Zamrażanie - proces technologiczny pełnej lub częściowej zamiany wody zawartej w produkcie w lód oraz obniżenia temperatury produktu poniżej punktu krioskopowego.

- w czasie zamrażania obserwuje się przemieszczanie wody zawartej w produkcie w kierunku niższej temperatury czyli w kierunku powierzchni ciała

- zamrażaniu towarzyszy powstawanie lodu w tkankach i komórkach, które powoduje uszkodzenie produktów

- jest to proces nieodwracalny

- efekty zamrażania uzyskuje się dzięki:

~ osiągnięciu temperatury od -18ºC do -30ºC wewnątrz produktu ~ odwodnieniu produktu wskutek przemiany wody w lód

oba te procesy są ze sobą nierozerwalnie związane!

- w warunkach zamrażania zanika zdolność rozwojowa drobnoustrojów i aktywność większości enzymów tkankowych

- zamrażanie jest stosowane do:

~ utrwalenia produktów na dłuższy czas

~ oddzielania wody od produktów przez jej wymrożenie (stężanie soków, octu)

~ produkcji lodów jadalnych

Prędkość zamrażania:

- prędkość przesuwania się granicy podziału między zamrożoną i nie zamrożoną w tkance wodą w kierunku od powierzchni do środka zamrażanego ciała

- prędkość zamrażania nie jest stała, lecz zmienia się wraz z odległością od powierzchni zewnętrznej

ώ - średnia prędkość zamrażania δ - grubość zamrażanej warstwy w cm τz - czas zamrażania

W zależności od prędkości procesu zamrażanie dzielimy na:

• • powolne gdy prędkość wynosi 0,1-1 cm/h

• • intensywne gdy prędkość wynosi 1÷5 cm/h

• • szybkie gdy prędkość wynosi 5÷20 cm/h

nominalny czas zamrażania - jest to czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od jednolitej początkowej temperatury 0°C

do temperatury -15°C w jego środku termicznym. Czas ten oznacza się symbolem T(0,-15°C)

efektywny czas zamrażania - jest to czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od jednolitej średniej temperatury początkowej tsl

do określonej przez technologię temperatury efektywnej te w środku termicznym produktu

nominalna prędkość zamrażania - jest to stosunek połowy grubości produktu, mierzonej przez środek termiczny ciała, do nominalnego czasu zamrażania.

efektywna prędkość zamrażania - jest to stosunek połowy grubości produktu, mierzonej przez środek termiczny ciała, do efektywnego, czasu zamrażania.

cykl zamrażania - czas, który upływa od chwili rozpoczęcia załadowania zamrażalni świeżym produktem do chwili zakończenia wyładunku towaru już zamrożonego i

ewentualnie oczyszczenia i odtajania pomieszczenia zamrażalni (komory, tunelu, aparatu zamrażalniczego), tj. do momentu, w którym można rozpocząć

załadunek nowej partii produktu.

Czas zamrażania:

- to czas niezbędny do osiągnięcia przez produkt zamierzonej temp końcowej zamrażania (najczęściej -18°C) w jego środku termicznym

tj. punkcie w którym produkt ma najwyższą temp. w końcu procesu zamrażania

Czynniki wpływające na czas zamrażania (oraz na prędkość):

▪ czynna różnica temperatur:

- znaczne skrócenie czasu zamrażania uzyskuje się głównie przez obniżenie temperatury powietrza

▪ wymiary i kształt zamrożonego produktu:

- na czas zamrażania wpływa przede wszystkim grubość zamrażanego ciała, bardzo istotny jest również kształt ciała

- jeżeli w tych samych warunkach zamrażania będzie się znajdować płyta o grubości l oraz walec i kula o średnicy d,

to stosunek odpowiednich prędkości i czasów zamrażania wyniesie:

ω _płyty : ω _walca : ω _kuli = τ _płyty : τ _walca : τ _kuli = 1 : 2 : 3

- czas zamrażania płyty jest w tych samych warunkach 2-krotnie dłuższy niż walca i 3-krotnie dłuższy niż kuli

▪ przejmowalność energii cieplnej od produktu do środowiska (medium) chłodzącego α:

- wartości przejmowalności α wahają się w bardzo szerokich granicach, zależnie od typu aparatu zamrażalniczego i zastosowanej metody mrożenia

- między przejmowalnością cieplną α a prędkością powietrza υ w m/s istnieje następująca zależność

α = 9,7· υ^0,69

▪ przewodność właściwa produktu:

- wpływ λ_sz na czas zamrażania rośnie ze wzrostem grubości ciała (l lub d), a wpływ jest tym większy, im niższa jest jej wartość

- znaczne skrócenie czasu zamrażania uzyskuje się przede wszystkim przez właściwy dobór typu aparatu zamrażalniczego, a nie przez dążenie

do uzyskania maksymalnej wartości α. I dlatego we współczesnej technologii i technice zamrażania dąży się do tego, aby produkty zamrażane były

w aparatach dostosowanych do ich specyfiki.

▪ opakowanie produktu:

- opakowanie, szczególnie wielowarstwowe, stosowane w zamrażalnictwie, znacznie obniża prędkość zamrażania

Temperatura krioskopowa

- temperatury wymrażania wody z roztworu

- jest to temperatura w której rozpoczyna się proces krystalizacji, tzn temp. w której pojawiają się pierwsze kryształki lodu

- jest stała dla roztworów fizycznych, zmienna dla systemów biologicznych

- temperatura zamarzania soku komórkowego (krioskopowa) produktów roślinnych i zwierzęcych:

∙ leży poniżej 0°C

∙ zawiera się w granicach od -0,5°C do - 4°C (a serów wynosi nawet -15,7°C)

- początkowa temperatura krioskopowa dla większości naturalnych produktów spożywczych wynosi ok. -1°C

- zależy ona od:

∙ stężenia roztworów w tkankach produktów

∙ ciśnienia osmotycznego panującego w komórkach roślinnych i zwierzęcych (od ilości cząsteczek związków chemicznych i jonów w roztworze)

- im mniej jest wody w produkcie, a więcej soli mineralnych, cukrów, kwasów organicznych oraz innych rozpuszczalnych w wodzie związków organicznych,

tym niższa jest początkowa temperatura krioskopowa

- gdy w rozcieńczonym roztworze tworzy się lód, to stężenie roztworu zwiększa się i obniża się stopniowo jego temperatura krioskopowa

- stała krioskopowa zależy wyłącznie od cech rozpuszczalnika; rodzaj rozpuszczonej substancji nie ma na nią wpływu.

- na temperaturę krioskopową roztworu nie ma wpływu obecność substancji o koloidalnym stopniu rozdrobnienia oraz substancji wysokocząsteczkowych, jak np. skrobia.

Krystalizacja:

- tworzenie kryształów lodu z zamrażanych produktach

- wyróżnia się 3 rodzaje kryształów:

• kryształy regularne heksagonalne:

- o podstawie sześciokątnej, w których osie symetrii wyprowadzone z zarodka krystalizacji tworzą między sobą kąt 60°

- powstają podczas bardzo powolnego zamrażania

• kryształy nieregularne tzw. dendryty:

- powstają podczas średnioszybkiego i szybkiego zamrażania

- z ich zarodków krystalizacji wychodzi nie sześć, lecz znacznie więcej osi kryształów, tworzących między sobą różne kąty;

• kryształy kuliste:

- tworzące się podczas szybkiego i ultraszybkiego zamrażania

- z poszczególnych zarodków wychodzi bardzo wiele cienkich igieł lodowych, które w zewnętrznym zarysie przybierają kształt kuli

- Na proces tworzenia się kryształów lodu ma wpływ :

• tempo zamrażania

• stan fizjologiczny tkanki, zależny od czasu, jaki upłynął od uboju do rozpoczęcia procesu zamrażania

• zawartość kwasu mlekowego i stopień dojrzałości mięśni, a w przypadku produktów roślinnych — stadium dojrzałości surowca

Ilość wymrożonej wody:

ώt - względna ilość wody wymrożonej w temperaturze t tz - temperatura krioskopowa (zamarzania) produktu w°C t - średnia końcowa temperatura produktu w °C

Krioosmoza

- zjawisko odwodnienia mrożonego roztworu komórkowego. Komórki zawierające roztwór hipertoniczny tracą swą wodę na rzecz kryształów lodu tworzących

się w przestrzeniach międzykomórkowych

- przebieg i rozmiary tego procesu zależą głównie od prędkości zamrażania

- jeżeli zamrażanie przeprowadza się powoli, to odwodnienie komórek prowadzi do utraty całej ilości wolnej wody i wewnątrz komórek pozostaje tylko woda związana

- powstają duże kryształy lodu, które przenikają nieraz przez dziesiątki komórek, niszcząc ich ścianki i strukturę wewnętrzną

Szok osmotyczny

- naruszenie równowagi życiowej komórek i ich zniszczenie wywołane szybkim wzrostem stężenia roztworów elektrolitów w komórkach w wyniku szybkiej

krystalizacji wymarzającej wody

- szok osmotyczny jest spowodowany denaturacją białek wytrąceniem się ich w formie osadu

roztwory potrójne

- roztwory z dodatkiem najczęściej gliceryny (lub alkoholu)

- dodanie do roztworu gliceryny w ilości l °/o powoduje obniżenie temperatury zamarzania solanki o 0,2°C

Gazy stosowane w atmosferze modyfikowanej:

N₂ - gaz obojętny, słabo rozpuszczalny w produktach, zapobiega opakowań

O2 - przeciwdziała bakteriom beztlenowym, może lub nie musi być, stosowany do warzyw i owoców, do mięsa

CO₂ - najważniejszy składnik, ma działanie grzybo i bakteriostatyczne

Metody kombinowane utrwalania żywności:

▪ napromieniowywanie:

- nie pozwala uzyskać sterylności handlowej, ale redukuje mikroflorę saprofityczną

- wady: powstawanie wolnych rodników i węglowodorów, jełczenie tłuszczu, inne niekorzystne zmiany

▪ ultrawysokie ciśnienia:

- 350-1000 MPa

- nie zapewnia sterylności handlowej

- wady: żelowanie, denaturacja białek, jełczenie tłuszczu

▪ atmosfera modyfikowana:

- produkt nieoddychający przechowywany jest w jednostkowych opakowaniach, w których zastosowano zamianę powietrza na inny gaz

▪ atmosfera kontrolowana:

- produkt oddychający przechowywany jest w opakowaniu zbiorczym, przeprowadza się stały monitoring i korektę składu atmosfery

Zaparzenia:

- zmiany autolityczne, głównie zmiany barwy mięsa i pojawienie się specyficznego kwaśnego zapachu, niekiedy tak intensywnego, że mięso staje się niezdatne do spożycia

- powstają w warunkach nieprawidłowego składowania mięsa, np. przy zbyt ciasnym nagromadzeniu w schładzalni gorących tusz, w głęboko położonych częściach tkanki mięsnej,

a szczególnie przy kościach

Łańcuch chłodniczy:

- zespół czynności, które musza być wykonane, by dostarczyć konsumentowi produkt o odpowiedniej jakości

- ma początek w momencie pozyskania surowca (zbiór, ubój, połów), aż do chwili rozmrożenia gotowego produktu przed spożyciem

- ogniwami tego systemu są:

• chłodnie produkcyjne - są zlokalizowane bezpośrednio przy przetwórniach. (mają 5 ton zdolności mrożenia na 100 ton pojemności składowej)

• chłodnie składowe - stanowią punkt wiążący produkcją z dystrybucją (mają ok. 1 tony zdolności mrożenia na 100 ton pojemności składowej)

• chłodnie dystrybucyjne

• punkty sprzedaży detalicznej

• zamrażarki domowe

- elementem łączącym poszczególne ogniwa jest transport chłodniczy.

- charakterystyczną cechą łańcuch chłodniczego jest jego ciągłość

- produkty mrożone mają zapewnione względnie dobre warunki przechowywania w chłodniach produkcyjnych i składowych temp. poniżej - 25°C

PSL Praktyczny okres przechowywania

- to okres jest to czas, który upłynął pomiędzy zamrożeniem a momentem, kiedy obniżenie jakości osiągnie poziom dyskwalifikujący,

tzn. produkt nie będzie nadawał się do sprzedaży lub dalszego przerobu. Praktyczny okres przechowywania jest często 3÷5 razy dłuższy od czasu HQL.

Sposoby zapobiegania stratom witaminy C:

- blanszowanie warzyw przed zamrożeniem

- stosowanie szybkiego zamrażania w przypadku warzyw, owoców i gotowych dań kulinarnych

głównie: zamrażanie fluidyzacyjne, intensywne owiewowe, kontaktowe, w ciekłym azocie, powietrzu lub freonie

- stosowanie stabilizatorów kwasu L-askorbinowego: związków pektynowych, cukru, kwasów organicznych (szczawiowy, winowy, cytrynowy, jabłkowy)

Rozmrażanie próżniowe

- polega na wykorzystaniu utajonego ciepła skraplania pary w temperaturach nie powodujących żadnych zmian na powierzchni produktu

- rozmrażany produkt umieszcza się w poziomej cylindrycznej komorze próżniowej, z której jest usunięte powietrze. Parę doprowadza się z zewnątrz do komory próżniowej

- ciśnienie pary mniejsze niż 24 kPa (w temperaturze 20°C) jest uzyskiwane za pomocą dwustopniowej pompy wodnej

- jest to stosunkowo najszybsza metoda powierzchniowego rozmrażania produktów grubości do 100 mm

- zaletą metody jest równomierność procesu i brak zjawisk ususzkowych

-jest używane do rozmrażania mięsa, ryb, warzyw i owoców w blokach

Ususzka:

- jest to sublimacja pary wodnej

- przenoszenie masy tj. wilgoci z powierzchni zamrażanego produktu na powierzchnię parownika

- sposoby zapobiegania:

∙ zastosowanie odpowiednich opakowań paroszczelnych

∙ stosowanie małych różnic temp. między temp parowania czynnika, a temp. powietrza w magazynie

∙ małe wahania temp. powietrza w czasie przechowywania

Woda występuje w tkankach w 3 formach:

• woda wolna:

- występuje pomiędzy komórkami, stanowiąc rozpuszczalnik dla zawartych w produkcie substancji organicznych oraz związków mineralnych

- bierze udział w całokształcie zachodzących przemian biofizykochemicznych

- cechuje ją duża łatwość wydzielania się z produktu powierzchni zamrożonych produktów oraz łatwo wycieka podczas ich rozmrażania

• woda związana pośrednio:

- stanowi większość wody wchodzącej w skład produktów

- jest związana z przestrzenną strukturą tkanki przez mostki wodorowe i siły elektrostatyczne

- ma ona charakter rozpuszczalnika i uczestniczy w przemianach biofizykochemicznych

• woda związana trwale (hydratacyjna)

- stanowi tę część zawartej w produktach wody, której dipolowe cząsteczki w sposób trwały są związane adsorpcyjnie z jonami i grupami polarnymi białek

- nie podlega ona oddziaływaniom zewnętrznym, nie uczestniczy w przemianie fazowej podczas procesu zamrażania

- ilość wody związanej trwale jest stosunkowo mała i wynosi do 10% ogólnej ilości wody zawartej w produktach.

Woda wolna i związana pośrednio może być zamrożona bez większej szkody dla tkanek.

Wykrystalizowanie wody związanej trwale w ważnych strukturach tkanek — powoduje śmierć biologiczną.

Chłodzenie

- proces wymiany ciepła pomiędzy produktem spożywczym i środkiem chłodzącym

- towarzyszy mu wymiana masy (z wyjątkiem produktów opakowanych paroszczelnie) związana z odparowaniem wody z powierzchni produktów i przenoszeniem ciepła

przez cząsteczki wody z głębszych warstw produktu na powierzchnię

- w czasie chłodzenia obniża się temperatura produktu, nie na tyle jednak, aby mógł w nim powstać lód

- rozwój mikroflory, aktywność enzymów oraz wszystkie istotne przemiany produktu, ulegają zwolnieniu

- temperatury, do których się schładza i w których się przechowuje produkty, są zawarte w granicach od +2°C (głównie produkty .roślinne) do - 2°C (produkty zwierzęce)

- trwałość produktów przechowywanych w stanie schłodzonym wynosi :

~ dla surowców roślinnych kilka dni

~ produktów uzyskanych z surowców zwierzęcych (z wyjątkiem smalcu) — do kilkunastu dni

~ żywność w stanie naturalnym (owoce, warzywa, jaja) poddana chłodzeniu i przechowywana w warunkach chłodniczych wykazuje trwałość od kilku miesięcy do roku

- obniżenie temperatury w czasie chłodzenia nie może przekroczyć tzw. punktu krioskopowego

Podmrażanie

- polega ono na obniżeniu temperatury produktów do -2°C lub -3°C, czemu towarzyszy częściowe wymrożenie powierzchniowe wody w produkcie

- jest stosowane najczęściej do przechowywania: ryb, drobiu, mięsa i owoców, np. zimowych gatunków jabłek

- istnieją dwie metody podmrażania:

∙ I polega na umieszczeniu produktu w komorze, w której jest utrzymywana temperatura -3°C

∙ II polega na umieszczeniu na krótko produktu w zamrażalni, a następnie umieszczeniu go w komorze składowej o temp. -2÷-3°C

- w podmrożonych produktach podczas ich przechowywania przebiegają takie same procesy wewnętrzne, jak w produktach schłodzonych, jednak znacznie wolniej

i dlatego czas przechowywania tych produktów w stanie podmrożonym może być dłuższy niż w przypadku chłodzenia

Odchładzanie i rozmrażanie

- stanowi końcowy etap obróbki chłodniczej produktów żywnościowych uprzednio przechowywanych w chłodni

- celem tych zabiegów jest doprowadzenie produktów do stanu możliwie zbliżonego do wyjściowego, tzn. przed obróbką chłodniczą

odchładzanie jest procesem prostym i sprowadza się do podwyższenia temperatury produktu w takich warunkach, aby uniknąć skraplania pary wodnej

z wilgotnego powietrza atmosfery na zimnej powierzchni produktu.

rozmrażanie jest procesem bardziej złożonym, gdyż musi on uwzględniać również odtworzenie rozmieszczenia cieczy i rozpuszczonych w niej substancji właściwego

dla tkanek i komórek produktu naturalnego dobrej jakości.

1. Uszeregować według temperatury krioskopowej:

woda - sok jabłkowy - jabłko - mięso - tłuszcz mleczny

2. Wymienić 3 produkty które można przechowywać w chłodni kilka dni:

owoce, warzywa, jaja

3. Podmrażanie odbywa się w temperaturze bliskiej?

- krioskopowej (nieco powyżej krioskopowej)

4. W jakich temperaturach przechowuje się owoce ciepłolubne (mango, mandrynki?

7-8ºC

5. W metodzie dielektrycznej rozmrażania:

- elektrody nie dotykają produktu, prędkość przepływu szybka

6. Po co w metodzie fluidyzacyjnej stosuje się ruchome dno?

- nie stosuje się

7. Podczas zamrażania następują reakcje?

- szybsze hamowanie reakcji enzymatycznych

8. Stała temp krioskopowa zależy od?

- rodzaju rozpuszczalnika

9. Kryształy heksogenalne powstają?

- podczas powolnego zamrażania gdy prędkość wynosi 0,1-1 cm/h

10. Dopisać cechy do produktów po zamrożeniu.

GĘSTOŚĆ maleje

OBJĘTOŚĆ rośnie o ok. 6%

CIEPŁO WŁAŚCIWE maleje (zależy od temp.)

WSPÓŁ. PRZENIKANIA CIEPŁA rośnie (zalezy od wody i suchej masy)

11. Związek 2,6-dichloroindofenol powoduje?

- redukuje się do leukozwiązku

12. Spadek jakiego związku powoduje psucie mięsa?

tiamina

13. Wielkość cząsteczek do zamrażania fluidyzacyjnego:

0,5- 3 cm

14. Który związek ma najniższą temp. krzepnięcia?

- NaCl -21,2ºC

- CaCl₂ -55 ºC

- MgCl₂ -33,6 ºC

15. Odczynnik do wywoływania reakcji barwnej w oznaczaniu fosforu?

- molibdenian amonu, eikogen

16. W temp. 35 ºC nieaktywna jest?

- sacharoza

17. Uszeregować według rosnącej temp. krioskopowej:

woda - 5% r-r sacharozy - 10% r-r skrobi - sól fizjologiczna - mleko - smalec

woda - sok jabłkowy - jabłko - mięso

18. Owoce i warzywa, których się nie blanszuje?

19. Chłodzenie przebiega w temp.?

- w okolicach temperatury krioskopowej

20. Dopasować do produktu odpowiedni aparat zamrażania:

frytki	aparat fluidyzacyjny
hamburgery	ciekły freon
ćwierćtusze wieprzowe	owiewowe
drób	immersyjne - ciecze niewrzące

21. Podczas przemiany chlorofilu, którego związku powstaje najwięcej ?

- chlorofiliny

22. Który z aminokwasów ulega najszybciej przemianom?

- metionina

23. W trakcie zamrażania temp. krioskopowa?

- maleje

24. Temperatura, w której przechowujemy jaja?

0 ºC (nie powinna przekroczyć +0,5ºC, a wilgotność względna ±2%)

25. Najbardziej odporne na zamrażanie wśród białek są?

białka zdenaturowane

26. W jakiej temp. możemy długotrwale przechowywać żywność?

-18 ºC

27. Uszeregować produkty według PSL:

smalec - boczek surowy - makrele - krewetki - małże - owoce - warzywa - koncentraty soków - lody

28. Co to jest PSL?

Czas od zamrożenie do całkowitego zepsucia

29. Co powstaje z chlorofilu?

Feoforbid

30. Krystalizacja następuje w temp.?

-1 do -5 ºC

31. Odnowienie struktury pierwotnej (odwracalność procesów życiowych)?

Umiarkowane działanie niskich temperatur

32. W jakiej temp. prowadzi się podmrażanie?

-2°C lub -3°C

33. Przy jakiej temp. zatrzymywana jest krystalizacja?

-56°C

34. Jaką czynność wykonuje aparat kontaktowy bębnowy?

a) brykietowanie

b) sortowanie

c) pakowanie prózniwe

d) kalibrowanie

35. Prawidłowa temp. składowania zamrażalniczego?

- 18°C

36. Który czynnik chłodniczy ma podwójny punkt eutektyczny?

MgCl₂

37. Do czego służą grzebienie w metodzie fluidyzacyjnej?

38. Niekonwencjonalne metody utrwalania żywności:

modyfikowana atmosfera, ultrawysokie ciśnienie

39. Odległość od środka?

- grubość i czas

40. Warunki obniżania ususzki?

różne warianty z prędkością powietrza

41. Skład atmosfery modyfikowanej:

N₂ O₂ CO₂

42. W co się zmienia chlorofil w środowisku zasadowym?

43. Retrogradacja skrobi po zbiorze:

44. Straty witamin w mięsie:

45. Różnica temp. między płytą, a mięsem przy rozmrażaniu:

46. Rozmiar europalety?

800×1200×150 mm

---