Authors

Влияние ультразвука на процесс замораживания и качество замороженных фруктов и овощей

DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-71-78
UDC 664.08.037

Влияние ультразвука на процесс замораживания и качество замороженных фруктов и овощей

Burak Leanid Ch., Sapach Alexandr N., Pisarik Maksim I.

For citation: Бурак Л.Ч., Сапач А.Н., Писарик М.И. Влияние ультразвука на процесс замораживания и качество замороженных фруктов и овощей // Вестник Международной академии холода. 2024. № 1. С. 71-78. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-71-78 [Burak L.Ch., Sapach A.N., Pisarik M.I. Influence of ultrasound on freezing and the quality of frozen fruits and vegetables. Journal of International Academy of Refrigeration. 2024. No 1. p. 71-78. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-71-78]

Abstract
Консервирование с помощью замораживания является эффективным методом сохранения качества и пищевой ценности фруктов и овощей, а также продления их срока годности.Скорость замораживания влияет на качество замороженного плодоовощного сырья. Цель данной работы – обзор результатов научных исследований использования ультразвуковой технологи в качестве предварительной обработки фруктов и овощей перед замораживанием. Проведенный научный поиск и анализ результатов исследований показывает целесообразность использования ультразвука в качестве предварительной обработки плодов и овощей перед замораживанием.По сравнению с обычным замораживанием, дополнительное применение ультразвука при замораживании способствует сокращению времени замораживания, а также улучшает физико-химические показатели качества, включая потерю влаги, цвет, твердость, химический состав, общее количество фенолов и антоцианов, а также микроструктуру. В данном обзоре показано кавитационное действие ультразвука и его влияние на время замораживания, а также физико-химические показатели замороженных фруктов и овощей. Вместе с тем применение ультразвука при заморозке продуктов может оказывать негативное влияние на эффективность замораживания и качественные характеристики продукта, по причине неравномерного распределения мощности ультразвука. Необходимо проводить дополнительные исследования для определения соответствующих параметров обработки ультразвуком с учетом состава плодоовощного сырья, его физико-химических свойств, а также модификации морозильного оборудования.

Keywords: фрукты, овощи, ультразвук, кавитация, эффективность, время замораживания, качество, цвет, химический состав.

All references

1. Бурак Л.Ч.Существующие способы обработки пищевых продуктов и их влияние на пищевую ценность и химический состав // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2021. № 3. С. 59-73. DOI: 10.24412/2311–6447-2021-3-59-73 [Burak L.Ch. Existing methods of processing food products and their influence on nutritional value and chemical composition. Technologies of the food and processing industry of the agro-industrial complex - healthy food products. 2021. No. 3. P. 59-73. DOI: 10.24412/2311–6447-2021-3-59-73 (in Russian)]

2. Jiang Q., Zhang M., Xu B. Application of ultrasonic technology in postharvested fruits and vegetables storage: A review. Ultrasonics Sonochemistry. 2020. V. 1(69). p. 105261.

3. Tu J., Zhang M., Xu B., Liu H. Effects of different freezing methods on the quality and microstructure of lotus (Nelumbo nucifera) root. International Journal of Refrigeration. 2019. V. 52. p. 59-65.

4. Kong C.H., Hamid N., Liu T., Sarojini V. Effect of antifreeze peptide pretreatment on ice crystal size, drip loss, texture, andvolatile compounds of frozen carrots. Journal of agricultural and food chemistry. 2016. V. 64(21). p.4327-4335.

5. Xu B.G., Zhang M., Bhandari B., Cheng X.F., Islam M.N. Effect of ultrasound-assisted freezing on the physico-chemical properties and volatile compounds of red radish. Ultrasonics Sonochemistry. 2019. V. 27. p. 316-24.

6. Ando H., Kajiwara K., Oshita S., Suzuki T. The effect of osmotic dehydrofreezing on the role of the cell membrane in carrot texture softening after freeze-thawing. Journal of Food Engineering. 2020. V.108. pp. 473-479.

7. Bilek S.E., Turantaş F. Decontamination efficiency of high power ultrasound in the fruit and vegetable industry, a review. International Journal of Food Microbiology. 2018. V. 166. pp. 155-162.

8. Xu B., Chen J., Sylvain Tiliwa E. Effect of multi-mode dual-frequency ultrasound pretreatment on the vacuum freeze-drying process and quality attributes of the strawberry slices. Ultrasonics Sonochemistry. 2021. V. 78. p. 105714.

9. Xu B., Ren A., Chen J. Effect of multi-mode dual-frequency ultrasound irradiation on the degradation of waxy corn starch in a gelatinized state.Food Hydrocolloids. 2021.V. 113. P. 106440

10. Kiani, H., Sun, D.-W. & Zhang, Z. The effect of ultrasound irradiation on the convective heat transfer rate during immersion cooling of a stationary sphere. Ultrasonics Sonochemistry. 2017. V.19. pp.1238-1245.

11. Kiani H., Zhang Z., Sun D.-W. Effect of ultrasound irradiation on ice crystal size distribution in frozen agar gel samples. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2013. V. 18. p. 126-131.

12. Cheng X., Zhang M., Xu B., Adhikari B., Sun J. The principles of ultrasound and its application in freezing related processes of food materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry. 2020. v. 27. p. 576-585.

13. Qiu L., Zhang M., Chitrakar B., Bhandari B. Application of power ultrasound in freezing and thawing processes: Effect on process efficiency and product quality. Ultrasonics Sonochemistry. 2020. V. 68. P. 105230.

14. Dolas R., Saravanan C., Kaur B.P. Emergence and era of ultrasonic’s in fruit juice preservation: A review. Ultrasonics Sonochemistry. 2019. V. 58. p. 104609.

15. São José J.F.B.D., Andrade N.J.D., Ramos A.M., Vanetti M.C.D., Stringheta P.C., Chaves J.B.P. Decontamination by ultrasound application in fresh fruits and vegetables. Food Control. 2017. v. 45. pp. 36-50.

16. Xu B., Zhang M., Bhandari B., Cheng X., Sun J. Effect of ultrasound immersion freezing on the quality attributes and water distributions of wrapped red radish. Food and Bioprocess Technology. 2015. V. 8. pp. 1366-1376.

17. Xin Y., Zhang M., Adhikari B. The effects of ultrasound-assisted freezing on the freezing time and quality of broccoli (Brassica oleracea L. var. botrytis L.) during immersion freezing. International Journal of Refrigeration. 2014. V. 41. pp. 82-91.

18. Zhu Z., Zhang P., Sun D.-W. Effects of multi-frequency ultrasound on freezing rates and quality attributes of potatoes. Ultrasonics Sonochemistry.2020. v.60. P. 104733.

19. Fan K., Zhang M., Wang, W. & Bhandari, B. A novel method of osmotic-dehydrofreezing with ultrasound enhancement to improve water status and physicochemical properties of kiwifruit. International Journal of Refrigeration. 2020. V. 113. pp. 49-57.

20. Comandini P., Blanda G., Soto-Caballero M.C., et al. Effects of power ultrasound on immersion freezing parameters of potatoes. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2014. V18. pp.120-125.

21. Cheng X., Zhang M., Adhikari B., Islam M.N., Xu, B.-G. Effect of ultrasound irradiation on some freezing parameters of ultrasound-assisted immersion freezing of strawberries.International Journal of Refrigeration.2015. V.44. pp.49-55.

22. Zhu Z. et al. Freezing efficiency and quality attributes as affected by voids in plant tissues during ultrasound-assisted immersion freezing. Food and Bioprocess Technology. Springer New York LLC, 2018. Vol. 11, no 9. P. 1615-1626.

23. Tian Y., Zhang P., Zhu Z., Sun D.-W. Development of a single/dual-frequency orthogonal ultrasound-assisted rapid freezing technique and its effects on quality attributes of frozen potatoes. Journal of Food Engineering. 2020. V. 286. p. 110112.

24. Tian Y., Chen Z., Zhu Z., Sun D.-W. Effects of tissue pre-degassing followed by ultrasound-assisted freezing on freezing efficiency and quality attributes of radishes. Ultrasonics Sonochemistry. 2020. V. 67.p. 105162.

25. Kong C.H.Z., Hamid N., Ma Q., Lu J., Wang B.-G., Sarojini, V. Antifreeze peptide pretreatment minimizes freeze-thaw damage to cherries: An in-depth investigation. LWT – Food Science and Technology. 2017. V. 84. pp. 441-448.

26. Islam M.N., Zhang M., Adhikari B., Xinfeng C., Xu B.-G. The effect of ultrasound-assisted immersion freezing on selected physicochemical properties of mushrooms. International Journal of Refrigeration. 2014. V. 42. pp. 121-133.

27. Kiani H., Sun D. W. Numerical simulation of heat transfer and phase change during freezing of potatoes with different shapes at the presence or absence of ultrasound irradiation. Heat and Mass Transfer. 2018. Vol. 54. no 3. P. 885-894.

28. Nowak K.W., Zielinska M., Waszkielis K.M. The effect of ultrasound and freezing/thawing treatment on the physical properties of blueberries. Food Science and Biotechnology. The Korean Society of Food Science and Technology. 2019. Vol. 28.no 3. P. 741-749.

29. Курбонова М.К., Булькран М.С., Астрелина П.С., Бараненко Д.А.Эффект ультразвукового и микроволнового воздействия на процесс замораживания яблок. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С.78-84. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-78-84. [Kurbоnova M.K., Boulkrane M.S., Astrelina P.S., Baranenko D.A. Ultrasonic and microwave exposure for freezing apples. Journal of International Academy of Refrigeration. 2023. No 1. p. 78-84. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-78-84 (in Russian)]

30. Hu R., Zhang M., Liu W., Mujumdar A.S., Bai B. Novel synergistic freezing methods and technologies for enhanced food product quality: A critical review. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2022. V. 21. pp. 1979-2001. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12919

31. Ngo M.-H., Nguyen H., Nguyen T.-B., Le T.-D., Le Q.-H. Experimental study of the effect of ultrasound on the freezing process of bo chinh ginseng. Applied Sciences. 2023. V. 13(1). P. 408. https://doi.org/10.3390/app13010408

32. Kamińska-Dwórznicka A., Kot A., Jakubczyk E., Buniowska-Olejnik M., Nowacka M. Effect of ultrasound-assisted freezing on the crystal structure of mango sorbet. Crystals. 2023. V. 13(3). P.396. https://doi.org/10.3390/cryst13030396

33. Kathika Das, Min Zhang, Bhesh Bhandari, Huizhi Chen, Baosong Bai, Manik Chandra Roy. Ultrasound generation and ultrasonic application on fresh food freezing: Effects on freezing parameters, physicochemical properties and final quality of frozen foods. Food Reviews International. 2023. V.39:7. pp.4465-4495.

34. Köprüalan Aydın Ö., Yüksel Sarıoğlu H., Dirim S.N. etal. Recent advances for rapid freezing and thawing methods of foods. Food Eng Rev. 2023. https://doi.org/10.1007/s12393-023-09356-0

35. Jiang Q., Zhang M., Mujumdar A.S., Chen B. Comparative freezing study of broccoli and cauliflower: effects of electrostatic field and static magnetic field. Food Chem. 2022. V. 397. p. 133751. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133751

36. Islam M.N., Zhang M., Adhikari B. Ultrasound-Assisted Freezing of Fruits and Vegetables: Design, Development, and Applications. In: Barbosa-Cánovas, G., et al. Global Food Security and Wellness. Springer. 2017. New York. NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6496-3_22