Categories
Reports

Guidelines for precooling of fresh fish during processing and choice of packaging with respect to temperature control in cold chains

Author(s):

Kristín Líf Valtýsdóttir, Björn Margeirsson, Sigurjón Arason, Hélène L. Lauzon, Emilía Martinsdóttir

Funded by:

AVS Fund of Ministry of Fisheries in Iceland (R-037 08), Technology Development Fund at the Icelandic Centre for Research (081304508), University of Iceland Research Fund and EU (contract FP6-016333-2)

Contact

Sigurjón Arason

Head Engineer

sigurjon.arason@matis.is

Guidelines for precooling of fresh fish during processing and choice of packaging with respect to temperature control in cold chains

Tilgangur leiðbeininganna er að aðstoða við val á milli mismunandi aðferða við forkælingu ferskra fiskafurða ásamt því að aðstoða við val á pakkningum með tilliti til hitaálags sem varan verður fyrir á leið sinni frá framleiðanda til kaupanda. Fjallað er um eftirfarandi forkælingaraðferðir: vökvakælingu, krapaískælingu og roðkælingu (CBC, snerti- og blásturskælingu). Einnig er fjallað um meðferð afurða á meðan vinnslu stendur og áhrif mismunandi kælimiðla á hitastýringu, gæði og geymsluþol flaka áður en vörunni er pakkað. Leiðbeiningarnar taka mið af vinnslu á mögrum hvítfiski, s.s. þorski og ýsu. Niðurstöður rannsókna sýna að vel útfærð forkæling fyrir pökkun getur skilað 3 – 5 dögum lengra geymsluþoli m.v. enga forkælingu fyrir pökkun. Ófullnægjandi vökvaskipti við vökvakælingu með tilheyrandi krossmengun geta þó gert jákvæð áhrif forkælingarinnar að engu. Íslenskir ferskfiskframleiðendur notast einkum við frauðplastkassa (EPS, expanded polystyrene) og bylgjuplastkassa (CP, corrugated plastic) til útflutnings á ferskum flökum og flakabitum. Hér er því eingöngu fjallað um fyrrgreindar pakkningagerðir. Niðurstaðan er sú að ef hitastýring er ófullnægjandi og hitasveiflur miklar er æskilegt að nota frauðplastkassa sem veita betri varmaeinangrun en bylgjuplastkassar.

The aim of the guidelines is to provide and assist with choice of different precooling techniques for fresh fish fillets as well as assist with choice of packaging with respect to thermal abuse, which the product experiences during transport and storage from processor to customer. The following precooling techniques are discussed; liquid cooling (LC), slurry ice cooling (SIC) and combined blast and contact cooling (CBCC). In addition, the following is discussed; handling during processing and the effect of applying different cooling media before packaging on temperature control, quality and shelf life of fresh fillets. The guidelines are designed with lean white fish muscle in mind, such as cod and haddock. The results reveal that efficient precooling before packaging can prolong shelf life up to 3 to 5 days compared to no precooling before packaging. If the liquid exchange in the liquid cooler’s circulation system is insufficient, cross-contamination can diminish the positive effects of precooling. Icelandic fresh fish processors mainly use expanded polystyrene (EPS) and corrugated plastic (CP) boxes for export of fresh fish fillets. The guidelines are therefore only focused on the above-mentioned packaging types. The conclusion is that if temperature control is unsatisfactory and temperature fluctuations are great, then expanded polystyrene boxes are the preferred alternative because they provide better insulation.

See full report
Categories
Reports

Frysting og þíðing grálúðu – tilraunir og CFD hermun / Freezing and thawing of Greenland halibut – experiments and CFD simulation

Author(s):

Björn Margeirsson, Lárus Þorvaldsson, Sigurjón Arason

Funded by:

AVS, TÞS, Rannsóknasjóður HÍ

Contact

Sigurjón Arason

Head Engineer

sigurjon.arason@matis.is

Frysting og þíðing grálúðu – tilraunir og CFD hermun / Freezing and thawing of Greenland halibut – experiments and CFD simulation

Frysting og þíðing grálúðu var rannsökuð með tilraunum og tölvuvæddum varma‐ og straumfræði (CFD) líkönum.  Heilu bretti af hálf‐frosinni grálúðu var komið fyrir í frostgeymslu og lofthitastig og hitastig grálúðu á mismunandi stöðum á brettinu mælt með hitasíritum.  Tíminn, sem tók að frysta grálúðuna frá ‐10 til ‐5 °C undir ‐15 °C, var allt frá einum og upp í fjóra daga eftir staðsetningu á bretti. Í þíðingartilraunum voru bæði stakir pokar og tuttugu pokar, sem staflað var á bretti, rannsakaðir í hitastýrðum kæliklefum Matís og HÍ. Upphitun fullfrosinnar vöru var kortlögð við aðstæður, sem komið geta upp við uppskipun úr frystitogurum eða 10 – 20 °C lofthita.  Við niðurstöður tilraunanna voru bornar saman niðurstöður þrívíðra varmaflutningslíkana og fékkst almennt gott samræmi þar í milli. Við 10 klst. geymslu í 12,6 °C lofthita hækkaði hiti í stökum pokum úr um ‐26 °C í u.þ.b. ‐5 °C.  Við jafn langt hitaálag hækkaði hiti í pokum á bretti úr ‐22,5 °C í allt frá ‐17 til ‐3 °C sem sýnir hversu óeinsleit hitadreifingin getur verið við langvarandi hitaálag. Niðurstöður CFD líkansins sýndu að 10 m/s vindur við uppskipun flýtir þiðnun frosins fisks á bretti verulega.   

Freezing and thawing of Greenland halibut was investigated with experiments and computational fluid dynamics (CFD) models.  A whole pallet of half‐frozen halibut was put in a frozen storage and ambient temperature and fish temperature at different locations in the stack monitored. The required freezing time from ‐10 – ‐5 °C down to ‐15 °C was one to four days depending on the location within the stack.    In the thawing experiments, both single, free standing halibut bags and twenty halibut bags stacked on a pallet, were investigated in an air climate chamber. The warm up of full‐frozen product was mapped under typical temperature conditions during unloading of products from freezer trawlers, i.e. at 10 – 20 °C ambient temperature. A good comparison between the CFD simulation and experimental results was obtained.  Fish temperature increased from ‐26 °C to ‐ 5 °C inside single bags when thermally loaded for 10 hours at 12.6 °C ambient temperature. Equally long temperature abuse for the whole pallet, initially at ‐22.5 °C, resulted in a very inhomogeneous temperature distribution from ‐17 to ‐3 °C.   The results from the CFD modelling showed that 10 m/s wind during unloading seriously accelerates thawing of frozen fish.

See full report
Categories
Reports

Thermal Performance of Corrugated Plastic Boxes and Expanded Polystyrene Boxes

Author(s):

Björn Margeirsson, Sigurjón Arason, Halldór Pálsson

Funded by:

EU‐project Chill on (project no. FP6‐016333‐2), AVS Research Fund, TÞS Research Fund and University of Iceland Research Fund

Contact

Sigurjón Arason

Head Engineer

sigurjon.arason@matis.is

Thermal Performance of Corrugated Plastic Boxes and Expanded Polystyrene Boxes

Tilraunir voru gerðar á einangrunargildi tvenns konar pakkninga fyrir fersk fiskflök: 1) Bylgjuplastkassa (CP) og 2) Frauðplastkassa (EPS). Breytilegu hitastigi umhverfis pakkningarnar var stýrt í tilraunakæliklefum og fylgst með hitaþróun utan og innan pakkninga með hitasíritum. Bæði stakir kassar og heil bretti af kössum voru rannsökuð sem og kæligeta ísmotta, sem stundum eru settar efst í kassa fyrir flutning frá framleiðanda til kaupanda. Kælimotturnar (ísmotturnar) reyndust afar áhrifaríkar til að verja fiskflökin fyrir hitaálagi. Jafnframt sýndu niðurstöður fram á yfirburði varmaeinangrunar frauðplastkassa umfram bylgjuplastkassa óháð notkun kælimotta. Mismunur einangrunargildis er reyndar enn sýnilegri þegar kælimottur eru notaðar.   Tilraunir með fullstaflað bretti af fiskikössum (u.þ.b. 300 kg á bretti) sýndu að meðalhitahækkun flaka getur verið tvöföld fyrir bylgjuplastkassa m.v. frauðplastkassa, að því gefnu að loftið umhverfis sé 10 °C heitt og á töluverðri hreyfingu. Að lokum var sýnt fram á að nokkurra klst. sveiflur í lofthita umhverfis heil fiskibretti geta valdið mjög ójafnri hitadreifingu innan stæðunnar á brettinu.  

Experiments were carried out to compare the thermal performance of two different types of packaging for fresh fish fillets: 1) Corrugated plastic (CP) and 2) Expanded Polystyrene (EPS) boxes. The boxes containing fresh fillets were affected with dynamic thermal loads in air climate chambers. Meanwhile, the fillet temperature was monitored with temperature loggers. Both free standing boxes and whole pallets were affected with dynamic thermal loads in the study and the chilling effect of frozen cooling mats was studied by using them in some of the boxes.    The frozen cooling mats proved very efficient for protecting fresh fish fillets against temperature abuse.  Furthermore, the results show that the insulating performance of EPS is significantly better than of CP, independent of the usage of cooling mats. The difference in insulating performance between the two packaging types is actually exaggerated when cooling mats are used. The experiments with whole pallets revealed that the mean fillet temperature rise for a whole 300 kg fish pallet can be twofold using CP compared to using EPS, given that the movement of surrounding air is considerable and its temperature is 10 °C. Finally, it was shown that in dynamic temperature conditions, the temperature distribution in a whole pallet of fish fillets can be far from homogeneous.

See full report