Авторы

Эффект ультразвукового и микроволнового воздействия на процесс замораживания яблок

DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-78-84
УДК 664.08.037

Эффект ультразвукового и микроволнового воздействия на процесс замораживания яблок

Курбонова М. К., Булькран М.С., Астрелина П. С., Бараненко Д. А.

Ссылка для цитирования: 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

Аннотация
Применение ультразвукового и микроволнового воздействия являются потенциальными дополнительными к холоду средствами повышения показателей качества замороженной продукции. Объект исследования – яблоки российские сезонные, замораживаемые с дополнительным ультразвуковым или микроволновым воздействием. Исследовано влияние микроволнового и ультразвукового воздействия определенной частоты, мощности и продолжительности на растительное сырье в процессе замораживания. Анализ температурных кривых показал, что температура образования кристаллов во всех вариантах составляла –5 °C. Однако при ультразвуковом воздействии была более выражена разница между температурой образования кристаллов и начальной температурой замерзания. Температура образования кристаллов обработанного микроволнами образца значительно ниже (–5 °C у контрольного и –9°C у обработанного образца). Было отмечено, что ультразвуковая обработка сократила потери влаги приблизительно на 5%. Микроструктура образцов, замороженных с применением ультразвукового воздействия, была более плотной и компактной по сравнению с контрольными образцами, что, в свою очередь, является следствием образования кристаллов льда меньшего размера и их более равномерного распределения. Применение микроволнового излучения при замораживании требует дополнительного исследования. Применение ультразвука позволяет сохранить микроструктуру, уменьшить потерю влаги и изменения показателей качества яблок в результате замораживания.

Ключевые слова: замораживание, ультразвук, микроволновое излучение, криопротекторы, растительное сырье.

Список литературы

1. McFetridge J., Lim M., Liesebach J. Frozen Food Components and Chemical Reactions. Handbook of Frozen Foods. CRC Press, 2004.

2. Bremer P.J., Ridley S.C. Safety of Frozen Foods. Handbook of Frozen Foods / ed. Hui Y.H. (Yiu H.). New York: Marcel Dekker, 2004. P. 595-618.

3. Delgado AE, and Sun DW. Heat and mass transfer for predicting freezing processes, a review. Journal of Food Engineering, 2000. 47: 157-174. [Electronic resource]. URL: http://www.sciepub.com/reference/73813 (accessed: 13.06.2022).

4. Sadot M. et al. Microwave assisted freezing part 1: Experimental investigation and numerical modeling. Innovative Food Science and Emerging Technologies. Elsevier, 2020. Vol. 62, No October 2019. P. 102360.

5. Carrick Erskine Devine, R. Graham Bell S.L. Red meats. Freezing Effects on Food Quality. New York, 1996. P. 51-84.

6. Chourot J.M. et al. Technical and economical model for the freezing cost comparison of immersion, cryomechanical and air blast freezing processes. Energy Conversion and Management. Pergamon, 2003. Vol. 44, no 4. P. 559-571.

7. Dempsey P., Bansal P. The art of air blast freezing: Design and efficiency considerations. Applied Thermal Engineering. 2012. Vol. 41. P. 71-83.

8. LeBail A. et al. High pressure freezing and thawing of foods: a review. International Journal of Refrigeration. Elsevier, 2002. Vol. 25, no 5. P. 504-513.

9. Woo M.W., Mujumdar A.S. Effects of electric and magnetic field on freezing and possible relevance in freeze drying. Drying Technology. 2010. Vol. 28, no 4. P. 433-443.

10. Jha P.K. et al. Effect of innovative microwave assisted freezing (MAF) on the quality attributes of apples and potatoes. Food Chemistry. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 309. P. 125594.

11. Xu B., Zhang M., Ma H. Food freezing assisted with ultrasound. Ultrasound: Advances in Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. P. 293-321.

12. Xu Z. et al. Freezing by immersion in liquid CO2 at variable pressure: Response surface analysis of the application to carrot slices freezing. Innovative Food Science & Emerging Technologies. Elsevier, 2014. Vol. 22. P. 167-174.

13. Singla M., Sit N. Application of ultrasound in combination with other technologies in food processing: A review. Ultrasonics Sonochemistry. Elsevier, 2021. Vol. 73. P. 105506.

14. Islam M.N. et al. The effect of ultrasound-assisted immersion freezing on selected physicochemical properties of mushrooms. International Journal of Refrigeration. Elsevier Ltd, 2014. Vol. 42. P. 121-133.

15. Shi Z. et al. The effects of ultrasonic treatment on the freezing rate, physicochemical quality, and microstructure of the back muscle of grass carp (Ctenopharyngodon idella). LWT. Academic Press, 2019. Vol. 111. P. 301-308.

16. Astráin-Redín L. et al. Direct contact ultrasound assisted freezing of chicken breast samples. Ultrasonics Sonochemistry. Elsevier B.V., 2021. Vol. 70.

17. Martínez-Ramos T., Corona-Jiménez E., Ruiz-López I.I. Analysis of ultrasound-assisted convective heating/cooling process: Development and application of a Nusselt equation.Ultrasonics Sonochemistry. Elsevier B.V., 2021. Vol. 74.

18. 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. [Waerme- und Stoffuebertragung]. Springer Verlag, 2018. Vol. 54, no 3. P. 885-894.

19. 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.

20. Zhang P., Zhu Z., Sun D.W. Using power ultrasound to accelerate food freezing processes: Effects on freezing efficiency and food microstructure. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. Taylor and Francis Inc., 2018. Vol. 58, no 16. P. 2842-2853.

21. Zhu Z. et al. Effects of micro-nano bubbles on the nucleation and crystal growth of sucrose and maltodextrin solutions during ultrasound-assisted freezing process. LWT. Academic Press, 2018. Vol. 92. P. 404-411.

22. Zhang L., Yang Z., Deng Q. Effects of pulsed magnetic field on freezing kinetics and physical properties of water and cucumber tissue fluid. Journal of Food Engineering. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 288.

23. Tao Y. et al. Structural changes of starch subjected to microwave heating: A review from the perspective of dielectric properties. Trends in Food Science and Technology. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 99. P. 593-607.

24. Wang W., Zheng B., Tian Y. Functional group changes and chemical bond-dependent dielectric properties of lotus seed flour with microwave vacuum drying. Journal of Food Science. Blackwell Publishing Inc., 2020. Vol. 85, no 12. P. 4241-4248.

25. Lamacchia C., Landriscina L., D’Agnello P. Changes in wheat kernel proteins induced by microwave treatment. Food Chemistry. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 197. P. 634-640.

26. Jha P.K. et al. Effect of innovative microwave assisted freezing (MAF) on the quality attributes of apples and potatoes. Food Chemistry. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 309.

27. Xanthakis E. et al. Innovative and low energy microwave assisted freezing process for high quality foods. Refrigeration Science and Technology. International Institute of Refrigeration, 2015. P. 2580-2586.

28. Zhang M. et al. Influence of ultrasound-assisted immersion freezing on the freezing rate and quality of porcine longissimus muscles. Meat Science. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 136. P. 1-8.

29. Zhao Y. et al. Numerical and experimental study on the quick freezing process of the bayberry. Food and Bioproducts Processing. Institution of Chemical Engineers, 2020. Vol. 119. P. 98-107.

30. Zhu Z., Zhang P., Sun D.W. Effects of multi-frequency ultrasound on freezing rates and quality attributes of potatoes. Ultrasonics Sonochemistry. Elsevier B.V., 2020. Vol. 60.

31. Shi Z. et al. The effects of ultrasonic treatment on the freezing rate, physicochemical quality, and microstructure of the back muscle of grass carp (Ctenopharyngodon idella). LWT. Academic Press, 2019. Vol. 111. P. 301-308.

32. Jha P.K. et al. Assessment of freeze damage in fruits and vegetables. Food Research International. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 121. P. 479-496.

33. 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.

Читать статью полностью