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

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.

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.