Ім'я файлу: Влияние замораживания и холодильных технологий на качество и без
Розширення: docx
Розмір: 98кб.
Дата: 19.01.2022
скачати
Розширення: docx
Розмір: 98кб.
Дата: 19.01.2022
скачати
Влияние замораживания и холодильных технологий на качество и безопасность пищевых продуктов
Аннотация:
Аннотация: целью данного исследования является повышение уровня общих знаний о новых способах замораживания продуктов питания различных по происхождению (животного, растительного происхождения, рыбный продукт). Определение их влияния на объекты (изменения структуры клеток при замораживании, органолептические свойства и безопасность). Так же необходимо общее заключение о том, какие требования нужны для оптимального проведения замораживания пищевых продуктов. Для данного исследования были использованы интернет-ресурсы, в том числе рецензированные научные статьи, научно-популярные статьи, учебники, научные работы в области физики, биологии, химии. Проделанная работа позволила получить результаты, которые отвечают на следующие вопросы:
- что являет собой процесс замораживания продуктов: это охлаждение до температуры ниже температуры замерзания воду, которое происходит в специальных искусственных приборах - морозильных камерах;
- какие новые достижения произошли за последнее время среди разработок новых методов и способов замораживания: основные открытия сделаны в сторону холодильных покрытий с суперсмачиваемостью и пористой поверхностью, покрытой водоотталкивающими средствами, которые на нее наносят. Первые препятствуют образованию инея или льда, а вторые удаляют его, если даже он и образуется. Если раньше одной из проблем была токсичность используемых материалов, сейчас возможным стало применение материалов с абсолютной биосовместимостью;
- что происходит с объектом, какие изменения происходят с его микроструктурой, происходит ли клеточная дезорганизация: зависит от метода замораживания. Если это замораживание под высоким давлением, то, к сожалению, да. И нарушение строения клеток и денатурация, но способ имеет плюсы. При замораживании жидким азотом таких губительных последствий для объектов исследования не наблюдалось, но высока цена вопроса. Везде свои положительные и негативные стороны;
- отличие между замораживанием пищи растительного, животного происхождения и рыбы: заключается в различиях строения клеток. К примеру, растительная клетка даже в процессе замораживания остается «живой», в отличии от животной, так же они отличны по форме и органеллам. Кроме того, расположение миоцитов не предрасполагает к наличию большого количества жидкости, тогда как растительная имеет достаточно большой объем межклеточной жидкости и вакуолю, поддерживающую тургор клетки;
- оптимум температурного режима, который необходим, зависимо от вида продукта: растительная пища в основном требует температуры -18, а вот пища животного происхождения (свинина, к примеру) – минус 12 градусов Цельсия.
Все эти знания могут и должны найти применение в будущем. Это не должно остаться «на бумаге» так как перспективно в отношении уменьшения энергозатрат, расширение рынка экспорта и импорта, снижения цен и повышения качества продукции, увеличение сроков её хранения, улучшение свойств продуктов, даже возможно, сохранение её изначального состояния после размораживания.
Это может затронуть не только большие производства, а и прийти в наши с вами дома, давая возможность максимально увеличить пользу и снизить расходы.
Ключевые слова: заморозка, пищевые продукты животного, растительного происхождения, рыба, качество, размораживание.
Вступление
Как же нам повезло жить в 21 веке! Не без негативных сторон, не без проблем, но сегодня не о них, сегодня о позитивном. У нас есть машины, которые стирают вместо нас, моют посуду вместо нас и даже маленькие кругленькие роботы-пылесосы, обеспечивающие чистоту наших полов и катающие котиков. К холодильникам мы уже давно привыкли, казалось бы, что еще там придумывать. Но нет! И тут наука не остановилась и вы, возможно, будете удивлены тем, что ученые пытаются улучшить эту часть нашей с вами жизни. Множество умов занимаются разработкой улучшений в данной отрасли, ставя перед собой новые, казалось бы, невозможные задачи. Об этом и поговорим.
Уже давно мы начали замораживать продукты питания. С каждым годом мировой рынок замороженных продуктов шире и шире, что требует все больших затрат энергии. Будь то свежая зелень, фрукты, рыба, мясо, мороженое, да что угодно. Какие же цели ставят перед собой ученые? Их довольно таки много.
Перечислим их, но порядковый номер не будет значить тут важность, так как трудно выделить что-то более значимое. Итак,
номер один - безопасность пищевых продуктов;
второе – сохранение их качеств, таких как цвет, вкус, запах, которые исследовали Cheng, Sun, & Pu, Zhu, & Zhang, 2017a; Ma 2015; Xie, Xu, Zhu, и многие другие;
третье – экономичность использования электроэнергии, что напрямую связано с проблемой обледенения и/или образования инея на холодильных поверхностях. Эти вопросы перед собой поставили еще в 2017 году Liu, Li, предложив такую новую вещь, как системы суперсмачиваемости, кроме того, Khedir в уже далеком для нас 2013 году подтвердил возможность удаления капель еще до того, как образуется иней. А ещё раньше начало всему дали такие столпы великой науки физики как Юнг, Венцель, Касси. О них тоже скажем. Кроме систем суперсмачиваемости (SHSS), будут рассмотрены пористые поверхности со скользкой жидкостью (SLIPS). Если SHSS препятствует образованию льда или инея, то SLIPS способны удалять с поверхностей уже скопившийся лед.
Сегодня мы исследуем, что происходит с замороженными продуктами и как заморозка влияет на их качество. Статья ориентирована на опыт Европы и Америки. Посмотрим на всё это как биологи, физики и химики, проведём собственное исследование, а после сделаем общее заключение, отвечая на главный вопрос: как правильно хранить продукты, которые в конечном итоге попадает на наш стол и какие параметры заморозки нужны для того или иного продукта.
Наши зарубежные коллеги не перестают удивлять своими исследованиями. Читая работы, убеждаешься, что на первый план выходит не столько экономический интерес, сколько потребности человека. Сейчас мы имеем возможность узнать о замораживании практически всё. Рассмотрен вопрос со стороны химических изменений клеток продуктов, физические законы процессов заморозки и проведены исследования, позволяющие узнать безопасно ли это для человека. Хотя большинство методов продолжают исследовать, уже на сегодняшний день мы имеем довольно большой запас необходимой информации.
Проанализировав ряд зарубежных источников, можно сделать общий вывод о необходимости оптимизации процесса замораживания и размораживания пищевых продуктов, что имеет значение, как в промышленных, так и в малых масштабах. Предприняты достаточно успешные попытки влияния на все аспекты заморозки. Рассматриваются способы улучшения холодильных установок, среди которых выделены поверхности с суперсмачиваемостью, что попросту не позволяют влаге скапливаться и образовывать иней или лед, а так же пористые поверхности со способностью удалять мелкие скопившиеся кристаллы льда, благодаря водоотталкивающей жидкости или маслу, нанесенному на поверхность. Но не все так гладко, так как ученые столкнулись с проблемой токсичности используемых материалов и их недолговечности. Это одна сторона медали. Вторая - сами продукты. Нужно учитывать в первую очередь тип продукта, то есть, будет эта пища животного, растительного происхождения или это будет вообще рыбный продукт. Начиная со сбора урожая или убоя скота, а так же с этапа отлова рыбы уже нужна строгость и учет методов, так как даже тут имеются свои особенности. Как в дальнейшем повлияет заморозка и каким способом ее произвести, а так же, какие изменения претерпевает продукт. Сохранит ли он свои полезные свойства, структуру и вкус после таких приключений. До того, как пища попадет на столы для приготовления ее еще нужно разморозить и, что важно, сделать это правильно. Все эти ступени мы пройдем сегодня вместе.
После довольно таки масштабных исследований можно сделать определенные полезные для каждого выводы. Но для этого нужно посмотреть на процесс с разных сторон. Нельзя просто узнать о новом способе замораживания пищи и на этом поставить точку, потому что это, например, экономично выгодно. В этом и состоит преимущество данной статьи. Проведенные исследования поражают широтой охвата, вариациями и честностью сделанных выводов. Они предоставляют информацию на рассуждение общества, не скрывая негативные стороны, показывая плюсы и минусы методов.
Огромным плюсом, который можно выделить, является разделение продуктов питания на группы и исследование их по отдельности. Это сразу дает понять тот факт, что они требуют разных условий заморозки и размораживания, а так же будут иметь после этого разные сроки хранения. На этом этапе мы вспоминаем или узнаем строение клетки и разницу между клетками, понимаем разницу распределения воды и как следствие – как именно наше «что-то замерзает» и что с ним происходит. Не редкость ведь, когда заморозил, к примеру, щавель, вроде и лежал красиво, а не успел достать из морозилки – запах, мягко говоря, неприятный, а вкус так тем более. Да, вся причина в разнице строения клеток. От этого зависит подходящий способ замораживания.
Второй аспект, помогающий структурировать полученные знания – наличие указаний на то, подходит ли способ заморозки для промышленности или это больше для маломасштабных процессов.
Так же стоит выделить теоретический блок, которым, кстати, не стоит пренебрегать. Несмотря на сложность теории, знание хотя бы её основ помогает ответить на вопрос: зачем так много исследований и почему это так сложно сделать. Тут пригодятся знания физики и химии, но даже если в школе вы это пропустили или не поняли, никогда не поздно наверстать упущенное. Приятным моментом было в процессе изучения материалов получить подробные сведения именно о теории замораживания, процессе нуклеации и способах оптимизации процесса, подходящих для пищевых продуктов. Ведь просто заморозить – это мало, нужно сделать это безопасно. Токсичности материалов уделили не мало времени в исследованиях и результаты их общедоступны. Но ни минуты покоя, ни секунды покоя. Эта проблема уже решается и даже имеет перспективные результаты.
Недостатков в методах или выводах заметить так и не удалось. К всеобщей радости они натолкнули на размышления, работу и постановку собственных задач. Единственное, что осталось загадкой: есть ли холодильные установки, позволяющие максимально правильно заморозить продукты разных видов, сохранив при этом их полезные качества и не нарушив структуру.
На написание данной статьи мотивирует желание установить, какие же способы заморозки для каких продуктов наиболее подходят.
Наша цель состоит в детальном исследовании процесса изнутри и снаружи, так как в конечном итоге все это влияет на состояние здоровья человека.
Для этого мы поочередно рассмотрим микроструктуру пищевых продуктов разного происхождения и как от этого зависят изменения, происходящие в клетках. Затем разберемся, как именно происходит замораживание в установках из новых разработок ученых, в чем их достоинства и недостатки, существует ли опасность для человека и в чем она состоит и что вообще представляет собой процесс замораживания с точки зрения физики. Для удобства и лучшего понимания мы проиллюстрируем разницу строения клеток. Используем изображения клеток, что поможет понять разницу распределения в них воды, посмотрим на уравнение Юнга, состояния Венцеля и Касси. На основании полученных данных создадим таблицу продуктов, указав оптимальную температуру замораживания и его способ. И только после этого сделаем выводы, что из всего этого нужно знать для того, чтобы замораживание пищи стало более безопасным и дешевым, какие у этого процесса вообще перспективы и что требуется для еще большей оптимизации процесса и внедрения полученных знаний в практику. Нас интересует вопрос не со стороны промышленности и больших масштабов, а как обычных людей, которые хотят знать больше, использовать свои знания на практике и получить возможность питаться еще более правильно, поддерживая здоровье на должном уровне.
Было проанализировано влияние замораживания на такие продукты питания как свинина, морская рыба (треска), вишня, щавель, укроп, айва. Таким образом, мы смогли учесть почти все типы продуктов, которые чаще всего замораживает население стран России, Казахстана, Беларуси, Украины и другие.
Так же были изучены новые холодильные установки с супергодрофобностью и шероховатой поверхностью, покрытой жидкостью. Рассмотрены типы жидкости, её уровень безопасности, возможность применения в пищевой промышленности. Способы замораживания, среди которых замораживание под высоким давлением, замораживание ультразвуком, электрическим полем, радиочастотное и микроволновое оценены с точки зрения применения для мясных продуктов и растительной пищи.
Отдельно изучены результаты касательно замораживания морской рыбы.
В данных целях использовались следующие материалы: стати, найденные в интернете, отобранные по таким критериям как: написание на английском языке, рецензирование. Кроме того, была изучена общеобразовательная литература, учебники и статьи по физике (закон Юнга, состояние Венцеля, состояние Касси-Бекстера, процесс нуклеации), химии (поверхностное натяжение веществ, адгезия), биологии (различие между животной и растительной клеткой, распределение жидкости в клетке). Часто среди результатов попадались статьи на тему того, каким образом замораживать продукты, в каком виде и в какой упаковке, не имеющие отношения к научным работам. Среди видеоматериалов подходящих ресурсов найти не удалось, поэтому в наглядных целях использовались только иллюстрации из книг и интернета. Основное внимание было сосредоточено на материалах, которые касаются клеточной структуры продуктов, их организации, а так же тех, где были указаны изменения волокон и клеток после замораживания. Особое внимание уделено работам по оптимизации самого процесса замораживания, что включали в себя способы уменьшения образования льда и/или инея, или удаления уже образовавшегося участка льда. При этом оценка происходила как со стороны влияния на продукт, так и со стороны затрат электроэнергии. И кроме того, знание уровня биосовместимости материалов даст возможность сделать выводы об упаковочном материале, что имеет большее значение для нас с вами, а так же, о возможном покрытии холодильных установок в промышленных масштабах. Третьим столпом опоры для нас стала работа по замораживанию сиговых рыб, в которой указаны методы, используемые на сегодняшний день. Там можно так же узнать о методиках, что остались только в истории и о тех, что требуют доработок, но имеют хорошие перспективы. Полезным стало напоминание о процессе размораживания, что имеет не меньшее значение, так как значительно влияет на микро- и макроструктуру продукта, его длительность последующего хранения, возможность использования и сенсорные качества.
Ценности добавляет учёт того, как именно лучше заморозить продукт: нарезать, отделить только филейные части или оставить целыми. Эти данные были взяты из популярных статей на сегодняшний день на русскоязычных сайтах и проверены на собственном опыте.
Таким образом, были проанализированы научные рецензированные статьи, научно-популярные статьи из интернета, информация из учебников, обзорные статьи из интернета. В качестве поисковой системы использован Google.
Первое, что нужно знать – растительная пища и пища животного происхождения отличается по строению и свойствам, и, соответственно, в процессе заморозки претерпевает разные изменения.
Клетки овощей и фруктов в основном прямоугольные или кубической формы, но правильной, а вот клетки мясных продуктов (миоциты) круглые и неправильной формы. Основное внимание сосредоточено на миофибриллах. Кроме того, мышечные клетки расположены более плотно друг к другу. На что это влияет? На распределение жидкости, а в последующем на форму, размер и расположение кристаллов льда. Так что, «удачно» заморозить мясо сложнее, чем баклажан.
Еще пару слов о распределении воды. В растительных клетках её, во-первых, больше, а во-вторых, расположена она более «свободно», что облегчает задачу при замораживании и дает возможность сделать это менее травматично для клеток, так как образованные кристаллы более мелкие и меньше влияют на органеллы и структуры клеток.
Замораживание под высоким давлением – один из новых способов решения проблемы. При таком варианте заморозки снижается точка замерзания воды, а кристаллы льда однородны и более плотные, что препятствует повреждению клеток, в том числе, не происходит заметного объемного расширения, что обычно случается при замерзании воды. Этот способ хорош как для растительной пищи, так и для пищи животного происхождения. Так что же, эврика? Все решили? Нет. Минус – денатурация белков и нарушение целостности клеточной мембраны из-за высокого давления. Так что, в этой части айсберга работы идут дальше.
Есть еще вариант – замораживание при помощи ультразвука. Там не происходит негативного влияния на структуру клетки и даже есть возможность преобразования имеющихся кристаллов льда, что заметно улучшает качество продукта. Но, это все касается продуктов растительных, так что тут идет работа по изучению влияния на продукты животного происхождения.
Идем дальше. Вариант три – замораживание с помощью электрического или магнитного поля.
Воздействие электрического поля рассмотрим на примере свинины. И да, сработало. Структура тканей не нарушена, кристаллы льда аккуратненькие. С магнитным полем пока нет хороших новостей, но исследования продолжаются.
Есть еще радиочастотное и микроволновое излучение (2,45 ГГц), которые показывают хороший результат, сравнимый с замораживанием при помощи электрического поля, но вопрос образования кристаллов льда не исследован, соответственно – неясен и как следствие непонятно, насколько это безопасно.
И, вишенка на торте – вакуумная заморозка с использованием криопротекторов. В качестве криопротектора на сегодняшний день используют трегалозу, пектинметилэстеразу, кальций и даже специальный противоморозный белок. Эти вещества попадают в межклеточные пространства и препятствуют нарушению структуры и целостности клеток овощей и фруктов.
Допустим, с этим справились. Наша вишенка готова к замораживанию, и мы решили уже, как именно это сделать. А куда б нам ее положить, чтобы она к зиме была такая же сочная, вкусная и красивая? Сейчас сразу оговоримся, что мы не будем описывать принцип работы морозильных камер, которые есть у каждого из нас, а разберёмся с теми структурами, что разрабатываются и являются новыми.
Итак, мы имеем два новшества – системы с суперсмачиваемостью (SHSS) и пористые поверхности со скользящей жидкостью (SLIPS).
Началось вообще всё с Юнга и введения такого понятия, как «смачивание», что определяется как явление, при котором жидкость взаимодействует с другой жидкостью или твердым телом, при чем все это не смешивается между собой и происходит в присутствии газа (кислорода). Количественно выразить это можно при помощи угла смачивания.
О2
Твердая поверхность
Чем больше угол, тем меньше смачивание. Это основа основ. Но это работает в идеальных условиях, чего не встретить в реальной жизни. Поэтому посмотрим на два состояния при которых подразумевается наличие шероховатой поверхности и сразу взглянем на иллюстрации, так как это самый простой способ понять, в чём разница.
Состояние Венцеля Состояние Касси-Бакстера
Штриховые линии – это зазоры в поверхности, которые и делают её шероховатой.
При состоянии Венцеля жидкость проникает в «канавки» пористой подложки, а при состоянии Касси-Бакстера их разделяет прослойка воздуха. Площадь контакта жидкости с твёрдым телом во втором случае меньше, а это значит и меньшую силу адгезии, и как результат – капли жидкости просто скатываются с поверхности. Таким образом, несложно представить, что SLIPS со слоем покрытия, несмешивающимся с водой на SHSS сводят к минимуму возможность образования льда или инея.
Тормозится процесс двумя проблемами: изнашиваемость и токсичность, так как используются фторированный кремнезём, клеи, а это усложняет возможность использования в пищевой промышленности этих поверхностей. Еще одна проблема состоит в сложности замены деталей, а это один из основных параметров, необходимых для возможности введения в эксплуатацию – возможность быстрого и несложного ремонта.
В 2018 году Li et al. Обрадовали мир новостью – создано покрытие на водной основе, совершенно не имеющее фторированных соединений. Для этого они распыляли водную суспензию гексадецилполисилоксана, модифицированного SiO 2 (SiO 2 @HD-POS) на поверхность с использованием полиуретана.
Для SLIPS фторированные соединения предлагают заменить силиконом, что сделает их пригодными для использования в пищевой промышленности.
Ученые научились даже совмещать эти новшества с использованием целлюлозы, что даёт нам перспективное решение проблемы загрязнения окружающей среды пластиком, ведь теперь можно сделать экологически безопасные упаковочные материалы для продуктов питания!
Таким образом, хотя это и в стадии разработок, кажется, в довольно скором времени миру представят идеальные холодильные установки, в которых ледофобные SHSS и SLIPS работают с использованием масел, безопасных для организма, что попросту сделает невозможными обледенение и на корню, то есть на этапе нуклеации (первый этап образования кристалла льда), будут препятствовать образованию инея и сделают ненужным размораживание. Утопия? Ну, когда-то и в самолеты не верили.
Если бы мы исследовали только вишенки, мы бы сказали «ура» и закончили на данном этапе. Но как дела обстоят с рыбой? Она достойна отдельного внимания, так как сложно найти что-то более скоропортящееся.
Почему кроме факта недолгого хранения без замораживания рыба рассматривается отдельно? Потому что, во-первых, существуют разные методы вылова рыбы, влияющие на качество продукта. Во-вторых, способы замораживания рыбы отличаются от способов замораживания других продуктов.
Ни для кого не секрет, что только достаточное потребление морской рыбы и морепродуктов (то есть, не менее двух раз в неделю) даёт нам необходимый запас омега-3. Но есть существенный минус – цена на данный продукт и выбор. Согласитесь, не каждый может позволить себе хорошую жирную морскую рыбу дважды в неделю. Соответственно, оптимизация этого процесса сделает возможным снизить затраты на энергию, потребляемую при замораживании и хранении рыбы, а так же, позволит существенно расширить рынок и масштабы экспорта из стран, богатых морскими сокровищами.
Хотя процесс замораживания рассмотрен на примерах промышленного масштаба, их стоит знать. Так, читая этикетку на упаковке, мы будем понимать, как именно нашу рыбку заморозили, что с ней делать и чего от неё ждать. Рассмотрим коротко три метода заморозки рыбы, сказав, в чём суть, в чем плюс и в чем минус, если таковые имеются.
Итак, способ №1 – пластинчатое замораживание: рыба помещается меж двух пластин, по которым проходит хладагент. Отличный вариант, если в последующем не принципиально, будет ли рыба сохранять форму, так как возможны деформации тушек;
Способ №2 - воздушные морозильные камеры, где совершается обдув продукта холодным воздухом. Тут есть даже разновидности, например, морозильные камеры шоковой заморозки или туннельные морозильные камеры. Есть и другие варианты, но эти используются наиболее часто в промышленных масштабах;
Способ №3 - криогенное замораживание жидким азотом или кислородом - круто, но дорого. Дорого для производителя, значит для нас – ещё дороже.
Небольшое отступление. Знаете ли вы, что существует Международный институт холода? Это международная организация со штаб-квартирой в Париже, которая занимается вопросами искусственного охлаждения всего на свете. Так вот, именно она решает «одобрил» мир новый метод или нет, короче говоря, дает заключение и выносит приговор новшествам.
Международный институт холода ввёл два принципиально важных понятия. Важных для нас с вами и для учёных.
Этими двумя понятиями являются практический срок хранения и срок хранения высокого качества. Первый означает время, в течение которого рыба пригодна для потребления человеком, второй – время, в течение которого специальная группа учёных может заметить отличие между продуктом и контрольной группой.
Новые способы замораживания увеличивают эти сроки, что и стало причиной того, что мы о них говорим.
Допустим, рыбу заморозили. Дальше что? Она дожила до дня, когда пришел её час быть использованной. Так что, теперь её бы разморозить. Как оказалось, тут целая наука и ряд факторов, которые должны быть учтены.
В идеале процесс размораживания должен быть быстрым, чтобы не произошла потеря влаги, но при этом температура оставаться низкой, чтобы не допустить размножение бактерий.
Как же мы можем разморозить рыбу? Способ первый – опустив её в воду.
В производственных масштабах это осуществляется путём погружения замерзших рыбных блоков в огромные резервуары морской воды. Но это не просто опустили в воду, а потом достали. Подача воды происходит постоянно, а «использованная» сливается. Это уменьшает риск бактериального размножения, а если и температура соответствует, то продукт по итогу мы получим достаточно качественный, но напрашивается вопрос: это ж сколько надо воды? Так что, тут умам стоит потрудиться над вопросом возможной рециркуляции и фильтрации.
Наверняка и в домашних условиях многие размораживают мясо или рыбу, опустив её в воду. Теперь вы знаете, что даже если вы так делаете, то хотя бы не погружайте её в теплую и, тем более, горячую воду.
Еще есть вариант разморозки на воздухе с установленной температурой. Но процесс длительный и существует риск, что продукт начнет портиться еще до начала оттаивания центральной части. Как альтернатива - обдув воздухом с распылением влаги.
Размораживание может происходить и изнутри продукта. Вы наверняка заметили, что предыдущие методы были, как бы, «внешние». Так вот, такой вариант возможен при диэлектрической разморозке, когда благодаря помещению продукта в электрическое поле происходит перемещение и трение молекул, от чего продукт нагревается.
После заморозки, хранения и разморозки остается вопрос хранения, упаковки и срока годности. Все эти условия будут влиять на качество продукта, цвет, запах, вкус и рост бактерий. В любом случае, долго хранить размороженную рыбу не получится. Наиболее часто для упаковки при транспортировке используют вакуум и МАР. МАР при этом способствует задержке роста бактерий.
Сравнивая другие опыты и свои исследования, ничего не остается, кроме как согласиться со всем, описанным выше и надеяться на одобрение мировыми сообществами улучшенных методик.
Добавим, что проведя свои исследования, которые включали определение оптимальной температуры хранения в морозильной камере различных типов продуктов, скажем, что чем ниже была температура, тем дольше хранился продукт. К примеру, при температуре -2 по Цельсию свинина сохраняла свои свойства в течение 20 суток, при повышении до 1 градуса – 12, а при +2 время сократилось до 3 суток. Так были исследованы все заявленные объекты, с результатами можно ознакомиться в таблице. Так же там указан вид, в котором лучше всего сохранять продукт питания.
Оговоримся, что многие всё же считают, что овощи и зелень лучше вовсе не замораживать. Этот аспект требует доработки и дальнейших исследований.
| Название | Оптимальная температура заморозки | Наиболее подходящий метод заморозки | Способ подготовки продукта | ||
| Свинина | -10 | Замораживание под высоким давлением/ электромагнитное поле? | Разделение на куски | ||
| Морская рыба | - 18 | воздушные морозильные камеры / криогенное замораживание жидким азотом | Филе | ||
| Вишня | - 18, при -8 срок сокращается до 3 месяцев | Замораживание под высоким давлением/ Ультразвук/ Вакуумная заморозка с использованием криопротекторов | целиком | ||
| Айва | -18 | Замораживание под высоким давлением/ Ультразвук/ Вакуумная заморозка с использованием криопротекторов | Нарезать | ||
| Укроп | -18 | Замораживание под высоким давлением/ Ультразвук/ Вакуумная заморозка с использованием криопротекторов | Нарезать | ||
| Щавель | -18 | Замораживание под высоким давлением/ Ультразвук/ Вакуумная заморозка с использованием криопротекторов | Нарезать | ||
| | | | | | |
Проведя исследования, можно сделать заключение, что не только способ замораживания влияет на пищевой продукт, но и стабильность температуры в морозильной камере. То есть, мало продукт заморозить и удерживать оптимальную температуру в камере, нужно обеспечивать её постоянство, не допуская скачков или длительных периодов изменения температуры, так как повторная заморозка чаще всего нарушает строение клеток и ухудшает органолептические свойства продуктов в разы больше, чем просто замораживание.
Таким образом, лучшей температурой для замораживания пищи растительного происхождения оказалась -18 по Цельсию, совпав с таковой для замораживания морской рыбы, а вот мясо требует не таких низких цифр.
Как вывод, скажем, что разные способы заморозки нужны из-за различия свойств объектов, так как мы уже убедились в разнице клеточной структуры продуктов растительного и животного происхождения. Здорово, что уже есть новые разработки, но все они нуждаются в дальнейших исследованиях. Так же, стоит учитывать тот факт, что длительность хранения зависит от установленной температуры и ее постоянности. Так что, в недалёком, надеемся, будущем, ждём морозильные камеры с суперсмачиваемостью и шероховатым покрытием, пропитанным биосовместимой жидкостью, может, водой, может, маслом, которые позволят при минимальных затратах сохранять максимум полезных веществ продуктов. Своё применение всё это может найти не только в масштабах производства, но и отразиться на повседневной жизни обычных людей.
Список использованной литературы:
Journal of Food Engineering Industrial methods of freezing, thawing and subsequent chilled storage of whitefish Eirik Starheim Svendsen, Kristina Norne Widell, Guro Møen Tveit, Tom Ståle Nordtvedt Solveig Uglem, Inger Standal, Kirsti Greiff
Trends in Food Science & Technology Effects of freezing on cell structure of fresh cellular food materials: A review Dongmei Li a,b,c , Zhiwei Zhu a,b,c , Da-Wen Sun
Trends in Food Science & Technology Biomimetic modification of freezing facility surfaces to prevent icing and frosting during freezing for the food industry Zhiwei Zhu Ying Zhang Da-Wen Sun
Chen, J., Liu, J., He, M., Li, K. Y., Cui, D. P., Zhang, Q. L., et al. (2012). Superhydrophobic surfaces cannot reduce ice adhesion. Applied Physics Letters, 101(11), 3.
He, M., Wang, J. J., Li, H. L., & Song, Y. L. (2011). Superhydrophobic surfaces to condensed micro-droplets at temperatures below the freezing point retard ice/frost formation. Soft Matter, 7(8), 3993–4000.
Sarshar, M. A., Song, D., Swarctz, C., Lee, J., & Choi, C.-H. (2018). Anti-icing or deicing: Icephobicities of superhydrophobic surfaces with hierarchical structures. Langmuir, 34(46), 13821–13827.
Shen, T., Fan, S., Li, Y., Xu, G., & Fan, W. (2020). Preparation of edible non-wettable coating with soybean wax for repelling liquid foods with little residue. Materials, 13 (15).
Shen, Y. Z., Wu, Y., Tao, J., Zhu, C. L., Chen, H. F., Wu, Z. W., et al. (2018). Spraying fabrication of durable and transparent coatings for anti-icing application: Dynamic water repellency, icing delay, and ice adhesion. ACS Applied Materials & Interfaces, 11(3), 3590–3598.
Cheng, L., Sun, D.-W., Zhu, Z., & Zhang, Z. (2017b). Effects of high pressure freezing (HPF) on denaturation of natural actomyosin extracted from prawn (Metapenaeus Ensis). Food Chemistry, 229, 252–259.
Kaale, L. D., & Eikevik, T. M. (2013). A histological study of the microstructure sizes of the red and white muscles of Atlantic salmon (Salmo salar) fillets during superchilling process and storage. Journal of Food Engineering, 114(2), 242–248.
Ordaz-Ortiz, J. J., Marcus, S. E., & Knox, J. P. (2009). Cell wall microstructure analysis implicates hemicellulose polysaccharides in cell adhesion in tomato fruit pericarp parenchyma. Molecular Plant, 2(5), 910–921.
Zhu, Z., Sun, D.-W., Zhang, Z., Li, Y., & Cheng, L. (2018). Effects of micro nano bubbles on the nucleation and crystal growth of sucrose and maltodextrin solutions during ultrasound-assisted freezing process. LWT - Food Science and Technology, 92, 404–411.
Zhao, X., Hu, T., & Zhang, J. P. (2018). Superhydrophobic coatings with high repellency to daily consumed liquid foods based on food grade waxes. Journal of Colloid and Interface Science, 515, 255–263.
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ ДУБОВ АЛЕКСАНДР ЛЕОНИДОВИЧ «ИНТЕЛЛИГЕНТНЫЙ» ДИЗАЙН СУПЕРГИДРОФОБНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ МИКРОФЛЮИДИКИ 2011 ст 11-16
https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-uravneniya-dyupre-yunga-dlya-resheniya-zadachi-o-rastekanii-zhidkosti-pri-ogranichennom-smachivanii
https://foodinformer.ru/hranenie/frukti-hranenie/kak-i-gde-pravilno-hranit-ajvu
https://www.botanichka.ru/article/10-pravil-kachestvennoy-zamorozki-yagod-i-fruktov/
Zhu, Z. W., Zhou, Q. Y., & Sun, D.-W. (2019). Measuring and controlling ice
crystallization in frozen foods: A review of recent developments. Trends in Food Science & Technology, 90, 13–25.
Rouillé, J., Lebail, A., Ramaswamy, H.S., Leclerc, L., 2002. High pressure thawing of fish and shellfish. J. Food Eng. 53 (1), 83–88. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(01) 00143-1.
Ragnarsson, S. ¨ O., Viðarsson, J.R., 2017. Overview of Available Methods for Thawing Seafood. URL. https://www.matis.is/media/afrakstur/Skyrsla_0417.pdf?_ga=2137753528.94590247.1627973076-1784867235.1622715762.
https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/stroenie-i-sistemy-zhizneobespecheniia-kletki-17330/sushchnost-kletochnoi-teorii-poverkhnostnyi-apparat-kletki-tcitoplazma-ia_-16038/re-d2f21c1c-cf21-4f90-a595-c41d7d2f7daa
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/209834
Кузеванов В. Я., Катков Б. Б., Саляев Р. К. Общие принципы выделения вакуолей и вакуолярных мембран // Структура и функции биологических мембран растений / Под ред. Саляева Р. К., Войникова В. К. — Новосибирск: Наука, 1985. — С. 93—107.
Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986
Yael, A. (2017). Cell structure. In O. College (Ed.). Biology (pp. 112–137). Houston: OpenStax CNX. Available from: http://biology.tutorvista.com/cell.html, Accessed date: November 2017.
Yael, A. (2017). Cell structure. In O. College (Ed.). Biology (pp. 112–137). Houston: OpenStax CNX. Available from: http://biology.tutorvista.com/cell.html, Accessed date: November 2017.
Van Buggenhout, S., Lille, M., Messagie, I., Loey, A. V., Autio, K., & Hendrickx, M. (2006a). Impact of pretreatment and freezing conditions on the microstructure of frozen carrots: Quantification and relation to texture loss. European Food Research and Technology, 222(5–6), 543–553.
Ordaz-Ortiz, J. J., Marcus, S. E., & Knox, J. P. (2009). Cell wall microstructure analysis implicates hemicellulose polysaccharides in cell adhesion in tomato fruit pericarp parenchyma. Molecular Plant, 2(5), 910–921.
Martin, C. (2017). Water and microwaves. UK: London South Bank University. Available from: http://www1.lsbu.ac.uk/water/microwave_water.html#r455, Accessed date: November 2017.