Prof. Dr Midhat Jašić, Tehnološki fakultet, Tuzla
kontakt: +387/61-721-060; jasic_midhat@yahoo.com

.
Hlađenje je najšire i najčešće primjenjivana metoda kratkotrajnog konzerviranja za razne vrste namirnica. Hlađenje (eng. chilling, cooling) je postupak konzerviranja namirnica držanjem na temperaturi od (najčešće) 4 do 6°C. Hlađenje je metoda kojom se najmanje mijenjaju izvorna svojstva namirnice. Međutim, hlađenjem se povećava održivost (trajnost) proizvoda samo na kraće vrijeme. Postoje izvjesne razlike između pojedinih sorti voća i povrća i one se kreću od nekoliko dana do nekoliko mjeseci.

Temperatura voća i povrća utječe na brzinu promjena i kvarenje. Temperatura ubranog voća često iznosi od 20 do 30°C i više. U tim uslovima ubrzani su procesi kvarenja. Zbog toga je takvo voće potrebno što brže ohladiti precooling metodom, odnosno brzim uklanjanjem topline. Brzo uklanjanje topline nekoliko sati poslije branja zaustavlja kvarenje proizvoda. Nakon što se temperatura proizvoda smanji na nisku razinu, smanjuje se i disanje proizvoda. Ova metoda je zasnovana na saznanju da se smanjenjem temperature biohemijski procesi u voću i povrću usporavaju, pa se tako sniženjem temperature za 10°C većina biohemijskih reakcija usporava za 2-3 puta. Na temperaturi hlađenja od +2°C do +7°C kvarenje je usporeno, pa se proizvod dobro drži i nekoliko dana.

Niska temperatura usporava ili zaustavlja razvoj mikroorganizama. Mikroorganizmi se odlikuju velikom moći adaptacije u sredini gdje se nastane. Mnogi psihrofili za reprodukciju zahtijevaju minimum temperature od minus 7 do 0°C. Ispod ove granice mikroorganizmi počinju da izumiru. Poslije prestanka djelovanja nepovoljnih temperatura, pojedini tipovi mikroorganizama se prilagođavaju i nastavljaju sa uobičajenim destruktivnim djelovanjem. To znači da će namirnica poslije prestanka inhibirajućih temperatura brže i lakše da se pokvari (pri istim uslovima) ako je preživio veći broj mikroorganizama.

Tabela 01. – Klasifikacija mikroorganizama prema temperaturnim uslovima

R.br.	Grupa	Minimalna	Optimalna	Maximalna
1.	Psihrofilni	-5 do +5	15 do 18	10 do 22
2.	Mezofilni	10 do 15	20 do 37	35 do 45
3.	Termofilni	40 do 45	55 do 75	60 do 80

Enzimi su prisutni u svježim namirnicama i utječu na degradaciju kvaliteta. Enzimske reakcije, kao i sve hemijske reakcije, usporavaju se sa snižavanjem temperature. Hlađenje na temperaturama bliskim 0°C može se koristiti kao osnovni ili kao dopunski metod konzervisanja. Najveći broj lako kvarljivih namirnica, kao što su povrće i voće, mogu se u ohlađenom stanju čuvati određeno vrijeme bez znatnijih promjena. Fermentativne i bakterijske promjene u namirnicama nisu u potpunosti spriječene, ali su znatno usporene. Neke vrste voća i povrća imaju viši optimum temperature skladištenja, pa ih suviše niske temperature čak i oštećuju. Tako npr. za skladištenje banana najpogodnija je temperatura između 10°C i 16°C. Mnoge vrste jabuka ne podnose suviše niske temperature hlađenja, dok se krompir npr. najbolje održava na temperaturi od 8 do 12°C. Temperatura hlađenja namirnica je u neposrednoj vezi sa relativnom vlagom zraka.

Čuvanje voća i povrća tokom dužeg razdoblja u hladnjačama zavisit će i od početnog kvaliteta. Voće i povrće mora biti zrelo, zdravo, bez mehaničkih oštećenja, bez oboljenja i bez stranih mirisa. Također je potrebno računati i na činjenicu da može doći i do tzv. oštećenja hladnoćom određenih vrsta voća. Ovim promjenama naročito su podložne tropske i subtropske vrste voća, jer sa na nižim temperaturama unutar njihovih tkiva ne mogu odvijati procesi metabolizma. U nekim slučajevima ovo se susreće i na temperaturama od 10-13°C. Oštećenja su najčešća prilikom vađenja iz hlađenog prostora na više temperature (promjena boje kore i tkiva, pojava tamnih mrlja, omekšanje teksture itd.).

Hlađenje je nužan postupak tokom procesa proizvodnje gdje su sirovine lako kvarljive namirnice kao što su: jagodasto, bobičasto voće, gljive i sl., tako da se zapravo stalno održava „hladni lanac“.

Slika 01. – Prinudno hlađenje (air blast cooling) – postupak hlađenja u struji hladnog zraka koja cirkulira oko namirnice velikom brzinom

Za sve vrste voća i povrća važno je da temperatura bude stalna ili bar bez značajnijih varijacija. Variranje temperature 1-2°C može značajno utjecati na trajanje čuvanja voća i povrća. Na održavanje voća i povrća tokom čuvanja pri niskim temperaturama ima značajan utjecaj i vlažnost zraka. Ako je vlažnost preniska, može doći do smežuravanja plodova, te gubitka svježine plodova. Visoka je vlažnost poželjna radi očuvanja dobre kvalitete voća i povrća, ali previsoka vlažnost dovodi do razvitka nepoželjnih plijesni i mikroorganizama.

Primjena niskih temperatura za konzerviranje namirnica bazira se na činjenici da se razvoj mikroorganizama može da uspori ili zaustavi na temperaturama oko 0°C, a gotovo potpuno zaustavi na temperaturama smrzavanja. Razlog za ovo je činjenica da se metaboličke reakcije mikroorganizama odvijaju pod utjecajem enzima čija aktivnost ovisi od temperature. Prema tome – podizanjem temperature ubrzaće se i reakcija. Temperaturni koeficijent može se predstaviti na slijedeći način:

Q₁₀ = brzina reak.na odr.temp.+ 10 °C
Brzina reak.na T T=0 °C

Koeficijent Q10 za većinu bioloških sistema iznosi od 1,5 do 2,5, što znači da se sa povećanjem za deset stepeni u odgovarajućem rasponu temperature brzina reakcije udvostručava. Svakako da se pri smanjenju za deset stepeni reakcija dvostruko usporava.

Optimum relativne vlažnosti zraka u hladnjači zavisi od vrste namirnica koje se skladište, od temperature i od sastava atmosfere u hladnjači. Suviše niska vlažnost u hladnjači izaziva gubitak vlage iz namirnica, pa prema tome i težine, a u voću izaziva i smežuravanje. Previsoka vlažnost potpomaže razvoj mikroorganizama koji izazivaju kvarenje. Visoka relativna vlažnost potrebna je za razvoj bakterija; manje vlage, od 90 do 92% potrebno je kvascima, a plijesni se razvijaju i pri vlažnosti od 85 do 90%. Promjene temperature ili vlažnosti izazivaju kondenzovanje vlage (“znojenje“) na površini namirnica.

Zbog toga treba voditi računa da ne dolazi do velikog kolebanja temperature u komorama. To se postiže dobrim vođenjem i kontrolom procesa odnosno ugradnjom dobre automatike.

Cirkulacija i ventilacija zraka u hladnjačama potpomažu održavanje iste vlažnosti u svim dijelovima hladnjače, pomažu uklanjanju mirisa i sprječavanju nastanak ustajalog mirisa i ukusa namirnica. Ako se cirkulacija i ventilacija ne obavljaju pravilno, u pojedinim dijelovima hladnjače usljed nakupljanja vlage može doći do razvoja mikroorganizama.

Da bi se obazbijedila dobra cirkulacija zraka unutar komore potrebno je instalirati ventilator odgovarajućeg kapaciteta i pravilno slagati palete, sanduke ili letvarice. Pravilno slaganje podrazumijeva da se između paleta ili redova paleta ostavlja razmak, kako bi se obezbijedilo strujanje zraka između paleta. Prilikom slaganja sandučara ili letvarica potrebno je voditi računa da se ostavi razmak za normalno strujanje zraka. Ne smiju se slaganjem ambalaže stvarati „džepovi“ u kojima neće dolaziti do strujanja zraka i onda su to potencijalna mjesta u kojima će doći do neželjenih pojava na voću i povrću.
U najvećem broju lako kvarljivih namirnica voda je najzastupljeniji sastojak. Ona se nalazi u slobodnom stanju, a jednim dijelom je vezana. Zbog toga se voda u namirnicama ne smrzava na 0°C kao čista (slobodna) voda, već na nekoj nižoj temperaturi. U ćeliji namirnice ne nalazi se hemijski čista voda, već voda u kojoj su rastvorene organske i neorganske supstance. Zbog toga je početak zamrzavanja vode, u lako kvarljivim namirnicama, uglavnom na temperaturama ispod 0 °C.
.

Rashladna postrojenja

Oduzimanjem toplote nekom tijelu ili sredini snižava se njihova temperatura ispod temperature okoline. Ovo se uglavnom postiže pomoću vodenog leda, rashladnih smjesa, rashladnih mašina, tečnog azota, tečnog CO2, čvrstog CO2 i tečnog freona. Najširu primjenu u industriji hlađenja imaju rashladna postrojenja, dok se ostali načini hlađenja, kao što je upotreba azota, freona, tečnog CO2 i suhog leda, također, koriste ali u znatno manjoj mjeri, jer imaju specifičnu namjenu. Oduzeta toplota ili toplota hlađenja mjeri se obično kcal/h. Kada se toplota dodaje nekom tijelu, njegova temperatura se povećava i obrnuto, oduzimanjem toplote tijelo se hladi, a temperatura mu se snižava. Rashladna postrojenja rade na principu ljevokretnog termodinamičkog kružnog procesa. U najjednostavnijim rashladnim postrojenjima postoje četiri glavna uređaja: isparivač, kompresor, kondenzator i ekspanzioni ventil.

Kao radni medij koriste se različite tečnosti/gasovi, što zavisi od potrebne temperature u hlađenoj prostoriji. Za određenu namjenu bira se ona tečnost čija je temperatura isparavanja na nešto manjem pritisku od atmosferskog niža od one koja treba da se ostvari u prostoru koji se rashlađuje. Rashladni fluid koji je u isparivaču prešao u paru, kompresor usisava i sabija ga na viši pritisak, pri čemu se i temperatura rashladnog fluida povećava.

Pare rashladnog fluida izlaze iz kompresora sa visokim pritiskom i temperaturom i dolaze u kondenzator gde se fluidu oduzima toplota i on prelazi u tečnost. Pritisak tečnosti je još uvijek visok i na tom visokom pritisku tečnost ne može da isparava na niskoj temperaturi koja je neophodna za hlađenje. Zbog toga se tečnom rashladnom fluidu smanjuje pritisak prije njegovog dovođenja u isparivač. Ovo se postiže tako što tečni fluid prolazi kroz prigušni ventil specijalne konstrukcije, pri čemu se smanjuje pritisak i tečnost sada može u rashladnom tijelu da isparava na niskoj temperaturi. Isparavanje se odvija na temperaturi koja odgovara pritisku tečnog rashladnog medija. U rashladnom tijelu fluid isparava oduzimajući toplotu od okolne sredine i na taj način snižava temperaturu okolini. Hladnu paru rashladnog fluida iz isparivača usisava kompresor i opisani ciklus se dalje ponavlja.

Slika 02. – Osnovna shema najjednostavnijeg rashladnog postrojenja

Opisani dijelovi rashladne instalacije i ciklus hlađenja su sasvim uprošteni, jer se pored njih u svakoj instalaciji nalaze i mnogi drugi aparati i dijelovi koji su neophodni za rad savremene rashladne instalacije.
Rashladni fluid se nalazi pod visokim pritiskom u dijelu rashladne instalacije od potisnog priključka kompresora preko kondenzatora do prigušnog ventila (ekspanzionog ventila). Stoga se ovaj dio instalacije naziva dijelom visokog pritiska. Rashladni fluid se, međutim, nalazi pod niskim pritiskom po izlasku iz ekspanzionog ventila pa sve do ulaska u cilindar kompresora u isparivaču, te se stoga taj dio instalacije zove dio niskog pritiska.
.

Isparivač

Isparivač je najčešće smješten u samu komoru hladnjače. On je obično orebren, a mogu biti postavljeni ventilatori za prinudno strujanje zraka preko njega. Radni medijum dolazi u isparivač kao tečnost. Zbog prelaza toplote u isparivač zrak se rashlađuje. Neke rashladne instalacije rade tako što se rashlađuje posredni medij koji dolazi do izmjenjivača toplote. Taj posredni medij je najčešće „ledena“ voda.
Konstrukcija isparivača zavisi od njegove namjene i osobina rashladnog medijuma. Po načinu rada mogu se podijeliti na: suhe, polupotopljene i potopljene. Kod suhih isparivača tečni rashladni medijum ulazi u isparivač i počinje da isparava prolazeći kroz isparivač u obliku vlažne pare dok potpuno ne ispari. Ova konstrukcija isparivača je zastarjela i slabije se koristi. Polupotopljeni i potopljeni isparivači ispunjeni su djelimično ili potpuno tečnim rashladnim medijumom koji isparava. Prilikom isparavanja mjehurići pare se slobodno dižu kroz tečnost i sakupljaju se u kolektoru na gornjem dijelu isparivača.
.

Kompresor

Kompresori koji se koriste u hladnjačama mogu biti klipni i vijčani. Najčešće se vijčani kompresori koriste za veće kapacitete hladnjača, dok se klipni koriste za sve vrste kapaciteta. Savremeni klipni kompresori se najčešće pokreću elektromotorom. Kapaciteti kompresora se kreću od 100 do 1000000 Pa. Kompresor radi na taj način što hladne pare rashladnog fluida usisava iz isparivača i sabija ih do pritiska koji vlada u kondenzatoru, a zatim izbacuje komprimirane pare u potisnu cijev prema kondenzatoru. U kompresoru se povećava pritisak rashladnog gasa pri čemu raste i njegova temperatura na temperaturu višu od temperature okolnog zraka.

Slika 03 – Kompresor

.

Kondenzator

Kondenzator je dio instalacije za hlađenje u kome se kondenzuju pare rashladnog fluida koje dolaze iz kompresora. Razmjena toplote vrši se na površini kondenzatora, a sredstvo pomoću koga se oduzima toplota je obično voda ili zrak.

Sabijena i pregrijana para rashladnog medija ohladi se u kondenzatoru do temperature kondenzacije, a po završetku kondenzacije rashladni fluid se u kondenzatoru obično pothladi do izvjesne mjere, pa se temperatura tečnog fluida snižava ispod temperature na kojoj se vrši kondenzacija.

Slika 04. – Kondenzator

U vazdušnom kondenzatoru se hladi gas tako što predaje toplotu okolnom zraku. Nakon kondenzatora rashladni medijum je u tečnom stanju.
.

Ekspanzioni (prigušni) ventil

U rashladnoj instalaciji prigušni ventil se koristi za prigušivanje tečnog rashladnog fluida sa višeg pritiska kondenzacije na niži pritisak isparavanja. Pomoću prigušnog ventila reguliše se protok rashladnog fluida, kapacitet rashladne mašine, kao i pritisak i temperatura isparavanja. Kod manjih rashladnih uređaja koristi se automatski ekspanzioni ventil koji reguliše protok radnog fluida, tako reagujući na promjenu pritiska u isparivaču.

Termostatski ekspanzioni ventil reaguje na promjenu temperature pregrijavanja na kraju isparivača i omogućava potpuno iskorištenje isparivača i pri vrlo promjenljivim opterećenjima. Prigušni ventil sa plovkom reaguje na promjenu nivoa tečnosti u isparivaču ili kondenzatoru.

Rad kompresionih rashladnih uređaja zasniva se na tome da rashladni fluid prima toplotu iz okolne sredine u isparivaču, a potom daje tu toplotu kondenzatoru, zraku ili vodi kojom se hladi kondenzator. Stoga rashladni fluid mora da ima određena fizička, hemijska i termička svojstva, te da bude bezbjedan i ekonomičan u eksploataciji. Rashladni fluid koji se koristi može biti amonijak i razne vrste freona, a danas s obzirom na stroge ekološke zahtjeve koriste se ekološki freoni.
.

Vrste postupaka hlađenja

Postoji više postupaka hlađenja. Pomenut ćemo najvažnije. Tako hlađenje naglim isparavanjem ( engl. evaporative cooling) je postupak hlađenja kod kojeg se naglo isparava sredstvo za hlađenje oko namirnice. S druge strane, hlađenje pod vakuumom (engl. vacuum cooling) – postupak hlađenja namirnica forsiranim isparavanjem pod vakuumom, ili hlađenjem namirnica ubrzanim odvođenjem prethodno ohlađenog zraka. Postoji i hlađenje raspršivanjem (engl. spray cooling), a to je postupak raspršivanja prethodno ohlađene tekućine preko namirnica u prostoriji u kojoj su smještene. Zatim postoji hlađenje uranjanjem u rashladno sredstvo (engl. immersion cooling) – klasi¬čan postupak uranjanja namirnica u hladnu vodu ili drugo sredstvo s nižom temperaturom od okoliša.

Indirektno hlađenje (engl. indirect cooling system) je postupak hlađenja namirnica prethodno ohlađenom vodom i obilato se koristi u mljekarskoj industriji.Kontaktno hlađenje (engl. contact cooling) je postupak hlađenja u direktnom kontaktu namirnice i izvorišta niskih temperatura (hladne površine).

Neposredno hlađenje (engl. direct expansion cooling) je postupak hlađenja tako da je isparivač direktno u dodiru s hlađenom namirnicom. Ova vrsta se koristi kod lako pokvarljive robe (bobičasto voće).
Pothlađivanje (engl. subcooling) je postupak spuštanja temperature tekućine nešto niže od njene temperature zasićenja kod datog pritiska. Neke vrste voća i povrća moraju se podvrgnuti prethlađivanju, tj kratko vrijeme (od nekoliko sati) obično 10-12 sati na +2 do +4°C. Prethlađivanjem se odvodi latentna toplina kod sirovine, prije prevoza, prerade, skladištenja. Prethlađivanje se može provesti: hladnom vodom (uranjanjem ili prskanjem), hladnim zrakom (propuhivanjem), ledom i vakuumom (u vakuumu pod sniženim tlakom).Pothlađivanje se obavlja prije stavljanja na čuvanje ili u svrhu transporta na veću udaljenost. Najčešće se pothlađuje jagodasto voće i na taj način mu se produžava svježina 10 do 20 sati.
.

Uslovi skladištenja voća i povrća u hladnjačama

Period skladištenja voća i povrća u hladnim režimima ovisi prije svega od vrste i sorte, kao i, što je naglašeno, brzine respiracije. Rok trajanja se produžuje hlađenjem, ali što je važnije proizvod je potrebno ohladiti što je moguće prije nakon berbe.

Slika 05. – Tipični problemi kod skladištenja u hladnjačama

Postoji niz poteškoća koje se javljaju kod upravljanja procesima hlađenja voća i povrća u klasičnim hladnjačama. Neki od tih problema prikazani su na Slici. Kad je u pitanju hlađenje kod odabrane vrste i sorte voća i povrća potrebno je održavati određene režime kao što su temperatura i relativna vlažnost zraka unutar komore. Isto tako kod nekih vrsta značajan je proces održavanja ventilacije. Punjenje komora treba obaviti što racionalnije i dostizanje optimalnih uslova čuvanja ne bi trebalo da traje duže od 48 do 96 sati. U savremenim hladnjačama organizacija posla se zasniva na sistemu boks paleta, gdje se na ovaj način unošenje plodova vrši kraće a skladišni prostor se bolje koristi. Postavljanje redova paleta je u pravcu kretanja zraka, a vodi se računa da se ostavi dovoljno slobodnog prostora, minimalno 80 cm od plafona, 40 do 80 cm od zida nasuprot isparivačima (u zavisnosti od dimenzije komore) i sa strane 5 do 10 cm. Loše postavljene gajbe ili palete izazivaju formiranje toplije mikroklime u pojedinim dijelovima komore, zadržavanje oslobođenog etilena, ugljendioksida i drugih isparljivih materija, što utječe na veću pojavu oboljenja tokom čuvanja.

U skladištu treba ostaviti dovoljno prostora za kretanje radi kontrole kvaliteta plodova i uslova čuvanja, kao i radi uzimanja uzoraka plodova. Prolazi se ostavljaju sredinom komore i u blizini zidova.

Tabela 02. – Period skladištenja određenog voća i povrća u određenim uslovima temperature i relativne vlažnosti

R.br.	Produkt	Temperature (oC)	Vlažnost (%)	Period skladištenja
1.	Jabuka	-1–4	90–95	1–8 mjeseci
2.	Banana (zelena) Banana (zrela)	13–15 13–15	85–90 85–90	10–30 dana 5-1 dana
3.	Grah	7–8	95–100	1–2 sedmica
4.	Brokuli	0–1	95–100	1–2 sedmica
5.	Mrkva	0–1	95–100	4–6 sedmica
6.	Celer	0–1	95–100	1–3 mjeseci
7.	Karfiol	0–1	95–100	2–4 sedmice
8.	Citrusi	4–8	90	3–8 sedmica
9.	Krastavac	8–11	90-95	1-2 sedmice
10.	Grejpfrut	10-15	90	4-16 sedmica
11.	Kivi	-0,5-0	90–95	2–3 mjeseca
12.	Limun	10–14	90	2-6 mjeseci
13.	Mango	5,5-14	90	2-7 sedmica
14.	Lubenica	4-15	85-90	1-2 sedmice
15.	Zelena salata	0-1	95-100	1-4 sedmica
16.	Crveni luk	-1-0	70-80	6-8 sedmica
17.	Narandže	2-7	90	1-4 mjeseci
18.	Krompir (nezreli) Krompir (zreli)	4-5 4-5	90-95 90-95	3-8 sedmica 4-9 mjeseci
19.	Paradajz (zeleni) Paradajz (zreli)	12-15 8-10	90 90	1-2 sedmice 1 sedmica

Kad je u pitanju zamrzavanje valja pomenuti da se ne zamrzavaju: krastavac, paradajz za salatu (iako onaj za kuhanje može), rotkvice, zelena salata, lubenica, dinje, grožđe, jabuke i kruške. Limun, također, ne bi trebalo zamrzavati, izuzev ako se radi o ocijeđenom limunovom soku. Isto važi za narandže, banane itd.