Themamiddag food presentatie, drs. Erik Esveld

Effect op Kwaliteit

Erik Esveld, Erik.esveld@wur.nl FBR - WUR

Klik op het pictogram als u een afbeelding wilt toevoegen

Klik op het pictogram als u eenKlik op het pictogram als u eenKlik op het pictogram als u een afbeelding wilt toevoegen afbeelding wilt toevoegen afbeelding wilt toevoegen

Vriesbewaring en kwaliteit

Dan doe ik dit ...., en alles staat stil...

ยง

Doel is maximaal behoud van levensmiddel kwaliteit.

ยง

Procescondities tijdens vriezen, bewaren en tempereren kunnen effect hebben op waarde van het product.

ยง

Keuzes in techniek en logistiek hebben dus niet alleen effect op kosten, maar ook op de waarde van de procesvoering.

2

Kwaliteitsverloop tijdens bewaren •

Gedurende bevroren bewaring neemt de kwaliteit steeds verder af.

•

Afname snelheid sterk afhankelijk van bewaartemperatuur.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Praktische maximale bewaartermijn voor vis in maanden. * IRR Guide to Refrigerated Storage

•

Tijdens invriezen en tempereren is het product nog maar gedeeltelijk bevroren.

•

Juist hier vinden snelle veranderingen plaats

3

Begrip vriesbewaring en product kwaliteit

§

Invriezen en de bevroren toestand ● Vriespuntverlaging ● Vriesconcentratie ● Glasovergang ● State Diagram

§

Veranderingen tijdens invriezen en bewaring 4

Vriespuntverlaging en vriesconcentratie In een levensmiddel is de water concentratie lager dan 100%

§

Vriespunt lager dan 0°C ● Hangt af van wateractiviteit

Bij ijsvorming gaat er water uit de waterige fase.

§

Concentratie opgeloste stoffen neemt toe

● Typisch -3°C

Niet opgeloste stoffen tellen niet mee voor de verlaging van de water concentratie

§

Vet, lucht, deeltjes

§

IJs (100% H2O)

5

Vriespuntverlaging en vriesconcentratie 100

Bij ijsvorming gaat er water uit de waterige fase.

§ § §

80

Concentratie opgeloste stoffen neemt toe

Ice fraction (%)

§

Waterconcentratie neemt af Vriespunt wordt steeds lager

60

40

20

Tussen de circa -3° en -10°C

0

bevriest 70% van het water.

-40

-30

-20

-10

0

Temperature (C)

Daarna daalt de temperatuur snel.

Dus ook beneden het initiële vriespunt is er een nog niet bevroren fase.

•

Hierin kunnen veranderingen plaatsvinden

Temperatuur (°C)

20 10 0 -10 -20 -30 -40 -400

-300

-200

6

-100

Enthalpie kJ/kg)

0

100

Kristalgroei snelheid is beperkt Groeisnelheid ijskristallen

ยง

Neemt af met toenemende viscositeit van vloeistof.

ยง

IJsvorming blijft achter bij de temperatuurdaling

Praktijk Maximale vriesconcentratie wordt niet bereikt

ยง

Of pas na langere tijd bij niet te lage temperatuur 100

100

80

80

Ice fraction (%)

Ice fraction (%)

ยง

60

40

20

60

40

20

0

0 -40

-30

-20

-10

Temperature (C)

0

-40

-30

-20

-10

Temperature (C)

7

0

Glasovergang vloeistof fase De bewegelijkheid van de eiwit–water gel neemt af met

§ §

Lagere temperatuur Toenemende concentratie opgeloste stoffen

Bij de glasovergangstemperatuur Tg wordt de viscositeit heel erg hoog, onbewegelijk.

§

De gel is in een glas veranderd. ● Glas is niet kristallijne vaste fase, maar een amorfe onderkoelde vloeistof

§

Alles staat praktisch stil

Geen verdere kristalgroei bij nog lagere temperatuur 8

Glasovergangstemperatuur Tg Tg is erg afhankelijk van het watergehalte

§ §

100% water Tg = -137°C 25% water Tg = -8°C 20 0 %water van max

Tg Vers

Tg Gekookt

-2 0

0%

100%

< -120

< -120

-4 0

50%

50%

-80

-90

70%

30%

-28

24

75%

25%

-8

-28

80%

20%

16

-7

T (° C )

%ijs van max

-6 0 -8 0 T g fre s h fis h

-1 0 0 -1 2 0

T g c o o k e d fis h

0

20 40 60 U n f ro z e n W a te r (% )

9

State Diagram Vriespunt en glasovergang als functie van onbevroren water 20

Onder Tf lijn IJsgroei

Onder Tg lijn

§ §

0

Vriesconcentratie

Glas Stabiel

T (° C )

§ §

10

-1 0 T f fre s h fis h

-2 0

T g fr e s h fi s h T f c o o k e d fis h

-3 0 -4 0

T g c o o k e d fis h

0

20 40 60 U n f ro z e n W a te r (% )

10

Invriezen en de bevroren toestand §

Warmte-inhoud versus temperatuur ● Bij ijsvorming komt veel warmte vrij die moet worden afgevoerd

§

Vriespuntverlaging ● Eiwitten en zout verlagen vriespunt onder 0°C

§

Vriesconcentratie ● Door ijsvorming halen we water weg, vriespunt wordt nog lager

§

Glasovergang ● Boven Tg = ijs + geconcentreerde ‘vloeistof’ ● Onder Tg : ijs + glas  stabiel

§

State Diagram ● Weergave Tm en Tg als functie van onbevroren water ● Verloop bevroren toestand in proces

11

Begrip vriesbewaring en product kwaliteit

§

Invriezen en de bevroren toestand

§

Veranderingen tijdens invriezen en bewaring ● Effecten van ijskristal groei, rijping ● In relatie met invriessnelheid ● IJssublimatie ● Eiwit denaturatie ● Enzymatische en chemische reacties ● Microbiële stabiliteit 12

Kristalgroei snelheid IJskristallen ontstaan en groeien als de temperatuur onder het smeltpunt ligt Afhankelijk van invriessnelheid

ยง

Bij langzaam invriezen ontstaan er weinig grote kristallen

ยง

Bij snel invriezen ontstaan er veel kleine kristallen

Product uiterlijk

ยง

Snel: kalkachtig wit

ยง

Langzaam: verse kleur

ยง

Dagen: donker glasachtig 13

Kristalgroei en weefsel schade Langzaam vriezen

• •

ijskristallen ontstaan buiten de spiercellen vriesconcentratie buiten cel trekt water aan

Effect

§ §

Uitdrogen van cellen Weefsel schade

Impact

§

Sponzig , driploss

Snel vriezen

• •

ijsvorming in de cel Minder schade

14

Kristal groei en product structuur

A. Voda, N. Homan, M. Witek, A. Duijster, G. van Dalen, R. van der Sman, J. Nijsse, L. van Vliet, H. Van As, J. van Duynhoven.

The impact of freeze-drying on microstructure and rehydration properties of carrot.

Food Research Int. 49(2): 687–693 (2012).

Rijpen – herkristaliseren Kleine kristallen hebben een lager smeltpunt

§

Bij gelijke temperatuur zullen grotere kristallen groeien ten koste van de kleine. (Oswald ripening)

Effect:

§

Ongunstige textuur

§

Driploss…

Kan gebeuren bij

§

Hoge en wisselende temperaturen tijden opslag ● Langere tijdsduur en T hoger dan Tg,

16

Oorzaak drip loss: 1e factor Water herdistributie

§

Vorming grote ijskristallen leidt tot per saldo water verplaatsing

§

Na ontdooien zal dit niet allemaal weer herverdelen in de microstructuur.

§

Wat over is kan uitlekken.

§

Te snel ontdooien  minder resorptie

Teveel drip loss

§

Manifesteerd zich bij ontdooien

§

Effect van vriezen ● Denk aan bevroren leiding

17

Eiwit denaturatie Vriesconcentratie  zout concentratie neemt toe.

Hierdoor gaan sommige eiwitten denaturenen (‘uitvlokken’)

§ §

Polaire groepen worden afgeschermd door zout Hydrofobe delen klitten samen.

Denaturatie temperatuur wederom

Tf > T > Tg.

Resultaat:

• •

Verlies functionele (natieve) eiwit functionaliteit.

Voor vis en vlees  verlies waterbindend vermogen

18

Oorzaak drip loss: 2e factor Afname waterbindend vermogen van het weefsel

§

Tijdens invriezen veranderen de eiwitten

● denaturatie als gevolg van vriesconcentratie

§

Tijdens ontdooien veranderen niet alle eiwitten weer terug in verse toestand

● denaturatie is niet helemaal reversibel

Sneller invriezen geeft betere kwaliteit

19

Uitdroging tijdens bewaring De lucht in de vriesbewaring is extreem droog.

§

Wordt bepaald door koudste punt (koel element)

IJs product oppervlak verdampt

§

Uitdroging : vries’brand’

Voorkomen door

§ §

Folie verpakken Glazeren (garnalen) 20

Enzymatische en chemische reacties •

Lage temperatuur geeft verlaagde reactiviteit, maar

•

Vriesconcentratie geeft verhoogde concentratie

à à

Dus reacties kunnen ook bevroren toestand optreden Maar niet bij bewaring onder Tg

Bij vlees en vis typisch een probleem: § Oxidatie ● Vetoxidatie  Ranzigheid ● Carotenoïden  kleur verlies

§

Complex chemisch proces ● Belangrijk enzym voor initiatie is lipoxygenase.

21

Microbiële stabiliteit Tussen 0 en -5°C § Mogelijk groei van koude tolerante gisten en schimmels Onder de -10°C geen metabolisme. § Groei en verbruik staan stil.

Parasieten, protozoa worden geïnactiveerd door vriezen Bacteriën zullen vriezen overleven. § Mogelijk een reductie aantal levensvatbare bacteriën Dus bij ontdooien zullen er altijd weer genoeg uitgroeien

22

Veranderingen tijdens invriezen en bewaring §

Kwaliteit achteruitgang ● sterk temperatuur afhankelijk

§

IJskristal groei, Eiwit denaturatie

§

●

Waterherverdeling en verlies waterbindend vermogen

●

 Vochtverlies (driploss) en Textuur verandering (sponzig)

IJssublimatie ●

§

§

Uitdroging  Vriesbrand

Enzymatische en Chemische reacties ●

Vriesconcentratie  extra reactie. Niet beneden Tg

●

TBA  Geur Vetoxidatie  Ranzigheid

Microbiële stabiliteit ●

Absoluut geen groei onder -10°C

●

Geen grote afdoding bacteriën, dus staat slechts stil.

23

Effect op Kwaliteit

Klik op het pictogram als u een afbeelding wilt toevoegen

Erik Esveld FBR - WUR

Klik op het pictogram als u eenKlik op het pictogram als u eenKlik op het pictogram als u een afbeelding wilt toevoegen afbeelding wilt toevoegen afbeelding wilt toevoegen