Autor: mr Dobrila Ranđelović
e-mail : dobrilarandjelovic@beotel.net
.

.
U industriji zamrznute hrane veoma je bitno da se namirnica namenjena zamrzavanju što pre ohladi do neke temperature blizu tačke zamrzavanja čime se:
– isključuju svi mikroorganizmi sem psihrofilnih formi, što znači da će proizvod pre zamrzavanja biti superiornijeg kvaliteta u poređenju sa istim proizvodom koji nije podvrgnut prethlađivanju i
– postiže potpunije iskorišćenje uređaja za samo zamrzavanje.

Prethlađivanje može da se obavi:
– u struji hladnog vazduha,
– u kontaktu sa vodenim ledom,
– u kontaktu sa ohlađenom vodom,
– u kontaktu sa ohlađenim vodenim rastvorom kuhinjske soli,
– primenom vakuuma (Vereš, 1998).

Rashladnim sredstvima se nazivaju supstance koje oduzimaju toplotu proizvodu koji se hladi.

Od rashladnog sredstva se traži da ispunjava sledeće uslove:

• kritična temperatura tečnosti treba da bude viša od maksimalne temperature kondenzacije da bi se kondenzacija mogla izvršiti,
• temperatura zamrzavanja tečnosti mora biti niža od najniže temperature isparavanja,
• pritisci isparavanja i kondenzacije treba da su u okviru prihvatljivih granica, jer se kod ekstremno visokih pritisaka kondenzacije javlja problem zaptivanja i eksplozije kondenzatora a kod pritisaka isparavanja, koji su niži od atmosferskog, postoji problem zaptivanja isparivača,
• rashladno sredstvo ne bi smelo biti zapaljivo ili eksplozivno,
• ne sme reagovati sa materijama od kojih je izrađena mašina ili izazvati njihovu koroziju,
• mešanje rashladnog sredstva sa uljem treba da je potpuno ili nikakvo
• cena radnog fluida treba da je što manja.

Najpoznatija sredstva koja se koriste su amonijak, freon 11, freon 12, freon 22, freon 404 A i dr. Konzervisanje podrazumeva niz tehnoloških operacija u cilju zaštite nutritivne vrednosti i organoleptičkih svojstava namirnica od svih oblika kvarenja. Najveću opasnost po kvalitet namirnica imaju prisutni mikroorganizmi, te je zato važno obezbediti uslove pri kojima se sprečava njihov metabolizam.

Za konzervisanje namirnica uvedeno je više postupaka koji su svrstani u četri grupe:

• postupci koji se zasnivaju na produženju životnih procesa svežih namirnica biljnog porekla koje nastavljaju životne funkcije i posle berbe, tj. sveže voće i povrće, odnosno primena hlađenja,
• postupci koji se primenjuju u smislu uništavanja mikroorganizama, tj. abiotički postupci (visoka temperatura, zračenje, konzervansi, antibiotici),
• postupci kojima se onemogućava aktivnost mikroorganizama iako je sačuvana sposobnost reprodukcije u povoljnim uslovima, tj. anabiotički postupci. U ovu grupu se ubrajaju:
• primena niskih temperatura (zamrzavanje),
• odstranjenje vode neophodne za razvoj (sušenje, koncentrisanje),
• dodavanje sredstava radi povećanja osmotskog pritiska (soljenje, šećerenje),
• povećanje kiselosti dodavanjem sirćetne, limunske, vinske, jabučne ili mlečne kiseline,
• postupci kojima se smišljenim zahvatima menja sastav prisutne mikroflore (npr. biološki fermentisano povrće i voće, kiselo-mlečni proizvodi) (Vereš, 1991).

U antičko doba namirnice su čuvane u podzemnim pećinama, snegu i ledu. Posle 1930.god. došlo je do naglog razvoja u oblasti proizvodnje i primene veštačke hladnoće u svim naprednim zemljama. Naglo podizanje hladnjača u našoj zemlji počinje od 1950. god. (Šabac, Vršac, Čačak…) (Janković, 2002).

U poređenju sa drugim vidovima konzervisanja, u zamrznutim namirnicama se najbolje očuvaju osnovni sastojci i labilnije komponente (npr. polifenoli i vitamini). Zamrzavanje ima i određenih ekonomskih prednosti koje se ogledaju kako u utrošku energije za samo zamrzavanje tako i mogućnosti primene jeftinijeg ambalažnog materijala (karton, papir, plast-mase).

Dovoljnim snižavanjem temperature praktično se zaustavljaju mikrobiološke, hemijske i biohemijske reakcije. Zamrzavanje je metod konzervisanja namirnica kojem nije cilj da se mikroorganizmi unište. To znači da zamrznuta namirnica sadrži određeni broj mikroorganizama, tj. nije sterilna ali je sačuvana od kvarenja sve dok vladaju nepovoljni uslovi za razvoj mikroorganizama tj. dok traje dovoljno niska temperatura koja nije pogodna za njihov razvoj.

Za mikroorganizme je temperatura jedan od limitirajućih faktora aktivnosti. U zavisnosti od temperature na koju su prilagodili život, mikroorganizmi se dele na: psihrofilne, mezofilne i termofilne (tabela 8) (Zlatković, 2003).

Tabela 8. Podela mikroorganizama prema temperaturi rasta

	Minimum (◦C)	Optimum (◦C)	Maksimum (◦C)
Psihrofilni	-10 – 0	10	30
Mezofilni	10	25 -35	40 – 50
Termofilni	30	50 – 60	70 – 80

.
Temperature koje su niže od minimalno potrebne, dovode do odumiranja određenog broja mikroorganizama. U pogledu broja uginulih mikroorganizama usled zamrzavanja, može da se konstatuje da je taj broj mnogo manji u poređenju sa uginućem na povišenoj temperaturi. Smrt mikroorganizma nastaje usled izmene strukture protoplazme i poremećene razmene materija. Zamrzavanjem se formiraju kristali leda čime se povećava viskozitet protoplazme, smanjuje se moć vezivanja vode za koloide, raste osmotski pritisak u ćeliji – što dovodi do nepovratnih i štetnih promena na proteinima, a sami kristali leda usled povećane zapremine mehanički oštećuju kako citoplazmu tako i ćelijsku opnu.

Manje otporni mikroorganizmi uginu već na početku zamrzavanja kada dožive tzv. temperaturni šok. Iako se i kasnije postigne temperaturni optimum posle ovog šoka oni gube sposobnost reprodukcije.

U zavisnosti od sadržaja rastvorljive suve materije od 60-80% vode kristališe u intervalu -1 do -5◦C (“zona maksimalne kristalizacije”) kada se smrzava slobodna i konstitutivna voda a ne smrzava adsorpciono vezana voda i kristalohidrantna voda (slika 26, Vereš).

Zato su i namirnice nekada zamrzavane samo do -10◦C i bile su deklarisane kao “frozen food” ili smrznuta hrana. Kasnije se uvidelo da ovo nije dovoljno niska temperatura i da se namirnice mogu duže očuvati uz bolji kvalitet ako se temperatura snizi do -18◦C, i to je “deep frozen food” ili duboko smrznuta hrana. Daljim razvojem uređaja za zamrzavanje zaključeno je da samo krajnja temperatura ne garantuje kvalitet već da na kvalitet ima uticaja i brzina zamrzavanja ili vreme za koje se postigne željena temperatura. Kada je vreme zamrzavanja kratko ove namirnice se nazivaju “quick frozen food” ili brzo smrznuta hrana.

Brzina zamrzavanja namirnica ima veliki uticaj na strukturu odmrznute namirnice. Ukoliko je brzina zamrzavanja veća negativne promene (stepen mehaničkog oštećenja, dehidratacija) se smanjuju.

Većom brzinom zamrzavanja broj kristalizacionih jezgara je veći što znači da će kristali leda biti sitniji. Međućelijski prostor je oblast sa manje rastvorljive suve supstance u odnosu na ćeliju tako da tu prvo dolazi do kristalizacije leda. Zbog zamrzavanja slobodne vode u međućelijskom prostoru, rastvorljiva suva materija se koncentriše, zato dolazi do difuzije vode iz ćelije u međućelijski prostor, tu se zamrzava što doprinosi porastu veličine kristala već formiranog leda. Pri zamrzavanju je cilj da se osmoza odvija u što je moguće manjoj meri. Na osmozu, odnosno kvalitet zamrznute namirnice, moguće je uticati većom brzinom zamrzavanja.

Brzina zamrzavanja se definiše kao odnos najkraćeg rastojanja od površine do toplotnog centra proizvoda i vremena koje protekne od momenta kada se postigne temperatura površine od 0◦C, do momenta kada se postigne temperatura u centru proizvoda koja je za 10◦C niža od temperature kristalizacije. Brzina zamrzavanja Ws se izražava u centimetru po času.

Opšte je prihvaćeno da je:
– sporo zamrzavanje ako je Ws od 0,1-0,2 cm/h;
– brzo ako je Ws od 0,5-3 cm/h;
– vrlo brzo ako je Ws od 5-10 cm/h i
– ultra brzo ako je Ws od 10-100 cm/h (Janković, 2002).

Brzim zamrzavanjem obrazuje se veći broj kristalizacionih centara koji su sitniji i ravnomerno raspoređeni kako u samoj ćeliji tako i u međućelijskom prostoru. Veličina kristala zavisi od temperature medijuma za zamrzavanje (temperatura -50 do -100◦C veličina kristala je nekoliko mikrometara, ako je temperatura medijuma -150 do -180◦C veličina kristala leda je 20-200 μm ).
Sporim zamrzavanjem obrazuju se kristali leda većih dimenzija (oko 100 μm) koji su neravnomerno raspoređeni u ćeliji (ima ih manje) i međućelijskim prostorima (zastupljeni su u većem broju). Pojava krupnijih kristala leda u većoj meri oštećuje ćelijsku opnu, usled čega se smanjuje kvalitet zamrznute namirnice (oslobađa se veća količina tečnosti prilikom odmrzavanja) (Vereš, 1991).

Na slici 27. prikazan je grafik promena temperature u funkciji vremena pri brzom, srednje brzom i sporom zamrzavanju.

a- brzom zamrzavanju, b- srednje brzom zamrzavanju, c- sporom zamrzavanju (Vereš, 1998). (napomena: išrafirani deo na grafiku predstavlja oblast maksimalnog formiranja kristala leda)
.

Literatura

1. Niketić-Aleksić, G.: Tehnologija voća i povrća, Beograd (1988)
2. Vereš, M.: Osnovi konzervisanja namirnica, Beograd (1991)
3. Janković, M.,Milanović, I.: Uticaj brzine smrzavanja na promenu boje kupine, Zbornik radova Poljoprivrednog fakulteta, Beograd.(1991):
4. Janković, M.,Kandić, M.: Tehnologija berbe, transporta, zamrzavanja i čuvanja, maline i kupine,Savetovanje u Arilju (1993)
5. Fenema, O.: Water and Ice.In: Food Chemistry, 3rd edn.Marcel Dekker, New York (1996) pp.18-94
6. Popov-Raljić, J.: Tehnologija i kvalitet gotove hrane, Novi Sad (1999)
7. Lovrić, T., Piližota, V.: Konzervisanje i prerada voća i povrća, Nakladni zavod Globus, Zagreb ( 1994)
8. Janković, M.: Tehnologija hlađenja , Beograd (2002)
9. Vereš, M.: Osnovi konzervisanja namirnica, Beograd (2004)