Gdańsk 13.02.2011r WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA Temat: Wpływ warunków przechowywania i transportu żywności mrożonej na jakość konsumpcyjną produktów. Dariusz Paciorkiewicz SUChiKl sem.ix Wydział Mechaniczny
Jeszcze 50 lat temu zamrażanie nie było tak powszechną metodą utrwalania żywności 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 świeża. Truskawki i wiśnie zaprawiało się w słoiki. Dzisiaj idąc do sklepu możemy kupić mrożone owoce i warzywa, mięso, ryby, a nawet całe gotowe potrawy. Zamrozić można wszystko, jednak czy każdy produkt nadaje sie do tego aby go zamrozić. Na pewno nie najprostszym przykładem jest mleko, podczas zamrażania zachodzą w nim nieodwracalne zmiany, to co otrzymujemy po odmrożeniu mleka już nie przypomina ani wyglądem, ani smakiem, ani zapachem. Kolejnym przykładem są surowe ziemniaki, również nie można ich mrozić ponieważ zachodzą w nich nieodwracalne reakcje, wydziela się zawarta w nich skrobia i stają się słodkie. Dlatego frytki które są obecnie powszechnie mrożone, są najpierw smażone tak aby nie został w nich ani kawałek surowego ziemniaka, ponieważ gdyby za słabo je usmażyć po ich odmrożeniu i usmażeniu do końca byłyby słodkie. Innym przykładem są surowe buraki. Buraki kiedy długo leżą po wyrwaniu ich z ziemi tracą cukier, czyli nie można ich zostawić w piwnicy tak jak marchew przez całą zimę bo na wiosnę będą gorzkie, mrożenie nie zahamuje tego procesu. Dlatego mrozi się tylko przechowuje się i mrozi gotowane buraki. Jednak takich przypadków jak opisane powyżej jest niewiele, dlatego mrożenie żywności stało się tak powszechne. Zasadniczym pytaniem jest to jak to wpływ na jakość produktów? Zanim odpowiemy na to pytanie należy zdefiniować jakość. Najprościej można powiedzieć że jakość to zapach, smak i wygląd produktu. Bardziej technicznie: spoglądając na produkty odmrażane, oceniając ich jakość mierzymy wielkości takie jak: ususzka, oparzenia mroźnicze, zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne przemiany białek, tłuszczów, węglowodorów, mikroorganizmów. Na jakość wpływa nie tylko metoda zamrażania, duży wpływ mają również: metoda odmrażania, przechowywanie w odpowiednich warunkach (temperatura i wilgotność), opakowanie w którym się zamraża i przechowuje produkt, jakość i stan produktu przed zamrożeniem. Jakość mrożonej żywności w istotny sposób zależy od klimatycznych warunków przechowywania. Rozumiemy przez to parametry fizyczne wilgotnego powietrza w obrębie komory. Jakość mrożonej żywności zależy od: temperatury powietrza w komorze wilgotności powietrza w komorze
ciśnienia powietrza w komorze innych czynników Wpływ podstawowych parametrów powietrza na mrożoną żywność Wpływ temperatury powietrza na mrożoną żywność: przebieg procesów fizycznych kinetyka reakcji chemicznych i biochemicznych aktywność życiowa drobnoustrojów zmiany strukturalne Wpływ wilgotności powietrza na mrożoną żywność: procesy parowania wody procesy sublimacji wody Wpływ ciśnienia powietrza na mrożoną żywność: tempo wymiany lotnych substancji aromatycznych Wilgotność powietrza w komorze chłodniczej: w normalnych warunkach kształtuje się w zakresie 95-98% przy nie zmienionych pozostałych warunkach dopływ wilgoci wzrasta wraz z dopływem ciepła przy odprowadzaniu ciepła z pomieszczeń chłodzonych spadkowi temperatury towarzyszy zmniejszenie zawartości wilgoci w powietrzu obiegowym wilgotne powietrze w zetknięciu z powierzchnią parownika schładza się poniżej stanu nasycenia i oddaje nadmiar zawartej w nim wilgoci warunki klimatyczne pozostają w stanie równowagi, gdy ilość ciepła i wilgoci dopływające do pomieszczenia jest równa ilości ciepła i wilgoci odprowadzonej przez układ chłodniczy Podstawowe pojęcia określające przydatność do spożycia produktów mrożonych Okres zachowania dobrej jakości HQL (High Quality Life) HQL jest to czas od momentu zamrożenia do momentu, w którym 70% doświadczonych degustatorów potrafi odróżnić badany produkt od próbki kontrolnej (produkt świeży, tuż po zamrożeniu lub przechowywany w temp. <-40oC). Wraz z obniżeniem temperatury wartości współczynnika zwykle maleją.
Grupy trwałości produktów zamrożonych: grupa ograniczonej trwałości 6-9 miesięcy grupa średniej trwałości 9-12 miesięcy grupa dużej trwałości 11-15 miesięcy w maksymalnej dopuszczalnej temperaturze -18oC Rys. Okresy HQL mrożonej Żywności w różnych temperaturach (wg prospektu firmyfrigoscandia)1-szpinak, 2-groszek, 3-maliny, 4-truskawki, 5-kurczęta, 6- wołowina, 7-wieprzowina, 8-ryby tłuste, 9-ryby chude Praktyczny okres przechowywania PSL (Practical Storage Life) PSL jest to czas, który upływa od momentu zamrożenia do momentu, w którym obniżenie jakości powoduje uniemożliwienie jego sprzedaży na określony rynek lub przerób w zamierzonym procesie. Okres PSL jest kilkakrotnie dłuższy od okresu HQL. Przykład: dla temp. -20oC dla ryb chudych:hql=4, PSL=15 Wskaźnik dobowego spadku jakości A i Ai=(1/τ i )*100% τ i łączny czas zachowania dobrej jakości
Orientacyjne wartości wskaźnika dla różnych temperatur przechowywania Temperatura, o C Wskaźnik dobowego spadku jakości, % -8.5 0.025-11 0.02-14 0.015-18.5 0.01-26 0.005-30 0.0012 Wpływ wahań temperatury powietrza w komorze na temperaturę wewnętrzną przechowywanych produktów (skrzynio-paleta o wymiarach 100x120x135cm),(wg Salvadori; Advantages of the use of Z-transfer functions to improve the quality of stored frozen foods. XIXth Int. Congr. Refrig. Haga 1995. Proceed. II, s. 339-346), 1 temperatura powietrza w komorze, 2
temperatura produktu w narożach skrzyni, 3 temperatura produktu w środkowej partii towaru Wahania temperatury intensyfikują niekorzystne zmiany fizyczne: procesy powierzchniowej sublimacji wynikające z naruszenia procesów wymiany ciepła i masy w obrębie komory zmiany układu krystalizacyjnego powierzchniowe rozmrażanie kryształków lodu i ponowne wymarzanie powstającej wody zmiany strukturalne: w tkankach roślinnych w obrębie łańcuchów celulozowych w tkankach zwierzęcych w ich łańcuchach białkowych Inne czynniki wpływające na jakość mrożonej żywności czynniki TTT (Time Temperature Tolerance) określające zależności temperaturowo czasowe szybkości zmian zachodzących podczas procesów obróbki zamrażalniczej produktów czynniki PPP (Product, Processing, Packaging) określające wpływ surowców I świadomie podejmowanych zabiegów technologicznych pozostałe parametry: ruch powietrza, częstość wymiany, sposob rozprowadzania jakość stosowanych produktów, ich opakowanie, proces przerobu dostęp tlenu i światła (powodujący zmiany wyróżników sensorycznych i mikroskładników produktów: barwy, zapachu) Podsumowująć: problem jakości i trwałości mrożonych produktów jest zagadnieniem bardzo skomplikowanym. Wpływa na niego wiele czynników, często trudnych do zapewnienia w danych warunkach. Zagadnieniem kluczowym jest optymalizacja warunków przechowywania mrożonej żywności, a także opracowanie technologii najbardziej korzystnego łańcucha chłodniczego dla danego produktu. Ważnym elementem w tej dziedzinie jest rozwój wspomagających czynników technologicznych: produkcja nowoczesnych opakowań, stosowanie systemów zapewniających utrzymanie odpowiednich parametrów powietrza w komorach chłodniczych czy udoskonalanie pod względem technologicznym miejsc składowania produktów zamrożonych.