Mrożenie żywności

By Piotr Starczewski | 14 sierpnia 2017

METODY TERMICZNE – NISKIE TEMPERATURY

Druga połowa XIX w – transport mięsa (wołowina) z odległych terenów do Europy na parowcach.

Obecnie – kontenery izotermiczne podłączone do instalacji okrętowych. Do Polski w ten sposób dociera zagęszczony sok pomarańczowy, truskawki, maliny – z Polski.

Podstawowa przyczyna psucia:

Działanie mikroflory. W zależności od charakteru produktu: rośliny – bakterie (gnilne, pleśnie – „zjadają” kwasy organiczne. Ryby i mięso – bakterie gnilne. Ryby są produktem nietrwałym – należy szybko je zamrozić, gdyż nie ma czasu na niekorzystne procesy enzymatyczne.
Reakcje enzymatyczne, chemiczne, fizyczne.

Przyczyna trwałości:

Wymrożenie wody – zmiana stosunków wodnych. Aktywność wody zmniejszona a działanie drobnoustrojów wstrzymane. 5%-10% może zginąć – kryształy mogą zniszczyć strukturę komórki. (Ciekły azot – -197°C à naruszenie również struktury tkankowej à wyciek)

W jakiej temperaturze mrozić:

* ok. 0°C

** ok. -12°C (zamrażalniki)

*** ok. –22-24°C

W tunelach panuje nawet tę. -40°C, ale produkty jej nie osiągają.

+10°C – C. bot. A, B – hamowanie rozwoju

+7°C – St. aur. – zatrzymanie rozwoju

+3°C – C. bot. E – zahamowanie rozwoju

-10°C – całkowite zahamowanie rozwoju bakterii

-18°C – całkowite zahamowanie rozwoju pleśni i drożdży

Temperatury składowania mrożonek:

Wykluczenie rozwoju drobnoustrojów (min. -18°C)
Wydłużenie okresu wysokiej trwałości
Zwolnienie reakcji chemicznych (HQL) – im temp. niższa, tym procesy wolniejsze.

Blanszowanie – niszczenie enzymów – nie ma sensu przed mrożeniem – energetycznie niekorzystne.

Podtruwanie enzymów – gaz, CO₂ – blokuje białkowe funkcje enzymów

Antybiotyki – są wytwarzane przez pleśnie (mikotoksyny)

Obniżanie temperatury jest dosyć kosztowne:

Uzyskanie niskiej temperatury dzięki sprężarkom (śrubowe-głośne, tłokowe).
Amoniak, jako czynnik chłodniczy. Freon – rozbija ozon.
Izolacja – wata szklana, azbestowa, styropian, pianka poliuretanowa, stal kwasoodporna

MROŻENIE OWIEWOWE

Komora chłodnicza (parownik u góry – naturalna konwekcja; wymuszona konwekcja – do mrożenia, ale nie do składowania);
2 systemy chłodnicze dla amoniaku: sprężarkowy (ok. 1 MPa – -41 – -43·C°C); absorpcyjny – tani i cichy, ale do temp. –20 – -25°C max. Sprężenie o ok. 0,5 mniejsze.

Rodzaje zamrażania:

Posiewowe (95%) – powietrze, jako czynnik chłodzący.
Fluidyzacyjne – szybki mrożenie; szybszy ruch powietrza, do małych produktów. Szybkość mrożenia – 5-10 cm/h.

Mrożenie bez opakowania – nie ma oporu cieplnego, ale warunki sanitarne zagrożenie. Choroby zawodowe i brak higieny – źródło zakażenia szczególnie przy sortowaniu na taśmie zamrożonego produktu. Wahania temperatur –przyczyna zbrylenia.

Wady systemu owiewowego – ususzka, natlenianie.

Co można udoskonalić?

Kiedy złoże wprowadzimy w ruch, to uzyskamy złoże wibrofluidyzacyjne. Tak jest w tunelach fluidyzacyjnych. Co pewien czas tunel musi być odszraniany – raz na zmianę. Odszraniamy parą – taśmę powracającą natomiast tunel polewamy wodą lub zmieniamy obieg amoniaku i do parowników dostaje się amoniak o temp. 75°C. Niezbędnym urządzeniem do wytworzenia warstwy fluidyzacyjnej jest wentylator. Silnik elektryczny (by nie był polewany wodą w trakcie odszraniania) wprowadzany jest pod tunel. Stosuje się wentylatory promieniowe. Dodatkowa korzyść umieszczenia silnika pod tunelem – unikniecie nagrzewania od silnika (en. El – ciepło). Wyprowadzenie silnika na zewnątrz – racjonalne odszraniania, oszczędność energii.

Inne sposoby zamrażania: – kontaktowe, kriogeniczne (w cieczach wrzących), immersyjne z użyciem skroplonych gazów.

Urządzenia KONTAKTOWE

– do truskawek w syropie, do ryb

-działają okresowo – należy załadować i rozładować taka zamrażarkę. Płyty mogą być ustawione pionowo lub poziomo. W płytach płynie czynnik chłodniczy pomiędzy nimi wrzucamy produkt, a by ten zamrożony produkt wyjąć, należy potraktować go chwilkę ciepłem – oderwanie od płyty a następni wypychanie od dołu – w bloku.

Metoda kontaktowa ciągła

Zamrażarka bębnowa – bęben chłodniczy zamocowany na osi. Do mrożenia półpłynnych produktów – na listwę z boku bębna nanosimy produkt i roznoszony jest on następnie po bębnie a na końcu zeskrobywany. Met. owiewowe – temp. -40°C, zamrażarka bębnowa – -25°C.

Aby mrozić ciała stałe – dostarczamy je do bębna, one przylegają do niego a potem są zeskrobywanie. Taśmy mogą być wykonane z metalu. Taśmy są natryskiwane glikolem o temp -25°C. Sposób ten może mieć zastosowanie do mrożenia produktów półpłynnych i stałych.

Mrożenie KRIOGENICZNE

Mrożenie z użyciem cieczy wrzących
Mrożenie z użyciem skroplonych gazów

Powietrze skroplił po raz pierwszy Wróblewski z Olszewskim. Gazy można skroplić, gdy jest odpowiednie ciśnienie (wysokie) i temperatura (niska). Skroplone gazy zaczęto stosować w przemyśle spożywczym. Skroplono O₂ i N₂. Mrożenie w ciekłym azocie odbywa się przez immersje – zanurzenie. Mrozić można też z użyciem ciekłego azotu. Temp. wrzenia: -197°C – pod zwykłym ciśnieniem można go przewozić. Ciekły azot rozpyla się – ma wtedy temp -70°C. Następuje mrożenie produktów.

Rys. schemat tunelu do mrożenia w ciekłym azocie

Mrożenie to można zaliczyć do mrożenia ultraszybkiego- 10-20 cm/h.

LNF – mrożenie z użyciem ciekłego azotu

HQL – okres wysokiej trwałości (high Quality life) – mrozimy, by wydłużyć HQL

Powstają mini zamrażalnie z komorami, gdzie wkłada się produkt, zamraża i przetrzymuje. Mrożenie ciekły m azotem nie narusza struktury tkankowej – minimalne zmiany. Jeśli cos jest zamrożone w ciekłym azocie i zapakowane hermetycznie – eliminacja procesów tlenowych. Azot jest rezerwą energetyczną zakładu. Również do transportu chłodniczego stosujemy azot.

Freon (dwufluorometan) – tez stosowano (azot jest do jednorazowego użytku a freon można skroplić ponownie i znów użyć.

CO₂ – używany jest, jako suchy lód – zestalony, CO₂. CO₂ może egzystować przy ciśnieniu atmosferycznym i przy temperaturze pokojowej, jako gaz. W fermentowniach, CO₂ może być skroplony. W butlach jest w postaci płynu, a przy ciśnieniu atmosferycznym – w postaci szronu. Tunel do zamrażania podobny jak dla ciekłego azotu, z ta różnicą, iż CO₂ wprowadzamy w postaci mikrosniegu -à temperatura obniża się do -60°C. Mikrośnieg sublimuje. Zaleta jest to, iż CO₂ można ponownie sprężyć. W napojach gazowanych używa się, CO₂ fermentacyjny – złapany i doprowadzony do napojów. Gazowy, CO₂ jest bezwonny. CO₂ przy temp. -78°C gwałtownie sublimuje.

Nowoczesne techniki magazynowania.

Sterowane komputerowe. Zachowanie łańcucha chłodniczego. Pierwsze weszło – pierwsze wyszło. Zamrażanie składowe. Zamrażanie i załadunek. Lepsze są komory zamrażalnicze leżące – zimne powietrze nie ucieka dołem..

Temperatura w przestrzeni kosmicznej – 270°C.

Co nowego w mrożeniu:

Sterowane komputerowo regały
Obniżona temp. składowania
Nowoczesna technologia (ulepszone metody – metoda fluidyzacyjna, konstrukcja tuneli)
Miejsca instalacji silników (nie od dołu) – wyprowadzane są na zewnątrz (energia cieplna nie uwalnia się w tunelu, lepsze rozmrażanie); wentylatory – pomiędzy taśmami.
Konstrukcja taśm – szeroki rozstęp
Zmniejszenie oporów przy przepływie powietrza – nadmuch tylko na jedną taśmę

Metoda mrożenia – ustabilizowała się. Polak zjada 6-8 kg mrożonek/rok (bez lodów).

Konkurencja – dla mrożonych owoców: eksport owoców chłodzonych (powyżej temperatury krioskopowej). Kontenery izotermiczne, (jeśli brak agregatu – ochładzamy i dochładzamy suchym lodem w trakcie transportu).

Inne metody utrwalania żywności bez stosowania substancji chemicznych: suszenie, procesy termiczne w autoklawach (pasteryzacja i sterylizacja)