Wpływ pulsacyjnego pola elektrycznego na kinetykę zamrażania immersyjnego, rozmrażania oraz właściwości mechaniczne marchwi

Celem pracy było określenie wpływu pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF) na przebieg procesu zamrażania immersyjnego, rozmrażania oraz na wybrane parametry rozmrożonej tkanki marchwi. Tkankę marchwi poddano działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego (E = 1,85 ÷ 5 kV/cm; n = 0 ÷ 100 impulsów, Ws = 0 ÷ 80 kJ/kg), a następnie zamrażano immersyjnie w etanolu w temp. -20 °C. Wyznaczono krzywe zamrażania i rozmrażania, a na ich podstawie obliczono czas trwania poszczególnych etapów tych procesów. Rozmrożoną tkankę roślinną oceniono na podstawie ubytku masy podczas rozmrażania oraz właściwości mechanicznych – maksymalnej siły ściskania oraz pracy ściskania. Stwierdzono, że działanie pulsacyjnego pola elektrycznego przed zamrażaniem spowodowało skrócenie czasu zamrażania maksymalnie o 31,7 % w porównaniu z próbką niepotraktowaną PEF. Skróceniu (maksymalnie o 31,1 %) uległ także czas rozmrażania. Próbki poddane działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego charakteryzowały się także innymi właściwościami mechanicznymi – niższymi wartościami pracy ściskania (o 21,5 ÷ 83,6 %) oraz maksymalnej pracy ściskania (o 16,4 ÷ 87,3 %) w porównaniu z tkanką niepotraktowaną PEF. Ubytek masy tkanki po rozmrożeniu, niepoddanej działaniu PEF, wynosił 9,21 %, a próbek poddanych takiemu oddziaływaniu – 7,15 ÷ 11,35 %. Stwierdzono także statystycznie istotną korelację (p ≤ 0,05) pomiędzy całkowitym czasem zamrażania a stopniem dezintegracji komórkowej CDI (r = 0,84).

The objective of the research study was to determine the impact of pulsed electric field (PEF) on the processes of immersion freezing, thawing, and on the selected parameters of thawed carrot tissue. The carrot tissue was treated by a pulsed electric field (E = 1.85-5 kV/cm; n = 0 - 100 impulses, Ws = 0 –80 kJ/kg) and, next, it was immersion-frozen in ethanol at a temp. of -20 °C. The freezing and thawing curves were determined and, on their basis, the duration time of individual process stages of those processes was computed. The thawed tissue was assessed based on the mass loss during thawing and on the mechanical properties: maximal compressive force, and on the compressive work. It was found that the impact of the pulsed electric field application applied prior to freezing caused the total freezing time to decrease 31.7 % maximally compared to the PEF-untreated tissue. Moreover, the thawing time was also reduced (31.1 % maximally). Compared to the PEF-untreated tissue, the PEF-treated samples were also characterized by different mechanical properties, i.e. by lower values of both the compressive work (21.5 – 83.6 %) and the maximal compressive force (16.4 – 87.3 %). The mass loss after thawing of PEF-untreated tissue was 9.21 % and of the PEF-treated samples the mass loss ranged between 7.15 and 11.35 %. A statistically significant correlation (r = 0.84; p-value = 0.002) was also reported between the total freezing time and the cell disintegration index (CDI) (r = 0.84).