Ubytki masy, oparzelina mrozowa i rekrystalizacja, jako typowe

Seminarium z
Nowoczesnych Technik ZamraŜania
TEMAT: Ubytki masy, oparzelina mrozowa i
rekrystalizacja, jako typowe zmiany
fizyczne
zachodzące
w
mroŜonej
Ŝywności.
Prowadzący:
Wykonał:
Dr inŜ. Z. Bonca
Rafał Anioł
I. Ogólny podział zmian jakościowych w mroŜonej Ŝywności.
Ogólnie zmiany jakościowe mroŜonej Ŝywności moŜemy podzielić na trzy
grupy:
1. Zmiany fizyczne.
2. Zmiany chemiczne i biochemiczne.
3. Zmiany mikrobiologiczne
Tematem niniejszego seminarium są zmiany fizyczne, które z pośród
których moŜemy wyróŜnić te najwaŜniejsze:
a) zmiany strukturalne
b) rekrystalizacja
c) ubytki masy
d) oparzelina mrozowa
II. Charakterystyka poszczególnych fizycznych zmian jakościowych.
Główną przyczyną zachodzących zmian fizycznych podczas obróbki
zamraŜalniczej jest przemiana fazowa wody w lód (co jest istotą
zamraŜania).
Zmiany strukturalne:
Zminy te to przede wszystkim:
- mechaniczne uszkodzenia ciągłości membran komórkowych
- utrata ich właściwości (zwłaszcza półprzepuszczalności)
Zmiany strukturalne powodują szereg zmian pochodnych:
-spadek jędrności
-zmiana konsystencji
-ograniczenie zdolności utrzymania wody
-w skrajnych przypadkach nawet zanik pierwotnego kształtu
Zapobieganie zmianom strukturalnym:
-Ogólnie przyjmuje się zasadę Ŝe im szybszy spadek temperatury tym
mniejsze zmiany strukturalne.
-Zaobserwowano, Ŝe najmniejsze zmiany strukturalne obserwuje się przy
szybkości zamraŜania 3,3 – 4 cm/h.
-Dopuszczalna jest prędkość 0,7-1,3 – jest to prędkość uzyskiwana przy
zamraŜaniu tusz w warunkach przemysłowych.
Ubytki masy
Jest to proces utraty masy produktu zamraŜanego, na skutek odparowania
lub sublimacji wody z powierzchni tego produktu.
Mechanizm powstawania ubytków masy przy zamraŜaniu owiewowym:
-wymuszony pracą wentylatorów strumień przejmuje ciepło i wilgoć (masę)
z powierzchni produktów
-następnie wchłania je i przenosi je na zimniejsze od niego powierzchnie
parowników chłodnicy
-strumień oddaje ciepło i odkłada wilgoć w postaci szronu
-schłodzone i osuszone powietrze wraca do produktów, od których
przejmuje i transportuje kolejną porcję ciepła i masy
-proces przebiega w sposób ciągły a temperatura wraz z postępowaniem
procesu obniŜa się
- wraz z osiągnięciem temperatury krioskopowej na powierzchni produktu,
parowanie przechodzi w sublimację i proces zostaje znacznie spowolniony
Ubytki masy w czasie powietrznego zamraŜania produktów Ŝywnościowych
wyraŜa się wzorem:
∆ip ∆P τ Ap
∆m
≈
α ∆T
gdzie:
-∆ip – róŜnica entalpii produktu
-∆P = Pp – Pf – średnia całkowita róŜnica ciśnień cząstkowych pary
wodnej na powierzchni produktu i w powietrzu
-τ - czas procesu
-Ap – powierzchnia produktu
- α - współczynnik wnikania ciepła
-∆T = Tp – Tf – średnia całkowita róŜnica temperatur powierzchni
produktu i powietrza
Z powyŜszego wzoru widzimy, Ŝe ubytki masy są wprost proporcjonalne do
róŜnicy entalpii, róŜnicy ciśnień , czasu zamraŜania i powierzchni produktu
a odwrotnie proporcjonalne do czasu zamraŜania i współczynnika wnikania
ciepła. Na poniŜszym wykresie moŜemy obserwować jak ∆P i ∆T wpływają
na wielkość ubytków.
PoniŜsze wykresy przedstawiają ususzkę produktów zamraŜanych w
zaleŜności od temperatury strumienia powietrza.
Przykładowe straty wynikające z występowania zjawiska ususzki:
(przy zamraŜaniu owiewowym luzem)
-tuszki drobiu:
2-2,5%
-ryby (bez przykrycia) ok. 1%
-borówki
ok. 1,8%
-maliny
ok. 2,3%
-truskawki
ok. 2,9%
Aby zminimalizować efekt ubytku masy podczas zamraŜania:
- zamraŜanie przeprowadzać w moŜliwie jak najniŜszej temperaturze
powietrza
- przy jak najbardziej intensywnej wymianie powietrza
-produkty właściwie zapakowane (najlepiej próŜniowo) nie wykazują
zauwaŜalnych ubytków masy
-stosowanie zamraŜarek taśmowych ciągłego działania instalowanych
bezpośrednio w liniach technologicznych (zmniejszenie nawet do 0,5%)
Ubytki masy przy zamraŜaniu w ciekłym azocie.
Teoretycznie ubytek wilgoci powinien wynosić ok. 0,05% .
W praktyce, eksperymentalnie potwierdzono ubytek rzędu 0,4 do 0,7% czyli
o połowę mniejsze niŜ w zamraŜarkach taśmowo spiralnych.
Przypuszcza się, Ŝe za taki rezultat jest wynikiem nie zbadanego dotychczas
zjawiska porywania wilgoci z powierzchni przez ciekły azot przy
bezpośrednim natrysku.
Ubytki masy powstałe na skutek przechowywania:
-Znaczne ubytki masy (w rybach powyŜej 0,8%, w mięsie 0,7%, o owocach i
warzywach 1 do 1,5% ) powodują dyskwalifikujące zmiany
powierzchniowe
- Ubytki te w przybliŜeniu są proporcjonalne do dopływu powietrza
zewnętrznego, zaleŜą od systemy chłodzenia (im większy udział
promieniowania w przenoszeniu ciepła tym ubytki są mniejsze)
- ZaleŜą od ułoŜenia towaru w chłodni (duŜe, ścisłe stosy)
-Istotny wpływ ma stopień załadowania komory (bezwzględne ubytki są
niezaleŜne od stopnia załadowania, natomiast względne są odwrotnie
proporcjonalne do stopnia załadowania)
-Ubytki zaleŜne są równieŜ od ciepła dopływającego z zewnątrz (róŜne
wartości ubytków w zaleŜności od pory roku)
-Wpływ mają równieŜ rozwiązania konstrukcyjne chłodni (np. większe
straty w chłodniach parterowych niŜ piętrowych)
- Na rozmiar ususzki mają wpływ mają czynniki kształtujące mikroklimat
komór (np.
róŜnica temperatur między parowaniem czynnika a
powietrzem- zalecane 5-8 K)
- Odpowiednie opakowania: paroszczelne, ściśle przylegające do
powierzchni produktu, praktycznie całkowicie eliminują ususzkę.
PoniŜsza tabelka pokazuje doświadczalnie określone miesięczne ubytki
mięsa w zaleŜności od temperatury przechowywania.
Negatywne skutki ususzki:
- postępujące obniŜanie jakości Ŝywności (utrta wartości odŜywczych)
- rozwój procesów utleniania
- utrata cech naturalnej świeŜości: matowienie powierzchni, pojawienie się
plam, pojawienie się nietypowego odcienia
Oparzelina mrozowa
Skrajny przypadek zmian jakościowych wskutek ususzki – szczególna
forma odwodnienia części powierzchni zamroŜonych produktów.
Objawia się przez występowanie plam o wyraŜnych konturach w miejscach
odwodnionych.
MoŜe występować w tkankach roślinnych, zwierzęcych jak równieŜ w
sokach owocowych.
Występuje tylko podczas przechowywania, lecz na jej wpływ mają równieŜ
warunki zamraŜania (im szybszy proces i mniejsze ubytki wody tym
większe zagroŜenie)
Warunkiem ograniczenia występowania zjawiska jest moŜliwie niska i stała
temperatura przechowywania.
Rekrystalizacja
W zamroŜonych produktach podczas przechowywania następują ciągłe
zmiany wielkości i lokalizacji kryształów lodu.
Powstające zmiany są tym większe, im wyŜsza jest temperatura
przechowywania i wyŜsze są jej wahania.
Rekrystalizacja powoduje stopniowy zanik efektów szybkiego zamraŜania i
wpływa na nasilenie zmian strukturalnych.
Zjawisko rekrystalizacji moŜna ograniczyć:
-zapewniając podczas zamraŜania uzyskanie jednakowej prędkości procesu
-przechowywanie w moŜliwie niskich i stałych temperaturach
-stosowanie substancji ochronnych (np. afp5 o stęŜeniu 10 ug/ml zapewnił
zahamowanie procesu wzrostu kryształów
-całkowite zahamowanie rekrystalizacji jest moŜliwe przy przechowywaniu
produktów poniŜej pewnej temperatury- dla roztworów biologicznych
poniŜej -56 stC
Wykres poniŜszy pokazuje wzrost kryształów lodu podczas przechowywania
ryb zamraŜanych z róŜną prędkością.
III Literatura:
1.Jacek Postolski, Zbigniew Gruda – „ZamraŜanie Ŝywności” WNT 1998
2. „Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna” zeszyt 6-7/2006, 4/2007