Analysis and Improvement of Approaches to Determine the Ice Fraction Water in Meat
Abstract
A series of measurements of ice fraction in the samples of beef and pork by differential scanning calorimetry are conducted. The analysis of known dependences for calculation of the frozen-out moisture in meat such as Nagaoka, Maxwell-Aiken, Levi, Chizhov, Ryutov formulas, as well as the converted Avraami formula, known as the formula for calculating the proportion of crystallized mass in the phase transition of one-dimensional polymers, is shown. The analysis demonstrated the absence of a universal formula. All dependencies are empirical, and the constants of each of them reflect the influence of individual thermophysical characteristics of the frozen product or the freezing process. This made it necessary to propose a new theoretical correlation for the dependence of the ice fraction in the meat from the standpoint of the formal kinetics of the freezing process as an analogue of the chemical reaction, which takes into account the influence of the humidity of the original sample by Ryutov, as well as the intensity of the process, i.e. the cooling rate during freezing. The obtained calculation formula showed quite good convergence with the results of the experiment.
About the Authors
Y. M. Berezovsky
Research Center for Food Systems of Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
I. A. Korolev
Research Center for Food Systems of Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
T. A. Sarantsev
Research Center for Food Systems of Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Алямовский И.Г. Теплофизические характеристики пищевых продуктов при замораживании //Холодильная техника. 1968. №. 5. С. 35-36.
2. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Физика и механика полимеров. М.: Высшая школа, 1983. 392 с.
3. Белозеров А.Г., Березовский Ю.М., Королев И.А. Подходы к оптимизации параметров температурной программы дифференциальной сканирующей калориметрии для обеспечения стабильного режима исследований при отрицательных температурах // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. №. 12 (54). Часть 1. С. 120-124.
4. Временная технологическая инструкция оценки говядины и свинины по группам свойств в шкале PSE, NOR, DFD. М.: ВНИИМП, 1995. 12 c.
5. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. М.: ВО «Агропромиздат», 1990. 286 с.
6. Дибирасулаев М.А. и др. Влияние субкриоскопической температуры хранения на количество вымороженной воды в NOR и DFD говядине // Теория и практика переработки мяса. 2016. Т. 1. №. 2. C. 18-25.
7. Латышев В.П. Рекомендованные справочные материалы для проведения тепловых расчетов пищевых продуктов. М.: НПО АГРОХОЛОДПРОМ, 1992. 86 с.
8. МакКенна Б.М. Структура и текстура пищевых продуктов. Продукты эмульсионной природы. М.: Профессия, 2008. 471 c.
9. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов / Под ред. Д.А. Ершова. М.: «Высшая школа», 2009. 560 с.
10. Постольский Я., Груда З. Замораживание пищевых продуктов. М.: Пищевая пром-ть, 1970. 607 с.
11. Рогов И.А., Куцакова В.Е., Филиппов В.И., Фролов С.В. Консервирование пищевых продуктов холодом (Теплофизические основы). М.: Изд. "Колос", 1999. 288 с.
12. Рютов Д.Г. Влияние связанной воды на образование льда в пищевых продуктах при их замораживании // Холодильная промышленность. 1979. №5. С.32-37.
13. Симатос Д., Фоур М., Бонжур И., Коуч И. Применение дифференциального термического анализа и диффернциальной сканирующей калориметрии при изучении воды в пищевых продуктах // Вода в пищевых продуктах. Под ред. Р.Б Дакуорта. М.: Пищвая промышленность, 1980. 370 с.
14. Тагер А.А. Физико химия полимеров. М.: «Научный мир», 2007. 574 с.
15. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов. М.: «Пищевая промышленность», 1979. 272 с.
16. Эванс Дж.А. Замороженные пищевые продукты. Производство и реализация. СПб.: Профессия, 2010. 440 c.
17. ASHRAE HANDBOOK - Refrigeration Chapter: Thermal Properties of Foods. ASHRAE, 2014. 926 p.
18. Heiss R.Z. Untersungen ǘber den Kältebedarf und die ausgefrorenen Wasser mengen beim schnellen und beim langsamen Gefrieren von Lebensmitteln //Kälteind. Bd. 1933. Т. 40. P. 97.
19. Höhne G.W.H., Hemminger G.F., Flammenheim H.J. Differential Scanning Calorimetry. Springer, 2003. 298 p.
20. Kaale L.D. et al. Superchilling of food: A review //Journal of food engineering. 2011. Т. 107. №. 2. P. 141-146.
21. Nagaoka J., Takagai S., Hotanai S. Experiments on the freezing of fish in an air-blast freezer // Proceedings of Commission IV, IX International Congress of Refrigeration. Vol. 2. 1955. P. 321-325.
22. Pongsawatmanit R., Miyawaki O. Measurement of temperature-dependent ice fraction in frozen foods // Bioscience, biotechnology, and biochemistry. 1993. Т. 57. №. 10. P. 1650-1654.
23. Riedel L. Kalorimetrische untersuchungen über das gefrieren von fleisch // Kältetechnik. 1957. Т. 9. №. 2. P. 38-42.
24. Riedel L. Kalorimetrische Untersuchungen an Fleisch und Eiklar // Kältetechnik. 1964. Т. 16. №. 1. P. 363-366.
25. Sanz P.D., Alonso M.D., Mascheroni R.H. Thermophysical properties of meat products: General bibliography and experimental values //Transactions of the ASAE. 1987. Т. 30. №. 1. P. 283-290.
26. Van der Sman R.G.M., Boer E. Predicting the initial freezing point and water activity of meat products from composition data // Journal of Food Engineering. 2005. Т. 66. №. 4. P. 469-475.
Review
For citations:
Berezovsky Y.M., Korolev I.A., Sarantsev T.A. Analysis and Improvement of Approaches to Determine the Ice Fraction Water in Meat. Storage and Processing of Farm Products. 2018;(4):20-28. (In Russ.)
Views:
255
Email this article 