Metody utrwalania żywności metodą chłodzenia i zamrażania
Obniżenie temperatury o 10oC powoduje 2-3 krotne, średnio 2,5- krotne zwolnienie tempa reakcji chemicznych, co stosuje się do rozwoju i działalności drobnoustrojów. Jednak należy pamiętać o tym, że drobnoustroje rozwijają się w pewnych przedziałach temperatur. Ogólnie przyjmuje się, że większość drobnoustrojów powodujących psucie żywności rozwija się szybko dopiero w temperaturach powyżej 10oC.
Przy wykorzystywaniu zimna do utrwalania żywności szczególną uwagę zwraca się na rozwój drobnoustrojów chorobotwórczych i psychrotrofowych. Typowe drobnoustroje chorobotwórcze - powodujące choroby zakaźne - rozwijają się najlepiej w temperaturze ciała ludzkiego czy zwierzęcego, a więc ok. 35-40oC, jednak niektóre z nich - zwłaszcza wytwarzające toksyny i mykotoksyny - mogą się rozwijać powoli w zakresie temperatur od 3,3oC do 10oC. Drobnoustroje psychrotrofowe rozwijają się szybko już w temperaturze powyżej 4,5oC, a wolny rozwój niektórych z nich może zachodzić w temperaturze do - 9,5oC. W metodach utrwalania żywności wykorzystujących zimno wyróżnia się, ze względu na stosowany w nich zakres temperatur, dwie grupy:
- c h ł o d n i c t w o, w którym się stosuje temperatury w granicach od 10oC do 0oC, niektórzy podają tu szerszy zakres temperatur, od 13 - 16oC do punktu zamarzania żywności, tj. - 2oC,
- z a m r a ż a l n i c t w o, w którym żywność jest oziębiona do temperatury -18oC i poniżej (ale zwykle nie poniżej - 30oC) i w tej temperaturze jest przechowywana.
Uwzględniając sposób przenoszenia się ciepła, metody szybkiego zamrażania można podzielić na dwie podstawowe grupy: 1)owiewowe, w którym przenoszenie ciepła odbywa się głównie na drodze konwekcji, 2) kontaktowe, gdzie zasadniczą rolę odgrywa przewodzenie.
W obrębie metod owiewowych rozróżnia się następujące systemy:
Zamrażanie tunelowe - produkt umieszczony na tacach, półkach, wózkach lub zawieszony na stojaka, albo hakach kolejki jest mrożony w tunelach. Jeśli materiał po wprowadzeniu do tunelu pozostaje nieruchomy w czasie zamrażania to tunele noszą nazwę stacjonarnych, jeśli jest on przesuwany mechanicznie wzdłuż tunelu, to są to tunele przepychowe, przenośnikowe lub tacowo-ślizgowe.
Przesuwanie w tunelach odbywa się w wolnym tempie. Przy silnym krzyżowym owiewie powietrza o temp. od -30oC do -35oC, trwa ono 2-5 h, w zależności od chłodzonego produktu. Poprzeczny zwany krzyżowym, ruch powietrza zapobiega jego uchodzeniu przez luźno przysłonięty wlot i wylot tunelu.
Zamrażanie taśmowe - żywność jest zamrażana w sposób ciągły na przenośniku przesuwającym się w izolowanej obudowie. Zależnie od ilości i typu przenośników zamrażanie może się odbywać w zamrażalnikach jednotaśmowych, wielotaśmowych lub karuzelowych. W tych ostatnich przenośnik jest spiralny i porusza się wokół obracającego się bębna.
Zamrażanie fluidyzacyjne - nadaje się do zamrażanie jednostek drobnych, o wyrównanych kształtach i masie np. groszku, jagód, truskawek, odpowiednio ciętych warzyw lub mięsa. Cząstki materiału mrożonego pod wpływem ruchu powietrza o temp. ok. -40oC tworzą rodzaj gęstej zawiesiny, przesuwającej się np. na taśmie wzdłuż tunelu lub ciągłym sposobem beztaśmowym. Czas zamrażania może wynosić tylko kilka minut a dodatkowa zaletą mrożenia fluidyzacyjnego jest sypki charakter mrożonek, ułatwiający ich przechowywanie i konfekcjonowanie.
W obrębie metod kontaktowych rozróżnia się systemy:
1) zamrażania żywności przez jej kontakt z oziębionymi od wewnątrz płytami;
2) zamrażania polegającego na bezpośrednim kontakcie żywności ze skroplonymi lub zestalonymi gazami.
W obrębie pierwszego systemu można wyodrębnić:
Zamrażanie kontaktowe jednostronne - polegające np. na układaniu zawiniętych produktów na płaskich przewodach z wewnętrznym przepływem solanki chłodniczej lub na przewodach z bezpośrednią ekspansją czynnika chłodniczego.
Zamrażanie kontaktowe dwustronne - najważniejsze i najpowszechniej stosowane w postępowym zamrażalnictwie. Typowym przykładem jest tu wielopyłowy aparat w którym produkty zapakowane w płaskich pudełkach o pojemności 0,25-0,5 kg są układane w przestrzeniach międzypłytowych z wewnętrznym przepływem czynnika oziębiającego. Po wzajemnym dociśnięciu płyt produkty, dzięki dwustronnemu kontaktowi, ulegają zamrożeniu w ciągu ½ - 2 h. Rozróżnia się tu zamrażanie o poziomym i pionowym układzie płyt.
W systemie drugim występują także różne sposoby mrożenia. Cechą charakterystyczną metod polegających na bezpośrednim kontakcie żywności ze skroplonym lub zestalonym gazem jest bardzo szybkie mrożenie dzięki utrzymaniu dużej różnicy temperatur między zamrażanym produktem a czynnikiem chłodzącym i wykorzystywaniu ciepła przemiany fazowej czynnika oziębiającego. To szybkie zamrażanie, połączone z eliminowaniem tlenu zawartego w przestrzeniach wolnych w żywności i na jej powierzchni przez gazy inertne pozwala na uzyskanie wysokiej jakości wielu produktów tak pochodzenia roślinnego (warzyw, owoców, grzybów, kukurydzy w kolbach) jak i zwierzęcego (produktów z mięsa rozdrobnionego, drobiu) oraz produktów garmażeryjnych (gotowych dań, sosów, kremów).
Wadą metod mrożenia żywności polegających na wykorzystywaniu skroplonych czy zestalonych gazów jest ich stosunkowo wysoki koszt i trudna dostępność gazów skroplonych.
Nowoczesne chłodnictwo i zamrażalnictwo żywności wymaga zachowania ciągłości począwszy od momentu zamrożenia żywności do chwili jej wykorzystania przez konsumenta. Ogniwami tego łańcucha chłodniczego są:
a) chłodnictwo i zamrażalnictwo u producenta żywności (np. mleka w gospodarstwie rolnym) i punkcie skupu (w zlewniach mleka w punktach skupu owoców);
b) chłodnictwo i zamrażalnictwo technologiczno-produkcyjne, obejmujące zarówno różne procesy chłodzenia surowców i produktów do temperatury od plus paru stopni, aż do ok. 0o C, jak i różnorodne systemy zamrażania żywności (produkcja tzw. mrożonej żywności);
c) chłodnictwo i zamrażalnictwo składowe, obejmujące różne typy chłodni (zbiorczo-składniowe, rozdzielczo-składowe, jedno i wielo branżowe, portowe, itp.), które odgrywają doniosłą rolę w regulowaniu podaży rynkowej artykułów żywnościowych nietrwałych, jak np. masło, mięso, owoce;
d) chłodnictwo i zamrażalnictwo w handlu i żywieniu zbiorowym;
e) chłodnictwo i zamrażalnictwo w gospodarstwach domowych;
f) transport chłodniczy i zamrażalniczy, który łączy wszystkie wymienione uprzednio i rozproszone ogniwa w jeden nie przerwany łańcuch chłodniczy. Wymaga on specyficznych środków transportu chłodniczego i zamrażalniczego.
Chłodnictwo odgrywa zasadniczą rolę w gospodarce żywnościowej na całym świecie, a wielkość tzw. powierzchni chłodniczej jest miarodajnym odbiciem poziomu jej gospodarki, szczególnie, jeśli chodzi o obrót towarowy owoców, warzyw, ziemniaków, mięsa, drobiu, ryb, mleka i jaj wraz z produktami wytworzonymi z tych surowców.
Przez obniżanie temperatury do ok. 0oC zmniejsza się w stosunku 5-10-krotnym natężenie przemian biologicznych w tych produktach i w tymże stosunku przedłuża się okres ich przydatności do spożycia bezpośredniego lub po uprzednim przetworzeniu. Zdawać sobie należy sprawę również z tego, że różne surowce rolnicze i artykuły rolnicze odznaczają się różną naturalną trwałością, tak że dzięki chłodnictwu okres ich przydatności spożywczej może się przedłużyć dla jednych od paru dni, dla innych do paru tygodnie czy nawet miesięcy.
Chłodnictwo ma charakter raczej doraźny, pomocniczy w realizacji racjonalnego obrotu żywności. Z uwagi na ważność gospodarczą chłodnictwa jest ono wykorzystywane w różnych pionach gospodarczych i na różnych poziomach technicznych. Większe chłodnie korzystają z mechanicznych urządzeń chłodniczych typu sprężarkowego przy zastosowaniu zwykle amoniaku jako czynnika oziębiającego.