Zastosowanie przewodności elektrycznej właściwej do oceny przebiegu procesu zamrażania i rozmrażania tkanki roślinnej

• Autorzy: Wiktor A. , Fijalkowska A. , Kucko I. , Wojnowski M. , Krolikowski K. , Hankus M. , Chudoba T. , Lojkowski W. , Witrowa-Rajchert D.

Warianty tytułu

EN

The utilization of electrical conductivity for evaluation of the plant tissue freezing/thawing process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była analiza możliwości wykorzystania przewodności elektrycznej właściwej do oceny przebiegu procesu zamrażania oraz rozmrażania, a także wybranych parametrów jakościowych rozmrożonej tkanki roślinnej. W tym celu próbki marchwi, ziemniaka oraz jabłka poddano zamrażaniu owiewowemu (–20°C), owiewowo-szokowemu (–20 lub –40°C) oraz immersyjnemu (–20°C), a następnie rozmrażano w temperaturze pokojowej (konwekcja naturalna) oraz wyznaczono czasy trwania poszczególnych etapów tych procesów. Po rozmrożeniu wyznaczono ubytek masy, przewodność elektryczną właściwą i zawartość suchej substancji tkanki. Stwierdzono, że zamrażanie, a następnie rozmrażanie prowadziło do wzrostu przewodności elektrycznej, przy czym wielkość tych zmian zależała przede wszystkim od rodzaju materiału. Na podstawie analizy statystycznej (przeprowadzonej metodą analizy skupień) wyników badań udowodniono, że przewodność elektryczna może być zgrupowana w jednej kategorii z zawartością suchej substancji, czasem przemiany fazowej podczas zamrażania, rozmrażania oraz z całkowitym czasem rozmrażania.

EN

The kinetics of freezing/thawing and quality of frozen-thawed materials depend on many factors which are linked to the processing method, features of the raw material and the pretreatment conditions. Therefore, it could be stated that there exist a need to develop a tool which could be helpful in the analysis of the course of the freezing process and which will help to evaluate the quality of freeze-thawed material. Measurement of electrical properties of the tissue, which are related to the integrity of the intercellular structure of the material, could provide a helpful data in both freezing process evaluation and optimization. The aim of this work was to analyze the dependence between the electrical conductivity and some parameters linked to the kinetics of freezing/thawing and physical parameters of frozen-thawed plant tissue. Apple, carrot and potato samples were used in the investigation. Plant materials were frozen by the means of air-freezing (–20°C), shock-air-freezing (–20 and –40°C) and immersion freezing (–20°) and thawed at the room temperature (free convection; 20 ±1°C). After such processing in the samples, electrical conductivity, dry matter content and the mass loss were determined. The shortest total freezing time was noticed for the shock-air-freezing method regardless of the processed raw material wherein the lower freezing temperature resulted in shorter freezing time. Thawing lasted at least two times longer than freezing and the longest total thawing time was observed in the case of carrots frozen by the means of shock-air-freezing at –40°C. Freezing and thawing generally reduced the dry matter content up to 26.1% in comparison to an unprocessed material. Furthermore, the lowest value of mass loss after thawing was observed in the case of samples which were processed by the immersion freezing regardless of the kind of the plant tissue. All thawed samples exhibited higher electrical conductivity than the unfrozen, raw tissues. The value of this parameter was even 7 times higher in the case of freeze-thawed potato frozen by the means of air-freezing (–20°C). Such situation was caused by the disintegration of the cell membrane as a consequence of ice crystal formation and thawing. Cluster analysis showed that the electrical conductivity can be aggregated in the same group with the dry matter content, phase transition time during freezing, phase transition time during thawing and total thawing time and thus it can facilitate the interpretation of the data.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2015
• Tom: 582
• Opis fizyczny: s.125-135,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Wiktor A.

• Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ul.Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa

autor

Fijalkowska A.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Kucko I.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Wojnowski M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Krolikowski K.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Hankus M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Chudoba T.

• Instytut Wysokich Ciśnień, Polska Akademia Nauk

autor

Lojkowski W.

• Politechnika Białostocka

autor

Witrowa-Rajchert D.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• Bazhal M., Lebovka N., Vorobiev E., 2003. Optimisation of pulsed electric field strength for electroplasmolysis of vegetable tissues. Biosystems Engineering 86(3), 339-345.
• De Vito F., Ferrari G., Lebovka N.I., Shynkaryk N.V., Vorobiev E., 2008. Pulse duration and efficiency of soft cellular tissue disintegration by pulsed electric fields. Food and Bioprocess Technology 1(4), 307-313.
• Jaeger H., Schulz M., Lu P., Knorr D., 2012. Adjustment of milling, mash electroporation and pressing for the development of a PEF assisted juice production in industrial scale. Innovative Food Science & Emerging Technologies 14, 46-60.
• Kamińska A., Lewicki P.P., 2006. Wpływ wstępnej obróbki osmotycznej na przebieg procesów zamrażania i rozmrażania jabłek. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 13(2 (47), Supl.), 101-107.
• Kozłowicz K., Kluza F., Góral D., 2013. Wpływ metody zamrażania na wyciek i twardość żeli żelatynowych otrzymywanych w różnych środowiskach. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 5(90), 107-118.
• Lebovka N.I., Shynkaryk M.V., Vorobiev E., 2006. Drying of potato tissue pretreated by ohmicheating. Drying Technology 24(5), 601-608.
• Łuczycka D., 2010. Właściwości dielektryczne wybranych odmian miodu. Inżynieria Rolnicza 5(123), 137-142.
• Łuczycka D., Romański L., 2008. Analiza zależności pomiędzy cechami dielektrycznymi a właściwościami chemicznymi mąki. Inżynieria Rolnicza 5(103), 91-95.
• Maestrelli A., Scalzo R.L., Lupi D., Bertolo G., Torreggiani D., 2001. Partial removal of water before freezing: cultivar and pre-treatments as quality factors of frozen muskmelon (Cucumis melo, cv reticulatus Naud.). Journal of Food Engineering 49(2), 255-260.
• Majewska, E., Kowalska, J., 2011. Badanie korelacji między przewodnością elektryczną i zawartością popiołu w wybranych miodach pszczelich. Acta Agrophysica 17(2), 369-376.
• Marra F., 2013. Impact of freezing rate on electrical conductivity of produce. SpringerPlus 2(1), 1-5.
• Nelson S.O., 2006. Agricultural applications of dielectric measurements. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 13, 688-702
• Norberg E., Hogeveen H., Korsgaard I.R., Friggens N.C., Sloth K.H.M.N., Lřvendahl P., 2004. Electrical conductivity of milk: ability to predict mastitis status. Journal of Dairy Science 87(4), 1099-1107.
• Ohnishi S., Shimiya Y., Kumagai H., Miyawaki O., 2004. Effect of freezing on electrical and rheological properties of food materials. Food Science And Technology Research 10(4), 453-459.
• Postolski J., 2008. Prawie wszystko o... technologii chłodniczej żywności. Wykorzystanie mrożonej żywności. Teoretyczne podstawy procesu rozmrażania. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 10, 66-70.
• Rafalska U.K., Kamińska-Dwórznicka A., 2014. Wpływ dodatku wybranych biopolimerów na parametry procesu zamrażania modelowego roztworu sacharozy. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 4(95), 53-62.
• Sitkiewicz I., Piotrowski D., Janowicz M., Szlendak Ł., 2013. Analiza wpływu metody suszenia na wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne truskawek. Acta Agrophysica 20(2), 427-437.
• Srivastav S., Roy S., 2014. Changes in electrical conductivity of liquid foods during ohmic heating. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 7(5), 133-138.
• Wiktor A., Rybak K., Śledź M., Nowacka M., Gondek E., Chudoba T., Łojkowski W., Witrowa-Raj-chert D., 2014. Wpływ sonikacji immersyjnej, kontaktowej oraz pulsacyjnego pola elektrycznego na przewodność elektryczną tkanki marchwi. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 579, 101-110.
• Wiktor A., Schulz M., Voigt E., Witrowa-Rajchert D., Knorr D., 2015. The effect of pulsed electric field treatment on immersion freezing, thawing and selected properties of apple tissue. Journal of Food Engineering 146, 8-16.
• Wiktor A., Witrowa-Rajchert D., Chudoba T., 2011. Przewodność elektryczna jako parametr stopnia dezintegracji komórek tkanki miąższu jabłka poddanego działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 569, 293-300.
• Witrowa-Rajchert D., 1999. Rehydracja jako wskaźnik zmian zachodzących w tkance roślinnej w czasie suszenia. Fundacja Rozwój SGGW, Warszawa.
• Żywica R., Banach J.K., Kiełczewska K., 2012. An attempt of applying the electrical properties for the evaluation of milk fat content of raw milk. Journal of Food Engineering 111(2), 420-424.