-2°C tot -12°C, niet gekoeld, maar niet bevroren

De schijf voor het optimaliseren van de opslag en weergave leven van bederfelijke voedingsmiddelen heeft geleid tot een toenemende interesse in het houden van levensmiddelen in de regio tussen het vriespunt en -12°C. Dit is een grijs gebied in termen van veel internationale wetgeving, aangezien voedsel is meestal niet beschouwd als volledig ‘bevroren’ totdat het lager is dan -12°C en alleen beschouwd als ‘gekoeld’ boven het vriespunt. Er is ook een verwarring van termen die worden gebruikt om de toestand van voedingsmiddelen en processen in dit temperatuurgebied te beschrijven. De termen “supergekoeld”, “diepgekoeld”, “ultra-gekoeld” of “gedeeltelijk bevroren” worden vaak gebruikt voor levensmiddelen die zich in dit temperatuurgebied bevinden; de Japanners gebruiken ook de term “Hyo-on”.Verwarrend genoeg gebruiken sommigen in de levensmiddelenindustrie ook soortgelijke termen voor gekoelde levensmiddelen die gewoon onder 0°C worden gehouden, of gebruiken ze de termen “superkoeling”, “diepkoeling” of “hardkoeling” voor het proces van het gebruik van koeltemperaturen onder 0°C (ook wel “snel” of “ultrasnel” koeling genoemd). Wanneer tijdens het proces vóór het egaliseren bij de vereiste opslagtemperatuur wordt ingevroren, mogen ook termen als “korstvriezen” en “gedeeltelijk invriezen” worden gebruikt. Korstvriezen wordt vaak gebruikt om voedsel te snijden door de buitenkant van het product stijf te maken en daardoor gemakkelijker te snijden. Een meer gecontroleerd proces, waarbij het gehele product een uniforme temperatuur heeft waar het een aanzienlijk ijsgehalte heeft voor het in plakken snijden of andere vormen van verwerking, wordt “temperen” genoemd. Om de zaken nog verder te verwarren, kunnen sommige levensmiddelen aanzienlijk onder het vriespunt worden gehouden zonder dat er bevriezing optreedt (d.w.z. nucleatie van ijskristallen); dit wordt meestal “supergekoeld”, “subgekoeld” of “ondergekoeld” genoemd.Superkoeling

superkoeling

het doel van superkoeling is om levensmiddelen op te slaan bij temperaturen net onder het oorspronkelijke vriespunt; laag genoeg om de bacteriële activiteit aanzienlijk te verminderen, maar hoog genoeg om significante groei van ijskristallen te voorkomen die structurele schade kan veroorzaken. Voor typische levensmiddelen zoals vis, vlees en groenten liggen deze temperaturen tussen -1°C en -7°C, waarbij (afhankelijk van de samenstelling) ongeveer 10 tot 50% van het water in het product ijs is.

de meeste literatuur over superkoeling heeft betrekking op vis en ander zeevoedsel1,2,3,4,5, hoewel dit proces in de VS algemeen wordt toegepast voor pluimvee6. Dit product wordt zelden supergekoeld genoemd, omdat in de VS legaal pluimveevlees boven -3,3°C op de markt kan worden gebracht als ‘vers’ (us Poultry products inspection regulations 9CFR381). Studies over gezouten en rauwe varkensgewrichten hebben gemeld dat superkoeling de houdbaarheid van dergelijke producten aanzienlijk verlengt, in vergelijking met koelen, en producten van vergelijkbare kwaliteit produceert4,7,8. Het is echter gebleken dat supergekoeld rauw rundvlees soortgelijke druppeleigenschappen heeft als bevroren rundvlees en dat superkoeling lelijke kleine witte vlekken op het oppervlak van de deelstukken oplevert9.

Superkoelde opslag heeft een aantal potentiële voordelen ten opzichte van conventionele koel-en diepvriesopslag, waarvan de belangrijkste is dat de houdbaarheid van levensmiddelen kan worden verlengd van dagen tot weken zonder de nadelige kwaliteitseffecten te moeten ondergaan die worden veroorzaakt door de aanzienlijke vorming van ijskristallen. Er werd ook beweerd dat de aanwezigheid van ijskristallen in supergekoelde producten zou kunnen bijdragen tot het handhaven van aanvaardbare temperaturen in de gehele koelketen door het equivalent van een “intern thermisch reservoir” 3. Als het proces invriezen voor sommige producten overbodig maakt, kan het mogelijk aanzienlijke energiebesparingen opleveren doordat er geen gebruik hoeft te worden gemaakt van snelvriezers en opslag en display bij lage temperaturen. Bovendien zouden superkoelproducten aantrekkelijker kunnen worden verhandeld door detailhandelaren in vergelijking met diepvriesequivalenten. Producten die momenteel in bulk worden ingevroren en die ontdooid moeten worden voordat ze in de detailhandel worden uitgestald (zoals veel visproducten), hoeven niet te worden ontdooid.

temperen en vriezen in de korst

temperen is het proces waarbij een levensmiddel een temperatuur bereikt waarbij een aanzienlijke hoeveelheid water in het product de vorm van ijs heeft, maar niet al het water in ijs is veranderd. Deze temperatuur moet onder het vriespunt liggen en ligt vaak tussen -2 ° C en -5°C, temperaturen die vaak worden gebruikt voor superkoelopslag. In deze toestand is het product stijf, maar niet hard, en dus gemakkelijker te snijden. Het gehard product kan tot deze toestand worden gekoeld vanaf een temperatuur boven het vriespunt of worden verwarmd vanaf een bevroren temperatuur. Korstvriezen wordt vaak voor hetzelfde doel gebruikt, maar is in wezen een minder gecontroleerd proces waarbij alleen het oppervlak wordt bevroren. Dit is prima voor sommige producten, maar temperen tot een uniforme temperatuur en stijfheid maakt meer uniform en gecontroleerd snijden mogelijk en is cruciaal voor de opbrengst van hoogwaardige onbeschadigde plakjes in sommige producten10,11.

superkoeling

superkoeling is het verschijnsel waarbij de temperatuur van een oplossing of materiaal tot onder het vriespunt wordt verlaagd zonder dat er kristallisatie optreedt, als gevolg van een energiebarrière die moet worden overwonnen voordat de nucleatie begint. Wanneer de kristallisatie begint, wordt de temperatuur verhoogd tot het vriespunt. Het punt waarop de nucleatie wordt geïnitieerd, kan worden aangeduid als het “nucleatiepunt” of de “metastabiele limiettemperatuur” 12.

het is bekend dat vloeistoffen gemakkelijk superkoelen in vriezers voor huishoudelijk gebruik, waarbij zich onverwacht en plotseling ijs vormt wanneer de fles of het blik wordt geopend of geschud. Veel voorbeelden van thuisexperimenten en demonstraties van deze fenomenen zijn bijvoorbeeld te vinden op YouTube. Een aantal drankenbedrijven hebben commerciële producten ontwikkeld die gebruik maken van superkoeling. Het voordeel van ijsvorming door superkoeling is dat dit ijs wordt gecreëerd vanuit de drank, dus het wordt niet verdund. Een supergekoeld lager ‘Arc’ werd ontwikkeld door Bass Brewers (later opnieuw gelanceerd door Coors als ‘Coors Sub Zero’) dat werd geserveerd bij -2,5°C met een kop ijskristallen die kernachtig waren in het supergekoelde lager toen het werd gepured13. Onlangs is ook gemeld dat Coca-Cola een ‘super cold’ variant van Sprite heeft ontwikkeld die op de markt zal worden gebracht als ‘Sprite Super Chilled’14. Deze supergekoelde producten mogen niet worden verward met wat gewoonlijk als “supergekoelde” dranken op de markt wordt gebracht. Dit zijn slechts producten die een paar graden kouder worden gehouden dan soortgelijke producten, meestal onder 0°C, maar boven het vriespunt van de producten.Een aantal nieuwe vriessystemen is niet alleen belangrijk voor de productie van ijs, maar maakt ook gebruik van superkoeling door het doelproduct te onderwerpen aan magnetische velden met een lage intensiteit (zoals in Cells Alive System (CAS), ontwikkeld door het Japanse bedrijf ABI Co Ltd) of hoge druk15, om een uniforme en snelle ijsvorming in het hele product te bewerkstelligen. In deze gevallen is superkoeling een stap op weg naar volledige bevriezing.

het vermogen van planten om te superkoelen om vorstschade te voorkomen is relatief goed bekend16. Minder gemeld is het vermogen van hele groenten en fruit te super-cool. Al in de jaren twintig meldde Diehl17 dat geïsoleerde appels soms tot zeven of acht graden onder het vriespunt konden worden gekoeld zonder ijsvorming, mits de vrucht ongestoord bleef. Van een groot aantal andere groenten en fruit is ook gemeld dat ze in staat zijn tot aanzienlijke superkoeling, waaronder fruit zoals druiven, sinaasappelen, citroen18, strobberries19 en tomatoes 12, evenals groenten zoals aardappelen (Hruschka et al., 1961) en bloemkool20. Recente studies bij FRPERC21 hebben aangetoond dat een grote en verrassend stabiele superkoeling optreedt in een grote verscheidenheid aan groenten (zoals knoflook, sjalotten en bloemkool) en hebben aangetoond dat sommige groenten (zoals knoflook en sjalotten) weken lang kunnen worden bewaard bij temperaturen die aanzienlijk onder het vriespunt liggen, zonder dat het vriest.

toekomstige ontwikkelingen

de opslag en verwerking van levensmiddelen bij temperaturen tussen -2°C en -12°C heeft veel te bieden op het gebied van verbeterde veiligheid en kwaliteit, verlengde houdbaarheid en lager energieverbruik. Er is meer onderzoek en ontwikkeling nodig om dit potentieel te maximaliseren en er is behoefte aan een wettelijke definitie en rationalisering van de definitie van producten die in dit temperatuurbereik worden verwerkt.

1. Waterman, J. J. & Taylor, D. H. (1967) Superchilling. Torry Research Note 32.Le Danois, E. (1920) Nouvelle méthode de frigorification du poisson. Frans Octrooi Nr. 506.296. (Geciteerd door Aune, 2003).
2. Aune, E. J. (2003) Superchilling of foodstuff, a review. 21st International Congress of Refrigeration, IIR / IIF, Washington, vs. ICR0127.
3. 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 januari 2005, Sofia, Bulgarije, pp1-8.
4. Gregersen, F. (2006) Even longer shelf life. Fiskeriforskning Info, nr. 11.
5. Jul, M. (1986) Chilling broiler chicken: an overview. Recente vorderingen en ontwikkelingen op het gebied van de koeling van vlees door koelen, vergadering van IIR-Commissie C2, Bristol (VK), pp133-43.
6. 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 Meeting of Meat Research Workers, 30, Section 5:5, 223-224.
7. Duun, A. S., Hemmingsen, A. K. T., Haugland, A. & Rustad, T. (2008) Quality changes during superchilled storage of pork roast. LWT-voedingswetenschap en-technologie. Vol. 41, pp2136-2143.
8. Small, A., Sikes, A. & Doral, D. (2008) Preliminary investigations into the use of deepchill temperatures for larged storage of beef. Proceedings of the 54th International Congress of Meat Science and Technology( ICoMST), Kaapstad, Zuid-Afrika.
9. James, S. J. & James, C. (2002) Meat Refrigeration. Woodhead Publishing Limited, ISBN 1 85573 442 7 1-347.
10. 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.
11. Cox, D. R. G. & Moore, S. R. (1997) a process for supercooling, Patent wo 97/18879.Derbyshire, D. (2006) wil je ijs met je bier? Het bier dat wordt geserveerd bij -2,5°C. Telegraaf. 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)
12. Reynolds, J. (2007) Coke plots ‘sprite with ice’ met behulp van nieuwe technologie. MarketingWeek. 12 September 2007. (http://www.marketingweek.co.uk/cgi-bin/item.cgi?id=57846)
13. Urrutia, G., Arabas, J., Autio, K., Brul, S., Hendrickx, M., Kakolewski, A., Knorr, D., Le Bail, A., Lille, M., Molina-García, A. D., Ousgui, A., Sanz, P. D., Shen, T. & Van Buggenhout, S. (2007) SAFE ICE: Low-temperature pressure processing of foods: Veiligheids-en kwaliteitsaspecten, procesparameters en acceptatie door de consument. Journal of Food Engineering. Vol. 83: 2, pp293-315.
14. Pearce, R. S. (2001) Plant Freezing and Damage. Annalen van plantkunde. Vol. 87, pp417-424
15. Diehl, H. C. (1924) Freezing injury of apples. Journal of Agricultural Research. Vol. 29, pp0099-0127.Lucas, J. W. (1954) Subcooling and ice nucleation in lemons. plantenfysiologie. Vol. 29, pp245-251.
16. Martins, R. C. & Lopes, V. V. (2007) Modelling supercooling in frozen strawberries: Experimentele analyse, cellulaire automatisering en inverse probleemmethodologie. Journal of Food Engineering. Vol. 80, pp126-141.
17. 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, pp81-89.James, C., Seignemartin, V. & James, S. J. (2009) The freezing and supercooling of garlic (Allium sativum L.). International Journal of Refrigeration. Vol. 32: 2, pp253-260. IIR (2006) Recommendations for the Processing and Handling of Frozen Foods. IIR, Parijs.

R22 phase out

Judith Evans, Food Refrigeration and Process Engineering Research Centre FRPERC

vanaf 1 januari 2010 bepaalt Verordening (EG) nr. 2037/2000 (ODS) dat geen nieuwe HCFK ‘ s mogen worden geleverd of gebruikt voor het onderhoud van bestaande apparatuur. Vanaf 1 januari 2015 is in dezelfde verordening bepaald dat er geen gerecycleerde of teruggewonnen HCFK ‘ s mogen worden geleverd of gebruikt om bestaande apparatuur te onderhouden.

R22 is een HCFK en valt onder deze verordeningen. R22 is nog steeds een veelgebruikt koelmiddel in de hele voedselkoelketen. Uit een onderzoek dat in 2005 is uitgevoerd in het kader van de Carbon Trust (Strategic Review of Refrigeration Use in Food and drinks Sector) is gebleken dat 70% van de voedselverwerkingslocaties een koelinstallatie met R22 heeft. Interessant is dat slechts 25 procent van de mensen met R22 op de site verklaarde dat ze van plan om nieuwe fabriek te kopen in de komende jaren. Dit zou erop wijzen dat een groot aantal levensmiddelenproducenten nog steeds installaties met R22 hebben.

het lijkt erop dat weinig bedrijven een duidelijke strategie hebben voor de vervanging van R22. Naarmate de data voor de uitfasering van R22 dichterbij komen, zal de beschikbaarheid van middelen (aannemers, apparatuur en koelmiddel) schaarser en duurder worden. Levensmiddelenproducenten hebben verschillende opties om ervoor te zorgen dat koelinstallaties in gebruik blijven zodra de R22-uitfasering begint.

de ODS-verordeningen verbieden installaties niet om gebruik te maken van R22, maar verbieden het gebruik van nieuw en gerecycleerd koelmiddel. Als de installatie lekvrij is dan is het mogelijk om te blijven werken met behulp van R22 voor zo lang als de gebruiker wenst. De gebruiker laat zich echter kwetsbaar als de plant zou lekken, beschadigd zou raken of invasieve herstelwerkzaamheden zou vereisen. Gebruikers die een aantal installaties bezitten die op R22 werken, kunnen het beste een gefaseerde uitfaseringsstrategie volgen. In eerste instantie moeten de installatieregisters worden onderzocht om de installatie(s) te bepalen met historisch gezien de grootste lekkage-en onderhoudsproblemen. Deze installaties kunnen dan worden vervangen door nieuwe of (na lekvrij te zijn gemaakt) eventueel achteraf worden uitgerust met een vervanging voor R22. Ervan uitgaande dat deze schoon is, kan de R22 van de nu ter ziele gegane plant dan tot 2015 in andere R22 planten worden gebruikt. Als de installaties die R22 bevatten geleidelijk worden vervangen, dan kunnen gebruikers een geleidelijke uitfasering van R22 plannen en plannen.

de uitfasering van R22 indien gepland uitgevoerd, biedt gebruikers de mogelijkheid om installaties te verbeteren en te optimaliseren. Na verloop van tijd kunnen veel koelsystemen veranderd zijn en niet meer volledig geschikt zijn voor hun taak. Er zijn dus mogelijkheden om beter geoptimaliseerde, energiezuinige installaties in te richten. Informatie over de opties die nu en in de toekomst beschikbaar zijn om de efficiëntie van koelinstallaties te verbeteren is beschikbaar via een door Defra gefinancierd project op: www.frperc.bris.ac.uk/defraenergy/index.html