Frysting

Stutt saga frystingar
Upphaf frystingar á fiski má rekja til ársins 1861, en þá fékk Enok Piper einkaleyfi á aðferð sem byggðist á því að blanda saman ís og salti. Sex árum síðar fann maður að nafni Reece upp aðferð sem byggðist á því að nota ammóníak sem kælimiðil. Frysting matvæla jókst upp frá þessu jafnt og þétt.

Árið 1929 fékk Bandaríkjamaðurinn Clarence Birdseye einkaleyfi á fyrsta plötufrystinum og með því má segja að saga frystingarinnar, eins og við þekkjum hana í dag, hafi hafist fyrir alvöru. Árið 1930 hóf fyrirtæki Birdseye, Birds Eye, framleiðslu á frystum smásölupakkningunum og hann skipulagði allt dreifikerfið, t.d. með því að leigja út frysta til verslana. Um svipað leiti var fyrsta frystihúsið, sem nýtti sér þessa tækni, byggt hér á landi.

Enn þann dag í dag er aukning á flestum mörkuðum í sölu frystra afurða og segir það meira en mörg orð um gæði og gildi þessarar geymsluaðferðar.

Tilgangur frystingar
Frysting matvæla hefur það meginmarkmið að stöðva örveruvöxt og minnka ensímvirkni og þar með koma í veg fyrir eða hægja á skemmdarferli matvæla. Frysting er ein af algengustu aðferðum sem notuð er í dag til þess að varðveita gæði og um leið að lengja geymsluþol sjávarafurða og annarra matvæla.

Frystikerfi
Til að átta sig á eiginleikum og afköstum frystikerfa þarf að skoða eiginleika vélbúnaðar, kælimiðil og það hráefni sem á að kæla eða fysta.
Nútíma kæli/frystikerfi byggjast á því að fljótandi kælimiðill er látinn gufa upp og taka til þess varma úr vörunni sem á að kæla eða frysta. Gasið er síðan þétt með því að kæla það með lofti, vatni, sjó eða öðru efni. Þegar búið er að þétta gasið er hægt að láta það gufa að nýju. Í raun er því verið að nota kælimiðilinn til að flytja varma frá vörunni og yfir í loft, vatn, sjó eða

annað efni.

Helstu hlutar frystikerfisins eru:

Uppgufari tekur við varma frá vöru sem á að kæla eða varma sem á að fjarlægja úr geymslurými. Varmaskipti milli uppgufara og vöru eru ýmist þannig að uppgufari er í beinni snertingu við vöru (plötufrystir) eða eitthvert efni er notað sem milliliður (loft í lausfrysti). Uppgufunarhiti ræðst venjulega af þeim kröfum sem gerðar eru til geymslu vörunnar, þar sem reynt er að ná geymsluhita í frystitækjum. Uppgufunarhiti þarf að vera einhverjum gráðum lægri en sá hiti sem ná á í frystitækjum. Hitamunurinn er drifkrafur kælingarinnar.

Í þjöppunni er kælimiðilsgasi þjappað í það háan þrýsting og um leið það hátt hitastig að það megi þétta það með lofti, vatni eða sjó við eðlilegar aðstæður. Þjappan viðheldur einnig lægri þrýstingi í uppgufara með því að soga stöðugt frá honum þann kælimiðli sem gufar upp.

 Þéttirinn tekur á móti kælimiðilsgufu og þéttir hana í fljótandi kælimiðil með því að setja hana í gegnum varmaskipti á móti lofti, vatni, sjó eða öðru efni. Frá þétti fer fljótandi kælimiðillinn í safngeymi. Þéttihiti ræðst af aðstæðum á uppsetningarstað. Ef nota á t.d. sjó úr höfn verður þéttihiti að vera einhverjum gráðum hærri en sjórinn í höfninni getur orðið heitastur.

 Safngeymir tekur við kælimiðli þegar hann hefur verið þéttur. Safngeymirinn er nauðsynlegur til þess að kerfið geti ráðið við álagssveiflur (þ.e. mismikil þörf er fyrir kælimiðil) og einnig til að hægt sé að tæma kerfið.

 Þrýstiloki sér um að skammta kælimiðil inn á uppgufara eftir því sem álagið krefst. Framan við lokann er þéttiþrýstingur (hár) en aftan við hann er uppgufunarþrýstingur (lágur). Þrýstilokinn fellir því þrýstinginn til mótvægis við þjöppuna sem hækkar hann. Þrýstilokanum er yfirleitt stýrt af hita/þrýstingi frá uppgufara.

Frystikerfið er lokað kerfi hvað varðar kælimiðil. Kælimiðillinn er í stöðugri hringrás um kerfið og er því sama efnið notað aftur og aftur í kerfinu. Kælimiðillinn tekur varma frá vörunni og skilar honum út í umhverfið.

Frystibúnaður

Hægt er að flokka frystibúnað eftir því hvernig varmaburðurinn frá afurðinni sem á að frysta á sér stað, það er í:

Snertifrystar: plötufrystar, tromlufrystar o.fl. Loftfrystar: færibandafrystar, flotfrystar o.fl. Ídýfufrystar (uppgufunarfrystar): N2-frystir, freon-frystir o.fl.

Snertifrystar
Plötufrystar í einföldustu mynd eru úr tveimur plötum, kældum með gufunarpípum. Vörunni sem frysta á er komið fyrir á málmbakka (frystipönnu) á milli þeirra. Plötunum er þrýst saman með vökvabúnaði og þrýstingi haldið á meðan frysting fer

fram til að fá sem nánasta snertingu kæliflatanna við vöruna. Við notkun plötufrysta er mikilvægt að halda snertiflötum hreinum og fjarlægja hrím og óhreinindi því slíkt dregur úr afköstum tækjanna og getur valdið útlitsgalla á frystum afurðum.
Lóðréttir plötufrystar eru opnir að ofan og eru þeir eingöngu notaðir til heilfrystingar á fiski og til frystingar á fóðri. Til eru nokkrar gerðir sjálfvirkra plötufrysta, þar sem sjálfvirkur búnaður flytur afurðirnar inn í frystana og losar þær síðan út að ákveðnum tíma liðnum.

Loftfrystar
Loftfrystar eru hér nefndir þeir frystar sem nota kalt loft til að fjarlægja varma úr þeirri vöru sem frysta á. Dæmi um slíka frysta eru:

Færibandafrystar. Vörur eru fluttar á færibandi í gegnum einangraðan skáp og kröftugum loftblástri blásið í, yfir eða í gegnum bandið, ef um netband er að ræða. Færibandið getur verið einnar eða fleiri hæða. Með slíkum búnaði er hægt að vinna samfellt.

Gírofrystar (spíralfrystar). Þessir frystar vinna á samfelldan hátt, þannig að varan er sett inn í þá að neðan og flyst eftir netbandi upp á við í hring þannig að loftblástur fer í gegnum bandið og umleikur vöruna þar til varan fer út að ofan.

Sviffrystar eða flotfrystar (fluidized bed freezer). Þessi tegund af frysti er svipuð að gerð og færibandafrystir, nema að mun öflugri loftblæstri er beitt, svo öflugum að varan sem frysta á er í lausu lofti yfir bandinu vegna uppdrifskrafts loftsins. Með þessu móti fæst mjög há varmaflutningstala sem styttir mjög frystitímann.

Loftfrystar hafa rutt sér mjög til rúms hér á landi að undanförnu og hafa að öllu jöfnu gengið undir nafninu lausfrystar, þar sem flök eða flakabitar eru frystir hver fyrir sig og því mjög hentugir fyrir notendur þar sem ekki þarf að þíða upp nema þann fjölda flaka sem þarf hverju sinni.
 Ídýfufrystar
 Köfnunarefnisfrystar
 Pækilfrystar

Helstu þættir sem hafa áhrif á gæði frystra afurða

Dauðastirðnun
Það getur verið óæskilegt að flaka og frysta fisk fyrir dauðastirðnun, það eykur hættu á dripi og þurri og seigri áferð. Flök geta styst og við matreiðslu er hætta á að flökin tapi miklum vökva. En það þarf þó ekki að vera vandamál að flaka eða frysta fisk fyrir dauðastirðnun, eins og t.d. gerist iðulega um borð í sjófrystiskipum, því hægfara niðurbrot á orkuefnum, sem valda dauðastirðnun, eiga sér stað í frystigeymslu. Eftir ákveðinn tíma, um það bil 6-8 vikur í frystigeymslu (-24°C), verður ekki vart við nein vandamál vegna dauðastirðnunnar þegar flök eru þídd og búin undir matreiðslu. Það hefur einnig sýnt sig að ef flak, sem er fryst fyrir dauðastirðnun og hefur verið stuttan tíma í geymslu, er þítt hægt, þ.e. við lágt hitastig, þá heldur ís því stífu og samdráttur verður vægur og lítið vatn tapast

Efnabreytingar
Við frystingu hægir á efna- og eðlisbreytingum, en þær stöðvast þó ekki. Frystingin sjálf veldur einnig ákveðnum breytingum, t.d. minnka vatnsbindieiginleikar fiskholds og er talið að það sé vegna þess að eitt af megin vöðvapróteinunum, mýósín, afmyndast við frystingu. Við þíðingu dripar fiskurinn og gæðin geta rýrnað ef ekki er vandað til þíðingar.

Flestir fiskar innihalda efnið trímetýlamíðoxíð, TMAO, en við venjulega geymslu getur það brotnað niður vegna örverustarfsemi, í trímetýlamín, TMA, sem hægt er að mæla og nota til þess að segja til um ferskleika afurða. Við frystingu stöðvast örveruvöxtur og TMA myndast ekki. Við langvarandi frystigeymslu getur aftur á móti myndast dímetýlamín, DMA, og formaldehýð, FA, úr TMAO vegna hægfara breytinga af völdum ensíma. Til þess að hægja á þessum óæskilegu breytingum er best að geyma fiskinn við jafnt og mikið frost. Hins vegar stöðvast þessar breytingar ekki að fullu, jafnvel þótt hitastig sé -30°C. Marningi er hættara við þessum breytingum og það sama á við ef fiskurinn hefur verið illa blóðgaður.

Örverur
Frysting matvæla hefur það meginmarkmið að stöðva örveruvöxt og minnka ensímvirkni og þar með að koma í veg fyrir eða hægja á skemmdarferli matvæla. Örverur eyðileggja matvæli með myndun óæskilegra bragðefna og daunillra lyktarefna, en ensím breyta eiginleikum matvæla, t.d. með því að brjóta niður prótein og breyta áferðareinkennum. Við hraðfrystingu stöðvast allur örveruvöxtur en rannsóknir á Rf hafa sýnt að lítið sem ekkert drepst af örverum við frystinguna sjálfa, og að örverudauði er mjög lítill fyrstu vikur í frystigeymslu. En eftir um 18 vikur í frystigeymslu við -25°C hefur örverum hins vegar fækkað um þriðjung. Við þíðingu vakna þær síðan til lífsins að nýju og skemmdarferlið hefst þar sem frá var horfið.

Vatnsvirkni
Vatnsvirkni (aw) er mælikvarði á tiltækt vatn og getur haft gildi á bilinu 0-1. Þannig hafa fullþurrkuð matvæli vatnsvirknina 0 en hreint vatn hefur gildið 1. Í ferskum sjávarafurðum er aw á bilinu 0,98-0,99. Við frystingu hefur megnið af vatninu breyst í ís og er ekki lengur tiltækt. Ef matvæli eru geymd í frosti við -24°C þá er vatnsvirkni þeirra um 0,78, sem þýðir að þau eru í rakajafnvægi við 78% loftraka umhverfisins. Við hitasveiflur í frystigeymslu raskast þetta jafnvægi og hrím myndast innan í umbúðum og lausfryst vara klumpast.

Örverur og ýmsar efnabreytingar eru háðar vatnsvirkni á mismunandi hátt, t.d. er talið útilokað að örverur vaxi ef vatnsvirknin er komin niður fyrir 0,6 og við sama gildi er talið að flestar efna- og eðlisbreytingar stöðvist, nema þránun og afmyndun próteina.
Ýmsar aðrar geymsluaðferðir eru notaðar til þess að lækka vatnsvirkni og má þar helst nefna þurrkun og söltun.

Frystihraði
Frystihraði hefur mikil áhrif á örverur og vefi fisks. Mörg atriði hafa áhrif á frystihraða en þau helstu eru frystibúnaður, stærð, lögun og gerð umbúða, varmaleiðni fiskholdsins, upphafshitastig afurða og hitastig kælimiðils. Kantaðar og þunnar umbúðir frjósa hraðast og ef upphafshitastig afurðar er sem næst frostmarki þá eykur það frystihraðann. Einnig er mikilvægt að hafa hitastig kælimiðilsins sem lægst, þannig að mikill munur sé á hitastigi fiskholdsins og kælimiðilsins. Rannsóknir hafa sýnt að ef frystihraði er nægur þá veldur það mjög litlum breytingum hvað varðar gæði og næringargildi fiskafurða.

Við hraða frystingu nær vatn ekki að streyma úr frumunum áður en það frýs og myndast þá smáir ískristallar í frumunum. Lögun fiskvöðva helst þá nánast óbreytt. Við hæga frystingu streymir hluti frumuvatnsins hins vegar út og myndar ískristalla á milli frumna, þannig að þær losna frá hver annarri og þegar varan er síðan þídd myndast los í fiskinum. Stórir ískristallar skemma frumuveggina og afmynda prótein, styrkur uppleystra efna í ófrystu umhverfi verður mikill og getur flýtt fyrir óæskilegum efnabreytingum. Hægfrysting hefur einnig mikil áhrif á vatnsbindieiginleika fiskholdsins, þannig að við þiðnun rennur (dripar) vökvi úr fiskinum og rýrir það bæði bragðgæði og nýtingu.

Drip
Hægfrysting og slæm frystigeymsla hefur mjög neikvæð áhrif á gæði frystra afurða. Þegar matvæli með hátt vatnsinnihald eru fryst hægt þá getur það valdið miklu dripi þegar varan er þídd. Þetta vatnstap veldur þornun, tapi næringarefna, rýrnun á bragðgæðum og nýtingartapi. Við hægfrystingu myndast stórir ískristallar sem valda óæskilegum breytingum á áferð. Stórir ískristallar geta einnig myndast í slæmum frystigeymslum þar sem hitastig sveiflast mikið.

Umbúðir og íshúð
Sem fyrr segir geta umbúðir frystra afurða hafa mikil áhrif á gæði vörunnar. Umbúðir þurfa að takmarka aðgegni súrefnis og hindra uppgufun vatns, einnig getur skipt verulegu máli aðgegni ljóss að vörunni. Best er að umbúðir liggi sem þéttast að vörunni. Fiskur, eða flök sem vafinn eru í plast eða lögð á milli plastarka, geta geymst allt að 2 ár í góðri frystigeymslu, það sama á við um flök sem pökkuð eru í vax- eða plasthúðaðar öskjur. Lausfrystar afurður eru yfirleitt íshúðaðar til þess að koma í veg fyrir þornun og má því segja að íshúðin sé hluti af þeim umbúðum sem vernda vöruna. Íshúð er þó ekki mjög langlíf vernd fyrir vöruna þar sem hún rýrnar töluvert hratt, sérstaklega í frystigeymslum þar sem hitstigsbreytingar eru miklar.

Umbúðir geta átt stóran þátt í því að koma í veg fyrir þornun, sem einnig er oft nefnd frostbruni, en slíkt getur verið mjög áberandi í lausfrystum afurðum sem geymdar eru í frystigeymslum þar sem hitastig sveiflast mikið. Við slíkar aðstæður er líftími íshúðar sem verndar vöruna, mjög stuttur.
Þránun getur verið verulegt vandamál í feitum fiski, s.s. síld, grálúðu, karfa og steinbít. Góðar umbúðir, sem hindra aðgengi ljóss og súrefnis að vörunni, hægja mjög á þránun, sem orsakast af því að súrefni hvarfast við ómettaðar fitusýrur, en þránunarferlið örvast fyrir tilstilli ljóss.

Vöruflokkar frystra sjávarafurða

Blokkfryst (plötufryst)
· Blokkir
Í öllum tilvikum er hér um að ræða vöru sem er fryst í plötufrystum, í langflestum tilvikum er varan í pappaöskjum sem hafa verið húðaðar með vaxi eða plastefnum. Færst hefur í vöxt að nota eingöngu plastpoka utan um heilfrystar afurðir, eins og t.d. loðnu, síld, rækju með skel ofl. Öskjunum eða pokunum er raðað í sérstakar frystipönnur sem hafa ákveðin ytri mál.

Í flestum tilvikum þegar talað er um fiskblokkir er átt við nokkrar mismunandi afurðir sem hafa ákveðna þyngd og mál, þyngdin er að öllu jöfnu 16,5 pund, þó annað þekkist. Innihaldið getur verið heil flök, flakabitar, þunnildi, marningur eða jafnvel blanda af þessu öllu og yfirleitt er um að ræða beinlausa og roðlausa vöru, sem notuð er til þess að saga niður í ákveðna skammta. (Sjá nánar um blokkir)

· Millilagt
Millilögð vara er á sama hátt og blokkir alltaf fryst í plötufrystum. Þegar rætt er um millilagðar vörur er oftast átt við að flökum eða flakastykkjum er raðað í öskjur með plastfilmu á milli flakalaga, þannig að flökin frjósi ekki saman og að hægt sé að losa flökin í sundur eftir frystingu án þess að þurfa þíða vöruna.

· Vafningar
Vafningar eru í raun og veru afbrigði af millilagningu, þar sem hvert flak, flakabiti eða bitar eru settir í plastumslag sem síðan er vafið utan um stykkin áður en þeim er raðað í öskju. Algengasta afurðin í þessum flokki er 5 punda pakkning, sem hefur notið mikilla vinsælda í Bandaríkjunum í meira en 40 ár.

Lausfryst
· Flök og flakabitar

Með tilkomu sjálfvirkra lausfrysta hefur framleiðsla lausfrystra afurða (Individually Quick Frozen – IQF) aukist mjög hin síðari á. Þessar afurðir þykja mjög þægilegar í notkun og gefa ýmsa möguleika umfram blokkfrystar afurðir. Hægt er að nota aðeins hluta pakkningarinnar, velja stykki eða flak, án þess að þíða upp vöruna. Pakkningar geta verið af ýmsum stærðum og gerðum, allt frá því að vera nokkur hundruð grömm og upp í 4-500kg stórkassa, en í langflestum tilvikum er þessi vara íshúðuð og pökkuð í plastpoka sem síðan er hafður í pappakassa eða öskju.

· Skelfiskur, rækja, hörpuskel
Rækja og hörpuskelfiskur er í flestum tilvikum lausfryst þó blokkfrysting þessara afurða þekkist líka.

Flutningur og geymsla

Í frystikeðjunni er aðeins einn hlekkur sem er ætlað að frysta og það er sá fyrsti (t.d. plötufrystir). Allir aðrir hlekkir í því ferli sem við köllum frystikeðjan eru hannaðir til að viðhalda hitastigi vörunnar eftir að hún hefur verið fryst. Það er gert með því að fjarlægja varma sem berst inn í kerfið en ekki úr vörunum.

Vegna þessa er það afar mikilvægt að fyrsti áfanginn í þessu ferli, kælingin, takist vel og að varan sé við geymsluhita þegar hún kemur úr frystitækjum. Vara sem kemur úr frystitækjum heitari en geymsluhiti og er pakkað og staflað á bretti getur verið marga daga að ná geymsluhita.
Það sama á við ef varan nær að hitna í einhverjum hlekk á leiðinni. Næsti hlekkur er hannaður til að viðhalda hitastigi, en ekki til að fjarlægja varmann aftur úr vörunni og því tekur slíkt langan tíma.

Allar sveiflur í hitastigi og loftraka hafa mikil áhrif á geymsluþol frystra sjávarafurða. Við slíkar aðstæður getur myndast mikill laus ís/hrím í og á umbúðum, íshúð hverfur á tiltölulega stuttum tíma og þá byrjar varan sjálf að þorna og skemmast. Algengast er að miða við að frystivara sé geymd við -24°C og flestir kaupendur gera þá kröfu að hitastig vöru sé ekki hærra en -18°C við móttöku.

Það eru ekki til neinar algildar leiðbeiningar um geymsluþol frystra sjávarafurða, en almennt er miðað við að fitulítill fiskur, eins og ýsa, þorskur og ufsi geymist í 24 mánuði. Þá er átt við að honum sé pakkað í umbúðir sem liggja þétt að vörunni, eins og t.d. blokkir, millilagning og vafningar. Ef um lausfrystar og íshúðaðar afurðir er að ræða þá er geymslutíminn allt að helmingi styttri.
Flestir stærri kaupendur hafa sínar eigin viðmiðanir og geta þær verið mjög breytilegar, allt frá 9 mánuðum upp í 24 mánuði fyrir sömu fisktegund í samskonar pakkningum.

En lykillinn að góðri frystivöru er að sjálfsögðu gott hráefni, vönduð vinnubrögð, hraðfrysting, traust geymsla og öruggur flutningur alla leið.