Rozpoczynamy nową serię artykułów zatytułowaną „Co trzeba wiedzieć o układach chłodniczych”. Opierają się one na wielu bezpłatnych modułach eLearning firmy Danfoss do samodzielnej nauki, przeznaczonych zarówno dla osób początkujących, jak i dla fachowców w dziedzinie chłodnictwa. W pierwszym artykule z serii omówione zostało jedno z najważniejszych zastosowań chłodnictwa: komora chłodnicza, a także szczególne cechy, sposoby i powody przechowywania produktów w warunkach chłodniczych.

Przeznaczenie komory chłodniczej

Komora chłodnicza jest to chłodzone pomieszczenie do przechowywania żywności, zapobiegająca obniżeniu się jakości łatwo psujących się produktów spożywczych. Podstawowym zadaniem komory chłodniczej jest chłodzenie świeżej, wstępnie schłodzonej i zamrożonej żywności. W warunkach chłodniczych przechowuje się takie produkty jak mięso, jaja, produkty mleczne, mrożonki, ryby, warzywa, owoce i napoje. Przechowywanie tak różnych produktów wymaga uwzględnienia wielu czynników. Takie produkty jak mięso są „martwe”, tzn. procesy psucia się produktu rozpoczynają się tuż po uboju. Z kolei takie rodzaje żywności jak owoce i warzywa są wciąż „żywe”. Ich metabolizm nie zatrzymuje się po zbiorach, więc aby zapobiec obniżeniu się ich jakości, należy utrzymywać je w warunkach odpowiedniej wilgotności i temperatury.

Wilgotność ma również duże znaczenie dla mięsa, chociaż utraty wilgoci nie widać od razu po produkcie — jej konsekwencją jest pewne zmniejszenie zysku ze sprzedaży na podstawie masy, a nie wycofanie ze sprzedaży. Niektóre przetwory i napoje mleczne trzeba przechowywać w temperaturze niższej od pewnej wartości, aby zapobiec wystąpieniu reakcji chemicznych i procesów mikrobiologicznych, które spowodowałyby pogorszenie jakości tych produktów.

Jakość żywności

Co oznacza jakość żywności? Pojęciem tym określa się zarówno własności fizyczne, jak i wrażenia zmysłowe konsumentów. Do czynników odczuwanych indywidualnie zalicza się smak, kolor, zapach i konsystencję. Własności fizyczne obejmują rodzaje i poziomy skażenia bakteryjnego, procesy chemiczne oraz rodzaje i ilość dodanych środków konserwujących. Jakość żywności można zapewnić wieloma różnymi sposobami. W celu zachowania jakości artykułów spożywczych stosuje się różne metody konserwacji i przechowywania, takie jak chłodzenie, wysuszanie, solenie, konserwowanie w cukrze, wędzenie, puszkowanie, napromienianie i ochrona przed światłem. W tym artykule przedstawiono tylko chłodzenie artykułów spożywczych jako sposób zachowania ich jakości. Po bliższym zbadaniu okazuje się, że na jakość żywności przechowywanej w chłodni wpływa wiele czynników.

Przykładem są procesy mikrobiologiczne w składowanych produktach, m.in. rozmnażanie się mikroorganizmów na powierzchni produktów i w ich wnętrzu oraz rozwój bakterii na ich powierzchni. Na stan produktów mogą także wpływać procesy chemiczne, takie jak utlenianie i hydroliza. W wielu takich procesach biorą udział enzymy w produktach, pełniące rolę katalizatorów, które przyspieszają reakcję. Przykładem skutków procesów chemicznych jest pogorszenie się jakości tkanki łącznej w wołowinie.

Na stan artykułów spożywczych wpływają również procesy mechaniczne, w tym pakowanie i przenoszenie. Transport i przeładunek żywności to typowe procesy mechaniczne wpływające na jej jakość. Kolejnym czynnikiem jest wilgoć w chłodni. W takich pomieszczeniach zwykle utrzymuje się wysoki poziom wilgotności, aby zapobiec wyschnięciu chłodzonych towarów. Jeszcze innym istotnym czynnikiem jest natężenie przepływu powietrza. Należy stosować odpowiednią średnią wartość – natężenie przepływu powietrza nie może być zbyt duże (zwiększałoby stopień wysuszanie), ani zbyt małe (powodowałoby rozwarstwienie powietrza, a co za tym idzie, na pogorszenie procesów chłodzenia). W przypadku niektórych odmian owoców, np. jabłek i gruszek, modyfikuje się nawet skład atmosfery w chłodni w celu zachowania ich jakości. W tym celu zwiększa się udział dwutlenku węgla w powietrzu, co spowalnia procesy oddychania i gnicia, a w efekcie przedłuża okres przechowywania. Dla plantatorów owoców każdy dodatkowy dzień okresu przechowywania ma duże znaczenie ekonomiczne.

Dla specjalistów w dziedzinie chłodnictwa najistotniejszym aspektem chłodni jest proces chłodzenia. Instalacja chłodnicza musi utrzymywać temperaturę na żądanym poziomie. Z reguły okres przechowywania można przedłużyć, zmieniając temperaturę.

Wpływ temperatury na okres przechowywania

Wpływ temperatury

Temperatura ma znaczny wpływ na mikrobiologiczne i chemiczne procesy zachodzące w produktach spożywczych. Niska temperatura spowalnia rozwój mikroorganizmów. Ogólnie rzecz biorąc, szybkość ich rozwoju zmienia się wykładniczo względem temperatury, co oznacza, że już podwyższenie temperatury o kilka stopni powoduje wyraźny wzrost szybkości rozwoju. Dla wielu mikrobów optymalne warunki rozwoju zapewnia temperatura powyżej 0°C. Są jednak i takie organizmy, które rozmnażają się także w niższej temperaturze, nawet -12°C. Głębokie mrożenie produktów z reguły zabija tylko od 10 do 90% mikroorganizmów. Innymi słowy, nie jest możliwa sterylizacja produktów przez zamrażanie. Mikroorganizmami, które czasami można zabić przez głębokie mrożenie, są pasożyty. Do tego celu zwykle wystarcza kilkudniowe przechowywanie produktów w temperaturze -20°C (np. przez tydzień). Temperatura wpływa także na procesy chemiczne. Im niższa temperatura, tym wolniejszy przebieg reakcji chemicznych, przy czym jednak większości reakcji nie można całkowicie zatrzymać, obniżając temperaturę. Takie procesy przebiegają nadal aż do poziomu zera bezwzględnego (-273,15°C). W pewnych przypadkach (np. przechowywanie wołowiny) określony rodzaj degradacji tkanki jest wręcz pożądany. Przy schładzaniu świeżej żywności, np. mięsa, ważne jest, aby nie obniżać temperatury zbyt szybko, ponieważ mogłoby to spowodować uszkodzenie produktu. W przypadku owoców i warzyw temperatura wpływa na metabolizm, a co za tym idzie, na ilość ciepła wydzielanego w procesach oddychania.

Wilgotność i natężenie przepływu powietrza

Na jakość żywności wpływa także wilgotność. Zawartość wilgoci w otaczającym powietrzu odgrywa dużą rolę w rozwoju mikroorganizmów. Sprzyja mu także zawartość wilgoci w produktach spożywczych. W atmosferze o niskiej wilgotności produkty tracą wilgoć, więc spada ich masa i jakość. Wynika stąd, że aby zapewnić świeżość i dłuższy okres trwałości artykułów spożywczych, trzeba utrzymywać określony poziom wilgotności w otaczającym je powietrzu. Ciągłe zachowywanie odpowiedniej zawartości wilgoci wymaga z kolei utrzymywania stałej temperatury.

Oprócz zawartości wilgoci dla jakości ważne jest także natężenie przepływu powietrza. Dobrą jakość powietrza w chłodni zapewnia odpowiednia szybkość wymiany powietrza (zastępowanie obecnego powietrza świeżym), ale natężenie jego przepływu wpływa także na chłodzenie i wysuszanie produktów: kiedy powietrze przemieszcza się szybciej, ciepło jest szybciej odprowadzane z produktu, ale jednocześnie przyspiesza się jego wysuszanie.

Szybsze odwadnianie oznacza, że z produktów zostanie usunięta większa ilość wody, więc będą one cechować się mniejszą zawartością wilgoci. Wniosek: w chłodni należy zapewnić odpowiednią prędkość przepływu powietrza. Współczynnik produktu (Product Factor, PF) zależy od natężenia przepływu powietrza i rodzaju żywności. Z reguły im wyższe natężenie przepływu powietrza, tym wyższy współczynnik produktu, ale jednocześnie wyższe tempo wysuszania. Powierzchnia niektórych produktów (np. sałaty i grzybów) sprzyja odwadnianiu, natomiast innych (np. jabłek) jest pod tym względem bardziej odporna.

Współczynnik 1F dla poszczególnych produktów

Podsumowanie

W ten sposób kończymy pierwszą część prezentacji poświęconej komorom chłodniczym i chłodzonym produktom. W kolejnej części zajmiemy się kwestią budowy odpowiedniej chłodni. Skupimy się na praktycznych wyzwaniach i wymaganiach dotyczących przygotowania właściwych warunków przechowywania produktów.

Stephan BACHMANN
Danfoss Refrigeration Systems