drevet til at maksimere opbevaring og visning af liv for letfordærvelige fødevarer har ført til stigende interesse for at holde fødevarer i regionen mellem deres frysepunkt og -12 kr C. Dette er et gråt område med hensyn til meget international lovgivning, da fødevarer normalt ikke betragtes som fuldt ‘frosne’, før de er under -12 kr C og kun betragtes som ‘kølet’ over dets frysepunkt. Der er også en forvirring af udtryk, der bruges til at beskrive tilstandene for fødevarer og processer i denne temperaturregion. Udtrykkene ‘superkølet’, ‘dybkølet’, ‘ultrakølet’ eller ‘delvist frosset’bruges ofte til fødevarer, der opbevares i denne temperaturregion; japanerne bruger også udtrykket ‘Hyo-on’.
forvirrende bruger nogle i fødevareindustrien også lignende udtryk for kølede fødevarer, der simpelthen holdes under 0 kg C, eller bruger udtrykkene ‘superkøling’, ‘dybkøling’ eller ‘hårdkøling’ til processen med at bruge køletemperaturer under 0 kg C (også ofte benævnt ‘hurtig’ eller ‘ultrahurtig’ afkøling). Hvis der sker frysning under processen, før den udlignes ved den krævede opbevaringstemperatur, kan der også anvendes udtryk som ‘skorpefrysning’ og ‘delvis frysning’. Skorpefrysning bruges ofte til at hjælpe med at skære fødevarer ved at gøre ydersiden af produktet stiv og dermed lettere at skære. En mere kontrolleret proces, hvorved hele produktet har en ensartet temperatur, hvor det har et betydeligt isindhold til udskæring eller andre former for forarbejdning, kaldes ‘temperering’. For yderligere at forvirre sager kan nogle fødevarer holdes betydeligt under deres frysepunkt uden frysning (dvs.nucleation af iskrystaller); dette kaldes normalt ‘superkølet’, ‘underkølet’ eller ‘underkølet’.
superkøling
typisk er målet med superkøling at opbevare fødevarer ved temperaturer lige under deres oprindelige frysepunkt; lav nok til væsentligt at reducere bakterieaktivitet, men høj nok til at undgå betydelige niveauer af iskrystalvækst, der kan forårsage strukturel skade. For typiske fødevarer som fisk, kød og grøntsager ligger disse temperaturer i området -1 liter C til -7 liter C, hvor (afhængigt af sammensætning) ca.10 til 50 procent af vandet i produktet er is.
størstedelen af litteraturen om superkøling har været på fisk og andet seafood1,2,3,4,5, selvom processen ofte er blevet brugt i USA til fjerkræ6. Dette produkt betegnes sjældent som superkølet, da lovligt i USA fjerkrækød, der holdes over -3,3 liter C, kan markedsføres som’ frisk ‘ (US fjerkræprodukter inspektionsregler 9CFR381). Undersøgelser af hærdede og rå svinekødsfuger har rapporteret, at superkøling forlænger holdbarheden af sådanne produkter betydeligt, i sammenligning med afkøling, og producere produkt af samme kvalitet som chilled4,7,8. Imidlertid, superkølet rå oksekød har vist sig at have lignende dryppegenskaber som frosset oksekød, og superkøling for at producere grimme små hvide pletter på overfladen af udskæringerne9.
superkølet opbevaring har en række potentielle fordele i forhold til konventionel kølet og frosset opbevaring, hvoraf det vigtigste er evnen til at forlænge fødevareproduktets holdbarhed fra dage til uger uden at skulle lide de skadelige kvalitetseffekter forårsaget af betydelig iskrystaldannelse. Det er også blevet hævdet, at tilstedeværelsen af iskrystaller i superkølede produkter kunne bidrage til at opretholde acceptable temperaturer i hele kølekæden ved at tilvejebringe ækvivalenten med et ‘internt termisk reservoir’3. Hvis processen gør frysning unødvendig for nogle produkter, kan det muligvis give betydelige energibesparelser ved at undgå behovet for eksplosionsfrysere og opbevaring og visning ved lav temperatur. Derudover kunne superkølede produkter markedsføres mere attraktivt af detailhandlere sammenlignet med frosne ækvivalenter. Produkter, der i øjeblikket er frosset i bulk og kræver optøning inden detailvisning (såsom mange fiskeprodukter) kræver ikke optøning.
hærdning og skorpefrysning
hærdning er processen med at tage et fødevareprodukt til en temperatur, hvor en betydelig mængde af vandet i produktet er i form af IS, men ikke alt vandet er blevet til is. Denne temperatur skal være under frysepunktet og er ofte mellem -2 kg C til -5 kg C, temperaturer, der ofte bruges til superkølet opbevaring. I denne tilstand er produktet stift, men ikke hårdt, og dermed lettere at skære. Det hærdede produkt kan enten afkøles til denne tilstand fra en temperatur over frysepunktet eller opvarmes fra en frossen temperatur. Skorpefrysning bruges ofte til samme formål, men er i det væsentlige en mindre kontrolleret proces, hvor kun overfladen er frosset. Dette er fint for nogle produkter, men temperering til en ensartet temperatur og stivhed overalt tillader mere ensartet og kontrolleret skæring og er afgørende for udbyttet af ubeskadigede skiver af høj kvalitet i nogle produkter10,11.
superkøling
superkøling er de fænomener, hvor temperaturen af en opløsning eller et materiale reduceres til under frysepunktet, uden at der opstår krystallisering, på grund af en energibarriere, der skal overvindes, før nukleationen starter. Når krystalliseringen begynder, hæves temperaturen til frysepunktet. Det punkt, hvor nucleation initieres, kan betegnes som ‘nucleation point’ eller ‘meta stabil grænsetemperatur’12.
det er velkendt, at væsker let kan superkøles i husholdningsfrysere med is uventet og pludselig dannes, når flasken eller dåsen åbnes eller rystes. Mange eksempler på hjemmeeksperimenter og demonstrationer af disse fænomener kan findes på YouTube, for eksempel. En række drikkevarevirksomheder har udviklet kommercielle produkter ved hjælp af superkøling. Fordelen ved isdannelse gennem superkøling er, at denne is er skabt inde fra drikkevaren, således at den ikke fortyndes. En superkølet Pilsner ‘ Arc ‘blev udviklet af Basbryggerier (efterfølgende relanceret af Coors som’ Coors Sub nul’), som blev serveret ved -2,5 liter C med et iskrystallhoved, der blev nukleeret i den superkølede Pilsner, da den blev hældet13. Det er også for nylig blevet rapporteret, at Coca-Cola har udviklet en ‘superkold’ variant af Sprite, der vil blive markedsført som ‘Sprite Super Chilled’14. Disse superkølede produkter bør ikke forveksles med, hvad der almindeligvis markedsføres som ‘superkølede’ drikkevarer. Dette er kun produkter, der holdes et par grader koldere end lignende produkter, generelt under 0 liter C, men over produktets frysepunkt.
ud over at være vigtig i produktionen af IS bruger en række nye frysesystemer også superkøling ved at udsætte målproduktet for magnetfelter med lav intensitet (såsom i celler i live System (CAS) udviklet af det japanske firma ABI Co Ltd) eller højt tryk15 for at opnå ensartet og hurtig isdannelse i hele produktet. I disse tilfælde er superkøling skridt på vej til fuld frysning.
planternes evne til superkøling for at undgå frostskader er relativt velkendt16. Mindre rapporteret er evnen af hele frugter og grøntsager til super-cool. Allerede i 1920 ‘ erne rapporterede Diehl17, at isolerede æbler undertiden kunne afkøles til et punkt så lavt som syv eller otte grader under deres frysepunkt uden isdannelse, forudsat at frugten blev efterladt uforstyrret. En lang række andre frugter og grøntsager er også blevet rapporteret at være i stand til betydelig superkøling, herunder frugter som druer, appelsiner, citroner18, jordbær19 og tomater12 samt grøntsager som kartofler (Hruschka et al. 1961) og blomkål20. Nylige undersøgelser ved FRPERC21 har fundet signifikant og overraskende stabil superkøling at forekomme i en lang række grøntsager (såsom hvidløg, skalotteløg og blomkål) og har vist, at nogle grøntsager (såsom hvidløg og skalotteløg) kan opbevares ved temperaturer, der er betydeligt under deres frysepunkt i uger uden frysning.
fremtidig udvikling
opbevaring og forarbejdning af fødevarer ved temperaturer i området mellem -2 liter C til -12 liter C har meget at tilbyde med hensyn til forbedret sikkerhed og kvalitet, forlænget holdbarhed og lavere energiforbrug. Mere forskning og udvikling er nødvendig for at maksimere dette potentiale, og der er behov for juridisk at definere og rationalisere definitionen af produkter, der forarbejdes i dette temperaturområde.
- Vandmand, J. J. & Taylor, D. H. (1967) Superchilling. Torry Forskning Note No. 32.
- Le Danois, E. (1920) Nouvelle m pristhode de frigorification du poisson. Fransk Patent Nr. 506.296. (Citeret af Aune, 2003).
- Aune, E. J. (2003) Superchilling af fødevarer, en anmeldelse. 21. internationale kongres for køling, IIR/IIF, USA. ICR0127.
- Haugland, A., Aune, E. J. & Hemmingsen, A. K. T. (2005) Superchilling – innovativ forarbejdning af friske fødevarer. Eurofrysning 2005: individuel hurtigfrysning af fødevarer, Proceedings of EU-værksted (projekt KLK1-CT-2002-30544), 13.-15. januar 2005, Sofia, Bulgarien, s. 1-8.
- Gregersen, F. (2006) endnu længere holdbarhed. Fiskeriforskning Info, nr. 11.
- Jul, M. (1986) Chilling broiler chicken: en oversigt. Nylige fremskridt og udviklinger inden for køling af kød ved nedkøling, møde i IIR-Kommissionen C2, Bristol (UK), s.133-43.
- B Krishgh-s Krishrensen L & Seuthen P (1984), ‘gyldigheden af TTT-konceptet om holdbarheden af kølede, saltede kødprodukter’, Proceedings of the European Meeting of Meat Research arbejdstageres, 30, Afsnit 5:5, 223-224.
- Duun, A. S., Hemmingsen, A. K. T., Haugland, A. & Rustad, T. (2008) kvalitetsændringer under superkølet opbevaring af svinesteg. Fødevarevidenskab og-teknologi. Vol. 41, s.2136-2143.
- Small, A., Sikes, A. & Doral, D. (2008) forundersøgelser af brugen af deepchill-temperaturer til langvarig opbevaring af oksekød. Forløbet af den 54. Internationale Kongres for Kødvidenskab og teknologi (ICoMST), Kapstaden, Sydafrika.
- James, S. J. & James, C. (2002) Kød Køling. Træhoved Publishing Limited, ISBN 1 85573 442 7 1-347.
- Lammert, M. & Briksi, N. (2001) kontinuerlig proces-og produktionsforbedring ved anvendelse af køling med kryogene gasser. Hurtig afkøling af mad, møde i IIR-Kommissionen C2, Bristol (UK) Paris: International Institute of Refrigeration, ISSN 0151-1637 ISBN 2-913149-23-5, pp119-126.
- D. R. G. & Moore, S. R. (1997) en proces for superkøling, Patent VO 97/18879.
- Derbyshire, D. (2006) vil du have is med din lager? Den øl, der serveres på -2,5 Kristian C. Telegraph. 23. juni 2006. (http://www.telegraph.co.uk/news/main.jhtml?xml=/news/2006/06/22/nbeer22.xml&sSheet=/news/2006/06/22/ixuknews.html)
- Reynolds, J. (2007) koks plotter ‘sprite med is’ ved hjælp af ny teknologi. Markedsføring uge. 12. September 2007. (http://www.marketingweek.co.uk/cgi-bin/item.cgi?id=57846)
- Urrutia, G., Arabas, J., Autio, K., Brul, S., Kakolevski, A., Knorr, D., Le Bail, A., Lille, M., Molina-Garca, A. D., Ousegui, A., sans, P. D., Shen, T. & Van Buggenhout, S. (2007) sikker is: forarbejdning af fødevarer med lavt temperaturtryk: Sikkerheds-og kvalitetsaspekter, procesparametre og forbrugernes accept. Tidsskrift for Fødevareteknik. Vol. 83: 2, s.293-315.
- Pearce, R. S. (2001) Plantefrysning og skader. Annaler af botanik. Vol. 87, pp417-424
- Diehl, H. C. (1924) Fryseskade af æbler. Tidsskrift for landbrugsforskning. Vol. 29, s. 0099-0127.
- Lucas, J. V. (1954) underkøling og iskernering i citroner. Plant Fysiologi. Vol. 29, S. 245-251.
- Martins, R. C. & Lopes, V. V. (2007) modellering af superkøling i frosne jordbær: Eksperimentel analyse, cellulær automatisering og omvendt problemmetode. Tidsskrift for Fødevareteknik. Vol. 80, pp126-141.
- Fuller, M. P. & Viviski, M. (1998) brugen af infrarød termisk billeddannelse i undersøgelsen af iskernering og frysning af planter. Tidsskrift for termisk Biologi. Vol. 23: 2, s.81-89.
- James, C., Seignemartin, V. & James, S. J. (2009) frysning og superkøling af hvidløg (Allium sativum L.). International Journal of Refrigeration. Vol. 32: 2, s.253-260. IIR (2006) anbefalinger til behandling og håndtering af frosne fødevarer. IIR, Paris.
R22 udfasning
Judith Evans, Food Refrigeration and Process Engineering Research Centre FRPERC
fra 1.januar 2010 specificerer EF (ODS) forordning 2037/2000, at ingen jomfru HCFC kan leveres eller bruges til service af eksisterende udstyr. Fra den 1.januar 2015 hedder det i samme forordning, at ingen genanvendt eller genvundet HCFC kan leveres eller bruges til at servicere eksisterende udstyr.
R22 er en HCFC og er omfattet af disse regler. R22 er stadig et almindeligt kølemiddel i hele fødevarekølekæden. En undersøgelse foretaget i 2005 for Carbon Trust (strategisk gennemgang af Kølebrug i fødevare-og drikkevaresektoren) viste, at 70 procent af fødevareforarbejdningsstederne havde køleanlæg indeholdende R22. Interessant, kun 25 procent af dem med R22 på stedet oplyste, at de planlagde at købe nyt anlæg i de næste par år. Dette tyder på, at et stort antal fødevareproducenter stadig har planter, der indeholder R22 i dag.
det ser ud til, at få virksomheder har en klar strategi for udskiftning af R22. Efterhånden som R22-udfasningsdatoerne nærmer sig, vil tilgængeligheden af ressourcer (entreprenører, udstyr og kølemiddel) blive mere knappe og dyre. Fødevareproducenter har flere muligheder for at sikre, at køleanlæg forbliver i brug, når R22-udfasningen begynder.
ODS-reglerne forbyder ikke anlæg i drift ved hjælp af R22, men lovgiver mod brug af jomfrueligt og genanvendt kølemiddel. Hvis anlægget er lækagefrit, er det muligt at fortsætte med at bruge R22, så længe brugeren måtte ønske det. Brugeren efterlader sig dog sårbar, hvis planten skulle lække, blive beskadiget eller kræve invasivt afhjælpende arbejde. Brugere, der ejer en række anlæg, der opererer på R22, vedtager bedst en iscenesat udfasningsstrategi. Oprindeligt bør plantejournaler undersøges for at bestemme det eller de anlæg, der historisk set har de største problemer med lækage og vedligeholdelse. Disse planter kan derefter enten udskiftes med nye eller (efter at være gjort lækagefri) muligvis eftermonteres med et fald i erstatning for R22. Forudsat at det er rent, kan R22 fra det nu nedlagte anlæg derefter bruges i andre R22-planter indtil 2015. Hvis planterne, der indeholder R22, gradvist udskiftes, kan brugerne planlægge og planlægge en gradvis fase ud af R22.
udfasningen af R22, hvis den udføres på en planlagt måde, er en mulighed for brugerne at forbedre og optimere anlæg. Over tid kan mange kølesystemer være blevet ændret og er muligvis ikke længere fuldt egnede til deres opgave. Der er derfor mulighed for at montere bedre optimerede, energieffektive anlæg. Oplysninger om muligheder, der er tilgængelige nu og i fremtiden for at forbedre effektiviteten af køleanlæg, er tilgængelige via et Defra-finansieret projekt på: frperc.bris.ac.uk/defraenergy/index.html