Liczne badania nad zmianami stanu produktów spożywczych wykazały wpływ jakości zamrażania i metod przechowywania na właściwości organoleptyczne produktów po rozmrożeniu. Tempo zamrażania jest kluczowym parametrem zapewniającym optymalne zamrażanie. Zamrażanie kriogeniczne jest szczególnie dobrym sposobem zapobiegania zepsucia organoleptycznego (utraty tekstury i odwodnienia) wrażliwych artykułów spożywczych, takich jak mięso, owoce morza, warzywa i owoce.

Sprzedaż mrożonej żywności rośnie w skali globalnej. Zamrażanie chroni jakość produktów spożywczych przy zachowaniu konkurencyjnej ceny. Sama technika zamrażania, podobnie jak rynek mrożonej żywności, rozwija się, stając się szybszą, wydajniejszą i zarazem tańszą. Aby w dalszym ciągu służyć interesom konsumentów, którzy oczekują produktów wysokiej jakości, zarówno w odniesieniu do smaku jak i wartości odżywczych, a którzy chcą poświęcać mniej czasu na przygotowywanie posiłków, musimy lepiej zrozumieć podstawy tego procesu i jego wpływu na żywność. Niniejszy artykuł ma na celu zaprezentowanie istniejących danych naukowych dotyczących technologii zamrażania na właściwości organoleptyczne (np. smak, tekstura, zapach i wygląd) wrażliwych artykułów spożywczych, takich jak mięso, owoce i warzywa, a nawet ryby i owoce morza.

Proces zamrażania

W przeciwieństwie do tego, co się powszechnie sądzi, zamrożona żywność nie jest całkowicie stabilna. Choć produkt jest stabilny mikrobiologicznie, wciąż pozostaje wrażliwy na reakcje fizyczne i biochemiczne, co może wpłynąć na jego właściwości organoleptyczne. Jest to bardziej zrozumiałe, kiedy przyjrzymy się proporcjom zamrożonej wody, którą możemy znaleźć w różnych zamrożonych produktach. Za przykład weźmy produkty pochodzenia zwierzęcego, jak to pokazano w tabeli 1.

W przypadku produktów takich jak mięso, w ustabilizowanej temperaturze -20°C procent niezamrożonej wody nadal wynosi powyżej 10% łącznej zawartości wody w produkcie. Ta ciekła część ma określoną charakterystykę. Jest ona progresywnie wzbogacana za pomocą różnych rozpuszczonych substancji, gdyż coraz więcej wody tworzy kryształki lodu. Nosi to nazwę fazy koncentracji zamrażania podczas, której występuje duża liczba zmian wraz ze starzeniem się produktów. Ogólnie rzecz biorąc, ta faza pozwala na ponowne grupowanie enzymów i ich substratów w obrębie określonej objętości płynu, co może przyspieszyć niektóre reakcje pomimo efektu opóźniania w przypadku niskich temperatur.

Kinetyka spadku temperatury w procesie zamrażania (a zatem stosowana technika mrożenia) wpływa na charakterystykę (ilość i rozmiar) oraz rozrost kryształów:

• tempo zarodkowania – jest to liczba jąder uformowanych w jednostce czasu. Parametr ten rośnie wraz z szybszym tempem schładzania. Na przykład każdy stopień dochładzania mnoży tempo zarodkowania przez 10;
• tempo rozrostu kryształów – rozrost kryształów jest powiązany z możliwościami usuwania ciepła w miejscu formowania się kryształów lodu (w odniesieniu do charakterystyki produktu i temperatury nośnika);
• rozmiar kryształów – zależy to od dwóch poprzednich czynników. Formowanie się dużej ilości jąder, jak również szybkie tempo rozrostu zachęca do formowania się małych kryształów.

W wielu przypadkach pogorszenie związane z występowaniem lodu można wyjaśnić sztywnością i rozmiarem kryształów w obrębie struktury komórkowej żywności. Wiąże się to z występowaniem ciśnienia mechanicznego, które może uszkodzić strukturę komórkową produktów takich jak mięso, owoce i warzywa. Rysunek 1 przedstawia rozmiar i rozkład kryształów w zależności od kinetyki zamrażania.

Rys. 1. Ilustracja przedstawiająca formowanie się kryształów zgodnie z kinetyką zamrażania

Charakterystyka różnych technologii zamrażania

Przed dokładniejszym przyjrzeniem się wpływowi technologii zamrażania na strukturę żywności konieczne jest przypomnienie głównej charakterystyki technologii używanych do przemysłowego zamrażania:

• Schładzanie mechaniczne: jest to termin służący do opisywania tradycyjnych zamrażarek z cyklem kompresji parowania, które działają zwykle w temperaturach od -20°C do -50°C;
• Zamrażanie kriogeniczne jest osiągane za pomocą cieczy kriogenicznych, takich jak azot czy dwutlenek węgla i normalnie odbywa się w temperaturach poniżej -70°C.

Te zauważalne różnice temperatury wiążą się z odmienną kinetyką zamrażania między dwiema technologiami. Rysunek 2 pokazuje typowy czas zamrażania (czas wymagany dla spadku temperatury w środku produktu z -1°C do -7°C) steku wołowego (200 g, 2 cm grubości), zgodnie z używaną techniką zamrażania.

Duża różnica temperatur między produktem a czynnikiem zamrażania, tak jak w przypadku zamrażania kriogenicznego, wiąże się ze znacznie krótszym czasem zamrażania niż w przypadku zamrażania mechanicznego. Te kinetyki schładzania są w dużym stopniu odpowiedzialne za różnice w poziomach pogorszenia jakości dostrzeganego w produkcie gotowym, kiedy porównujemy wpływ technologii zamrażania z jakością żywności.

Rys. 2. Typowy czas zamrażania steku wołowego zgodnie z techniką zamrażania

Wpływ zamrażania na jakość żywności

(...)

Zmiana mechaniczna

(...)

Odwodnienie

(...)

Podsumowanie

Liczne badania nad zmianami stanu produktów spożywczych wykazały wpływ zamrażania i metod przechowywania na właściwości organoleptyczne produktów po rozmrożeniu. Tempo zamrażania jest kluczowym parametrem zapewniającym optymalne zamrażanie. Zamrażanie kriogeniczne jest szczególnie dobrym sposobem zapobiegania zepsucia organoleptycznego (utraty tekstury i odwodnienia) wrażliwych artykułów spożywczych, takich jak owoce morza, owoce i mięso.

Adrien AGOULON
dyrektor Agro-Hall

Materiał AIR PRODUCTS

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 08/2013