Współczesne techniki zamrażania – możliwości poprawy kinetyki procesu oraz przebiegu krystalizacji

• Autorzy: Bogdanowicz J. , Mozolewski W. , Rybaczek S.

Identyfikatory

DOI

10.15199/65.2018.8.5

Warianty tytułu

EN

Advanced freezing techniques – possibilities of improving the process kinetics and the course of crystallization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zamrażanie jest efektywną i powszechnie stosowaną metodą utrwalania żywności. Proces zamrażania produktów spożywczych jest związany z przemianą fazową zawartej w nich wody. Finalna jakość mrożonego produktu jest silnie uzależniona od morfologii formujących się kryształków lodu, które w fazie wzrostu mogą powodować nieodwracalne uszkodzenia mechaniczne jego mikrostruktury. W celu poprawy efektywnści procesu zamrażania kontrolowana musi być szybkość przechłodzenia produktu i temperatura zarodkowania lodu. Niniejszy artykuł przeglądowy przedstawia kilka nowatorskich technologii umożliwiających kontrolowanie krystalizacji lodu podczas zamrażania, takich jak zamrażanie przy użyciu wysokiego ciśnienia, ultradźwięków, fal radiowych, pola elektrycznego oraz pola magnetycznego. Szczegółowo omówiono mechanizmy oddziływania na nukleację, wpływ na właściwości organoleptyczne produktów spożywczych oraz możliwości praktycznego zastosowania na skalę przemysłową.

EN

Freezing is the effective and widely used food preservation method. The freezing process of food products is related to the phase metamorphosis of the contained water. The final quality of the frozen product is strongly dependent on the morphology of the forming ice crystals, which in the growth phase can cause irreversible mechanical damage to its microstructure. The supercooling rate of the product and ice nucleation temperature need to be controlled to improve the efficiency of the freezing process. The following review article is focused on the several novel technologies for controlling ice crystallization during freezing, such as freezing withuse of high pressure, ultrasound, radio waves, electric field and magnetic field. The mechanisms of the impact on the nucleation, the influence on the organoleptic properties of food products and the possibility of practical industrial applications were extensively discussed.

Słowa kluczowe

PL

zaawansowane techniki mrożenia; mikrostruktura; zarodkowanie lodu; przechłodzenie

EN

advanced freezing techniques; microstructure; ice nucleation; supercooling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Spożywczy
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 72, nr 8
• Strony: 28--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Bogdanowicz J.

• Katedra Technologii i Chemii Mięsa, Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Mozolewski W.

• Katedra Technologii i Chemii Mięsa, Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Rybaczek S.

• Katedra Technologii i Chemii Mięsa, Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Bibliografia

• [1] Boles Jane A., Janis E. Anese Monica, Lara Manzocco, Agnese Panozzo, Paola Beraldo, Martina Foschia, Maria C. Nicoli. 2012. „Effect of radiofrequency assisted freezing on meat microstructure and quality”. Food Research International 46 : 50-54.
• [2] Swan. 1996. “Effect of post-slaughter processing and freezing on the functionality of hot-boned meat from young bull”. Meat Science 44(1-2) : 11-18.
• [3] Cheng Lina, Da-Wen Sun, Zhiwei Zhu, Zi Zhang. 2017. “Emerging techniques for assisting and accelerating food freezing processes: A review of recent research progresses”. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 57(4): 769-781.
• [4] Cheng Xin-feng, Min Zhang, Benu Adhikari, Md N. Islam, Bao-guo Xu. 2014. “Effect of ultrasound irradiation on some freezing parameters of ultrasound-assisted immersion freezing of strawberries”. International Journal of Refrigeration 44: 49-55.
• [5] Choi Yun S., Su K. Ku, Ji Y. Jeong, Ki H. Jeon, Young B. Kim. 2015. “Changes in ultrastructure and sensory characteristics on electro-magnetic and air blast freezing of beef during frozen storage”. Korean Journal for Food Science of Animal Resources 35 : 27-34.
• [6] Dalvi-Isfahan Mohsen, Nasser Hamdami, Alain Le-Bail, Epameinondas Xanthakis. 2016. “The principles of high voltage electric field and its application in food processing: A review”. Food Research International 89(1): 48-62.
• [7] Dalvi-Isfahan Mohsen, Nasser Hamdami, Epameinondas Xanthakis, Alain Le-Bail. 2017. “Review on the control of ice nucleation by ultrasound waves, electric and magnetic fields”. Journal of Food Engineering 195: 222-234.
• [8] Do Gab S., Yasuyuki Sagara, Mizuho Tabata, Ken-ichi Kudoh, Toshiro Higuchi. 2004. “Three-dimensional measurement of ice crystals in frozen beef with a micro-slicer image processing system”. International Journal of Refrigeration 27(2): 184-190.
• [9] Fernandez Pedro P., Laura Otero, Berengere Guignon, Pedro D. Sanz. 2006. “High-pressure shift freezing versus high-pressure assisted freezing: Effects on the microstructure of a food model”. Food Hydrocolloids 20 : 510-522.
• [10] Fernandez-Martin Fernando, Laura Otero, Teresa M. Solas, Pedro D. Sanz. 2000. “Protein denaturation and structural damage during high-pressure-shift freezing of porcine and bovine muscle”. Journal of Food Science 65(6): 1002-1008.
• [11] Gaziński Bolesław. 2013. Przechowalnictwo żywności. Technika chłodnicza dla praktyków. Poznań: Systherm Technik.
• [12] Hafezparast-Moadab N., Nasser Hamdami, Mohsen Dalvi-Isfahan, Asgar Farahnaky. 2018. “Effects of radiofrequency-assisted freezing on microstructure and quality of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) fillet”. Innovative Food Science and Emerging Technologies 47: 81-87.
• [13] Kim Young B., Sung M. Woo, Ji Y. Jeong, Su K. Ku, Jin W. Jeong, Jun S. Kum, Eun M. Kim. 2013. “Temperature changes during freezing and effect of physicochemical properties after thawing on meat by air blast and magnetic resonance quick freezing”. Korean Journal for Food Science of Animal Resources 33(6) :763–71.
• [14] Kondratowicz Jacek. 2005. “Zamrażanie w skroplonych gazach a jakość mięsa wołowego”. Magazyn Przemysłu Mięsnego 8-9: 86-87.
• [15] Molina-Garcia Antonio D., Laura Otero, Miriam N. Martino, Noemi E. Zaritzky, Jacek Arabas, Janusz Szczepek, Pedro D. Sanz. 2004. „Ice VI freezing of meat: supercooling and ultrastructural studies”. Meat Science 66(3): 709-718.
• [16] Muthukumaran Arun, Valerie Orsat, T. R. Bajgai, Vijaya G. S. Raghavan. 2009. „Effect of high electric field on food processing”. W Novel food processing effects on rheological and functional properties, red. Jasim Ahmed, Hosahalli S. Ramaswamy, Stefan Kasapis, Joyce I. Boye, 35-46. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press.
• [17] Otero Laura, Miriam Perez-Mateos, Antonio C. Rodriguez, Pedro D. Sanz. 2017. „Electromagnetic freezing: Effects of weak oscillating magnetic fields on crab sticks”. Journal of Food Engineering 200: 87-94.
• [18] Otero Laura, Antonio C. Rodriguez, Miriam Perez-Mateos, Pedro D. Sanz. 2016. „Effects of magnetic fields on freezing: application to biological products”. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 15(3): 646-667.
• [19] Su Guangming, Hosahalli S. Ramaswamy, Songming Zhu, Yong Yu, Feifei Hu, Menglong Xu. 2014. „Thermal characterization and ice crystal analysis in pressure shift freezing of different muscle (shrimp and porcine liver) versus conventional freezing method”. Innovative Food Science and Emerging Technologies 26 : 40-50.
• [20] Suzuki Toru, Yiri Takeuchi, Kazunori Masuda, Manabu Watanabe, Ryo Shirakashi, Yutaka Fukuda, Takaharu Tsuruta, Kazutaka Yamamoto, Nobumitsu Koga, Naoya Hiruma, Jun Ichioka, Kiyoshi Takai. 2009 „Experimental investigation of effectiveness of magnetic field on food freezing process”. Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers 26: 371–86.
• [21] Wei Sun, Xu Xiaobin, Zhang Hong, Xu Chuanxiang. 2008. „Effects of dipole polarization of water molecules on ice formation under an electrostatic field”. Cryobiology 56(1) : 93-99.
• [22] Wiktor Artur, Matthias Schulz, Erik Voigt, Dorota Witrowa-Rajchert, Dietrich Knorr. 2015. „The effect of pulsed electric field treatment on immersion freezing, thawing and selected properties of apple tissue”. Journal of Food Engineering 146: 8-16.
• [23] Xanthakis Epameinondas, Michel Havet, Sylvie Chevallier, Jerome Abadie, Alain Le-Bail. 2013. „Effect of static electric field on ice crystal size reduction during freezing of pork meat”. Innovative Food Science & Emerging Technologies 20 : 115-120.
• [24] Xu Bao-guo, Min Zhang, Bhesh Bhandari, Xin-feng Cheng, Md N. Islam. 2015. „Effect of ultrasound-assisted freezing on the physico-chemical properties and volatile compounds of red radish”. Ultrasonics Sonochemistry 27 : 316-324.
• [25] Zhang Mingcheng, Haili Niu, Qian Chen, Xiufang Xia, Baohua Kong. 2018. „Influence of ultrasound-assisted immersion freezing on the freezing rate and quality of porcine longissimus muscles”. Meat Science 136: 1-8.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).