ES2266408T3 - Congelacion de hortalizas. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la producción de una hortaliza o parte de la misma congelada, en el que dicho procedimiento comprende las etapas de: (i) tratar con calor una hortaliza o parte de la misma; (ii) sub-enfriar a una temperatura máxima de núcleo de menos que o igual a -5ºC; (iii) reducir la temperatura del núcleo a menos que o igual a -18ºC;
Description
Congelación de hortalizas.
La invención se refiere a un procedimiento para
congelar hortalizas y las hortalizas congeladas proporcionadas de
ese modo. Más particularmente, la invención se refiere a un
procedimiento de congelación nuevo que proporciona hortalizas
congeladas de excelente calidad cuando se descongelan para su
consumo.
Se han descrito varias tentativas en la técnica
para mejorar la calidad de hortalizas que se han almacenado
congeladas por medio del procedimiento de congelación aplicado.
La patente de EE.UU. 3.736.154 describe un
procedimiento de congelación ultralento que describe el
mantenimiento de membranas celulares intactas en el producto por
medio de un régimen de congelación con una velocidad de
enfriamiento de aproximadamente 0,1 a 0,3ºC por hora. Este
procedimiento describe lograr la deshidratación de la célula
interna a medida que el agua dentro de la célula se mueve hacia
fuera de la membrana celular donde se congela sin la destrucción de
la membrana celular.
Desafortunadamente, este procedimiento no es una
propuesta viable para la preparación comercial de hortalizas
congeladas. Este proceso no sólo no tolera una etapa de escaldado,
que es necesaria como una etapa de desactivación microbiológica y
enzimática en el procesado moderno de la hortaliza, sino que también
este procedimiento requiere varios días para completarse.
El documento US 6 096 361 describe un
procedimiento similar de conservación en donde el alimento es
enfriado de forma relativamente rápida desde la temperatura
ambiente hasta cerca de la temperatura de congelación y luego se
enfría lentamente a una velocidad de enfriamiento gradual de 0,01 a
0,5ºC/hora hasta por debajo de la temperatura de congelación. Este
procedimiento de conservación sin congelar puede ser luego seguido
por un tratamiento de congelación rápida para lograr un alimento en
donde las células más externas del alimento estén congeladas y las
células más internas conservadas en un estado no congelado. Se
describe que el agua libre se mueve desde el fluido intracelular
hacia el fluido intracelular, dando como resultado la dilución
simultánea del fluido extracelular y la concentración del fluido
intracelular, lo que hace más fácil que el fluido extracelular se
congele y, a la inversa, más difícil que se congele el fluido
intracelular.
El documento US 4.632.834 describe la
congelación convencional por aire forzado de láminas finas
escaldadas de batata.
Un procedimiento de congelación alternativo de
la técnica anterior para mejorar la calidad de hortalizas congeladas
está descrito en la patente europea 0 554 468 B1 en la que las
patatas se cocinan y se congelan. La congelación se describe como un
procedimiento en 2 etapas en el que, en una etapa inicial, el
núcleo de las patatas se mantiene en el estado de cristalización
del agua durante un período de 15 a 60 minutos. En una segunda
etapa, la congelación a baja temperatura se sigue hasta una
temperatura de almacenamiento de -20ºC.
La presente invención se dirige, también, al
problema técnico de proporcionar al consumidor hortalizas congeladas
de gran calidad y, más particularmente, de proporcionar hortalizas
congeladas que, cuando se descongelan, dan origen a una textura y
aspecto del producto que se parece mucho al de las hortalizas
frescas.
Los solicitantes creen que una causa
significativa de la pérdida de la textura en hortalizas congeladas
es como resultado del daño a los tejidos que resultan de la
formación de hielo extracelular, por tanto el problema de la
invención se identifica más particularmente con proporcionar una
reducción en la formación de hielo extracelular durante la
congelación.
La solución a este problema proporcionada por la
presente invención reside en un nuevo procedimiento de congelación
que puede eliminar prácticamente la formación de hielo fuera de la
pared celular del tejido vegetal y proporcionar así una textura,
aspecto y, por ello, una calidad de producto que no era
anteriormente posible en hortalizas congeladas.
El subenfriamiento se refiere a la reducción de
la temperatura de la hortaliza o de una parte de la misma a una
temperatura por debajo de la temperatura de congelación (es decir,
la temperatura a la cual es posible la congelación) sin que tenga
lugar la formación de cristales de hielo.
El núcleo se refiere a esa parte de la hortaliza
o parte de la misma que está al menos a 5 mm de la superficie
externa de contacto con el aire. Preferiblemente, el núcleo se
refiere a esa parte de la hortaliza o parte de la misma que está al
menos a 10 mm de la superficie externa de contacto con el aire, lo
más preferiblemente al menos a 15 mm de ella.
Hielo extracelular es una expresión empleada
aquí para definir el hielo formado fuera de los límites de las
estructuras celulares, en donde el perímetro de cada estructura
celular está definido por una pared celular. De ello resulta, por
tanto, que para el propósito de la presente invención hielo
intracelular se refiere al hielo formado dentro de los límites de
dichas estructuras celulares, es decir, dentro de los límites de una
pared celular.
Para el propósito de la presente invención, el
contenido de hielo en el núcleo y la proporción del mismo que es
intracelular o extracelular en su formación está definido por el
siguiente procedimiento que usa microscopía electrónica con barrido
a baja temperatura.
Las muestras de hortalizas fueron selladas en
bolsas de polietileno, almacenadas a -80ºC y mantenidas en frío
durante el análisis transfiriéndolas al laboratorio de microscopía
electrónica con barrido en una caja aislada que contenía dióxido de
carbono. De las hortalizas escogidas se cortaron
sub-muestras de 5 mm x 5 mm x 5 mm usando una
cuchilla de escalpelo enfriada previamente con nitrógeno líquido en
donde el corte se llevó a cabo sobre una placa de aluminio asentada
sobre un lecho de dióxido de carbono sólido para mantener la
temperatura de la muestra.
Estas sub-muestras se montaron
sobre una depresión cónica de 7 mm en una sonda de aluminio de 10 mm
de diámetro del microscopio electrónico de barrido usando un
compuesto Tissue-Tek (disponible de Sakura y que
comprende <11% de poli(alcohol vinílico), <5% de
carbowax y, al menos, 85% de ingredientes no reactivos) a la
temperatura de congelación e inmediatamente sumergida en lodo de
nitrógeno. La sonda y la sub-muestra eran
previamente enfriadas en nitrógeno líquido y montadas en un soporte
y transferidas a una cámara de preparación a baja temperatura
Oxford Instruments CP2000 bombeada con una estación de vacío
((6,6655 x10^{-5} Pa (5 x 10^{-7} Torr)) Edwards 306 por un
compartimiento estanco. La muestra se dejó calentar a -95ºC y
después se fracturó usando la punta de una cuchilla de escalpelo.
Después de mordentar el hielo durante 5 minutos la muestra se
enfrió a -110ºC y se revistió con Oro/Paladio (6 mA, 6 x 10^{-1}
mbar de Argón, 20 segundos). Se dejó que se recuperara un vacío de
6,6655x10^{-5} Pa (5 x 10^{-7} Torr) y la muestra se transfirió
a una etapa en frío Cressington Instruments en un microscopio
electrónico con barrido de emisión por efecto de campo a baja
temperatura JEOL 6301F usando un dispositivo de transferencia por
compartimiento estanco.
Las muestras se examinaron a -150ºC y el hielo
se identificó como depresiones mordentadas en la topografía de la
superficie de la fractura. Las imágenes del hielo intracelular y
extracelular se registraron digitalmente ampliadas 100 veces y
estas imágenes se cuantificaron luego usando un sistema Zeiss
(Imaging Associates) de análisis de imagen KS 400. El contenido del
hielo intracelular y extracelular del núcleo se refiere a un % del
hielo total observado en una imagen de estar localizado dentro y
fuera, respectivamente, de las paredes celulares.
Un primer aspecto de la invención es
proporcionar un procedimiento para la producción de una hortaliza o
parte de la misma congelada, en donde dicho procedimiento comprende
las etapas de:
- (i)
- tratar con calor una hortaliza o parte de la misma;
- (ii)
- sub-enfriar a una temperatura máxima de núcleo menor que o igual a -5ºC;
- (iii)
- reducir la temperatura del núcleo a menos que o igual a -18ºC;
Un segundo objeto de la invención es
proporcionar una hortaliza o parte de la misma congelada que
comprende un contenido de hielo en el núcleo, caracterizado porque
al menos 40% de dicho contenido de hielo en el núcleo está
localizado dentro de una pluralidad de estructuras celulares, en
donde el perímetro de cada estructura celular está definido por una
pared celular.
Para el propósito de esta invención la etapa de
tratamiento con calor es suficiente para destruir las membranas
celulares dentro de la materia de las hortalizas y haciendo eso
proporciona una concentración uniforme de soluto a través de los
tejidos a medida que la difusión libre equilibra los niveles de
soluto. Este es un precursor necesario para posteriores etapas de
enfriamiento en el procedimiento ya que cualquier variación en la
concentración de soluto dará origen a una variación relativa en la
temperatura a la que tendrá lugar la congelación y reducirá, por
ello, la capacidad de lograr un subenfriamiento eficaz.
El tratamiento por calor de hortalizas puede
también cumplir otras diversas funciones proporcionando la
pasterización de la materia de las hortalizas y la desactivación de
enzimas que aceleran el deterioro vegetal como las
lipoxigenasas.
Preferiblemente, el tratamiento por calor es
emprendido por escaldado ya que esto da como resultado la
destrucción de las membranas celulares y la desactivación de alguna
o todas las enzimas endógenas presentes. Están bien dentro de las
capacidades de la persona experta en la técnica proporcionar
tratamientos por calor y procedimientos de escaldado que sean
adecuados al fin establecido, cuyos detalles precisos dependerán de
la naturaleza y del tamaño de la hortaliza concernida.
Sub-enfriar "el núcleo" de
la hortaliza (como se ha definido anteriormente) o parte de la misma
hasta una temperatura máxima menor que o igual a -5ºC asegura que
bastante calor ha sido removido del material para permitir una
rápida y uniforme formación de hielo inicial en la etapa de
congelación (iii) y proporcionar, de ese modo, una significativa
reducción en la formación de hielo extracelular. Preferiblemente, la
hortaliza o parte de la misma es sub-enfriada a una
temperatura desde -5 hasta aproximadamente -15ºC, lo más
preferiblemente desde -7 a -12ºC. Se ha demostrado que,
simplemente, reduciendo la temperatura del núcleo hasta -1 o -2ºC
sin sub-enfriamiento adicional no es suficiente para
el inicio rápido de la congelación necesaria para la reducción
deseada en hielo extracelular y consiguiente calidad del
producto.
Para sub-enfriar eficazmente,
sin iniciar la formación de cristales de hielo, la diferencia de
temperatura entre el centro del núcleo y la superficie de la
hortaliza o parte de la misma debe mantenerse a un mínimo.
Se ha demostrado aquí que las diferencias de
temperaturas entre el núcleo y la superficie a la temperatura de
iniciación de la formación de hielo pueden variar de forma
significativa con propuestas convencionales de congelación. Con la
congelación rápida convencional por aire forzado, cuando la
superficie de la materia de la hortaliza alcanza los 0ºC y empieza
la formación de hielo, el núcleo está mucho más caliente y el inicio
de la formación de hielo en esta región empieza mucho más tarde.
La sabiduría convencional acepta que cuanto más
rápidamente baja la temperatura durante la congelación, más
rápidamente tiene lugar la congelación y se logran las propiedades
más favorables para las hortalizas. La preparación comercial de
hortalizas congeladas ha visto, por tanto, acelerarse las
velocidades de enfriamiento de los equipos de congelación
comerciales. Va contra la intuición y, por tanto, sorprendente
encontrar ahora que cuando la velocidad de enfriamiento es
disminuida para lograr un nivel definido de
sub-enfriamiento dentro del núcleo de la hortaliza
el inicio de la congelación puede ser inducido a través de un
producto de forma casi instantánea.
De acuerdo con la presente invención, se ha
proporcionado un procedimiento en el que la velocidad de
enfriamiento es disminuida suficientemente para lograr sólo una
pequeña diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie
y, por ello, se induce sub-enfriamiento en el núcleo
de la materia de la hortaliza hasta una temperatura máxima de menos
que o igual a -5ºC. La formación de hielo con reducción adicional de
la temperatura puede tener lugar luego a través de la materia de la
hortaliza a aproximadamente el mismo tiempo. Esto se ha encontrado
que da como resultado una proporción mayor de formación de cristales
de hielo dentro de las estructuras celulares definidas por las
paredes celulares, es decir, hielo intracelular y propiedades más
favorables de la hortaliza cuando se consume.
La diferencia de temperatura entre el núcleo y
la superficie y también dentro del núcleo mismo depende de la
velocidad de enfriamiento de la materia de la hortaliza. La
velocidad de enfriamiento depende alternativamente del tamaño de la
materia de la hortaliza que va a ser congelada y de la superficie
específica que exhibe. Se cree que está dentro de la capacidad del
experto en la técnica decidir sobre una apropiada velocidad de
enfriamiento para lograr sub-enfriar para máxima
temperatura del núcleo de menos que o igual a -5ºC para una
hortaliza de un tamaño y superficie específica particular.
El análisis sensorial ha confirmado que tanto el
aspecto como la textura de las hortalizas preparadas según la
presente invención muestran mejoras frente a los procedimientos de
congelación convencionales conocidos en la técnica y los resultados
obtenidos se parecen mucho a los de las hortalizas frescas sin
congelar. En particular, la firmeza y consistencia cerosa de las
hortalizas según la invención son significativamente mejoradas
frente a las hortalizas congeladas conocidas en la técnica.
Para asegurar un eficaz
sub-enfriamiento es preferible que la velocidad de
enfriamiento utilizada en el procedimiento de la invención mantenga
temperaturas máxima y mínima entre la superficie y el núcleo de
alrededor de 6ºC entre sí, preferiblemente menor que o igual a 3ºC,
lo más preferiblemente menor que 1,5ºC entre sí, por ejemplo, dos
sondas de temperatura son insertadas en una patata que está siendo
enfriada según la invención, una primera a 10 mm de la superficie
de un tubérculo de la patata y la segunda en el centro del
tubérculo; cuando la primera sonda detecta una temperatura de 0ºC
la segunda alcanzaría menos que o igual a +6ºC, preferiblemente
menos que o igual a +3ºC, lo más preferiblemente menos que
+1,5ºC.
Preferiblemente, la materia de la hortaliza se
enfriará en un congelador por aire forzado en donde la temperatura
de referencia del congelador es reducida progresivamente según el
siguiente régimen:
55-65 minutos a 0ºC
25-35 minutos a -5ºC
10-20 minutos a -10ºC
10-20 minutos a -12,5ºC
de 70 minutos en adelante a -30ºC
\newpage
Lo más preferiblemente, la materia de la
hortaliza se congelará en un congelador por aire forzado en donde
la temperatura de referencia del congelador es reducida según el
siguiente régimen:
- 60-70 minutos a -12ºC
- caudal de aire descendente a aproximadamente 1 m/s
- 25-35 minutos a -30ºC
- caudal de aire descendente a aproximadamente 4,5 m/s
La temperatura a la que aparece el inicio de la
congelación en la etapa (iii) dependerá de la naturaleza de la
hortaliza que está siendo sometida a este procedimiento de
congelación, la velocidad a la que continúa el enfriamiento por
debajo de -5ºC así como a la presencia o ausencia de agentes
nucleantes. El inicio de la congelación puede aparecer en cualquier
punto cuando la temperatura dentro del núcleo está a un máximo de
menos que -5ºC. Típicamente, para el propósito de la invención, el
inicio de la congelación aparecerá cuando la temperatura dentro del
núcleo esté a una temperatura máxima de -7ºC a -12ºC.
Una primera realización de la invención se
refiere a un procedimiento según la reivindicación 1 en donde al
menos 40% de la formación de hielo dentro del núcleo de dicha
hortaliza o parte de la misma en la etapa (iii) aparece dentro de
una pluralidad de estructuras celulares, en donde el perímetro de
cada estructura celular está definido por una pared celular.
Preferiblemente, al menos 60% de dicha formación de hielo aparece
dentro de dicha pluralidad de estructuras celulares, más
preferiblemente 80%. Lo más preferiblemente 90% de la formación de
hielo en el núcleo de dicha hortaliza o parte de la misma aparece
dentro de dicha pluralidad de estructuras celulares.
En una hortaliza preparada según la presente
invención se prefiere que al menos 60% de dicha formación de hielo
aparezca dentro de dicha pluralidad de estructuras celulares, más
preferiblemente 80%. En una realización más preferida, el 90% de la
formación de hielo en el núcleo de dicha hortaliza o parte de la
misma aparezca dentro de dicha pluralidad de estructuras celulares
ya que estas hortalizas se parecen lo más exactamente al aspecto y
textura de las hortalizas frescas.
Se ha demostrado el efecto de la formación de
hielo extra-celular sobre la estructura celular de
la materia de la hortaliza, en donde se ha evaluado de forma
cuantitativa la cavitación en hortalizas descongeladas causada por
el crecimiento de hielo extra-celular.
Se llevaron a cabo medidas para demostrar las
diferencias en la disrupción de las estructuras celulares en
hortalizas descongeladas entre congelación convencional y
congelación por un procedimiento de la invención.
Procedimiento de Fijación: Las piezas de tejido
se recibieron ya descongeladas. Se transfirieron a fijador, alcohol
formol-acético (FAA), a temperatura ambiente y se
dejaron durante no menos de 72 horas.
Embebimiento y Seccionamiento: Después de la
fijación, las piezas de tejidos se deshidrataron y se embebieron en
cera de parafina. Luego se seccionaron a un espesor nominal de 5
\mu y se montaron en placas de vidrio.
Se cortaron secciones de un lado a otro de las
piezas de tejido que habían sido sometidas a los diferentes
tratamientos de congelación. De cada sección se seleccionaron tres
imágenes, dos de las caras opuestas de la sección del tejido
(evitando el tejido muy cercano al borde de la sección) y una imagen
de cerca del centro. Se tuvo cuidado de asegurar que no había
solapamiento entre los campos.
Para un realce de la imagen, las imágenes se
transformaron primero a formato B/W (8 bits) y el contraste de la
imagen se incrementó enormemente llevando a cabo un cambio en el
campo inferior de un valor de 100 píxeles de la imagen completa,
después de realinearla apoyada en su intervalo dinámico completo
(intervalo de valor en píxeles 0-255). Esto dejó
las paredes celulares con un color gris muy oscuro y el resto de la
imagen con un gris muy claro.
Las cavidades de hielo se identificaron a la
vista de su morfología. Usando el selector de alcance "detector
óptico mágico", se estableció una tolerancia de \pm15, con el
control de contigüidad conectado, las cavidades se seleccionaron
manualmente y se rellenaron con blanco (valor en píxeles = 255). El
resto de la imagen se dejó negro (valor en píxeles = 0).
Las medidas se hicieron en un analizador de
imágenes Kontron KS300. El número total de píxeles en las
cavidades de hielo se contaron (medidas como área rellenada - es
decir, tratando cualquiera de las pequeñas inclusiones dentro de las
cavidades como si no estuvieran allí), se añadieron juntas y se
expresaron como un porcentaje de los píxeles en la imagen total.
Las Figuras 7 y 8 ilustran las imágenes.
Para el propósito de la presente invención puede
seleccionarse una hortaliza o parte de la misma a partir del grupo
que comprenden patata, colinabo, nabo, calabaza, cebolla, brécol,
tomate, calabacín, berenjena, castaña de agua, pimiento, seta,
guisantes, zanahoria, espinacas y el guisante mollar. Lo más
preferiblemente, dicha hortaliza o parte de la misma es patata.
La hortaliza o partes de la misma según la
presente invención pueden emplearse fácilmente en diversos productos
de alimentación congelados de servicios de comida o domésticos. En
particular, las hortalizas de la presente invención son idealmente
adecuadas para comidas congeladas de fácil preparación donde su
superior textura mejora considerablemente la calidad del producto.
Por tanto, en un aspecto adicional, la invención se refiere al
empleo de una hortaliza o parte de la misma como se ha descrito
anteriormente en una comida congelada.
Figura 1: muestra una serie de imágenes de una
muestra de patata preparada de acuerdo con el procedimiento de la
presente invención; en donde,
- (a)
- es una imagen de microscopio electrónico de barrido a baja temperatura
- (b)
- muestra la imagen (a) en donde se ha perfilado el hielo intracelular;
- (c)
- muestra una imagen binaria de hielo extracelular;
- (d)
- muestra una imagen binaria de hielo intracelular;
Figura 2: muestra una serie de imágenes de una
muestra de patata preparada de acuerdo con el procedimiento de la
patente europea EP 0 554 468; en donde
- (a)
- es una imagen de microscopio electrónico de barrido a baja temperatura
- (b)
- muestra la imagen (a) en donde se ha perfilado el hielo intracelular;
- (c)
- muestra una imagen binaria de hielo extra-celular;
- (d)
- muestra una imagen binaria de hielo intracelular;
Figura 3: muestra un perfil de temperatura
para un procedimiento convencional de congelación por aire forzado a
lo largo del tiempo.
Figura 4: muestra un perfil de temperatura
para un régimen de enfriamiento según la presente invención.
Figura 5: muestra un perfil de temperatura de
un régimen de enfriamiento simplificado según la presente
invención.
Figura 6: muestra ensayos mecánicos compresivos
de patatas congeladas.
Figura 7: ilustra cavidades en patata escaldada
después de la descongelación en donde:
- (a)
- muestra una patata congelada por aire forzado manchada con safranina/yodo;
- (b)
- muestra la imagen (a) después de la segmentación;
- (c)
- muestra una patata congelada en un procedimiento según la invención y manchada con safranina/yodo;
- (d)
- muestra la imagen (c) después de la segmentación;
Figura 8: ilustra cavidades en cebolla
escaldada y descongelada en donde:
- (a)
- muestra una cebolla congelada por aire forzado manchada con safranina/yodo;
- (b)
- muestra la imagen (a) después de la segmentación;
- (c)
- muestra una cebolla congelada en un procedimiento según la invención y manchada con safranina/yodo;
- (d)
- muestra la imagen (c) después de la segmentación;
Figura 9: Imágenes en función del tiempo que
muestran la congelación convencional de patata escaldada a -30ºC.
El conjunto superior de las imágenes muestra la lámina delgada
horizontal, el conjunto inferior es la imagen vertical
correspondiente.
Figura 10: Perfil de temperatura durante el
enfriamiento de patata escaldada por un procedimiento de la
invención.
Figura 11: Imágenes en función del tiempo
durante el enfriamiento de patata escaldada por un procedimiento de
la invención. El conjunto superior muestra la lámina delgada
horizontal, el conjunto inferior son las imágenes verticales
correspondientes. El mayor incremento de temperatura tuvo lugar
entre las imágenes 2ª y 3ª mostradas. El agujero en el centro de la
imagen refleja la posición del termopar.
Las muestras de tubérculos de patata congeladas
en bolsas selladas de polietileno que habían sido almacenadas a
-80ºC se mantuvieron frías transfiriéndolas al laboratorio de
microscopía electrónica de barrido en una caja aislada que contenía
dióxido de carbono.
A unos 10 mm del borde externo de cada tubérculo
se cortaron sub-muestras de aproximadamente 5 mm x 5
mm x 10 mm usando una hoja de escalpelo previamente enfriada con
nitrógeno líquido. El corte se llevó a cabo sobre una placa de
Aluminio colocada sobre un lecho de dióxido de carbono sólido para
mantener la temperatura de la muestra. Las
sub-muestras se montaron sobre una depresión cónica
de 7 mm en una sonda de Aluminio de 10 mm de diámetro de un
microscopio electrónico de barrido usando un compuesto
Tissue-Tek a la temperatura de congelación y se
sumergió inmediatamente en un lodo de nitrógeno. La sonda + muestra
se montó sobre un soporte y se transfirió a una cámara de
preparación a baja temperatura Oxford Instruments CP2000 bombeada
con una estación de vacío (6,6655x10^{-5} Pa (5 x 10^{-7}
Torr)) Edwards 306 por un compartimiento estanco. La muestra se
dejó calentar a -95ºC y se fracturó usando la punta de una hoja de
escalpelo. Después de mordentar el hielo durante 5 minutos, la
muestra se enfrió a -110ºC y se revistió con Oro/Paladio (6 mA, 6 x
10^{-1} mbar de Argón, 20 segundos). El vacío se dejó recuperar a
6,6655 x 10^{-5} Pa (5 x 10^{-7} Torr) y la muestra se
transfirió a una etapa en frío Cressington Instruments en un
Microscopio Electrónico de Barrido de Emisión por Efecto de Campo
JEOL 6301F usando un dispositivo de transferencia por compartimiento
estanco.
Las muestras se examinaron a -150ºC y el hielo
se identificó como depresiones mordentadas en la topografía de la
superficie de la fractura. Las imágenes representativas del hielo
intracelular y extracelular se registraron digitalmente a 100
aumentos y estas imágenes se cuantificaron luego usando un sistema
de Análisis de Imagen Zeiss (Imaging Associates) KS 400. El hielo
intracelular (Figuras 1 y 2) se expresó como un % del hielo total
observado en las imágenes. Los resultados se dan en la Tabla 1.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se seleccionaron tubérculos de patata (cv.
Nicola) en la gama de pesos de 20 a 40 g. Las dimensiones medias de
los tubérculos fueron de 48 mm x 35 mm x 29 mm. Los tubérculos se
escaldaron por calentamiento con vapor durante 10 minutos. Los
tubérculos se transfirieron a un conjunto congelador por aire
forzado a la temperatura apropiada (véase más adelante). Dos sondas
termopares se insertaron en cada tubérculo, una en el centro del
tubérculo y la otra aproximadamente a 1 cm de un extremo del
tubérculo. Las temperaturas se registraron cada 10 segundos durante
el procedimiento de congelación.
Para la congelación por aire forzado
convencional, el congelador por aire forzado se puso a -30ºC a lo
largo del procedimiento de congelación.
Para enfriar según la presente invención, el
congelador por aire forzado se puso inicialmente a 0ºC. Después de
que se introdujeron las muestras el valor prefijado del congelador
se redujo progresivamente según lo siguiente:
- 60 minutos a 0ºC
- 30 minutos a -5ºC
- 15 minutos a -7,5ºC
- 15 minutos a -10ºC
- 15 minutos a -12,5ºC
- 75 minutos a -30ºC
Los perfiles de temperatura durante el
enfriamiento se ilustraron mediante las figuras 3 y 4.
La temperatura medida en el centro del tubérculo
en el momento (\pm 10 s) la temperatura en las regiones externas
cae a 0ºC (el peso del tubérculo individual se indica entre
paréntesis):
En la congelación por aire forzado
convencional
- 8,5ºC (37,7 g)
- 12,5ºC (35,0 g)
- 9,5ºC (28,1 g)
- 7,4ºC (20,8 g)
Variación media de la temperatura = 9,5ºC
En el enfriamiento según la invención.
- 1,6ºC (37,9 g)
- 2,7ºC (34,6 g)
- 1,3ºC (31,1 g)
- 0,9ºC (30,6 g)
- 1,4ºC (23,8 g)
- 0,8ºC (20,2 g)
Variación media de la temperatura = 1,45ºC
Las muestras de patata se prepararon usando
cuatro diferentes procedimientos de congelación. Las patatas usadas
para el procesado fueron tubérculos cv. Nicola (original del Reino
Unido) suministrada por MBM Ltd., Chatteris. Las patatas cv. Nicola
se escogieron simplemente por su fácil disponibilidad y su pequeño
tamaño (clasificadas de 35 mm). Las muestras se clasificaron además
a mano, siendo seleccionados los tubérculos en la gama de peso de 20
g a 40 g, la variabilidad tanto en el procesado como en la
valoración del panel puede ser reducido seleccionando una estrecha
gama de tamaños de patatas.
- (i)
- El primer procedimiento de procesado usado era el de congelación (por aire forzado) convencional como se usaría típicamente en la industria para procesar hortalizas en general. Las patatas (4 kg el tamaño del lote) se escaldaron con vapor durante 10 minutos y después se enfriaron con agua fría durante 10 minutos a temperatura ambiente antes de ser congeladas por inmersión en un congelador por aire forzado trabajando a -30ºC.
- (ii)
- El segundo procedimiento empleó una Cámara de Ensayo de Medioambiente Montford. Este aparato programable es capaz de producir gradientes de temperatura muy finamente controlados de una manera reproducible. El programa usado da origen a un gradiente lineal que cae desde +10ºC a -30ºC a lo largo de 16 horas. Las patatas (lotes de 4 kg) se escaldaron al vapor durante 10 minutos pero luego se enfriaron con aire durante sólo 2 minutos antes de ser transferidas, mientras estaban calientes todavía, a la cámara de Montford. Fueron luego congeladas usando el programa de gradiente de 16 horas.
- (iii)
- El tercer procedimiento de procesado fue el descrito en EP 554468. Se encontró que un congelador por aire forzado podría enviar un grado adecuado del control requerido a varios puntos prefijados mencionados en la realización preferida del mismo. Este régimen consistió en las siguientes etapas:
- 15 minutos a 0ºC
- 15 minutos a -5ºC
- 15 minutos a -15ºC
- 90 minutos a -20ºC
- 30 minutos a -30ºC
- Las patatas (en lotes de 4 kg) se escaldaron con vapor durante 10 minutos luego se enfriaron con aire durante 2 minutos antes de ser transferidas, mientras estaban todavía calientes, al congelador por aire caliente. Luego se congelaron usando el régimen de proceso de EP 0554468B1.
- (iv)
- El cuarto procedimiento de procesado fue un procedimiento según la invención que aspiraba a maximizar el grado de subenfriamiento experimentado por los tubérculos en el congelador por aire forzado.
- 60 minutos a 0ºC
- 30 minutos a -5ºC
- 15 minutos a -7,5ºC
- 15 minutos a -10ºC
- 15 minutos a -12,5ºC
- 75 minutos a -30ºC
- Las patatas (en lotes de 4 kg) se escaldaron con vapor durante 10 minutos, luego se enfriaron con aire durante 2 minutos antes de ser transferidas, mientras estaban todavía calientes, al congelador por aire forzado. Luego se congelaron usando el régimen anterior.
- Después de la preparación, las muestras congeladas se almacenaron todas en un congelador a -25ºC por el que se puede circular por dentro. Las muestras estuvieron almacenadas durante menos de 8 semanas antes de la evaluación sensorial.
\newpage
Dentro de los estudios sensoriales se reconoció
que la naturaleza de la materia prima de la patata significaba que
las muestras serían inherentemente variables y deben necesitarse
etapas para minimizar la variabilidad de manera que la variabilidad
dentro de la muestra sería más pequeña que la variabilidad entre las
muestras.
El alcance del panel debe ser definido antes de
que el entrenamiento comience a seleccionar la materia prima
apropiada para el entrenamiento y el procesado y pruebas sensoriales
posteriores. El alcance abarca parámetros como variedad de patata,
formato del producto (entero, lámina fina, pulpa), calidad de la
muestra (fresca, congelada,...), etc. El alcance de este panel era
definido como:
| Materia prima | Preparación previa |
| Una variedad | Sin piel |
| Un lote | Escaldar (10 min, peroxidasa negativa) |
| Clasificación por tamaños (20 - 40 g) | |
| Tubérculos completos | Conjunto de la muestra |
| Pieles rígidas | Fresca |
| Congelada (procedimientos (i)-(iv)) |
Para proporcionar una calidad óptima (regímenes
diferentes para fresco y congelado)
Hervir en agua salada.
Las patatas pequeñas están, normalmente,
disponibles en los supermercados a lo largo de todo el año, vendidas
como "patatas para ensalada" con pieles rígidas (es decir, las
patatas se mantienen en la tierra durante varias semanas después de
que se haya evitado su máximo crecimiento. Esto permite que las
pieles se formen completamente y las patatas sobrevivirán luego el
almacenamiento prolongado a temperaturas frías). Estas patatas
pueden cultivarse en varias partes de Europa (Reino Unido, Francia,
España) dependiendo de la estación, normalmente las variedades
disponibles son Nicola, Charlotte y Maris Peer.
Las patatas "nuevas" están disponibles en
el Reino Unido durante los meses de Junio-Agosto con
pieles "con pelusa" (es decir, las patatas se dejan
disponibles sin permitir que las pieles se hagan rígidas, estas
patatas no están pensadas para almacenamiento prolongado).
La necesidad de desarrollar procesos y
entrenar/usar el panel a lo largo del año significa que las patatas
con pieles rígidas se usaron tanto para el entrenamiento como para
las pruebas.
De un grupo de asesores entrenados se extrajeron
14 panelistas que habían superado una criba y selección por su
agudeza sensorial - incluyendo la identificación de gustos y olores
básicos y capacidad descriptiva.
Al principio, al panel se le pidió que buscara
diferencias entre los tratamientos a las muestras, con particular
énfasis en las diferencias en textura, más que en proporcionar un
extenso perfil descriptivo de cada muestra. Como cada prueba
sensorial era planeada para examinar tratamientos dentro de
una variedad específica más que entre variedades esto
significa que no era necesario generar un extenso vocabulario que
describiera pequeñas diferencias.
Durante las iniciales sesiones de entrenamiento,
el panel fue expuesto para la gama de materiales de patata
(particularmente en términos de textura) que se iban a encontrar,
probablemente, en futuros estudios, aunque era difícil que fuera la
fuente de patatas verdaderamente "cerosas" fuera de la estación
de la patata "nueva".
El panel consiste en dos clasificaciones
separadas: "Aspecto" y "Textura". A pesar de las etapas
requeridas para reducir la variabilidad inherente de la materia
prima (véase el alcance más arriba) había todavía problemas de
variabilidad dentro de la muestra y se adoptaron varias estrategias
para reducir esta variabilidad lo más posible:
Los panelistas fueron provistos de dos
tubérculos para clasificar la textura. Las muestras de algunos
tratamientos eran tan variables que los tubérculos parecían
obviamente diferentes (es decir, uno intacto y el otro partido). Los
panelistas fueron instruidos para clasificar la muestra que estaba
más intacta pero anotando cualquier variación - esto dio
información adicional para la validación y análisis de los
resultados.
\newpage
Era necesario llevar a cabo el aspecto
separadamente del resto de la evaluación porque la variabilidad en
alguna de las muestras hacía difícil que los panelistas individuales
hicieran una evaluación global sobre sólo dos tubérculos. Se adoptó
un procedimiento alternativo para evaluar el aspecto - el aspecto
era evaluado por cada panelista observando el mismo plato de
tubérculos (8 tubérculos cortados a la mitad) y haciendo un juicio
global sobre esta muestra.
Las pruebas emplearon un diseño 5 de 5 donde
cada panelista recibió cada uno de los cinco tratamientos, sobre un
total de 3 sesiones. Los diseños al azar se prepararon para ambas
pruebas de manera que cada muestra era degustada 36 veces para
ambas pruebas.
Los panelistas recibieron un producto de
referencia estándar al comienzo de cada sesión del día.
La evaluación de la Textura se llevó a cabo en
cabinas sensoriales bajo luces blancas y datos capturados
electrónicamente. La evaluación del Aspecto se llevó a cabo bajo
luces blancas y se recogieron los datos.
Hay una serie de datos y técnicas de
monitorización del panelista que se realizan de forma regular sobre
toda la capacidad sensorial. El objetivo de estos procedimientos de
monitorización es comprobar si los panelistas dan resultados
reproducibles y discriminatorios. Se analizan tanto el
comportamiento del panel completo como de cada panelista
individual. Se comprueba si los tanteos de los panelistas se repiten
sobre la misma muestra sobre cada atributo, si hay buena
concordancia entre el panel completo, y si las definiciones de los
atributos son bien comprendidas por todos los panelistas.
Sin asimetría ni curtosis aparente, se logró,
por tanto, una distribución normal de los datos. La reiteración fue
buena, todas las muestras recibieron al menos 30 evaluaciones
reiteradas. La reproducibilidad y discriminación individual fue
buena para aroma, sabor, textura y aspecto.
Los resultados de cada una de estas técnicas
indicaron que los tanteos medios y el análisis de las comparaciones
múltiples podían ser tratados con confianza. Los tanteos medios se
muestran más adelante.
Se dan 2 tubérculos a los panelistas con las
siguientes instrucciones - si los dos tubérculos parecen muy
diferentes, evaluar el tubérculo más intacto y anotar cualquier
diferencia.
Todas las evaluaciones se llevaron a cabo bajo
luces blancas
- Atributos 1-6
- Evaluados en cabinas sensoriales
- Atributo 1
- Insertar la punta del cuchillo de mesa en el tubérculo
- Atributos 2-6
- Evaluado en un tubérculo, un segundo tubérculo puede estar disponible si se necesita
- Atributos 7-10
- Evaluado por cada panelista observando el mismo plato de tubérculos (8 tubérculos cortados a la mitad) y haciendo un juicio global sobre esta muestra.
- Apertura
- 1. Firmeza en cortar
- Como se sujeta la muestra cuando se corta con un cuchillo
\vskip1.000000\baselineskip
- Textura
- 2. Firmeza
- Evaluada después de 3 masticaciones con los dientes laterales
- 3. Velocidad de rotura
- Cuán rápidamente se rompe la muestra en la rotura en boca
- 4. Carácter céreo
- Cuán cerosa es la muestra, mordedura clara/firme, fragmentos
- 5. Humedad
- Cuán húmeda se siente la muestra en la boca
- 6. Sequedad
- Cuán seca se siente la muestra en la boca, se necesita saliva para humedecer la muestra
\vskip1.000000\baselineskip
- Aspecto
- 7. Uniformidad
- La uniformidad de toda la muestra, teniendo en cuenta cada cosa
- 8. Integridad de la superficie de corte
- Cuán intacta parece la muestra
- 9. Integridad de la piel
- Si las pieles están intactas o cuarteadas
- 10. Cerosidad
- Cuán cerosa parece la muestra (húmeda, translúcida, reluciente)
Tanteos medios ajustados (sólo atributos
significativos)
| Código de producto | FR | BL | NE | PI | |
| Aspecto | |||||
| Uniformidad | 6,31 | 2,58 | 3,39 | 5,60 | |
| Integridad de la superficie de corte | 5,87 | 1,57 | 3,09 | 5,02 | |
| Integridad de la piel | 6,34 | 1,26 | 3,44 | 5,63 | |
| Cerosidad | 4,51 | 1,25 | 2,37 | 3,38 | |
| Firmeza al cortar | 5,56 | 2,15 | 3,11 | 5,03 | |
| Textura | |||||
| Firmeza | 5,87 | 1,72 | 3,04 | 4,88 | |
| Velocidad de rotura | 3,68 | 7,03 | 6,13 | 4,18 | |
| Carácter céreo | 4,22 | 0,94 | 1,87 | 2,96 | |
| Sequedad | 3,87 | 4,21 | 4,67 | 4,81 | |
| FR = Fresco, no congelado | |||||
| BL = Congelado por aire forzado convencional | |||||
| NE = procedimiento EP 0 554 468 B1 | |||||
| PI = Procedimiento de la invención |
Thybo A.K. y Martens M. Food Quality and
Preference 11 (2000) 283-288. Análisis de
evaluadores sensoriales en perfilar la textura de patatas mediante
modelización multivariante.
Se seleccionaron tubérculos de patata (cv.
Charlotte, origen España) en el intervalo de peso de 25 a 30 g. Los
tubérculos habían sido clasificados por tamaño de manera que estaban
en el intervalo de 30 a 35 mm. Los tubérculos se escaldaron por
calentamiento con vapor durante 12 minutos. Los tubérculos se
transfirieron a un conjunto congelador por corriente forzada de
aire a temperatura apropiada. En el núcleo de cada tubérculo se
insertaron sondas termopares de aguja. Las temperaturas se
registraron cada 15 segundos durante el procedimiento de
congelación.
Para el enfriamiento según la presente invención
el congelador por corriente forzada de aire se puso inicialmente a
-12ºC. Después de que se introdujeron las muestras la temperatura de
referencia del congelador se redujo progresivamente según el
siguiente régimen:
- -12ºC durante 63 minutos
- Caudal de aire descendente de 1 m/s aproximadamente
- -30ºC durante 27 minutos
- Caudal de aire descendente de 4,5/s aproximadamente
Sub-enfriar a menos que -5ºC
como se ilustra en la figura 5.
\newpage
Los gráficos de la figura 6 muestra ensayos
mecánicos compresivos típicos sobre piezas de patata cortadas de
patatas completas que habían sido escaldadas, congeladas por aire
forzado convencional y por un procedimiento de la invención, luego
se descongelaron (por inmersión en agua en condiciones
ambientales).
Los ensayos mecánicos compresivos se realizaron
sobre cubos de 1 cm de tejido cortado de los centros y bordes de la
patata completa descongelada. Los ensayos se realizaron a una
velocidad de cruceta de 2.400 mm/min usando un Equipo
Servo-hidráulico ESH. Las dimensiones de los cubos
se midieron antes de la compresión para transformar los datos de
fuerza-desplazamiento en
esfuerzo-deformación. La Figura 6 muestra que la
rigidez (gradiente inicial), resistencia (máx. esfuerzo antes del
fallo) y energía al fallo (área bajo la curva antes de fallo) son
mayor para el tejido descongelado congelado por el procedimiento de
la invención, más que el tejido congelado por aire forzado de forma
convencional. Estos parámetros mecánicos se conocen respecto a la
textura (firmeza) en boca percibida del tejido.
Las patatas usadas en este estudio eran patatas
Desiree estándares de Sainsburys, Reino Unido. Una lámina fina de 1
cm de espesor se cortó por el medio de la patata, de lo que se
cortó un taco de \sim8 mm con un taladrador del corcho. Las
muestras se escaldaron en agua hirviendo durante 2 minutos seguido
de inmersión en agua fría. Todas las muestras se colocaron luego en
tubos de resonancia magnética nuclear (NMR) de 10 mm de diámetro
exterior (O.D.).
Las imágenes de la formación de imágenes por
resonancia magnética (IMR) en 2 D (en dos dimensiones) se
adquirieron en un Bruker DSX 300, equipado con un accesorio de
micro-formación de imágenes estándar con un
resonador de jaula de pájaros de 15 mm. Las imágenes se adquirieron
usando un procedimiento de eco de gradiente rápido (GEFI). Los
parámetros típicos usados fueron un campo de visión de 1,5 cm, con
una matriz de imagen de 128*128 que da una resolución de píxeles de
\sim120 \mum en el plano. El espesor de la lámina fina estudiada
era de 1 mm. El espaciado de eco usado era de 5 ms con un retraso
de reciclo de 100 ms. El tiempo total de adquisición de imagen era
de 12 s. Generalmente, se adquirieron, simultáneamente, dos imágenes
ortogonales, una en dirección vertical y una horizontalmente. La
temperatura se controló usando la unidad de control de la
temperatura Bruker estándar usando gas nitrógeno enfriado
previamente a un caudal de 1.070 l/h. Para los ejemplos de
congelación convencionales, la muestra se equilibró inicialmente a
0ºC en el espectrómetro antes de que la temperatura se redujera
rápidamente a -30ºC. La adquisición empezó inmediatamente con datos
registrados cada 30 s. Para el subenfriamiento, las muestras
ejemplos se equilibraron a 0ºC antes de que la temperatura se
disminuyera en pasos de 1ºC cada 20 minutos. No se adquirieron
imágenes durante el enfriamiento inicial, pero se recogieron cada
30 s a temperaturas más bajas. El perfil de temperatura de alguna de
las muestras se registró durante el experimento de formación de
imágenes usando un termómetro Fluoróptico Luxtron 790, que era
calibrada, inicialmente, en una mezcla de agua helada.
Las imágenes de MRI típicas muestran 2 imágenes
ortogonales adquiridas simultáneamente. La tira opaca a través del
centro de la imagen muestra la posición de la otra lámina fina de la
imagen. Se piensa que la intensidad de la imagen refleja el entorno
local del agua más que la cantidad absoluta de agua no congelada
presente.
En la figura 9, se muestran las imágenes
adquiridas durante la congelación convencional (a -30ºC) de patata
escaldada. Hay una pérdida inicial de intensidad de la señal en la
parte externa de la imagen que sugiere la formación de hielo
preferentemente en la parte externa de la muestra. Las imágenes
sugieren la presencia de un gradiente de temperatura a través de la
muestra, formándose hielo sólo en el centro de la muestra a un
tiempo retardado a medida que un frente de enfriamiento se mueve a
través de la muestra.
Luego, se adquirieron las imágenes en función
del tiempo durante el enfriamiento controlado de la patata
escaldada. El perfil de temperatura de la patata se registró
también y se muestra en la Figura 10. Inicialmente la temperatura
de la muestra disminuyó en línea con los ajustes de temperatura del
espectrómetro. No se observaron cambios en las imágenes durante
este período de enfriamiento inicial. El perfil de temperatura
muestra que la muestra alcanzó una temperatura mínima de
aproximadamente -10ºC antes de que hubiera un rápido incremento de
la temperatura, indicativo de que se empieza a formar hielo después
de que la muestra se ha superenfriado inicialmente.
Las imágenes correspondientes alrededor de este
cambio de temperatura se muestran en la figura 11. El incremento
rápido de la temperatura corresponde a una gran disminución en la
intensidad de la imagen (\sim50% de la intensidad total de la
imagen) por toda la muestra. Esta pérdida de intensidad tuvo lugar
entre una imagen y la siguiente, es decir en unos 30 s. Estos
resultados sugieren que la inicial cristalización de hielo tuvo
lugar de forma uniforme por toda la muestra. Después de este cambio,
había una pérdida adicional de intensidad de la señal desde la
parte externa de la imagen hacia el interior con congelación
adicional. Esto sugiere un frente de enfriamiento que se mueve a
través de la muestra con formación de hielo adicional que tiene
lugar desde la parte externa de la muestra hacia el interior. Este
período de congelación corresponde a la meseta observada en el
perfil de temperatura. Cuando se había perdido toda la intensidad de
la imagen, se observó que la temperatura de la muestra disminuía lo
que sugiere que se había terminado la formación de hielo. El
procedimiento de congelación completo requirió aproximadamente 10
minutos.
Claims (9)
1. Un procedimiento para la producción de una
hortaliza o parte de la misma congelada, en el que dicho
procedimiento comprende las etapas de:
- (i)
- tratar con calor una hortaliza o parte de la misma;
- (ii)
- sub-enfriar a una temperatura máxima de núcleo de menos que o igual a -5ºC;
- (iii)
- reducir la temperatura del núcleo a menos que o igual a -18ºC;
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el que al menos 40% de la formación de hielo dentro del núcleo
de dicha hortaliza o de parte de la misma en la etapa (iii) aparece
dentro de una pluralidad de estructuras celulares, en las que el
perímetro de cada estructura celular está definido por una pared
celular.
3. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, en el que dicha hortaliza o parte de la
misma se selecciona del grupo que comprende patata, colinabo, nabo,
calabaza, cebolla, brécol, tomate, calabacín, berenjena, castaño de
agua, pimiento, seta, guisantes, quisantes mollares, zanahoria y
espinacas.
4. Un procedimiento según la reivindicación 1 a
2, en el que dicha hortaliza o parte de la misma es patata.
5. Una hortaliza o parte de la misma congelada
obtenible por un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 y que comprende un contenido de hielo en el
núcleo, caracterizado porque al menos 40% de dicho contenido
de hielo en el núcleo está localizado dentro de una pluralidad de
estructuras celulares, en donde el perímetro de cada estructura
celular está definido por una pared celular.
6. Una hortaliza o parte de la misma congelada
según la reivindicación 5, en donde dicha hortaliza o parte de la
misma se selecciona del grupo que comprende patata, zanahoria,
colinabo, nabo, calabaza, cebolla, brécol, tomate, calabacín,
berenjena, castaño de agua y espinacas.
7. Una hortaliza o parte de la misma congelada
según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en donde dicha
hortaliza o parte de la misma es patata.
8. Una comida congelada que comprende una
hortaliza o parte de la misma según una cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7.
9. El uso de una hortaliza según una cualquiera
de las reivindicaciones 5 a 7 en una comida congelada.
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