżnicowanym. Zależy ona od ilości składu mikroflory produktu w momencie jego zamrożenia, składu chemicznego i własności produktu oraz stosowanych parametrów technologicznych. Szczególnie dużo drobnoustrojów ginie w zakresie temperatur od -2 0 C do - 5 C, tj. w strefie maksymalnej krystalizacji. Wielokrotne zamrażanie i rozmrażanie oraz większa kwasowość zwiększają efekt letarny. Komórki wegetatywne są tym wrażliwsze, im mniej ich kształt jest zbliżony do kulistego. Bakterie Gram-ujemne są bardziej wrażliwe na działanie niskich temperatur niż bakterie Gram-dodatnie. Wynikiem tego jest zwykle przewaga bakterii Gram-ujemnych w produktach świeżych i Gram-dodatnich w produktach zamrożonych. Proces zamrażania, w zależności od stosowanej techniki, może powodować różne zmiany w komórkach drobnoustrojów, prowadzące do ich uszkodzenia lub całkowitego zniszczenia. Komórki uszkodzone podczas zamrażania mogą stanowić ponad 90 % liczby bakterii, które przeżyły, przy zachowaniu aktywności patogenów. Wymrożenie prawie całej ilości wody hamuje procesy mikrobiologiczne w zamrożonych produktach i powoduje, że ich stan sanitarny jest na ogół lepszy niż produktów świeżych lub schłodzonych. Pod względem zmniejszenia liczby drobnoustrojów bardziej efektywne jest niekiedy zamrażanie powolne oraz przechowywanie w wyższych temperaturach. Wiąże się to z potwierdzonym doświadczalnie zjawiskiem szybkiego zaniku funkcji życiowych komórek w temperaturach bliskich minimalnym temperaturom ich wzrostu oraz w środowiskach o większej ilości nie wymrożonych soków tkankowych. Zamrażanie wykazuje bardziej istotny wpływ na redukcją liczby drobnoustrojów niż późniejsze przechowywanie. W kapuście brukselskiej odmiany Lartcelot zamrażanej techniką LIC, podczas jej przechowywania w temperaturze - 20 C (rys 8), zaobserwowano większą redukcje populacji bakterii mezo i psychofilnych niż w produktach zamrażanych tradycyjnie i w ciekłym azocie, przechowywanych w tych samych warunkach. Zaobserwowane efekty podczas zamrażania kapusty brukselskiej w LIC potwierdzają się przy zamrażaniu innych produktów spożywczych.

14 Rys.8. Zestawienie wyników oceny mikrobiologicznej kapusty brukselskiej odmiany Lancelot podczas przechowywania zamrażalniczego. Wnioski Niestety nie istniej metoda, która jest idealnym rozwiązaniem dla całej żywności jednocześnie. Jej wybór determinują takie czynniki jak: ilość posiadanego miejsca, koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, rodzaj produktu. Jak widać z przedstawionej analizy, sposób zamrażania ma największy wpływ na zmiany fizyczne produktów. Aby je ograniczyć mrożona żywność musi cechować się dobrą jakością. Można również stosować opakowania paroszczelne (w celu zmniejszenia ususzki) i krioprotektanty (w celu ograniczenia niekorzystnych przemian zachodzących we frakcji białkowej). Należy pamiętać, że na końcowy efekt przedłużania czasu spożywalności produktu ma wpływ pięć czynników: początkowa jakość produktu, odpowiedni proces początkowego jego schładzania, zamrażanie, przechowywanie i rozmrażanie. Ich odpowiedni przebieg zapewni bardzo dobrą jakość spożywanej żywności. Literatura [1] Gruda Z., Postolski J.: Zamrażanie żywności. Warszawa 1985; [2] Jastrzębski W.: Technologia chłodnicza żywności. Warszawa 1991; [3] Berliński Ł. Bonca Z.: Wpływ metody zamrażania produktów żywnościowych na ich cechy jakościowe. Technika chłodnicza i klimatyzacyjna r. 2000 nr 8 i 9; [4] Kondratowicz J.: Aspekty technologiczne zamrażania pomidorów przy użyciu skroplonego azotu. Chłodnictwo r. 2003, nr.8;