Przetwarzanie i utrwalanie żywności (2)

2009-11-29

Technologia Utrwalania Żywności.

Dr inż. Robert Tylingo

Politechnika Gdańska

Wydział Chemiczny

Katedra Chemii, Technologii

i Biotechnologii Żywności

1. Wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych.

2. Niedopuszczenie do rozwoju i działalności

drobnoustrojów.

3. Wstrzymanie zmian chemicznych –nieenzymatycznych.

4. Wstrzymanie zmian fizycznych.

5. Zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem szkodników.

6. Zabezpieczenie przed skażeniami.

7. Zabezpieczenie przed zakażeniami drobnoustrojami

chorobotwórczymi.

Chłodnictwo i zamrażalnictwo

Utrwalanie przy użyciu wysokich temperatur

Utrwalanie żywności oparte na odwadnianiu i na
dodawaniu substancji osmoaktywnych
U

l i ż

ś i d

Utrwalanie żywności metodą zakwaszania

Utrwalanie żywności metodami chemicznymi

Utrwalanie żywności przy użyciu dymu
wędzarniczego

Wiemy, że obniżenie temp. o 10°C powoduje 2-
3-krotne, średnio 2,5-krotne zwolnienie tempa
reakcji chemicznych.

Jednak należy pamiętać o tym, że drobnoustroje
rozwijają się w pewnych przedziałach

rozwijają się w pewnych przedziałach
temperatur.

Ogólnie przyjmuje się, że większość
drobnoustrojów powodujących psucie żywności
rozwija się szybko dopiero w temperaturach
powyżej 10°C.

Temperatura, °C

minimalna

optymalna

maksymalna

Drobnoustroje

psychrofilne

10-20

Drobnoustroje

mezofilne

20-40

Drobnoustroje

termofilne

50-60

Przy wykorzystywaniu zimna do utrwalania żywności
szczególną uwagę zwraca się na rozwój drobnoustrojów
chorobotwórczych i psychrotrofowych.

Typowe drobnoustroje chorobotwórcze - powodujące
choroby zakaźne - rozwijają się najlepiej w temperaturze
ciała ludzkiego czy zwierzęcego, a więc ok. 35-40°C,

Niektóre z nich - zwłaszcza wytwarzające toksyny i

Niektóre z nich zwłaszcza wytwarzające toksyny i
mykotoksyny - mogą się rozwijać powoli w zakresie temp.
od 3,3 °C do 10°C.

Drobnoustroje psychrotrofowe rozwijają się szybko już w
temp. powyżej 4,5°C, a wolny rozwój niektórych z nich
może zachodzić w temp. do -9,5°C.

2009-11-29

chłodnictwo, w którym się stosuje temperatury

w granicach od 0°C do 10°C , niektórzy podają

tu szerszy zakres temperatur, od 13-16°C do

punktu zamarzania żywności, tj. ok. -2°C,

zamrażalnictwo, w którym żywność jest

oziębiona do temperatury -18°C i poniżej (ale

zwykle nie poniżej -30°C) i w tej temperaturze

jest przechowywana.

chłodnictwo i zamrażalnictwo u producenta
żywności (np. mleka w gospodarstwie rolnym) i
w punkcie skupu (w zlewniach mleka, w
punktach skupu owoców);

chłodnictwo i zamrażalnictwo technologiczno

chłodnictwo i zamrażalnictwo technologiczno
produkcyjne, obejmujące zarówno różne procesy
chłodzenia surowców i produktów do
temperatury od plus paru stopni, aż do ok. 0°C,
jak i różnorodne systemy silnego zamrażania
żywności (produkcja tzw. mrożonej żywności);

chłodnictwo i zamrażalnictwo składowe,

obejmujące różne typy chłodni (zbiorczo-składowe,

rozdzielczo-składowe, jedno- i wielobranżowe,

portowe itp.), które odgrywają doniosłą rolę w

regulowaniu podaży rynkowej artykułów

żywnościowych nietrwałych, jak np. masło, mięso,

owoce;

chłodnictwo i zamrażalnictwo w handlu i żywieniu

zbiorowym;

chłodnictwo i zamrażalnictwo w gospodarstwach

domowych ;

transport chłodniczy i zamrażalniczy, który łączy

wszystkie wymienione uprzednio i rozproszone

ogniwa w jeden nieprzerwany łańcuch chłodniczy.

Wymaga on specjalistycznych środków transportu

chłodniczego i zamrażalniczego.

Chłodnictwo odgrywa zasadniczą rolę w
gospodarce żywnościowej na całym świecie, a
wielkość tzw. powierzchni chłodniczej jest
miarodajnym odbiciem poziomu tej gospodarki,
szczególnie jeśli chodzi o obrót towarowy

owoców, warzyw, ziemniaków, mięsa, drobiu,
ryb, mleka i jaj wraz z produktami
wytworzonymi z tych surowców.

2009-11-29

Pamiętać należy, że przez obniżenie temperatury do
ok. 0°C zmniejsza się w stosunku 5-10-krotnym
natężenie przemian biologicznych w tych produktach
i w tymże stosunku przedłuża się okres ich
przydatności do spożycia bezpośrednio lub po
uprzednim przetworzeniu.

Zdawać sobie należy sprawę również z tego, że

różne surowce rolnicze i artykuły spożywcze
odznaczają się różną naturalną trwałością, tak że
dzięki chłodnictwu okres ich przydatności spożywczej
może się przedłużyć dla jednych do paru dni, dla
innych do paru tygodni czy nawet miesięcy

Z uwagi na ważność gospodarczą chłodnictwa
jest ono wykorzystywane w różnych pionach
gospodarczych i na różnych poziomach
technicznych.

Większe chłodnie korzystają z mechanicznych

Większe chłodnie korzystają z mechanicznych
urządzeń chłodniczych typu sprężarkowego przy
zastosowaniu zwykle amoniaku jako czynnika
oziębiającego, przy czym łączna pojemność
komór większych zakładów wynosi kilkadziesiąt
tysięcy m

Współcześnie buduje się zwykle chłodnie
parterowe w jednym poziomie,.

Zamrażalnictwo żywności jest najwłaściwszą
metodą utrwalania żywności.

Z wielu względów dąży się w technologii do
możliwie maksymalnego zachowania naturalnych
cech organoleptycznych i wartości biologiczno-

cech organoleptycznych i wartości biologiczno
odżywczej jakie miał produkt przed
zamrożeniem.

2009-11-29

Zamrażalnictwo zaczęło się szybko rozwijać w USA i

krajach zachodnich w latach dwudziestych naszego

wieku, po opracowaniu i wprowadzeniu do praktyki

urządzenia wielopłytowego do kontaktowego

szybkiego zamrażania.

Na przyspieszenie rozwoju zamrażalnictwa w krajach

wysoko rozwiniętych duży wpływ ma wzrost

zapotrzebowania na żywność wygodną w użyciu

(convenient food) oraz rozpowszechnienie

zamrażarek domowych i kuchni mikrofalowych.

Popularna stała się żywność mrożona - a wśród niej

dania gotowe - tak przygotowana i zapakowana, że

może być spożywana po kilkuminutowym ogrzewaniu

w tych opakowaniach.

Mrożona, gotowa żywność znajduje szerokie
zastosowanie ze względu na wygodę i
oszczędność czasu tak w różnych formach
żywienia zbiorowego (restauracjach, barach,
żywieniu w wojsku, w szpitalach, szkołach itp.),

p ),

jak i w gospodarstwach domowych rodzinnych i
indywidualnych.

Należy jednak pamiętać, że zamrażalnictwo nie
jest metodą tanią, gdyż wymaga zorganizowania
całego łańcucha zamrażalniczego, a ogniwa tego
łańcucha są bardzo energochłonne.

Zmiany w żywności zachodzące w czasie
zamrażania zależą od takich czynników, jak:

rodzaj żywności,

przygotowanie wstępne i opakowanie,
szybkość zamrażania

szybkość zamrażania,

temperatura końcowa zamrożenia

technika zamrażania.

Same zmiany w żywności można podzielić ze
względu na ich charakter na:

fizyczne,

chemiczne,
enzymatyczne

enzymatyczne

mikrobiologiczne.

Zmiany te należy rozważać pod kątem ich
trwałości, wiadomo bowiem, że mrożoną
żywność rozmraża się przed spożyciem i wtedy
ujawniają się jej wady.

Skład chemiczny żywności jest różny, dlatego
różna jest temperatura zapoczątkowanego
zamarzania. Przykładowo wynosi ona -2,2°C dla
ryb, jaj, sera, -2,1°C dla jabłek, -l,0°C dla
kalafiorów, -0,9°C dla pomidorów.

Powstawanie kryształów, zwłaszcza dużych, i
wysokiej koncentracji substancji w fazie płynnej
są zasadniczymi czynnikami działającymi
destrukcyjnie na żywność.

O wielkości sił jakie powstają w czasie
zamarzania świadczyć może np. pękanie butelek
z mlekiem pozostawionych na mrozie czy
przewodów rurowych w wyniku zamarzania w
nich wody.

Szczególnie szybko należy przebyć zakres
temperatur od ok. -2°C do -5°C, któremu
towarzyszy najintensywniejsze tworzenie dużych
kryształów lodu.

Pamiętać należy, że intensywne powstawanie
lodu oznacza też intensywniejsze wydzielanie się
utajonego ciepła, co wymaga urządzeń
zapewniających szybkie odprowadzenie tego
ciepła.

2009-11-29

W czasie zamrażania produktów spożywczych,

oprócz podstawowego zjawiska, tzn. zamiany

wody w lód, obserwuje się zjawisko wtórne,

polegające na przemieszczaniu się wody w

kierunku powierzchni produktu, a substancji

rozpuszczalnych w wodzie w kierunku

odwrotnym.

Ruch ten jest spowodowany różnicą temperatur.

Warstwa powierzchniowa ma najniższą

temperaturę, w niej powstają najpierw kryształy

lodu i maleje stężenie wody, a wzrasta stężenie

substancji rozpuszczalnych w wodzie. Te różnice

stężeń powodują dyfuzję składników.

Reakcje utleniania:

utlenianie kwasu askorbinowego w
rozcieńczonych roztworach,

tokoferoli we frytkach ziemniaczanych,

witaminy A w tłuszczach

witaminy A w tłuszczach,

Nierozpuszczalność białka w mięsie wołowym i
mięsie ryb.

Niekorzystne są zmiany biochemiczne, związane
z aktywnością niektórych enzymów tkankowych z
grupy hydrolaz i oksydaz.

W następstwie ich działania może pojawić się w
produktach mięsnych zapach jełki a

produktach mięsnych zapach jełki, a
powierzchnia owoców mrożonych może ulegać
brunatnieniu.

Dlatego przed zamrażaniem należy inaktywować
enzymy, np. przez blanszowanie.

Na ogół, przy właściwej technologii zamrażania,
w odpowiednio opakowanych i przechowywanych
produktach, zmiany z tytułu reakcji
enzymatycznych nie są znaczne. Procesom
oksydacyjnym przy zamrażaniu owoców

yj y p y

przeciwdziała się przez dodawanie kwasu
askrobiowego.

Temu samemu celowi służy m.in. dodawanie
cukru (np. do truskawek, malin).

Najniższa temperatura, w której notowano
jeszcze wzrost bakterii wynosiła -10°C, drożdży
-12°C, a pleśni nawet -18°C.

Większość autorów uważa, że minimalna
temperatura w której obserwuje się praktycznie

temperatura, w której obserwuje się praktycznie
brak rozwoju drobnoustrojów wynosi od -9 do -
12°C.

Wymagana w zamrażalnictwie temperatura co
najmniej -18°C skutecznie chroni żywność przed
niebezpieczeństwem rozwoju drobnoustrojów.

Pamiętać jednak należy, że samo zamrażanie,
nawet do bardzo niskich temperatur, jak również
późniejsze zamrażalnicze przechowywanie, choć
obniżają ilość mikroorganizmów, to nie zabijają
ich całkowicie.

Szczególną uwagę zwrócić tu należy na
drobnoustroje chorobotwórcze, które w
przypadku zakażenia nimi żywności przed
zamrożeniem mogą przetrwać zamrażanie i
uaktywnić się po rozmrożeniu.

2009-11-29

Biorąc pod uwagę rodzaj czynnika odbierającego
ciepło od produktu, wyróżnia się następujące
zasadnicze grupy zamrażania:

w powietrzu (tzw. zamrażanie owiewowe),

w cieczach (zanurzanie albo immersja

w cieczach (zanurzanie albo immersja,
rozpylanie),

we wrzącym czynniku chłodzącym (freon, CO

hel, azot),

w kontakcie z ciałem stałym (metalem).

Zamrażanie żywności metodami współczesnej

technologii obejmuje następujące działy:

Szybkie zamrażanie,

Przechowywanie w stanie zamrożenia,
T

hł d i

Transport chłodniczy

Rozmrażanie.

Przy zamrażaniu tunelowym produkty znajdują
się w pudełkach otwartych, które zamyka się
(nakłada wieczka) dopiero po zamrożeniu. W
związku z tym następuje lekkie wysychanie
produktów, ponieważ oziębione powietrze, w

, p

zetknięciu z cieplejszym od niego zamrożonym
produktem, ogrzewa się iprzejmuje część wilgoci
z produktów.

Chodzi o tzw. chłodniczą ususzkę produktów.

Rozmrażanie powinno przebiegać w sposób jak
najszybszy, bez utraty soku, witamin oraz bez
możliwości gromadzenia się drobnoustrojów.

Powolne rozmrażanie do temp. od -12 do -8 °C
sprzyja powstawaniu dużych kryształów lodu w

sprzyja powstawaniu dużych kryształów lodu w
produkcie i uszkadzaniu budowy tkankowej.

Jednak produkty, w których następuje
wyciekanie cieczy, powinno rozmrażać się
powoli, aby umożliwić wchłonięcie tej cieczy
przez stałe części tkanek. Gotowe potrawy
mrożone zazwyczaj wymagają umiarkowanego
podgrzania po ich rozmrożeniu.

Spośród systemów stosowanych przy rozmrażaniu
dużych jednostek opakowaniowych lub
produktów mrożonych w blokach, najlepsze
wyniki daje grzejnictwo mikrofalowe lub
dielektryczne.

W warunkach domowych jest u nas zwykle
stosowane powolne rozmrażanie (tajanie) w
temperaturze pokojowej lub rozmrażanie
„bezpośrednio w garnku".

Do rozmrażania żywności gotowej do spożycia
najlepiej nadają się kuchnie mikrofalowe.

Fot.T.Sobieszczański

2009-11-29

Fot. T. Sobieszczański

Fot.

Fot. T.Sobieszczański

T.Sobieszczański

Fot. K.Kołodziej

Metody utrwalania żywności wykorzystujące
wysokie temperatury wywołują tak korzystne jak
i negatywne zmiany w żywności.

Do pozytywnych zmian należy inaktywacja
drobnoustrojów i enzymów powodujących psucie

drobnoustrojów i enzymów powodujących psucie
się żywności, niszczenie toksyn oraz
przeprowadzanie niektórych związków zawartych
w żywności z formy nieprzyswajalnej w
przyswajalną

Do niekorzystnych zmian zaliczamy ubytek
witamin, w wysokich temperaturach mogą
tworzyć się substancje trujące i kancerogenne.

2009-11-29

Podstawowym założeniem utrwalania żywności

przez ogrzewanie jest osiągnięcie jej

mikrobiologicznej stabilności.

Termiczna inaktywacja drobnoustrojów

następuje dopiero po przekroczeniu temperatury

maksymalnej dla ich wzrostu, a więc po

osiągnięciu tzw. minimalnej temperatury letalnej

(TL).

rodzaj drobnoustrojów;

forma w jakiej występują;

warunki środowiskowe takie:

aktywność wody

stężenie jonów wodorowych

zawartość tłuszczu

białka i innych składników suchej substancji.

Postacie wegetatywne drobnoustrojów są zawsze

mniej ciepłooporne od form przetrwalnikowych,

Największymi różnicami ciepłooporności

charakteryzują się bakterie. Temperatura letalna dla

wegetatywnych bakterii mezofilnych wynosi ok. 50-

60°C, a dla przetrwalników ok. 90-100°C,
P

l iki i k ó

h b k

Przetrwalniki niektórych bakterii wytrzymują

niekiedy ogrzewanie w temp. 120°C w czasie

kilkudziesięciu minut.

Najmniej oporne na ogrzewanie są drożdże i to

zarówno formy wegetatywne, jak i przetrwalnikowe.

Zarodniki drożdży giną zwykle już w temperaturze

poniżej 100°C, chociaż i tu trafiają się wyjątki, jak

np. drożdże osmofilne, wytrzymujące ogrzewanie w

temp. 100°C przez ponad 20 minut.

Szczególną rolę ochronną odgrywają tłuszcze,

które mogą tworzyć dookoła komórek

drobnoustrojów otoczki pozbawione wody.

Również obecność białek i cukrowców zwiększa

oporność drobnoustrojów na działanie wysokich

i j

i iż

temperatur, ale w mniejszym stopniu niż to

obserwuje się w przypadku występowania

tłuszczu.

Bardzo istotny wpływ na inaktywację cieplną

drobnoustrojów wywiera kwasowość środowiska.

W miarę zwiększania się stężenia jonów

wodorowych obniża się gwałtownie

ciepłooporność drobnoustrojów.

Żywność niekwaśna i mało kwaśna o pH > 4,6 -

np. mleko, mięso, drób, ryby, skorupiaki,

groszek, fasola, szpinak, szparagi, buraki.

Żywność kwaśna o pH 3,7—4,6 - gruszki, morele,

pomidory, czerwona kapusta.

Żywność bardzo kwaśna, o pH < 3,7 - kiszona

kapusta, kiszone ogórki, większość owoców.

Żywność mało kwaśna (o pH powyżej 4,6) do jej
termicznego utrwalania wymaga ogrzewania w
temperaturze powyżej 100°C,

W żywności kwaśnej (pH 4,6 - 3,7) ten sam efekt
można osiągnąć przez ogrzewanie w temperaturach
nie przekraczających 100°C,

Żywność bardzo kwaśna (pH 3,7) w niektórych
przypadkach (np. kiszona kapusta) może odznaczać
się znaczną trwałością, natomiast w innych w celu
zniszczenia drożdży, pleśni czy enzymów,
powodujących jej psucie (np. jabłka, jagody) wymaga
także łagodnego ogrzewania.

2009-11-29

Pasteryzacja polega na ogrzewaniu materiału do
temperatur nie przekraczających 100°C
(przeważnie 65-85°C).

Ma ona na celu zniszczenie drobnoustrojów
chorobotwórczych i przedłużenie trwałości

chorobotwórczych i przedłużenie trwałości
produktu wskutek prawie całkowitego
unieszkodliwienia form wegetatywnych, a w
przypadku żywności o pH poniżej 4,5 (np.
owoców) pasteryzacja pozwala na uzyskanie
pełnej trwałości mikrobiologicznej produktu.

pasteryzację niską albo długotrwałą, polegającą na

ogrzewaniu w temp. 63-65°C w czasie 20-30 minut;

pasteryzację momentalną, polegającą na ogrzaniu do

85 90°C i

h i

hł d

temp. 85-90°C i natychmiastowym schłodzeniu;

pasteryzację wysoką, w której stosuje się ogrzewanie

w temp. od 85°C do prawie 100°C w czasie od co

najmniej 15 s do kilku, a czasem i kilkudziesięciu

minut.

Urządzenia, w których prowadzi się
pasteryzację, noszą nazwę pasteryzatorów.

Mogą one pracować w sposób ciągły lub
okresowy.

Mają one różną budowę przy czym najczęściej

Mają one różną budowę, przy czym najczęściej
spotyka się wymienniki płytowe i rurowe
(stosowane głównie do pasteryzacji
krótkotrwałej i momentalnej), tunelowe oraz
wannowe.

Sekcja

ogrzewania

wody

Sekcja

ogrzewania

Sekcja

przetrzymywania

Sekcja wymiany

I-III

Sekcja chłodzenia

Pasteryzatory tunelowe są urządzeniami, w których
produkt zapakowany w butelki lub puszki (np. piwo,
soki owocowe) przesuwa się pod natryskiem gorącej
wody lub jest zanurzony w wodzie o ustalonej
temperaturze.

Pasteryzatory wannowe składają się:

ze zbiorników, do których nalewa się produkt i
ogrzewa przeponowo

ze zbiorników z gorącą wodą, do której wstawia się
zapakowany produkt.

2009-11-29

Sterylizacja cieplna polega na ogrzewaniu
produktu w temperaturach przekraczających
100°C. Jej celem jest praktycznie całkowite
termiczne zniszczenie drobnoustrojów.

sterylności handlowa" lub sterylności

„sterylności handlowa , lub „sterylności

techniczna", - zniszczenie wszystkich
drobnoustrojów chorobotwórczych i
zredukowanie mikroflory saprofitycznej (łącznie
z ich formami przetrwalnikowymi) do określonej,
ostatecznie małej wartości.

Mikrobiologiczne zakażenie żywności przed

sterylizacją może być bardzo różne tak pod

względem jakościowym, jak i ilościowym.

W i

k i

łó

W procesie sterylizacji uwaga jest skupiona głównie

na drobnoustrojach chorobotwórczych oraz

odznaczających się największą ciepłoopornością.

Zredukowanie liczby tych drobnoustrojów do

bezpiecznego poziomu stanowi zasadniczy problem w

wyjaławianiu cieplnym.

W praktyce zagadnienie sprowadza się do
uwzględnienia spośród szkodliwej mikroflory
takiego mikroorganizmu, który do założonej
redukcji wymaga stosunkowo największej dawki
ciepła. Drobnoustrój ten jest krytyczny dla

y y

sterylizowanej partii produktu, i dla niego jest
ustalana wielokrotność redukcji dziesiętnej n.

W przemyśle są stosowane głównie dwie
generalne metody sterylizacji cieplnej:

Sterylizacja żywności w opakowaniach
hermetycznych, czyli tzw. Apertyzacja

Sterylizacja żywności przed zapakowaniem i

Sterylizacja żywności przed zapakowaniem i
aseptyczne pakowanie.

W niektórych przypadkach stosuje się trzecią
metodę, będącą kombinacją obu poprzednich
metod i noszącą nazwę sterylizacji
dwustopniowej.

W systemie UHT czynnikiem grzejnym jest
gorąca woda stosowana do wstępnego
ogrzewania mleka i para wodna pod ciśnieniem
jako czynnik sterylizujący, przy czym ogrzewanie
parą może następować albo bezpośrednio przez

p ą

ęp

wprowadzenie jej do mleka, albo pośrednio
przez przegrodę metalową.

2009-11-29

Urządzenia, w których para jest wprowadzana do strumienia
mleka przez iniekcję, co powoduje momentalne jego
ogrzanie do temp. 140-150°C.

Mleko razem ze skroploną parą przechodzi przez
kalibrowany otwór (dyszę) do komory o zredukowanym
ciśnieniu, zwanej komorą ekspansyjną.

Ciśnienie w tej komorze jest obniżone do takiej wartości, że

Ciśnienie w tej komorze jest obniżone do takiej wartości, że
odpowiadająca mu temperatura jest nieco niższa od
temperatury mleka przed iniekcją pary.

W tych warunkach w komorze ekspansyjnej odparowuje z
mleka tyle wody, ile jej do niego wprowadzono ze
skraplającej się pary.

Odparowanie wody pod zredukowanym ciśnieniem powoduje
natychmiastowe oziębienie się mleka do temp. 76°C.

1 - zbiornik mleka surowego, 2 - pompa, 3, 4 - wymienniki ciepła, 5 - pompa
wysokociśnieniowa, 6 - urządzenie injekcyjne, w którym mleko jest ogrzewane parą, 7
- zawór zwrotny, 8 - komora ekspansyjna, 9 - pompa pracująca w warunkach
sterylnych, 10 - homogenizator, 11 - oziębiacz, 12 - zapasowa komora ekspansyjna, 13
- pompa mleka niedostatecznie ogrzanego, 14 - oziębiacz

sterylizacja wstępna, prowadzona w przepływie,
w większości przypadków w urządzeniach
płytowych lub rurowych w temp. 135-141°C;

rozlew do opakowań i ich zamknięcie,

uzupełniająca sterylizacja końcowa produktu

uzupełniająca sterylizacja końcowa produktu
zamkniętego hermetycznie (np. w butelkach
kapslowanych), w typowych autoklawach, jednak
w temperaturze niższej lub też w krótszym
czasie, niż przy jednostopniowej sterylizacji.

Ze względu na sposób osiągania aktywności wody,

powodujący utrwalenie żywności, metody te można
podzielić na:

metody oparte na dodawaniu substancji
osmoaktywnych do żywności;

metody oparte na usuwaniu wody z żywności;

metody kombinowane, a więc stosujące jednocześnie
odwadnianie i dodawanie substancji podwyższających
ciśnienie osmotyczne, albo jeszcze bardziej
skojarzone metody, gdzie czynnikiem utrwalającym,
oprócz obniżenia aktywności wody są także inne
czynniki, np. chemiczne środki konserwujące, odczyn
środowiska, ogrzewanie itp.

Rozwój większości bakterii jest zahamowany już
przy stężeniu cukru w środowisku wynoszącym
25-35%, natomiast większość drożdży nie rozwija
się dopiero przy stężeniu ponad 65% cukru
(sacharozy),

(

y),

Typowym i chyba jedynym przykładem
zastosowania cukru, jako prawie wyłącznego
czynnika konserwującego, są syropy owocowe,
tj. klarowne soki (moszcze) owocowe, w
szczególności malinowe i wiśniowe, w których na
35-40 części wagowych soku przypada 65-60
części wagowych dodanego cukru - sacharozy,

N ogół bakterie z grupy Coli oraz gnilne z rodzaju

Proteus są hamowane już przez 1-2 % roztwór NaCl,

podczas gdy np. paciorkowce mlekowe są pobudzane

do rozwoju jeszcze przez 3 proc. roztwór soli, a

wyraźniej hamowane dopiero powyżej 5%. Drożdże do

zahamowania rozwoju wymagają nieraz stężeń NaCl

g ją

większych od 15%.

Bakterie zwane halofilnymi wymagają do rozwoju

stężenia 10-15% NaCl.

W praktyce zazwyczaj dopiero przy dawce 18-20% soli

kuchennej uzyskuje się pełniejsze zakonserwowanie

żywności, daleko posuniętego odsolenia przez

moczenie w wodzie w celu umożliwienia dyfuzji soli.

Spożywane przez człowieka potrawy zawierają

przeciętnie ok. 1% NaCl.

2009-11-29

Solenie żywności należy do najstarszych metod

utrwalania stosowanych dość powszechnie, do

niedawna także i u nas.

Obecnie metoda ta traci na znaczeniu, używa się jej

jeszcze do produktów, których podstawowe składniki

odżywcze są mało lub w ogóle nierozpuszczalne w

wodzie, jak np.:

solone śledzie (17-25% NaCl);

mieszanki warzywne solone z cebuli, pietruszki,

selerów, porów, marchewki i in. (16-18% NaCl);

grzyby solone, np. kurki, rydze (8-16% NaCl);

słonina solona (5-8% NaCl w warstwach

zewnętrznych);

ogórki solone (8-10% NaCl).

Usuwanie wody z żywności jest stosowane w
technologii żywności w celu jej utrwalenia, jak
również skoncentrowania składników jej suchej
substancji w mniejszej masie produktu i
osiągnięcie przez to redukcji kosztów transportu,

ąg ę

magazynowania i dystrybucji.

Metody odwadniania:

mechaniczne, np. przez wirowanie, sączenie,
prasowanie;

fizykochemiczne, np. oparte na zastosowaniu
środków adsorbujących wodę

dyfuzyjno-cieplne, np. zagęszczanie, suszenie.

Odparowanie to może nastąpić w dowolnej
temperaturze, ale najintensywniej przebiega w
temperaturze wrzenia, gdy prężność nasyconej pary
wodnej równa się ciśnieniu zewnętrznemu i
parowanie przebiega zarówno na powierzchni wody,
j k i

ł j j j bj t ś i

jak i w całej jej objętości.

Temperatura wrzenia pod normalnym ciśnieniem
wynosi 100°C i wzrasta wraz z ciśnieniem i stężeniem
substancji w niej rozpuszczonych.

Jest ona wyższa na spodzie słupa cieczy niż na jego
powierzchni.

Obniżenie ciśnienia zewnętrznego powoduje, że woda
wrze i paruje w temperaturze niższej od 100°C.

Odparowywanie wody prowadzi się w
urządzeniach zwanych wyparkami albo
aparatami wyparnymi.

Urządzenia te mogą odparowywać wodę pod
zwykłym ciśnieniem (wyparki otwarte) lub pod
zredukowanym (wyparki próżniowe)

zredukowanym (wyparki próżniowe).

wprowadzenie czystej pary wodnej przegrzanej
o temp. 150°C do zagęszczanej cieczy i
oddzielenie z wrzącej mieszaniny oparów w
specjalnym rozdzielaczu

Kriokoncentracja albo zagęszczanie przez
zamrażanie - polega na częściowej krystalizacji
wody i oddzieleniu kryształów od zagęszczonej
fazy ciekłej. Ze względu na prowadzenie
operacji w niskiej temperaturze, koncentrat

zyskuje na jakości smakowo-zapachowej i
wartości odżywczej, gdyż są w nim dobrze
zachowane substancje lotne zapachowe i
wrażliwe na ogrzewanie witaminy, barwniki itp.

2009-11-29

Wspólną cechą metod membranowych jest stosowanie w

nich półprzepuszczalnych błon (membran), dzięki którym

można rozdzielić składniki obecne w jednolitych układach

wieloskładnikowych, noszących nazwę ogólną roztworów.

Różny może być stan skupienia składników, a więc i różne

roztwory.

Składnik roztworu, który zachowuje swój pierwotny stan

skupienia lub jest w zdecydowanym nadmiarze nazywany

jest rozpuszczalnikiem.

W technologii żywności najczęściej mamy do czynienia z

roztworami ciał stałych i cieczy w cieczach, a

rozpuszczalnikiem jest woda.

Rozdzielaniem składników stałych występujących w

cieczach zajmuje się m.in. zwykła filtracja, natomiast

metody membranowe stosowane są głównie do

rozdzielania cieczy w cieczach.

bez zmiany stanu skupienia wody, nie wymaga
więc nakładu energii związanej z utajonym
ciepłem parowania;

w temperaturze otoczenia, co chroni żywność
przed destrukcyjnym działaniem ogrzewania;

przed destrukcyjnym działaniem ogrzewania;

bez ulatniania się z parą wodną substancji
aromatycznych;

bez potrzeby użycia wody do skraplania oparów.

Osmozą nazywamy najogólniej 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 zmniejszenia

stężenia składnika rozpuszczonego.

Kierunek przechodzenia rozpuszczalnika przez błonę
półprzepuszczalną: a) naturalna osmoza, b) odwrócona osmoza

Suszeniem nazywa się zespół operacji

technologicznych, mających na celu zredukowanie

zawartości wody w produkcie przez jej wyparowanie i

zmniejszenie przez to aktywności wody do wartości

uniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów, jak

również ograniczenie do minimum przemian

enzymatycznych i nieenzymatycznych.

O ile zabezpieczenie przed rozwojem

drobnoustrojów i pleśni uzyskuje się już zwykle przy

zmniejszeniu zawartości wody w produkcie do ok.

15%, o tyle zahamowanie przemian typu

enzymatycznego (niebakteryjnego) a zwłaszcza nie-

enzymatycznego wymaga na ogół zmniejszenia

zawartości wody poniżej 5% -niekiedy nawet do 1-2%.

Jednak nawet w tak silnie odwodnionej żywności

zachodzą niekorzystne zmiany, jak np. utlenianie

(zwłaszcza witaminy C, autooksydacja tłuszczu),

stopniowa denaturacja białka, krystalizacja błonnika i

pektyn, ulatnianie się substancji zapachowych,

zmiana barwy (np. pociemnienie lub rozjaśnienie),

y ( p p

utrata zdolności do rehydratacji czy rozpuszczania się

w wodzie.

Procesy utleniania w suszonej żywności można

poważnie ograniczyć przez stosowanie metod

suszenia nie powodujących napowietrzania suszonego

materiału, usuwanie powietrza z wysuszonej

żywności, dodawanie przeciwutleniaczy, odpowiednie

opakowanie w atmosferze gazów inertnych itp.

2009-11-29

woda wolna- makrokapilarna, wypełniająca pory

produktu o średnicy ponad 10 μm;

woda włoskowata - mikrokapilarna, wypełniająca

kanaliki produktu o średnicy mniejszej niż 10

μm i mogąca tam przedostawać się wskutek

ji il

sorpcji wilgoci z otaczającego powietrza;

wilgoć adsorpcyjna- związana najsilniej z

produktem za pomocą sił fizycznych,

fizykochemicznych lub chemicznych;

w celu uzyskania w pełni trwałego suszu dąży

się zwykle do zatrzymania tylko wody

adsorpcyjnej i ewentualnie części wody

mikrokapilarnej.

Podobnie jak inne operacje technologiczne,
suszenie może być realizowane okresowo,
sposobem półciągłym, ciągłym i ciągłym-
zautomatyzowanym.

Ogólnie mniej lub bardziej już klasyczne

Ogólnie, mniej lub bardziej już klasyczne
systemy suszenia żywności można podzielić na
naturalne i sztuczne.

Fot. FAO

2009-11-29

Stosowane na dużą skalę w rejonach ciepłych,
odznaczających się suchą i słoneczną jesienią,
jak np. w Kalifornii lub Turkiestanie, gdzie na
wydzielonych, ogrodzonych, odpowiednio
przystosowanych przestrzeniach owoce, np.

p y

, p

morele, śliwki, winogrona czy daktyle lub figi,
po uprzedniej wstępnej obróbce poddaje się
suszeniu na odpowiednich „sitach"
(drewnianych listwowych tacach) w czasie
kilku dni.

Prowadzone w lekkiej konstrukcji szopach lub
na przestrzeniach tylko osłoniętych dachem
zaopatrzonych w stelaże ze słupowo
umieszczonymi w nich sitami z suszonym
materiałem, przy czym przepływające

, p y

y p

p y

ją

powietrze zewnętrzne jest źródłem ciepła oraz
czynnikiem odprowadzającym wodę
wyparowaną z surowców.

Ze względu na sposób dostarczania ciepła
rozróżnia się:

Suszenie kondukcyjne - przez przewodzenie,
w wyniku kontaktu wilgotnego materiału z
ogrzewanymi wewnętrznie metalowymi

ogrzewanymi wewnętrznie metalowymi
półkami, podłogą lub walcem;

Suszenie konwekcyjne - za pomocą powietrza
lub innego gazu, czasem wprost spalinami,
zatem ogólnie biorąc - metodą owiewu
gorącym powietrzem lub innym gazem,

100

Suszenie radiacyjne - a więc promieniowaniem
cieplnym - podczerwonym, za pomocą
grzejników lub lamp elektrycznych, zwanych
promiennikami podczerwieni, elementów
grzejnych odpowiednio rozmieszczonych w

j y

komorze suszarki, co zwykle się wiąże z
owiewem izotermicznym;

Suszenie dielektryczne - przez umieszczenie
wilgotnego materiału między okładkami
kondensatora włączonego do obwodu drgań
elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości (1-
5 MHz).

101

102

2009-11-29

103

W stosunku do wielu gatunków bakterii i drożdży
jony wodorowe wywierają działanie toksyczne,
hamując ich rozwój, a we współdziałaniu np. z
podwyższoną temperaturą ułatwiają zabicie
komórek. Stosunkowo wytrzymałe na wyższe

stężenia jonów wodorowych są pleśnie.

W praktyce konserwowanie żywności za pomocą
kwasów prowadzi się albo za pomocą
fermentacji (fermentacja mlekowa), albo przez
dodawanie nieszkodliwego dla zdrowia kwasu
organicznego (w wyjątkowych wypadkach —
mineralnego).

104

Do chemicznych środków konserwujących zalicza
się takie związki, które wywołują efektywne
utrwalenie żywności już przy stosunkowo małych
dawkach, nie przekraczających na ogół 0,1-0,2%,
a niekiedy jeszcze znacznie niższych. Z tych

y j

względów konserwowanie za pomocą cukru, soli
kuchennej, etanolu czy kwasu mlekowego nie
jest zaliczane do metod chemicznych.

105

germicydy -na określenie substancji działających
zabójczo na wszystkie mikroorganizmy,

bakteriocydy - środki niszczące bakterie,

antyseptyki - środki przeciwgnilne działające
hamująco lub zabójczo na drobnoustroje

hamująco lub zabójczo na drobnoustroje,

środki dezynfekujące - substancje wyjaławiające
środowisko,

wirusocydy - środki niszczące wirusy,

fungicydy - środki niszczące grzyby itp.

106

Bezwodnik kwasu siarkawego i sole tego kwasu.

Kwas benzoesowy i jego sól sodowa.

Kwas mrówkowy i jego sole - sodowa i wapniowa

Kwas sorbowy oraz jego sole - potasowa, sodowa i
wapniowa

wapniowa

Kwas propionowy i jego sole

Azotany III i V

Antybiotyki

Substancje wprowadzane z dymem wędzarniczym

Fitoaleksyny i fitoncydy, bakteriocydy

Substancje zapobiegające przed zachodzeniem zmian
biologicznych

107

Wędzenie jest metodą konserwacji żywności: mięsa i

przetworów mięsnych, ryb, serów itp. za pomocą

dymu.

W wyniku tego procesu produkty żywnościowe

uzyskują specyficzny zapach, smak i zabarwienie

powierzchni.
M

Metody wędzenia:

wędzenie zimne: 16-22°C

wędzenie ciepłe: 22-40°C

wędzenie na gorąco: 40-90°C

Do wędzenia używa się drewna drzew liściastych

bukowego, dębowego i jałowcowego.

Czas wędzenia zawarty jest w granicach od ułamka

godziny do paru tygodni (zależnie od temperatury i

składu dymu oraz od charakteru wędzonego

produktu).

108

2009-11-29

nadanie charakterystycznego, cenionego zapachu i
smaku, pochodzącego z różnorodnych (w przewadze
fenolowych) składników dymu otrzymanego w wyniku
powolnego spalania trocin uzyskanych z
odpowiedniego gatunku drewna (buk, olcha,
j ł

j bł ń kl )

jałowiec, grusza, grab, jabłoń, klon);

obsuszenie, zwłaszcza powierzchniowe i w ten sposób
zwiększenie wartości pokarmowej i trwałości
produktów wędzonych;

impregnację różnorodnymi składnikami dymu
wędzarniczego (np. krezolami) o działaniu wyraźnie
bakteriocydnym i w ten sposób wybitne zwiększenie
trwałości produktów.

109

stosowanego drewna (łącznie z dodatkami w
rodzaju jałowca, wrzosu lub liści laurowych)

sposobu spalania drewna

warunków tlenowych

wilgotności itp

wilgotności, itp.

110

związki fenolowe (np. gwajakol, fenol, krezole,

pirokatechol, ksylenol, naftol, tymol),

kwasy organiczne (np. kwas octowy, kwas

mrówkowy),

związki karbonylowe (np. aldehyd mrówkowy,

furfural, aceton, wanilina).

foto.FAO