OSMOAKTYWNE MET UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

Met te polegają na hamowaniu rozwoju drobnoustrojów przez aktywność wody.

Ze względu na sposób osi ągania aktyw wody rozróżnia się met:

1. oparte na dodawaniu substancji osmoaktywnych (słodzenie i solenie)

2. op na usuwaniu wody poprzez zagęszczanie lub suszenie

3. kombinowane:

- jednoczesne odwadnianie i dodaw subst podwyższających ciśnienie osmotyczne, np. przy produkcji dżemów

- obniżenie aktywn ody i równoczesnym dodawaniu środków konserwujący, zmieniających pH produktu itp.

Dodawanie substancji osmoaktywnych

W przemyśle spożyw jako jedyne substancje osmoaktywne stosowane są cukier i sól.

Dodawanie cukru

Rozwój bakterii hamuje stężenie cukru 25-35%

R drożdży h s c ponad 65%

R pleśni h s c 75-80%

Wyjątek stanowią drożdże osmoflne rozwój >65% cuk. Cukier jako wyłączny czynnik konserwujący stosowany jest w produkcji syropów owocowych (malinowy)

Met produkcji syr owoc

1. osmotyczno - dyfuzyjny

2. bezpośrednie rozpuszczenie cukru soku

Met osmotyczne

Met zimna – ieszanie owoców z cukrem na zimno

M gorąca – ogrzewanie owoców z cuk do temp 80C

M gorąca–parowa – ogrzewanie parą owoców zmieszanych z cukrem

Met bezpośrednie

M zimna – rozpuszanie cuk w soku na zimno co pozwala na lepsze zachowaniu witaminy C, barwików i substancji aromatycznych

M gorąca – gotowanie soku z cuk przez kilka minut w otwartym naczyniu lub pod obniżonym ciśnieniem

M cepło-zimna – cuk rozpuszczony jest w 40% porcji soku na gorąco,a reszta soku dodawana jest na zimno

Konserwowanie za pomocą chlorku sodu

Sole kuchenne ze względu na niższą masę cząsteczkową niż cukier i ze względu na zdolność do dyfuzji posiada większą zdolność hamowania rozwoju drobnoustrojów niż cukier. Bakterie gnilne hamowane przez 1-2% NaCl. Paciorkowce mlekowe pobudzane są przez NaCl w stęż do 3%. Nieco hamowany jest ich rozwój przez 5%. Wyraźnie ham 12-15%. Drożdże hamo są przez 15%, a praktycznie NaCl w stężeniu 18-20% daje pełne zakonserwowanie produktu.

Sól kuchena a także cuk w stosunku do materiału roślinnego i zwierzęcego wykazuje działanie plazmolityczne, a więc

- w wyniku egzosmozy następuje odciąganie wody z komórek

- kurczenie się treści protoplazmatycznej

- utrata przepuszczalności błon komórkowych

Skutkiem tego jest obniżenie dyfuzji i następuje mieszanie isę sku komórko z solą oraz solanki a sokiem komórk. Następuje wyrównanie się stężenia NaCl w zalewie oraz w komór.

Komó zostaje więc zubożona w składniki mineralne. Jest to więc metoda małoracjonlna.

Przykładem tego typu utrwalenia jest

- solenie śledzia w ilości 17-25% NaCl jest to najbar typ spos konserwow Świerzych sledzi

- solenie warzyw 16-18%

- s ogórków 5-7%

- s grzybów 8-16%

- s słoniny 5-8% zwiększa jej trwałość do pół roku w temp. pokojowej; do 1r w temp 0-3C

Ta met solenia stosowana jest również do utrwal mięsa,ryb serów czy masła w tropiku

Konserwowanie żywności przez zagaszanie

Celem usuwania wody jest utrwalenie żyw i jej skoncentrowania, a przez to redukcja kosztów transp, maga i dystrybucji

Met odwadniania

- mechaniczne – wirowanie, sączenie, prasowanie

- fizykochemiczne – dodatek środków absorbujących wodę

- dyfuzyjno-cieplne – zagęszczanie, suszenie

Inny podział met

- zagęszczanie – usuwanie wody z płynów do ok30%

- suszenie – redukcja wody do 15% z ciał sztywnych: kawałków, ziaren lub kropel

Met zagęszczania

- równowagowe – odparowanie, kriokoncentracja, klatracja

- nierównowagowe – membrany selektywnie przepuszczające wodę i osmaza. Odwrócona osmoza, ultrafiltracja, mikrofiltracja, nanofiltracja

Odparowywanie

Największe znaczenie wśród wszystkich metod zagaszania. Najskuteczniej zachodzi w temp wrzenia prowadzi się je w wyparkach (aparaty wyparne)

Odparowanie cieczy poniżej temp wrzenia

- stosuje się gdy brak jest wyparek, a nie można podnosić temp w czasie zagaszania

- nadmierna lepkość nie pozwala na stosowanie wyparek próżniowych

Np. suszenie przypraw do zup

Odparowywanie cieczy w otwartych aparatach wyparnych w temp wrzenia

Zalety : prostota, niski koszt wyparki

Zastosowanie : przemysł owocowo-warzywny do otrzymywania dżemów, galaretki, koncentratu pomidorowego (do 12-15%)

Urządzenia : kadź wyparna

Odparowywanie cieczy w wyparkach próżniowych

Zalety: przyspieszenie tempa zagaszania, zapobieganie stratom substancji odżywczych (witamin) smakowych (rozkład lub ulotnienie składników aromatu)

Zastosowanie: ekonomiczne i szybkie odparowywanie dużych ilości ody, z e względu na jakość koncentratów np. zagęszczanie mleka, soków owocowych, ekstraktów, odżywek

W przemyśle owoc-warz stosowane jest do otrzymywania marmolad, dżemów, koncentratów pom i owoc

Mleczarstwo – stos do zagęszczania mleka

Produkcja ekstraktu kawy przed suszeniem

Przemysł cukierniczy- gotowanie masy karmelowej

Przem ziemniaczany – zageszcz hydrolizatów skrobiowych (produkt syropów ziemniaczanych)

Kriokoncentracja i klatracja

Krio

- zgęszczanie prze zamrażanie

- częściowa krystalizacja wody i oddzielanie kryształków od zgęszczonej cieczy

Zalety: wysoka – wartość odżywcza koncentratu;

– walory smakowo-zapachowe dobra zachowalność :lotnych substancji zapachowych i wrażliwych witamin, barwników

- kryształki wypadające – składją się z czystej wody

- maksymalne jednofazowe zagęszcze 45%wagi

- ograniczenie – lepkość koncentratu w temp zamrażania – prowadzenie 2lu kilku stopniowe

Klatracja

Dodawanie do roztworu substancji chemicznych (propan, butan, freon) tworzących z wodą hydraty które wymarzają czyli tworzą kryształy lodu w temp wyższej niż 0C, a więc przy mniejszej lepkości. Pozwala to na uzyskanie większego stopnia zagęszczenia cieczy. Wadą tej met jest to że czynnik klatrujący trudno jest usunąć z roztworu i stanowi on zafałszowanie żywności. Met nie jest stosowana do żywności.

Nierównowagowe

Wspólną cechą tych met jest występowanie błon półprzepuszczalnych

Osmoza

Samorzutne przenikanie rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną z roztworu o wyższym stężeniu rozpuk do roztworu o mniejszym stęż do ustalenia się równowagi (termodynamicznej) po obu stronach błony. Np. komórki roślinne w których ściany celulozowe umożliwiają przenikanie wody do komórki, a powstające ciśnienie osmotyczne zapewnia sprężystość i kształt komórki.

Zaletą tych błon jest to, że zagęszczanie można prowadzić w niskich temp.

Wadą jest konieczność usuwania wody z subst, które była stosowana do odwadniania np. cukru
Odwrócona osmoza(hiperfiltracja), nanofiltracja, ultrafiltracja, mikrofilm

Met zagęszczania przy użyciu membran i przy działaniu ciśnień.

Odwrócona filtracja (RO)– otwory w membranie tak małe,że mogą przez nie przejść tylko cząsteczki wody. Ciś 5-7MPa. Przepływ wody przez membrany odbywa się w kierunku odwrotnym niż w procesie osmozy.

Nanofiltracja(NF)

Otwory są nieco większe niż w RO, oprócz wody przechodzą przez nie cząste sli miner

RO i NF stosowane są do

- zagęszczenia mleka, serwatki, soków owoc i warz

- demineralizacji mleka i serwatki

- zatężenia enzymów, antybiotyków i jaj

- oczyszczania wody

Ultrafiltracja (UF)

Otw są jeszcze większe, tak że przechodzą przez nie oprócz wody i soli również cukry w roztworze pozostając białka. Cieśn. Od 0,1 do 1 MPa

Zastosowanie

- zagęszczanie wszystkich białek mleka

- z białek serwatkowych

-z enzymów i antybiotyków

- oczyszczanie soków owoco

Mikrofiltracja (MF)

Otwory są na tyle duże, ze nie przechodzą przez nie zawiesiny, bakterie i wirusy, a przepuszczane s ą koloidalne substancje rozpuszczone np.białka

Cieśn. 0,17 MPa

Zastosowanie

- filtracja sterylna mleka

- oczyszczanie roztw z zawiesin będąc alternatywą dla wytrącania i odwirowania.

Zaleta: procesy membranowe – największa ilość

SUSZENIE

Utrwalanie żywności met suszenia

To zespól operacji technologicznych mający na celu:

- zredukowanie zawartości wody w produkci przez wyparowanie , obniżenie a_w do poziomu uniemożliwiającego rozwój drobnoustrojów

- ograniczenie do minimum przemian enzymatycznych

Obniżenie H2O do15% zabezpieczenie przed rozwojem drobnoustrojów

Obn H2O poniżej 5% zahamowanie przemian enzymatycznych i nieenzymatycznych

Mogą zachodzić procesy oksydacyjne, ograniczenie tlenu ( usunięcie pow, odpowiednie opak)

Odpowiednie opak zabezpiecza również również wysuszony produkt przed ponownym nawilżeniem, przed reinfekcją i przed dostępem szkodników. Cechą charakterystyczną wysuszonych produktów jest konsystencja stała, wyjątek stanowi olej czy etanol bezwony.

Postaci wody w suszarnictwie:

- woda wolna – makrokapilarna – wypełnia pory o ø ponad 10μm

- woda włoskowata – mikrokapilarna – wypełnia kanaliki o ø poniżej10 μm

- woda adsobcyjna – związana siłami fizycznymi, fizykochemicznymi, chemicznymi

Produkt trwały – tylko woda adsobsycjan i część wody włoskowatej

Dyfuzyjno-cieplne aspekty suszenia żywności.

Suszenie sposobem owiewowym: schnięcie materiału wilgotnego (konsystencja stała) – zaczyna się od powierzchni w wyniku różnicy prężności pary w warstwach powierzchniowych i w pow

- ogrzewanie mater i pow powoduje wzrost różnicy prężności pary gdyż pow jest mniej nasycone, zaś matr suszony następuje wzrost prężności pary.

- 2 czynnik ruch pow sprzyja dyfuzji

Warunkiem dobrego suszenia jest dyfuzja wody z głębszych warstw materiału do jego powierzchni. Szybkośc tej dyfuzji zależy od struktury materiału. Dyfuzja wody sprzyja porowatość materiału czyli występowanie w nim drobnych kanalików w których na ciecz działa siła płaskowatości.

Wyparowanie wody powoduje spadek cieśn w kanalikach, co ułatwia zasysanie wody z głębszych warstw produktów. Np. suszenie dielektryczne lub mikrofalowe równomierne nagrzewanie się masy, dodatkowy czynnik: zwiększona prężność do warstw powierzchniowych .

Mater o bud komórk – posiadają półprzepuszczalną błonę komór – dyfundowanie z nich wody powoduje objaw więdnięcia.

Denaturyzacja (podwyższona temp) warstwy protoplazmatycznej wyścielającej od wnętra ściany komórek – utrata charakteru półprzepuszczalnego – obustronne przenikanie wody i roztworów wodnych – ułatwiony proces dyfuzji – suszenie.

Szybkość dyfuzji wody jest ograniczona Gd zbyt szybkie jest wyparow wody z powi mater, a szybkość zasysania głębszych warstw mater jest zbyt mała wówczas następuje utworzenie skorupki utworzenie skorupki wysuszonej na pow mater co jest zjawiskiem pożądanym : utrudnia proces suszenia.

4 etapy procesu suszenia

Czas suszenia – τ= τ₁+ τ₂

W okresie t1 następuje zmiana zawartości wody od wartości początkowej do tzw krytycznej czyli graniczenie i wtedy następuje obniżenie tempa usuwania wody.

W okresie t2 nast. Amiana zawartości wody do wartości końcowej oznaczonej jako W_k, które jest nieco wyższe od wilgotności równowagowej.

Gdy W_rów>W_k - nawilżenie materiału

Podział suszarek

1. W zależności od sposobu doprowadzenie ciepła

– konwekcyjne – ciepło dostarczane jest przez gazowy czynnik suszący

- kontaktowe – ciepło rostr przeponowo przez przegrodę

- radiacyjne - ciepło rostr w postaci energii promieniowania podczerwieni

- dielektryczne – prądami o dużej częstotliwość; energi szybko zmiennego pola – pochłonięta prze wilgotny produkt i zamieniona w ener cieplną

2. w zależności od ciśnienia panującego w suszarce

- atmosfer – cieśn. Atmo

- próżniowe – cieśn. Niższe od atm

3. w zależności od charakteru pracy

- o działaniu okresowym

- o działaniu ciągłym

4. w zależności od kierunku doprowadzania ciepła

- przeciwprądowy

- współprądowy

Końcowa wilgotność produktu i powietrza

Produkty spożywcze charkter się różną higroskopijnością która zależy od:

- zawartości wody

- struktury suszu

Higroskopijność jest to dążenie produktu do wyrównywania jego wilgotności do stanu równowagi, czyli do osiągnięcia wilgotności równowagowej.

Prod higr to takie które nawilżająsię w powietrzu (wilgo pow50%)

Różne prod – rózna wilgot krytyczna przy których zaczynają się nieporadne zmiany a więc rozwój drobnoustrojów, działanie enzymów, reakcje nieenzymatyczne.

Jako wilgo kryt przyjmuje się taką przy której hamowane jest brunatnienie nienzymatyczne. Optymalna wilgo do której suszone są produkty wynosi 1,5-6,5%. Praktycznie proces suszenia prowadzi się do niższej zawartości wody ponieważ produ ulegają niewielkiemu nawilżeniu przy chłodzeniu. Powi które jest sosowane w suszarniach w temp 65-5% i wilgotności 15-30%. Maga prod wysuszonych powinno być prowadzone w odpowiednich opak hermetycznych (worki polietylenowe, puszki)

Utrwalenie żywności met chłodzenia lub zamrażania

Chłodnicze przeecho żywn to obniżenie jej temp do poniżej 0C i przechowa w tej temp. Obniż temp żyw połaczone ze zmianą stanu jej skupienia nazywamy zamrażaniem.

Zamra jest doskonałą met utrwalania gdyż wstrzymuje droous i zwalnia reakcje chem i procesy enzymatyczne i biochem

Metody przechowywania żywn

- chłodnictwo tw plusowe – stosujące temp od +10 do 0C czasem nawet -2C

- chłod tzw minusowe – przechowalnictwo zamrażalnicze temp od -10 do -20 C

- zamrażal właściwe temp -20 do -30 C

Ogniwa łańcucha chłodniczego

a) chłodnictwo

- u producenta żywności np. mleko w gospodarstwie domowym oraz w punkcie skupu np. w zlewniach mleka czy puk skupu owoców

b) chłod technologiczno-produkcyjne

- produkcja żywn mrożonej obejmuje chłodzenie surowców lub produktów do temp. od +paru do -20 C

c)chłod składowe prowadzone w chłodniach zbiorczo-składowch, rozdzielczo-składowych, jedno i wielobranżowe oraz portowe

d)chłod w handlu i żywieniu zbiorowym

e) chło w gospo domowych

f) transport chłodniczy który łączy wszytkie wymienione ogniwa

Chłodnicze przechowywanie żywności

Przechowa chło jest dominujące wśród wszystkich metod utrwalenia żywności. Stosowane jest ono do przechowa owoców, warzyw, ziemniaków, mięsa, mleka, drobiu, jajek

Pozwala ona na przedłużenie przydatności spożywczej do paru dni, tygodni, miesięcy.

Chłodn plusowe na charakter doraźny, pomocniczy i nie daje pełnego zakonserwowania produktu

W celu zwiększenia efektów przechowa chło żyw be obniżania jej temp stosuje się

- odpowiednie ustawienie towarów

- odpo opak np. dla warzyw woreczki z chlorowodorku kauczuku

- trzymanie warzyw w ośrodkach np. pisku, torfie

- modyfikowanie składu chem atmosfery sla warzyw i owoców przez zwiększenie w pow ilości CO2 i obniżenie zawartości O2

Ważna jest również wilgotność pow do wentylacji komór gdyż nie powinno ono być zbyt such, aby owoce nei wysychały 80-90%

Chłodnictwo minusowe czyli zamrażanie

Stosowane do przechowy mięsa i rub , masła, owoców i warzyw.

Proces zarażania wstrzymuje działanie enzymów, a produkty tek utrwalone są trwalsze niż utr met chłodniczą.

Wadą są wysokie koszty oraz zmiany struktury i konsystencji.

Proces zamrażania należy prowadzić w jk najniższyh temp -10—45C aby zamraż było prowadz w sposób szybki co pozwala na ograniczenie szkód wynikających ze zmian fizykochem oraz strat masy. Składowanie -10do -25C

Szybkie zamrażanie żywności

Obniżenie temp żywności do -20 (-30)c w ciągu 2-4 h a czasem 1h. Szybkie zamrażanie żywności to w zasadzie szybie przekroczenie tepm -2 do -5C w którym zachodzi najintensywniejsze tworzenie kryształków lodu. Zapobiega to powstawania dużych kryształków lodu, które niszczą ściany komór oraz lodu mięszykomór, który może powodować zmianę struktury produktu. Szybkie zamrażanie (quich freecin) jest najlepszą współczesną met konserwo żywn.

Met stosowana so produktów o niewielkich rozmiarach pół kilograma.

Zmiany w żywności wywołane przez zamrażanie

Proces niekoniecznie prowadzi do śmierci drobnoust następuje jednakże spadek ich liczby w czasie. Wikeszy spadek tej liczby następuje w temp. od -1 do -10% niż w temp -10 do-20 C

Zmiany fizyczne

W czasie zamraż żywn zachodzi przede wszystkim zmiana wody w lod.

Zachodzi również wtórne przemieszczanie się wody do powierzchni, a substancji rozpuszczalnych w wodzie w odwrotnym kierunku

Postacie wody w tkankach

1. woda z bębna – wymrożenie nie ma wpływu na komórkę

2. w metaboliczna – w wstrzymuje procesy metaboliczne

3. w witalna – usunięcie zabije komórkę

4. w resztkowa któr jest wymrażana po śmierci komórki

5. w niewymrażana

Szybkość zamrażania powinna być duża aby powstawały drobne kryształki ladu, i aby w wyniku denaturyzacji protoplazmy i zwiększenia przepuszczalności błon nie powstał lód międzykomó

Szczególnie szybko do 1h powinno nastąpić przebycie zakresu temp od -2 do 5 w którym zachodzi najintensywniejsze tworzenie kryształków lodu.

Zmiana chemiczna

Przy zbyt długim przechowywaniu żywności zamrożonej oraz przy jej rozmrażaniu może w niej zachodzić zmiany chem. Są to njczęsciej reakcje utlenienia i wytrącania białek szczególnie na początku rozmraż gdyż tworzenie kryształków lodu powoduje wzrost stęż substancji rozpuszczalnych i zmiejszenie średniej odlegóści

Na początku zamrażaia zachodzi również przyspieszenie reakcji enzymatyczny np.

-glikozy beztlenowej

- hydroliza fosfolipidów w rybch

- utlenianie Wit C w brukselce