Kako deluje IQF zamrzovalnik za obdelavo sadja?

Osnovno načelo IQF zamrzovanja: hitro odvajanje toplote in nadzor ledvičnih kristalov

Fizika ultra hitrega zamrzovanja: zatiranje nastajanja ledenih kristalov in zmanjšanje poškodb znotraj celic

IQF zamrzovalniki delujejo predvsem tako, da hitro odvzamejo toploto, ponavadi s hitrostmi nad 1 stopinjo Celzija na sekundo. To hitro hlajenje spremeni način nastajanja ledu znotraj živilskih izdelkov. Ko se stvari tako hitro zamrznejo, se prepreči običajni način začetka nastajanja ledu (ki se imenuje heterogena nukleacija) in namesto tega hkrati ustvari veliko majhnih mest nastajanja kristalov. Rezultat? Ledene kristale ostanejo zelo majhne, ponavadi pod 25 mikrometri velike, kar je dejansko manjše od večine rastlinskih celic samih. Te majhne kristale ne poškodujejo celičnih membran, kot to počnejo večji. Navadno počasno zamrzovanje deluje drugače. Pogosto ustvarja manj začetnih točk za nastajanje ledu, kar vodi do velikih, uničujočih kristalov, ki prebadajo celične stene in temeljito uničijo strukturo hrane. Ohranjanje celic nedotaknjenih pomeni, da ob razmrzovanju kasneje uhaja manj tekočine in tudi tekstura ostane boljša. Raziskave, objavljene v znanstvenih revijah, kažejo, da IQF zamrzovanje zmanjša celicno poškodovanje za več kot 80 % v primerjavi s tradicionalnimi metodami.

Vloga hitrega, zračnega toka pod ničlo pri doseganju ledenih kristalov <25 µm (npr. primer jagode)

Ko hladen zrak prehaja skozi IQF mrazilnike pri temperaturah med minus 30 in minus 40 stopinj Celzija, postane glavna sila pri nastanku drobnih ledene kristalčkov, ki preprečujejo, da bi zamrznjena hrana postala mehka. Pri hitrostih med 2,5 in 4 metri na sekundo ustvarja ta hitro gibajoči se zrak t.i. efekt fluidiziranega ležišča. Majhni plodovi, kot so jagode, se v tem zračnem toku dejansko vznemirijo, skačejo okoli in jih s svetlohladnim zrakom zadenejo od vseh strani. Rezultat? Voda znotraj plodov se skoraj takoj spremeni v led, preden se lahko oblikujejo večji kristali. Preizkusi z jagodami so pokazali, da so ti majhni ledenci v povprečju merili le 22 mikrometrov, kar je pod mejno vrednostjo 25 mikrometrov, kjer začne trpeti tekstura. To pomeni, da ostane približno 94 odstotkov barvnih pigmentov nedotaknjenih in jagode po razmrzovanju ostanejo trdne. Druga prednost je, da med zamrzovanjem ne pride do zlepljanja, saj se vsaka jagoda ločeno trdno zamrzne v petih do sedmih minutah. Če pa ni pravilno nastavljena hitrost zraka, pa se zaradi razlik v temperaturi začnejo oblikovati večji ledene kristali globoko znotraj plodov. Za podjetja, ki se ukvarjajo z občutljivimi proizvodi, je pravilno uravnoteženje nujno za ohranjanje kakovosti izdelkov med skladiščenjem in prevozom.

Delovni tok zamrzovalnika IQF: od svežega sadja do posamezno zmrznjenega izdelka

Priprava pred zamrzovanjem: pranje, razvrščanje po velikosti, blanširanje in sušenje površin za optimalno zmogljivost IQF

Ko sveže jagode vstopijo v sistem hitrega zamrzovanja (IQF), morajo najprej opraviti več korakov, da se zagotovi enakomerno in hitro zmrzovanje. Sadje se opere pod visokim tlakom, da se odstrani umazanija s polj. Nato sledi optično razvrščanje, ki zagotovi, da so vse koščke približno enake velikosti, kar omogoča učinkovito zamrznitev. Nekatera sadja potrebujejo tudi kratek blanširanje v vroči vodi, da se ustavijo encimi, ki povzročajo potemnenitev in razvoj nenavadnih vonjav po zamrznitvi. Pomembno je tudi odstraniti vlago s površine. Večina obratov za to uporablja centrifugalne sušilnike ali močne zračne cure, da zmanjša vsebino vlage na manj kot pol procenta. To preprečuje nastanek ledenih mostov med zamrznjenimi predmeti, ki bi sicer povzročili, da se ti zlepijo skupaj. Letos objavljena študija v reviji Journal of Food Engineering je ugotovila, da pri pravilno posušenem sadju pred zamrznitvijo pride do zmanjšanja spajkanja za približno 70 % v primerjavi s tem, ko se mokro sadje preprosto vrže v zamrzovalnik. Takšna razlika veliko pomeni proizvajalcem hrane, ki želijo, da ostane vsak košček ločen.

Dinamika zamrzovanja: fluidizirane postaje v primerjavi s tunelskimi IQF zamrzovalniki in njihov vpliv na zmogljivost ter enakomernost

Kako dobro deluje IQF zamrzovalnik, je odvisno predvsem od načina zasnove njegove komore. Vzemimo na primer fluidizirane plastične zamrzovalnike – ti stroji osnovno 'plavajo' majhne živilske izdelke, kot so jagode, s pomočjo zelo hladnega zraka, ki se giblje s hitrostjo približno 2,5 do 4 metra na sekundo pri temperaturi minus 40 stopinj Celzija. To ustvari videz, podoben vrelecu, vendar namesto da bi mehurčki dvignili navzgor, posamezni kosi ostanejo ločeni drug od drugega in se popolnoma zamrznejo v manj kot desetih minutah. Obstajajo tudi tunelski zamrzovalniki, ki delujejo povsem drugače. Temeljijo na transportnih trakovih, ki izdelke prevlečejo skozi več stopenj hlajenja, kjer se temperatura postopoma znižuje do približno minus 35 stopinj. Ti se bolje obnesejo pri večjih predmetih ali nepravilno oblikovanih živilih, kot so rezine jabolka ali koščki mangoja, ki se v fluidiziranem sistemu ne bi pravilno obnašali. Seveda tudi tu ni nič brez kompromisov.

Fluidizirane posteljne plasti dosegajo ≥95 % posameznega zamrzovanja, vendar delujejo pri nižjih količinah; tunelski sistemi omogočajo učinkovito povečanje zmogljivosti, hkrati pa ohranjajo ločitev v obsegu 85–90 %, kar kažejo raziskave v reviji Mednarodna revija za hlajenje (2022). Obe zasnovi zanesljivo omejita rast ledenih kristalov na manj kot 25 µm, če sta pravilno kalibrirani – s čimer zagotavljata kakovost pri vseh uporabah.

Kakovostni prednosti tehnologije IQF zamrzovalnika za sadje

Kazalniki ohranjanja: vitamin C (92 %), antociani (89 %) in ohranjanje teksture v primerjavi s konvencionalnim zamrzovanjem

Tehnologija IQF se resnično izstopa, kadar gre za ohranjanje hranil in okusov. Raziskave, objavljene v znanstvenih revijah, kažejo, da ta metoda ohrani približno 92 odstotkov vitamina C in okoli 89 odstotkov pomembnih antioksidantov antocianinov v jagodah, ki se s standardnimi metodami zamrzovanja hitro razgradijo. Skrivnost leži v velikosti ledvičnih kristalov, ki nastanejo med postopkom – ti majhni kristali so manjši od 25 mikrometrov in ne poškodujejo celic znotraj sadja. To pomeni, da se aktivira manj encimov in pride do manj oksidacije. Kar se tiče teksture, tudi tu naredi IQF veliko razliko. Sadrje, zamrznjeno na ta način, ostane približno 95 % trdno kot prej, medtem ko standardno zamrzovanje pogosto povzroči neprijetno mehko teksturo, ki si jo dobro poznamo. Temperaturno območje za IQF je zelo omejeno – med minus 30 in minus 40 stopinj Celzija. Pri teh temperaturah se encimska aktivnost popolnoma ustavi, vonjave in soki pa ostanejo zaklenjeni znotraj sadja. Vzemimo maline kot primer – po razmrzovanju resnično okusijo enako kot sveže jagode, kar večina ljudi ne bi pričakovala od zamrznjene pridelave.

Ključne konstrukcijske značilnosti, ki omogočajo resnično posamezno hitro zamrzovanje

Inženiring preprečevanja lepljenja: šopi z valovitim curkom in natančno krmiljenje hitrosti zraka (2,5−4,0 m/s)

Ko pride do zlepljanja, to v osnovi razveljavi vrednost IQF postopka, in sicer posameznih, prosto tekočih kosov. Namesto tega dobimo zmrznjene bloke, ki pokvarijo odmerjanje, spremenijo teksturo in povzročijo težave kasneje v procesu obdelave. Za boj proti temu problemu sodobni sistemi uporabljajo posebne šobe za valovito impingementno zamrzovanje. Te izpihajo nihajoče zračne tokove, ki dejansko ločijo predmete med zamrzovanjem, in sicer brez poškodb zaradi trkov. Šobe so nagnjene pod pravim kotom, da preprečijo stik delcev med seboj, hkrati pa ohranjajo enakomerno in dovolj nizko temperaturo. Hitrosti zračnega toka so strogo nadzorovane, ponavadi med 2,5 in 4 metri na sekundo. Ta optimalna točka ustvari tako imenovani učinek stabilnega fluidiziranega ležišča. Pravilno uravnoteženje pomeni, da ostajajo predmeti nežno obešeni in ustrezno ločeni. Konec koncev? Celularna struktura ostaja nedotaknjena in lahko računamo na dosledno, zanesljivo posamezno zamrzovanje v večjem merilu.

Pogosta vprašanja

Kaj je IQF zamrzovanje?

IQF pomeni individualno hitro zamrzovanje, tehnologijo, ki se uporablja za zamrznitev posameznih živilskih izdelkov, da se zagotovi, da se ne zlepijo skupaj.

Kako IQF zamrzovanje izboljša kakovost hrane?

IQF zamrzovanje ustvarja majhne ledene kristale pod 25 mikrometri, s čimer ohranja strukturo celic, teksturo, vitamine in antioksidante, kar je v nasprotju s tradicionalnim zamrzovanjem, ki lahko poškoduje celice.

Kam se uporablja tehnologija IQF?

Tehnologija IQF je še posebej koristna za majhne sadove, kot so jagode, vendar jo je mogoče prilagoditi tudi za rezane sadove in koščke s primerno konstrukcijo zamrzovalnikov.

Kakšne temperature in hitrosti zračnega toka so optimalne za IQF zamrzovanje?

IQF zamrzovanje se običajno izvaja pri temperaturah med minus 30 in minus 40 stopinj Celzija ter hitrosti zračnega toka od 2,5 do 4 metrov na sekundo.