halu maksimoida varastointi ja näyttö elämään pilaantuvia elintarvikkeita on johtanut kasvava kiinnostus tilalla elintarvikkeita alueen välillä niiden jäätymispiste ja -12°C. Tämä on harmaa alue, kannalta paljon kansainvälistä lainsäädäntöä, koska ruoka ei yleensä pidetä täysin ”jäädytetty”, kunnes se on alle -12°C, ja vain pitää ’jäähdytetty’ yli sen jäätymispiste. On myös sekaannusta termeistä, joita käytetään kuvaamaan elintarvikkeiden ja prosessien tilaa tällä lämpötila-alueella. Termejä ”superjäähdytetty”, ”syväjäähdytetty”, ”ultrajäähdytetty” tai ”osittain pakastettu” käytetään usein tällä lämpötila-alueella pidettävistä elintarvikkeista; japanilaiset käyttävät myös termiä ”Hyo-on”.
on hämmentävää, että jotkut elintarviketeollisuudessa käyttävät samanlaisia termejä myös jäähdytetyistä elintarvikkeista, joita pidetään vain alle 0°C: n lämpötilassa, tai termejä ”superjäähdytys”, ”syväjäähdytys” tai ”kovajäähdytys”, kun käytetään alle 0°C: n kylmälämpötiloja (kutsutaan myös yleisesti ”nopeaksi” tai ”ultrajäähdytykseksi”). Jos jäädytys tapahtuu prosessin aikana ennen tasaamista vaaditussa varastointilämpötilassa, voidaan käyttää myös termejä ”crust-freezing” ja ”partially-freezing”. Kuorijäätelöä käytetään usein apuna ruokien leikkaamisessa tekemällä tuotteen ulkopinnasta jäykkää ja siten helpommin leikattavaa. ”Karkaisuksi” kutsutaan kontrolloidumpaa prosessia, jossa koko tuote on tasalämpötilassa, jossa sillä on huomattava jääpitoisuus viipalointia tai muuta käsittelyä varten. Asioiden sekoittamiseksi entisestään jotkin elintarvikkeet voidaan pitää huomattavasti jäätymispisteensä alapuolella ilman jäätymistä (eli jääkiteiden tummentumista); tätä kutsutaan yleensä ”superjäähdytteiseksi”, ”alijäähdytteiseksi” tai ”alijäähdytteiseksi”.
superjäähdytys
tyypillisesti superjäähdytyksen tavoitteena on varastoida elintarvikkeita lämpötilassa, joka on hieman niiden alkuperäisen jäätymispisteen alapuolella; riittävän alhainen bakteerien toiminnan vähentämiseksi huomattavasti, mutta riittävän korkea, jotta voidaan välttää merkittäviä rakennevaurioita aiheuttavia jääkiteiden kasvua. Tyypillisissä elintarvikkeissa, kuten kalassa, lihassa ja vihanneksissa, nämä lämpötilat ovat -1°C–7°C, jossa (koostumuksesta riippuen) noin 10-50 prosenttia tuotteen vedestä on jäätä.
suurin osa superjäähdytystä käsittelevästä kirjallisuudesta on koskenut kalaa ja muuta seafoodia1,2,3,4,5, vaikka menetelmää on yleisesti käytetty Yhdysvalloissa siipikarjan6. Tätä tuotetta kutsutaan harvoin superjäähdytetyksi, koska laillisesti Yhdysvalloissa yli -3,3°C: ssa pidettyä siipikarjanlihaa voidaan pitää ”tuoreena” (US Poultry products inspection regulations 9CFR381). Tutkimukset kovettunut ja raaka sianlihaa nivelet ovat raportoineet, super-jäähdytys merkittävästi pidentää säilyvyyttä tällaisten tuotteiden, verrattuna hyytävä, ja tuottaa tuote samanlainen laatu chilled4,7,8. Kuitenkin, super-jäähdytetty raaka naudanliha on osoitettu olevan samanlainen tippua ominaisuudet jäädytettyä naudanlihaa, ja super-jäähdytys tuottaa ruma pieni valkoinen täpliä pinnalla cuts9.
Superjäähdytteisellä varastoinnilla on useita mahdollisia etuja tavanomaiseen jäähdytettyyn ja pakastettuun varastointiin verrattuna, joista tärkein on kyky pidentää elintarvikkeiden varastointiaikaa päivistä viikkoihin ilman, että joudutaan kärsimään merkittävästä jääkiteen muodostumisesta aiheutuvista haitallisista laatuvaikutuksista. On myös väitetty, että jääkiteiden esiintyminen superjäähdytetyissä tuotteissa voisi auttaa ylläpitämään hyväksyttäviä lämpötiloja koko kylmäketjun ajan, kun saadaan aikaan ”sisäistä lämpövarastoa” vastaava määrä 3. Jos prosessi tekee pakastamisen tarpeettomaksi joidenkin tuotteiden osalta, se voi mahdollisesti tarjota huomattavia energiansäästöjä välttämällä pakastimien ja alhaisen lämpötilan varastoinnin ja näyttämisen tarvetta. Lisäksi vähittäismyyjät voisivat myydä superjäähdytettyjä tuotteita houkuttelevammin verrattuna pakastettuihin vastaaviin tuotteisiin. Tuotteet, jotka ovat tällä hetkellä pakkopakastettuja ja vaativat sulattamista ennen vähittäismyyntiä (kuten monet kalatuotteet), eivät vaadi sulattamista.
karkaisu ja maankuoren jäätyminen
karkaisu on prosessi, jossa elintarvike viedään lämpötilaan, jossa huomattava osa tuotteen sisältämästä vedestä on jään muodossa, mutta kaikki vesi ei ole muuttunut jääksi. Tämän lämpötilan on oltava jäätymispisteen alapuolella ja se on usein -2°C: n ja -5°C: n välillä. Tässä tilassa tuote on jäykkä, mutta ei kova, ja siten helpompi leikata. Karkaistu tuote voidaan joko jäähdyttää tähän tilaan jäätymispisteen yläpuolella olevasta lämpötilasta tai lämmittää jäätyneestä lämpötilasta. Maankuoren jäätymistä käytetään usein samaan tarkoitukseen, mutta se on pohjimmiltaan vähemmän hallittu prosessi, jossa vain pinta jäädytetään. Tämä sopii joillekin tuotteille, mutta karkaisu tasalämpötilaan ja jäykkyyteen mahdollistaa tasaisemman ja hallitumman leikkaamisen ja on ratkaisevan tärkeää korkealaatuisten ehjien viipaleiden saannolle joissakin tuotteissa10,11.
superjäähdytys
superjäähdytys on ilmiö, jossa liuoksen tai materiaalin lämpötila laskee jäätymispisteensä alapuolelle ilman, että kiteytymistä tapahtuu, johtuen energiaesteestä, joka on ylitettävä ennen nukleaation alkamista. Kun kiteytys alkaa, lämpötila nostetaan jäätymispisteeseen. Pistettä, jossa nukleaatio aloitetaan, voidaan kutsua ”nukleaatiopisteeksi” tai ”meta stabiiliksi rajalämpötilaksi” 12.
on hyvin tunnettua, että nesteet voivat helposti superjäähdytellä kotipakastimissa, joissa jäätä muodostuu odottamatta ja äkillisesti, kun pulloa tai tölkkiä avataan tai ravistetaan. Monia esimerkkejä kotikokeiluista ja näiden ilmiöiden esittelyistä löytyy esimerkiksi Youtubesta. Useat juomayhtiöt ovat kehittäneet kaupallisia tuotteita superjäähdytystä hyödyntäen. Jäänmuodostuksen etuna superjäähdytyksen kautta on se, että tämä jää syntyy juoman sisältä, jolloin se ei laimene. Bass Brewers kehitti Superjäähdytteisen lagerin ” Arc ”(Coors myöhemmin uudelleen ”Coors Sub Zero”), joka tarjoiltiin -2,5°C: n lämpötilassa ja jonka pää sisälsi jääkiteitä, jotka nukleoituivat superjäähdytteisessä Lagerissa sen ollessa poured13. Hiljattain on myös kerrottu, että Coca-Cola on kehittänyt Spritestä ”super cold” – muunnelman, jota tullaan markkinoimaan nimellä ”Sprite Super Chilled” 14. Näitä superjäähdytteisiä tuotteita ei pidä sekoittaa niihin, joita yleisesti markkinoidaan ”superjäähdytteisinä” juomina. Nämä ovat vain tuotteita, joita pidetään muutaman asteen kylmempinä kuin vastaavia tuotteita, yleensä alle 0°C: n mutta yli tuotteiden jäätymispisteen.
sen lisäksi, että useat uudet pakastusjärjestelmät ovat tärkeitä jäätelöiden valmistuksessa, ne käyttävät myös superjäähdytystä altistamalla kohdetuote matalatehoisille magneettikentille (kuten japanilaisen ABI Co Ltd: n kehittämä Cells Alive System (CAS)) tai korkeapaine15, jotta saavutetaan tasainen ja nopea jäänmuodostus koko tuotteessa. Näissä tapauksissa superjäähdytys on askel kohti täyttä pakkasta.
kasvien kyky superjäähdytykseen pakkasvaurioiden välttämiseksi tunnetaan suhteellisen hyvin 16. Vähemmän raportoidaan kokonaisten hedelmien ja vihannesten kyvystä superjäähdytykseen. Jo 1920-luvulla diehl17-lehti kertoi, että yksittäisiä omenoita voitiin joskus jäähdyttää jopa seitsemän tai kahdeksan astetta jäätymispisteensä alapuolelle ilman jään muodostumista, mikäli hedelmät jätettiin koskemattomiksi. Monien muiden hedelmien ja vihannesten on myös raportoitu pystyvän merkittävään superjäähdytykseen, mukaan lukien hedelmät, kuten viinirypäleet, appelsiinit, lemons18, strawberries19 ja tomatoes12, sekä vihannekset, kuten perunat (Hruschka et al., 1961) ja kukkakaali20. Frperc21: n viimeaikaiset tutkimukset ovat havainneet merkittävää ja yllättävän vakaata superjäähdytystä esiintyvän monenlaisissa vihanneksissa (kuten valkosipulissa, salottisipulissa ja kukkakaalissa) ja osoittaneet, että joitakin vihanneksia (kuten valkosipulia ja salottisipulia) voidaan säilyttää huomattavasti niiden jäätymispistettä alhaisemmissa lämpötiloissa viikkoja ilman jäätymistä.
tuleva kehitys
elintarvikkeiden varastointi ja jalostus -2°C–12°C: n lämpötilassa tarjoaa paljon parannettua turvallisuutta ja laatua, pidempää säilyvyyttä ja pienempää energiankulutusta. Tämän potentiaalin maksimoimiseksi tarvitaan lisää tutkimusta ja kehitystä, ja tällä lämpötila-alueella käsiteltyjen tuotteiden määritelmä on määriteltävä ja järkeistettävä.
- Waterman, J. J. & Taylor, D. H. (1967) Superchilling. Torry Research Note No. 32.
- Le Danois, E. (1920) Nouvelle méthode de fregorification du poisson. Ranskan Patentti Nro 506.296. (Aune, 2003).
- Aune, E. J. (2003) superchilling of foodstuff, a review. 21st International Congress of Refrigeration, IIR / IIF, Washington, US. ICR0127.
- Haugland, A., Aune, E. J. & Hemmingsen, A. K. T. (2005) Superchilling – innovative processing of fresh food. EuroFreeze 2005: Individual Quick Freezing of Foods, Proceedings of EU Workshop (Project QLK1-CT-2002-30544), 13.-15. tammikuuta 2005, Sofia, Bulgaria, pp1-8.
- Gregersen, F. (2006) vielä pidempi säilyvyysaika. Fiskeriforskning Info, nro 11.
- Jul, M. (1986) Chilling broiler chicken: an overview. Viimeaikaiset edistysaskeleet ja kehitys lihan jäähdyttämisessä jäähdyttämällä, IIR: n komission kokous C2, Bristol (UK), pp133-43.
- Bøgh-Sørensen l & Zeuthen P (1984), ”the validity of the TTT-concept on the shelf lives of chilled, cured meat products”, Proceedings of the European Meat Research Workers, 30, Section 5:5, 223-224.
- Duun, A. S., Hemmingsen, A. K. T., Haugland, A. & Rustad, T. (2008) LWT-Elintarviketiede ja-teknologia. Vol. 41, s. 2136-2143.
- Small, A., Sikes, A. & Doral, D. (2008) Proceedings of the 54th International Congress of Meat Science and Technology (ICoMST), Kapkaupunki, Etelä-Afrikka.
- James, S. J. & James, C. (2002) Meat Refrigeration. Woodhead Publishing Limited, ISBN 1 85573 442 7 1-347.
- Lammertz, M. & Brixy, N. (2001) Continuous process and production improvements by application of refrigeration with cryogenic gases. Rapid Cooling of Food, Meeting of IIR Commission C2, Bristol (UK) Paris: International Institute of Refrigeration, ISSN 0151-1637 ISBN 2-913149-23-5, pp119-126.
- Cox, D. R. G. & Moore, S. R. (1997) a process for supercooling, Patent WO 97/18879.
- Derbyshire, D. (2006) Haluaisitko jäitä lagerisi kanssa? Olut, joka tarjoillaan -2,5°C. Telegraph. Kesäkuuta 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) Coke plots ’sprite with ice’ with help of new technology. Markkinaviikko. Syyskuuta 2007. (http://www.marketingweek.co.uk/cgi-bin/item.cgi?id=57846)
- Urrutia, G., Arabas, J., Autio, K., Brul, S., Hendrickx, M., Kakolewski, A., Knorr, D., Le Bail, A., Lille, M., Molina-García, A. D., Ousegui, A., Sanz, P. D., Shen, T. & Van Buggenhout, S. (2007) SAFE ICE: Low-temperature pressure processing of foods: Turvallisuus-ja laatunäkökohdat, prosessiparametrit ja kuluttajien hyväksyntä. Journal of Food Engineering. Vol. 83: 2, s.293-315.
- Pearce, R. S. (2001) Plant Freezing and Damage. Kasvitieteen aikakirjat. Vol. 87, pp417-424
- Diehl, H. C. (1924). Journal of Agricultural Research. Vol. 29, pp0099-0127.
- Lucas, J. W. (1954) Subcooling and ice nucleation in lemons. Kasvifysiologia. Vol. 29, s. 245-251.
- Martins, R. C. & Lopes, V. V. (2007) : Kokeellinen analyysi, soluautomaatio ja käänteinen ongelmamenetelmä. Journal of Food Engineering. Vol. 80, s. 126-141.
- Fuller, M. P. & Wisniewski, M. (1998) the use of infrared thermal imaging in the study of ice nucleation and freezing of plants. Journal of Thermal Biology. Vol. 23: 2, s.81-89.
- James, C., Seignemartin, v. & James, S. J. (2009) the freezing and supercooling of garlic (Allium sativum L.). International Journal of Refrigeration. Vol. 32: 2, s.253-260. IIR (2006) Recommendations for the Processing and Handling of Frozen Foods. IIR, Pariisi.
R22 phase out
Judith Evans, Food Refrigeration and Process Engineering Research Centre FRPERC
1 päivästä tammikuuta 2010 alkaen EY: n (ODS) asetuksessa 2037/2000 täsmennetään, että neitseellistä HCFC: tä ei saa toimittaa eikä käyttää olemassa olevien laitteiden huoltoon. Samassa asetuksessa säädetään 1 päivästä tammikuuta 2015, että kierrätettyä tai talteen otettua HCFC: tä ei voida toimittaa eikä käyttää olemassa olevien laitteiden huoltoon.
R22 on HCFC ja kuuluu näiden asetusten soveltamisalaan. R22 on edelleen yleinen kylmäaine koko elintarvikkeiden kylmäketjussa. Vuonna 2005 Carbon Trustille (Strategic Review of Refrigeration Use in Food and Drink Sector) tehdyssä tutkimuksessa todettiin, että 70 prosentissa elintarviketeollisuuden laitoksista oli R22: ta sisältävä kylmälaitos. Mielenkiintoista on, että vain 25 prosenttia niistä, joilla on R22 paikan päällä, kertoi suunnittelevansa uuden tehtaan ostamista lähivuosina. Tämä viittaisi siihen, että suurella osalla elintarvikevalmistajista on vielä nykyäänkin R22: ta sisältäviä kasveja.
näyttää siltä, että harvalla yrityksellä on selkeä strategia R22: n korvaamiseksi. Kun R22: n käytöstä poistamisen määräajat lähestyvät, resurssien (urakoitsijoiden, laitteiden ja kylmäaineen) saatavuus käy yhä niukemmaksi ja kalliimmaksi. Elintarvikevalmistajilla on useita vaihtoehtoja sen varmistamiseksi, että kylmälaitokset pysyvät käytössä, kun R22: n käytöstä poistaminen alkaa.
ODS-asetukset eivät kiellä laitoksia käyttämästä R22: ta, mutta laki kieltää neitseellisen ja kierrätetyn kylmäaineen käytön. Jos laitos on vuotamaton, on mahdollista jatkaa toimintaa R22: lla niin kauan kuin käyttäjä haluaa. Käyttäjä jättää kuitenkin itsensä alttiiksi, jos kasvi vuotaa, vaurioituu tai vaatii invasiivisia korjaustöitä. Käyttäjät, jotka omistavat useita laitoksia, jotka toimivat R22: lla, ovat parhaita hyväksymään vaiheittaisen poistostrategian. Aluksi on tutkittava laitosrekisterit, jotta voidaan määrittää laitos(laitokset), jossa (joissa) on historiallisesti eniten vuotoja ja kunnossapitoon liittyviä ongelmia. Nämä laitokset voidaan sitten joko vaihtaa uusiin tai (sen jälkeen, kun ne on tehty vuotamattomiksi) mahdollisesti jälkiasentaa siten, että R22: n korvaaja putoaa. Jos oletetaan, että se on puhdas, nyt lakkautetun laitoksen R22: ta voidaan käyttää muissa R22-laitoksissa vuoteen 2015 asti. Jos R22: ta sisältävät kasvit korvataan vähitellen, käyttäjät voivat ajoittaa ja suunnitella R22: n asteittaisen poistumisen.
R22: n vaiheittainen poistaminen käytöstä, jos se toteutetaan suunnitellulla tavalla, tarjoaa käyttäjille mahdollisuuden parantaa ja optimoida laitoksia. Ajan myötä monet kylmäjärjestelmät ovat saattaneet muuttua, eivätkä ne välttämättä enää täysin sovellu tehtäväänsä. Näin ollen on mahdollista sovittaa paremmin optimoidut ja energiatehokkaat laitokset. Tietoa nyt ja tulevaisuudessa käytettävissä olevista vaihtoehdoista kylmälaitosten tehokkuuden parantamiseksi on saatavilla Defra-rahoitteisen hankkeen kautta osoitteessa: www.frperc.bris.ac.uk/defraenergy/index.html