Prei van oogst tot vriesvak: de industriële verwerking

Prei van oogst tot vriesvak: de industriële verwerking 

In een typische industriële procesflow ondergaan groenten een blancheerstap alvorens in te vriezen. Bij het blancheren worden groenten aan een verhittingsstap onderworpen om enzymen die de kwaliteit aantasten te inactiveren om zo kwaliteitsveranderingen die mogelijk kunnen optreden tijdens de bevroren bewaring te minimaliseren. Prei vormt echter een uitzondering en wordt in de industrie typisch niet geblancheerd alvorens in te vriezen. Het blancheren van prei zorgt voor textuur- en organoleptische problemen tijdens ontdooiing. Niettegenstaande werd in eerdere bevindingen binnen het VeggieChain-project aangetoond dat het vermijden van de blancheerstap een negatieve impact kan hebben op de gezondheidsgerelateerde kwaliteit (Vancoillie et al., 2024).

VeggieChain is een collectief fundamenteel onderzoeksproject (type cSBO) met als partners KU Leuven (coördinator), UGent, ILVO, VIVES en Flanders’ FOOD. In dit project wordt de impact van verschillende relevante verwerkingsstappen in de groenteverwerkende keten op de nutritionele en sensorische kwaliteitsaspecten van spruitkool en prei onderzocht. Zo werd o.a. reeds de impact van blancheren en de temperatuur tijdens ingevroren bewaring onderzocht op laboschaal: Het effect van preservatie en opslag van spruitkool en prei op de nutritionele en sensorische kwaliteit

Een minder intensieve blancheerstap die maar heel kort plaatsvindt (cfr. flash-blancheren) t.o.v. conventioneel blancheren kan mogelijks de textuur toch behouden en (organoleptische en gezondheidsgerelateerde) kwaliteitsveranderingen tijdens bewaring en regeneratie minimaliseren.

Na blancheren worden groenten ingevroren. Deze processtap wordt gebruikelijk via IQF-(individual Quick Frozen) technieken toegepast waarbij de groenten individueel (zeer) snel bevroren worden bij (zeer) lage temperaturen. Dit in tegenstelling tot statisch (traag) invriezen waarbij groenten in grotere hoeveelheden als geheel ingevroren worden zoals bij consumenten thuis. De manier waarop groenten worden ingevroren tot (gebruikelijk) -20 °C en daarna bewaard, kan echter een bepaald effect hebben op de kwaliteit van het product tijdens en na de bewaring. 

Een continue procesvoering op pilootschaal in het VeggieChain-project

In dit artikel wordt gefocust op de opschaling van het uitgevoerde onderzoek via de pilootinfrastructuur van UGent VEG-i-TEC. De stabiliteit van de organoleptische, sensorische en nutritionele kwaliteit en de impact van de procesvoering daarop werd daarna geëvalueerd tijdens bewaring alsook na ontdooien. Naast de impact van het al dan niet flash-blancheren werd de impact van de snelheid en de eindtemperatuur van invriezen bekeken waarbij de uiterste mogelijkheden (via statische vriezer (vriescel) en/of via snelle cryogene tunnelvriezer) werden onderzocht. 
Figuur 1 geeft de gevolgde procesflow en belangrijkste procescondities weer. Figuur 2 toont de preisnippers tijdens de verschillende processtappen.
 

Er werd steeds vertrokken van vers geoogste prei waarbij deze in snippers werd versneden met een 60/40 groen/wit verhouding. Een continue verwerkingscapaciteit van ongeveer 100 kg/uur werd beoogd. De preisnippers werden na versnijden al dan niet geblancheerd vooraleer ze in te vriezen. Hierbij werd gebruik gemaakt van snel invriezen via een vriestunnel tot verschillende eindtemperaturen met vloeibare stikstof (LN2) om IQF-ingevroren preisnippers te bekomen vooraleer de snippers in bulk bij -20 °C te laten stabiliseren voor 48 uur. De temperatuur waarbij de snippers de tunnelvriezer verlieten werd gevarieerd. Om een (uitgebreide) vergelijking te maken werden zowel flash-geblancheerde als niet-geblancheerde preisnippers ook op een trage invriessnelheid ingevroren door ze rechtstreeks in de vriescel op te slaan voor 48 uur (cfr. zonder tunnelvriezer).

Na de bulkopslag bij -20 °C werd alle prei verpakt en bewaard bij – 15 °C voor uitvoeren van een versnelde houdbaarheidstest bij een relevante bewaartemperatuur voor consumenten thuis, die vaak hoger is dan de meer industrieel gebruikte bewaarconditie van -20 °C. De evolutie van sensorische en nutritionele kwaliteitscomponenten werd zo gedurende 16 weken opgevolgd. Daarnaast werd ook de impact van de ontdooisnelheid op de kwaliteitscomponenten bepaald.

Wat brengt flash-blancheren bij tot de kwaliteit en stabiliteit doorheen bevroren bewaring?

Tijdens het flash-blancheren werd gebruikgemaakt van warm water op 70°C, dat continu over de preisnippers werd gesproeid. De verblijftijd van de preisnippers in de blancheerzone was 90 seconden vooraleer het terug afkoelen van de snippers d.m.v. luchtkoeling (met waterverneveling) en ontwatering. Bij vergelijken van wel- en niet-geblancheerde preisnippers doorheen bewaring (na snel invriezen tot -20 °C) kon geconcludeerd worden dat er duidelijk een stabiliserend effect optreedt door het flash-blancheren. Na een bewaring van 16 weken bij -15 °C werd een merkbaar hogere hoeveelheid vitamine C gevonden in de geblancheerde preisnippers in vergelijking met de niet-geblancheerde snippers. Echter was er wel een initiële daling in de vitamine C-concentratie merkbaar door het flash-blancheerproces (voor het invriezen), wat te wijten was aan uitloging en hitte-instabiliteit. Er werd geen duidelijke impact van flash-blancheren vastgesteld op de ACSOn (cfr. groepsnaam van smaakbepalende zwavelhoudende verbindingen ofwel S-alk(en)yl cysteine sulfoxiden). Wat betreft de vluchtige profielen werd waargenomen dat deze stabieler bleven doorheen de bewaring bij -15 °C voor de flash-geblancheerde preisnippers, terwijl er bij de niet-geblancheerde preisnippers wel veranderingen werden opgemerkt. Met betrekking tot de textuur (hardheid) zorgde het blancheren voor een zachter product (voor het invriezen). Na het invriezen van zowel geblancheerde als niet-geblancheerde preisnippers kon echter geen verschil meer worden waargenomen tussen beide, zowel in hardheid als in kleur.

Snel ingevroren preisnippers tot een temperatuur van -20 °C, al dan niet geblancheerd, werden vervolgens ontdooid op verschillende snelheden (cfr. temperaturen) in een commerciële verpakking. Dit door de zakjes prei te ontdooien in een thermostatische kast bij 4°C, 7°C, 20°C of via microgolf opwarming (8 min, 160 W). Op die manier werden mogelijke consumentenscenario’s gesimuleerd. Het ontdooien van geblancheerde preisnippers had geen effect op aanwezige vitamine C en ACSOn in tegenstelling tot niet-geblancheerde prei. Het blancheren resulteerde wellicht in de inactivatie van de betrokken enzymes. Er werden geen verschillen gezien tussen de ontdooicondities op vlak van kleur, textuur, vochtgehalte en dripverlies. Wel vertoonden de geblancheerde stalen een hoger vochtgehalte en een groter dripverlies. De manier van ontdooien had enkel voor de niet-geblancheerde preisnippers een dermate impact op de bekomen volatiele profielen. Voornamelijk tussen de volatiele profielen na microgolfopwarming enerzijds en de volatiele profielen na ontdooien bij de verschillende temperaturen anderzijds, kon een verschil worden waargenomen. Door het initieel stilleggen van het systeem in een bepaalde mate door het flash-blancheren, kon voor de geblancheerde preisnippers deze verschillen niet worden waargenomen en bleek het type van ontdooien dus geen effect te hebben op de bekomen vluchtige fractie. 

Hoe beïnvloedt de invriessnelheid de stabiliteit van kwaliteitscomponenten? Is er een (economische) impact op de procesvoering zonder in te boeten op de kwaliteit?

Het snelle invriesproces vond plaats in een cryogene vriestunnel, waarbij vloeibare stikstof gebruikt werd als koelmedium. Door de inwendige temperatuur in de tunnel (isotherme omgeving) aan te passen, werd de gewenste eindproducttemperatuur bereikt, waarbij de preisnippers steeds een verblijfstijd van 4 minuten in de vriestunnel hadden. Het snel (IQF) ingevroren product met variabele eindproducttemperatuur werd in bulk opgevangen bij de uitvoer van de tunnel. De preisnippers die tot -5°C waren ingevroren, vertoonden echter een klevend gedrag, terwijl de snippers ingevroren tot -10°C en -20°C dit gedrag niet vertoonden. Het trage invriesproces werd uitgevoerd door middel van statisch invriezen in een vriescel van -20 °C voor zowel flash-geblancheerde als niet-geblancheerde snippers. De verschillende ingevroren preisnippers werden daarna onderworpen aan een bewaring bij -15 °C.

Er werd algemeen vastgesteld dat de snel ingevroren preisnippers minder vriesschade opliepen dan de traag ingevroren preisnippers, hoewel dit effect ondergeschikt leek aan de membraanschade die door flash-blancheren kan worden veroorzaakt. De invriessnelheid alsook bereikte eindtemperatuur na snelvriezen leek geen duidelijke impact te hebben op de stabiliteit van zowel vitamine C als ACSOn doorheen bewaring. Indien het snelle vriesproces minder intensief wordt uitgevoerd (bv. door de eindtemperatuur van de preisnippers op -10°C i.p.v. -20°C te stellen voordat het product naar de bulkvriescel wordt overgebracht), kan dit mogelijk leiden tot een energiebesparing tijdens het productieproces zonder de nutritionele productkwaliteit negatief te beïnvloeden.

Wat betreft het vluchtig profiel, werd waargenomen dat de invriessnelheid een substantiële invloed heeft op de volatiele profielen van preisnippers, vooral als deze niet vooraf geblancheerd zijn. Dit benadrukt dat de voorbehandelingsstap een bepalende rol kan spelen in de effecten van de daaropvolgende stappen. Wanneer specifiek ingezoomd werd op de impact van de eindtemperatuur van het snelle invriesproces bij flash-geblancheerde preisnippers, bleek dat de preisnippers snel ingevroren tot -5 °C en -10 °C een gelijkaardig profiel hadden, dat opmerkelijk verschilde van de snel ingevroren preisnippers tot -20 °C. Algemeen kon worden gesteld dat het effect van de invriessnelheid groter was dan het effect van de bevroren bewaring bij -15 °C op het verkregen volatiel profiel.

Conclusies met oog op een praktische toepassing

De bevindingen op pilootschaal via een continue procesvoering hebben ons getoond dat:

• De variabiliteit in het startmateriaal (cfr. aandeel wit en groen deel van de preistengel) een grote impact heeft op nutritionele kwaliteitsparameters (voornamelijk ACSOn). Hierdoor kon mogelijk de impact van bepaalde verwerkingstechnieken zoals flash-blancheren en invriezen op concentraties doorheen bewaring niet waargenomen worden.
• Flash-blancheren potentieel heeft om de nutritionele en aromatische kwaliteit te behouden tijdens diepgevroren bewaren en ontdooiing, zonder in te boeten op de structuur van het product.
• Het snel invriezen tot een hogere eindtemperatuur (bv. -10 °C i.p.v. -20 °C), de deur opent voor mogelijke kostenbesparingen (energiebesparing) zonder de nutritionele kwaliteit van het product te verminderen. Op de bekomen vluchtige profielen heeft de eindtemperatuur van snel invriezen echter wel een bepaald effect. Dit zou verder geverifieerd kunnen worden via sensorische testen om te onderzoeken in hoeverre deze verschillen waarneembaar zouden zijn voor de consument. Daarnaast dient het product echter wel voldoende snel en laag in temperatuur te worden ingevroren om kleven van product te vermijden. 

Een gedetailleerde verslaggeving van deze resultaten is momenteel onder review bij wetenschappelijke tijdschriften. Neem contact op met Flanders’ FOOD voor een update hierover.

Auteurs

Michael Chys (UGent), Imca Sampers (UGent), Sophie Delbaere (KU Leuven), Flore Vancoillie (KU Leuven), Nathalie Bernaert (ILVO), Sofie De Man (ILVO) 

Bron 

Vancoillie, F., Verkempinck, S.H.E., Kemp, L., De Mazière, S., Delbaere, S.M., Van Poucke, C., Hendrickx, M.E., Van Loey A.M., Grauwet, T. (2024) Impact of frozen storage and pretreatment conditions on health-related compound stability kinetics in leeks and Brussels sprouts. LWT 204, 116457.
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.116457