CONSERVAREA FRUCTELOR SI LEGUMELOR PRIN CONGELARE

CONSERVAREA FRUCTELOR SI LEGUMELOR PRIN CONGELARE

1. PRINCIPIILE CONSERVARII PRIN CONGELARE

Congelarea este o metoda moderna de conservare prin care se pastreaza aproximativ integral calitatea fructelor si legumelor. Principiul metodei este dat de faptul ca la temperaturi scazute are loc inactivarea microorganismelor saprofite si o reducere a activitatii enzimatice. Odata cu inactivarea microorganismelor se reduce si cantitatea de toxine produse de acestea.

Totodata, odata cu scaderea temperaturii, se inregistreaza o crestere a vascozitatii protoplasmei, cu efectul incetinirii metabolismului microorganismelor pana aproape de zero.

Temperatura scazuta actioneaza diferit asupra sistemelor enzimatice din celulele vegetale si din celulele microorganismelor, fapt care cumulat cu cresterea vascozitatii protoplasmei, determina moartea celulelor microorganismelor.

Trebuie luat in consideratie si faptul ca, prin formarea si cresterea cristalelor de gheata, creste presiunea osmotica a mediului asupra membranelor celulare si se reduce spatiul vital de dezvoltare a microorganismelor.

De mentionat ca o parte dintre microorganisme mor iar o alta parte devin inactive, nefiind distruse, cu posibilitatea de a-si relua activitatea chiar mai viguros dupa decongelare deoarece, in urma congelarii - decongelarii, structura peretilor celulelor vegetale este degenerata, ceea ce faciliteaza patrunderea microorganismelor.

Enzimele rezista mai bine la temperaturi scazute fata de microorganisme. De exemplu, lipooxidaza poate sa activeze pana la temperatura de - 20^oC, producand decolorarea produsului si un miros dezagreabil de oxidat. Din aceasta cauza, inaintea operatiilor de congelare, produselor vegetale li se aplica anumite tratamente care sa mareasca eficienta congelarii.

Fata de temperatura produsului, in mediu trebuie sa avem o temperatura cu circa 5^oC mai mica. De exemplu, pentru a avea o temperatura a produsului de 0 - 4^oC, trebuie sa avem o temperatura a mediului de - 3^oC.

La refrigerare se respecta intervalul de temperatura 0 - 4^oC iar la congelare se respecta intervalul (- 18) - 25)^oC, putandu-se admite si (- 15)^oC.

Schema tehnologica de congelare la legume

LEGUME

Schema tehnologica de congelare la fructe

FRUCTE

Analizand cele doua scheme tehnologice prezentate, se observa existenta unor operatii preliminare la ambele categorii de materii prime, care au drept scop mentinerea pe cat posibil a unora dintre caracteristicile specifice produselor proaspete. Este vorba despre oparirea la legume si osmoza cu zahar la fructe.

Oparirea se poate realiza prin imersie in apa fierbinte (62 - 90^oC), prin aburire, sau chiar cu gaze de ardere. Cea mai eficienta este aburirea care da cele mai mici pierderi de substanta solubila dar are dezavantajul unor constructii mai scumpe si mai greu de controlat din punct de vedere termic fata de imersia in apa fierbinte care este procedeul cel mai intalnit.

La fructe, zaharul are un dublu rol:

1. Prin presiunea osmotica creata, zaharul elimina aerul din tesuturi, deregleaza metabolismul microorganismelor, mentine continutul de acid ascorbic, mentine culoarea si aromele.

Zaharul are rolul de a favoriza formarea cristalelor mici in timpul congelarii, cu efect de pastrare a integritatii celulelor dupa decongelare.

Pentru mentinerea culorii, la fructe se poate practica un adaos de acid ascorbic la zaharul folosit.

Din punct de vedere fizic, prin congelare intelegem o racire a produselor pana la o temperatura cuprinsa intre (- 18) - 25)^oC. Aceste temperaturi blocheaza dezvoltarea microorganismelor. Totusi, se poate spune ca microorganismele rezista mai bine la temperaturi joase, sub 0^oC, decat la temperaturi ridicate, peste 100^oC. Rezistente sunt in special bacteriile criofile care sunt doar inactivate, sporii acestora putand rezista pana la - 20^oC.

In afara actiunii asupra microorganismelor, temperatura joasa actioneaza si asupra tesutului vegetal. Astfel, principala componenta, apa, in special cea libera sau cea disponibila, ingheata, astfel incat cantitatea de apa inghetata creste cu scaderea temperaturii.

Curba de congelare

In timpul racirii se disting o serie de puncte semnificative:

t₁ temperatura numita critica, temperatura la care incepe aparitia cristalelor de gheata in lichidul celular punctul crioscopic;

Fenomenul se produce dupa o prealabila subracire a sucului celular, la o temperatura mai joasa decat punctul de congelare a apei pure propriu-zise. Din aceasta cauza produsele vegetale pot fi pastrate si la temperaturi mai joase decat punctul de congelare al apei dar deasupra punctului de subracire, fara ca la decongelare lenta acestea sa se degradeze. Se va produce o absorbtie a apei, produsele avand o structura permeabila.

t₂ temperatura ce corespunde congelarii apei legate biologic si fiziologic. In acest caz la decongelare procesele biologice nu mai sunt reversibile.

t₃ - 25^oC si este considerata temperatura limita pana la care se poate merge cu congelarea si care permite refacerea tesuturilor la decongelare, punct sub care substantele coloidale nu mai pot absorbi apa in urma decongelarii.

t₄ temperatura critica ce corespunde punctului eutectic, la care teoretic intreaga cantitate de apa congeleaza.

Temperatura punctului crioscopic se situeaza sub 0^oC care ar corespunde inghetarii apei pure, deoarece sucul celular vegetal reprezinta o solutie in care faza dispersata (substantele hidrosolubile) coboara punctul de inghet al apei pure.

Teoretic, schimbarea de stare fizica (de la lichid la solid in cazul congelarii) se produce la o temperatura constanta egala cu temperatura punctului crioscopic. In realitate, in perioada de congelare c palierul curbei nu este paralel cu abscisa, ci este usor inclinat, si el dureaza pana ingheata toata apa disponibila.

In continuare, curba congelarii coboara spre temperaturi foarte scazute in etapa postcongelare, fara ca din punct de vedere fizico-chimic, microbiologic sau biochimic, in produs sa se produca transformari semnificative (deci vom avea un consum energetic neeconomic).

In procesul de congelare se urmaresc in principal trei parametri: regimul sau temperatura de congelare; durata congelarii; viteza de congelare.

Din punct de vedere al vitezei de congelare intalnim trei regimuri:

1. Regim de congelare lenta - in care frontul de congelare avanseaza cu viteze mici cuprinse intre 0 - 4 cm/h cand se formeaza cristale mari de gheata ca urmare a cresterii treptate, strat cu strat, a cristalelor de gheata in urma formarii initiale a unui nucleu de cristalizare.

Aceste cristale mari de gheata preseaza si determina marirea membranelor celulelor vegetale, deformarea lor pana la rupere.

In faza de decongelare se va realiza o reabsorbtie a apei inghetate partial de catre tesutul vegetal, iar restul de apa va fi expulzata sub forma de suc ingloband in el o parte din substantele nutritive dizolvate. Apar modificari de aspect, in sens nefavorabil pentru produsul de congelare.

Regim de congelare rapida - are loc la viteze cuprinse intre 4 - 8 cm/h formandu-se cristale de dimensiuni mici iar spre deosebire de congelarea lenta, cand acestea se localizeaza in spatiul intercelular, in acest caz, acestea se vor localiza atat in spatiul intercelular cat si in spatiul intracelular.

Asadar, la congelarea lenta primele centre de cristalizare apar in spatiul intercelular (faza I), in timp ce in faza a II-a creste marimea cristalului si, sub presiunea lui, are loc deformarea celulelor ducand uneori la spargerea peretilor celulari.

La congelarea rapida are loc formarea de nuclei ai centrelor de cristalizare tot in spatiul intercelular, dar urmata imediat de formarea de centre si in zona intracelulara, instantaneu, cu viteza mare si in numar mai mare, astfel incat in final vor exista o multime de cristale mici plasate in zona inter si intracelulara.

Se creaza un echilibru al presiunilor ce se nasc la cresterea cristalelor care duce la o mentinere intacta a membranelor celulare astfel incat la decongelare sa nu se realizeze scurgeri semnificative de suc.

3. Regim de congelare ultrarapida - in care viteza de congelare este mai mare de 8 cm/h, la care intalnim cristale foarte mici iar pierderile de suc la decongelare sunt de asemenea foarte mici.

Acest regim se aplica la instalatiile moderne de congelare in strat fluidizat si sub actiunea vidului.

INSTALATII DE CONGELARE A LEGUMELOR SI FRUCTELOR

Operatia de congelare poate avea loc pentru produse vegetale asezate in vrac, in cutii, tavi sau ladite, ce sunt distribuite pe rafturile unor rastele de congelare sau pentru produse ambalate in hartie, in cutii de carton, in folie de material plastic sau in ambalaje metalice recuperabile.

Primul sistem prezinta avantajul unor pierderi mari prin evaporare dar si unele avantaje legate de productivitatea ridicata a operatiei si a unei distributii rapide a temperaturii intr-o masa mare de produs. La cel de-al doilea sistem, pierderile prin evaporare sunt minime.

Principalele sisteme de congelare sunt:

1. Congelarea in aer care poate fi:

a. in flux discontinuu care la randul sau poate fi lenta sau rapida in functie de viteza de distributie a aerului in incapere. Acest sistem se realizeaza in tunele de congelare, la care parametrii agentului de congelare ajung la 35^oC) iar temperatura produsului coboara pana la ( - 18 ) ( - 25 )^oC. La congelare lenta avem o circulatie naturala a aerului, cu viteza sub 1 m/s. Avantajele acestui sistem constau in valoarea redusa a constructiei si simplitatea ei.

b. in flux continuu in tunele de congelare cu circulatie fortata a aerului, cu viteze cuprinse intre 1,5 - 5 m/s, in care produsul intra printr-un capat al tunelului si iese prin celalalt capat. Congelarea continua poate fi realizata si pe benzi cu viteze variabile, in congelatoare la care viteza de deplasare a produselor se regleaza si este corelata cu viteza de circulatie a aerului racit.

Congelarea in pat fluidizat este cel mai modern sistem datorita congelarii rapide si a pierderilor foarte mici, cu dezavantajul ca este valabila numai pentru produse de dimensiuni mici. Principiul functionarii unui astfel de congelator este dat de echilibrul dintre forta portanta ascendenta data de un curent de aer racit, insuflat de un ventilator, care trebuie sa fie cel putin egala cu forta gravitationala a particulelor produselor racite. Se permite in acest fel o 'plutire' a produselor sub forma unui pat fluidizat a carui grosime este reglata de un distribuitor inainte de alimentarea pe banda.

Banda de transport este confectionata din plasa de sarma inoxidabila ce permite accesul aerului racit in drumul sau ascendent.

3. Congelare prin contact direct intre produse si suprafete metalice racite. Avantajul sistemului este dat de o transmitere a caldurii cu un coeficient ridicat, avand ca rezultat un randament termic superior. Sistemul este valabil pentru produse ce pot fi asezate intr-un strat subtire astfel incat durata de congelare sa fie foarte scurta. Se recomanda o grosime a stratului de 5 - 10 cm.

Placile de congelare pot fi asezate orizontal sau vertical, intre ele se aseaza produsele ambalate ce urmeaza a fi congelate si sunt alimentate in interior cu agenti frigorifici sub forma de lichide criogene.

4. Congelarea prin imersie este utilizata in special pentru legume si se realizeaza intr-o solutie de racire in care se adauga sare, daca racim legume, si zahar, daca racim fructe. Acest sistem are avantajul unei congelari rapide dar si dezavantaje legate de greutatea mentinerii unor temperaturi scazute constante a lichidului de congelare in care se face imersia.

5. Congelarea cu gaze lichefiate se realizeaza prin pulverizarea unor lichide criogene asupra produsului asezat pe o banda transportoare. Congelarea este ultrarapida si se obtine o calitate superioara a produselor, dar este o metoda scumpa.

3. DEPOZITAREA PRODUSELOR CONGELATE

Depozitarea produselor congelate, ca operatie distincta, face parte dintr-un lant de operatii, intrucat tehnologia produselor congelate presupune in mod obligatoriu existenta unei succesiuni neantrerupte de procese:

- preracirea;

- refrigerarea;

- congelarea propriu-zisa;

- depozitarea produselor congelate;

- pastrarea temporara a produselor pe timpul transportului spre reteaua comerciala;

- pastrarea la congelare in reteaua comerciala;

- pastrarea la congelare la utilizatori.

Depozitarea fructelor si legumelor congelate trebuie sa tina cont de urmatorii factori:

- frigul nu realizeaza o distrugere totala a tuturor microorganismelor ci doar o blocare a activitatii lor;

- degradarile calitative ale produselor congelate variaza functie de temperatura de depozitare si de durata acestei depozitari. Se spune ca la o crestere in sens pozitiv a temperaturii in progresie aritmetica, degradarile calitative au loc in progresie geometrica;

- degradarile calitative sunt cumulative, astfel incat la sfarsit ele reprezinta o insumare a pierderilor calitative suferite de-a lungul lantului frigorific;

- durata de pastrare a produselor variaza in functie de nivelul de temperatura din depozitele de pastrare.

De exemplu, la 18^oC ), timpul de pastrare este de 12 luni, la ( - 9^oC ), timpul de pastrare este de 9 luni, iar la ( - 6^oC ), timpul de pastrare este de 3 - 6 luni. Cele mai utilizate temperaturi pentru depozite sunt 15 ) ( - 18 )^oC cu o umiditate relativa j

Dintre instalatiile de racire, cele mai intalnite sunt sistemele de distributie a aerului rece prin difuzoare montate pe tubulatura in legatura directa cu bateriile de racire ale unei instalatii de congelare.

Sistemul de ventilare este recomandabil sau nu, in functie de sistemul de depozitare al produsului (vrac sau preambalat).

Pentru produsele in vrac vom avea pierderi prin evaporare mari, insotite de degradari oxidative si enzimatice. Ele se manifesta prin modificari de culoare si de gust ale produselor. Pot apare situatii de brunificare a produselor datorita actiunii polifenoloxidazei la fructele cu pulpa de culoare deschisa (mere, pere, gutui) in prezenta oxigenului atmosferic. Din punct de vedere fizic se produce o crestere a volumului produselor pana la un nivel de circa 6 %.

Daca la congelare se produce o rupere prin presare a peretilor celulari, imediat la decongelare va avea loc o intensificare atat a actiunii microorganismelor cat si a reactiilor de imbrunare.

4. DECONGELAREA

In practica se recomanda intotdeauna o congelare rapida si o decongelare lenta. Acestea favorizeaza pastrarea structurii produsului cat mai apropiata de a celui initial si pierderi cat mai reduse de substante nutritive. Pentru legume se poate grabi decongelarea in situatia in care sunt utilizate pentru gatit, folosindu-se decongelarea in apa. La fructe, cea mai buna forma de decongelare este cea in trepte folosindu-se un refrigerator inainte de racirea lenta in mediul inconjurator.

5. TRANSFORMARI SUFERITE DE FRUCTE SI LEGUME CONGELATE

Transformari fizice

- pierderi de greutate - se produc la fructele si legumele neambalate, pastrate in ambalaje neermetice sau in ambalaje care nu adera la suprafata produselor. Ele pot ajunge pana la 2 % din greutatea initiala si sub 1 % pentru produsele ambalate ermetic.

- pierderi de arome caracteristice produsului - datorita degajarii unor substante volatile din componenta aromelor.

- pierderea aspectului stralucitor si 'de proaspat' - in special la fructe, explicat prin evaporarea apei de la suprafata acestora. Trebuie mentionat ca la o pastrare foarte indelungata in depozitele frigori-fice pot avea loc transformari de culoare catre cenusiu, defect care poarta numele de 'arsura de frigorifer'.

Transformari chimice si biochimice

Cele mai profunde transformari sunt datorate enzimelor si ele difera in functie de nivelul de temperatura si de durata de pastrare. Actiunea cea mai importanta este cea a enzimelor de oxidare care distrug acidul ascorbic si provoaca modificari de culoare.

S-a constatat in practica o corelatie intre pierderile de acid ascorbic si intensitatea aparitiei brunificarii. Aceste pierderi sunt influentate si de natura ambalajului folosit, fiind mai reduse la ambalajele metalice decat la cele de carton. Aceste fenomene se previn prin metode de inactivare a enzimelor (oparire la legume, adaugarea unor substante antioxidante la fructe, cum ar fi vitamina C in siropul de zahar, sau folosirea unor metode de ambalare in vid sau in atmosfera de gaz inert).

Pe langa enzimele de oxidare mai pot actiona si unele enzime hidrolitice rezistente la temperaturi scazute. Astfel se explica aparitia unor gusturi de migdale amare la fructele din categoria samburoaselor care contin amigdalina in samburi, ca urmare a unor reactii de hidroliza.