Zamrzavanje je anabiotički postupak konzervisanja, što znači da nije cilj zamrzavanja da se unište mikroorganizmi, već da se stvore uslovi koji onemogućavaju njihovu aktivnost. Dakle, namirnica je sačuvana sve dok je temperatura niska, kada se namirnica odmrzne mikroorganizmi se opet aktiviraju.
U poređenju sa ostalim metodama konzervisanja zamrzavanjem se najbolje očuvaju osnovni sastojci i labilne komponente kao što su vitamini.
.
Uticaj na mikroorganizme
Naglo sniženje temperature izaziva tzv. temperaturni šok kod mikroorganizama i određen broj mikroorganizama ugine. Odnosno pri odmrzavanju više nemaju sposobnost repodukcije. Npr. 95% populacije Cl. perfringens pri brzom hlađenju sa 37oC na 4oC, ugine, a ostatak populacije ugine kasnije.
Bakterije se ne mogu razmnožavati na temperaturi nižoj od 3oC. Od patogenih mikroorganizama na niske temoperature je najotporniji Cl. botulinum tip E. Njegova minimalna temperatura reprodukcije iznosi 3.3oC.
Niske temperature ne uništavaju eventualno stvorene toksine.
Spore ostaju netaknute; na -18oC mogu ostati u letalnom stanju 7-20 godina, klijaju nakon odmrazavanja.
Uticaj temperature na preživljavanje mikroorganizma uslovljen je:
- vrstom mikroorganizma. Termofilni mikroorganizmi su osjetljiviji na niske temperature od psihrofilnih.
- početnim brojem mikroorganizma. U toku zamrzavanja i potom skladištenja dolazi do redukcije broja mikroorganizama. Da bi se efikasno smanjio broj mikroorganizama, pošto sva mikroflora potiče iz namirnice, potrebno je smanjiti inicijalni broj mikroorganizama.
To se postiže temeljnim pranjem, a za povrće i blansiranjem. Blansiranje je primarna termička obrada. Izavodi se u vodi ili pari ili kombinovano pri temperatutri 86-98oC/nekoliko minuta.
Za namirnice za koje nije uobičajeno da se blanširaju (meso, sladoled) potrebno je da se brzo pripreme za zamrzavanje da nebi broj mikroorganizama prekomjerno porastao.
Zančaj preživjelih mikroorganizama u toku skladištenja i zamrzavanja je u tome što nakon odmrzavanja preživjela mikroflora obnavlja aktivnost i nastavlja sa destruktivnim djelovanjem.
Uticaj niske temperature na uništenje mikroorganizama usljovljen je:
- vrstom namirnice. Od hemijskog sastava zavisi dominantna mikroflora. U namirnicama sa više masti, šećera i aminokiselina zadržava se veći broj mikroorganizama. Naravno izražen je i uticaj pH vrijednosti i sadržaja vode u namirnici.
- visinom temperature. Veći smrtonosni efekat ima temperatura od -1 do -5oC (-8 do -12oC) nego -30oC. Ovo je u vezi sa formiranjem kristala leda. U ovom inervalu zamrzne najveći dio slobodne vode. Dalje snižavanje temperature ima manji smrtonosni efekat jer je najveći dio vode već ranije iskristalisao.
- brzinom zamrzavanja. Brzim zamrzavanjem se brže prođe kriticni interval temperature (-1 do -4oC), pa sporo zamrzavanje ima veći efekat na odumiranje mikroorganizama.
- vrstom i veličinom pakovanja. Manje mikroorganizama ugine u namirnici upakovanoj prije zamrzavanja u materijal manjeg koeficijenta prolaza toplote i većih gabarita u poređenju sa istom namirnicom upakovanom u materijal većeg koeficijenta prolaza toplote i manjeg gabarita.
Zamrznuta namirnica je mikrobiološki stabilna. Najveće promjene u njoj se dešavaju u fazi prije zamrzavanja i poslije odmrzavanja.
.
Uticaj na enzime
Utiču na degradaciju kvaliteta namirnice. Niska temperatura usporava sve enzimatske reakcije. Uobičajena temperatura zamrzavanja je -20oC. Ova temperatura samo usporava enzimatsku aktivnost. Za potpuno zaustavljanje aktivnosti enzima potrebno je temperaturu sniziti na -30oC (aktivnost lipaze je konstatovana i na -25oC).
Pošto nije ekonomično održavati ovako niske temperature u hladnjačama enzimi se prije zamrzavanja inaktiviraju. To se izvodi balanširanjem. Blanširanje se izvodi samo kod manirnica kod kojih se očekuje veća enzimatska aktivnost – povrća. Blanširanjem se inaktiviraju enzimi i tako spriječavaju promjene boje, ukusa i mirisa zamrznutih namirnica.
Aktivnost enzima nije samo funkcija temperature, već i pH sredine, koncentracije enzima i dr.
.
Promjene namirnica
Zamrznute namirnice se kladište u hladnjačama obično na -20oC. Meso sa dosta masnoće na -35oC.
Intezitet promjena uslovljen je:
- dužinom vremena čuvanja,
- tskladištenja i
- uslovima čuvanja (kolebanje temperature i relativne vlažnosti u skladištu).
Pošto je temperatura niska mikrobiološke promjene su isključene, a fizičke, hemijske i biohemijske promjene su svedene na minimum.
Kvantitativne promjene
Osnovnu kvantitativnu pomjenu čini kalo. Do njega dolazi usljed isušivanja proizvoda. Na veličinu kala utiču: temperatura i vrijeme skladištenja, sadrzaj vode u namirnici i vrsta pakovanja (propušta ili ne vodu).
Do kala dolazi usljed sublimacije leda. Svodi se na minimum pri j= 97-98%.
Kvalitativne promjene
Znatno su manje u poređenju sa promjenama pri drugim načinima konzervisanja. To znači da je zamrznuta namirnica po svojim karakteristikama najbliža sirovini prije zamrzavanja, tj. konzervisanjem zamrzavanjem najbolje se očuvaju osobine namirnice.
1. Fizičke promjene. Nastaju usljed prekristalizacije. Zavisno od dubine namirnice brzina zamrzavanja je različita, a posljedica toga je različita veličina kristala. Dalke, kolebanjem temperature dolazi do smanjenja broja kristala i povećanja pojedinih kristala.
2. Hemijske reakcije. Najčešće se odvijaju pod dejsvom O2 (bez enzima):
- pogoršava organoleptičke osobine (tamnjenje, oksidativna užeglost). Naročito su osjetljive namirnice koje sadrže veće količine nezaisćenih masnih kiselina i aromatičnih komponenata.
- smanjuje sadržaj C-vitamina.
3. Biohemijske reakcije. Uslovljene su aktivnošću enzima koji se nalaze u ćeliji namirnice. Njihovim dejstvom najčešće se mjenjaju boja i ukus.
Najčešće djeluju lipaze, a kasnije se nadovezuje oksidacija – užeglost masti. Smatra se da je svaka promjena ukusa zamrznutog mesa izazvana djelovanjem enzima.
Što se tiče mikroorganizama dovoljna bi bila temperatura od -12oC da bi se spriječila bilo kakva mikrobiološka aktivnost, niže temperature koriste se radi reakcija.
Blanširanjem i držanjem namirnice na niskim temperaturama biohemijske promjene se svode na minimum.
.
Brzina zamrzavanja
Prema brzini zamrzavanje se dijeli na: brzo, srednje brzo i sporo. Brzina zamrzavanja se definise kao odnos najmanjeg rastojanja izmađu površine namirnice i potrebnog vremena da se u termalnom centru postigne za 5oC niža temperatura od početne temperature.
Sve tri faze su značajne za dobijanje kvalitetnog zamrznutog proizvoda, ali presudni značaj ima faza B, jer se u njoj formira najveći broj kristala leda. Ako je kapacitet uređaja veći zona sa maksimalnim formiranjem kristala leda (B) trajaće kraće – brzo zamrzavanje.
Više je rastvorene suve materije u ćeliji nego u međućelijskom prostoru, pa prvo kristališe voda u međućelijskom prosotru. Na ovaj način se povećava koncentracija rastvorenih supstanci u međućelijskom prostoru (poslije određenog vrmena postaje veća nego u ćeliji) pa dolazi do difuzije vode iz ćelije u međućelijski prostor, tu se zamrzava, što doprinosi porastu kristala već formirang leda. Pri zamrzavanju je cilj da se osmoza odvija u što manjoj mjeri.
Ako je brzina zamrzavanja veća stvara se veći broj kristalizacionih centara, što znači da će kristali leda biti sitniji. Ovi sitni kristali leda su ravnomjerno raspoređeni kako u samoj ćeliji tako i u međućelijskim prostorima. U ovom slučaju usljed velike brzine zamrzavanja procesi difuzije nemaju vremena da se obave. Dakle, voda zamrzava tamo gdje se prirodno nalazi u namirnici.
Ako je brzina kristalizacije manja formiraju se veći kristali koji su neravnomjerno raspoređeni (većim dijelom u međućelijskom prostoru).
Pertovic Ljiljana i sar. su definisali optimalno vrijeme smrzavanja, jer su utvrdili da ni velike brzine smrzavanja nisu poželjne jer takođe izazivaju određena oštećenja vlakana i umanjuju kvalitet mesa.
- Optimalna temperatura smrzavanja je u području od -40oC do -60oC.
- Optimalna brzina smrzavanja je ona veća od 2cm/h, a manja od 5cm/h.
- Optimalno vrijeme smrzavanja od tinicijalne= +4oC do tkrajnje= -20oC (karakteristično vrijeme smrzavanja) je definisano kao ne duže od 21 min i ne kraće od 12 min.
Brzina zamrzavanja naročito utiče na kvalitet svježeg voća i povrća koje nije blanširano. Meso je najmanje osjetljivo na brzinu zamrzavanja (vjerovatno usljed elastičnije ćelijske opne i velikog sadržaja proteina koji lakše vežu vodu).
.
Održivost
.
| Vrsta namirnice | Temperatura (oC) |
| Sladoled | zamrzavanje i skladištenje pri –20oC, u prometu –15oC. |
| Jaja | zamrzavanje na –35oC, a u sredini proizvoda je –15oC |
| Povrce | zamrzavanje na –35oC, a u sredini proizvoda je –15oC, skladišti –18oC |
| Voca | zamrzavanje na –30oC, a u unutrašnjosti ploda je –15oC. Skladište se na: –18oC, a sljiva i visnja na –20oC. |
| Tjestenine | zamrzavanje na –35oC, skladište na –18oC |
U slučaju mesa podaci su slijedeći:
| Temperatura (oC) | Vrsta mesa | Održivost (mjeseci) |
| -18 | masna svinjetina | 4-5 |
| ovcetina | 6-8 | |
| mršava svinjetina | 6-8 | |
| govedina | 10-12 | |
| -24 | svinjetina | 8-10 |
| govedina | do 18 | |
| -30 | svinjetina | 12-14 |
| govedina | do 24 |
.
.
Odmrzavanje
Mikroorganizmi se aktiviraju nakon odmrzavanja, zato odmrzavanje treba vršiti na što nižoj temperaturi (0oC) i upotrijebiti namirnicu u što kraćem roku.
Odmrznuta namirnica je podložnija mikrobiološkom kvaru, od namirnice prije zamrzavanja, jer je iz ćelije otpušten sok, usljed degradativnog djelovanja kristala leda na ćeljisku membranu.
Na kvalitet zamrznute namirnice se, pored brzine zamrzavanja i uslova skladištenja, djelimično može da se utiče brzinom odmrzavanja.
Kvalitet zamrznute namirnice se određuje na osnovu količine izdvojene tečnosti poslije odmrzavanja namirnice. Više izdvojene tečnosti je znak lošijeg kvaliteta (sporo zamrzavanje).
Cilj je postići da kristalizacija vode bude reverzibilan proces, tj. da se voda nakon odmrzavanja vrati na mjesto gdje je bila prije zamrzavanja. Na količinu izdvojene vode utiče:
Smatra se da sporim odmrzavanjem (naročito kod mesa) voda ima dovoljno vremena da se ponovo veže za proteine i da će u tom slučaju biti manje izdvojene tečnosti. Ovo ima uticaja ako je namirnica konzervisana sporim postupkom jer se tada najveći dio zamrznute vode nalazi van ćelije u ekstracelularnom prostoru.
Ako su namirnice zamrznute brzim postupkom nema potrebe da se primjeni sporo odmrzavanje, jer su ovom slučaju kristali vode ravnomjerno raspoređeni.
Ako se radi o tečnim zamrznutim namirnicama (npr. voćna kaša) brzina odmrzavanja nema uticaja na kvalitet.
Za obezbjeđenje visokog kvaliteta zamrznutih namirnica neophodno je de se zamrzava samo kvalitetna sirovina kod koje organoleptički nije moguće ustanoviti mikrobiološke promjene.
Zamrzavanjem se mogu konzervisati namirnice: voće, povrće, voćni sokovi, riba, meso, kondiktorski proizvodi, mljeko i jaja. Dakle, namirnice bez tkiva i ćelija kao i namirnice izrađene od ćelija (voće, povrće, meso).
Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Konzervisanje hrane.