Ocena jakościowa i ekonomiczna tzw. szokowego zamrażania
Transkrypt
Ocena jakościowa i ekonomiczna tzw. szokowego zamrażania
POLITECHNIKA GDAŃSKA Katedra Techniki Cieplnej Współczesne Techniki ZamraŜania Temat: Ocena jakościowa i ekonomiczna tzw. szokowego zamraŜania produktów Ŝywnościowych w porównaniu do metod konwencjonalnych. Wykonał: Marcin Kamiński spec. SUChiKl sem. IX Gdańsk, 2007 Konspekt • Kriogenika w przemyśle spoŜywczym. • Wpływ metody zamraŜania produktów Ŝywnościowych na ich cechy jakościowe. • Ocena ekonomiczna kriogenicznego zamraŜania produktów Ŝywnościowych w odniesieniu do metod konwencjonalnych. • Wnioski Kriogenika w przemyśle spoŜywczym • Najczęściej stosowane ciecze kriogeniczne – N2, CO2. • Znacznie krótszy czas procesu zamraŜania w porównaniu do metod konwencjonalnych. • DuŜa wartość róŜnicy temperatur pomiędzy produktem zamraŜanym, a kriogenem, powoduje intensyfikację procesu wymiany ciepła. • Znacznie większe współczynniki wymiany ciepła w porównaniu do metod konwencjonalnych. Tabela 1 Porównanie współczynników przejmowania ciepła dla wybranych procesów zamraŜania. Wpływ metody zamraŜania produktów Ŝywnościowych na ich cechy jakościowe. Zmiany fizyczne • zmiany strukturalne – polegają na mechanicznych uszkodzeniach ciągłości membran komórkowych lub na nieodwracalnej utracie ich specyficznych własności pod wpływem trzech podstawowych grup czynników, którymi są: o formujące się kryształy lodu; o zwiększone ciśnienie osmotyczne płynów komórkowych; o precypitacja (wytrącanie) i denaturacja koloidowych składników produktów. Zakłada się istnienie pewnego optymalnego zakresu szybkości zamraŜania, w obrębie którego zmiany strukturalne są minimalne. Rys. 1 Średni udział owoców nieuszkodzonych w malinach świeŜych i mroŜonych po 3 miesiącach przechowywania (% wagowy); LN2 – zamraŜanie w ciekłym azocie, FL – zamraŜanie fluidyzacyjne, OW – zamraŜanie owiewowe Rys. 2 Wpływ metody zamraŜania na masę owoców odciekniętych wiśni (%) • rekrystalizacja – powoduje stopniowy zanik efektów szybkiego zamraŜania oraz przyczynia się do nasilenia zamraŜalniczych zmian strukturalnych; • ubytki masy produktów – wymuszony pracą wentylatorów strumień powietrza przejmuje ciepło i masę (wilgoć) z powierzchni produktów; wilgoć zostaje przeniesiona na zimniejsze od powietrza powierzchnie parowników – jest to tzw. ususzka Rys. 3 Ususzka ogólna mroŜonego mięsa wieprzowego w (%) • oparzelina mrozowa – wystąpienie oparzeliny jest tym częstsze, im szybszy jest proces zamraŜania i towarzyszą mu mniejsze ubytki wody; warunkiem ograniczenia oparzeliny jest niska i stała temperatura przechowywania. Zmiany chemiczne i biologiczne • • • przemiany białek – najbardziej typowe zmiany frakcji białkowej to spadek rozpuszczalności, zdolność wiązania wody i pęcznienia; zmiany białek w przemysłowej obróbce zamraŜalniczej, nie są zbyt istotne i ograniczają się do nieznacznych strat białek i aminokwasów spowodowanych wyciekiem zamraŜalniczym; przemiany węglowodanów – w warunkach szybkiego zamraŜania produktów Ŝywnościowych węglowodany nie podlegają istotnym zmianom; przemiany tłuszczów i lipidów – podczas szybkiego zamraŜania stwierdzono przyśpieszone jełczenie produktów, spowodowane zwiększoną w tych warunkach adsorpcją tlenu przez tkankę; Zmiany mikrobiologiczne • wymroŜenie prawie całej ilości wody hamuje procesy mikrobiologiczne w zamroŜonych produktach i powoduje, Ŝe ich stan sanitarny jest na ogół lepszy niŜ produktów świeŜych lub schłodzonych; Ocena ekonomiczna kriogenicznego zamraŜania produktów Ŝywnościowych w odniesieniu do metod konwencjonalnych • JAKOŚĆ UZYSKANEGO PRODUKTU • KOSZTY PONIESIONE NA UZYSKANIE PRODUKTU O OKREŚLONYCH PARAMETRACH JAKOŚCIOWYCH Koszty zamraŜania • Koszty kapitałowe (oprocentowanie i amortyzacja); • Koszty utrzymania (serwisu, remontów i obsługi); • Koszty robocizny bezpośredniej (produkcyjnej); • Koszty utrzymania ruchu (energii, wody, materiałów); • Koszty strat produktu. Rys. 4 Koszty zamraŜania metodą LIN oraz innymi metodami dla produktów drogich i tańszych: A – metoda LIN, B – tunel owiewowy, C – tunel fluidyzacyjny (φ/kg – współczynnik kosztu zamraŜania jednego kilograma produktu) • Przy idealnym procesie chłodzenia stosunek uzyskanej energii chłodzącej do pracy włoŜonej dla jej uzyskania jest równy proporcji temperatur [wg Dunlingera]: Tz/(T-Tz) T – temperatura, w której prowadzony jest proces chłodzenia [K]; Tz – temperatura otoczenia [K] • Im wyŜsza jest wartość tego stosunku, tym bardziej energetycznego punktu widzenia jest metoda mroŜenia. efektywna z Tabela 2 Efektywność energetyczna róŜnych metod zamraŜania Ŝywności. Wnioski Zalety wykorzystania kriotechnologii + Proces mroŜenia jest bardzo intensywny (duŜy współczynnik przekazywania ciepła, duŜa róŜnica temperatur między czynnikiem roboczym a produktem); + Bardzo krótki czas zamraŜania (od 3 do 10 minut, przy produktach o większych gabarytach do 20 minut); + Brak negatywnego oddziaływania chemicznego czynnika na produkt; + Niewielki koszt inwestycyjny urządzenia (para wrzącego czynnika nie jest zawracana, co nie wymaga rozbudowy urządzenia); Wady wykorzystania kriotechnologii - Wysoki koszt eksploatacyjny urządzenia (kriociecz musi być stale uzupełniana); Konieczność przechowywania i transportowania ciekłych czynników w specjalnych zbiornikach i cysternach; Dodatkowe zuŜycie gazów spowodowane jest zyskami ciepła przez obudowę i elementy urządzenia (konieczność izolacji części systemu) oraz wychładzaniem urządzenia po przestoju; Zalety zamraŜania kriogenicznego • szybka dezaktywacja enzymów negatywnie oddziałujących na jakość produktu; • zmniejszenie efektu ususzki (ubytki masy przy zamraŜaniu w aparatach kriogenicznych wahają się w granicach 0.43 - 0.7% ) o metoda fluidyzacyjna 1.0 - 1.5% o tunele owiewowe 2 - 3% o aparaty taśmowo - spiralne 1.2% • równomierna krystalizacja wody na zewnątrz i wewnątrz komórki - kryształy lodu nie naruszają struktury tkankowej; • produkt zachowuje naturalny wygląd po rozmroŜeniu - ograniczenie wycieków i zmian konsystencji; • produkt o minimalnym stopniu przetworzenia. Źródła [1] Gruda Z., Postolski J.: ZamraŜanie Ŝywności. Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa 1999. [2] Berliński Ł., Bonca Z.: Wpływ metody zamraŜania produktów Ŝywnościowych na ich cechy jakościowe. „TCHK”, nr 8/2000, s. 335-341. [3] Berliński Ł., Bonca Z.: Wpływ metody zamraŜania produktów Ŝywnościowych na ich cechy jakościowe. „TCHK”, nr 9/2000, s. 383-386. [4] Chorowski M., Konopka-Cupiał G., Piotrowska A.: Technologie kriogeniczne – wykład.