Hogyan működik az IQF fagyasztó gyümölcsfeldolgozásra?

Kulcsfontosságú IQF fagyasztási elv: gyors hőelvonás és jégkristály-kontroll

Az ultra-gyors fagyasztás fizikája: gátolt jégkristályképződés és minimalizált sejten belüli károsodás

Az IQF-fagyasztók főként azért működnek, mert rendkívül gyorsan vonják el a hőt, általában másodpercenként több mint 1 °C-os ütemben. Ez a gyors hűlés megváltoztatja, ahogyan a jég kialakul az élelmiszerek belsejében. Amikor ilyen gyorsan történik a fagyasztás, megakadályozza a jég normál kezdődési folyamatát (amit heterogén nukleációnak neveznek), és helyette egyszerre számos apró kristályképződési pontot hoz létre. Ennek eredményeképpen a jégkristályok nagyon kicsik maradnak, általában 25 mikrométernél kisebbek, ami valójában kisebb a legtöbb növényi sejtnél. Ezek a mikroszkopikus kristályok nem szakítják fel a sejthártyákat, mint a nagyobbak. A hagyományos, lassú fagyasztás viszont másképp működik: kevesebb nukleációs pontot hoz létre, így nagy, pusztító kristályok alakulnak ki, amelyek átszúrják a sejtfalakat, és lényegében tönkreteszik az élelmiszer szerkezetét. A sejtek épségének megőrzése azt jelenti, hogy a későbbi felmelegedéskor kevesebb folyadék szivárog ki, és a textúra is jobban megmarad. Tudományos folyóiratokban publikált kutatások kimutatták, hogy az IQF-fagyasztás több mint 80%-kal csökkenti a sejtszintű károsodást a hagyományos módszerekhez képest.

A nagy sebességű, nullafok alatti légáram szerepe a <25 µm-es jégkristályok elérésében (például: cseresznye esettanulmány)

Amikor a hideg levegő mínusz 30 és mínusz 40 fokos hőmérsékleten áramlik az IQF mélyhűtőkben, akkor válik fő szereplővé a kis jégkristályok kialakulásában, amelyek megakadályozzák, hogy a mélyhűtött élelmiszerek puhák legyenek. 2,5 és 4 méter per másodperc közötti sebességgel ez a gyorsan mozgó levegő olyan hatást hoz létre, amit fluidizált ágy hatásnak neveznek. A kisebb gyümölcsök, például a földieper, valójában lebegnek ebben a légáramban, pattogva mozognak és minden oldalról eléri őket a rendkívül hideg levegő. Az eredmény? A gyümölcs belsejében lévő víz majdnem azonnal jéggé fagyasztódik, mielőtt nagyobb kristályszerkezetek alakulhatnának ki. Földieperrel végzett tesztek azt mutatták, hogy ezek a jégkristályok átlagosan mindössze 22 mikrométeresek voltak, ami azon a 25 mikrométeres határ alatt van, ahol a textúra romlani kezd. Ez azt jelenti, hogy kb. 94 százaléknyi színpigment megmarad, és az eper megtartja keménységét a felolvasztás után is. Egy további előny, hogy nem tapadnak össze a fagyasztás során, mivel mindegyik szem külön-külön szilárd állapotba kerül be zárva öt-tíz percen belül. Ha azonban rosszul állítják be a levegősebességet, hőmérsékletkülönbségek keletkeznek, amelyek nagyobb jégkristályok kialakulását okozzák a gyümölcs belsejében. Olyan vállalkozások számára, amelyek érzékeny termékekkel foglalkoznak, ennek az egyensúlynak a helyes beállítása elengedhetetlen a termékminőség megőrzéséhez a raktározás és szállítás során.

IQF fagyasztó munkafolyamat: Friss gyümölcsből külön-külön fagyasztott termék

Fagyasztás előtti előkészítés: Mosás, méretezés, blansírozás és felületi szárítás az optimális IQF teljesítményért

Amikor a friss bogyókat az IQF fagyasztórendszerbe juttatják, először több lépésen mennek keresztül, hogy biztosítsák az egyenletes és gyors fagyasztást. A gyümölcsöket magas nyomású vízzel mossák le, hogy eltávolítsák a földekről származó szennyeződéseket. Ezután optikai szortírozás következik, amely biztosítja, hogy minden darab kb. azonos méretű legyen, így megfelelően fagynak le. Néhány gyümölcsöt forró vízben rövid ideig blansírozni is kell, hogy leállítsák azokat a makacs enzimeket, amelyek barnulást okoznak, és furcsa ízek kialakulását eredményezik a fagyasztás után. Az elülső réteg nedvességének eltávolítása szintén nagyon fontos. A legtöbb üzem vagy forgó szárítókat, vagy hatékony légsugarakat használ, hogy a nedvességtartalmat fél százalék alá csökkentse. Ez megakadályozza a jéghidak kialakulását a fagyasztott termékek között, amelyek összetapadáshoz vezetnek. Egy tavalyi tanulmány a Journal of Food Engineering című folyóiratban kimutatta, hogy ha a gyümölcsöket megfelelően megszárítják a fagyasztás előtt, akkor a tapadás körülbelül 70%-kal csökken ahhoz képest, mintha vizes gyümölcsöt dobnának közvetlenül a fagyasztóba. Ilyen különbség nagy jelentőséggel bír az élelmiszer-feldolgozók számára, akik azt szeretnék, hogy minden darab külön maradjon.

Fagyasztókamra dinamika: Fluidizált ágyas és alagút típusú IQF fagyasztók tervezése és hatásuk a teljesítményre és egyenletességre

Egy IQF-fagyasztó működése nagyban attól függ, hogyan lett kialakítva a kamrája. Vegyük például a fluidizációs ágyas fagyasztókat: ezek az eszközök alapvetően apró élelmiszerek, mint például bogyós gyümölcsök lebegését biztosítják kb. mínusz 40 fokos levegőben, amely másodpercenkénti 2,5–4 méteres sebességgel áramlik. Ez olyan hatást kelt, mintha forrásban lenne a víz, de ahelyett, hogy buborékok emelkednének felfelé, az egyes darabok elkülönülve maradnak, miközben tíz percen belül teljesen megfagynak. Vannak aztán alagútfagyasztók is, amelyek teljesen más elven működnek. Ezek szállítószalagokon mozgatják a termékeket több hűtési szakaszon keresztül, ahol a hőmérséklet fokozatosan csökken kb. mínusz 35 fokig. Ezek általában jobban alkalmazhatók nagyobb méretű vagy szabálytalan formájú élelmiszerek, például alma szeletek vagy mangódarabok esetén, amelyek nem viselkednek megfelelően egy fluidizációs rendszerben. Természetesen itt sem járható séma nélkül az egész.

A fluidizációs ágyak ≥95% egyedi fagyasztást érnek el, de alacsonyabb mennyiségekkel működnek; a alagútszisztémák hatékonyan skálázhatók, miközben 85–90% szétválasztást tartanak fenn, az eredmények szerint a International Journal of Refrigeration (2022). Mindkét kialakítás megbízhatóan korlátozza a jégkristályok növekedését 25 µm alá megfelelő kalibrálás esetén – így biztosítva a minőséget alkalmazási területeken.

Gyümölcsök számára az IQF fagyasztó technológia minőségi előnyei

Mentési mutatók: C-vitamin (92%), antocianinok (89%) és textúratartás hagyományos fagyasztáshoz képest

Az IQF technológia különösen jól teljesít a tápanyagok és az ízek megőrzésében. A tudományos folyóiratokban publikált kutatások szerint ez a módszer körülbelül 92 százalékánál megtartja a C-vitamint, valamint körülbelül 89 százalékánál az anthocyanin antioxidánsokat a bogyókban, amelyek általában gyorsan lebomlanak a hagyományos fagyasztási eljárások során. Az egész titka abban rejlik, hogy milyen kicsi jégkristályok keletkeznek a folyamat során – ezek a mikroszkopikus kristályok 25 mikrométernél kisebbek, és nem sértenek meg sejteket a gyümölcs belsejében. Ez azt jelenti, hogy kevesebb enzim aktiválódik, és kevesebb oxidáció megy végbe. A textúra szempontjából is nagy különbséget jelent az IQF. Az ily módon fagyasztott gyümölcsök eredeti állaguknak körülbelül 95 százalékát megtartják, míg a hagyományos fagyasztás általában az összeomlott, puhány állagot eredményezi, amelyhez sajnos mindannyian túl jól ismerjük. Az IQF hőmérsékleti tartománya meglehetősen szűk: mínusz 30 és mínusz 40 Celsius-fok között van. Ilyen hőmérsékleteken az enzimek tevékenysége teljesen leáll, és az érzékeny illatok, valamint lécek bennrekednek a gyümölcsben. Vegyük például a málnát – felengedés után tényleg úgy ízlel, mint a friss gyümölcs, ami sokak számára váratlan egy fagyasztott terméktől.

Kritikus tervezési jellemzők, amelyek lehetővé teszik az igazi egyéni gyorsfagyasztást

Ceppek képződésének megelőzését szolgáló mérnöki megoldás: Hullámformájú befúvó fúvókák és precíziós légsebesség-szabályozás (2,5–4,0 m/s)

Amikor a darabok összetapadnak, az alapvetően semmivé teszi azt, ami az IQF-et eredetileg olyan értékessé teszi: az egyedi, szabadon mozgó darabokat. Ehelyett fagyasztott tömböket kapunk, amelyek megnehezítik az adagolást, megváltoztatják a textúrát, és későbbi feldolgozási problémákat okoznak. Ennek elkerülésére modern rendszerek speciális hullámimpingáló fúvókákat használnak. Ezek oszcilláló légsugarakat bocsátanak ki, amelyek hatékonyan szétválasztják a termékeket a fagyasztás közben, anélkül, hogy sérülést okoznának ütközések révén. A sugárcsatornák pontosan beállított szögben helyezkednek el, így megakadályozzák az egymáshoz érintkezést, miközben a hőmérséklet végig stabilan alacsonyan marad. Az áramlási sebességet is szigorúan szabályozzák, általában 2,5 és 4 méter másodpercenként közötti tartományban. Ez az ideális tartomány hozza létre azt, amit stabil fluidizált ágy hatásnak nevezünk. A megfelelő egyensúly elérése biztosítja, hogy a termékek gyengéden lebegjenek, és megfelelően szét legyenek választva. A végeredmény? A sejtszerkezet sértetlen marad, és megbízható, egységes, tömeges egyedi fagyasztásra számíthatunk.

GYIK

Mi az IQF fagyasztás?

Az IQF az egyedi gyorsfagyasztás rövidítése, amely olyan technológia, amellyel az élelmiszereket külön-külön fagyasztják le, így elkerülve, hogy összetapadjanak.

Milyen előnyökkel jár az IQF-fagyasztás az élelmiszer-minőségre nézve?

Az IQF-fagyasztás 25 mikrométernél kisebb jégkristályokat hoz létre, amelyek megőrzik a sejtszerkezetet, a textúrát, a vitaminokat és az antioxidánsokat, ellentétben a hagyományos fagyasztással, amely sérülést okozhat a sejtekben.

Mik az IQF-technológia alkalmazási területei?

Az IQF-technológia különösen előnyös kis gyümölcsök, például bogyósok esetében, de adaptálható szeletelt gyümölcsökre és darabokra is különböző fagyasztótervezésekkel.

Milyen hőmérsékletek és légáramlási sebességek optimálisak az IQF-fagyasztáshoz?

Az IQF-fagyasztás általában mínusz 30 és mínusz 40 fok Celsius közötti hőmérsékleten történik, a légáramlási sebesség pedig 2,5 és 4 méter másodpercenként között van.