OGÓLNA TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI

WYKŁAD I

Dr hab. Alicja Ceglińska, prof. SGGW

Zakład Technologii Zbóż

Definicje

Żywność (wg Kodeksu Żywnościowego - Codex Alimentarius - FAO/WHO - 1966r.)

Każda substancja czy surowiec, półprzetwór lub przetwór, który jest przeznaczony do spożycia przez człowieka.

Termin żywność obejmuje również: napoje, gumę do żucia, substancje używane w wyrobie, przetwórstwie lub obrocie żywności.

Termin żywność nie obejmuje: kosmetyków, tytoniu, substancji używanych jako leki.

Żywność nieprzetworzona (przeznaczona do bezpośredniego spożycia w postaci naturalnej - warzywa, owoce).

Żywność przetworzona (konserwy, wędliny, cukier)

Żywność funkcjonalna (produkt ze składników naturalnych i o udokumentowanym klinicznie pozytywnym efekcie prozdrowotnym). Do tej grupy zalicza się:

1. Produkty wzbogacone w błonnik, witaminy, składniki mineralne, itp.

2. Produkty o obniżonej zawartości cholesterolu, sodu, kalorii.

Żywność modyfikowana genetycznie (organizmy zmodyfikowane genetycznie - ustawa
z 2001 r. - organizm, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób nie zachodzący w warunkach naturalnych wskutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji)

• Zmieniona zostaje aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie,

• Wprowadzony gen pochodzi z organizmu innego gatunku (organizmy transgeniczne),

• Wprowadzane dodatkowe kopie jego własnych genów

UŻYWKI - substancje lub mieszaniny niezawierające składników odżywczych lub zawierające je w ilościach niemających znaczenia dla odżywiania organizmu ludzkiego, które ze względu na swoje oddziaływanie fizjologiczne lub cechy organoleptyczne są przeznaczane do spożycia lub w inny sposó są wprowadzane do organizmu ludzkiego. Przykład: kawa, herbata, kakao, niektóre przyprawy.

Substancje dodatkowe dozwolone (ang. food additives) - każda substancja zazwyczaj sama niespożywana jako żywność i nieużywana jako typowy jej składnik, mająca lub niemająca wartości odżywczej.

Substancje dodatkowe dozwolone:

• Jej świadome wprowadzenie do żywności w celach technologicznych (a także organoleptycznych) w czasie wyrobu, przetwórstwa, przerobu, obróbki, pakowania, transportu lub przechowywania powoduje (lub można przewidywać, że spowoduje), że staje się ona bezpośrednio lub pośrednio składnikiem żywności lub w inny sposób będzie oddziaływała na jej cechy charakterystyczne.

• Nie obejmuje zanieczyszczeń-skażeń (ang. contaminants) powodujących obniżenie jakości zdrowotnej żywności.

Technologia - dział wiedzy technicznej obejmujący metody wytwarzania lub przetwarzania surowców, półproduktów i wyrobów.

Technologia żywności, technologia drewna, technologia metali, technologia chemiczna.

Technologia żywności - to całokształt wiadomości teoretycznych i praktycznych, potrzebnych do prowadzenia procesów produkcyjnych artykułów spożywczych w różnej skali.

Środki spożywcze - powstałe w wyniku produkcyjnego (to produkty spożywcze lub żywnościowe), występujące jako towar - sprzedaż, zakup (artykuły spożywcze lub żywnościowe).

Zakres technologii żywności:

• Przetwórstwo płodów rolnych (zakres najwęższy),

• Przetwórstwo, skup surowców, transport, przechowalnictwo, obrót żywnością oraz technologia i higiena przyrządzania potraw (zakres średni)

• Obejmuje zagadnienia produkcyjno-rolnicze oraz problematykę żywienia człowieka
  z jej fizjologicznymi, higienicznymi i ekonomicznymi aspektami.

Pojęcie i zakres technologii żywności nie są stałe, ale ulegają zmianie wraz z rozwojem nauki
i rozwojem społeczno-gospodarczym.

Interdyscyplinarny charakter nauki o żywności i technologii żywności:

Nauki:

• rolnicze (surowce spożywcze, hodowla zwierząt, uprawa roślin, agrotechnika, gleboznawstwo)

• biologiczne (biotechnologia, ekologia, mikrobiologia żywności, biochemia żywności, genetyka, biologia)

• chemiczne (chemia żywności, analiza żywności, chemia fizyczna, analityczna, organiczna, nieorganiczna)

• fizyczne (reologia, radiofizyka, termodynamika, fizyka)

• matematyczne (matematyka, statystyka)

• techniczne (maszynoznawstwo, inżynieria i aparatura przemysłu spożywczego, inżynieria chemiczna, automatyka, pomiary, gospodarka energetyczna, wodna
  i ściekowa)

• medyczne (choroby cywilizacyjne, żywienie człowieka, toksykologia, fizjologia, higiena)

Bilans żywności:

Surowce	Przyjęta dla surowców				Światowa produkcja ogółem	2006r.	1997r.
		Zawartość				Wartość energetyczna kJ/100g		Polska produkcja ogółem mln ton	Polska produkcja ogółem mln ton
		Białka %	Cukrowców %	Tłuszczu %
Zboża Ziemniaki Buraki cukrowe Rzepak	10 1 - 20	60 15 18 -	2 - - 40	1250 275 310 2875	2220,5 314,4 256,3 49,0	21,8 8,9 11,5 1,7	25,4 20,8 15,9 0,6
Surowce roślinne razem					2840,2	43,9	62,7
Na 1 osobę/dobę					1,3kg	3,2kg
Mięso z uboju Mleko Jaja Ryby	10 3 11,4 8	- 4,4 - -	15 3,5 10,2 5	820 260 590 330	265,4 549,3 60,7 93,3	3,3 12,0 0,5 0,2	2,5 12,1 0,4 0,3
Surowce zwierzęce razem					9,68,7	16	15,3
Na 1 osobę/dobę					0,42kg	1,2kg	78
Razem surowce na 1osobę/ dobę						59,9 4,4kg

CHARAKTERYSTYKA SUROWCÓW

Surowce - naturalne produkty pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które stanowią materiał wyjściowy do wszelkich procesów technologicznych i uzyskania gotowego wyrobu.

Główne źródła surowców roślinnych i zwierzęcych: rolnictwo i ogrodnictwo, morza i wody śródlądowe, lasy.

Surowce roślinne - wykorzystuje się te części roślin, w których zostały nagromadzone związki organiczne jako substancje zapasowe, np. nasiona, owoce, bulwy, zgrubiałe korzenie (spichrzowe).

Podstawową rolę odgrywają nasiona, które ze względu na skład chemiczny można podzielić na: mączyste, oleiste, białkowe.

Nasiona mączyste - źródłem są rośliny zbożowe, np.: pszenica, żyto, owiec, kukurydza. Surowiec do produkcji kasz, płatków, mąki, pieczywa, ciastek.

Nasiona oleiste - źródłem są rośliny, np. rzepaku, słonecznika, lnu, konopi. Surowiec do produkcji olejów i tłuszczów utwardzanych.

Nasiona wysokobiałkowe - nasiona roślin strączkowych, np. soi, fasoli. Surowiec do produkcji mączek, preparatów białkowych, konserw.

Owoce, np. jabłka, śliwki, wiśnie, porzeczki, truskawki. Surowiec do produkcji soków, dżemów, wina.

Warzywa, np. pomidory, ogórki, marchew, kapusta, kalafior, buraki, cebula. Surowiec do produkcji konserw, kiszonek, koncentratów, soków suszów.

Rośliny okopowe - ziemniaki, buraki cukrowe. Surowiec do produkcji mączki ziemniaczanej, spirytusu (ziemniaki), surowiec do produkcji cukru (buraki).

Surowce zwierzęce - mięso z uboju zwierząt rzeźnych: trzoda chlewna, bydło, cielęta, owce, konie, kozy, króliki.

Mięso z drobiu - kury, indyki, kaczki, gęsi.

Mleko krowie, jaja kurze.

Surowce wód morskich i słodkowodnych - ryby, mięczaki (głowonogi, małże, ślimaki), skorupiaki (kraby, krewetki, homary, langusty), roślinność morska.

Surowce pochodzenia leśnego - zwierzęta (sarny, dziki), owoce (maliny, jeżyny, czarne jagody, brusznice), grzyby.

PROCES TECHNOLOGICZNY I PROCES PRODUKCYJNY

Proces technologiczny - ciąg operacji i procesów jednostkowych, następujących w określonej sekwencji czasowej, począwszy od chwili odbioru surowca do chwili otrzymania gotowego produktu.

Proces produkcji - działalność ludzka przystosowująca zasoby i siły przyrody do potrzeb społecznych.

Proces produkcyjny - zbiór świadomych czynności zmierzających do przekształcenia surowców roślinnych i zwierzęcych w produkty spożywcze o jak największej wartości użytkowej. Wyróżniamy w nim:

• czynności zasadnicze - zmiana właściwości i postaci surowca,

• czynności pomocnicze - przemieszczanie, magazynowanie, kontrola.

Przemysł spożywczy - branże:

Przemysł: chłodniczy, cukierniczy, cukrowniczy, jajczarsko-drobiarski, koncentratów spożywczych, mięsny, mleczarski, młynarski i makaronowy, napojów mineralnych
i bezalkoholowych, olejarski, owocowo-warzywny, piekarski, piwowarski, rybny, spirytusowy
i drożdżowy, tytoniowy, winiarski, ziemniaczany.

Zadania przemysłu spożywczego:

1. Przyjęcie produkcji towarowej od rolnictwa i innych producentów żywności i jej transport do zakładów przetwórczych (sezonowość skupu, rozłożenie bazy surowcowej, mała trwałość).

2. Utrwalanie i przechowywanie żywności (pasteryzacja, sterylizacja, zamrażanie, suszenie)

3. Przetwarzanie i uszlachetnianie żywności (czyszczenie, przetwarzanie).

4. Wytwarzanie produktów spożywczych lub składników odżywczych z surowców niespożywczych (białka metodą hodowli mikroorganizmów)

CHARAKTERYSTYKA GŁÓWNYCH SUROWCÓW PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO

ZIARNA ZBÓŻ

Zboża należą do klasy roślin jednoliściennych, rodziny traw. Podstawowe zboża: pszenica, żyto, jęczmień, owies, pszenżyto, kukurydza, proso, ryż, gryka (roślina dwuliścienna, z rodziny rdestowatych)

Cechy użytkowe:

• jedna z najważniejszych grup roślin uprawnych

• ziarno o dużej zawartości skrobi

• mała zawartość wody w masie

• duża koncentracja substancji odżywczych

• trwałość

W Polsce zboża wykorzystywane są tylko w niewielkich stopniu do celów spożywczych.

Zboża:

• rolnictwo - materiał siewny, pasze

• przemysł spożywczy - młynarski, piekarski, cukierniczy, koncentratów, piwowarsko-słodowniczy, gorzelniczy

• inne przemysły - farmaceutyczny, papierniczy, chemiczny, włókienniczy

Zbiory w tys. ton w 2007 r. (1%):

pszenica - 7060 (1,2%) żyto - 2621 (19,8%) kukurydza - 1261 (0,2%)

jęczmień - 3161 (2,3%) owies - 1035 (4,5%)

Budowa ziarna:

1. okrywa owocowo-nasienna - chroni bielmo i zarodek przed czynnikami zewnętrznymi

2. warstwa aleuronowa

3. bielmo - magazyn substancji zapasowych

4. zarodek

Skład chemiczny ziarna zbóż (w%)

Rodzaj ziarna	Węglowodany	Błonnik	Białka	Tłuszcze	Sole mineralne	woda
Pszenica ozima pszenica jara żyto owies oplewiony owies nieoplewiony jęczmień kukurydza ryż obłuszczony gryka	68,5 66,1 70,7 56,4 61,6 67,0 67,2 75,6 71,3	1,9 1,8 1,9 10,3 1,4 4,0 2,2 0,8 7,4	11,0 13,2 9,0 10,3 13,0 9,5 9,9 7,4 8,9	1,9 2,0 1,7 4,8 7,0 2,1 4,4 0,7 1,6	1,7 1,9 1,7 3,6 2,0 2,5 1,3 0,8 3,0	15 15 15 15 15 15 15 15 15

Podstawowe gatunki i odmiany zbóż

Pszenica - oplewiona i nagoziarnowa, jara i ozima, kształt ziemniaków jajowaty, owalny lub beczułkowaty, o bokach łagodnie zaokrąglonych, bruzdka bardziej rozwarta niż u żyta, ale płytsza, bródka silnie wykształcona, barwa jasnożółta, złocista, jasnoczerwona lub brunatna

Żyto - nagoziarnowe, odmiany różnią się wielkością i kształtem kłosa, ziarniaki o wydłużonym kształcie, wrzecionowatym, jeden koniec ścięty, drugi zaostrzony, bruzdka dość głęboka, wąska, bródka słabo rozwinięta, zarodek duży, odstający, barwa ziarna zielonkawoszara

Jęczmień - jary lub ozimy, dużo skrobi (ok. 60%) i mniej białka (ok. 10%) - browarny; dużo białka (ok. 15%) i skrobi (ok. 52%) - gorzelniany i kaszarski, pasze

Owies - ziarno olewione, zabarwienie plewek białe, żółte, szare, brązowe, ziarniaki lekko spłaszczone, pokryte delikatnymi włoskami, bruzdka szeroka, na płatki - dorodny o cienkiej łusce, pasza.

Gryka - kształt ziarniaka trójgraniasty o bokach lekko wypukłych; zabarwienie ciemnobrązowe lub srebrzystoszare z połyskiem; pod okrywą owocowo-nasienną cienka łupina nasienna,
a następnie bielmo z zarodkiem w środku.

Właściwości fizyczne ziarna zbóż:

* Sypkość - łatwość przemieszczania się, zsypywania, wypełniania pojemników - kąt naturalnego spadu ziarna. Zależy od kształtu ziarna, stanu powierzchni, ilości i rodzaju zanieczyszczeń, wilgotności.

Kąt naturalnego spadu ziarna tworzy się między podstawą i prostą, tworzącą stożek przy zsypywaniu ziarna na płaszczyznę poziomą.

Im kąt mniejszy - sypkość ziarna większa.

Znaczenie - magazynowanie, transport, przemiał.

Żyto i pszenica - kąt 23-28 stopni

Jęczmień - kąt 28-45 stopni

Ryż - kąt 37-45 stopni.

* Samosortowanie - rozdzielanie się masy ziarna podczas przesypywania i transportu. Zależy od kształtu i masy. Znaczenie: w magazynowaniu, gdyż ułatwia usuwanie zanieczyszczeń z ziarna. Swobodne spadanie ziarna:

• cięższe ziarna, zanieczyszczania osadzają się na dnie i w warstwach środkowych,

• lekkie ziarna (niewykształcone), plewy osadzają się przy ścianach komór,

• w transporcie - lekkie ziarna i zanieczyszczenia wydostają się na powierzchnię.

* Właściwości sorpcyjne - zdolność do pochłaniania gazów i par różnych związków. Związana z porowatą strukturą ziarna.

* Higroskopijność - zdolność do pochłaniania pary wodnej.

* Zła przewodność ciepła - chroni przed raptownymi zmianami temperatury (jednak może wystąpić zaparzenie (samozagrzewanie) - zbyt wolne odprowadzanie ciepła na skutek czynności życiowych.

* Gęstość ziarna w stanie zsypnym - masa jednego hektolitra. Zależy od dorodności, wykształcenia ziarna, zanieczyszczeń.

Pszenica - 72-81 kg/hl Żyto - 68-75kg/hl

Jęczmień - 65-75 kg/hl (2-rzędowy) Jęczmień - 50-70 kg/hl

* Szklistość - na przekroju ziarna barwa szara. Zależy od zawartości białka. Wskazuje na strukturę bielma - ziarna szkliste twarde, odporne na działanie czynników zewnętrznych.

* Wielkość ziarna - wyrównanie ziarna, określa się za pomocą sit Vogla (wymiary oczek 2,8; 2,5; 2,2; 2,0; 1,8; 1,6; 1,4 mm). Znaczenie przy siewie, ocenie przydatności jęczmienia do produkcji słodu, kasz.

Cechy organoleptyczne ziarna: barwa, smak i zapach, wygląd zewnętrzny.

Zanieczyszczenia zbóż:

• mineralne - kamienie, piasek, metale,

• organiczne - ziarna uszkodzone, nasiona chwastów, pozostałości bytowania owadów,

• użyteczne - ziarna uszkodzone, uschnięte, nasiona innych zbóż,

• nieużyteczne - substancje mineralne, nasiona chwastów, plewy, odchody szkodników.

Nasiona chwastów szkodliwe dla zdrowia człowieka: kąkol, życica odurzająca, jaskier polny, szeleźnik większy i włochaty.

Inne nasiona chwastów są nieszkodliwe dla zdrowia - utrudniają proces przemiału, obniżają jakość mąki; cebulki czosnku zielonego, nasiona pszeńca polnego; nasiona gorczycy polnej; maku; lnu; rzodkwi.

Niebezpieczne choroby:

• sporysz - grzyb atakujący kłosy żyta

• śnieć cuchnąca - grzyb atakujący ziarno w kłosach

• głownia - atakuje kłosy - wyglądają jak zwęglone

• rdza zbożowa - grzyb atakuje liście i źdźbło - rdzawe plamy

Szkodniki zbóż:

• gryzonie,

• owady - chrząszcze (wołek zbożowy, mącznik młynarek), motyle (mól ziarniak, mklik mączny), pajęczaki (rozkruszek mączny)

ROŚLINY OKOPOWE:

Zbiory w tys. ton w 2006r.:

Ziemniaki - 8982 tys. ton (2,9%) Buraki cukrowe - 11475 tys. ton (4,5%)

Buraki pastewne Brukiew

Rzepa Cykoria

ZIEMNIAK -

roślina jednoroczna, z rodziny psiankowatych. Bulwy - przekształcone pędy, zawierające pączki w charakterystycznych wgłębieniach (tzw. oczkach).

Skład chemiczny ziemniaka w %:

Cecha	Woda	Skrobia	Błonnik	Cukry proste i dwucukry	Białko	Tłuszcz	Związki mineralne
Ziemniak	77,5	18,7	1,2	1	1,7	0,1	0,8

Ziemniak przekrój bulwy - warstwa korkowa, warstwa kory pierwotnej, pierścień wiązek przewodzących, zewnętrzna część rdzenia, wewnętrzna (wodnista) część rdzenia.

Odmiany spożywcze - dobry smak, foremny kształt, płytkie oczka, powinny się dobrze równomiernie gotować, nie ciemnieć po ugotowaniu.

Odmiany pastewne - duża wartość pokarmowa z jednostki powierzchni uprawnej - odmiany późne - dające duży plon bulw o dużej zawartości s.s., a w niej białka.

Odmiany przemysłowe - duża zawartość równomiernej, gruboziarnistej skrobi (gorzelnicze nie mniej niż 17%, krochmalnicze nie mniej niż 15% i nie więcej niż 1,5% białka), małe ilości oczek płytko osadzonych.

Ziemniak przeznaczany np. na susze, mączki ziemniaczane, syrop skrobiowy, oceniany wg kryteriów jak dla ziemniaków jadalnych, poszerzonych o kryteria ułatwiające proces przerobu.

Mrożonki - frytki, placki.

Choroby:

• wirusowe: liściozwój, smugowatość, choroba mozaikowa

• grzybowe - ospowatość kłębów, zaraza ziemniaczana, rak ziemniaczany

• bakteryjne - parch zwykły

Szkodniki - stonka ziemniaczana.

BURAKI CUKROWE -

należy do rodziny komosowatych - korzeń palowy (spichrzowy), w którym roślina gromadzi substancję zapasową - sacharozę.

Skład chemiczny buraka cukrowego:

Cecha	Woda	Cukrowce				Kwasy org	Subst. azot.	Inne org.	Zw. miner.
				Cukier	Celu-loza					Hemiceluloza	pektyny
Burak cukro-wy	74,4	18	1,2	1,1	2,4	0,5	1,2	0,5	0,7

W korzeniu: głowa, szyja, korzeń właściwy, ogon.

Typy buraków cukrowych:

• cukrowy (C) - 18-19,5% cukru - korzeń zwarty, mniejszy od innych typów,

• plenny (P) - 16-18,5% cukru - korzeń większy, luźny,m największe plony

• normalny (N) - łączy korzystne cechy ww. typów (duża zawartość cukru i duży plon)

Wymagania (przerób na cukier)

• korzenie o prawidłowym kształcie, świeże, zdrowe, czyste,

• jak najmniej rozwidleń korzeni oraz zdrewnień,

• nie więcej niż 10% korzeni uszkodzonych nadpsutych,

• nie więcej niż 0,1% zanieczyszczeń organicznych (liście, inne buraki)

• niedopuszczalne zanieczyszczenia w postaci kamieni, cegieł,

• niedopuszczalna obecność korzeni przemarzniętych

Choroby:

• zgorzel liści sercowatych,

• sucha zgnilizna - psucie się korzeni (plamy szare lub brunatne),

• żółtaczka głodowa - niedobór magnezu, manganu - przyczyna zmian składu chemicznego korzenia

• choroby wirusowe (żółtaczka wirusowa, rdza burakowa)

Szkodniki - mszyce, płaszczyniec (przenoszą choroby wirusowe) - przyczyną obniżania wartości technologicznej.

Przeznaczany na cukier

Produkt uboczny:

• melasa - wykorzystywana w przemyśle gorzelniczym, fermentacyjnym (etanol, butanol, glicerol, kwas cytrynowy, mlekowy, aceton), pożywka dla drożdży

• wysłodki buraczane - pasza

ROŚLINY OLEISTE -

rośliny gromadzące tłuszcz w nasionach, owocach i innych częściach w ilości przekraczającej 15%

Krajowe rośliny oleiste: Importowane rośliny oleiste:

rzepak orzechy ziemne

rzepik bawełna

gorczyca oliwki

dynia oleista orzechy kokosowe

mak soja

słonecznik

len

konopie

rącznik

Rzepak i rzepik - rośliny jednoroczne, z rodziny krzyżowych, najczęściej uprawiany rzepak ozimy. Owoc - łuszczyna - z kilkunastoma nasionami ułożonymi w jednym rzędzie. Budowa nasienia: łupina nasienna, liście zarodka, korzonek zarodkowy.

Skład chemiczny rzepaku i rzepiku:

Składniki	Rzepak	Rzepik
Woda Białko surowe Tłuszcz surowy Substancje bezazotowe Błonnik Popiół	5 - 9 17 - 23 34 - 48 12 - 20 6 - 7 3 - 4	4 - 10 12 - 25 22 - 40 12 - 30 3 - 5 3 - 5

Rzepak

• zanieczyszczeń użytecznych nie więcej niż 4% (nasiona uszkodzone, niewykształcone, innych roślin z wyjątkiem rącznika),

• zanieczyszczenia nieużyteczne:

- nasiona chwastów szkodliwych dla zdrowia nie więcej niż 0,1% (życica odurzająca, lulek czarny),

- nasiona chwastów nieszkodliwych dla zdrowia nie więcej niż 0,4%

- zanieczyszczenia mineralne do 0,5% (piasek, kamyki)

Olej wydobywa się metodą:

• tłoczenia - gorszej jakości z powodu stosowania wysokich temperatur, mniejsza wydajność,

• ekstrakcji - z rozpuszczalnikami - benzyna.

Olej surowy - oczyszczany (rafinacja) przez odśluzowanie, odkwaszanie, bielenie, odwadnianie i otrzymany olej jest klarowny, o barwie jasnożółtej.

OWOCE

• jadalna część rośliny utworzona przez zalążnię i elementy bezpośrednio do niej przylegające.

Podział ze względu na budowę owoców:

• ziarnkowe - jabłka, gruszki,

• pestkowe - śliwki, wiśnie, czereśnie, morele, brzoskwinie,

• jagodowe - agrest, porzeczki, maliny, truskawki, winogrona, żurawiny, borówki, czernice

Skład chemiczny owoców w %

Rodzaj owocu	Woda	Cukry ogółem	Subst. azotowe (N*6,25)	Kwasy org. (kwas jabłkowy)	Błonnik	Subst. mineralne
Jabłka Śliwki Wiśnie Truskawki Maliny	85,0 82,5 83,1 88,5 84,0	10,0 9,3 9,7 6,5 4,7	0,3 0,7 1,0 0,7 1,4	0,6 1,2 1,3 1,0 1,6	1,3 0,6 0,3 1,9 5,7	0,3 0,5 0,5 0,7 0,6

Dojrzałość owoców:

• dojrzałość zbiorcza - zakończony okres pobierania pokarmu - zachodzą tylko wewnętrzne przemiany biologiczne → kompoty

• dojrzałość spożywcza - etap tworzenia się substancji wpływających na smak, aromat, barwę, konsystencję → soki

• dojrzałość handlowa - okres przejściowy od dojrzałości zbiorczej i spożywczej → dżemy

• dojrzałość przemysłowa - stan owoców najlepiej nadających się na przetwory

Półprodukty - pulpy, przeciery, moszcze (soki) konserwowane środkami chemicznymi
i pasteryzowane.

Przetwory - dżemy, marmolady, konfitury, galaretki, kompoty, suszy, marynaty

Mrożonki

JABŁKA | Cechą odmianową jabłek jest: wielkość, kształt owocu; zabarwienie skórki, barwa miąższu i konsystencja; budowa komory nasiennej.

Przekrój jabłka: szypułka, zagłębienie szypułkowe, skórka z naskórkiem, zarys gniazda nasiennego, gniazdo nasienne, nasiona, działka kielicha, zagłębienie kielichowe, miąższ.

OWOCE PESTKOWE - owocem jest pestkowiec powstały z zalążni.

Przekrój śliwki: skórka, miąższ, pestka, nasienie, liścienie, dno kwiatowe. Masa śliwek
15-100g.

Odmiany śliw ze względu na kształt - okrągłe (Renklody), jajowate (węgierki).

WYKŁAD II

OWOCE JAGODOWE | Największe znaczenie w przetwórstwie:

• truskawki - odmiany średniowczesne i późne

• porzeczki - czarne, czerwone, białe,

(soki, kompoty, galaretki, dżemy, wina).

Do przerobu nadają się TRUSKAWKI: o wyrównanych kształtach, intensywnym zabarwieniu, zwartej konsystencji, łatwo odchodzące od kielicha.

Przekrój truskawki: kielich, orzeszki, miąższ, mięsiste dno kwiatowe.

OWOCE

Choroby: parch jabłoni i gruszy, mącznik jabłoni, gorzka zgnilizna, ospowatość śliw, szara pleśń truskawek.

Szkodniki: mszyce, kistniak malinowiec, przędziorek, porzeczkowiec, ptaki.

WARZYWA

Rośliny jednoroczne i wieloletnie, na cele konsumpcyjne przeznacza się różne części warzyw: liście, kwiatostany, korzenie, zgrubiałe łodygi, owoce.

Podział warzyw:

• Liściowe: sałata, cykoria, szpinak, szczaw.

• Cebulowe: cebula, czosnek, por, szczypiorek.

• Kapustne: kapusta biała, włoska, czerwona, brukselka, kalarepa, kalafior, brokuł, kapusta pekińska,

• Rzepowate - brukiew, rzodkiew, rzepa, rzodkiewka.

• Korzeniowe - marchew, pietruszka, seler, burak ćwikłowy, pasternak,

• Psiankowate - pomidor, papryka, ziemniak, oberżyna,

• Dyniowate - ogórek, dynia, melon, kawon, cukinia, patison,

• Strączkowe - fasola, groch, bób, soja,

• Wieloletnie - rabarbar, szparag, chrzan, karczoch,

• Różne- kukurydza, koper, majeranek, kminek.

Przetwarzanie: zamrażanie, pasteryzacja, kwaszenie, zagęszczanie, suszenie, liofilizacja

Przechowywanie przez dłuższy okres: ziemniaki, marchew, buraki, pietruszka, cebula

Dojrzałość przetwórcza - część jadalna osiąga najkorzystniejsze dla przetwórstwa cechy, np. inna dla ogórków:

• do konserwowania - niedojrzała

• na mizerię, pikle - bardziej dojrzała

Dojrzałość zbiorcza - po zakończeniu okresu wegetacji (zbiera się do przechowywania marchew, cebulę, buraki, pietruszkę)

Skład chemiczny w %:

Rodzaj warzywa Pomidory Ogórki Kapusta Cebula Marchew Groch zielony

Woda 95,0 96,2 91,5 87,8 88,5 77,7

Substancje bezazot. wyciągowe 2,9 1,9 5,0 9,6 7,4 12,1

Cukry proste, sach. 2,5 1,2 4,0 3,7 6,5 4,0

Subst. azotowe (Nx6,25) 0,8 0,7 1,6 1,2 1,1 6,8

Tłuszcze 0,2 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4

Błonnik 0,6 0,6 1,0 0,7 1,0 2,1

Subst. mineral. 0,5 0,5 0,7 0,5 0,9 0,9

POMIDOR - owoc jagoda dwu- lub wielokomorowa o barwie pomarańczowoczerwonej, malinowej, żółtej.

(Skórka, mięsista ścianka, komora z nasionkami, przegrody, rdzeń)

Odmiany wielkoowocowe - powyżej 100g

Odmiany średnioowcowe - 60-100g

Odmiany drobnoowocowe - poniżej 60g

Pomidor - wymagania do przetwórstwa:

• Owoce o małych komorach,

• Duży % s.s.

• Wyrównane pod względem dojrzałości i odmiany

• kuliste lub lekko karbowane

• o intensywnej czerwonej barwie

Niepożądane zielono zabarwiono części przy zagłębieniu kielicha

Zapleśnienie, porażenie chorobami dyskwalifikuje użycie owoców.

OGÓREK - Owocem jest jagoda powstała z mięsistych ścian zalążni zrośniętej z dnem kwiatowym. Owoc jest zbierany w stanie niedojrzałym. Wielkość owoców 5-20cm. Kształt baryłkowaty, cylindryczny, prosty, zgięty. Przekrój okrągły lub trójkątny.

Ogórek - wymagania dla przetwórstwa:

• kształt wydłużony, prosty,

• przekrój okrągły

• wskaźnik kształtu (stosunek długości do szerokości) 2-4

• ogórki o ziarnach miękkich

• stan dojrzałości: sałatkowe w pełni wyrośnięte, do kiszenia mniej wyrośnięte, na pikle dojrzałe

• rodzaje ogórków:

- S - do spożycia w stanie świeżym i do mrożenia,

- KO - do konserwowania,

- KW - do kwaszenia,

KAPUSTA - wymagania dla przetwórstwa:

• część użytkowa - tzw. główka (pąk szczytowy o silnie skróconym pędzie zwanym głąbem)

• główki twarde, zbite, duże o krótkim głąbie

• barwa jasna

• liście kruche

CEBULA - Roślina dwuletnia - część jadalna - rośliny złożone z mięsistych łusek

(Przekrój cebuli: suche łuski - zewnętrzne, mięsiste łuski - wewnętrzne, młode łuski mięsiste, wierzchołek wzrostu, piętka, korzonki).

Cebula - wymagania dla przetwórstwa:

• zdrowa, bez uszkodzeń

• jędrna o odpowiednim stopniu dojrzałości w zależności od przeznaczenia (susz, konserwy)

• bez cebul zaparzonych, zmarzniętych, gnijących.

MARCHEW - wymagania:

• czysta i zdrowa, bez uszkodzeń

• bez bocznych rozgałęzień

• o odpowiednim stopniu dojrzałości

Choroby warzyw

• mięczniak zielony i głownia cebuli, czarna zgnilizna kapusty, zaraza ziemniaczana (pomidory), plamistość ogórków

Szkodniki:

• mszyce, przędziorki, wciornastki

GŁÓWNE SUROWCE POCHODZENIA ZWIERZĘCEGO

Zwierzęta rzeźne - hodowlane, należące do ssaków i wykorzystywane do produkcji mięsa i przetworów

Drób Ryby Mleko Jaja

Wartość odżywcza mięsa w % i energetyczna w kJ/100g:

Rodzaj mięsa	Odpadki	Woda	Białko	Tłuszcz	Sole mineral.	Wartość energet.
Wołowina cała Cielęcina cała Wieprzowina cała Kurczak chudy Gęś średnio tłusta Kaczka	16 23 12 37 34 35	74 75 59 80 67 71	15,6 15,2 13,6 14,2 10,7 11,4	7 6,2 26,1 2,0 19,8 15,0	1,1 1,0 0,6 1,1 1,0 0,9	520 490 1200 310 840 760

ZWIERZĘTA RZEŹNE

TRZODA CHLEWNA - podział w zależności od jakości mięsa, stopnia umięśnienia, ilości tłuszczu

1 - Typ mięsny - największa wartość przerobowa i odżywcza

2 - Typ mięsno-słoninowy

3 - Typ słoninowy

Typ mięsny: mięso nieprzetłuszczone, kruche, soczyste, słonina cienka

(Rasy: wielka biała angielska, wielka biała polska, wielka biała pomorska, biała zwisłoucha) - bekony, szynki, wędliny suszone

Typ mięsno-słoninowy: mięso poprzerastane tłuszczem, delikatne, słonina stosunkowo cienka

(Rasy: biała ostroucha, puławska, złotnicka) - na cele kulinarne, do produkcji wędlin niepodsuszanych

Typ słoninowy (świnie nieuszlachetnione - dojrzewają późno, wolno rosną): mięso ciemne, chude, mało soczyste, słonina gruba, jędrna, topliwa

Produkcja wędlin suszonych

Głowa - wędliny podrobowe

Karkówka - wędzonki, wędliny

Schab - konserwy, wędzonki

Biodrówka - wędliny także podrobowe

Szynka - konserwy, szynki wędzone, gotowane

Łopatka - konserwy, wędzonki, wędliny

Golonka

Podgardle - wędzonki, wędliny, także podrobowe

Boczek - konserwy, wędzonki, wędliny

Żebra - wędzonki, konserwy

Pachwina - wędliny podrobowe, wytop

Nogi - wyroby garmażeryjne

Słonina - wytop, konserwy, wędzonki

Ogon - wyroby garmażeryjne

BYDŁO

Typy użytkowe (główne):

• mięsny (rasy: aberdeen angus, hereford)

• mleczny (rasy: jersey, polska czerwona)

Typy użytkowe (pośrednie, mieszane):

• mleczno-mięsny i mięsno-mleczny (rasy: nizinna czarno-biała, polska czerwona, simentalska)

Największa wartość odżywcza: polędwica, udziec, łopatka

Części zasadnicze wołowiny: konserwy, wędliny, także podrobowe, wyroby garmażeryjne, cele kulinarne.

Ocena świeżości mięsa:

Metoda organoleptyczna: barwa, zapach, konsystencja mięśni, smak (po ugotowaniu w wodzie bez przypraw).

Choroby zwierząt rzeźnych:

• Zaraźliwe - niebezpieczne dla człowieka: gruźlica, wąglik, nosacizna, pryszczyca, różyca, bruceloza, wścieklizna; inne: pomór bydła, pomór świń

Produkcja w tys. ton wagi żywej: trzoda (2537), bydło (618), cielęta (60), owce (5,6), konie (37), kozy i króliki (8).

Spożycie w kg/osobę: mięso wieprzowe (39), wołowe (4), inne gat. mięsa (5,3).

MLEKO

Płynna wydzielina gruczołów mlecznych ssaków (kóz, krów, kóz):

Składniki mleka krowiego	Zawartość %
Woda tłuszcz kazeina inne białka laktoza inne związki organiczne związki mineralne	87,7 3,4 2,5 0,7 4,8 0,2 0,7

Wyróżniki jakości MLEKA: barwa (biała z odcieniem żółtawym), konsystencja (płynna), zapach, smak, świeżość (oznaczanie kwasowości).

Kierunki przetwarzania:

• mleko spożywcze,

• śmietanka i śmietana,

• napoje fermentowane (jogurt, kefir, mleko acidofilne, kumys)

• sery

• mleko w proszku

• masło

• preparaty białkowe

DRÓB

Typy użytkowe kur:

• nieśne - hodowlane, produkcja jaj ok. 200 szt/rok (rasy: Leghorn),

• mięsne - użytkowe na mięso (rasy: Cornish, White Amerikan)

• ogólnoużytkowe - jaja, mięso, pierze (White Rock, Sussex)

• amatorskie - karłowate, ozdobne

Wykorzystanie mięsa:

• tuszki drobiowe,

• podroby - serce, żołądki, wątroba, tłuszcz,

Produkcja: wędzonki - piersi, uda, całe tuszki, wędliny z dodatkiem innych gatunków mięsa, konserwy, koncentraty rosołowe, wyroby garmażeryjne,

Produkcja - 1482 tys. ton wagi żywej,

Spożycie - 23,5kg/osobę.

Choroby:

• Zakaźne - pomór rzekomy ptaków, cholera, gruźlica, salmonelloza, pleśniawka,

• Inwazyjne - krętkowica, glistnica, tasiemczyca.

Kryteria oceny jakości tuszek: budowa, umięśnienie, stopień otłuszczenia, wykrwawienia, dokładność usunięcia upierzenia, barwa skóry, tłuszczu, zapach

Jaja: Spożycie około 200szt/osobę/rok

Skład chemiczny całego jaja:

Składniki	Zawartość %
Białko Tłuszcz Składniki mineralne Składniki rozp. w wodzie (cukry, kwasy) Woda	12,5 10,7 0,9 1,0 74,9

Ocena jakości jaj: wielkość, kształt, wygląd skorupy, czystość, całość skorupy, zapach, treść jaja (prześwietlenie), świeżość jaj.

Jajo: skorupka, błona podskorupowa, komora powietrzna, żółtko, tarczka zarodkowa, chalazy, białko.

Przetwory:

• mrożona masa jajowa / żółtkowa / białkowa,

• proszek z masy jajowej / żółtkowej / białkowej,

• albumina krystaliczna.

RYBY

Do części jadalnych ryb zalicza się: mięśnie, wątrobę, gruczoły płciowe.

Podział ryb wg zawartości tłuszczu:

• chude - dorszowate, szczupak

• średniotłuste - karpiowate, okoniowate, halibut,

• tłuste - śledziowate, makrelowate, tuńczykowate, łososiowate

Skład chemiczny w %:

Ryby	Woda	Białko	Tłuszcze	Sole mineralne
Chude Średniotłuste Tłuste	81,8 77,2 68,6	16,4 19,0 20,0	0,5 2,5 10,0	1,3 1,3 1,4

Wyróżniki jakości:

• prawidłowość budowy, umięśnienia,

• uszkodzenia na zewnętrznych powłokach,

• wygląd oczu - wypukłe u świeżych,

• wygląd skrzeli,

• wygląd skóry - bez plam,

• konsystencja mięsa sprężysta,

• oprawienie - dokładne.

ODBIÓR SUROWCA

Skup, klasyfikacja - rozdzielanie na klasy różniące się jakością, czyszczenie.

Odbiór surowców z gospodarstw rolnych: bezpośrednio przez zakłady przemysłowe, za pośrednictwem skupów.

Skup surowców rolnych odbywa się na podstawie: umów kontraktacyjnych (rolnicy mają zapewniony zbyt po zagwarantowanej cenie, zakłady przemysłowe zapewniają terminową dostawę surowców w odpowiedniej ilości i jakości), bez umów.

Skup i transport surowców rolnych

Ważne zagadnienia ze względów technologicznych, technicznych, organizacyjnych z powodu:

• masy surowców,

• rozdrobnienia gospodarstw rolnych,

• sezonowość produkcji,

• różnej trwałości i jakości,

• lokalizacji zakładów,

• stanu dróg (szczególnie zimą),

• specjalnych środków transportu.

CZYSZCZENIE SUROWCA

• Wstępne - przed magazynowaniem - ułatwia utrwalanie surowca, przez usunięcie zanieczyszczeń - oszczędność w transporcie i magazynowaniu,

• Zasadnicze - po przejściu surowca z magazynu na linię produkcyjną.

Podział zanieczyszczeń:

• mineralne - ziemia, piasek, kamienie,

• roślinne - słoma, plewy, nasiona chwastów,

• zwierzęce - sierść, pierze, cząstki kału, szkodniki zwierzęce,

• chemiczne - pozostałości środków chemicznych używanych do zwalczania chwastów, szkodników, chorób,

• mikrobiologiczne - powodowane zakażeniem mikroorganizmami różnego typu
  i w różnej ilości.

Skuteczne czyszczenie powinno:

• efektywnie oddzielać zabrudzenia od zabrudzonego surowca,

• usuwać zanieczyszczenia poza czyszczony materiał,

• nie uszkadzać oczyszczonego surowca,

• ograniczać zakażenia wtórne (rekontaminację).

Czyszczenie surowca: względy higieniczne, względy technologiczne i techniczne.

Czyszczenie uwzględnia: rodzaj surowca, rodzaj zanieczyszczeń.

Czyszczenie ziarna zbóż:

Podczas młocki - oddziela się ziarno od plew, słomy, chwastów, kamieni.

W magazynach zbóż.

Młyny i kaszarnie.

• Czyszczenie czarne - usuwanie zanieczyszczeń luźno występujących w masie ziarna (młocka, magazyny),

• Czyszczenie białe - usuwanie brudu z powierzchni ziarna na sucho lub na mokro (młyny).

Urządzenia do czyszczenia: wialnie, tryjery, żmijki, oddzielacze magnetyczne, obłuskiwacze, szczotkarki, płuczki.

Czyszczenie okopowych warzyw i owoców:

Czynniki brane pod uwagę: gatunek surowców, kierunek przetwarzania, struktura surowca, stopień zanieczyszczenia (ilość i jakość).

Czyszczenie odbywa się w urządzeniach służących do mycia, moczenia i przenoszenia surowca.

Urządzenia używane do czyszczenia: zamaczalniki, płuczki (myjki łapowe, szczotkowe, natryskowe, wodno-powietrzne, ślimakowe, wibracyjne).

Zamaczalniki - zbiorniki metalowe lub betonowe zaopatrzone w doprowadzenie czystej wody oraz w 2 odprowadzenia zużytej wody (dolne - woda z zanieczyszczeniami ciężkimi; górne - woda z zanieczyszczeniami unoszącymi się na powierzchni).

Płuczki:

Łapowe - zbudowane z wanny o zaokrąglonym dnie rusztowym z wałem z umocowanymi spiralnie łapami, które przesuwają surowiec w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu wody myjącej.

Szczotkowe - zbudowane z wanny z zestawem szczotek myjących, wykonanych z materiałów różnej twardości i obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu surowca.

Natryskowe - surowiec znajdujący się na przesuwającej się taśmie jest myty natryskiem strumienia wody o regulowanym ciśnieniu, dostosowanym do mechanicznej wytrzymałości mytego surowca.

Czyszczenie mleka

• w gospodarstwach rolniczych (cedzidła)

• w punktach skupu (filtry)

• zakłady mleczarskie (wirówki czyszczące)

Filtry - kształt dysków lub walców, usuwają zanieczyszczenia mechaniczne, które zatrzymywane są na warstwie specjalnej tkaniny lub waty umieszczonej między dwiema metalowymi siatkami.

Wirówki czyszczące do mleka - wykorzystanie siły odśrodkowej (tysiące razy większe od siły ciężkości) prowadzi do usunięcia z mleka większości drobnych zanieczyszczeń mechanicznych i dużą część drobnoustrojów, których masa właściwa jest zwykle większa od 1.

Bąk wirówki czyszczącej wykonuje 6-8 tys. obrotów/min - usuwane są: pleśnie, drożdże, leukocyty, komórki wymienia, znaczna część bakterii.

Czyszczenie jaj - stosuje się metody ręczne lub maszynowe.

Metody:

• na sucho,

• na mokro - większa skuteczność, gdy stosuje się detergenty (wskutek usuwania zewnętrznej osłony skorupy zostają odsłonięte jej pory, co ułatwia dostęp powietrza i płynu do treści jaja)

Woda stosowana do mycia jaj nie może zawierać związków żelaza (>3mg Fe w 1l); temperatura wody wyższa co najmniej 10°C niż jaj, nie następuje jej zasysanie przez pory do wnętrza.

WYKŁAD III

Mycie ryb:

Przed obróbką mechaniczną - mycie w strumieniu bieżącej wody (usuwane słabo osadzone łuski).

Urządzenia: pionowe płuczki bębnowe, poziome płuczki natryskowo-bębnowe.

Czyszczenie zwierząt rzeźnych po uboju:

W celu otrzymania czystych tusz zwierzęcych, po uboju i wykrwawieniu zwierząt usuwa się głowę, racice, ściąga się skórę i usuwa narządy wewnętrzne.

Proces obróbki dostosowany do gatunku zwierzęcia, np. oparzanie i usuwanie szczeciny -trzoda chlewna.

Mycie tusz zwierząt rzeźnych i drobiu:

W uboju żywca przed podziałem tusz na elementy przeprowadza się doczyszczanie i płukanie.

Po wypatroszeniu drobiu wykonuje się wewnętrzne i zewnętrzne mycie tuszek.

USUWANIE CZĘŚCI NIEJADALNYCH Z SUROWCÓW:

Obieranie termiczne (obwarzanie) - zanurzanie owoców (od pół do kilku minut) ze skórką łatwo oddzielającą się na gorąco we wrzącej wodzie - pomidory.

Obieranie termiczno-chemiczne - zanurzanie w prawie wrzącym 1-2% roztworze NaOH - następuje hydroliza pektyn i oddzielanie się skórki, którą spłukuje się silnym strumieniem wody - śliwki, brzoskwinie, ziemniaki, marchew.

Opalanie powierzchniowe (obżarzanie) - opalanie powierzchniowe za pomocą gazów spalinowych w temp. ok. 1200ºC, następnie spłukanie zwęglonej łupiny wodą o ciśnieniu
2-3 MPa - ziemniaki.

Traktowanie parą wodną - surowce przesuwają się na taśmie siatkowej w tunelu, gdzie są traktowane obustronnie parą wodną o ciśnieniu 0,6-0,7 MPa i temp. ok. 160ºC w ciągu krótkiego czasu- ziemniaki, marchew.

Odszypułczanie za pomocą odrywarek lub odszypułczarek - specjalna konstrukcja wałków chwyta szypułki i odrywa od owoców - wiśnie, czereśnie, truskawki, porzeczki.

Drylowanie - usuwanie pestek w drylownicach lub odpestczarkach - wiśnie, czereśnie, śliwki.

Odcinanie końców fasoli w odcinarkach - obrotowy bęben z licznymi wężykowatymi otworami, w które wpadają strąki, a wystające końce są obcinane nożami, ślizgającymi się po powierzchni bębna.

Usuwanie kiełków w odkiełkownicach - bęben obrotowy z otworami sitowymi oraz znajdujący się z nim wirnik z listwami - słód.

Polerowanie odbywa się za pomocą wirujących szczotek lub tarcia ziarna o ziarno
w obrotowych bębnach, których wewnętrzna powierzchnia jest wyłożona drewnianymi listwami - słód, groch, ryż.

Łuszczenie (w łuszczarkach, obłuskiwaczach rzutowych) - usunięcie zanieczyszczeń mineralnych i oddzielenie zewnętrznej warstwy łuski, bródki i zarodka.

Szczotkowanie (szczotkarki bębnowe i stożkowe oraz poziome) - doczyszczenie z pyłu
i resztek obłuskowin. - Ziarno zbóż w młynach i kaszarniach.

Odpierzanie drobiu:

• oparzenie - rozluźnia torebki piórowe, co ułatwia skubanie. W oparzalnikach wodą (kąpiel lub natrysk) w zależności od temperatury i czasu trwania dzieli się na:

półoparzanie - 51-54ºC przez 45-90s (drób do mrożenia),

oparzanie łagodne - 55-60ºC przez 30-75s (drób do mrożenia),

oparzanie silne - 65-75ºC przez 30-60s (drób wodny- gęsi).

• Skubanie: ręczne (gęsi - zachowanie pierza), mechaniczne (skubarki bębnowe z wirującym dnem wyposażone w krótkie palce gumowe (czas skubania 30-60s)

PRODUKTY SPOŻYWCZE I ICH JAKOŚĆ

Kryteria jakości i wartości handlowej produktów spożywczych

Jakość jest to ogół cech i właściwości wyrobu, decydujący o zdolności wyrobu do zaspokajania stwierdzonych lub przewidywanych potrzeb (PN-EN 28402:1993).

Jakość w ujęciu kompleksowym traktuje się jako zespół cech jakościowych określanych jako kryteria jakościowe

Kryteria jakościowe:

1. cechy organoleptyczne lub sensoryczne,

2. wartość odżywcza i zdrowotna,

3. dyspozycyjność.

Cechy organoleptyczne - wrażenia powstające w świadomości ludzkiej pod wpływem bodźców zewnętrznych odbieranych przez narządy zmysłów:

• wzrok - barwa, kształt, wielkość, przezroczystość, połysk, porowatość, jednorodność, struktura,

• węch - zapach,

• smak - smak

• dotyk - twardość, elastyczność, kruchość, szorstkość, gładkość,

• słuch - chrupkość.

Najwięcej wrażeń odbieranych jest za pomocą wzroku.

Ocena wzrokowa dokonywana jest zazwyczaj jako pierwsza:

• barwa - może być mierzona metodami fizycznymi, określają ją trzy cechy:

a) ton - jakość barwy - wrażenie uwarunkowane pobudzeniem promieniowania o określonej długości fali, np. λ=530nm odpowiada barwa zielona

b) nasycenie barwy - większe lub mniejsze zbliżenie białej przy takim samym tonie barwy,

c) jasność barwy - zależy od natężenia światła.

Kryteria jakości i wartości handlowej produktów spożywczych.

• Barwa produktów uwarunkowana jest występowaniem w nim substancji barwnych,

• Obecność cząsteczek grup chromoforowych (ugrupowania atomów zawierających podwójne wiązania) - etylenowa, karbonylowa, azowa, nitrowa.

• Z grupami chromoforowymi mogą współdziałać grupy auksochromowe potęgujące barwę, np. hydroksylowa, metylowa, aminowa.

Klasyfikacja barwników ze względu na pochodzenie:

• naturalne, występujące w surowcach spożywczych,

• powstające w czasie procesów,

• powstające w czasie procesów technologicznych i przechowywania żywności,

• barwniki celowo dodawane do żywności.

Naturalne barwniki: karotenoidy, barwniki porfirynowe, flawonoidy.

Karotenowce - charakteryzują się barwą żółtą do czerwonej i spełniają wiele funkcji, np. aktywność witaminy A. Występują w owocach, warzywach, rybach, jajach, liściach. W środowisku naturalnym są trwałe, w zmienionym ulegają utlenieniu, np. powierzchnia masła odbarwia się.

Karotenoidy pod względem chemicznym dzielą się na:

• Karoteny - β-karoten - prowitamina A

• Oksykarotenoidy - ksantofile - pochodna hydroksylowa α-karotenu - luteina - liście, pochodna β-karotenu - zeaksantyna - kukurydza

Barwniki porfirynowe - występują w świecie roślin i zwierząt, biorą udział w procesach asymilacji CO₂, oddychaniu, usuwaniu z organizmu szkodliwych produktów przemiany materii.

Do najważniejszych należą:

• Chlorofile - a i b barwniki zielone roślin. Rozpad chlorofilu jest pożadany - np. dojrzewanie zielonych pomidorów, owoców

• Mioglobina- barwnik mięsa

• Hemoglobina - występuje w czerwonych ciałkach krwi.

Dwa ostatnie należą do metaloproteidów - składają się z globiny połączonej z płaskim pierścieniem porfirynowego hemu z wbudowanym do niego koordynacyjnie dwuwartościowym Fe.

Barwniki flawonoidowe - wykryto około 200. W zależności od stopnia utlenienia części alifatycznej trójwęglowej podzielono je na 12 grup: katechiny (najmniej utlenione), leukoantocyjany, dihydrochalkony, chalkony, flawanony, izoflawanony, flawanole, flawony (barwa zwykle żółta), izoflawony, antocyjany (zabarwienie czerwone, niebieskie lub fioletowe), aurony, flawonole (najbardziej utlenione).

Związki flawonoidowe - są prekursorami nieenzymatycznego i enzymatycznego ciemnienia, przeciwutleniaczami i utleniaczami kwasu α-askorbinowego i tłuszczów, czynnikami smakowo-zapachowymi, i struktury owoców i warzyw. Niektóre z nich - katechiny, zaliczane są do garbników roślinnych żywnościowych.

Barwniki powstające w czasie procesów technologicznych i przechowywania żywności:

• naturalna barwa jest wskaźnikiem jakości gotowych produktów,

• procesy i operacje technologiczne (ogrzewanie, zamrażanie, suszenie, itp.) mogą być przyczyną częściowej utraty barwników naturalnych,

• dlatego stosuje się zabiegi utrwalające barwę (peklowanie mięsa, blanszowanie warzyw w wodzie, a nie w parze, pakowanie w opakowania hermetyczne w gazach obojętnych, puszki z powłokami ochronnymi przed korozją),

Niekorzystne zmiany w zabarwieniu żywności w czasie produkcji spowodowane nieenzymatycznymi reakcjami brązowienia:

• reakcja karbonylowoaminowa (reakcja Maillarda),

• karmelizacja

• reakcje oksydatywne

Nieenzymatyczne brązowienie żywności - pożądane: prażenie kawy, wypiek pieczywa.

Zapobieganie powstawaniu tych reakcji:

• usunięcie, np. cukrów (w proszku jajecznym, ziemniakach, cukier poddaje się fermentacji kwasu mlekowego lub utlenieniu do kwasu, wykorzystując preparaty zawierające oksydazę glukozową i katalazę; owoce - dodatek SO₂ i siarczynów

Czynniki środowiska wpływające na nieenzymatyczne brązowienie żywności:

• temperatura (podwyższenie o 10ºC przyspiesza 5-8 razy reakcję),

• zawartość wody (10-30% max szybkość reakcji),

• stężenie jonów wodorowych (pH poniżej 3 hamuje),

• obecność tlenu,

• obecność metali (jony Fe lub Cu przyspieszają), mogą też hamować tworząc nierozpuszczalne kompleksy z białkami.

WRAŻENIA WĘCHOWE

Człowiek rozróżnia kilkanaście tysięcy zapachów.

Najmniejsze wyczuwalne w powietrzu stężenie substancji zapachowej - próg wrażliwości zapachowej (różny dla różnych substancji).

Wartości stężenia substancji zapachowej oznacza się w wodzie, np. wartość progowa dla etanolu wynosi 0,1g/dm³.

Zapach produktu spowodowany jest przez wiele substancji występujących w nim, zwykle
w stężeniu 1-100 ng/g.

Między smakowitością a zapachem - zjawisko synergistyczne.

Niektóre substancje decydujące o zapachu są syntetyzowane bezpośrednio w czasie dojrzewania roślin - powstają główne składniki aromatu: estry, terpeny.

Inne substancje zapachowe - powstają w wyniku reakcji zachodzącej tuż po zbiorze - prekursorami mogą być np. peptydy zawierające siarkę, z których pod wpływem enzymów powstają siarczki o silnym zapachu (np. cebula).

Substancje zapachowe są wytwarzane w procesach technologicznych - metody termiczne, biologiczne.

W technologii żywności stosuje się także aromatyzowanie produktów przez dodawanie substancji smakowo-zapachowych naturalnych i syntetycznych.

SMAK PRODUKTU

Oznacza całość wrażeń doustnych (ogólnie). Ilość wydzielanej śliny wpływa na doznawane wrażenia smakowe.

Podstawowe smaki: słodki, kwaśny, słony, gorzki, cierpki.

WRAŻENIA DOTYKOWE

Odbierane za pomocą mechanoreceptorów rozmieszczonych na powierzchni ciała i w nieco głębszych warstwach skóry w ścięgnach i mięśniach. Ocenę cech fizyczno-mechanicznych składających się na strukturę i konsystencję produktu wykonuje się również metodami instrumentalnymi.

WRAŻENIA SŁUCHOWE

Ocena niektórych cech składających się głównie na strukturę i konsystencję produktu - chrupkość pieczywa, jędrność owoców, kruchość gotowanego mięsa.

Obiektywizacja oceny sensorycznej: zapewnienie odpowiednich warunków (temperatura, oświetlenie, wilgotność, wyeliminowanie obcych zapachów, hałasu, odpowiednie przygotowanie próbki), wykonanie oceny przez zespół osób wykwalifikowanych.

WARTOŚĆ ODŻYWCZA

Podstawową funkcją produktów spożywczych jest zaspokajanie potrzeb pokarmowych organizmu ludzkiego.

Potrzeby te są wynikiem konieczności utrzymania działalności życiowej, której przejawem są procesy przemiany materii i energii, określane ogólnie jako metabolizm.

Przemiany metaboliczne - procesy rozkładu substancji złożonych na prostsze, oraz procesy syntezy skomplikowanych związków i włączanie ich do złożonych struktur komórkowych
i tkankowych.

Procesy rozkładu połączone najczęściej z utlenianiem i wydzielaniem energii w różnej postaci (ciepła, energii mechanicznej, chemicznej, elektrycznej, promieniowania) nazywane są katabolizmem.

Procesy budowy składników ustrojowych, wymagające dostarczenia energii nazywane są anabolizmem.

Do prawidłowego przebiegu procesów życiowych muszą być zachowane sprzyjające warunki środowiska zewnętrznego: odpowiednia temperatura, ciśnienie, światło, skład atmosfery oraz dostarczenie tlenu, wody, pożywienia.

Wartość odżywcza zależy od tego w jakim stopniu produkt spożywczy jest w stanie pokryć potrzeby organizmu.

Kryteria oceny wartości odżywczej: skład chemiczny produktu, strawność, przyswajalność, wartość energetyczna, wartość biologiczna składników odżywczych.

Składnik odżywczy - naturalna część składowa środka spożywczego (tzw. składnik pokarmowy) lub część dodana umyślnie (np. witamina), stanowiąca najmniejszą cząstkę organiczną lub nieorganiczną, którą po uwolnieniu w procesie trawienia organizm może wchłonąć w przewodzie pokarmowym i wykorzystać do swoich celów.

Składniki pokarmowe - składniki odżywcze: aminokwasy, kwasy tłuszczowe, cukry proste, witaminy, jod, wapń, itp.

Wartość odżywcza jest związana tylko z ilością suchej substancji (s.s.), czyli pozostałości po usunięciu wody z żywności. Woda nie jest składnikiem odżywczym.

Stosując kryterium wartości odżywczej dzielimy substancje zawarte w produktach spożywczych na:

• składniki odżywcze niezbędne i składniki odżywcze nie niezbędne,

• substancje niebędące składnikami odżywczymi, obojętne lub nawet szkodliwe dla zdrowia,

Składniki odżywcze niezbędne - składniki, których organizm ludzki bezwzględnie potrzebuje do życia i nie jest w stanie ich syntetyzować lub syntetyzuje w niewystarczającej ilości, dlatego muszą być dostarczane w pożywieniu.

Składniki odżywcze nie niezbędne - składniki, które organizm wykorzystuje jako pożywienie, ale mogą być zastąpione przez inne składniki odżywcze lub syntetyzowane przez organizm
z innych składników.

Stosując kryterium pochodzenia składników zawartych w produktach spożywczych dzielimy je:

• składniki naturalne występujące w żywności,

• składniki celowo dodawane do produktów spożywczych,

• składniki przypadkowo dostające się do żywności w czasie produkcji, transportu, przechowywania, dystrybucji, obróbki kulinarnej

Głównym źródłem energii są cukrowce i tłuszcze, a następnie białka.

Do celów energetycznych mogą być wykorzystywane także: niektóre kwasy organiczne, alkohole. Ilość energii, jaką organizm może uzyskać z jednostki masowej poszczególnych składników jest różna - określają ją równoważniki energetyczne.

Równoważniki energetyczne są ustalane przez spalanie substancji przy zwiększonym ciśnieniu tlenu (w bombie kalorymetrycznej) i są one równe ciepłu spalania:

• cukrowce - 4,1 kcal (17,2kJ),

• tłuszcze - 9,45 kcal (39,6kJ),

• białka - 5,65 kcal (23,7kJ).

Zapotrzebowanie energetyczne organizmu zależy od czynników, takich jak: wiek, masa ciała, płeć, klimat, wysiłek fizyczny.

Podstawowa przemiana materii - najmniejsza ilość niezbędna do utrzymania życia, mierzona
u ludzi przebywających w komfortowych warunkach otoczenia, przy zupełnym odprężeniu fizycznym i psychicznym, w 3-4h po zwykłym posiłku.

• Osoba dorosła 4,19kJ/1 kg masy ciała/h.

Przykłady wzrostu zapotrzebowania energetycznego:

• praca umysłowa - niewielki wzrost

• praca fizyczna - 5,86kJ/kg/h

Dobowe energetyczne zapotrzebowanie:

• przy pracy umysłowej - 10MJ

• przy umiarkowanej fizycznej - 12,5-14,6MJ

• przy ciężkiej fizycznej - do 25MJ.

Artykuły spożywcze są mieszaniną różnych związków: białka, cukrowce, tłuszcze, witaminy, sole mineralne, woda, substancje nadające smak, zapach, barwę (alkohole, aldehydy, ketony, alkaloidy).

Składniki budulcowe - budowa komórek, organów, kości, mięśni (białka, a także sole mineralne i woda)

Składniki energetyczne - po ich rozłożeniu organizm czerpie energię (tłuszcze, cukrowce, częściowo białka).

Składniki regulujące - niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu i przebiegu procesów życiowych (witaminy, składniki mineralne, enzymy).

Produkty spożywcze dostarczające podstawowych składników:

BIAŁKO - drób, mięso, sery, nasiona roślin strączkowych, mleko, ryby, jaja.

CUKROWCE - mąka, kasze, pieczywo, cukier, ziemniaki, miód, ciastka, wyroby cukiernicze

TŁUSZCZE - smalec, łój wołowy, oleje, margaryna, masło, tran.

WITAMINY - świeże owoce, świeże warzywa

Dieta zbilansowana zawiera 50-60 niezbędnych składników odżywczych. Wyróżnia się w niej: 3 podstawowe składniki żywności (białka, cukrowce, tłuszcze oraz ich pochodne), 2 grupy składników odżywczych (witaminy i sole mineralne), inne związki mające znaczenie odżywcze, np. niektóre kwasy organiczne, alkohole itp.

SKŁADNIKI ŻYWNOŚCI I ICH WŁAŚCIWOŚCI

BIAŁKA:

tworzą zrąb komórek i tkanek, występują w enzymach, hormonach, ciałach odpornościowych, uczestniczą w wielu procesach - regulacja pH, ciśnienia osmotycznego, krzepnięcia krwi.

Budowa białek: w zależności od liczby aminokwasów tworzących peptydy wyróżnia się:

• dwupeptydy - utworzone z 2 aminokwasów,

• oligopeptydy - 3-10 aminokwasów,

• polipeptydy - 11-100 aminokwasów,

• makropeptydy - ponad 100 aminokwasów.

Z około 20 rożnych aminokwasów może powstać niezliczona liczba różnych białek, różniąca się strukturą molekularną. Na strukturę tę składa się określona budowa łańcuchów polipeptydowych, sposób ich powiązania, i ułożenia przestrzennego, czyli konformacja. Od tego zależą właściwości fizyczne, chemiczne, biologiczne i technologiczne białek.

Poziomy budowy cząsteczek białek: struktury: pierwszorzędowa, drugorzędowa, trzeciorzędowa, czwartorzędowa.

Pierwszorzędowa struktura białek - oznacza jakie aminokwasy i w jakiej ilości oraz kolejności (sekwencji) występują w łańcuchu polipeptydowym - jest ona uwarunkowana dziedzicznie (kodowana genetycznie) → struktura wtórna obejmująca 3 następne poziomy budowy cząsteczki białka.

Sekwencja aminokwasów: Gli-Ala-Asp-Leu-Fen-

Ogólny wzór aminokwasu: N₂H - C(R) - COOH

Poszczególne łańcuchy peptydowe połączone są wiązaniami wodorowymi.

Struktura drugorzędowa - sposób i stopień zwinięcia łańcucha polipeptydowego. Zwinięcie łańcucha polipeptydowego w formie śruby: w prawo - tzw. struktura α-heliksu, w lewo - tzw. struktura β-heliksu. Ułożenie płasko obok siebie łańcuchów polipeptydowych tzw. struktura
β, czyli pasmowa, albo dywanowa.

Struktura trzeciorzędowa - określa sposób i stopień pofałdowania i zwinięcia spirali białkowej - heliksy w zbity twór kulisty kłębek - dotyczy białek globularnych.

Struktura czwartorzędowa - określa stopień polimeryzacji lub asocjacji cząsteczek białka lub łańcuchów polipeptydowych w większe agregaty.

Zmiany lub pozbawienie białek właściwości naturalnych, spowodowane trwałymi przemianami przestrzennej struktury makrocząsteczek nazywane są denaturacją.

Podział białek -

• Proteiny (białka proste) - złożone z aminokwasów,

• Proteidy (białka złożone) - oprócz aminokwasów zawierają inne składniki (grupy prostetyczne)

Białka proste ze względu na kształt cząsteczki dzieli się na globularne i fibrylarne.

Białko włókienkowe (fibrylarne) ma cząstkę wydłużoną o strukturze drugorzędowej (pasmowej) i szczątkowej strukturze trzeciorzędowej, przejawiającej się zwinięciem łańcuchów polipeptydowych względem siebie w postaci „liny okrętowej”. Odznacza się trwałą budową, oporne na działanie rozpuszczalników i enzymów, stanowi w komórkach białko strukturalne
i podporowe, np. keratyna, kolagen. Skleroproteiny także są zaliczane do białek fibrylarnych.

Białko globularne - kształt zbliżony do kuli. W strukturze drugorzędowej dominuje forma
α-heliksu, dobrze rozwinięta jest struktura trzecio- i czwartorzędowa. Dobrze rozpuszczalne w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli, występuje w cieczach ustrojowych, w białkach zapasowych roślin. Dzieli się na protaminy (mała masa cząsteczkowa stąd zaliczane do polipeptydów), białka globularne właściwe.

Białka globularne właściwe:

• Albuminy - rozpuszczają się w wodzie

• Globuliny - nie rozpuszczają się w wodzie, lecz w roztworach soli obojętnych (NaCl),

• Gluteliny - nie rozpuszczają się w wodzie i w roztworach soli obojętnych, natomiast rozpuszczają się w rozcieńczonych roztworach kwasów i zasad,

• Prolaminy - rozpuszczają się w alkoholach (70-80% r-r etanolu),

• Skleroproteiny - nie rozpuszczają się w wodzie ani w rozcieńczonych roztworach kwasów i zasad, są oporne na działanie enzymów proteolitycznych przewodu pokarmowego ludzi - białka fibrylarne - głównie w organizmach zwierzęcych (tkanka łączna i podporowa - kolagen, kości),

• Histony - rozpuszczają się w wodzie, rozcieńczonych roztworach kwasów,

• Protaminy - dobrze rozpuszczalne w roztworach kwasów - silnie zasadowe
  (w plemnikach ryb).

Białka złożone:

• Chromoproteidy - grupa prostetyczna to barwniki jak układ hemowy w hemoglobinie, mioglobinie; flawiny w niektórych enzymach oddechowych, związki karotenowe
  w purpurze wzrokowej,

• Glikoproteidy - grupa prostetyczna - cukry proste (glukoza), aminocukry i ich
  N-acylowe pochodne, kwasy uronowe (glukuronowy),

• Fosfoproteidy - zawierają 1% fosforanu w postaci kwasu ortofosforanowego związanego estrowo z grupami OH seryny i treoniny (białka mleka - kazeina, witelina - żółtka jajka).

Podział białek oparty na wspólnym występowaniu w różnych surowcach: substancje białkowe ziarna zbóż - gluten, białka mleka, białka tkanki mięśniowej.

Wartość odżywcza białek - ich przydatność jako materiału niezbędnego do syntezy i budowy złożonych struktur w organizmie, dlatego zależy od jego strawności i składu aminokwasowego.

Aminokwasy niezbędne (egzogenne): fenyloalanina, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, treonina, tryptofan, wanilina.

Białko pełnowartościowe (kompletne) - zawierające wszystkie niezbędne aminokwasy
w odpowiednich proporcjach, gdyż w jego w jego wykorzystaniu obowiązuje prawo minimum (prawo Liebiga - absolutny brak któregokolwiek z niezbędnych czynników uniemożliwia rozwój a niedobór hamuje ten rozwój).

• powoli absorbowane w organizmie i efektywnie wykorzystywane,

• białko żywności pochodzenia zwierzęcego ma większą wartość biologiczną niż pochodzenia roślinnego,

• białko „optymalne” - białko całego jaja.

Zapotrzebowanie na białko zależy od: masy ciała, wieku, płci, stanu fizjologicznego.

Dla dorosłych: 1g/kg masy/dobę (co najmniej 1/3 białko zwierzęce).

Dla niemowląt: 3,5g/kg masy/dobę.

Niedobór białka powoduje: zahamowanie wzrostu i rozwoju młodych osób, niedokrwistość niedobarwliwą, zmiany w wątrobie, zmniejszenie odporności.

Białko jest efektywnie wykorzystywane, gdy w diecie znajduje się wystarczająca ilość cukrowców i tłuszczów. Zalecenia:

• 50-60% potrzeb energetycznych pokrywanych przez cukrowce,

• 25-30% pokrywane przez tłuszcze,

• 10% pokrywane przez białko.

Właściwości funkcjonalne białek - właściwości białek wykorzystywane w celu otrzymania wielu produktów spożywczych oraz poprawienia cech sensorycznych gotowych produktów. Najważniejsze właściwości: rozpuszczalność, zwilżalność, lepkość, sorpcja, pęcznienie, rehydtatacja, utrzymywanie wody, denaturacja, żelowanie, tworzenie błon, włókien, ciasta, tworzenie emulsji i jej stabilizacja, właściwości pianotwórcze.

Przykłady wykorzystania białek i ich właściwości:

• denaturacja cieplna białek serwatkowych - otrzymywanie serów,

• żelowanie - galarety mięsne, rybne,

• utrzymywanie wody - w mięsie korzystnie wpływa na wydajność, większą wydajność ciasta,

• właściwości pianotwórcze - białka jaja kurzego wykorzystywane do nadawania tekstury wyrobom cukierniczym.

CUKROWCE

(sacharydy z łacińskiego, dawniej węglowodany) - w roślinach i zwierzętach są czynnikami strukturotwórczymi i składnikami zapasowymi. Związki zawierające grupę cukrową
(-COCHOH-) lub produkt jej pierwszej reakcji, charakteryzują się stosunkiem wodoru i tlenu takimi jak w wodzie.

W cukrowcach ułożenie grup hydroksylowych i wodoru w cząsteczce składa się na konfigurację przestrzenną i tworzenie izomerów. Konfiguracja przy ostatnim asymetrycznym atomie węgla decyduje o przynależności cukru do szeregu L lub D.

Wiązania glikozydowe - powstają pomiędzy grupą karbonylową (aldehydową lub ketonową) jednej cząsteczki cukru a grupą karbonylową lub wodorotlenową drugiej cząsteczki cukru po odłączeniu wody. W wyniku tej kondensacji powstają cukry złożone.

Podział cukrów:

1. Cukry proste (monosacharydy, jednocukry)

• pentozy - L-arabinoza, D-ksyloza, D-ryboza,

• heksozy - D-galaktoza, D-glukoza, D-mannoza, D-fruktoza.

2. Cukry złożone

• kilkocukry (2-10, oligosacharydy)

dwucukry: laktoza, maltoza, sacharoza

trójcukry: rafinoza

czterocukry: stachioza

• właściwe

- pentozany: arabany, ksylany

- heksozany: celuloza, glikogen, inulina, skrobia

• kwaśne: gumy, hemicelulozy, pektyny, śluzy

Wielocukry dzieli się na:

• wielocukry właściwe - zbudowane tylko z cząstek cukru,

• wielocukry kwaśne - zawierające kwasy uronowe, czyli produkty powstałe z cukrów po utlenieniu w nich ostatniej grupy alkoholowej (pozycja C-6) do grupy karboksylowej,

Cukry proste ulegają wchłanianiu w przewodzie pokarmowym człowieka.

Cukry złożone muszą być rozłożone do cukrów prostych przez enzymy zawarte w ślinie, soku trzustkowym i jelitach (nie wszystkie poddają się temu procesowi).

Dobrze trawione są:

• cukry proste - glukoza, fruktoza - wchłaniane przez błonę jelita cienkiego
  i przechodzące do krwi, a wraz z nią do wątroby,

• dwucukry: sacharoza, maltoza, laktoza,

• wielocukry: skrobia, dekstryny, glikogen.

Dwucukry i wielocukry rozkładane na cukry proste w procesie trawienia.

Nie trawione są:

• wielocukry: kwaśne, pentozany, celuloza.

Błonnik pokarmowy - w skład wchodzi celuloza, hemicelulozy, pektyny, ligniny oraz substancje kutykularne. Skład i działanie zmienia się w zależności od rodzaju, wieku rośliny, części anatomicznych, sposobu obróbki technologicznej surowca (z młodych roślin pobudza ruchy robaczkowe jelit, ze starych działa drażniąco na błonę śluzową).

GLUKOZA (dekstroza, cukier gronowy) - cukier prosty o szczególnym znaczeniu w fizjologii żywienia. W organizmie powstaje z przemiany innych cukrów w wątrobie i krąży we krwi oraz w płynach ustrojowych.

Glukoza doprowadzona do poszczególnych komórek jest źródłem energii, która wyzwala się
w dwóch wieloetapowych procesach - glikolizie i utlenianiu wewnątrzkomórkowym.

Energia pochodząca z 1g cukrów przyswajalnych wynosi 16,7kJ (4kcal).

Energia: utrzymanie stałej temperatury ciała, pracy mięśni, serca, płuc i innych organów, przemian zachodzących w organizmie.

Przykłady wykorzystania cukrowców:

• sacharoza (buraki cukrowe, trzcina cukrowa) - otrzymywanie cukru,

• skrobia (ziemniaki, ziarno zbóż) - produkcja krochmalu, glukozy, produkcja pieczywa, w browarnictwie substrat, z którego po hydrolizie i fermentacji powstaje alkohol,

TŁUSZCZOWCE

• różnią się składem i budową,

• nierozpuszczalne w wodzie,

• dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych (aceton, benzen, chloroform, eter),

• nie tworzą polimerów złożonych z powtarzających się molekularnych jednostek,

• w składzie mają zwykle alkohol i zawsze jeden lub więcej kwasów tłuszczowych.

Tłuszcze i estry glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych:

• nasycone (między atomami węgla wiązania pojedyncze),

• nienasycone (między atomami węgla wiązania pojedyncze i podwójne).

Kwasy tłuszczowe:

• jednokarboksylowe kwasy alifatyczne, tworzące rozgałęzione łańcuchy, złożone
  z 4-26 atomów węgla o różnym stopniu nasycenia,

• ogólny wzór C_nH_2nO₂ lub CH₃(CH₂)_nCOOH

• w kwasach nienasyconych wiązania podwójne nadają cząsteczce bardziej sztywną strukturę i powodują możliwość występowania dwóch konfiguracji cis i trans,

Najczęściej występujące kwasy tłuszczowe:

Nasycone - kwas palmitynowy (C₁₆H₃₂O₂), stearynowy (C₁₈H₃₆O₂), laurynowy (C₁₂H₂₄O₂), masłowy (C₄H₈O₂),

Nienasycone - olejowy zawierający jedno podwójne wiązanie między centralnie położonymi atomami węgla i charakteryzujący się formą cis.

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe (WNKT) - mają dwa lub więcej wiązań nienasyconych.

Niektóre z tych kwasów są konieczne do wzrostu organizmu oraz przemian metabolicznych (np. cholesterolu - kwas linolowy lub arachidowy)

Organizm ludzki nie ma zdolności syntetyzowania WNKT i muszą być dostarczone
w pożywieniu - są to tzw. niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe - NNKT.

Podział tłuszczów (lipidów)

1. Tłuszcze proste

• tłuszcze właściwe (estry glicerolu i kwasów tłuszczowych)

• woski (cerydy)

2. Tłuszcze złożone- zawierają oprócz C, H, O, zwykle jeszcze P, oraz niekiedy N i S

• Fosfolipidy (fosfatydy, fosfotłuszczowce)

- fosfoglicerydy (lecytyny, kefaliny, fosfatydyloseryny, fosfoinozytydy, kwasy fosfatydowe)

- fosfosfingozydy

• Glikoproteidy

3. Pochodne tłuszczów i sterole

• wolne kwasy tłuszczowe,

• sterole

Tłuszcze jadalne - produkty przeznaczone do spożycia, składające się z substancji tłuszczowej otrzymanej z przerobu tkanek zwierzęcych i roślinnych, o konsystencji (w temp. pokojowej) stałej lub mazistej.

Oleje jadalne - postać płynna (w temperaturze pokojowej).

W tłuszczach i olejach jadalnych występują: oprócz tłuszczów prostych i złożonych alkohole tłuszczowe nierozpuszczalne w wodzie o łańcuchach prostych, związki zawierające pierścień
β-jonowy, sterole, węglowodory alifatyczne, karotenoidy, witaminy D, E, K.

Właściwości tłuszczów (znaczące w żywieniu):

1. Tłuszcze nadają smarowność żywności ułatwiającą połykanie kęsa, czynią strukturę produktu mniej zwięzłą i wytrzymałą na rozciąganie, przyczyniają się np. do kruchości mięsa, ciastek, herbatników

2. W stopionym tłuszczu można ogrzewać żywność w temperaturze wyższej od temperatury wrzenia wody, co powoduje brązowienie powierzchni, powstaje charakterystyczny smak

3. Zachowanie się tłuszczu w miarę podwyższania jego temperatury (podczas ogrzewania) - mięknie i stopniowo topi się (brak wyraźnego punktu topnienia), dalej wydziela się dym, zapala się i płonie

4. Podlega jełczeniu wskutek utleniania lub hydrolizy - zawartość tłuszczu w produkcie ma wpływ na jego trwałość

Tłuszcze wykorzystywane jako źródło energii (1g tłuszczu dostarcza w utlenieniu tkankowym 37,7kJ czyli 9kcal) oraz do syntezy fosfolipidów, hormonów i innych związków.

Zalecenia: tłuszcze spożywane w codziennej diecie powinny dostarczać ok. 30% całkowitej energii.

10% z kwasów tłuszczowych nasyconych

10% z kwasów tluszczowych jednonienasyconych

10% z kwasów tłuszczowych wielonienasyconych

WYKŁAD IV

WITAMINY

Grupa związków organicznych o bardzo różnej budowie.

• Niezbędne do normalnego rozwoju i funkcjonowania organizmu,

• Zapotrzebowanie na nie wynosi od kilku μg do kilkudziesięciu mg na 1osobę/dobę

• Muszą być dostarczane w pożywieniu, gdyż organizm nie może ich syntetyzować

• Długotrwały brak witamin - awitaminoza

• Nadmiar witamin - hiperwitaminoza

Podział witamin:

• rozpuszczalne w wodzie: C, B₁, B₂, B₅, B₆, B₁₂, folacyna, PP

• rozpuszczalne w tłuszczach - A, D, E, K

Antywitaminy - substancje uniemożliwiające wchłanianie danej witaminy lub hamujące jej działanie fizjologiczne, np. białko jaja - awidyna wiąże biotynę i czyni ją nieprzyswajalną, gotowanie jaj inaktywuje awidynę.

Witaminy są syntetyzowane głównie przez rośliny i drobnoustroje, a następnie gromadzone w surowcach roślinnych i zwierzęcych. Straty witamin - transport, przechowywanie, przetwarzanie.

Czynniki potęgujące niszczenie witamin: światło, tlen, wysokie temperatury, kwasy, zasady, promienie jonizujące.

Oporność witamin na destrukcyjne działanie czynników:

• A, D, E, K - podatne na działanie światła i tlenu - dobrze znoszą wysokie temperatury,

• C, B₁ - niszczy je działanie tlenu, światła, wysoka temperatura, odczyn zasadowy

• B₁₂, B₅ - wrażliwe na działanie tlenu i światła

• B₂, B₆ - wrażliwe na działanie światła

• H, PP - stosunkowo oporne na ww czynniki

Charakterystyka witamin i występowanie:

Witaminy	Funkcje	Produkty
Witamina A (retinol)	Czynnik wzrostowy, przeciwinfekcyjny	Tran, wątroba, ser pełnotłusty, jaja, prowitamina A w żółtych i zielonych warzywach liściastych
Witamina D (kalcyferol)	Regulacja gospodarki wapniowo-fosforanowej	Sardynki, śledzie, łosoś, makrela, masło, jaja
Witamina E (tokoferol)	Zapobiega bezpłodności, degradacji mięśni, przeciwutleniacz	Chleb ciemny, zielone warzywa liściaste (sałata, szpinak, kapusta), czosnek, groszek, fasola, jaja
Witamina K (filochinon)	Niezbędna do właściwego krzepnięcia krwi	Warzywa liściaste (kapusta, szpinak, kalafior), pomidory, olej sojowy, wątroba.
Witamina B1 (tiamina)	Pirofosforan tiaminy - grupa prostetyczna wielu enzymów - pośrednia przemiana cukrowców	Drożdże spożywcze, pieczywo razowe, wątroba, nerki
Witamina B2 (ryboflawina)	Procesy utlenienia i redukcji, funkcjonowanie narządu wzroku	Mleko, drożdże suszone, jaja
Cholina	Udział w metabolizmie tłuszczów, fosfolipidów	Wątroba, żółtko jaja, nerki
PP (niacyna)	Składnik enzymów uczestniczący w przemianie pośredniej białek, tłuszczów, i cukrowców, rozszerza naczynia krwionośne	Mięso, ryby, drożdże piekarskie, wątroba, pieczywo razowe
Folacyna	W formie koenzymu w enzymach katalizujących metabolizm jednostek jednowęglowych, w przenoszeniu grup formylowych	Zielone warzywa liściaste, mięso, wątroba, drożdże
Witamina H (biotyna)	W enzymach biorących udział w przenoszeniu CO2, grupy karboksylowej, w biosyntezie kwasów tłuszczowych	Mięso, drożdże, mleko, warzywa, czekolada
Kwas pantonenowy	Wchodzi w skład koenzymu A	Drożdże, mięso, grzyby, groch, pieczywo razowe
Witamina B6 (pirodyksyna)	Występuje w enzymach katalizujących przemiany białek, tłuszczów i cukrowców	Drożdże suszone, fasola, pieczywo, ziemniaki
Witamina B12 (kobalamina)	W postaci koenzymów i enzymów bierze udział w odwodornieniu i metylacji	Wątroba, nerki, mięso wołowe, żółtko jaja, sery, mleko, ryby
Witamina C (kwas askorbinowy)	Niezbędne do wytwarzania kolagenu, czerwonych ciałek, ciał odpornościowych, aktywowania i hamowania działania enzymów, udział w procesach oksyredukcyjnych	Świeże warzywa i owoce

SKŁADNIKI MINERALNE

określa się jako popiół, czyli pozostałość po spaleniu próbki żywności w niezbyt gorącym płomieniu i wyprażeniu do stałej masy w temperaturze nie przekraczającej zwykle 550ºC.

Do właściwego funkcjonowania organizmu ludzkiego konieczne jest dostarczenie
z pożywieniem i wodą pitną 16 składników mineralnych.

Uwzględniając zawartość składników mineralnych w organizmie ludzkim oraz zapotrzebowanie na nie można je podzielić na:

niezbędne makroelementy (wapń, fosfor, magnez, żelazo, potas, sód, chlor, siarka),

niezbędne mikroelementy (miedź, cynk, mangan, jod, fluor, chrom, molibden, selen).

Funkcje składników mineralnych:

• materiał budulcowy dla tkanek podporowych, skóry, zębów, włosów - wapń, fosfor, magnez, siarka;

• wchodzą w skład hemoglobiny i mioglobiny - żelazo,

• utrzymanie określonych właściwości fizykochemicznych roztworów komórkowych
  i międzykomórkowych jak ciśnienie osmotyczne, odczyn środowiska - potas, sód, chlor;

• spełniają funkcje biochemiczne w przemianie na poziomie komórki lub roztworów fizjologicznych, np.

• składniki białek enzymatycznych - miedź, cynk, mangan,

• składnik hormonów tarczycy - jod,

• składnik witaminy B₁₂ - kobalt,

• różne działanie, jeszcze niecałkowicie poznane - chrom, selen, molibden.

Składniki mineralne - dzienna dawka zalecanego spożycia dla człowieka dorosłego: wapń
i fosfor - po 800mg, magnez - 350-400mg, żelazo - 12mg, cynk - 15mg, jod - 0,15mg

Ilości bezpiecznego i odpowiedniego spożycia: sód - 1100-3300mg (co odpowiada 2,8-8,39g NaCl), chlor - ok. 100mg, miedź - 2,0-2,5mg, mangan - 2,5-10mg, fluor - 1,5-4,0mg

Główne źródła składników mineralnych w naszej diecie: produkty zbożowe, mleko i produkty mleczne, mięso i produkty mięsne.

Składniki mineralne mogą być wykorzystywane jako dodatki dozwolone do żywności, głównie jako dodatki wzbogacające, np. sole wapnia (w postaci węglanu, mleczanu, glukonianu).

Nie mają właściwości odżywczych dla organizmu ludzkiego.

Dzielimy je na:

• obojętne lub szkodliwe dla zdrowia,

• występujące w sposób naturalny w surowcach roślinnych i zwierzęcych,

• powstające w żywności w czasie jej wytwarzania i przechowywania,

• wprowadzane celowo do żywności w postaci tzw. dodatków,

• przedostające się do żywności w formie zanieczyszczeń i skażeń.

Naturalne substancje szkodliwe: kwas szczawiowy, kwasy fitynowe, glikozydy i alkaloidy toksyczne, kwas erukowy, substancje silnie drażniące przewód pokarmowy. Są wytwarzane
w tkankach niektórych gatunków roślin i przez drobnoustroje, rzadziej są syntetyzowane
w organizmach zwierząt.

Kwas szczawiowy - tworzy z wapniem trwałe trudno rozpuszczalne sole i utrudnia wchłanianie wapnia. Szpinak, szczaw, rabarbar, niektóre przyprawy, używki.

Kwasy fitynowe - tworzą nierozpuszczalne sole z wapniem, żelazem, manganem, cynkiem, obniżają przyswajanie tych metali. Ziarno zbóż, suche nasiona roślin strączkowych.

Glikozydy i alkaloidy toksyczne:

• glikozydy cyjanogenne - w czasie hydrolizy enzymatycznej wydzielają cyjanowodór (HCN); fasola, pestki owoców (amigdalina)

• tioglikozydy - przy ich rozpadzie powstają toksyczne związki - nitryle, izotiocyjaniany; nasiona rzepaku (stare odmiany),

• glikoalkaloidy - solanina - zielone bulwy ziemniaków; tomatydyna - niedojrzałe pomidory; grzyby trujące.

Kwas erukowy - jednonienasycony kwas tłuszczowy C₂₁H₄₁COOH; niektóre odmiany rzepaku, tzn. wysokoerukowe.

Substancje silnie drażniące przewód pokarmowy człowieka: chityna (grzyby), ichtiotoksyna (w krwi ryb - lin, tuńczyk, węgorz).

Substancje szkodliwe w żywności - powstające w czasie jej wytwarzania i przechowywania, na skutek procesów chemicznych i biochemicznych wywołanych:

Czynnikami naturalnymi - światło, tlen, rodzime enzymy.

Stosowane procesy i operacje technologiczne - wysoka temperatura, działanie kwasów, zasad, dodanych katalizatorów organicznych i nieorganicznych, drobnoustrojów, chemicznych środków konserwujących, promieni jonizujących.

Substancje:

• tlenki i wodorotlenki - powstają w procesie utleniania tłuszczu,

• węglowodory pierścieniowe aromatyczne (WWA) - przenikają z dymem do wyrobów wędzonych i do surowców żywnościowych suszonych bezpośrednio gazami spalinowymi (ziarno zbóż, rzepaku)

• związki Maillarda - nieenzymatyczne brunatnienie powstaje w czasie długotrwałego ogrzewania lub przechowywania produktów białkowych zawierających cukry - wynik reakcji grupy karbonylowej cukrów z grupą aminową aminokwasów, peptydów

Podział produktów spożywczych: pochodzenie surowców, skład chemiczny, stopień przetworzenia surowca, wartość odżywcza i energetyczna

W obrębie każdej z tych grup wyróżniamy podgrupy.

Pochodzenie surowców: produkty roślinne, zwierzęce i mieszane lub rolnicze, leśne, morskie, przemysłowe.

Produkty mieszane - preparaty odżywcze, odżywki, koncentraty spożywcze.

Skład chemiczny (składnik chemiczny dominujący w s.s. produktu):

• produkty białkowe: mięso, jaja, ryby, ser

• produkty węglowodanowe:

cukrowe: cukier buraczany, cukier trzcinowy, miód pszczeli

skrobiowe: mąka, kasze, pieczywo, mączki

• produkty tłuszczowe: masło, smalec, oleje roślinne, margaryna

Stopień przetworzenia surowca:

• Naturalne produkty spożywcze nieprzetworzone i nieutrwalone (mleko, miód, owoce, jaja),

• Konserwy - produkty utrwalone w różny sposób,

• Przetwory - surowiec zatracił swoją pierwotną indywidualność (sery, masło, marmolada, wyroby wędliniarskie, pieczywo),

• Produkty pochodne (derywaty) - powstałe przez wyodrębnienie czystego składnika
  z surowca (mączka ziemniaczana, cukier buraczany),

• Produkty pochodne przetworzone - otrzymane po przetworzeniu derywatów (syrop skrobiowy, karmel, miód sztuczny).

Wartość odżywcza i energetyczna produktów: Instytut Żywności i Żywienia opracował podział produktów spożywczych na 12 grup stanowiących źródło składników pokarmowych.

(kaloryczność: 1- bardzo wysoka, 2-wysoka, 3-średnia, 4-niska, a także dobre źródło składnika)

1. Zbożowe (3), cukrowce, witamina PP.

2. Mleko i sery (2), Ca, witamina B₂.

3. Mięso i ryby (2), białko zwierzęce, Fe, witamina PP.

4. Jaja (2), białko zwierzęce, Fe, witamina A.

5. Masło, margaryna (1), tłuszcze, witamina A.

6. Inne tłuszcze (1), tłuszcze.

7. Ziemniaki (2), witamina PP.

8. Warzywa i owoce (witamina C) (4), witamina C, błonnik.

9. Warzywa i owoce (karoten) (4), karoten, błonnik.

10. Warzywa i owoce inne (4), błonnik.

11. Nasiona roślin strączkowych (3), białko roślinne, cukrowce, P, Fe, karoten, witamina B₁, witamina B₂, witamina PP, błonnik

12. Słodycze (3), cukrowce

Zdrowotność produktów spożywczych składa się:

• właściwy pod względem chemicznym zestaw składników pokarmowych,

• strawność i przyswajalność,

• świeżość,

• sposób bezpośredniego przygotowania do spożycia,

• brak zagrożeń dla zdrowia po spożyciu jednorazowym lub długotrwałym

Zanieczyszczenia żywności - są to składniki obce, przechodzące do żywności z gleby, wody i powietrza lub na skutek niestosowania się do zasad dobrej praktyki produkcyjnej.

Fizyczne, chemiczne, biologiczne.

Skażenia żywności - są to zanieczyszczenia, które ze względu na rodzaj, natężenie lub ilość zagrażają zdrowiu człowieka.

Zanieczyszczenia fizyczne pochodzą z niedostatecznie oczyszczonych surowców, niewłaściwych opakowań, zabrudzenia produktu w czasie zbioru, magazynowania lub transportu; ziemia, piasek, cząstki opakowań, pozostałości po szkodnikach magazynowych

Zanieczyszczenia chemiczne powodowane są rosnącym uprzemysłowieniem, wzrostem chemizacji.

Źródła pośrednie: ścieki, dymy, pyły, odpady przemysłowe i komunalne, gazy spalinowe pojazdów; źródła bezpośrednie: chemiczne środki stosowane w intensywnej produkcji roślinnej i zwierzęcej oraz w przetwórstwie żywności.

Zanieczyszczenia biologiczne: żywe drobnoustroje, pasożyty, szkodniki magazynowe.

Skażenia żywności - zanieczyszczenia, które ze względu na rodzaj, natężenie, lub ilość zagrażają zdrowiu człowieka; pestycydy, dioksyny, antybiotyki, mikotoksyny, metale ciężkie, azotany (V), azotany (III), radionuklidy, drobnoustroje chorobotwórcze.

Skażenia żywności pestycydami - głównie substancjami chemicznymi stosowanymi do ochrony roślin uprawnych.

Skażenia żywności metalami ciężkimi - głównie rtęcią, ołowiem, kadmem, pochodzącymi
z emisji pyłów, gazów, ścieków.

Skażenia żywności dioksynami - dioksyny - określenie grupy ponad 200 różnych związków chemicznych, które powstają w procesach:

1. spalania oraz wytwarzania i stosowania substancji chemicznych zawierających chlor, np. w elektrowniach, spalarniach odpadów komunalnych, w zakładach chemicznych, papierniczych, hutach, cementowniach.

2. Występują w spalinach samochodowych.

Wpływ dioksyn na organizm: wywołują choroby nowotworowe, uszkadzają system odpornościowy, kumulują się w organizmie i mogą wywoływać choroby po wielu latach.

Mięso, mleko, jaja, ryby.

Skażenia żywności azotanami (V) i azotanami (III) mogą wystąpić w większych ilościach przy intensywnym nawożeniu sztucznymi nawozami azotowymi roślin - warzyw.

Ze związków tych w żywności i w organizmie słabo kwaśnym środowisku powstają silnie rakotwórcze nitrozoaminy i nitrozoamidy. Przekroczenie dopuszczalnej zawartości tych związków wynosi 2000mg NO₃/1kg produktu spożywczego.

Skażenia żywności antybiotykami. Antybiotyki stosowane są jako:

1. dodatki do pasz aby zwiększyć przyrost mięsa zwierząt rzeźnych (aureomycyna)

2. w intensywnej hodowli drobiu (tetracykliny) - jaja

3. przy leczeniu zwierząt (penicylina) - mleko.

Skażenia żywności radionuklidami. Radionuklidy - izotopy radioaktywne (stront 90, cez 137, jod 131) powstałe w czasie doświadczalnych eksplozji nuklearnych, awarii elektrowni atomowej - występują w opadach radioaktywnych i skażają atmosferę, glebę, wodę.

Skażenia żywności mikotoksynami. Toksyny produkowane są przez niektóre gatunki pleśni
(z rodzaju Aspergillus, Penicilium, Fusarium). Najczęściej występujące i mogące powodować zatrucia są grupy mikotoksyn: aflatoksyny, ochratoksyna A i cytrynina, zearalenon, trichoteceny, patulina.

Skażenia żywności drobnoustrojami chorobotwórczymi - drobnoustroje lub ich toksyny powodują zatrucia pokarmowe. Wywołują je: pleśnie, wirusy, pierwotniaki, robaki, bakterie

Żywność może być przenośnikiem takich chorób bakteryjnych jak:

• Gruźlica (Mycobacterium tuberculosis),

• Brucelloza (Brucella abortus),

• Błonica (Corynebacterium diphtheriae),

• Szkarlatyna (Streptococcus pyogenes)

Zabiegi zmniejszające niebezpieczeństwo przenoszenia chorób za pośrednictwem żywności: ogrzewanie żywności (pasteryzacja, gotowanie, sterylizacja), chlorowanie wody

Najczęściej zatrucia bakteryjne są wywoływane przez:

• pałeczki Salmonella,

• gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus)

• bakterie z grupy coli (Escherichia coli)

• laseczki jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum),

• laseczki zgorzeli gazowej (Clostridium welchii lub Clostridium perfringens)

• bakterie tlenowe z grupy „siennych” (Bacillus cereus)

Ostatnio pojawiające się zatrucia bakteryjne to:

• Vibrio (Vibrio parahemoliticus)

• Camplylobacter (C. jejuni)

• Listeria (L. monocytogenes)

• Yersinia (Y. enterocolitica)

Zatrucia bakteriami jelitowymi:

• pałeczki duru brzusznego rzekomego (Salmonella)

• bakterie wywołujące czerwonkę (Shigella)

• bakterie z grupy pałeczki okrężnicy (Escherichia coli)

• Yersinia

Salmonella, Yersinia, Escherichia - Szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Występują
w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt ciepłokrwistych. Pasteryzacja niszczy je, groźne są zakażenia wtórne.

~~ Salmonella - rozwija się w temperaturze 4-46ºC. Przyczyna zachorowań:

• pierwotne zakażenie żywności, np. surowe mleko, jaja, mięso,

• wtórne spowodowane nieprzestrzeganiem zasad higieny podczas przerobu w zakładzie przemysłu spożywczego, w transporcie, magazynowaniu, sprzedaży w sklepie, przechowywaniu w domu

Objawy zatrucia: podwyższona temperatura, biegunka, bóle brzucha występujące po 6-48h od spożycia, trwają kilka dni.

~~ Shigella wywołuje czerwonkę. Zakażenie po spożyciu zakażonej żywności (przez chore osoby, muchy). Najczęściej występuje latem i jesienią - spożywanie niemytych owoców.

Objawy zatrucia: gorączka, biegunka połączona z krwawieniem i wydalaniem dużej ilości śluzu, okres wylęgania 2-7 dni, powikłania chorobowe - w układzie krążenia, w wątrobie, zapalenie stawów.

~~ Escherichia - formy chorobotwórcze wytwarzają enterotoksyny wytrzymałe na ogrzewanie (nawet 100ºC przez 15 minut). Wywołują zaburzenia przewodu pokarmowego. Łatwe do wykrycia - test na tzw. miano coli.

Miano coli jest liczbą określającą najmniejszą ilość (w cm³ lub g) badanego materiału, w której jeszcze stwierdza się obecność bakterii z grupy coli.

~~ Yersinia - dobrze rozmnaża się w temp. 3-25ºC. Występuje u ptaków, świń, królików, psów
i kotów. Wywołuje zaburzenia żołądkowo-jelitowe u ludzi.

~~ Gronkowce - temperatura rozwoju 5-45ºC, dobrze znosi duże stężenia NaCl, nie rozwija się przy pH poniżej 4,5, źródłem zakażenia są ludzie będący nosicielami infekcji (z ropniakami, czyrakami). Pasteryzacja niszczy gronkowce, enterotoksyn nie. Najczęściej zakażenie gronkowcami następuje po pasteryzacji (wtórne zakażenie).

Zatrucie następuje: gdy żywność zostanie zakażona gronkowcami produkującymi toksyny (enterotoksyny), żywność pozostawiona przez dostatecznie długi czas potrzebny do wytworzenia enterotoksyn.

Objawy zatrucia: zwiększone ślinienie się, nudności, wymioty, bóle brzucha, biegunka, okres wylęgania 2-4 dni, produkty: lody, kremy, sałatki, zapiekanki.

~~ Jad kiełbasiany (botulizm) Clostridium botulinum wytwarza egzotoksyny, które wywołują zatrucia. Powszechnie występuje w ziemi oraz w środowisku morskim - stąd zakażenia już surowca.

Zatrucia jadem kiełbasianym występuje w przypadku niewłaściwie utrwalonych, przechowywanych przez dłuższy czas konserwach warzywnych produkowanych sposobem domowym.

Objawy zatrucia: nudności, wymioty, niedomagania przewodu pokarmowego, toksyny działają na obwodowy układ nerwowy. Ratunkiem jest szybkie podanie antytoksyny.

~~ Clostridium perfringens - rozwija się w temperaturze 20-55ºC. Zatrucie po spożyciu żywności gotowanej a następnie przechowywanej przez pewien czas. Należy unikać np. gotowania mięsa jednego dnia i jego dogotowywania drugiego dnia.

Objawy zatrucia: bóle brzucha, czas inkubacji choroby 8-22h.

~~ Bacillus cereus i Bacillus subtilis powszechnie występują w przyrodzie, przetrzymują gotowanie, rozwijają się w temperaturze 10-50ºC.

Objawy zatrucia: zaburzenia przewodu pokarmowego, zwykle bez gorączki.

~~ Vibrio (V. parahemoliticus) wywołuje chorobę zakaźną - cholerę. Bakterie przenoszone za pośrednictwem wody, żywności, kontakt osobisty z osobą zarażoną.

~~ Campylobacter (C. jejuni) występuje w postaci pałeczek w treści jelita zwierząt domowych, ptaków - przyczyna masowych zatruć pokarmowych.

Mikotoksyny - sprzyjające warunki: duża wilgotność przy odpowiednio wysokiej temperaturze.

Aflatoksyny - nazwa od pierwszych liter grzyba Aspergillus flavus. Po raz pierwszy zostały wykryte w skażonej paszy. Skażone ziarno zbóż może być przyczyną skażenia produktów zbożowych. Kumulują się w organizmie i powodują zaburzenia metaboliczne, choroby wątroby, nerek, nawet nowotworowe. Dopuszczalne zawartości aflatoksyn (B1, B2, G1, G2) w zbożach i ich przetworach wynoszą 4μg/kg.

Ochratoksyna A - wytwarzana przez grzyby rodzaju Penicillium oraz Aspergillus. Pleśnie produkujące ją spotykane są bardzo często w zbożach uprawianych w krajach o klimacie chłodnym i umiarkowanym. Jest peptydem aminokwasu L-fenyloalaniny połączonym z pochodną kumaryny, zwaną ochratoksyną α. Nefrotoksyna, gdyż uszkadza głównie nerki. Zapobieganie - ziarno zbóż przechowywać w wilgotności nie większej niż 13%.

Zearalenon - wytwarzany przez grzyby rodzaju Fusarium. Grzyby te atakują rośliny zbożowe i motylkowe - zgorzel śliwek, źdźbła. Tworzy się w czasie wzrostu roślin lub magazynowania wilgotnych nasion. Działanie hormonalne - estrogeniczne. Na jej działanie wrażliwa trzoda chlewna - 100mg/kg paszy powoduje bezpłodność macior.

Tricoteceny - wytwarzany przez grzyby rodzaju Fusarium. Poraża ziarna zbóż - w Polsce

głównie F. culmorum. Skarmianie paszy czy spożycie żywności powoduje zanik apetytu, przy silnym zatruciu - śmierć z głodu.

Patulina - wytwarzana przez pleśnie z rodzaju Penicillium, Aspergillus, Byssochlamys, będących saprofitami i występujących na owocach i warzywach, mięsie, serach, ziarnie zbóż. Łatwo reaguje z białkami i kwasami nukleinowymi, podatna na działanie enzymów trawiennych - co zmniejsza niebezpieczeństwo zatrucia pokarmowego.

Działanie antybiotyczne - względem bakterii np. E. coli, S. aureus. Działanie u ludzi rakotwórcze - zmiany w wątrobie, nerkach, korze mózgowej. Zawartość w sokach nie może przekraczać 50μg/kg.

WYKŁAD V

Wpływ wody na rozwój drobnoustrojów:

Woda jest niezbędna do rozwoju drobnoustrojów.

Przy obniżaniu zawartości wody w produkcie poniżej 50% następuje obniżenie jej aktywności lub dostępności - woda związana.

Aktywność wody a_w w żywności - stosunek ciśnienia pary wodnej nad żywnością p do ciśnienia pary wodnej nad czystą wodą p₀ w tej samej temperaturze.

Wykres-zdjęcia (wpływ aktywności wody na względną szybkość reakcji chemicznych i rozwój drobnoustrojów).

Utrwalanie żywności (konserwowanie)

Jest to działanie zmierzające do przedłużenia trwałości żywności przez:

1. Niedopuszczenie do rozwoju i działalności drobnoustrojów (przez ich zabicie lub usunięcie z zabezpieczeniem przed zakażeniem wtórnym).

2. Wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych (utleniania biologicznego, fermentacji, reakcji rozpadu różnych związków organicznych i ciemnienia katalizowanego przez różne enzymy).

3. Wstrzymanie zmian fizycznych (np. zbrylania się, żelowania, twardnienia, rozwarstwiania i innych zmian struktury i konsystencji).

4. Wstrzymanie zmian chemicznych (np. autooksydacji tłuszczu, utleniania witamin, nieenzymatycznego brunatnienia).

5. Zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem różnego rodzaju szkodników (np. szkodników magazynowych).

6. Zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami fizycznymi, chemicznymi i pochodzenia organicznego (np. kurzem, ziemią, różnymi substancjami zapachowymi i barwnymi, sierścią)

7. Zabezpieczenie przed skażeniami (metalami ciężkimi, drobnoustrojami chorobotwórczymi i ich toksynami).

Zalety utrwalania żywności:

• żywność może być przechowywana przez dłuższy czas,

• może być transportowana na większe odległości,

• łagodzenie zjawiska sezonowości produkcji żywności w rolnictwie,

• zaopatrywanie dużych ośrodków miejskich, leżących z dala od rejonów produkcji żywności,

• ułatwia rozwijanie handlu zagranicznego żywnością,

• lepsze wykorzystanie żywności, np. w gospodarstwie domowym, turystyce, żegludze, wojsku.

Wykorzystuje metody: fizyczne, chemiczne, biotechnologiczne.

Fizyczne: obniżanie temperatury: chłodzenie, zamrażanie, ogrzewanie: pasteryzacja, sterylizacja, odwadnianie: zagęszczanie, suszenie, dodatek stabilizatorów: do emulsji, pian, zoli; dodatek substancji osmoaktywnych: sól, cukier; stosowanie promieni jonizujących; stosowanie wysokich ciśnień; stosowanie gazów

Chemiczne: wędzenie, peklowanie, dodatek chemicznych środków konserwujących

Biotechnologiczne: stosowanie fermentacji: mlekowej, alkoholowej, propionowej

UTRWALANIE ŻYWNOŚCI METODAMI OSMOAKTYWNYMI:

Polegają one na inaktywacji drobnoustrojów przez podniesienie ciśnienia osmotycznego. Ten sposób nie zawsze działa zabójczo na drobnoustroje, w większości przypadków tylko hamuje ich rozwój.

Ciśnienie osmotyczne - różnica między ciśnieniem statycznym w roztworze i ciśnieniem statycznym w rozpuszczalniku (np. wodzie), podzielonych przegrodą półprzepuszczalną (przepuszczalną tylko dla rozpuszczalnika) utrzymującą stan równowagi termodynamicznej w układzie.

Metody: zagęszczanie, słodzenie, jednoczesne zagęszczanie i słodzenie, solenie.

Zagęszczanie - usuwanie z roztworu części wody przez co wzrasta udział suchej masy
w roztworze i ciśnienie osmotyczne. Zwykle do zawartości 30%. Może odbywać się:

• przez odparowanie wody w wyparkach jedno- lub wielodziałowych, działających pod normalnym lub zmniejszonym ciśnieniem,

• wymrażanie - kriokoncentracja,

• odwróconą osmozę.

Zagęszczanie (odparowanie wody) nie daje pełnej gwarancji trwałości w przypadku produktów niekwaśnych (mleko zagęszczone, pasty pomidorowe - dodatkowo stosowane pakowanie w puszki i pasteryzacja lub sterylizacja)

Odparowanie wody w wyparkach: pod zwykłym ciśnieniem (wyparki otwarte), pod zredukowanym ciśnieniem (wyparki próżniowe).

Wyparki otwarte - naczynia płaskie podgrzewane od spodu bezpośrednio paliwami, gorącą wodą, parą, lub elektrycznością (ze względu na jakość produktu nie podnosi się temperatury podczas koncentracji roztworów). Mogą być wykorzystywane do zagęszczania roztworów
o dużej lepkości.

Wyparki próżniowe - stosowane do szybkiego odparowania dużych ilości wody i uzyskanie dobrej jakości koncentratu. Odparowanie wody następuje pod obniżonym ciśnieniem.

Wyparka składa się z: właściwego aparatu wypornego, skraplacza, pompy próżniowej.

Odparowywanie wody w wyparkach: Opary odprowadzane z pierwszego działu są wprowadzane kolejno do następnych działów, ciepło oparów jest wykorzystywane do dalszego odparowywania. W każdym następnym dziale wrzenie odbywa się w coraz niższej temperaturze, dzięki coraz silniejszej redukcji ciśnienia.

Wymrażanie wody (kriokoncentracja) - w miarę stopniowego obniżania temperatury
w roztworach soków tworzą się kryształki lodu składające się z czystej wody. W wyniku wymrażania można oddzielić 75-80% wody. Kryształki oddziela się od zagęszczonego soku najczęściej przez odwirowanie. Stosowane do piwa, soków owocowych, wina.

Osmoza - przenikanie rozpuszczalnika z roztworu o mniejszym stężeniu (lub z czystego rozpuszczalnika) do roztworu o większym stężeniu przez błonę przepuszczalną tylko dla rozpuszczalnika.

Metoda odwróconej osmozy - wykorzystywana do zagęszczania soków owocowych, serwatki, białka jaja kurzego. Półprzepuszczalne błony (z octanu celulozy) umieszczone w specjalnych aparatach, do których pod ciśnieniem wprowadza się zagęszczony produkt.

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.

Przepływ rozpuszczalnika przez błonę - dopóki na skutek powiększania się objętości tego roztworu wzrost ciśnienia hydrostatycznego tej cieczy wywierany na powierzchnię membrany nie zrównoważy ciśnienia osmotycznego.

Dodatkowe zwiększenie ciśnienia na membranę przez wywarcie ciśnienia zewnętrznego na powierzchnię roztworu spowoduje przepływ wody przez membranę w kierunku przeciwnym do kierunku przenikania osmotycznego - odwrócona osmoza.

Dializa - zjawisko podobne do osmozy.

Różnica - większa przepuszczalność błony, pozwalająca na samorzutne przechodzenie przez nią nie tylko rozpuszczalnika, ale i innych mikrocząsteczkowych składników w nim rozpuszczonych

Wykorzystanie - oddzielanie soli mineralnych np. z mleka, serwatki, koncentratów białkowych i innych surowców wykorzystywanych do produkcji odżywek dla niemowląt, do uzdatniania wody pitnej.

Ultrafiltracja - podobnie jak odwrócona osmoza jest metodą membranową, w której stosuje się ciśnienie zewnętrzne. Różni się od osmozy i dializy tym, że selektywne przenikanie składników roztworu przez błonę półprzepuszczalną nie zachodzi samorzutnie, ale jest wymuszane.

Słodzenie

• słodzenie 25-35% - hamuje rozwój większości bakterii,

• stężenie 65% - hamuje rozwój drożdży

• stężenie 75-85% - hamuje rozwój pleśni.

Zagęszczanie i słodzenie - produkcja konfitur, owoców w cukrze, marmolad, dżemów, mleka zagęszczonego słodzonego.

Solenie

• przy stężeniu 18-20% trwałość produktu zadowalająca,

• stężenie 2% - hamuje rozwój bakterii z grupy coli i niektóre gnilne,

• stężenie 3% - pobudza działalność bakterii fermentacji mlekowej, ich działalność hamuje stężenie 12-15%

• stężenie powyżej 10% - hamuje rozwój mikroflory chorobotwórczej,

• stężenie powyżej 15% - hamuje rozwój drożdży.

Działanie soli na tkanki roślinne i zwierzęce:

Oparte na zjawisku dyfuzji i osmozy:

• sól powoduje odciąganie wody z komórek i kurczenie się protoplazmy,

• błony komórkowe tracą swą półprzepuszczalność - obustronna dyfuzja (sól z solanki przenika do komórek; sok komórkowy przedostaje się do solanki),

• po kilku dniach stężenie soli w produkcie i solance wyrównuje się.

Produkty:

1. Ryby (zawartość soli w śledziach 17-25%).

2. Warzywa i grzyby (stężenie w gotowym produkcie 12-16%)

3. Mięso i przetwory mięsne (słonina) - w postaci peklowania (utrwalanie barwy
   i polepszenie cech organoleptycznych).

Odsolenie do 1-3%.

Utrwalanie żywności metodami suszenia.

Produkt wysuszony do zawartości wody od kilku do kilkunastu procent.

Podczas suszenia konieczne jest doprowadzenie ciepła - odparowanie wody i odprowadzenie powstającej pary w strumieniu powietrza i gazów spalinowych.

Obniżenie zawartości wody jest w celu uniemożliwienia rozwoju drobnoustrojów, zahamowania przemian enzymatycznych i nieenzymatycznych.

• obniżenie zawartości wody do 5% - zahamowanie rozwoju mikroflory,

• obniżenie zawartości wody poniżej 5% - zahamowanie przemian enzymatycznych

Krzywa suszenia, szybkość suszenia (zdjęcia)

SYSTEMY SUSZENIA

Suszenie naturalne - ciepło promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w powietrzu

• Suszenie słoneczno-powietrzne

• suszenie wietrzno-powietrzne

Suszenie sztuczne - ciepło uzyskiwane za pomocą urządzeń grzejnych

Rodzaje suszenia sztucznego:

• Kondukcyjne - przez przewodzenie, w wyniku kontaktu wilgotnego materiału
  z ogrzewanymi wewnętrznie metalowymi półkami, podłogą,

• Konwekcyjne - metodą owiewu gorącym powietrzem lub gazem

• Radiacyjne - promieniowanie cieplne podczerwone

• Dielektryczne - przez umieszczenie wilgotnego materiału między okładkami kondensatora włączonego do obwodu drgań elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości

Suszarki: otwarte, komorowe (szafowe), tunelowe, karuzelowe, taśmowe, bębnowe, walcowe, rozpyłowe, fluidyzacyjne, próżniowe, sublimacyjne (liofilizacyjne).

(Schematy suszarek - zdjęcia)

Suszenie sublimacyjne - parowanie wody odbywa się bezpośrednio z kryształków lodu,
z pominięciem fazy ciekłej. Parowanie takie nazywa się sublimacją i zachodzi poniżej tzw. punktu potrójnego, w którym woda występuje w trzech fazach: płynnej, stałej, gazowej. Punkt ten osiąga woda: w temperaturze 0,01ºC, przy ciśnieniu 610Pa.

Nowe metody suszenia

Suszenie azeotropowe (dodatek składnika tworzącego z wodą mieszaninę azeotropową
o temperaturze wrzenia niżej od temperatury wrzenia wody i suszeniu aż do całkowitego usunięcia składnika azeotropowego).

Suszenie w strumieniu gorącego gazu (o temp. ok. 1400ºC płynącego z dużą szybkością
i pulsującego z częstotliwością 250Hz dzięki rezonansowej komorze spalania)

Suszenie materiału płynnego w stanie spienionym (po uprzednim dodatku do płynu gazu obojętnego np. CO₂)

Suszenie fluidyzacyjne z wykorzystaniem wibracji i pulsacji

Wpływ suszenia na jakość żywności zależy od: rodzaju i jakości żywności suszonej; sposobu jej obróbki przed suszeniem, zastosowanej metody suszenia. Zmiany suszarnicze dotyczą takich cech jak: tekstura, smak i zapach, barwa, wartość odżywcza.

Niekorzystne zmiany w żywności:

utlenianie (zwłaszcza witamina C), autooksydacja tłuszczu, reakcja Maillarda, stopniowa denaturacja białka, krystalizacja błonnika i pektyn, retrogradacja skrobi, ulatnianie się substancji zapachowych, zmiany barwy (pociemnienie lub pojaśnienie), utrata zdolności do rehydratacji czy rozpuszczenia się w wodzie.

Produkty:

1. owoce - zawartość wody ok. 15%

2. warzywa - zawartość wody ok. 10%

3. proszek mleczny - zawartość wody nie więcej niż 4%

Branże wykorzystujące suszenie:

• przemysł owocowo-warzywny (owoce, warzywa, grzyby)

• przemysł mleczarski (mleko, maślanka, serwatka, odżywki z mleka)

• przemysł ziemniaczany (mączka ziemniaczana, płatki ziemniaczane, purèe ziemniaczane)

• przemysł koncentratów spożywczych (kawa, herbata, zupy, odżywki)

• przemysł zbożowo-młynarski (płatki owsiane i ryżowe, makarony)

• przemysł jajczarski (proszek jajeczny, suszone żółtka, albumina)

• przemysł mięsny i rybny (suszenie mięsa, ryb)

• rolnictwo (suszenie wysłodków buraczanych, wytłoków ziemniaczanych, pasz zielonych)

UTRWALANIE ŻYWNOŚCI PRZEZ ZAKWASZANIE

Powstające w czasie dysocjacji kwasów jony wodorowe hamują rozwój mikroflory.

Zakwaszanie połączone z zabiegami termicznymi przyspiesza zabijanie mikroflory.

Hamujące działanie jonów wodorowych jest różne dla poszczególnych grup drobnoustrojów:

Bakterie gnilne wrażliwe na kwasy pH ≤ 6,5

Bakterie gnilne mniej wrażliwe na kwasy pH ≤ 5,9

Bakterie tlenowe przetrwalnikujące pH ≤ 5,5

Bakterie coli wrażliwe na kwasy pH ≤ 5,0

Bakterie coli mniej wrażliwe na kwasy pH ≤ 4,5

Bakterie masłowe (przetrwalnikujące) pH ≤ 4,2

Pałeczki duru lub duru rzekomego (Salmonella) pH ≤ 4,0

Bakterie mlekowe pH ≤ 3,5

Drożdże pH ≤ 2,5

Pleśnie pH ≤ 2,0

Zakwaszanie środowiska poza działaniem hamującym w stosunku do mikroflory hamuje także procesy: oddechowe w tkankach, enzymatyczne, oksydacyjne w tkankach.

Ze względów smakowych produkty utrwalone przez zakwaszenie nie mogą wykazywać wyższej kwasowości niż pH 2,6-2,7.

Metoda ta wyklucza rozwój: najbardziej szkodliwych form proteolitycznych, z grupy coli, bakterii masłowych, większości bakterii chorobotwórczych.

Metoda ta nie wyklucza rozwoju: drożdży i pleśni.

Konserwowanie metodą zakwaszania: kiszenie na skutek fermentacji mlekowej, marynowanie - dodatek kwasów organicznych, utrwalanie kwasami nieorganicznymi.

Kiszenie - utrwalanie kwasem mlekowym, który wytwarza się w wyniku fermentacji prowadzonej przez bakterie fermentacji mlekowej. Wytworzony w czasie fermentowania kwas mlekowy w ilości 0,8-1,8% powoduje wzrost stężenia jonów wodorowych do pH 4-3,5.

Kiszenie:

• warzyw - kapusta, ogórki, buraki ćwikłowe, pomidory, oliwki

• owoce - jabłka, gruszki, śliwki

• kiszenie pasz zielonych

• mleczne napoje fermentowane - mleko zsiadłe, jogurt, kefir, kumys

Marynowanie - czynnik konserwujący - jony wodorowe wytworzone podczas umiarkowanej dysocjacji kwasów organicznych w czystej wodzie. Kwasy: octowy, mlekowy, cytrynowy, jabłkowy, winowy.

Marynowanie:

• grzyby

• ogórki - konserwowe, korniszony

• inne warzywa - buraczki młode, ćwikła, cebula,

• pikle - mieszanka warzyw (seler, jarmuż, cebula, ogórki)

• owoce - śliwki, gruszki, brzoskwinie

• ryby

Utrwalanie kwasami nieorganicznymi:

• kwas o-fosforowy - napoje chłodzące, np. typu Cola (0,6g/l)

• kwas węglowy - napoje gazowane - woda sodowa, lemoniada, woda mineralna (rozpuszczony w wodzie CO₂ powoduje przesunięcie się pH w kierunku kwaśnego), zużycie CO2 woda sodowa 30-35g/l, lemoniada lub oranżada 25g/l

Do chemicznych środków konserwujących należą związki powodujące utrwalenie przy stosunkowo małych dawkach 0,1-0,2%

Dodatek soli, cukru, etanolu, kwasu mlekowego nie jest zaliczany do metod chemicznych.

WYKŁAD VI (ten, którego nie było)

Charakterystyka środków konserwujących

Podział:

• Germicydy - substancje działające zabójczo na wszystkie mikroorganizmy,

• Bakteriocydy - niszczą bakterie

• Antyseptyki - środki przeciwgnilne działają hamująco lub zabójczo na drobnoustroje

• Dezynfekujące środki - wyjaławiające środowisko

• Wirusocydy - niszczące wirusy

• Fungicydy - niszczące grzyby

- Bezwodnik kwasu siarkawego i siarczyny (SO_{2 -} E220) - ze względu na trudności w dozowaniu gazowego SO2 stosuje się kwas siarkowy(IV), siarczany (IV), wodorosiarczany (IV) sodu, potasu, wapnia, a zwłaszcza pirosiarczan (IV) sodu i potasu.

- Kwas siarkowy (IV) - hamuje głównie rozwój bakterii, mniej pleśni, niektóre gatunki drożdży.

- Bifenyl (dwufenyl E230) - środek grzybobójczy (powierzchnia cytrusów), dopuszczalne dzienne spożycie (ADI) 0-0,05mg/kg masy ciała. Stosowane dawki 0,07g/kg.

- Ortofenylofenol (E231) i jego sól sodowa (E232) - dopuszczalne dzienne spożycie (ADI) 0-0,02mg/kg masy ciała. Stosowane dawki 0,012g/kg.

- Kwas benzoesowy (E200), sól sodowa (E211), potasowa (E212) i wapniowa (E213). Działanie konserwujące - oddziaływanie na błonę komórkową oraz hamuje wiele reakcji enzymatycznych. Dopuszczalne dzienne spożycie (ADI) 0-5mg/kg masy ciała/dzień. Stosowane dawki w środkach spożywczych i używkach 0,08g/kg, w napojach typu Cola do 1g/kg,
w margarynie i tłuszczach piekarskich, koncentracie pomidorowym do 1,5g/kg.

- Estry kwasu p-hydroksybenzoesowego i ich sole (parabeny) w porównaniu z kwasem benzoesowym i innymi kwasami hamują rozwój drobnoustrojów w środowisku obojętnym i zasadowym.

Ester etylowy (E214) i jego sól sodowa (E215)

Ester propylowy (E216) i jego sól sodowa (E217)

Ester metylowy (E218) i jego sól sodowa (E219)

Dopuszczalne dzienne spożycie (ADI) 0-10mg/kg masy ciała/dzień. Stosowane dawki
w środkach spożywczych do 1%, w środowisku kwaśnym wystarcza dawka 0,05-0,075%.

- Kwas sorbowy oraz jego sole: potasowa (E202), sodowa (E201), wapniowa (E203).
W środowisku kwaśnym hamuje rozwój drożdży i pleśni (dawka 0,05%) - kapusta, ogórki kiszone, marynaty. Konserwujące działanie - hamowanie działalności enzymów (dehydrogenaz). Dopuszczalne dzienne spożycie (ADI) 0-25mg/kg masy ciała/dzień. Stosowane dawki kwasu w środkach spożywczych 0,1-0,15%, a soli 0,02-0,15%.

- Kwas propionowy i jego sole: potasu, sodu i wapnia. Kwas propionowy może powstawać
w fermentacji (sery). Sole hamują rozwój pleśni, drożdży i laseczki ziemniaczanej. ADI nie jest określane. Stosowane dawki do chleba, wyrobów ciastkarskich 0,2% w stosunku do mąki.

- Azotany (V) i azotany (III): azotan (V) sodu (E251) lub potasu (E252) oraz azotan(III) sodu lub potasu. Stosowane wraz z solą do konserwacji mięsa (suche peklowanie). Azotany (V) - konserwujące działanie dopiero po przekształceniu w azotany(III). Azotan (III) - słabe działanie antybakteryjne, nie hamują rozwoju drożdży i pleśni. Hamują rozwój bakterii (Clostridium botulinum, C. butyricum). ADI dla azotanów (V) - 0-3,7 mg/kg masy ciała; dla azotanów (III) 0-0,06mg/kg masy ciała. Stosowane dawki do salami 0,4g/kg w tym azotanów(III) nie więcej niż 0,06g/kg; do serów podpuszczkowych dojrzewających 0,05g/kg w tym azotanów (III) do 0,002g/kg.

Inne środki o działaniu bakteriostatycznym

• Antybiotyki - penicylina, streptomycyna, nizyna

• Substancje wprowadzane z dymem wędzarskim

• Fitoaleksyny i fitoncydy - olejki musztardowe, czosnkowe, goryczkowe, chmielu

Substancje zapobiegające zmianom chemicznym:

• Przeciwutleniacze - hamują procesy utleniania składników: tokoferole (0,02%), butylohydroksyanizol (0,01%), galusany (0,01%), kwas L-askorbinowy (0,05-0,5%).

• Synergenty - regenerujące przeciwutleniacze i przedłużające ich właściwości wiązania wolnych rodników: kwas cytrynowy i jego sole sodowa i potasowa, kwas mlekowy.

Niekonwencjonalne i skojarzone metody utrwalania żywności:

Radiacyjne utrwalanie wykorzystuje promieniowanie: jonizujące, nadfioletowe, podczerwone, ultradźwięki.

Mechaniczne metody utrwalania żywności: filtrowanie, wirowanie, metoda wysokich ciśnień, klarowania, zabijanie szkodników w aparatach udarowych.

Substancje mało agresywne lub obojętne jako czynniki utrwalania żywności:

GAZY:

• Tlen - wysokie stężenie tlenu stosowane do utrwalania mleka. Metody: Hofiusa, Richtera, Wisera.

• Azot - wprowadzany w miejsce usuniętego tlenu - suche produkty w hermetycznym opakowaniu.

TŁUSZCZ - czynnik utrwalający:

• Olej roślinny - konserwy (rybne) - faza ciekła, uniemożliwia rozwój drobnoustrojów (olej przenika do przestrzeni międzykomórkowych i eliminuje wodę - najważniejszy parametr rozwoju drobnoustrojów)

ALKOHOL ETYLOWY

słabe działanie bakteriobójcze, skutecznie hamuje rozwój drożdży i pleśni (18% obj., tj. 14,3% wag.). Zapobiega zafermentowaniu w przetwórstwie owocowym, winiarskim, w produkcji spirytusu. Konserwowanie: naturalne - alkohol powstaje w wyniku fermentacji alkoholowej, sztuczne - dodatek spirytusu 96% (soki owocowe - morsy, wina).

Utrwalanie przez usunięcie pewnych składników:

Metody pozwalające na usunięcie tlenu lub wody: odpowietrzanie w apertyzacji, odwadnianie - systemy koncentracji i suszenia żywności.

Skojarzone metody utrwalania żywności:

Wykorzystanie więcej niż jednego czynnika konserwującego (stosowane jednocześnie lub mogą następować po sobie)

• zagęszczanie i dodatek substancji osmoaktywnej (mleko zagęszczane z cukrem),

• zakwaszanie i pasteryzacja (konserwowane ogórki)

• pasteryzacja i późniejsze przechowywanie w obniżonej temperaturze,

• dodawanie konserwantów do produktów fermentowanych

WYKŁAD VII

PROCESY BIOTECHNOLOGICZNE W TECHNOLOGII ŻYWNOŚCI

Operacje i procesy związane z przetwarzaniem żywności

Procesy biotechnologiczne - polegają one na zastosowaniu systemów biologicznych do celów produkcyjnych. Systemem biologicznym mogą być: żywe organizmy, organa, tkanki, komórki, części komórek, enzymy, geny.

Podział procesów biotechnologicznych

Ze względu na wykorzystanie w nich:

• biosyntezy masy komórkowej,

• fermentacji,

• produkcji metabolitów drobnoustrojów: węglowodanów, antybiotyków, kwasów tłuszczowych, związków aromatycznych

• produkcji enzymów.

Zalety procesów biotechnologicznych:

• duża możliwość wytwarzania, przetwarzania, i modyfikowania żywności (np. żywność prozdrowotna),

• możliwość wykorzystania produktów ubocznych, odpadów,

• duża wydajność procesu,

• wymagają stosunkowo niskich temperatur.

Wady procesów biotechnologicznych:

• podatność drobnoustrojów na mutacje i konieczność stosowania drobnoustrojów
  o ściśle określonych cechach użytkowych,

• wrażliwość drobnoustrojów na czynniki zewnętrzne, zanieczyszczenia innymi drobnoustrojami i fagami, konieczność zachowania aseptycznych warunków produkcji.

Procesy produkcji biomasy:

Produkcja biomasy jest jednym z głównych kierunków wykorzystania procesów biotechnologicznych. Jest to proces charakteryzujący się: przewagą procesów anabolicznych (związanych z budową nowych komórek) nad katabolicznymi (przemiany typu rozkładu.)

W produkcji biomasy wyróżnia się:

1. Fazę wstępną: A - wybór mikroorganizmów do hodowli,

B - przygotowanie kultury roboczej,

C - przygotowanie zbiornika,

D - przygotowanie podłoża roboczego, zaszczepienie podłoża

2. Fazę główną obejmującą hodowlę produkcyjną.

3. Fazę końcową: oddzielenie komórek, oczyszczenie biomasy, prasowanie komórek lub uzdatnianie biomasy, lub dezintegrację komórek, suszenie, pakowanie i inne.

1. Ad A - Wybór mikroorganizmów - pod uwagę bierze się cechy drobnoustrojów:

1. wymagania pokarmowe, skład chemiczny surowca służącego do przygotowania podłoża hodowlanego

- autotrofy (samożywne, wykorzystują: O₂, N₂, CO₂, H₂, NO₂, SO₄, -NH₄)

- heterotrofy (wymagają związków organicznych),

- miksotrofy (odżywiają się w sposób mieszany).

2. Wymagania tlenowe: aeroby (tlenowce), anaeroby (beztlenowce), typu mieszanego (względne beztlenowce).

3. Wymagania pod względem temperatury (ºC).

minimum optimum maksimum

psychrofile 0 10-20 30

mezofile 10 20-40 45

termofile 30 50-60 70

4. Wymagania pod względem pH - wartości graniczne

• bakterie gnilne wrażliwe na kwas pH ≤ 6,5

• bakterie masłowe pH ≤ 4,2

• drożdże pH ≤ 2,5

• pleśnie pH ≤ 2,0

• Wymagania dotyczące ciśnienia osmotycznego; różne drobnoustroje - różne, ale z reguły maksymalne to 0,5-1,5-2,0 MPa.

• Odporność na wahania czynników środowiskowych:

- organizmy stenotypowe - o małej tolerancji

- organizmy eurotypowe - o dużej tolerancji

7. Skład chemicznych masy komórkowej, zawartość w niej czynników szkodliwych dla zdrowia (toksyn, antybiotyków), jakość organoleptyczna (zapach, barwa, smak)

% s.s. Białko tłuszcze kw. nukleinowe

bakterie 50-90 1 5-50

pleśnie 10-25 2-7 1-3

drożdże 40-50 1-6 4-10

8. wielkość komórek, grubość ścian komórkowych, wydzielanie śluzu.

Ad B - Przygotowanie materiału szczepiennego

Wstępne rozmnożenie szczepionki czystej kultury na coraz większą ilość podłoża, tak aby ilość zaszczepu wynosiła od kilku do kilkunastu procent.

Ad C - Przygotowanie zbiornika (tanku fermentacyjnego)

1. sprawdzenie czystości

2. sprawdzenie sprawności urządzeń

3. mycie, dezynfekcja

Czasami sterylizację zbiornika przeprowadza się razem z podłożem po napełnieniu.

Ad D - Przygotowanie podłoża roboczego do hodowli

Różne zabiegi, m.in.: rozpuszczenie składników stałych, rozcieńczenie płynnych, filtracja płynnych, korygowanie pH, uzupełnienie składu przez dozowanie różnych dodatków.

Gdy surowiec wymaga większej obróbki wstępnej: hydroliza składników, usuwanie czynników hamujących rozwój drobnoustrojów.

• Kontrola braku substancji trujących dla ludzi i zwierząt, trudnych do usunięcia z biomasy (najlepiej stosować surowce bezpieczne pod tym względem - melasa, serwatka).

• Podłoże wyjaławia się, zwykle metodami termicznymi.

2. Hodowla drobnoustrojów

Zapewnienie drobnoustrojom optymalnych warunków do rozwoju:

1. temperatury (ogrzewanie lub oziębianie podłoża)

2. pH (korygowanie przez dodatek ługu lub kwasu)

3. kompletności składu podłoża (uzupełnianie czego zbyt mało)

4. stężenie tlenu (napowietrzanie przy hodowli tlenowych)

5. światła (hodowla fotoautotrofów)

6. mieszanie zawartości tanku

7. usuwanie piany lub jej niszczenie

Sposoby prowadzenia hodowli: okresowy, ciągły, mieszany.

3. Faza końcowa

1. Oddzielenie i oczyszczenie komórek od podłoża (np. wirowanie, płukanie oddzielonej biomasy)

2. Dalsze czynności zależne od przeznaczenia biomasy

- drożdże piekarskie - prasowanie, suszenie,

- pasze - uzdatnianie w celu zwiększenia wartości odżywczej i poprawy cech sensorycznych

- gdy surowiec do otrzymywania witamin itp. - dezintegracja (rozdrabnianie), oddzielenie składników i oczyszczenie

PRODUKCJA DROŻDŻY

Cel: Drożdże piekarskie, paszowe, pożywienie dla ludzi, źródło białek i witamin z grupy B

Środowisko odżywcze: drożdże piekarskie i paszowe - rozcieńczony melas wzbogacony w sole fosforanowe i amonowe, bardzo intensywnie napowietrzany; koncentraty witaminowe - serwatka

Zagrożenia: produkcja etanolu

PRODUKCJA BIOMASY BAKTERYJNEJ

Zalety: bardzo szybkie namnażanie się, stosunkowo dużo białka w suchej substancji (50-90%), duża zdolność do wykorzystywania różnych substancji i adaptowania się do warunków środowiska

Czas podwajania biomasy bakterii 4-krotnie szybszy niż biomasy drożdży i 3-krotnie szybszy niż biomasy glonów, 500 razy krótszy niż roślin uprawnych, 10000 krótszy niż bydła

Wady: małe rozmiary komórek, podatność na wyradzanie, działanie fagów.

Produkcja biomasy pleśniowej (i grzybów wyższych)

Cel: pożywienie dla ludzi, pasza; źródło białka i witamin, produkcja antybiotyków.

Produkcja glonów

Cel: pasza dla zwierząt

Wady biomasy:

1. gruba ściana komórkowa (20% masy bakterii G(+), 30% drożdży, do 60% niektórych pleśni), zawierająca związki odporne na działanie soków trawiennych

2. mogą zawierać związki toksyczne: mikotoksyny, antybiotyki, alkaloidy

3. duże stężenie kwasów nukleinowych (8-10% białka biomasy) - podczas trawienia uwalniają się z nich zasady purynowe, a z nich oksypuryny, np. kwas moczowy (gromadzi się w stawach)

4. obecność D-izomerów aminokwasów, innych składników nietypowych dla diety

5. cechy sensoryczne

PROCESY FERMENTACYJNE

Fermentacja - beztlenowe zdobywanie energii przez drobnoustroje

W znaczeniu technologicznym - fermentacja to także tlenowe kataboliczne przemiany bakteryjne, drożdżowe, pleśniowe, których rezultatem jest tylko odwodornienie substratu - cukru i innych.

Wykorzystanie fermentacji w technologii żywności:

• przetwarzanie surowców spożywczych,

• modyfikowanie i utrwalanie żywności,

• otrzymywanie składników odżywczych, enzymów, alkoholi, kwasów organicznych, barwników itd.

W zależności od relacji ilościowych produktów fermentacji:

• homofermentacja - znaczna przewaga określonego produktu,

• heterofermentacja - obok głównego produktu występują też uboczne

W zależności od rodzaju wydzielonego związku wyróżnia się następujące typy fermentacji:

1. warunki beztlenowe, wykorzystanie węglowodanów jako substratów: fermentacja alkoholowa, mlekowa, propionowa, mrówkowa, masłowa;

2. warunki beztlenowe, wykorzystanie niewęglowodanów jako substratów (związki azotowe - aminokwasy, puryny, choliny, kwasy tłuszczowe, alkohole): fermentacja metanowa

3. warunki tlenowe, wykorzystanie węglowodanów jako substratów i odpowiednich warunków: produkcja biomasy, preparatów enzymatycznych, witamin, antybiotyków

Fermentacja alkoholowa

Proces beztlenowego rozkładu cukrów zachodzący zwykle pod wpływem drożdży gatunku Saccharomyces cerevisiae (wytwarzają dużą liczbę enzymów)

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Wydajność - z 1g heksozy otrzymuje się 0,45-0,48g etanolu.

Zastosowanie: gorzelnictwo, winiarstwo, piwowarstwo, miodosytnictwo, piekarstwo (spulchnianie ciasta), mleczarstwo (napoje fermentowane)

Substrat: surowce zawierające:

• cukier - sacharozę (buraki cukrowe, trzcina cukrowa, owce)

• skrobię (maniok, zboża, ziemniaki)

• hemicelulozę i celulozę (drewno, słoma)

Fermentacja jest prowadzona w kadziach fermentacyjnych otwartych lub zamkniętych, metodą periodyczną lub ciągłą.

W czasie fermentacji pod wpływem drożdży otrzymuje się alkohol etylowy, CO₂, uboczne produkty fermentacji - fuzle (kwas octowy, bursztynowy, aldehyd octowy, metanol, wyższe alkohole); są oddzielane, ale tworzą tzw. bukiet aromatyczny.

Fermentacja mlekowa

Proces rozkładu cukrów zachodzący zwykle pod wpływem bakterii mlekowych

Zastosowanie: kwaśne napoje z mleka lub serwatki, ukwaszanie śmietany przed zmaślaniem, kiszenie kapusty i ogórków, proces przygotowania ciasta chlebowego z mąki żytniej, silosowanie pasz zielonych, produkcja kwasu mlekowego

Fermentacja mlekowa działa utrwalająco (obniża pH); metoda niskoenergochłonna

Substrat: mleko i jego przetwory, rozdrobniony materiał roślinny, błony śluzowe zwierząt

Drobnoustroje wytwarzające kwas mlekowy: Streptococcus lactis, S. feacalis, S. cremoris, Pedicoccus cerevisiae, Lactobacillus lactis, L. acidophilus, L. bulgaricus i inne.

Podział bakterii mlekowych

Bakterie mlekowe dzieli się na:

• homofermentacyjne - z cukrów wytwarzają prawie czysty kwas mlekowy, bakterie z rodzaju Lactococcus, Lactobacillus

• heterofermentacyjne - wytwarzają obok występującego w przewadze kwasu mlekowego mniejsze lub większe ilości produktów ubocznych: kwas octowy, etanol, dwutlenek węgla; bakterie z rodzajów Leuconostoc i Lactobacillus

Przy wytwarzaniu niektórych produktów wykorzystywane są oba rodzaje; nadają lepsze cechy smakowe i zapachowe.

Fermentacja octanowa

Proces utleniania etanolu, poprzez aldehyd octowy, do kwasu octowego pod wpływem aparatu enzymatycznego bakterii octanowych (rodzaj Acetobacter)

C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

Drobnoustroje: bakterie A. acet, A. schutzenbachi, A. orleanense

Zastosowanie: produkcja octu.

Substrat: zacier octowniczy - 6-12% etanol wzbogacony w składniki odżywcze - ocet spirytusowy; wina - ocet winny

Kadzie wypełnione wiórami drewna bukowego intensywnie napowietrzane.

Generatory (aparaty Fringsa) z mechanicznym ciągiem powietrza i wielokrotną recyrkulacją zacieru przez wióry.

Fermentacja propionowa

Proces zachodzący pod wpływem bakterii z rodzaju Propionibacterium dając produkt - kwas propionowy w następstwie raczej beztlenowego rozkładu cukru lub kwasu mlekowego w środowisku o odczynie bliskim obojętnemu.

Zastosowanie: wytwarzanie kwasu propionowego, wytwarzanie oczek w serach dojrzewających, produkcja witaminy B₁₂.

Wytwarzanie kwasu cytrynowego

Proces wytwarzania kwasu cytrynowego w wyniku działania pleśni Aspergillus niger.

Zastosowanie: produkcja kwasu cytrynowego

Substrat: melas rozcieńczony do ok. 15% cukru, oczyszczony z niektórych metali ciężkich i dokwaszony.

Metody: powierzchniowa na tacach, wgłębna w tkankach przy kontrolowanym dopływie powietrza

Wytwarzanie innych produktów pochodzenia mikrobiologicznego

kwasy organiczne - jabłkowy, glukonowy, bursztynowy; aminokwasy - lizyna, leucyna, walina, kwas glutaminowy; witamina B₁₂; antybiotyki

PRODUKCJA METABOLITÓW

Biosynteza aminokwasów:

• wykorzystywane drobnoustroje o uszkodzonym mechanizmie kontroli (mutanty):

- Corynebacterium - lizyna, metionina, treonina, kwas glutaminowy

- Escherichia coli - treonina

- Salmonella tyhimurium - lizyna, metionina, treonina

- drożdże - Cryptococcus laurenti i inne - treonina

PREPARATY ENZYMATYCZNE

Podział enzymów w zależności od pochodzenia: enzymy pochodzenia zwierzęcego, roślinnego, pochodzenia mikrobiologicznego (z pleśni, drożdży, bakterii)

Produkcja: metodą wgłębną, metodą powierzchniową.

• Preparaty proteolityczne: zastępują podpuszczkę w procesie wyrobów serów (pleśń Mucor miehei)

• Preparaty proteolityczno-lipolityczne: przyspieszają dojrzewanie serów i poprawiają ich cechy organoleptyczne (Streptococcus lactis, Lactobacillus casei, Bacillus subtilis)

• Enzymy amylolityczne - pochodzenia bakteryjnego i pleśniowego

• β-galaktozydaza - drożdże (Saccharomyces lactis), pleśnie (Mucor michei, Aspergillus niger), bakterie (Escherichia coli, Lactobacillus bulgaricus)

• β-fruktozydaza - drożdże (Saccharomyces cerevisiae)

• Enzymy pektolityczne - Caniothylium diploidella

• Enzymy celulolityczne - Triochoderma reesei

• Enzymy lipolityczne - pleśniowe (Rhizopus, Renicillium, Aspergillus, Mucor miehei), drożdże (Candida lypolitica)

INNE BIOSYNTEZY

1. Mikrobiologiczna biosynteza tłuszczu - enzymy wytwarzane przez drobnoustroje (głównie drożdże) syntetyzują kwasy tłuszczowe

2. Mikrobiologiczna synteza polisacharydów - synteza dekstranu, ksantanu, 1,4-fosfomannanu, kwas alginowy (produkcja alginianów), glukanu

3. Mikrobiologiczna synteza substancji aromatycznych - fermentacja mlekowa: dwuacetyl, acetoina i aldehyd octowy; fermentacja alkoholowa: 300 związków aromatycznych (w tym też w fuzlach)

dojrzewanie serów

PROCESY ENZYMATYCZNE

Zalety wykorzystania enzymów: przyspieszenie wielu procesów technologicznych, uzyskanie produktów o korzystnych cechach jakościowych, uzyskanie nowych produktów, lepsze wykorzystanie surowców tradycyjnych i odpadowych.

Sposób użycia: tradycyjny - dodatek do substratu i po reakcji unieczynnienie (temperatura, pH), enzymy na matrycach - po reakcji są one oddzielane od produktu; mogą być ponownie użyte.

Enzymy proteolityczne:

przemysł zbożowy i piekarnictwo:

• Rodzaje enzymów: proteazy

• Zastosowanie: modyfikacja białek poprawiająca jakość surowca, polepszenie pulchności i konsystencji ciasta

przemysł mleczarski:

• Rodzaje enzymów: podpuszczka, pepsyna wołowa i wieprzowa, enzymy pochodzenia mikrobiologicznego

• Zastosowanie: koagulacja białek mleka w procesie wyrobów serów, produkcja hydrolizatów kazeiny (mleko sojowe)

przemysł rybny:

• rodzaje enzymów: enzymy proteolityczne syntetyzowane przez pleśnie

• Zastosowanie: przyspieszenie dojrzewania solonych i marynowanych śledzi, hydroliza odpadków rybnych

przemysł mięsny:

• rodzaje enzymów: pepsyna wołowa i wieprzowa, enzymy pochodzenia mikrobiologicznego

• Zastosowanie: proces dojrzewania mięsa, oddzielenie resztek mięsa od kości, produkcja hydrolizatów

browarnictwo

• zastosowanie: słodowanie jęczmienia, początkowa faza zacierania słodu, przerób surowców niesłodowanych - poprawa jakości piwa

przemysł koncentratów spożywczych

• zastosowanie: produkcja hydrolizatów białkowych, sosów sojowych i innych'

przemysł paszowy

• zastosowanie: produkcja hydrolizatów z odpadów zwierzęcych

przemysł jajczarski

• zastosowanie: poprawa jakości suszu

Enzymy lipolityczne

• odtwarzanie zapachu mlecznego,

• poprawa cech organoleptycznych serów (dojrzewanie),

• produkcja koncentratów zapachowych z tłuszczu mlecznego,

• skracanie okresu dojrzewania serów,

• polepszenie smaku wyrobów cukierniczych,

• produkcja pełnego mleka w proszku przeznaczonego do produkcji czekolad,

• odtłuszczanie skór i kości

Enzymy amylolityczne

Amylazy - kompleks enzymów katalizujących hydrolizę skrobi i glikogenu do cukrów prostszych (maltozy, glukozy).

Do enzymów amylolitycznych zaliczamy:

α-amylazę - rozkłada wewnętrzne wiązania α-1,4-glikozydowe w skrobi; tworzona jest maltoza i dekstryny (odcinek łańcucha oddzielony wiązaniami 1,6-glikozydowymi)

β-amylazę - powoduje rozrywanie co drugiego wiązania α-1,4-glikozydowego od niealdehydowego końca amylozy; rozkłada skrobię na maltozę

amylo-1,6-glukozydaza - rozrywa wiązania α-1,6-glikozydowe; powstaje glukoza

enzym Z - hydrolizuje dekstryny graniczne

Zastosowanie:

• browarnictwo - zacieranie słodu,

• gorzelnictwo rolnicze - scukrzanie skrobi ziemniaczanej lub zbożowej

• piekarstwo - wzrost cukrów do fermentacji przez drożdże

• przemysł zbożowy - produkcja dekstryn, krystalicznej dekstrozy i cukru ze skrobi zbożowej

• cukiernictwo - pozyskiwanie cukru z odpadów cukierniczych

• przemysł ziemniaczano-krochmalniczy - produkcja preparatów zagęszczających, dodatek do sosów, budyni, składnik odżywek dla dzieci

Enzymy cytolityczne

Są to celulazy, hemicelulazy, celobiozy, pentozanazy.

Celulazy - hydrolizują wiązania 1,4-β-glikozydowe polisacharydów błon komórkowych roślin

Hemicelulazy - hemicelulazy hydrolizują do pentozy, galaktozy, kwasu glukonowego, obróbka ziarna kakaowego

Celobiazy - uzupełniają działanie egzocelulaz, hydrolizując dwucukier - celobiozę do glukozy, produkcja sosów, preparaty zwiększające przyswajalność pasz

Pentozanazy - hydrolizują pentozany do ksylozy i arabinozy

Enzymy pektolityczne

esterazy - rozkładają wiązania estrowe między kwasem poligalakturonowym a alkoholem metylowym

depolimerazy: transeliminaza pektyn, transeliminaza kwasu pektynowego, poligalakturonaza

Zastosowanie:

• depektynizacja miazgi owocowej przed tłoczeniem,

• klarowanie soków winogronowych i jabłkowych

• uszlachetnianie soków cytrusowych

• zwiększenie wydajności i poprawa smaku oleju z oliwek

OPERACJE I PROCESY ZWIĄZANE Z PRZETWARZANIEM ŻYWNOŚCI

dr hab. Mirosław Słowiński, prof. SGGW

przy tych wykładach pamiętać o schematach i rysunkach!!!

Proces technologiczny to ciąg operacji i procesów jednostkowych, następujących w określonej sekwencji czasowej, począwszy od chwili odbioru surowców (roślinnych lub zwierzęcych) do chwili otrzymania gotowego produktu.

Wyróżnia się w nim:

• czynności zasadnicze: dokonywane bezpośrednio na surowcu i wpływające w sposób celowy na zmianę właściwości lub postać surowca;

• czynności pomocnicze - przenoszenie, magazynowanie, kontrola

• czynności usługowe - dostarczanie czynników energetycznych i utrzymanie higieny produkcji

Czynności zasadnicze

Operacje jednostkowe - gdy zachodzące zmiany mają charakter fizyczny, np. rozdrabnianie, przesiewanie, mieszanie.

Procesy jednostkowe - gdy zmiany mają charakter chemiczny, biochemiczny i biologiczny

Operacje i procesy jednostkowe dzieli się na:

1. operacje mechaniczne - rządzone prawami mechaniki ciał stałych i cieczy,

2. operacje cieplne - związane z przenoszeniem ciepła,

3. operacje dyfuzyjne - podlegają prawom przenikania i wymiany masy;

4. operacje fizykochemiczne - polegają na zmianie stanu skupienia lub rozproszenia;

5. procesy chemiczne - ich istotę stanowią reakcje chemiczne wymagające użycia reagentów chemicznych i zachodzące bez udziału czynników biologicznych

6. procesy biochemiczne - wymagające użycia czynników biologicznych w postaci żywych mikroorganizmów lub enzymów

Schemat tworzenia parówek (zdjęcie)

Prawo zachowania masy - w danym układzie zamkniętym suma mas poszczególnych składników przed procesem i po jego zakończeniu jest stała




gdzie:

G - masa surowca podlegającego przetwarzaniu;

G₁ - masa gotowego produktu;

G₂ - masa produktów odpadowych.

Prawo zachowania energii - w danym układzie zamkniętym suma wszystkich rodzajów energii jest stała, a zmiany jednego jej rodzaju w inny nie zmieniają tej sumy.

Równowaga mechaniczna, cieplna, fizykochemiczna - osiągana przez układ cechuje się stałością właściwości w dowolnie długim czasie

OPERACJE MECHANICZNE

Mają one na celu:

• ujednolicenie surowca na podstawie określonych kryteriów jakości;

• rozsortowanie niejednorodnego pod względem wymiarów surowca na określone przedziały wielkości;

• usunięcie części niejadalnych i mniej wartościowych oraz nieszkodliwych ciał obcych;

• rozdrobnienie surowca;

• rozdzielenie składników;

• dozowanie surowców i produktów.

Obróbka wstępna obejmuje:

1. sortowanie - wyrównanie przerobionego surowca wg określonych kryteriów jakości (barwy, zapachu, stopnia dojrzałości)

2. kalibrację - podział przerabianego surowca na określone przedziały wielkości (zapewnia jednakowe zachowanie się przerabianego surowca podczas procesów technologicznych)

3. oczyszczenie, płukanie

Rozdrabnianie - zmniejszenie wymiarów materiału bez nadania mu określonego kształtu

Krajanie - zmniejszenie wymiarów materiału z nadaniem mu określonego kształtu

Cel: rozwinięcie powierzchni materiału w wyniku czego wpływ na tempo procesów fizycznych (ekstrakcji, suszenia, rozpuszczania) oraz szybkość i wydajność reakcji chemicznych w układach niejednorodnych; operacja wstępna w wielu procesach przemysłowych.

Rodzaje rozdrabniania (rysunki!!!)

• rozgniatanie

• rozcieranie

• łupanie

• rozrywanie

• gniecenie

• rozłupywanie

Podział urządzeń rozdrabniających:

• maszyny łamiące - łamacze stożkowe i szczękowe,

• maszyny gniotące - gniotowniki, łamacze walcowe;

• maszyny udarowe - młyny młotkowe, dezintegratory,

• maszyny rozcierające - młyny kulowe, wibracyjne, z częściami obrotowymi, strumieniowe, koloidalne

• maszyny tnące - krajalnice

Maszyny łamiące:

Mlewnik walcowy - rozdrabnianie i mielenie ziarn, słodu, owoców wytłoków

Gniotowniki - gniecenie owoców miękkich

Udarowe maszyny rozdrabniające

Rozdrabniarki młotkowe - rozdrabnianie ziarna, ziemniaków, słodu, wytłoków, wysłodków

Dezintegratory - rozdrabnianie owoców miękkich

Maszyny rozcierające

Młyny kulowe - do drobnego mielenia

Młyny wibracyjne - młyny kulowe, w których rozdrabnianie zachodzi dzięki szybkim ruchom drgającym

Młyny strumieniowe - do mielenia drobnego i bardzo drobnego; rozdrabnianie surowców zawierających olejki eteryczne z jednoczesną ich ekstrakcją

Młyny koloidalne - bardzo drobne mielenie, mielenie zachodzi przy współudziale środowiska rozpraszającego.

Maszyny szarpiące - do rozdrabniania owoców i warzyw

Rozdrabniarka szarpiąca dwuwalcowa - dwa walce obracające się w przeciwnych kierunkach wyposażone w kolce, zęby lub pazury

Rozdrabniarka szarpiąca tarczowa - jw. ale tarcze

Tarki - zasada działania taka jak tarki domowej do rozdrabniania warzyw

Maszyny tnące

Krajalnice - rozdrabnianie owoców i warzyw, buraków cukrowych, konserwy; nadają materiałowi określony kształt

Wilki - rozdrabnianie mięsa

Rozdzielanie składników

Rozdzielanie materiałów niejednorodnych

Trzy kategorie ośrodków: ciekły, stały - sypki, półstały - soczysty

Rodzaje, w zależności od rodzaju rozdzielanego materiału

• rozdzielanie zawiesin i emulsji

• rozdzielanie mas półstałych - soczystych

• rozdzielanie ciał stałych

• rozdzielanie ciał stałych od cieczy i gazów

ROZDZIELANIE ZAWIESIN I EMULSJI

Sedymentacja - polega na samoczynnym rozwarstwieniu się zawiesin w wyniku różnicy gęstości cząstek zawieszonych (ośrodek zdyspergowany) w stosunku do ośrodka dyspersyjnego (woda, sok komórkowy). Mała wydajność, niska sprawność.

Flotacja - proces odwrotny do sedymentacji; stosowana do zagęszczania osadów - osad odpływa górą a woda pozostaje w zbiorniku; proces ten jest wspomagany przez napowietrzanie

WYKŁAD VIII

Filtracja - operacja polegająca na zatrzymaniu stałych (niekiedy ciekłych) cząstek - zawiesin - na porowatej przegrodzie (filtrze), a przepuszczeniu cieczy lu b gazu, stanowiących ośrodek dyspersyjny. Oddzielenie cząstek fazy rozproszonej od razy rozpraszającej.

Zastosowanie:

• produkcja klarownych ekstraktów i roztworów, np. soki i syropy owocowe,

• oddzielenie produktu od towarzyszących mu w trakcie przerobu części stałych, np. proces produkcji piwa, wina, olejów

Produktem może być osad lub odciek.

Rodzaje filtracji: izobaryczna, pod zwiększonym ciśnieniem od strony cieczy filtrowanej, podciśnienie od strony filtratu.

Rodzaje przegród filtracyjnych:

• tkaninowe (len, bawełna, jedwab, nylon)

• metalowe (siatka fosforobrązowa zwykła i posrebrzana, niklowana, aluminiowa, ze stali nierdzewnej)

• ceramiczne (porowata porcelana)

• szklane (porowata masa szklana, wata szklana)

• celulozowe i inne.

Przykłady filtrów (zdjęcie 100_4368.jpg i dalej): filtr ramowy, filtr komorowy, filtr próżniowy.

Wirowanie - rozdzielanie pod wpływem siły odśrodkowej mieszanin niejednorodnych: ciał stałych z cieczami, cieczy z cieczami, mieszaniny dwóch cieczy z ciałem stałym.

Rozdział faz następuje przez wprowadzenie mieszaniny w ruch obrotowy, w wyniku którego cząstki cięższe są odrzucane na zewnątrz ku obwodowi bębna, a lżejsze gromadzą się przy osi.

Rodzaje wirówek: 1. ciągłe, periodyczne; 2. sedymentacyjne, filtracyjne.

• Wirówki sedymentacyjne

Bęben osadzony na wale obrotowym ma pełne ściany boczne; wewnątrz zamontowane są talerze ułatwiające rozdział faz.

Wykorzystanie: usuwanie zawiesin z soków owocowych i wina, oddzielenie tłuszczu od mleka pełnego.

• Wirówki filtracyjne

Bęben osadzony na wale obrotowym ma ściany boczne perforowane pokryte materiałem filtracyjnym. W czasie wirowania ciecz przesącza się przez materiał i odpływa do przestrzeni między bębnem a obudową; faza stała zatrzymywana jest wewnątrz bębna.

Wykorzystanie: oddzielenie wody sokowej z surowego mleczka krochmalniczego, oddzielenie wykrystalizowanego cukru od melasy

ROZDZIELENIE MAS PÓŁTŁUSTYCH SOCZYSTYCH

Tłoczenie - oddzielenie fazy ciekłej zawartej w dużych ilościach fazy stałej

Prasy

1. pracujące w pokojowej lub podwyższonej temperaturze

2. pracujące pod mniejszym lub większym ciśnieniem

3. praca okresowa (prasy warstwowe, koszowe) lub ciągła (prasy ślimakowe, taśmowe, walcowe)

Wykorzystanie: tłoczenie oleju z nasion oleistych, otrzymywanie soków z miazgi owocowej i warzywnej, wytłaczanie tłuszczu z mączki mięsno-kostnej, odwadnianie osadów ściekowych.

ROZDZIELENIE CIAŁ STAŁYCH

Rozdział mieszanin ciał stałych różniących się:

• kształtem lub wielkością cząsteczek

• prędkością opadania w środowisku ciekłym lub gazowym,

• właściwościami elektrycznymi lub magnetycznymi.

Przesiewanie - rozdział cząstek różniących się wielkością (sita) lub kształtem (tryjery)

Rodzaje sit:

• tłoczone (cienka blacha stalowa z wyciętymi otworami)

• druciane (plecione z metalowego drutu)

• tkane (z nici jedwabnych, włókien sztucznych)

Wykorzystanie: sortowanie zbóż, owoców i warzyw, jaj, przesiewanie krochmalu.

ODDZIELENIE CIAŁ STAŁYCH I CIECZY OD GAZÓW

Cel: oczyszczenie gazów; gdy odzyskuje się fazę stałą lub ciekłą - zmniejszenie strat materiałowych

Wykorzystuje się do tego:

cyklon - oddzielenie cząstek stałych od razy gazowej;

hydrocyklon - oddzielenie cząstek stałych od fazy ciekłej

Operacje mechaniczne - MIESZANIE SKŁADNIKÓW

Mieszanie

Cel:

• zapewnienie możliwie jednorodnego składu produktów ciekłych lub stałych,

• zabezpieczenie przed rozdzieleniem się komponentów,

• ułatwianie wymiany ciepła przy obróbce termicznej metodą przeponową,

• intensyfikacja procesów dyfuzji,

• wywołanie zjawisk fizycznych, np. zmaślanie śmietanki

Rodzaje: mieszanie w fazie ciekłej, mieszanie ciał stałych, mieszanie układów o dużej lepkości.

Mieszanie w fazie ciekłej realizowane w mieszalnikach.

Rodzaje:

• mechaniczne - przy użyciu mieszadeł,

• hydrauliczne - wymieszanie się dwóch lub więcej strumieni cieczy;

• pneumatyczne - mieszanie przez pęcherzyki gazu

Przykłady: mieszanie mleka, mieszanie soków, mieszanie podłoży hodowlanych.

Mieszanie ciał stałych realizowane w mieszarkach.

Rodzaje:

• periodyczne, ciągłe

• wolnoobrotowe (łopatkowe, ślimakowe, bębnowe), szybkoobrotowe (odśrodkowe, udarowe)

Przykłady: produkcja koncentratów, deserów, zup, wymieszanie mąki.

Rodzaje mieszadeł: łapowe pionowe, łapowe poziome, tamowe, kotwiczne, tarczowe, podwójne pionowo-łapowe, śrubowe, podwójne sigmoidalne, śmigłowe.

Mieszanie układów o dużej lepkości realizowane w zagniatarkach, ugniatarkach, wygniatarkach.

Rodzaje: periodyczne (zbiornik z mieszadłem), ciągłe (ślimak)

Przykłady: homogenizacja twarogu, przygotowanie ciast, przygotowanie farszów mięsnych.

Homogenizacja - daleko posunięte mieszanie z jednoczesnym rozdrobnieniem zawieszonych cząstek.

Operacje mechaniczne - DOZOWANIE

Końcowy etap wielu procesów wytwarzania produktów spożywczych, których produkcja kończy się formowaniem, porcjowaniem, rozlewem produktu do opakowań jednostkowych wraz z ich zamknięciem.

Składa się ono z kilku operacji: transport, rozdzielenie i częściowo mieszanie.

Typy urządzeń:

• ślimakowe - materiały sproszkowane

• bębnowe - materiały sypkie

• walcowe - materiały zbrylające się i wilgotne

• tarczowe - materiały sypkie i ziarniste

OPERACJE TERMICZNE

Wykorzystanie:

• wstępna obróbka surowców, np. przy myciu, czyszczeniu, wstępne schładzanie przed magazynowaniem,

• właściwe przetwarzanie surowców, np. gotowanie, pieczenie, smażenie, wymrażanie wody, procesy mechaniczne, dyfuzyjne, chemiczne i biotechniczne w przetwarzaniu żywności

• termiczne utrwalanie żywności, np. pasteryzacja, sterylizacja, mrożenie

• utrzymywanie higieny procesu produkcyjnego, np. mycie, wyjaławianie urządzeń, opakowań, pomieszczeń

Temperatury najczęściej wykorzystywane w technologii żywności: -30°C do +120°C.

Ciągła sterylizacja mleka 160°C (1s)

prażenie ziarna zbóż 220°C

Ciepło a jakość żywności

Ważna nie tylko temperatura a także czas jej działania.

Termolabilne są: witaminy głównie C, B₁, B₁₂, niektóe białka: globuliny i albuminy; niektóre aminokwasy (np. siarkowe, lizyna).

Długie ogrzewanie powoduje także: obniżenie wartości biologicznej żywności, denaturację białek.

Umiarkowane ogrzewanie korzystne: poprawa strawności kolagenu i innych białek, nadanie smakowitości, zniszczenie mikroflory.

Źródła ciepła w technologii żywności

Przy wyborze ważne są: koszt, możliwość zanieczyszczania żywności, stopień niebezpieczeństwa wybuchu, maksymalna elastyczność użycia.

1. Paliwa stałe: węgiel kamienny, węgiel brunatny, koks, drewno; węgiel - wartość opałowa 22-30MJ/kg, zawartość siarki, ślady substancji silnie trujących, kurz - ogrzewanie pośrednie.

2. Paliwa płynne: ropa naftowa, olej opałowy - wartość opałowa ok. 40MJ/kg, mniej zanieczyszczeń, ale nieprzyjemny smak i zapach - ogrzewanie pośrednie.

3. Paliwo gazowe: gaz ziemny, koksowniczy - wartość opałowa 34MJ/kg, niebezpieczeństwo wybuchu

4. Energia elektryczna - droga, jednak ma wiele zalet.

Ogrzewanie pośrednie - para wodna nasycona lub przegrzana (energia cieplna pary
o temperaturze powyżej 100°C wynosi 2679kJ/kg)

Mechanizmy przenoszenia ciepła:

1. Przewodzenie lub kondukcja

Wywołana różnicą temperatur - drganie cząstek - głównie ciała stałe

2. Konwekcja lub przenoszenie ciepła

Wywołane przemieszczaniem się płynów - głównie ciecze;

rodzaje: konwekcja wolna, konwekcja wymuszona wpływa na warunku doprowadzania ciepła do przegrody

3. Promieniowanie cieplne (radiacja)

Przenoszenie ciepła między dwoma ciałami o różnej temperaturze za pomocą fal elektromagnetycznych o długości 0,1-100μm nie wymaga substancji pośredniczącej, energia cieplna promieniowania zwykle nie przechodzi przez ciała stałe i ciecze; gdyż większość jest absorbowana (100% absorpcji - ciała doskonale czarne) lub odbijania (100% odbicia ciała doskonale białe).

Ogrzewanie oporowe - elektryczne; spirala nagrzana do ok. 1000°C

4. Całościowe ujęcie przeponowej wymiany ciepła:




gdzie:

k - współczynnik przenikania ciepła [W/m²·C]

α₁ - współczynnik oddawania ciepła [W/m²·C]

α₂ - współczynnik pobierania ciepła [W/m²·C]

λ - współczynnik przewodzenia ciepła [W/m²·C]

l - grubość przepony

Podczas ogrzewania - proces wymiany ciepła limituje współczynnik pobierania ciepła (α₂), a podczas ochładzania - współczynnik oddawania ciepła (α₁).

Wartość współczynnika przewodzenia ciepła (λ) wynosi:

produkty ciekłe 0,071-0,71 W/m²·C

produkty stałe 0,02 - 30 W/m²·C

metale 15-380 W/m²·C

Ciepło właściwe większości produktów spożywczych 0,5-4,2·10³ J/kg·C (wyższe wartości dotyczą produktów o większej zawartości wody)

Temperatura wpływa na:

• rozwój i aktywność drobnoustrojów

• katalizuje lub hamuje przebieg reakcji fizykochemicznych i biochemicznych (współczynnik Q₁₀)

np. ochładzanie o 10°C powoduje:

2-3 krotne zmniejszenie tempa reakcji chemicznych

1-2 krotne zmniejszenie tempa reakcji enzymatycznych

1-9 krotne zmniejszenie prędkości rozwoju drobnoustrojów

W przetwórstwie żywności w celu przebiegu określonych procesów stosowane są różne zakresy temperatur:

• intensyfikacja procesów chemicznych = 30-200°C

• intensyfikacja przemian biochemicznych = 30-80°C

• intensyfikacja przemian mikrobiologicznych = 20-50°C




gdzie:

Q - ilość oddawanego lub przyjmowanego ciepła

k - współczynnik wymiany ciepła [W/m²·C]

F - powierzchnia przepony [m²]

τ - czas wymiany ciepła [h]

Δt - różnica temperatur po obu stronach przepony [°C]

Intensyfikacja wymiany ciepła przez: zwiększenie powierzchni wymiany; burzliwość przepływu nośnika; różnicę temperatur między nośnikiem ciepła a produktem.

Grzejnictwo elektryczne

Jest to system ogrzewania w zmiennym polu elektrycznym średnich lub wielkich częstotliwości; energia elektryczna wykorzystywana jest do bezpośredniego ogrzewania żywności.

Sposoby ogrzewania:

mikrofalowe - napromieniowanie falami o częstotliwości setek lub tysięcy MHz; powodują drania cząstek - dipoli

kuchnie mikrofalowe - moc 0,2 do 2,5kW, częstotliwość 2450MHz.

Zalety: szybkie nagrzewanie, lepsze zachowanie wartości odżywczej

wady: nierównomierność rozkładu ciepła

Zastosowanie: ogrzewanie, rozmrażanie

dielektryczne (pojemnościowe) - zastosowanie w ośrodkach o charakterze dipoli elektrycznych; polega na bardzo szybkich zmianach napięcia na okładkach kondensatora i spowodowanych tym drganiom cząsteczek - dipoli

Zalety: szybkie nagrzewanie się materiałów, głównie o dużej zawartości wody, równomierność ogrzewania

Wady: drogie, materiał niehomogenny, np. mięso - nierównomierne nagrzewanie

Zastosowanie: dosuszanie suszonych prasowanych warzyw, rozmrażanie, topienie tłuszczu, czekolady

indukcyjne - ogrzewanie wywołane wydzielaniem się ciepła podczas przepływu prądu indukowanego w materiale przez zmienne pole magnetyczne; materiał musi przewodzić prąd (materiał jest rdzeniem cewki).

Grzejnictwo podczerwone

Wykorzystywana jest pośrednia podczerwień (10^-4 do 3·10^-4 cm) w suszarnictwie.

Rodzaje: promienniki lampowe, metalowe, ceramiczne.

Zastosowanie:

• obsuszanie materiałów - skóry, butelki,

• suszenie materiałów w cienkich warstwach - owoce, warzywa, zboża, grzyby, makaron,

• w piekarstwie - pieczenie, obżarzanie

• suszenie mięsa.

OPERACJE TERMICZNE

Typy operacji:

1. Wysokie temperatury

podgrzewanie, ogrzewanie; rozparzanie - parowanie; pieczenie; gotowanie; tostowanie; smażenie; prażenie; ekspandowanie i ekstrudowanie

2. Niskie temperatury:

chłodzenie, oziębianie, zamrażanie

Podgrzewanie, ogrzewanie

Cel: podgrzanie ośrodka ciekłego w celu nastawienia go, np. na: optymalną temperaturę działania enzymów, / ułatwienie rozpuszczania np. cukru, / inne cele technologiczne (serowarstwo)

Stosowane temperatury - poniżej temperatury wrzenia

Urządzenia: różne przeponowe aparaty grzejne:

periodyczne: kotły płomieniowe, kociołki z płaszczem grzejnym, kadzie z wężownicami

ciągłe: podgrzewacze rurowe, rurowo-próżniowe, wężownice, ślimakowe

Zastosowanie:

blanszowanie - szybkie ogrzanie żywności do określonej temperatury, jej utrzymanie przez pewien czas, a następnie szybkie oziębienie lub poddanie bezzwłocznemu dalszemu przerobowi; głównie warzywa, czasami owoce, mięso

metoda immersyjna - perforowany bęben obracający się w zbiorniku z wodą

metoda parowa - taśma perforowana umieszczona w komorze parowej

pasteryzacja - metoda utrwalania

Rozparzanie - parowanie

Ogrzewanie materiałów (zwykle roślinnych) za pomocą pary o ciśnieniu 0,4-0,5MPa (150-150°C) w celu przeprowadzenia masy w stan półpłynny.

Urządzenia: wiele typowych urządzeń

Zastosowanie:

• przemysł owocowo-warzywny - produkcja przecierów,

• gorzelnictwo - parowanie zboża, ziemniaków,

• koncentraty spożywcze - preparowane przetwory zbożowe nadające się bezpośrednio do spożycia: płatki owsiane i kukurydziane, grzanki, granulki, ryż błyskawiczny

WYKŁAD IX

Pieczenie

Ogrzewanie materiałów w suchym powietrzu w temperaturze powyżej 100°C (najczęściej 180-250°C).

Urządzenia: wiele typów pieców periodycznych i ciągłych, opalane bezpośrednio (bardzo rzadko), pośrednio (kanałowe, rurowo-parowe, gazowe, elektryczne).

Zastosowanie: piekarstwo, ciastkarstwo, przemysł mięsny, dania gotowe.

Gotowanie

Ogrzewanie cieczy w stanie wrzenia; wiąże się często z odparowaniem części rozpuszczalnika.

Urządzenia: kotły z płaszczem parowym, pod normalnym lub zmniejszonym ciśnieniem.

Zastosowanie: browarnictwo - gotowanie brzeczki piwnej, owocowy - rozpuszczenie cukru, usunięcie niepożądanych składników lotnych, np. dwutlenku siarki;

Tostowanie

Ogrzewanie wilgotną parą wodną w temperaturze 95-120°C surowców spożywczych, głównie roślin strączkowych.

Smażenie

Ogrzewanie surowca pod zwykłym ciśnieniem w ośrodku pośredniczącym, zwykle w gorącym tłuszczu, syropie z sacharozy; temperatura zwykle znacznie powyżej 100°C (150-250°C). Produkt wchłania część tłuszczu (10-45% wagowych), a oddaje część wody.

Urządzenia: periodyczne (patelnie), ciągłe (taśmowe tunele smażalnicze).

Zastosowanie: produkcja frytek, chipsów ziemniaczanych; niektóre konserwy warzywne, mięsne; niektóre wyroby cukiernicze, konfitury, dania gotowe.

Prażenie

Ogrzewanie w suchym powietrzu w temperaturze 200-250°C. Poddaje się mu głównie surowce roślinne w celu wytworzenia różnych substancji smakowo-zapachowych i barwiących,
a następnie rozkładu cukru.

Urządzenia: specjalne piece, np. piec kaflowy.

Zastosowania: prażenie nasion kakaowych, prażenie kawy, mięsa, obieranie ziemniaków.

Ekspandowanie

Polega na gwałtownym rozprężeniu uprzednio ogrzanego i będącego pod wysokim nadciśnieniem materiału w chwili momentalnego przejścia do ciśnienia atmosferycznego.

Urządzenia: periodyczne - armatka - poziomy bęben wypełniony namoczonym ziarnem
i ogrzewany; ciągłe - wielokomorowy zawór obrotowy.

Zastosowanie: produkcja produktów o porowatej strukturze.

Ekstrudowanie

Polega na wytłaczaniu termoplastycznym materiału poddanego uprzednio obróbce mechanicznej.

Urządzenia: ekstrudery ciągłe.

Zastosowanie: produkcja produktów o porowatej strukturze.

CHŁODZENIE, OZIĘBIANIE, ZAMRAŻANIE

Jest to odbieranie ciepła od materiału. Dotyczy ciał stałych, cieczy i gazów.

Zimno wykorzystywane do:

• celów technicznych: skraplanie oparów powstających w czasie zagęszczania żywności w aparatach wyparnych;

• celów technologicznych: kriokoncentracja, suszenie, liofilizacja, produkcja lodów;

• przechowalnictwo żywności i jej utrwalanie.

1. Chłodzenie ośrodków o małej lepkości - proste, nie nastręcza trudności; oziębiacze płaskościenne, cylindryczne

2. Chłodzenie mas o wysokiej lepkości, półciekłych, stałych - trudniejsze, bo mały współczynnik przenikania ciepła; najlepsze wyniki daje freezer (produkcja lodów)

Źródła zimna: chłodzenie przeponowe: woda, sprężony amoniak, freon, solanka; chłodzenie bezpośrednie: ciekły dwutlenek węgla, azot;

Rodzaje chłodzenia:

• chłodzenie plusowe +10 do -2°C (przechowywanie)

• chłodzenie minusowe -10 do -20°C (utrwalanie)

• zamrażanie -20 do -30°C (utrwalanie)

Zamrażanie

Cel: utrwalenie żywności, wytworzenie struktury lodów, kriokoncentracja, liofilizacja

Rodzaje zamrażarek: tunelowa (2-40h); kontaktowa (15-60min), fluidyzacyjna (do 20min); immersyjne (20-40min)

Rozmrażanie

Trwa dłużej niż zamrażanie.

Podział:

• metody ogrzewania powierzchniowego: powietrzne, cieczowe (woda, 5% r-r NaCl), próżniowe, kontaktowe

• metody ogrzewania wewnętrznego

- pojemnościowe (pole elektr. wytw. przez prąd o częstotliwości 27-100 MHz)

- mikrofalowe (915-2450MHz; wzrost częstotliwości = wzrost efektu grzejnego)

- opornościowe (napięcie prądu 15V, częstotliwość 50Hz, tylko małe bloki filetów rybich)

UTRWALANIE ŻYWNOŚCI

Metody termiczne: niskie temperatury, wysokie temperatury.

Niskie temperatury - poniżej 10°C: chłodzenie i zamrażanie

Wysokie temperatury - powyżej 60°C: pasteryzacja, sterylizacja, tyndalizacja

Utrwalanie w wyniku działania na: drobnoustroje, przebieg reakcji chemicznych, przebieg reakcji biochemicznych.

Utrwalanie żywności przez obniżanie temperatury

Polega na obniżeniu temperatury i przechowywaniu w niej żywności przy odpowiedniej wilgotności pomieszczeń i wymianie powietrza.

Zalety:

• Niewielkie zmiany cech organoleptycznych i odżywczych produktów.

• Niewielki wpływ na właściwości funkcjonalne surowców spożywczych.

• Pozwala na przechowywanie wielu produktów w stanie surowym (owoce, warzywa, mięso, drób, ryby)

1. Obniżenie temperatury powoduje zwolnienie lub zahamowanie rozwoju drobnoustrojów.

2. Zwolnienie tempa reakcji chemicznych (obniżenie temperatury o 10°C powoduje 2,5-krotne zmniejszenie szybkości reakcji chemicznych).

Podział drobnoustrojów ze względu na temperaturę

Drobnoustroje	Temperatura, °C
		Minimalna	Optymalna	Maksymalna
Psychrofilne	0	10 - 20	30
Mezofilne	10	20 - 40	45
Termofilne	40	50 - 60	70

Mikroflorę produktów i surowców przemysłu spożywczego reprezentują przeważnie drobnoustroje mezofilne.

Na skuteczność oddziaływania obniżenia temperatury na rozwój drobnoustrojów ma wpływ: wysokość temperatury, stopień wymrożenia wody, prędkość chłodzenia/zamrażania, czas składowania, początkowy stopień zanieczyszczenia drobnoustrojami.

Chłodnictwo

Chłodzenie - wymiana ciepła między produktem spożywczym a ośrodkiem chłodzącym

• towarzyszy temu odparowanie pewnej ilości wody i przenoszenie ciepła z głębszych warstw na powierzchnię,

• obniża się temperaturę, nie przekraczając jednak punktu zamarzania soków komórkowych produktów roślinnych i zwierzęcych

• w czasie chłodzenia stosuje się temperatury +4 do 0°C

• przy szybkim schładzaniu mięsa ciepłego z uboju -5°C (lub niższe)

Dobór sposobu chłodzenia/zamrażania zależy od: wielkości porcji produktu, zawartości wody, zawartości tłuszczu, konsystencji, rodzaju opakowania.

Przechowywanie żywności w warunkach chłodniczych:

• Umożliwia zachowanie surowców w stanie nadającym się do przerobu lub bezpośredniego spożycia przez pewien czas (owoce przedłużony sezon ich przerobu)

• Eliminuje reorganizację produkcji - pozwala na przechowywanie i transport surowców z rejonu uprawy czy hodowli do zakładów

• Charakter pomocniczy w przemyśle spożywczym i obrocie żywnością (w niewielkim stopniu przedłuża trwałość)

• Produkt składowany powinien być przechowywany w odpowiednio niskich temperaturach, także w obrocie (chłodnie składowe, chłodnie pozaskładowe, chłodnie dystrybucyjne)

• Środki transportowe chłodzone.

Produkty	Temperatura °C	Okres przechowywania
Mięso Masło Mleko Truskawki Jabłka Kalafiory	-1 do -2 +2 do +4 +1 do +2 0 do +2 -1 do +4 0	14-21 dni od uboju 4-6 tygodni 2 dni 7-10 dni 6-9 miesięcy 4 tygodnie

Jest uwzględniana wilgotność względna i wymiana powietrza.

Efekty chłodzenia można polepszyć przez:

• Właściwe ustawienie lub zawieszenie towarów w chłodni.

• Stosowanie odpowiednich opakowań. Chronią przed zanieczyszczeniami, przedłużają trwałość. Opakowania nie mogą utrudniać wymiany ciepła (najlepsze folie z tworzyw sztucznych).

• Zmianę składu atmosfery (owoce - podwyższenie CO₂ w powietrzu do 10-15%)

WYKŁAD X

Zamrażanie (chłodnictwo minusowe) - obniżanie temperatury produktu do temperatury niższej niż punkt zamarzania soków komórkowych lub danego roztworu. Tworzą się kryształki lodu na skutek wymrożenia lodu.

Temperatura krioskopowa - temperatura, w której rozpoczyna się tworzenie kryształków lodu.

W zamrażalnictwie właściwym produkty zamrażane są szybko w temperaturze od -20°C do -35°C i następnie przechowywane w temperaturze -10 do -20°C.

Zamrażalnictwo

• Powolne - mrożonki gorszej jakości, bo działalność enzymów i drobnoustrojów nie zostaje odpowiednio szybko wstrzymana i mogą one wywoływać zmiany produktu, tworzą się większe kryształki lodu

• Szybkie - najlepszy efekt - produkty o budowie tkankowej, produkty o małych wymiarach (głównie owoce, warzywa)

Utrudnione stosowanie do towarów o dużych rozmiarach i małym przewodnictwie ciepła (masło w kartonach, tusze wieprzowe, półtusze wołowe).

Zmiany w produktach w czasie zamrażania: mikrobiologiczne, fizyczne, chemiczne.

• Zamrażanie nie niszczy drobnoustrojów, hamuje procesy życiowe.

• Na mikroflorę zabójczo działają skoki temperatury.

Zmiany mikrobiologiczne w produktach w czasie rozmrażania:

• po rozmrożeniu mikroflora działa aktywnie,

• produkty mają częściowo uszkodzone komórki - składniki pokarmowe łatwiej dostępne dla mikroflory

Zalecenia:

• produkty bezpośrednio po rozmrożeniu powinny być spożywane,

• warzywa, owoce, półprodukty garmażeryjne wrzuca się do wrzącej wody w stanie zamrożonym

Zmiany chemiczne w produktach w czasie zamrażania i przechowywania

Występują w tłuszczach i produktach zawierających dużo tłuszczu - tłuszcze pod wpływem tlenu ulegają utlenianiu - tworzą się nadtlenki, aldehydy i ketony, które są przyczyną zmian smaku i zapachu jełkiego.

Reakcje te są katalizowane przez np. miedź, żelazo.

Zapobieganie:

• usuwanie metali katalizujących,

• dodatek substancji hamujących utlenianie - tzw. przeciwutleniaczy.

Kolejne zmiany: rozkład barwników naturalnych, zmiany w składnikach chemicznych.

Zmiany biochemiczne w produktach w czasie zamrażania i przechowywania:

Związane z zachowaną częściowo aktywnością niektórych enzymów tkankowych.

Efekt:

• w mięsie zapach jełki,

• powierzchnia owoców zmienia barwę na brunatną (zapobiega blanszowanie, dodatek przeciwutleniaczy, dodatek cukru)

Zmiany fizyczne w produktach zamrażanych

• Kryształki lodu (wielkość i rozmieszczenie) powstające z wymrożenia wody
  w komórkach tkanki zwierzęcej i roślinnej zasadniczo wpływają na jakość produktu.

• Zmiany związane są ze składem soków komórkowych (warzywa i owoce o większej zawartości skrobi, cukrów, soli mineralnych, lepiej się zamrażają)

Przy powolnym zamrażaniu - kryształki tworzą się w przestrzeniach międzykomórkowych, ponieważ tam jest mniejsza koncentracja soku.

• W wyniku tworzenia się kryształków stężenie soku w przestrzeniach międzykomórkowych zwiększa się, woda z komórek przenika do przestrzeni międzykomórkowych.

• Kryształki lodu się zwiększają i uszkadzają strukturę tkanek.

Przy szybkim zamrażaniu - woda zamarza głównie w miejscu występowania - jednocześnie w komórkach i przestrzeniach międzykomórkowych.

• Tworzy się dużo drobnych, równomiernie rozłożonych kryształków, nie uszkadzających tkanek.

Zmiany barwy - głównie w zewnętrznych częściach.

Ciemniejsza barwa mięsa - przejście hemoglobiny i mioglobiny w methemoglobinę. Biały nalot - odparowanie wody - wysuszona tkanka.

Ubytki masy (ususzka) - powstają w wyniku parowania produktów zamrażanych luzem
i przechowywania bez opakowań. Mniejsze ubytki - zamrażanie szybkie.

Czynniki wpływające na ubytki masy (ususzkę):

• rodzaj produktu, zawartość wody i tłuszczu (dużo tłuszczu - mniejszy ubytek),

• warunki i czas przechowywania,

• rodzaj opakowania, sposób ułożenia towaru,

• wielkość i stopień załadowania komory,

• zmiany temperatury i wilgotności powietrza.

Metody zamrażania szybkiego: owiewowe, kontakowe.

Odrębną grupę stanowi liofilizacja - odwodnienie próżniowe produktu w stanie zamrożonym.

UTRWALANIE ŻYWNOŚCI PRZEZ OGRZEWANIE

Cel - osiągnięcie mikrobiologicznej stabilności.

• Termiczna inaktywacja drobnoustrojów następuje dopiero po przekroczeniu temperatury maksymalnej dla ich wzrostu (minimalnej temperatury letalnej).

Niszczenie drobnoustrojów po osiągnięciu minimalnej temperatury letalnej zależy od:

• Rodzaj i forma drobnoustrojów (rodzaj, gatunek, szczep, starsze przetrwalniki bardziej wytrzymałe).

• Warunki środowiskowe (aktywność wody, stężenie jonów wodorowych, zawartości: tłuszczu, białka, cukru)

• Dawka ciepła niszczącego (temperatura i czas ogrzewania).

Dawka ciepła niszczącego

Komórki wegetatywne i przetrwalniki drobnoustrojów są niszczone przez ogrzewanie w stałej temperaturze w tempie logarytmicznym (tzn. że zawsze taki sam % komórek ginie
w określonym przedziale czasowym niezależnie od liczby początkowej komórek).

Logarytmiczny charakter niszczenia mikroorganizmów

• Im większa początkowa liczba drobnoustrojów w surowcu tym dłużej trzeba go ogrzewać (w stałej temperaturze), aby osiągnąć redukcję żywych drobnoustrojów do określonego poziomu.

• Nie jest możliwe zniszczenie wszystkich komórek, gdyż wymaga to nieograniczenie długiego czasu ogrzewania.

• wskaźnik przeżycia drobnoustrojów lub wskaźnik retencji N/N₀ - stosunek liczby drobnoustrojów żywych, pozostałych po ogrzaniu (N), do liczby drobnoustrojów przed ogrzewaniem (N₀).

• Wskaźnik inaktywacji cieplnej drobnoustrojów N₀/N - odwrotność wskaźnika retencji.

(WYKRESY!!!) Logarytm wskaźnika inaktywacji cieplnej log(N0/N) - n jest wielokrotnością D (jest ona związana ze stałą szybkości reakcji niszczenia cieplnego drobnoustrojów. Oznacza czas potrzebny do zmniejszenia o 90% początkowej liczby żywych drobnoustrojów, czyli o 1 cykl logarytmiczny (czas 10-krotnej redukcji).

Wartość D jest niezależna od początkowej liczby drobnoustrojów; zależy od: jej rodzaju, temperatury inaktywacji, środowiska.

Niszczenie cieplne drobnoustrojów zależy od temperatury. Im jest ona wyższa tym szybciej następuje śmierć komórek. Czas 10-krotnej redukcji D jest też zależny od temperatury, czyli jest funkcją temperatury ogrzewania D=f(T). D zmienia się także w tempie logarytmicznym wraz z T.

Wykres D=f(T) - krzywa oporności cieplnej lub krzywa czasu śmierci danego drobnoustroju.

Podział żywności ze względu na kwasowość czynną:

1. Niekwaśna i mało kwaśna o pH > 4,6 (mleko, mięso, drób, ryby, groszek, fasola, buraki).

2. Kwaśna o pH 3,7-4,6 (gruszki, morele, pomidory, czerwona kapusta).

3. Bardzo kwaśna o pH <3,7 (kiszona kapusta, ogórki, większość owoców).

Temperatury do termicznego utrwalania:

1. Żywność niekwaśna i mało kwaśna - powyżej 100°C.

2. Żywność kwaśna - nie przekraczające 100°C.

3. Żywność bardzo kwaśna - ma znaczną trwałość lub wymaga łagodnego ogrzewania.

Termizacja - przedłużenie trwałości. Ogrzewanie w temperaturze 55-60°C przez 15s (mleko).

Pasteryzacja i sterylizacja - przedłużenie trwałości i ochrona konsumentów przed mikrobiologicznym zatruciem.

Pasteryzacja - ogrzewanie do temperatury nie przekraczającej 100°C (65-85°C).

Cel: zniszczenie: drobnoustrojów chorobotwórczych, bakterii nieprzetrwalnikujących, drożdży, pleśni, inaktywacja większości enzymów.

Systemy pasteryzacji:

1. niska lub długotrwała

63-65°C przez 20-30 min - mleko

65°C przez 30min - soki owocowe, lody

65-68°C przez 30 min - piwo w butelkach

2. wysoka temperatura i krótki czas HTST

71,5°C przez 15s - mleko

80°C przez 15s - lody

88°C przez 15s - sok owocowy

3. momentalna

85-90°C i natychmiastowe schłodzenie

4. wysoka

od 85°C do prawie 100°C w czasie od 15s do kilku lub czasem kilkunastu min

Pasteryzuje się: produkty płynne, stałe w zalewie w opakowaniach hermetycznych lub bez.

Urządzenia - pasteryzatory; wymienniki ciepła płytowe i rurowe, tunelowe, wannowe.

Pasteryzatory tunelowe - zapakowany produkt (butelki, puszki) przesuwa się pod natryskiem gorącej wody lub jest zanurzony w wodzie o ustalonej temperaturze.

Pasteryzatory wannowe:

1. zbiorniki, do których nalewa się produkt i ogrzewa przeponowo;

2. zbiorniki z gorącą wodą, do której wstawia się zapakowany szczelnie produkt.

Sterylizacja - utrwalenie żywności na okres od pół roku do dwóch.

• W warunkach przemysłowych rzadko stosuje się absolutną sterylność produktu (konsekwencja wynikająca z logarytmicznego tempa termicznego niszczenia drobnoustrojów. Liczba żywych przetrwalników zbliża się do „0” to czas sterylizacji rośnie do nieskończoności).

WYKŁAD XI

Sterylność handlowa lub techniczna

Zniszczenie wszystkich enzymów, toksyn, drobnoustrojów chorobotwórczych oraz zredukowanie mikroflory saprofitycznej (łącznie z ich formami przetrwalnikowymi) do określonej, dostatecznie małej liczby, zaakceptowanej ze względu na bardzo rzadkie dopuszczalne ryzyko zepsucia sterylizowanej żywności (1 opakowanie na 10000 op.)

Ustalenie dawki cieplnej w sterylizacji handlowej

• Drobnoustroje chorobotwórcze i o największej ciepłooporności.

• Zredukowanie liczby tych drobnoustrojów do bezpiecznego poziomu.

• Mikroorganizm krytyczny wymaga największej dawki ciepła potrzebnej o zmniejszenia jego liczby o taką liczbę cykli logarytmicznych (m), która jest konieczna do osiągnięcia sterylności handlowej.

Systemy sterylizacji

1. Apertyzacja - sterylizacja żywności w opakowaniach hermetycznych w urządzeniach zwanych autoklawami lub sterylizatorami (zwiększone ciśnienie i temperatura powyżej 100ºC)

2. Sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie - polega na natychmiastowym ogrzewaniu produktu do temperatury 135-155ºC i szybkim schłodzeniu oraz aseptycznym zapakowaniu do jałowych oraz hermetycznie zamykanych opakowań (UHT - Ultra High Temperature).

Systemy UHT

Czynnik grzejny

• gorąca woda (wstępne ogrzewanie płynnej żywności)

• para wodna pod ciśnieniem - właściwy czynnik sterylizujący - wprowadzona bezpośrednio do żywności, albo pośrednio przez przegrodę metalową.

Metody bezpośredniego ogrzewania

• mogą być stosowane tylko do produktów o niskiej lepkości,

• odzyskanie energii cieplnej jest mniejsze niż 50%;

Metody pośredniego ogrzewania

• łatwość mycia i utrzymania warunków sterylnych,

• praca przy wysokim ciśnieniu (7-10MPa) powodująca szybszy przepływ płynu niż w sterylizatorze płytowym,

• ograniczenie zastosowania urządzenia do żywności o małej lepkości;

3. Sterylizacja dwustopniowa - kombinacja dwóch poprzednich metod

Etapy

- sterylizacja wstępna - prowadzona w przepływie w urządzeniach płytowych lub rurowych w temperaturze 135-141ºC,

- rozlew do opakowań i ich zamknięcie (uzupełniająca sterylizacja końcowa w autoklawie - temperatura niższa lub krótszy czas niż przy jednostopniowej sterylizacji).

Tyndalizacja

Metoda wyjaławiania polegająca na 3-krotnym ogrzewaniu środowiska w temperaturze 65-85ºC przez 30 min w odstępach 24-godzinnych.

Metoda stosowana do sterylizacji podłoży hodowlanych zawierających termolabilne składniki ulegające rozkładowi w temperaturze powyżej 100ºC.

Wady konserw - tzw. bombaż

1. Bombaż płaski - rozkład konserwy powodują drobnoustroje niewytwarzające gazów (zepsucia kwaśne i niekwaśne) lub gdy puszka jest nieszczelna.

Zepsucia tzw. płaskie kwaśne wywołane przez względne beztlenowce, które zakwaszają produkt bez wytwarzania gazów (przetwory pomidorowe).

Zepsucia tzw. płaskie niekwaśne wywołane przez bakterie tlenowe przetrwalnikujące rozkładające białka (np. Bacillus subtilis) (nieprzyjemny zapach i luźna konsystencja).

Przyczyny powstawania bombaży:

• fizyczne - przeładowanie puszki wsadem,

• mikrobiologiczne - wywołują je drobnoustroje wytwarzające produkty gazowe: dwutlenek węgla, siarkowodór - następstwo niewłaściwych temperatur sterylizacji, zaniedbania sanitarno-higieniczne (Clostridium),

• chemiczne - wynik reakcji między zawartością puszki a opakowaniem zwykle
  w kwaśnych konserwach (w długo magazynowanych konserwach).

PROCESY I OPERACJE FIZYKOCHEMICZNE

W operacjach tych zachodzą zjawiska zmiany stanu skupienia lub rozproszenia, w których zasadniczą rolę odgrywają zagadnienia powierzchniowe:

• tworzenie emulsji,

• krystalizacja,

• aglomeracja.

Powierzchnia granicy faz lub powierzchnia graniczna - powierzchnia rozgraniczająca dwie jednolite pod względem fizycznym i chemicznym części układu. Jest to trójwymiarowa przestrzeń złożona z kilku warstw cząstek o właściwościach pośrednich między właściwościami rozgraniczanych faz.

W technologii żywności:

• nadanie płynom konsystencji bardziej zestalonej,

• tworzenie struktury jednorodnej w układach wielopostaciowych,

• destabilizacja układów wielopostaciowych,

• otrzymywanie jednego czystego składnika,

• adsorbowanie barwników.

Krystalizacja

Jest to wydzielenie fazy stałej z roztworu lub substancji stopionej w postaci kryształów.

Jest ona wynikiem łączenia się jonów lub cząsteczek w uporządkowaną strukturę zwaną siatką krystaliczną.

Sublimacja - krystalizacja z fazy gazowej.

Szkło - jest to niekrystaliczne ciało stałe; jest to roztwór zagęszczony lub oziębiony do tak dużej lepkości, że ruch molekuł jest w nim spowolniony i uporządkowanie drobin do postaci siatki krystalicznej jest prawie niemożliwe.

Gęstość kryształów jest z reguły większa niż substancji macierzystej, dlatego kryształy opadają na dno naczynia. Są też kryształy, które zwiększają swoją objętość podczas ochładzania (np. woda).

Warunki krystalizacji:

• przesycenie roztworu - uzyskiwane w wyniku zagęszczania, odparowania rozpuszczalnika, chłodzenia roztworu, dodatek substancji wiążącej wodę, zmniejszenie rozpuszczalności substancji rozproszonej;

• reakcja chemiczna - powstaje nowe ciało o małej rozpuszczalności.

Etapy tworzenia stałej fazy krystalicznej:

1. zainicjowanie tworzenia zarodków krystalicznych; można to rozpocząć zaszczepiając kryształy, czyli dodanie drobno zmielonego ciała stałego;

2. wzrost zarodków i tworzenie się nowych;

Prędkość krystalizacji (prędkość powstawania kryształów i prędkość ich wzrostu) zależy od:

• przesycenia roztworu (wzrost +);

• lepkości (wzrost -);

• napięcia powierzchniowego;

• warunków hydrodynamicznych,

• pH,

• obecność związków chemicznych lub cząstek stałych.

Szybkość krystalizacji i zdolność do krystalizacji danej substancji mogą przybierać wartości maksymalne w różnych temperaturach (prowadząc krystalizację w różnych temperaturach można uzyskać różną ilość i różną wielkość kryształów).

Duża prędkość tworzenia kryształów - produkt drobnokrystaliczny.

Duża prędkość narastania kryształów - produkt grubokrystaliczny.

Rekrystalizacja - wzrost kryształów wskutek rozproszenia się małych kryształów, przy utrzymującym się stałym przesyceniu.

Krystalizacja jest prowadzona w krystalizatorach: z chłodzeniem, z odparowaniem rozpuszczalnika.

Zastosowanie w technologii żywności:

1. gdy płyn jest rozdzielany przez krystalizację na ciało stałe i ciecz różniące się składem; obie fazy są użyteczne: cukry (sacharoza, glukoza, laktoza), aminokwasy, witaminy.

2. Gdy nie przeprowadza się oddzielenia fazy stałej i cały surowiec pozostaje
   w produkcie: lody spożywcze, masło, margaryna.

3. Krystalizacja frakcjonowana tłuszczu - powolne ochładzanie stopionego lub rozpuszczonego w rozpuszczalniku organicznym tłuszczu - rozdzielenie tłuszczu na frakcję płynną i stałą).

4. Kriokoncentracja - zagęszczenie przez wymrożenie wody.

Krystalizacja może być też niekorzystna i prowadzić do pogorszenia jakości, np. podczas zagęszczania, zamrażania: gruboziarnista laktoza powstająca podczas zagęszczania mleka, susze owocowe - celulozy, produkty mrożone - wody.

Sorpcja

Proces zachodzący podczas zetknięcia się dwu faz, polegający na adsorpcji - zwiększeniu stężenia substancji na granicy faz; bądź absorpcji - pochłanianiu substancji i równomiernym jej rozprowadzeniu w całej masie jednej z faz.

Sorbent, adsorbent, absorbent - substancja pochłaniająca.

Sorbat, adsorbat, absorbat - substancja pochłaniana.

Absorbent - ciało stałe z rozbudowaną powierzchnią (węgiel aktywny, ziemia bieląca, żelatyna, agar, skrobia modyfikowana).

Adsorbat - gazy, substancje rozpuszczone w roztworze lub obecne w gazie.

Wykorzystanie:

1. adsorpcja na powierzchni cieczy substancji powierzchniowoczynnych - mycie;

2. wymiana jonów adsorbenta z jonami znajdującymi się w roztworze - odstalania, demiralizacja mleka, serwatki;

3. aglomerowanie substancji sproszkowanych;

4. chłonięcie rozpuszczalnika i pęcznienie ciał: kleikowanie skrobi;

5. sorpcja wody.

Przemysł spożywczy - pochłanianie gazu przez ośrodek ciekły:

1. siarkowanie (sulfitacja) win

2. sulfitacja owoców przed suszeniem (zapobiega ciemnieniu)

3. konserwowanie moszczów owocowych - dwutlenek węgla

4. produkcja win szampańskich i napojów gazowanych - dwutlenek węgla

5. saturacja - w cukrownictwie - wytrącenie wapnia z soku dyfuzyjnego za pomocą dwutlenku węgla

WYKŁAD XII

Desorpcja - zjawisko odwrotne do adsorpcji i absorpcji.

Zastosowanie:

1. Odzysk CO₂ przy konserwowaniu moszczów.

2. Desulfitacja przecierów traktowanych SO₂.

3. Regeneracja adsorbentów, np. węgla aktywnego.

4. Pakowanie MAP.

Tworzenie emulsji

Emulsja - makroskopowo jednorodny układ dyspersyjny dwóch niemieszających się ze sobą cieczy.

Jedna - występuje w postaci drobnych oddzielonych kuleczek i stanowi fazę zdyspergowaną, rozproszoną, wewnętrzną.

Druga - w której są zawieszone kuleczki to faza dyspergująca, ciągła albo zewnętrzna.

Naturalne: mleko

Sztuczne: margaryna, majonez, sosy

Typy emulsji:

• olej w wodzie - faza ciągła: woda; rozproszona: tłuszcz,

• woda w oleju - faza ciągła: tłuszcz; rozproszona: woda

• emulsje rozcieńczone - faza wewnętrzna mniej niż 50% objętości,

• emulsje drobne - kulki poniżej 1μm, grube 5-10μm.

Emulgator - substancja zdolna do obniżania napięcia powierzchniowego na granicy faz; zapobiega zlewaniu się kuleczek fazy wewnętrznej.

Grupa polarna emulgatora - zwrócona do fazy hydrofilowej (wodnej)

Grupa niepolarna - zwrócona do fazy hydrofobowej (olejowej)

Emulgatory:

• naturalne: lecytyna, niepełne glicerydy, żółtko jaja,

• sztuczne: mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych, cytrynian sodu, fosforany.

Koagulacja i żelifikacja

Koagulacja - łączenie cząstek koloidowych w większe, w wyniku czego wytrąca się osad (flokulacja) lub następuje przejście zolu w żel (żelifikacja lub galaretowacenie).

Przyczyny koagulacji koloidów:

• denaturacja,

• wysalanie,

• hydratacja,

• dehydratacja.

Żelifikacja - typowa dla koloidów liofilowych, polega na łączeniu się cząsteczek z tworzeniem struktury wewnętrznej, w której utrzymywana jest woda.

Naturalne czynniki żelujące: białka (żelatyna, kazeina, gluten, aktomiozyna) i polisacharydy (skrobia, pektyna, agar, karagen).

Wykorzystanie w przemyśle spożywczym:

1. żelifikacja białek - żelatyna: zdolność do unieruchamiania 100-200-krotną ilość wody; aktomiozyna - 3,5-3,6-krotną ilość wody.

Wykorzystanie: tworzenie galaret, produkcja serów, twarogów, napojów fermentowanych z mleka.

2. Żelifikacja skrobi - tworzenie kleiku skrobiowego z wodą, który po ogrzaniu tworzy żel; najczęściej stosuje się skrobie modyfikowane a nie natywne.

Wykorzystanie: budynie, konfekcja cukiernicza, przetwory mięsne.

3. Żelifikacja białek i skrobi - ciasta.

4. Żelifikacja pektyn - przemysł owocowo-warzywny, cukiernictwo.

5. Koagulacja - nadawanie struktury włóknistej globularnym białkom roślinnym do postaci preparatów, np. mięsozastępczych, odzyskiwanie substancji koloidalnych z odpadów przemysłu spożywczego, uzdatnianie wody, oczyszczanie ścieków.

Aglomeracja żywności suszonej

Aglomerowane produkty spożywcze są: sypkie, wygodne w użyciu i transporcie, niepylące, łatworozpuszczalne, tworzą zawiesiny bez konieczności podgrzewania i mieszania.

Aglomeracje żywności suszonej przeprowadza się przez:

• granulowanie,

• brykietowanie,

• tabletkowanie.

Warunek aglomeracji - nawilżenie produktu; czas i stopień nawilżania zależą od rozpuszczalności proszku, gdy duża - nawilżanie krótkie.

Brykietowanie i tabletkowanie - krótkotrwałe (20s) sprasowanie produktu pod ciśnieniem do 20MPa.

Zastosowanie: pasze i odpady przemysłu spożywczego, koncentraty zup, dań warzywno-mięsnych, mieszanek warzywnych, przemysł cukierniczy, cukrowniczy.

Granulowanie - powierzchnia produktu wysuszonego zostaje nawilżona, staje się lepka i dzięki temu się łączy w aglomeraty.

Zastosowanie:

• aglomeracja kropelkowa: ekstrakt kawy, odżywki dla dzieci; aglomerat bardzo porowaty, bardzo duży,

• aglomeracja powierzchniowa: do proszków trudno zwilżających się - mieszanka kakao z cukrem, soków z owoców cytrusowych,

• aglomeracja talerzowa: do mieszanek, których niektóre składniki nie powinny być homogenizowane lub gdy są w nich obecne składniki o dużej lepkości.

PROCESY CHEMICZNE W TECHNOLOGII ŻYWNOŚCI

Procesy chemiczne w technologii żywności są to procesy technologiczne, których:

• istotą są reakcje chemiczne,

• wymagają użycia substancji chemicznych,

• przebiegają bez użycia czynnika biologicznego.

Ze względu na charakter substratu wymagają dokładnej kontroli.

Na drodze chemicznej produkowane są: aminokwasy (lizyna, metionina), barwniki, środki zapachowe, konserwanty, witaminy.

W przemyśle spożywczym wykorzystuje się głównie: hydrolizę, neutralizację, uwodornienie, reestryfikację, modyfikację skrobi.

Chemiczne procesy jednostkowe

1. Hydroliza w środowisku kwaśnym

Głównie przy produkcji: syropów skrobiowych, glukozy, przypraw bulionowych.

• skrobi: produkcja dekstrozy i glukozy:

Ogrzewanie mleczka krochmalowego o zawartości 35-38% skrobi 0,1-0,4% HCl, w autoklawach przy nadciśnieniu 0,1-0,2MPa (temp. 120-130ºC; bezpośrednie wprowadzenie pary), czas 30-50min;

Otrzymuje się cukier skrobiowy zawierający dekstryny - 50% maltozę i glukozę; hydrolizat neutralizuje się; odbarwia, filtruje i zagęszcza do 80% s.s.

• Sacharozy: produkcja sztucznego miodu;

Łagodna hydroliza w wodnym roztworze sacharozy pod wpływem HCl w temp. 80ºC przez 2-3h; po tym czasie neutralizacja; dobarwienie i aromatyzacja; po ewentualnym zaszczepieniu kryształkami i sporadycznym mieszaniu produkt się zestala;

• Laktozy: produkcja cukrów prostych;

Podczas gotowania wodnego roztworu laktozy z dodatkiem 0,1-0,2N HCl przez kilka godzin; hydrolizat neutralizuje się, odbarwia, zagęszcza w wyparkach.

• Białek: przyprawy do zup i potraw, produkcja glutaminianu sodu.

Wykorzystanie tanich surowców często odpadowych.

Proces prowadzi się w kwasoodpornych autoklawach. Przerwanie wiązań peptydowych; ogrzewanie w środowisku o pH 2-3 (dodatek 13% HCl lub 25% H₂SO₄) pod zwiększonym ciśnieniem 0,2-0,3MPa przez 1,5-3h.

2. Hydroliza alkaliczna

• poprawa ekstrakcji oleju z wątroby ryb; dodatek do rozdrobnionej wątroby 1-2% NaOH i ogrzewanie 82-85ºC; upłynnienie miazgi wątroby i ułatwienie wypływu tłuszczu

3. Neutralizacja ma na celu korygowanie kwasowości do wymaganego pH; dodatek NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃'

Wykorzystywana głównie w:

• rafinacji olejów surowych (Na₂CO₃, NaOH); wydzielenie wolnych kwasów tłuszczowych w postaci mydła,

• produkcja hydrolizatów cukrowych (NaOH) i białkowych,

• defekacja soku dyfuzyjnego w technologii cukru buraczanego

4. Defekacja i saturacja usuwanie niecukrów z roztworu sacharozy.

Uwodornianie tłuszczów

Zabiegowi poddawane są tłuszcze pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, ciekłe w temperaturze pokojowej, w celu ich utwardzenia i nadania konsystencji, dzięki której lepiej nadają się one do produkcji margaryny, tłuszczów smażalniczych.

Prowadzona jest w autoklawie w temp. 180ºC, w obecności katalizatora niklowego, gdzie wprowadza się wodór; po utwardzaniu - filtracja w celu usunięcia katalizatora.

Kwas oleinowy /cis 9:10oktadecenowy/ → kwas elaidynowy /trans 9:10 oktadecenowy/

Gdy są dwa wiązania cis to mogą powstać wiązania: cis-trans, trans-cis, trans-trans.

Przeestryfikowanie tłuszczu

Jest to wymiana reszt kwasowych w triacyloglicerolach, prowadząca do innego ich rozmieszczenia. Uzyskuje się nowe tłuszcze o dobrej jakości odżywczej i korzystnych cechach reologicznych.

Produkcja margaryny, namiastki masła kakaowego.

Rodzaje:

randomizacja: w temperaturze wysokiej (100ºC) reakcja przebiega do końca do ustalenia równowagi dynamicznej i statystycznego rozmieszczenia kwasów tłuszczowych w acyloglicerolach; produkt ma stabilną budowę i stałe cechy fizyczne;

przeestryfikowanie wielofazowe: w obecności fazy stałej i ciekłej w temp. niskiej (0-40ºC) triacyloglicerole o wysokim punkcie topnienia krystalizują i nie biorą udziału w reakcji przebiegającej kierunkowo bez osiągnięcia stanu równowagi.

Chemiczna modyfikacja białek

Cel: poprawa właściwości.

Dotyczy głównie białek roślinnych.

Modyfikacje można prowadzić w celu: poprawy rozpuszczalności, zwiększenia stopnia ekstrakcji: działania bezwodnika kwasu octowego, bursztynowego lub malonowego; dotyczy to głównie białek sojowych;

Chemiczna modyfikacja węglowodanów

1. Modyfikacja skrobi - etery lub estry skrobiowe wykazujące inne właściwości niż skrobia natywna; znajdują one bardzo szerokie zastosowanie jako dodatki funkcjonalne.

2. Modyfikacja laktozy - otrzymywanie laktitolu - słodzika dla diabetyków (przez uwodornienie laktozy).

Synteza chemiczna składników żywności

1. Syntetyczne barwniki - coraz szerzej stosowane w technologii żywności; dozwolone do stosowania 43 barwniki; z tego duża część otrzymywana w wyniku syntezy chemicznej.

2. Syntetyczne związki zapachowo-smakowe - do sporządzania mieszanin imitujących określony zapach;

aromat śmietankowy - do margaryn, zabielaczy do kawy, kremy, lody

aromaty różnych owoców, ziół,

wanilina, etylowanilina.

3. Syntetyczne witaminy - C, B₂, B₁, B₆, B₁₂, K, A, D, E

4. Syntetyczne związki słodzące - coraz szerzej stosowane w technologii żywności; 14 tego typu produktów dozwolone do stosowania; produkty przeznaczone dla diabetyków, w technologii produktów o niskiej wartości energetycznej.

5. Substancje białkopodobne - odtwarzanie białek z aminokwasów;

6. Syntetyczne tłuszcze - można wytwarzać syntetyczne kwasy tłuszczowe (trzeba wyodrębnić te o długości łańcucha 12-18at. C i parzystej liczbie atomów węgla) z węglowodorów.

PRZECHOWYWANIE ŻYWNOŚCI

Przechowywanie - głównie w warunkach chłodniczych: w stanie schłodzonym lub zamrożonym w specjalnych magazynach.

• Przechowywana żywność podlega zmianom: chemicznym, mikrobiologicznym, biochemicznym i fizycznym; powodują one zmniejszenie wartości odżywczej, zdrowotnej, organoleptycznej.

• Trwałość żywności zależy od składu chemicznego produktu, obecnej mikroflory, aktywności wody, czynników środowiskowych: temperatura, wilgotność, obecność tlenu atmosferycznego oraz gazów otaczających przechowywany produkt.

• Podstawowy składnik większości artykułów spożywczych to woda: wolna, zaadsorbowana na powierzchni cząstek, hydratacyjna - środowisko reakcji enzymatycznych, chemicznych i mikrobiologicznych; aktywność wody; wzrost zawartości wody - wzrost szybkości reakcji chemicznych i rozwoju drobnoustrojów.

• Małe wartości aktywności wody - wzrost szybkości autooksydacji.

• Wzrost wartości aktywności wody - wzrost rozwoju drobnoustrojów.

• Szybko psują się: tłuszcze.

• Małą rolę w trwałości żywności odgrywają: białka, cukrowce, substancje mineralne - substrat niektórych reakcji chemicznych i działalności drobnoustrojów.

• pH - wpływ na aktywność drobnoustrojów, enzymatyczną aktywność środowiska, reakcje utleniania, inaktywację cieplną drobnoustrojów i enzymów, denaturację białka.

• Procesy oddechowe (żywe owoce i warzywa) - mogą prowadzić do zmniejszenia naturalnej zawartości składników surowców (spalanie), wzrostu temperatury.

• Temperatura środowiska - wpływa na trwałość produktów; współczynnik temperaturowy van't Hoffa Q₁₀ - dla reakcji chemicznych 2-3, nieenzymatyczne brunatnienie - 5.

• Chłodzenie - temperatury powyżej krioskopowej.

• Mrożenie - temperatury -18 do -30ºC.

• Wilgotność względna powietrza - produkty nie opakowane, chłonięcie wody przez produkt do ustalenia się stanu równowagi; puszki metalowe - korozja.

• Tlen atmosferyczny: przyspiesza reakcje utleniania; ale też powoduje dojrzewanie produktu: owoce, sery, mięso, wina.

Przechowywanie roślinnych produktów nieutrwalonych

Owoce, warzywa, ziemniaki:

• konieczność szybkiego wychłodzenia i odprowadzenia ciepła wydzielającego się w wyniku procesów oddechowych, konieczność wymiany powietrza;

• atmosfera kontrolowana - regulacja temperatury, wilgotności i składu otaczającej atmosfery, np. O₂ do CO₂ wynosi 1:1, przy stałym udziale N₂ na poziomie 79%,

• konieczność chłodzenia,

• czasami promieniowanie jonizujące - hamowanie procesu kiełkowania, częściowe zniszczenie mikroflory, zwalnianie tempa dojrzewania,

• środki chemiczne - ziemniaki zmniejszające tempo kiełkowania,

WYKŁAD XIII

Rodzaj owoców i warzyw	Temperatura ºC	Wilgotność względna powietrza %	Okres składowania
Agrest	0	90	2-3 tygodnie
Gruszki	0-1		1-5 miesięcy
Jabłka	-1 - +3	85-90	3-5 miesięcy
Poziomki	0	85-90	1-5 dni
Buraki	0	90-95	1-3 miesiące
Kapusta	0	85-90	Do 3 miesięcy
Marchew	-1 - +1	90-95	4-6 miesięcy
Pietruszka	0-1	85-90	1-2 miesiące
Pomidory	0	85-90	1-3 tygodnie
Szpinak	-0,5 - +0	90-95	2-6 tygodni
Ziemniaki	4,5-10	85-90	4-7 miesięcy

Ziarna zbóż i roślin oleistych:

• dojrzałe ziarna zbóż zawierają 15% wody co ogranicza ich procesy życiowe; dlatego po zbiorze konieczne jest dosuszanie,

• przechowywanie w workach, silosach,

• może być przechowywane w obniżonej temperaturze, bez dostępu tlenu, utrwalanie substancjami chemicznymi,

• drobnoustroje, szkodniki - przyczyna strat podczas przechowywania,

• zbyt duża wilgotność - samozagrzewanie ziarna - obniżenie jego jakości - początkowo powolne podnoszenie temperatury do 25-26ºC i zawilgocenie, druga faza - podnoszenie się temperatury do 34-38ºC i początek fermentacji; trzecia faza - wzrost temperatury do 50 a nawet 80ºC i zapach alkoholu, kwasu.

Mąki i kasze

• przemiany takie same jak w zbożach, ale większa intensywność reakcji chemicznych i biochemicznych - rozwinięta powierzchnia, zwiększony dostęp tlenu, chłonięcie wilgoci,

• mąka, zmiany - wzrost wilgoci, utlenianie barwników karotenoidowych, pojaśnienie barwy, wzrost kwasowości (hydroliza tłuszczów), utlenianie nienasyconych kwasów tłuszczowych, zmiany właściwości białek, zmiany smaku i zapachu (główny objaw zepsucia się mąki); samozagrzewanie,

• przechowywanie w silosach,

Cukier

• przechowywanie w silosach o pojemnośći 10-40 tys. ton; wilgotność cukru max 0,03%, kryształy min. 0,15mm; temperatura max 25ºC, wilgotność powietrza 60-70%,

• worki - mniej korzystne,

Przechowywanie zwierzęcych produktów nieutrwalonych

Mięso, jaja, ryby, mleko - są nietrwałe i szybko ulegają zepsuciu. Są one dobrą pożywką dla drobnoustrojów. Nie zawierają one natomiast naturalnych czynników hamujących.

Mięso

• przechowywanie możliwe po szybkim schłodzeniu do 0-2ºC i przy wilgotności względnej powietrza 85-90%; czas przechowywania do 15 dni,

• kontrolowana atmosfera (10-11% CO2) przedłużenie trwałości do 40 dni; wzbogacenie atmosfery w tlen - poprawa jakości handlowej

• w procesie przechowywania zachodzi także dojrzewanie,

• okres przechowywania

wołowina -1,5 - 0ºC, wilgotność 90% do 3 tygodni

wieprzowina -1,5 - 0ºC, wilgotność 90-95% do 2 tyg.

słonina -1 - 0ºC, wilg. 85-90% do 8 miesięcy,

drób -1 - 0ºC, wilgotność pow. 90% do 10 dni.

Ryby

• mniej trwałe niż mięso,

• bezpośrednio po złowieniu obniżenie temperatury do 1ºC,

• psucie się ryb - śluz na powierzchni i rozwój Pseudomonas Achromobacter oraz enzymów rodzimych; temp. powyżej 3,3ºC - może nastąpić rozwój Clostridium botulinum i powstanie toksyny,

• chłodzenie ryb - komory, lód, ochłodzona solanka,

• okres przechowywania: maks. 6 dni w temperaturze 0ºC i wilgotności 90%, dłużej - mrożone;

Mleko

• mleko świeże w temperaturze powyżej 10-12ºC już kilka godzin po udoju wykazuje objawy zepsucia - wzrost kwasowości,

• wskaźniki jakości mleka przechowywanego - pH, kwasowość, ogólna liczba drobnoustrojów, smak, zapach;

• szybkość zmian zależy od ilości i rodzaju mikroflory, a głównie temperatury składowania

Jaja

• temp. 0ºC - zahamowanie rozwoju drobnoustrojów mezofilnych; mogą rozwijać się także psychrofile z rodzaju Pseudomonas i Achromobacter oraz pleśnie,

• rozwój bakterii - zmiany zapachu, smaku, zwiększenie komory powietrznej, rozrzedzenie białka i żółtka, osłabienie chalaz,

• powolne chłodzenie (szybkość 0,5ºC/h) bo inaczej zawilgocenie powierzchni i rozwój mikroflory; temperatura wnętrza jaja musi osiągnąć 0ºC,

• okres składowania jaj - 5-9 miesięcy, jednak po 6-7 miesiącach ich jakość ulega wyraźnemu pogorszeniu,

Przechowywanie utrwalonych produktów przetworzonych

Mrożonki

• zachowanie dobrej jakości w wyniku przechowywania w odpowiedniej temperaturze i wilgotności,

• pogorszenie jakości podczas rozmrażania w wyniku: zmian tekstury, utrata wody, strata turgoru, naruszenie pierwotnego kształtu, zmiany barwy, smaku, zapachu, obniżenie wartości odżywczej (obniżenie stężenia wit. C i z grupy B),

• szybkość przebiegu tych niekorzystnych procesów zależy od: temperatury i czasu składowania oraz wahań temperatury produktu (maks. 1-2ºC - ogranicza rekrystalizację),

• Parametry przechowywania: temp. max -18ºC, lepiej -30ºC

• obniżenie temperatury z -18ºC do -28ºC powoduje wydłużenie czasu przechowywania: wieprzowina o 50%, wołowina o 44%, drób o 68-86%, masło o 128%.

Maksymalne czasy przechowywania mrożonek (miesiące)

Produkty	-12ºC	-18ºC	-24ºC
Maliny	5	24	24
Marchew	10	18	24
Frytki	9	24	24
Pory	-	18	-
Wołowina tusze	8	15	24
Wieprzowina niepakowana	6	10	16
Kurczak tuszka	9	18	24
Ryby tłuste	3	5	9
Ryby chude	4	9	12
Masło niesolone	15	18	20
Lody	1	6	24
Chleb	-	3	-

Konserwy właściwe - utrwalone przez apertyzację:

• mogą być przechowywane przez wiele miesięcy jednak ich jakość ulega pogorszeniu - korozja opakowania; reakcje chemiczne (utlenianie, powstawanie związków Maillarda),

• przechowywane w temperaturze pokojowej lub warunkach chłodniczych;

Susze

• bardzo trwała forma żywności - obniżenie zawartości wody (zwolnienie procesów pogarszających jakość),

• ograniczone działanie drobnoustrojów i enzymów,

• pogorszenie jakości w wyniku - nieenzymatycznego brunatnienia, utleniania (wit. C i związki tłuszczowe), powierzchniowego pleśnienia, pogorszenie tekstury,

• suszone warzywa - 12% wody, owoce - 20% wody, grzyby - 12%, mleko - 3%, liofilizaty 1-2%

• temperatura przechowywania - wysoka, jednak niższa od 25ºC, wilgotność względna powietrza - do 40%; najkorzystniejsze hermetyczne opakowania.

Koncentraty - zagęszczone soki owocowe

• trwałość większości jest ograniczona; zmiany w wyniku reakcji chemicznych - utlenianie, nieenzymatyczne brunatnienie, rozwoju drożdży osmofilnych, wysychanie powierzchni, rozwoju pleśni,

• warunki przechowywania:

• zagęszczone soki owocowe - 0ºC w zbiornikach odpowiednio zabezpieczonych,

• koncentraty słodzone w opakowaniach jednostkowych 15ºC,

• zagęszczone soki malinowy, truskawkowy, z owoców cytrusowych -20ºC w zbiornikach odpowiednio zabezpieczonych;

Kiszonki

• kapusta, ogórki kiszone są trwałe dzięki obecności kwasu mlekowego (pH obniżone do 3,5); mogą rozwijać się niektóre drożdże,

• konieczność obniżenia temperatury do 10ºC, optimum dla ogórków kiszonych 4-7ºC, kapusta 0ºC; im niższa tym lepiej, ale musi być wyższa od krioskopowej,

• podczas przechowywania - obniżenie zawartości witaminy C, pogorszenie tekstury ogórków, może nastąpić rozwój pleśni, w ogórkach powstają komory powietrzne (nagromadzenie CO₂),

• kapusta - kiszona w dużych zbiornikach i przekładana do beczek; niebezpieczeństwo rozwoju drożdży kożuchujących i pleśni;

• ogórki kiszone w beczkach,

• przechowywanie kiszonek - w warunkach chłodniczych;

Tłuszcze jadalne

• roślinne - oleje, zwierzęce - masło, smalec, mieszane,

• podczas przechowywania pogorszenie jakości w wyniku reakcji chemicznych i enzymatycznych - autooksydacja, hydroliza

• tempo zmian zależy od: zawartość NKT, obecności przeciwutleniaczy, warunków przechowywania (temperatura, światło w zakresie nadfioletu, tlen, rodzaj opakowania),

• warunki przechowywania:

• olej 4-6ºC, wilgotność względna 75%,

• masło - ulega hydrolizie; najlepiej temperatury ujemne -20ºC do 6 miesięcy, 0ºC - 6 tygodni,

• smalec - mniej wody niż masło i większa trwałość -6 -8ºC do 6 miesięcy, -20ºC do kilkunastu miesięcy,

• margaryna - trwalsza niż masło, -1 -2ºC do 1-3 miesięcy, -20ºC do roku.

Chleb

• mała trwałość; psucie spowodowane pleśnieniem i czerstwieniem (pogorszenie jakości pieczywa występujące po wypieku - miękisz staje się kruchy i twardy, mało przeźroczysty, pogorszenie smaku, zapachu i tekstury) przebiega on najszybciej w temperaturze +10 do -10ºC,

• zapobieganie czerstwieniu - temperatura -20ºC; opakowanie hermetyczne,

Wódki i spirytusy

• trwałe, bo zawierają znaczne ilości etanolu,

• magazynowanie:

• butelki: w pozycji stojącej, temperatura 15-20ºC, ochrona przed światłem,

• duże ilości w hermetycznie zamkniętych zbiornikach

TRANSPORT ŻYWNOŚCI

Transport - zespół czynności związany z przenoszeniem przy użyciu odpowiednich środków transportu

• bliski i daleki,

• wewnętrzny (związany z procesem produkcyjnym), zewnętrzny

Transport wewnętrzny: międzywydziałowy i wewnątrzwydziałowy (operacyjny); obejmuje przenoszenie surowców, półproduktów i gotowego wyrobu między poszczególnymi działami produkcyjnymi lub wewnątrz działu.

Stosuje się wózki widłowe, dźwigi, rurociągi, transportery, węże.

Transport zewnętrzny: z zakładu do odbiory; najczęściej samochody specjalnie przechowywane i oznakowane; zachowanie łańcucha chłodniczego - gdy jest to potrzebne;

Samochody chłodnie, izotermiczne,

Rzadko transport kolejowy i lotniczy.

PAKOWANIE ŻYWNOŚCI

Pakowanie obejmuje: napełnianie opakowań, zamykanie, porcjowanie, formowanie, owijanie.

Cel: zabezpieczenie żywności przed działaniem czynników biologicznych, chemicznych, mechanicznych, ułatwienie transportu i dystrybucji; czasami jednostka miary; zwiększenie atrakcyjności produktu, jego walorów higienicznych i estetycznych.

Opakowania: wyroby przeznaczone do umieszczania w nich towarów w toku produkcji
i obrotu handlowego; stawiane są im wysokie wymagania m.in. w zakresie wpływu na jakość pakowanego produktu, wytrzymałości, masy i wyglądu.

Rodzaje opakowań

• Rodzaj użytego materiału: szkło, blacha, tworzywa sztuczne, tektura, karton, papier, folia metalowa, drewno.

• Hermetyczność: hermetyczne i niehermetyczne.

• Konstrukcja:

• sztywne: skrzynie, pudła, balony, beczki, puszki, słoje,

• miękkie: worki, torby, tkaniny.

• Pełniona funkcja:

• jednostkowe bezpośrednie stykające się z produktem,

• zbiorcze zawierające kilka lub kilkanaście opakowań jednostkowych (funkcja opakowania ochronnego i detalicznego),

• transportowe, pośrednie, zewnętrzne służące do transportu i przechowywania produktów luzem lub zabezpieczonych opakowaniem jednostkowym lub zbiorczym

Opakowania metalowe

Materiał: blacha stalowa ocynkowana, blacha stalowa czarna, blacha ze stali kwasoodpornej, blachy i folie aluminiowe

Rodzaje: tuby, puszki, tacki, pudełka, owinięcia, folie, beczki, wieczka, zamknięcia koronkowe.

Zalety: wytrzymałość mechaniczna, odporność na działanie wysokich temperatur, łatwość formowania

Wady: podatność na korozję i inne reakcje chemiczne wynikające z kontaktu produktu
z opakowaniem; poprawa przez stosowanie lakierów i żywic.

Opakowania szklane

Rodzaje: ze szkła bezbarwnego lub barwionego: brązowe (nie przepuszczają ultrafioletu, zachowanie witaminy C), zielone,

• butelki: przemysł monopolowy, owocowo-warzywny, winiarski, piwowarski; zamknięcia: korki, kapsle, nakrętki,

• słoje: przemysłowo-warzywny, koncentratów spożywczych, dań gotowych; zamknięcie wieczkiem metalowym z uszczelką gumową, np. twist off.

Zalety: gładkość powierzchni, nienasiąkliwość, odporność na czynniki chemiczne, brak wpływu na smak i zapach zapakowanego produktu, możliwość wielokrotnego użycia.

Wady: mała wytrzymałość mechaniczna i termiczna, duża masa jednostkowa, słabe przewodnictwo cieplne, konieczność stosowania dodatkowego opakowania ochronnego.

Opakowania z papieru, kartonu, tektury

Materiał: papier pakowy natronowy, karton, tektura,

Rodzaje: worki, torby jedno- i wielowarstwowe; mogą być powlekane folią aluminiową, polietylenem.

Zalety: łatwość formowania, mała masa, łatwość utylizacji.

Wady: mała wytrzymałość mechaniczna;

Opakowania z tworzyw sztucznych:

Materiał:

• celofan: główny składnik - celuloza; pakowanie produktów cukierniczych, osłonki do wędlin,

• polietylen: zakres temperatur -60ºC do +120ºC; mogą być termokurczliwe; opakowania jednostkowe, beczki, łubianki, butelki - PET politereftalan glikolu etylowego - łatwiej ulega spalaniu,

• polipropylen: odporny na tłuszcz i wytrzymuje sterylizację,

• polistyren: odporny chemicznie; łatwość formowania (tacki, wkładki, kapsle), odporny na temperatury do -50ºC, a nie odporny na temp. powyżej 80ºC,

• polichlorek winylu: nie może kontaktować się z żywnością; zawiera zmiękczacze

Rodzaje: torebki, folie, pudełka, bezczki.

Zalety: duża wytrzymałość mechaniczna, lekkość, łatwość formowania, odporność na działanie związków chemicznych.

Wady: mała odporność na niskie i wysokie temperatury, oddziaływanie na smak i zapach produktu.

41

---