Crustfreezing เทคนิคใหม่สำหรับอุตสาหกรรมอาหารแช่เย็น/แช่เยือกแข็ง

นางสาวมยุรี ปรารถนาเปลี่ยน
นักวิชาการข้อมูล
สถาบันอาหาร

     ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมหลายๆ ท่านคงเคยประสบปัญหาเรื่องการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหารสดโดยเฉพาะเนื้อสัตว์ ซึ่งมักจะเน่าเสียหรือเสื่อมสภาพเร็วและมีอายุการเก็บรักษาสั้น จึงได้คิดหาวิธีการต่างๆมาช่วยในการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ให้คงสภาพไว้ได้นานที่สุด โดยวิธีหนึ่งที่ได้รับความนิยมคือ การใช้ความเย็นโดยการแช่เย็น และการแช่เยือกแข็ง

     การแช่เย็น ( Chilling ) หมายถึง การทำให้อุณหภูมิของอาหารลดต่ำลงแต่เหนือกว่าจุดเยือกแข็ง โดยอาหารนั้นยังคงสภาพเดิมอยู่ น้ำหรือองค์ประกอบในอาหารนั้นไม่แปรสภาพเป็นน้ำแข็ง

     การแช่เยือกแข็ง ( Freezing ) หมายถึง การทำให้อุณหภูมิของอาหารลดต่ำลงกว่าจุดเยือกแข็ง (-1 ถึง – 40 องศาเซลเซียส) ซึ่งจะทำให้น้ำในเนื้อเยื่อของอาหารแปรสภาพเป็นน้ำแข็ง ทำให้จุลินทรีย์ไม่อาจนำไปใช้ได้

     ปัจจุบันการแช่เย็น/แช่เยือกแข็ง เพื่อเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหารสดในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่นิยมใช้ แบ่งออกเป็น 3 วิธีคือ

1. แช่ในห้องเย็น ( Chilling room ) โดยจะมีการควบคุมอุณหภูมิในห้องเย็นให้อยู่ที่ + 2 ถึง + 8 องศาเซลเซียส โดยผลิตภัณฑ์อาหารที่อยู่ในห้องเย็นจะเกิดการถ่ายเทความร้อนกับขดท่อทำความเย็น ทำให้ผลิตภัณฑ์มีอุณหภูมิลดต่ำลง
2. ผ่านอุโมงค์ลมเย็น ( Blast tunnels ) ให้ความเย็นโดยมีพัดลมทำหน้าที่พัดพาความเย็นไปสู่ผลิตภัณฑ์ ซึ่งผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่จะผ่านการบรรจุก่อนนำมาทำให้เย็นเพื่อป้องกันผิวหน้าของอาหารแห้ง ในการผลิตขนาดใหญ่ผลิตภัณฑ์จะผ่านการแช่เย็นแบบบรรจุภัณฑ์เดี่ยว ( Single packs ) ในอุโมงค์ลมเย็นอัตโนมัติ ซึ่งบางครั้งผลิตภัณฑ์ที่ได้จะมีอุณหภูมิต่ำมาก (-20 ถึง -30 องศาเซลเซียส)
3. ใช้ละอองคาร์บอนไดออกไซด์พ่นไปที่กล่องบรรจุ ( Master carton ) โดยผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่เย็นจะถูกหุ้มด้วยบรรจุภัณฑ์หลายชั้น อัตราเร็วในการแช่เย็นในห้องเย็นค่อนข้างช้า แต่ถ้าอัตราเร็วเพิ่มขึ้นโดยการลดอุณหภูมิลงและเพิ่มการกระจายของอากาศ เวลาในการแช่เย็นอยู่ในช่วง 24 ชั่วโมง วิธีนี้ถือเป็นวิธีที่ช่วยลดต้นทุนและเวลาในการแช่เย็นสำหรับการผลิตขนาดใหญ่

     จะเห็นได้ว่า การใช้ความเย็นจะช่วยทำให้ผลิตภัณฑ์อาหารสดมีอายุการเก็บรักษาที่นานขึ้น โดยเฉพาะการแช่เยือกแข็ง เนื่องจากความเย็นจะทำให้น้ำในเนื้อเยื่อของอาหารแปรสภาพเป็นน้ำแข็ง ทำให้จุลินทรีย์ไม่อาจนำไปใช้ได้ อาหารจึงไม่เกิดการเน่าเสียหรือเสื่อมสภาพ อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง หรือละอองคาร์บอนไดออกไซด์ จะทำให้ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์มีอนุภาคของเกล็ดน้ำแข็งไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอนุภาคของเกล็ดน้ำแข็งเหล่านี้ไม่สามารถควบคุมได้ บ่อยครั้งในการแช่แข็งแบบช้าๆ คือ ใช้ระยะเวลาในการแช่เยือกแข็งนาน จะทำให้เกิดการสูญเสียของเหลวจากผลิตภัณฑ์เพิ่มสูงขึ้น ( ดังตารางที่ 1 ) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จึงไม่เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค

ตารางที่ 1 แสดงการสูญเสียของเหลวจากชั้นเนื้อสุกรที่ผ่านการแช่เยือกแข็งและไม่ผ่านการแช่เยือกแข็งที่อุณหภูมิ 2 องศาเซลเซียส

ที่มา : Satefan Goransson and Goran Lindahl

     ซึ่งหากต้องการจะควบคุมไม่ให้เกิดการสูญเสียของเหลวจากผลิตภัณฑ์ จะต้องมีการควบคุมประสิทธิภาพในการผลิตให้ดีขึ้น โดยการควบคุมเวลาในการแช่เยือกแข็งจากเดิมที่เป็นชั่วโมงให้เป็นวินาทีแทน ซึ่งปัจจุบันมีเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถทำให้การแช่เยือกแข็งผลิตภัณฑ์ทำได้อย่างรวดเร็ว และช่วยรักษาความสดของผลิตภัณฑ์ได้นานยิ่งขึ้นนั่นคือ การแช่เยือกแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์แบบรวดเร็ว หรือ “Crust freezing” โดยเป็นการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งชิ้นเนื้อโดยใช้เทคนิควิธีการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งที่มีประสิทธิภาพสามารถให้ผลผลิตที่มีดีกว่า มีคุณภาพและมีอายุการเก็บรักษาที่นานกว่าการใช้วิธีแช่ในห้องเย็นและระบบการแช่เยือกแข็งอย่างรวดเร็วแบบเดิมๆ

     ผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการแช่เยือกแข็งด้วยวิธี Crustfeezing ด้วยเครื่อง FMC Food Tech's Advantec impingement freezing and chiller ที่อุณหภูมิ -30 ถึง -40 องศาเซลเซียสและความเร็วสูง จะมีอนุภาคของเกล็ดน้ำแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ขนาดเล็กกว่า 2 ถึง 6 มิลลิเมตร โดยมีอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์อยู่ในช่วง 0 ถึง -2 องศาเซลเซียส ซึ่งในการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์แบบเร็วนี้ จะทำให้เกิดการสูญเสียน้ำ ( dehydration ) ของผลิตภัณฑ์ต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งแบบอื่นๆ โดยจากการทดสอบการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งเปรียบเทียบระหว่างเครื่องแช่เย็น inline carton chiller กับ เครื่อง Advantec พบว่า carton chiller เกิดการสูญเสียน้ำ 0.6 % ในขณะที่ Advantec สูญเสียน้ำ 0.2 % ซึ่งต่ำกว่า นอกจากนี้ ยังใช้เวลาสั้นกว่าในการลดเป็น +2.5 องศาเซลเซียสได้ภายในเวลา 3 ชั่วโมง ในขณะที่ Advantec ใช้เวลาเพียง 4 นาที โดยเปลี่ยนอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์เป็น 0 องศาเซลเซียส

     ในการทดลองแช่เยือกแข็งเนื้อแฮมเบเกอร์ด้วยเครื่องแช่เยือกแข็งแบบ in-line spiral พบว่า จะใช้เวลาในการแช่เยือกแข็งถึง 3 ชั่วโมง โดยมีอัตราการถ่ายโอนความร้อน 25 ถึง 80 W/m 2 องศาเซลเซียส ในขณะที่ถ้าแช่เยือกแข็งด้วยเครื่อง Advantec จะใช้เวลาในการแช่เยือกแข็งเพียง 2.40 นาที ซึ่งมีการถ่ายโอนความร้อนตั้งแต่ 250 ถึง 300 W/m 2 องศาเซลเซียส ซึ่งผลที่ได้คือ อนุภาคของเกล็ดน้ำแข็งบนผิวหน้าเนื้อแฮมเบเกอร์ที่ผ่านการแช่เยือกแข็งด้วยเครื่อง Advantec มีขนาดเล็กกว่า ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียน้ำที่น้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการแช่เยือกแข็งด้วยเครื่องแช่เยือกแข็งแบบ in-line spiral

     นอกจากนี้ ในการทดสอบนับจำนวนของเชื้อจุลินทรีย์ ที่เจริญบนผิวหน ้ าของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ เปรียบเทียบกับการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ พบว้า จำนวนเชื้อจุลินทรีย์ที่เจริญบนผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่เย็น/แช่เยือกแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ หรือ Crust freezing มีน้อยกว่าผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่เย็น/แช่เยือกแข็ง ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ (ดังตารางที่ 2)

ตารางที่ 2 แสดงปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นบนผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่เยือกแข็งด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ เปรียบเทียบกับการแช่เยือกแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์

ที่มา : G.Widen , H.Persson

     จากงานวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า การแช่เย็น/แช่เยือกแข็งที่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์แบบรวดเร็ว หรือ Crustfreezing เป็นวิธีที่ดีและรวดเร็วสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์อาหารอื่นๆ แช่เย็น/แช่เยือกแข็ง ด้วยการถ่ายโอนความร้อนในอัตราเร็วระหว่าง 250 ถึง 350 W/m2 องศาเซลเซียส หรือสูงกว่า โดยสามารถลดการสูญเสียน้ำ การสูญเสียน้ำหนักและรักษาคุณลักษณะด้านประสาทสัมผัสเช่น เนื้อสัมผัสและลักษณะปรากฏของผลิตภัณฑ์ได้ดี อีกทั้งใช้เวลาในการแช่เยือกแข็งสั้น ซึ่งสามารถลดเวลาในการผลิต ประหยัดพลังงาน และการควบคุมอุณหภูมิให้ต่ำทำให้ผลิตภัณฑ์มีความปลอดภัยและมีอายุการเก็บรักษาที่นานขึ้น ซึ่งสามารถใช้ได้ทั้งการแช่เย็นและแช่เยือกแข็ง โดยมีประสิทธิภาพมากเมื่อใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพสูงกว่าสำหรับผู้บริโภค

ที่มา : วารสารสถาบันอาหาร ฉบับที่ 8 ปีที่ 47 เดือนพฤษภาคม – มิถุนายน 2549 หน้าที่ 53-55