Relacje między zastosowaną metodą zamrażania a jakością

SEMINARIUM Z
WSPÓŁCZESNYCH TECHNIK
ZAMRAŻANIA
Temat: Relacje między zastosowaną metodą zamrażania a
jakością produktu po jego rozmrożeniu.
Kamil Kaszyński
Wydział Mechaniczny
Spis treści
1. Wstęp
2. Mechanizm tworzenia się kryształków lodu podczas zamrażania
3. Zamrażanie w zamrażarkach domowych
4. Techniczne metody zamrażania – charakterystyka
5. Wpływ metod zamrażania na cechy jakościowe różnych produktów
6. Podsumowanie
7. Literatura
1.Wstęp
Wspólną cechą wszystkich produktów spożywczych jest ich nietrwałość,
czyli podatność na naturalne, ciągłe i głównie nieodwracalne przemiany fizyczne,
chemiczne, biochemiczne i mikrobiologiczne. Efektem tych przemian są
narastające zmiany własności sensorycznych, przydatności użytkowej i walorów
żywieniowych. W celu ochrony produktów żywnościowych przed tym
zjawiskiem stosuje się utrwalanie żywności, w tym zamrażanie.
Jakość mrożonych produktów żywnościowych zależy od dwóch rodzajów
przemian.
Pierwsze z nich to przemiany pierwotne, które poprzedzają proces
zamrażania (np. jakość surowca). Są one nieodwracalne i w najlepszym razie
uzyskać można utrwalenie stanu wyjściowego produktu. Zmiany wtórne
występują w poszczególnych fazach zamrażania (np. parametry zamrażania).
Wielkość tych zmian zależy od warunków prowadzenia procesów
technologicznych.
2. Mechanizm tworzenia się kryształków lodu podczas
zamrażania.
Proces ten przebiega w następujący sposób:
1. W pierwszej kolejności ulega zamrożeniu woda znajdująca się pomiędzy
komórkami. Dzieje się tak dlatego, że stężenie rozpuszczonych soli jest
niższe na zewnątrz komórki.
2. Równowaga płynu zostaje zmieniona i powoduje, że cząsteczki wody
wydobywają się na zewnątrz przez ścianki komórek i również zamarzają.
3. Jeżeli zamarzanie trwa zbyt długo, komórki tracą zbyt wiele wody i ulegają
zniszczeniu.
4. Jeżeli zamrażanie jest procesem gwałtownym małe kryształki lodu tworzą
się szybko, jednocześnie w wielu miejscach. Zamarzanie ma miejsce
najpierw na zewnątrz komórek. Szybkie tempo procesu blokuje ścianki
komórek i zapobiega nadmiernej utracie przez nie wody.
Ze względu na podatność na zmiany wywołane szybkością zamrażania
produkty żywnościowe możemy podzielić na cztery grupy:
-produkty, na które szybkość zamrażania nie ma właściwie wpływu, (np. groszek,
mięso o dużej ilości tłuszczu). Są to produkty o dużej zawartości
substancji suchej.
-produkty, w szerokich granicach niewrażliwe na zmiany szybkości
zamrażania, która nie powinna spaść poniżej określonej granicy (w praktyce
0,3 cm/h), (np. ryby, mięso chude).
-produkty, których jakość przy wzroście szybkości zamrażania wyraźnie się
poprawia, (np. truskawki, fasola, produkty z jaj). Są to produkty roślinne o
małej zawartości suchej substancji oraz produkty z jaj.
-produkty uzyskujące dobrą jakość tylko po mrożeniu szybkim i ultra szybkim
(w praktyce optymalna prędkość jest większa od 8 cm/h), (np. maliny, pomidory).
Są to produkty o małej zawartości suchej substancji i luźnej tkance.
3. Zamrażanie w zamrażarkach domowych.
Współczynnik wnikania przy zamrażaniu w zamrażarkach domowych
wynosi 3-8 W/m2K. Prędkości zamrażania są bardzo małe, czas zamrażania
długi. Zużycie energii znacznie większe niż w przypadku technicznych metod
zamrażania, co przekłada się na wysokie rachunki za energie elektryczną.
Zamrażarki domowe powinny być używane do przechowywania zamrożonych
produktów metodami technicznymi, czyli powinniśmy kupować mrożonki a nie
świeże produkty i potem je zamrażać w domu. Ze względu na powolny proces
zamrażania w naszych zamrażarkach, niewiele produktów można w nich
zamrażać tak aby po odmrożeniu miały dobrą jakość.
Co można zamrażać w domu i będzie miało dobrą jakość po odmrożeniu,
na pewno: mięso szczególnie tłuste; tłuszcze czyli masło, margarynę; chleb i
ciasta drożdżowe (jeśli były zamrożone jako bardzo świeże i odmrozimy je w
odpowiedni sposób np. pod koniec odmrażania włożymy na trochę do piekarnika
będzie smakować jak świeżo zrobione); marchew; seler; zieloną natkę pietruszki
(zamrożona w szczelnym opakowaniu po odmrożeniu ma smak zapach i wygląd
zupełnie jak świeża); lody; wodę (czyli kostki lodu do napoi).
Czego nie powinno się zamrażać: większości owoców i warzyw np.
mrożone truskawki po odmrożeniu tracą jędrność, kolor, smak, wyciekają nich
soki komórkowe i substancje odżywcze, jeśli ktoś chce mieć koniecznie mrożone
truskawki, lepiej kupić gotowe mrożonki niż surowe owoce i je zamrażać. a jeśli
już ktoś ma własne truskawki czy wiśnie z ogrodu, to jeśli chce zachować ich
dobrą jakość to lepiej zaprawić je w słoiki niż zamrażać.
Całkowicie nie nadają się do zamrażania w domu maliny i pomidory oraz
inne owoc które mają tak zwaną tkankę luźną. Po odmrożeniu truskawek ich
jakość jest słaba ale to co odmroziliśmy przypomina truskawkę i można to zjeść,
w przypadku malin i pomidorów jest znacznie gorzej, to co otrzymamy po
odmrożeniu np. pomidora w większości przypadków nie będzie się już nadawało
do spożycia, w najgorszym przypadku może to wyglądać jak kałuża czerwonej
substancji z pływającymi w niej kawałkami czegoś co było kiedyś pomidorem.
Jeśli już ktoś ma własne truskawki czy wiśnie z ogrodu, to jeśli chce zachować
ich dobrą jakość to lepiej zaprawić je w słoiki niż zamrażać.
4. Techniczne metody zamrażania
Poniższa tabela przedstawia charakterystykę obecnie stosowanych metod
zamrażania. Przedstawiono w niej parametry mówiące o szybkości procesu oraz
podstawowe wady i zalety poszczególnych metod wybrane w kontekście ich
wpływu na jakość zamrażanych produktów.
5. Wpływ metod zamrażania na cechy jakościowe różnych
produktów
5.1. Zmiany fizyczne
Rysunki 2, 3, 4 i 5 obrazują wpływ metody zamrażania na wielkość zmian
strukturalnych w produkcie.
Z rysunku 2 wynika, że maliny Klasy 1 najkorzystniej jest zamrażać w
ciekłym azocie. W przypadku owoców klasy Ekstra lepsze efekty przynosi jednak
zamrażanie owiewowe. Rysunek 3 pokazuje, że owoce borówki wysokiej
najwyższą jędrność wykazują po zamrożeniu w ciekłym azocie. Przewagę tej
metody nad pozostałymi potwierdzają również przedstawione na rysunku 4
wyniki oceny organoleptycznej wiśni oraz na rysunku 5 wyniki badania masy
odciekniętych owoców. Ponadto można zauważyć również, że odmiana Lutówka
wykazuje zdecydowanie wyższą wrażliwość na rodzaj zastosowanej metody
zamrażania niż odmiana Krezer.
Należy jednak pamiętać, że podczas procesu przechowywania
zamrożonych, np. w ciekłym azocie, produktów żywnościowych zachodzi
zjawisko rekrystalizacji, polegające na wzroście oraz łączeniu się kryształów
lodu. Może to doprowadzić do naruszenia włókien, gdy okres przechowywania
jest dostatecznie długi, a co za tym idzie zniwelować efekt szybkiego zamrażania.
Kolejną istotną zmianą fizyczną zachodzącą w mrożonej żywności jest
ubytek masy nazywany ususzką. Zamrażanie owiewowe produktów nie jest
możliwe bez ubytku ich masy. Spodziewano się, że zastosowanie techniki
kriogenicznej znacznie ograniczy to zjawisko jednak przeprowadzone badania
tylko częściowo potwierdziły te przypuszczenia. Z rysunku 7 wynika, że w
przypadku pomidorów ususzka rzeczywiście jest niższa, natomiast w przypadku
mięsa wieprzowego tendencja jest wyraźnie odwrotna (rysunek 8). Bardzo
dobrym sposobem na ograniczenie ususzki jest zastosowanie opakowania
paroszczelnego, ściśle przylegającego do produktu, które całkowicie eliminuje
występowanie tego zjawiska.
Ostatnią ze zmian fizycznych jest oparzelina mrozowa. Występuje ona
tylko podczas przechowywania produktu jednak istotny wpływ na jej tworzenie
się mają warunki zamrażania. Zagrożenie wystąpienia oparzeliny jest tym
większe im szybszy jest ten proces i towarzyszą mu mniejsze ubytki wody.
Skuteczną ochronę przed tym zjawiskiem stanowi izolowanie produktu od
otoczenia (np. przez stosowanie opakowań próżniowych) oraz przechowywanie
go w stałej i możliwie niskiej temperaturze.
5.2. Zmiany chemiczne i biologiczne
Ten rodzaj zmian zachodzących w produktach żywnościowych nie
stanowi zbyt znaczącego problemu w technice zamrażalniczej. Warto jednak
wspomnieć o najważniejszej z przemian tłuszczów i lipidów czyli o utlenianiu. W
produktach zamrażanych kriogenicznie stwierdzono bowiem przyspieszone
jełczenie spowodowane zwiększoną w tych warunkach adsorpcją tlenu przez
tkankę. Procesy utleniania można znacznie ograniczyć stosując opakowania
ograniczające dostęp tlenu oraz związki przeciwutleniające.
5.3. Zmiany mikrobiologiczne
Zamrażanie wykazuje bardziej istotny wpływ na redukcję liczby
drobnoustrojów niż późniejsze przechowywanie. Wymrożenie całej ilości wody
hamuje procesy mikrobiologiczne w zamrożonych produktach i powoduje, że ich
stan sanitarny jest na ogół lepszy niż produktów świeżych. Szczególnie korzystne
pod tym względem okazuje się zastosowanie metody LIC. Potwierdza to rysunek
9 jak również badania przeprowadzone na innych produktach.
6. Podsumowanie
Każda metoda zamrażania wpływa negatywnie na produkt, uszkadza
struktury komórkowe i tkanki. Jednak jeśli dobierze się odpowiednio metodę do
produktu, można zachować smak zapach i wygląd produktu. Zamrażanie
kriogeniczne jest bardzo dobre do zamrażania owoców i warzyw, ale mięsa nie
powinno się zamrażać szokowo. Zamrażarki domowe powinno się traktować jako
urządzenia do przechowywania kupionych mrożonek a nie do zamrażania.
Obecnie głównie ze względy na koszt najpopularniejsze metody
zamrażania to zamrażanie owiewowe i fluidyzacyjne, aż 90% produktów
zamrażanych jest tymi metodami, 9% zamrażanych produktów jest zamrażane
metodą kontaktową a 1% pozostałymi metodami. Więc kiedy kupujemy mrożone
pierogi, frytki, pizze możemy być prawie pewni że było to zamrażane owiewowo
lub fluidyzacyjnie. Zaletą zamrażania 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 rozmnażać. Powszechne mrożenie obecnie wszystkiego co się da może
jest wygodne ale nie zawsze słuszne, ponieważ inne metody utrwalania Żywności
mogły by pozwolić na zachowanie lepszej jakości produktu.
7. Literatura
Z. Gruda, J. Postolski - “Zamrażanie żywności”
Technika chłodnicza i klimatyzacyjna nr 8/2000