dążenie do maksymalizacji przechowywania i trwałości łatwo psujących się produktów spożywczych doprowadziło do wzrostu zainteresowania przechowywaniem żywności w regionie między punktem zamarzania a -12°C. Jest to szara strefa pod względem wielu przepisów międzynarodowych, ponieważ żywność zwykle nie jest uważana za całkowicie „zamrożoną”, dopóki nie osiągnie temperatury poniżej -12°C i jest uważana za „schłodzoną” powyżej punktu zamarzania. Istnieje również pomieszanie terminów używanych do opisania Stanów żywności i procesów w tym regionie temperatur. Określenia „super-schłodzony”, „głęboko schłodzony”, „ultra-schłodzony” lub „częściowo zamrożony” są często używane w odniesieniu do żywności przechowywanej w tym regionie temperatury; Japończycy używają również terminu „Hyo-on”.
co mylące, niektórzy w przemyśle spożywczym używają podobnych terminów do schłodzonej żywności, która jest po prostu przechowywana w temperaturze poniżej 0°C, lub używają terminów „super-chilling”, „deep-chilling” lub „hard-chilling” w procesie stosowania temperatur chłodniczych poniżej 0°C (zwanych również powszechnie „szybkim” lub „ultra-szybkim” schładzaniem). W przypadku gdy podczas procesu przed wyrównaniem następuje zamrażanie w wymaganej temperaturze przechowywania, można również stosować określenia takie jak „zamrażanie w skorupie” i „zamrażanie częściowe”. Zamrażanie skorupy jest często stosowane w celu ułatwienia cięcia żywności, dzięki czemu zewnętrzna część produktu jest sztywna, a tym samym łatwiejsza do cięcia. Bardziej kontrolowany proces, w którym cały produkt znajduje się w jednolitej temperaturze, w której ma znaczną zawartość lodu do krojenia lub innych form przetwarzania, nazywany jest „odpuszczaniem”. Aby jeszcze bardziej zmylić sprawy, niektóre produkty spożywcze mogą być przechowywane znacznie poniżej ich punktu zamarzania bez zamarzania (tj. zarodkowania kryształków lodu); jest to zwykle określane jako „super-cooled”, „sub-cooled” lub „under-cooled”.
Super-schładzanie
zazwyczaj celem super-schładzania jest przechowywanie produktów spożywczych w temperaturach tuż poniżej ich początkowej temperatury zamarzania; wystarczająco niskich, aby znacznie zmniejszyć aktywność bakterii, ale wystarczająco wysokich, aby uniknąć znacznego poziomu wzrostu kryształów lodu, który może spowodować uszkodzenia strukturalne. W przypadku typowych produktów spożywczych, takich jak ryby, mięso i warzywa, temperatury te mieszczą się w zakresie od -1°C do -7°C, przy czym (w zależności od składu) około 10 do 50% wody w produkcie stanowi lód.
większość literatury na temat super-schładzania dotyczy ryb i innych owoców morskich1,2,3,4, 5, chociaż proces ten był powszechnie stosowany w USA w odniesieniu do piskląt6. Ten produkt jest rzadko określany jako super-schłodzony, ponieważ legalnie w USA mięso drobiowe utrzymywane w temperaturze powyżej -3,3°C może być sprzedawane jako „świeże” (US Poultry products inspection regulations 9CFR381). Badania nad peklowanymi i surowymi stawami wieprzowymi wykazały, że super-schładzanie znacznie wydłuża okres przydatności do spożycia takich produktów w porównaniu z schładzaniem i wytwarza produkt o podobnej jakości jak chilled4, 7,8. Wykazano jednak, że surowa wołowina super-schłodzona ma podobne właściwości kapania do mrożonej wołowiny, a super-chłodzenie powoduje powstawanie nieestetycznych małych białych plam na powierzchni cięć9.
Przechowywanie Super-schłodzone ma wiele potencjalnych zalet w porównaniu z konwencjonalnym przechowywaniem schłodzonym i mrożonym, z których główną jest możliwość przedłużenia okresu przechowywania produktów spożywczych z dni na tygodnie bez konieczności ponoszenia szkodliwych skutków jakościowych spowodowanych przez znaczne tworzenie się kryształów lodu. Twierdzono również, że obecność kryształów lodu w superchłodzonych produktach może pomóc w utrzymaniu dopuszczalnych temperatur w całym łańcuchu chłodniczym poprzez zapewnienie odpowiednika „wewnętrznego zbiornika termicznego” 3. Jeśli proces ten sprawia, że zamrażanie niektórych produktów nie jest konieczne, może to zapewnić znaczne oszczędności energii poprzez wyeliminowanie konieczności stosowania zamrażarek szokowo-szokowych oraz przechowywania i wyświetlania w niskich temperaturach. Dodatkowo, produkty super schłodzone mogłyby być bardziej atrakcyjnie sprzedawane przez sprzedawców detalicznych w porównaniu z mrożonymi odpowiednikami. Produkty, które są obecnie mrożone luzem i wymagają rozmrażania przed wystawą detaliczną (takie jak wiele produktów rybnych), nie wymagają rozmrażania.
odpuszczanie i zamrażanie skorupy
odpuszczanie to proces doprowadzania produktu spożywczego do temperatury, w której znaczna ilość wody w produkcie ma postać lodu, ale nie cała woda zmieniła się w lód. Temperatura ta musi być niższa niż temperatura zamarzania i często wynosi od -2 ° C do -5°C, temperatury często wykorzystywane do przechowywania super-schłodzonego. W tym stanie produkt jest sztywny, ale nie twardy, a tym samym łatwiejszy do cięcia. Odpuszczony produkt można albo ochłodzić do tego stanu z temperatury powyżej punktu zamarzania, albo ogrzać z temperatury zamrożenia. Zamrażanie skorupy jest często stosowane w tym samym celu, ale zasadniczo jest to mniej kontrolowany proces, w którym zamrażana jest tylko powierzchnia. Jest to dobre dla niektórych produktów, ale odpuszczanie do jednolitej temperatury i sztywności pozwala na bardziej jednolite i kontrolowane cięcie i ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wysokiej jakości nieuszkodzonych plastrów w niektórych wyrobach10,11.
Superchłodzenie
Superchłodzenie to zjawisko, w którym temperatura roztworu lub materiału zmniejsza się poniżej jego punktu zamarzania bez krystalizacji, ze względu na barierę energetyczną, którą należy pokonać przed rozpoczęciem zarodkowania. Po rozpoczęciu krystalizacji temperatura jest podnoszona do temperatury zamarzania. Punkt, w którym rozpoczyna się zarodkowanie, może być określany jako „punkt zarodkowania” lub „metastabilna temperatura graniczna” 12.
powszechnie wiadomo, że płyny mogą łatwo super-schłodzić w domowych zamrażarkach, gdy lód niespodziewanie i nagle tworzy się, gdy butelka lub puszka jest otwarta lub wstrząśnięta. Wiele przykładów domowych eksperymentów i demonstracji tych zjawisk można znaleźć na przykład na YouTube. Wiele firm produkujących napoje opracowało komercyjne produkty wykorzystujące super-chłodzenie. Zaletą tworzenia się lodu poprzez super chłodzenie jest to, że lód ten powstaje z wnętrza napoju, a zatem nie jest rozcieńczany. Super-chłodzony lager ” Arc „został opracowany przez Bass Brewers (później ponownie uruchomiony przez Coors jako „Coors Sub Zero”), który służył w temperaturze -2,5°c z głowicą kryształków lodu, które zostały nukleowane w super-chłodzonym lagerze, jak to było poured13. Niedawno doniesiono również, że Coca-Cola opracowała „super zimny” wariant Sprite, który będzie sprzedawany jako „Sprite Super Chilled” 14. Tych superchłodzonych produktów nie należy mylić z napojami, które są powszechnie sprzedawane jako „superchłodzone”. Są to jedynie produkty utrzymywane o kilka stopni chłodniej niż podobne produkty, zazwyczaj poniżej 0°C, ale powyżej temperatury zamarzania produktów.
wiele nowatorskich systemów zamrażania, oprócz tego, że są ważne w produkcji lodów, wykorzystuje również superchłodzenie, poddając produkt docelowy działaniu pól magnetycznych o niskiej intensywności (takich jak system Cells Alive System (CAS) opracowany przez japońską firmę ABI Co Ltd) lub wysokiego ciśnienia15, w celu uzyskania jednolitego i szybkiego tworzenia się lodu w całym produkcie. W takich przypadkach super-chłodzenie jest krokiem na drodze do pełnego zamrażania.
zdolność roślin do superchłodzenia, aby uniknąć uszkodzenia przez mróz, jest stosunkowo dobrze znana16. Mniej zgłaszane jest zdolność całych owoców i warzyw do super-cool. Już w latach dwudziestych XX wieku Diehl17 informował, że pojedyncze jabłka mogą być czasami schładzane do punktu tak niskiego, jak siedem lub osiem stopni poniżej punktu zamarzania bez tworzenia się lodu, pod warunkiem, że owoce pozostaną niezakłócone. Odnotowano również, że wiele innych owoców i warzyw jest zdolnych do znacznego superchłodzenia, w tym owoce, takie jak winogrona, pomarańcze, cytryny18, jagody19 i pomidory12, a także warzywa, takie jak ziemniaki (Hruschka et al., 1961) i kalafiory20. Ostatnie badania w FRPERC21 wykazały znaczące i zaskakująco stabilne, super-chłodzenie występuje w szerokiej gamie warzyw (takich jak czosnek, szalotka i kalafior) i wykazały, że niektóre warzywa (takie jak czosnek i szalotka) mogą być przechowywane w temperaturach znacznie poniżej punktu zamarzania przez tygodnie bez zamrażania.
przyszłe zmiany
przechowywanie i przetwarzanie żywności w temperaturach w regionie od -2°C do -12°C ma wiele do zaoferowania pod względem poprawy bezpieczeństwa i jakości, wydłużonego okresu przydatności do spożycia i niższego zużycia energii. Aby zmaksymalizować ten potencjał, konieczne są dalsze badania i rozwój, a także istnieje potrzeba prawnego zdefiniowania i zracjonalizowania definicji produktów przetwarzanych w tym zakresie temperatur.
- Waterman, J. J. & Torry Research Note No. 32.
- Le Danois, E. (1920) Nouvelle méthode de frigorification du poisson. Patent Francuski Nr 506.296. (Cytowany przez Aune, 2003).
- Aune, E. J. (2003) Superchilling of foodstuff, a review. 21. Międzynarodowy Kongres chłodnictwa, IIR/IIF, Waszyngton, USA. ICR0127
- , Aune, E. J. & Hemmingsen, A. K. T. (2005) Superchilling-innovative processing of fresh food. EuroFreeze 2005: Indywidualne szybkie zamrażanie żywności, przebieg warsztatów UE (projekt QLK1-CT-2002-30544), 13-15 stycznia 2005 r., Sofia, Bułgaria, pp1-8.
- Gregersen, F. (2006) Fiskeriforskning Info, nr 11.
- Jul, M. (1986). Chilling broiler chicken: an overview. Recent advances and developments in the refrigeration of meat by chilling, Meeting of IIR Commission 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 Meeting of Meat Research Workers, 30, Section 5:5, 223-224.
- Duun, A. S., Hemmingsen, A. K. T., Haugland, A. & Rustad, T. (2008) zmiany jakości podczas superchilled przechowywania pieczeń wieprzowych. LWT-Food Science and Technology. Vol. 41, pp2136-2143.
- Small, A., Sikes, A. & Doral, D. (2008) Preliminary investigations into the use of deepchill temperature for longed storage of beef. Materiały z 54. Międzynarodowego Kongresu Nauki i technologii mięsa (ICoMST), Kapsztad, Republika Południowej Afryki.
- James, S. J. & James, C. (2002) Woodhead Publishing Limited, ISBN 1 85573 442 7 1-347.
- Lammertz, M. & Brixy, N. (2001) ciągłe doskonalenie procesu i produkcji poprzez zastosowanie chłodzenia gazami kriogenicznymi. 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.
- (1997) a process for supercooling, Patent WO 97/18879.
- Piwo podawane w temperaturze -2,5°C. 23 czerwca 2006 r. (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 Fables 'sprite with ice’ with help of new technology. MarketingWeek. 12 września 2007 r. (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) : Aspekty bezpieczeństwa i jakości, parametry procesu i akceptacja konsumentów. Journal of Food Engineering. Vol. 83: 2, pp293-315.
- Pearce, R. S. (2001). Annals of Botany. 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. Fizjologia Roślin. Vol. 29, pp245-251.
- Martins, R. C. & Lopes, V. V. (2007) : Analiza eksperymentalna, automatyzacja komórkowa i metodologia problemu odwrotnego. Journal of Food Engineering. Vol. 80, pp126-141.
- Fuller, M. P. & Wiśniewski, 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)zamrażanie i przechłodzenie czosnku (Allium sativum L.). International Journal of Refrigeration. Vol. 32: 2, pp253-260. IIR (2006) Recommendations for the Processing and Handling of Frozen Foods. IIR, Paryż.
R22
Judith Evans, Food Refrigeration and Process Engineering Research Centre FRPERC
od dnia 1 stycznia 2010 r.rozporządzenie WE (ODS) 2037/2000 określa, że nie można dostarczać ani używać pierwotnego HCFC do serwisowania istniejących urządzeń. Od dnia 1 stycznia 2015 r.to samo rozporządzenie stanowi, że żadne HCFC poddane recyklingowi lub odzyskowi nie może być dostarczane ani wykorzystywane do obsługi istniejącego sprzętu.
R22 jest HCFC i jest objęty tymi przepisami. R22 jest nadal powszechnym czynnikiem chłodniczym w całym łańcuchu chłodniczym żywności. Badanie przeprowadzone w 2005 r.dla Carbon Trust (Strategic Review of Refrigeration Use in Food and Drink Sector) wykazało, że 70% zakładów przetwórstwa spożywczego posiada instalację chłodniczą zawierającą R22. Co ciekawe, tylko 25 proc. osób z R22 na miejscu stwierdziło, że planuje zakup nowego zakładu w ciągu najbliższych kilku lat. Oznaczałoby to, że duża liczba producentów żywności nadal ma zakłady zawierające R22.
wydaje się, że niewiele firm ma jasną strategię wymiany R22. Wraz ze zbliżaniem się DAT stopniowego wycofywania R22 dostępność zasobów (wykonawców, sprzętu i czynnika chłodniczego) stanie się coraz rzadsza i droższa. Producenci żywności mają kilka opcji, aby zapewnić, że instalacje chłodnicze pozostaną w użyciu po rozpoczęciu wycofywania R22.
przepisy ODS nie zabraniają instalacjom eksploatacji przy użyciu czynnika R22, ale stanowią o zakazie stosowania pierwotnego i poddanego recyklingowi czynnika chłodniczego. Jeśli instalacja jest wolna od wycieków, możliwe jest kontynuowanie pracy przy użyciu R22 tak długo, jak użytkownik sobie tego życzy. Jednak użytkownik pozostawia się narażony, jeśli roślina powinna przeciekać, ulegać uszkodzeniu lub wymagać inwazyjnych prac naprawczych. Użytkownicy, którzy są właścicielami wielu zakładów działających na R22, najlepiej przyjmują stopniową strategię wycofywania. Początkowo należy zbadać dokumentację instalacji w celu określenia instalacji o historycznie największych problemach z wyciekiem i konserwacją. Instalacje te można następnie wymienić na nowe lub (po uzyskaniu szczelności) ewentualnie doposażyć w zamiennik R22. Zakładając, że jest czysty, R22 z nieistniejącej już instalacji może być stosowany w innych zakładach R22 do 2015 roku. Jeśli instalacje zawierające R22 są stopniowo wymieniane, użytkownicy mogą zaplanować i zaplanować stopniowe wycofywanie R22.
wycofanie R22, jeśli zostanie przeprowadzone w sposób zaplanowany, jest szansą dla użytkowników na poprawę i optymalizację instalacji. Z biegiem czasu wiele systemów chłodniczych mogło zostać zmodyfikowanych i może nie być już w pełni przystosowanych do swoich zadań. Istnieją zatem możliwości dopasowania lepiej zoptymalizowanych i energooszczędnych instalacji. Informacje na temat dostępnych obecnie i w przyszłości możliwości poprawy wydajności instalacji chłodniczych są dostępne w ramach projektu finansowanego ze środków Defra pod adresem: www.frperc.bris.ac.uk/defraenergy/index.html