Mrożenie owoców miękkich. Cz. 2. Technologie, Urządzenia
Ocena użytkowników: / 14
SłabyŚwietny 
Data dodania: 07.09.2014

W niniejszej publikacji opisano technologię zamrażania owoców miękkich oraz dokonano przykładowego przeglądu istniejących i stosowanych do tego procesu urządzeń. Artykuł jest kontynuacją zapoczątkowanego we wcześniejszej publikacji, tematu, który dotyczył mrożenia owoców miękkich według obowiązujących norm i przepisów w krajach Unii Europejskich (CHiK 6/2014).

 

Metody fizyczne oparte na zastosowaniu obniżonej temperatury zajmują poczesne miejsce w nowoczesnej technologii żywności. Zamrażanie chroni jakość produktów spożywczych przy zachowaniu konkurencyjnej ceny. Niskie temperatury wstrzymują działalność drobnoustrojów powodujących psucie się produktów oraz znacznie zwalniają przebieg procesów enzymatycznych, biochemicznych, jakie zachodzą w żywności niezamrożonej [7, 15]. Aby służyć interesom konsumentów, którzy oczekują produktów wysokiej jakości, zarówno w odniesieniu do smaku jak i wartości odżywczych, i chcą poświęcać mniej czasu na przygotowywanie posiłków, należy lepiej zrozumieć podstawy tego procesu i jego wpływu na żywność [1, 6]. Proces zamrażania, obok normalnych zjawisk typowych dla roztworów, powoduje niszczenie struktury tkankowej i zahamowanie przebiegu procesów biologicznych. Jednym z najbardziej widocznych skutków procesu zamrażania jest zmiana właściwości błony komórkowej, która traci zdolność półprzepuszczalności, a po rozmrożeniu traci turgor, jest wiotka, następuje wyciek soku. Komórki nie mają już zdolności kurczenia lub pęcznienia pod wpływem roztworów hiper- lub hipotonicznych. Szybkość zamrażania i związana z nim wielkość narastających kryształów ma bezpośredni wpływ na zniszczenie struktury komórkowej produktu i wyciek przy rozmrażaniu [1, 6]. Przy małej szybkości zamrażania powstaje niewiele ośrodków krystalizacji, a kryształy lodowe zwiększają się do stosunkowo dużych rozmiarów i przenikają nieraz przez dziesiątki komórek, niszcząc ich ściany. Oprócz tego przy powolnym zamrażaniu kryształy lodu tworzą się najpierw w przestrzeniach międzykomórkowych, a następnie wewnątrz komórki. Zwiększenie szybkości zamrażania gwarantuje powstanie większej ilości małych kryształów, a w rezultacie mniejsze zniszczenie struktury tkankowej [1]. Kontrola wzrostu kryształów jest głównym problemem przy produkcji mrożonej żywności. Powstające kryształy mają bezpośredni wpływ na wygląd i strukturę żywności po rozmrożeniu. Niektóre substancje, np. sacharydy, mają zdolność zapobiegania krzepnięciu wody, czyli powstawaniu zarodków krystalizacji, jak również wpływają na wielkość powstających kryształów [1, 6]. Rysunek 1. przedstawia rozmiar i rozkład kryształów w zależności od kinetyki zamrażania.

Szybkość zamrażania ma decydujący wpływ na jakość produktu. Zależy ona od grubości (średnicy) produktu, jego własności fizyko-termicznych oraz rodzaju procesu i intensywności wymiany ciepła. Produkty szybko zamrożone nie tracą swych podstawowych wartości produktu świeżego i mają mniejszy ubytek na wadze [6, 15].

 

2014-08-34-1

Rys. 1. Ilustracja przedstawiająca formowanie się kryształów zgodnie z kinetyką zamrażania [1]: 1 – kryształy lodu; 2 – jądra komórkowe; 3 – ściany komórkowe

 

Technologia zamrażania i przykładowe urządzenia stosowane w procesie zamrażania

Przygotowanie surowca do procesu zamrażania zostało szczegółowo opisane w I części artykułu [5]. Proces technologiczny mrożenia różnego rodzaju owoców miękkich przedstawiono na rysunkach 2÷6.

 

2014-08-35-1

Rys. 2. Schemat procesu mrożenia: truskawki, wiśnie, porzeczki czarne i czerwone, aronia i agrest – część I [8]

Rys. 3. Schemat procesu mrożenia: maliny i borówki czernicy część I [8]

Rys. 4. Schemat procesu przygotowania i pakowania owoców zamrożonych – etap II [8]

Rys. 5. Schemat procesu kalibrowania owoców zamrożonych [8]

Rys. 6. Schemat procesu czyszczenia owoców jagodowych zamrożonych, takich jak: borówki czernicy, porzeczki czarne i czerwone, aronia oraz agrest [8]

 

Ważenie, przebieranie, mycie, sortowanie, osuszanie owoców

Surowiec dostarczony do produkcji kierowany jest do płuczek. Urządzenia te mogą posiadać otwarty lub zamknięty system obiegu wody. Dzięki zastosowaniu pokładów kaskadowych uzyskuje się pełne omywanie materiału. Pod wpływem ruchu wibracyjnego surowiec przy wylocie jest już wstępnie odwodniony [13]. Owoce takie jak maliny i borówka nie poddaje się procesowi mycia ze względu na ich delikatną strukturę. Zasyp owoców odbywa się na taśmę przy użyciu tunelu, a następnie ręcznie przebiera, w celu wysortowania zanieczyszczeń organicznych. Przebieranie wszystkich rodzajów owoców miękkich odbywa się na taśmach inspekcyjnych, gdzie dodatkowo jeszcze myty wcześniej surowiec jest osuszany, za pomocą osuszacza wentylatorowego [6, 8]. Wszystkie wymienione urządzenia połączone są odpowiednim systemem przenośników i ześlizgów. Mieszanie owoców z cukrem lub zalewanie ich roztworem cukru stanowi dość skuteczną metodę przeciwdziałającą obniżeniu się jakości mrożonych produktów ze względu na proces ulatniania, usuwając w ten sposób powietrze z przestrzeni międzykomórkowych. Cukier stosowany jest głównie w przypadku owoców miękkich. Zabieg ten wykazuje poprawę jakości mrożonych owoców i powinien być wykonany 1-2 godziny przed mrożeniami, aby cukier mógł przeniknąć do tkanek. Ilość dodanego cukru powinna być taka, aby stężenie ekstraktu wyniosło 30% [6].

 

2014-08-36-1

Rys. 7. Schemat zamrażarki fluidyzacyjno-taśmowej typu SBL 4L8N firmy SAMIFI BABCOCK [14, 15]: 1 – podajnik surowca; 2 – system mycia i suszenia taśmy; 3 – taśma I (omrażania); 4 – taśma II (domrażania); 5 – wentylatory promieniowe; 6 – silnik napędu wentylatorów taśmy I; 7 – silnik napędu wentylatorów taśmy II; 8 – przewód z otworami do natrysku żywą parą; 9 – obudowa izolowana tunelu; 10 – zsyp zamrożonego produktu; 11 – napęd taśmy II

 

Fluidyzacyjne zamrażanie owoców miękkich

Największym przełomem funkcjonowania procesów przemysłowego zamrażania produktów luzem jest fluidyzacyjna metoda zamrażania. W miejsce żmudnego i pracochłonnego, parogodzinnego procesu mrożenia na sitach i stelażach oraz jeszcze trudniejszego rozbijania bloków i zlepieńców, owoce popłynęły przez aparat strumieniem, zamrażając się w formie sypkiej w ciągu kilku minut [6, 16, 22]. Istotą metody fluidyzacji jest zawieszenie ziaren ciała stałego unoszonego w płynącym do góry strumieniu ciekłego czynnika (np. azo tu, dwutlenku węgla) lub gazu. Złoże ziaren ciała stałego jest intensywnie mieszane, po przekroczeniu pewnej prędkości strumienia cząstki unoszą się i przechodzą w stan półzawieszony, czyli fluidalny, przyjmując wiele właściwości cieczy. Podobnie jak w cieczy, w warstwie fluidalnej cząstki lżejsze o mniejszych wymiarach układają się w górnej partii, a większe (cięższe) w dolnej. Gdy złoże fluidalne zostanie przechylone, warstwa natychmiast układa się w poziomie. Jeżeli do złoża na jednym końcu dosypie się dodatkową porcję produktu, to popłynie ona samoczynnie w kierunku drugiego końca, wyrównując poziom warstwy na całej jego powierzchni. Taki stan zapewnia duże rozwinięcie powierzchni kontaktu między ziarnami i płynem, co znacznie ułatwia przebieg procesów cieplnych i dyfuzyjnych zachodzących między fazą stałą i ciekłą lub gazową.

Proces fluidyzacji odbywa się w tunelach zamrażalniczych tradycyjnych, w których oziębianie medium (powietrze, ciecz) następuje wskutek przekazywania ciepła do parowników instalacji chłodniczej pracującej w zamkniętym lewobieżnym obiegu Carnota [16]. W nowoczesnym przetwórstwie żywności stosuje się obecnie tunele zamrażalnicze 2-taśmowe, pracujące w systemie pracy ciągłej, będące integralną częścią linii przetwórczej (rys. 7.). W obecnych rozwiązaniach obydwie taśmy mają niezależne mechanizmy napędowe, z bezstopniową regulacją szybkości przesuwu. W ten sposób reguluje się czas wstępnego omrażania cząstek i czas pełnego cyklu zamrażania. O grubości warstw surowca na taśmie decyduje szybkość ich przesuwu oraz tempo podaży surowca na linię produkcyjną. Na taśmie I zwanej taśmą omrażania zamarza woda powierzchniowa oraz cienka warstwa powierzchni cząstek (crust freezing). Na taśmie II – domrażania, następuje pełne zamrożenie produktu do temperatury założonej w technologii procesu, zwykle od -18oC do -20oC (deep freezing). Warunki pracy tych taśm różnią się ze względu na mokre, często lepkie, miękkie i podatne na uszkodzenia cząstki surowca. Natomiast na taśmie II cząstki są już suche i znacznie trwalsze. Dlatego, aby otrzymać dobrej jakości produkt tj. dokładnie omrożony, sypki, nieprzymarzający do taśmy, na taśmie I stosuje się większe prędkości strumienia, a grubość warstwy nie przekracza 100 mm. Na taśmie II grubość warstwy może dochodzić nawet do 300 mm, a proces przebiega zwykle w warstwie nieruchomej lub lekko spulchnionej [6, 15]. Przykładowe wartości czasu zamrażania owoców miękkich przedstawiono w tabeli 1. Intensywny ruch powietrza wzmaga zamrażanie. Przyspieszony obieg powietrza ma jednak i ujemne strony, gdyż powoduje o wiele większy ubytek wagowy, ulatnianie się z produktu związków aromatycznych, nadmierne wysychanie powierzchni. Przy zamrażaniu mogą również wystąpić straty mechaniczne, czyli zbrylanie się produktu, przymarzanie do taśmy lub rusztu, uszkadzanie ziaren („koralowce”, zlepieńce), które obniżają jakość mrożonek oraz stwarzają duże kłopoty eksploatacyjne [6].

 

2014-08-36-3

 

Przykłady tuneli fluidyzacyjnych

(...)

 

Kriogeniczne zamrażanie owoców miękkich

(...)

 

Przykłady tuneli kriogenicznych

(...)

 

Pakowanie owoców

(...)

 

Magazynowanie owoców

(...)

 

Podsumowanie

Dynamiczny postęp w dziedzinie technologii zamrażania owoców miękkich jest w dużej mierze uwarunkowany rosnącymi potrzebami przemysłu spożywczego. Proces mrożenia stanowi kluczowy etap produkcji, w celu przedłużenia przydatności produktów do spożycia. Wieloletni wysiłek konstruktorów skupiał się na niełatwym procesie fluidyzacyjnego zamrażania owoców miękkich, niemniej jednak w efekcie są dzisiaj do dyspozycji doskonale opracowane aparaty, zamrażające surowiec także o obniżonej jakości przy minimalnym procencie strat. Jest to bardzo istotne również z punktu widzenia dietetycznego, bowiem zamrożone owoce nie tracą wartości odżywczych, nie pleśnieją, nie gniją. To forma przechowywania, w czasie której produkty tracą znacznie mniej witaminy A, C, witamin z grupy B niż podczas przechowywania innymi metodami. W mrożonkach straty składników mineralnych są niewielkie a prowitaminę A tracą tylko w 5÷10%. Niezależnie od tych strat, owoce mrożone bezpośrednio po ich zebraniu zachowują wysoką wartość odżywczą, porównywalną do ich świeżych odpowiedników. Mrożonki owocowe powinny odgrywać szczególną rolę w diecie szczególnie w okresie zimowo- wiosennym, (kiedy świeże produkty nie są już tak szeroko dostępne), gdyż stanowią uzupełnienie codziennej zdrowej diety, zapewniając człowiekowi dobre źródło pełnowartościowych składników odżywczych.

 

dr inż. Beata GRABOWSKA

 

LITERATURA:

[1] AGOULON A.: Wpływ parametrów mrożenia na charakterystykę żywności. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo – Warzywny. 2013. 10.
[2] BETLIŃSKI Ł., BONCA Z.: Urządzenia typu LIN do kriogenicznego zamrażania produktów żywnościowych. Cz. 1. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna. 2/2001. 61–65.
[3] BETLIŃSKI Ł., BONCA Z.: Urządzenia typu LIN do kriogenicznego zamrażania produktów żywnościowych. Cz. 2. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna. 3/2001. 100–104.
[4] GAZDA W.: Techniki kriogenicznego chłodzenia i zamrażania. Przemysł Spożywczy. 9/2010.
[5] GRABOWSKA B.: Mrożenia owoców miękkich. Cześć I. Normy i Przepisy. Chłodnictwo&Klimatyzacja. 6/2014.
[6] GRUDA Z., POSTOLSKI J.: Zamrażanie żywności. Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa. 1999.
[7] Materiał informacyjny firmy Air Liquide: Mrożenie kriogeniczne – technologia z przyszłością. Chłodnictwo & Klimatyzacja. 7/2011. 56–57.
[8] Materiały informacyjne http://www.leonard.kolasa.priv.pl
[9] Materiały informacyjne firmy Air Liquide: http://www.air-liquide.pl/
[10] Materiały informacyjne firmy JBTFOODTECH: http://www.jbtfoodtech.com/
[11] Materiały informacyjne firmy Linde Gaz Polska Sp. z o.o.: http://www.linde-gaz.pl
[12] Materiały informacyjne firmy Unidex: http://unidex.pl
[13] Materiały informacyjne firmy Vibro Eco Tech Sp. z o.o.: http://www.vet.com.pl
[14] Materiały informacyjne firmy SAMIFI-BABCOCK: http://www.samifi.com
[15] PAŁACHA Z., ŁABA R.: Ocena eksploatacyjna zamrażarki fluidyzacyjno – taśmowej typu SBL 4L8N firmy SAMIFI-BABCOCK. Chłodnictwo. 10/2005. 39–43.
[16] PANCER B.: Tunele fluidyzacyjne do mrożenia IQF – nowoczesna technologia. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo – Warzywny. 10/2009. 6–7.
[17] PAWLONKA G.: Kierunki rozwoju myśli technicznej w zakresie mrożenia gazami. Chłodnictwo. 9/2005. 44–47.
[18] PAWLONKA G., BETLIŃSKI Ł.: Mrożenie i schładzanie ciekłymi wczoraj i dziś. Przemysł Spożywczy. 10/2005. 32–34.
[19] PAŹDZIORA J.: Kriogeniczne zamrażanie żywności. Przegląd Techniczny. Gazeta Inżynierska. 2012. 26.
[20] PAŹDZIORA J.: Nowoczesne i skuteczne systemy kriogenicznego zamrażania żywności. Przemysł Spożywczy. 9/2011. 36.
[21] SALAMONIK I.: Wybrane technologie gazowe stosowane w sektorze owocowo-warzywnym. Przemysł Spożywczy. 7/2005. 22–23.
[22] STEINDEL M., KORDYLEWSKI E.: Przegląd urządzeń zamrażalniczych na rynku krajowym. Chłodnictwo i Klimatyzacja. 10/2005. 42–47.

 

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 08/2014

 

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Pompy ciepła 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.