8. Podział metod utrwalania żywności

1) Konwencjonalne metody

-termiczne

-fizyczne

-biologiczne

-chemiczne

2) Niekonwencjonalne metody

-zmiana składników otoczenia

- mechaniczne (ultrafiltracja, wysokie ciśnienie)

- mikrofale

- radiacja

3) Metody skojarzeniowe

Utrwalanie żywności osiąga się w różny sposób, wykorzystując metody:

• fizyczne, - Oddziaływanie na surowiec czynników zewnętrznych, z reguły wysokich lub niskich temperatur

jak obniżenie temperatury (chłodzenie, zamrażanie), ogrzewanie (pasteryzacja, sterylizacja, tyndalizacja), odwadnianie (zagęszczanie, suszenie), dodawanie substancji osmoaktywnych (cukier, sól), i stabilizatorów
(w utrwalaniu emulsji, pian, zoli), zastosowanie promieni jonizujących, wysokich ciśnień, gazów itd.,

• chemiczne - Stosowanie związków chemicznych działających: bakteriostatycznie i bakteriobójczo (dodawanie chemicznych środków konserwujących, peklowanie, wędzenie),

• biologiczne - Wykorzystanie szczepów bakterii w celu zmiany składu i właściwości produktu stosując różne fermentacje (mlekową, alkoholową, propionową).

• Sprzężone zwane też kombinowanymi lub skojarzonymi

9. Podział fizycznych metod utrwalania żywności

 11.  Omówić przebieg procesu zamrażania żywności (na podstawie wykresu)

Zamrażanie - operacja jednostka, w której temperatura żywności jest obniżona poniżej punktu zamarzania, a część wody przechodzi ze stanu płynnego w lód, co wiąże się ze zestalaniem żywności i zasadniczą zmianą wielu cech fizycznych żywności, jak lepkość, gęstość, współczynnik oddawania ciepła, przewodnictwo cieplne, elektryczne itd.

Krystalizacja wody zawartej w żywności przebiega w inny sposób niż samej czystej wody.

Krzywa zamarzania żywności
t_c - krzywa temperatury centrum termicznego,
t_p - krzywa temperatury powierzchni ciała

Krzywa ciągła obrazuje temperaturę centrum termicznego ciała (tc). Teoretycznie powinna ona przebiegać wzdłuż linii łamanej a-b'- c'- d'. proces rzeczywisty nieco odbiega od tego schematu. W punktach b, c, i d występują charakterystyczne zaokrąglenia, a ponadto odcinek b-c nie pokrywa się z linią tcr. Punkt ten odpowiada temperaturze początku zamrazania danego produkt. Cały proces zamrażania przebiega w sposób nastepujący:

- odcinek a-b- schładzanie do temp. tcr

- b-c- właściwe zamrażanie

- c-d- domrażanie do temp założonej technologii

17. Sposoby ogrzewania produktów spożywczych.

Pasteryzacja- ogrzanie do temperatur nie przekraczających 100^oC zachodzi niszczenie drobnoustrojów, przedłuża się trwałość produktu

Sterylizacja- ogrzewanie produktu w temp. wyższej niż 100C jej celem jest kompletne zniszczenie drobnoustrojów

21. Wpływ procesu suszenia na zmiany fizykochemicznych produktu

Obserwowane w suszonej żywności zmiany dotyczą głównie takich cech jakościowych jak:

• wartość odżywcza - Straty wartości odżywczej w suszonej żywności dotyczą przede wszystkim:

• witamin wrażliwych na ogrzewanie i utlenianie, a więc głównie witaminy C i tiaminy (witamina B1),

• substancji rozpuszczalnych w tłuszczach takich jak: witaminy A, D, E i K oraz niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT).

W większości przypadków proces suszenia w odniesieniu do białek praktycznie nie wpływa niekorzystnie zarówno na jego strawność, jak i wartość biologiczną.

• smak i zapach - Proces suszenia przyczynia się do utraty zawartych w żywności lotnych substancji smakowych
  i zapachowych. Straty tych substancji uzależnione są od:

• temperatury i stężenia suchej substancji w żywności,

• ciśnienia pary związków lotnych i ich rozpuszczalności w parze wodnej.

• Barwa - Na zabarwienie suszonej żywności wpływają :

• zmiany chemiczne zachodzące w naturalnych barwnikach (barwniki karotenoidowe i chlorofilu),

• reakcje ciemnienia nieenzymatycznego tzw. reakcje Maillarda. Potęgują je wysoka temperatura i długi czas suszenia,

• reakcje ciemnienia enzymatycznego katalizowane przez enzymy.

• Tekstura - Niekorzystne zmiany w teksturze żywności suszonej wynikają z przemian jakie zachodzą w produkcie.

Są one powodowane przez:

• usuwanie wody,

• proces kleikowania skrobi,

• denaturację białek,

• krystalizację celulozy,

• tworzenia się nowych połączeń między składnikami występującymi w żywności.

24.  Omówić zasadę osmozy naturalnej i możliwości jej zastosowania w przemyśle spożywczym

Osmozą nazywamy samorzutne przenikanie rozpuszczalnika z roztworu o mniejszym stężeniu (lub z czystego rozpuszczalnika) do roztworu o większym stężeniu przez błonę przepuszczalną tylko dla rozpuszczalnika.

Siłą napędową ruchu cząsteczek rozpuszczalnika jest różnica potencjałów chemicznych po obu stronach membrany. Na granicy między roztworami o różnym stężeniu istnieje ciśnienie określane jako ciśnienie osmotyczne.
Ciśnienie to działa na błonę półprzepuszczalną w kierunku zgodnym ze zmniejszeniem stężenia rozpuszczalnika, a przeciwnym do zmniejszania stężenia składnika rozpuszczonego.

Przepływ rozpuszczalnika przez błonę pod wpływem ciśnienia osmotycznego od roztworu mniej stężonego (lub od czystego rozpuszczalnika) do roztworu bardziej stężonego trwa dopóki na skutek powiększania się objętości tego roztworu wzrost ciśnienia hydrostatycznego tej cieczy wywierany na powierzchnię membrany nie zrównoważy ciśnienia osmotycznego. Gdy ciśnienia te się zrównoważą, układ osiąga równowagę dynamiczną.
Cząsteczki rozpuszczalnika mogą przenikać przez błonę w obu kierunkach - zanika przepływ jednokierunkowy- osmotyczny.

Samorzutne przenikanie wody przez błonę w czasie osmozy jest procesem bardzo powolnym. można go przyspieszyć przez wykorzystanie różnicy temperatur lub potencjałów elektrycznych po przeciwnych stronach membrany. Procesy te nazywamy- termo osmozą i elektroosmozą.

Aby uzyskać osmotyczne odwadnianie żywności, po drugiej stronie trzeba stosować roztwór odwadniający o dostatecznie dużym molarnym (o ciśnieniu osmotycznym wyższym od ciśnienia osmotycznego żywności)
i oczywiście nie toksyczny. Zwykle stosuje się tu stężony roztwór cukru.

25.  Omówić proces osmozy odwróconej i ultrafiltracji

Ultrafiltracja (UF) i odwrócona osmoza (RO) są metodami membranowymi, w których stosuje się ciśnienie zewnętrzne. Różnią się od osmozy i dializy tym, że selektywne przenikanie składników roztworu przez błonę półprzepuszczalną jest wymuszane.

Przez błonę przechodzi rozpuszczalnik i ewentualnie inne małocząsteczkowe składniki roztworu (filtrat lub permeat), a zagęszczony płyn (retenat) przechodzi z prądem. Kierunek przenikania cząsteczek przez membranę w UF i RO jest odwrotny niż w osmozie i dializie, gdyż cząsteczki przechodzą z roztworu bardziej stężonego (płynu zagęszczonego) do mniej stężonego (filtratu) wbrew ciśnieniu osmotycznemu.

Ultrafiltracja (UF) różni się od odwróconej osmozy (RO) gęstością błon i wysokością stosowanego ciśnienia.

W UF dąży się do oddzielenia wody wraz z rozpuszczonymi w niej składnikami małocząsteczkowymi (cukry proste, sole, jony) i zatrzymanie makrocząsteczek o masie cząsteczkowej powyżej 500, koloidów itp.

Do rozdzielania składników w UF stosuje się membrany o wielkości porów 0,1-0,001ၭm.

RO ma za zadanie oddzielenie z roztworu tylko rozpuszczalnika, a więc wody z możliwie jak najmniejszą ilością drobnocząsteczkowych składników w niej rozpuszczonych.

26.  Porównanie procesu odwróconej osmozy i ultrafiltracji

27.  Zastosowanie metod membranowych w przemyśle spożywczym

• oczyszczanie i zatężanie białek
  (np. enzymatycznych) metodą ultrafiltracji,

• oczyszczanie wody,

• przemysł mleczarski,

• przemysł owocowo-warzywny,

• przemysł cukrowniczy,

• produkcja win,

• w produkcji hydrolizatów skrobiowych.

Wspólną cechą metod membranowych jest stosowanie w nich półprzepuszczalnych błon (membran), dzięki którym można rozdzielić składniki obecne w jednolitych układach wieloskładnikowych, noszących nazwę roztworów. Metody membranowe stosowane są zasadniczo do rozdzielania cieczy w cieczach.

1

---