Utrwalanie żywności oparte na odwadnianiu i na dodawaniu substancji osmoaktywnych

Wiązania wodorowe obecnośc ładunku dodaniego i ujemnego umożliwiające cząstecze wody tworzenie słabych lecz ukierunkowanych wiązań z innymi cząsteczkami wody oraż z różnymi grupami i wiązaniami chemicznymi jak grupa karboksylowa amidowa imidowa.

Hydrofile substancje odznaczające się znacznym powinowacstwem do wody.

Hydrofoby związki nie zawierające grup polarnych i zjonizowanych a więc obojętnych w stosunku do dipolowych cząstek wody jak tłuszcze węglowodory alifatyczne nie przyciągające cząstek wody.

W miarę zwiększania ilości substancji rozpuszczonych w wodzie wzrastają siły międzycząsteczkowe wiązące cząsteczki wody i zmieniające się fizyczne właściwości wody
obniza się pręzność pary nad roztworem
obniża się punkt zamarzania wody
powstaje i zwiększa się ciśnienie osmotyczne roztworu a spada aktywnośc wody w roztworze

Aktywnośc wody stosunek ćiśnienia pary wodnej nad żywnością do ćiśnienia pary wodnej nad czystą wodą w tej samej tenperaturze.

Woda wolna jest wodą wykazującą ciśnienie pary równe ciśnieniu pary czystej wody.

Woda związana woda o obniżonej aktywności i dostępności.

Ciśnienie osmotyczne roztworów jest to różnica między ciśnieniem statycznym w roztworze i ćiśnieniem ststycznym w rozpuszczalniku przedzielonych przegrodą półprzepuszczalną.

Sorpcja wody w żywności jest zjawiskiem fizykochemicznym polegającym na pochłanianiu powierzchniowym i w całej masie wody przez żywnośc.

Rola wody w komórce
umożliwia rozwój drobnoustrojów

Wzrost drobnoustrojów
poniżej sześc dzieśiątych zachamowanie
od zera do jednego nieenzymatyczne brązowienie
póltora do siedem dzieśiątych aktywnośc enzymów
od sześc dzieśiątych do jednego rozwój pleśni
od osiem dzieśiątych do jednego rozwój bakterii i produkcja toksyn

Reakcje chemiczne w różnych zawartościach wody
oparte na dodawaniu substancji osmoaktywnych do żywności
oparte na usówaniu wody z żywności zagęszczanie i suszenie
metody kombinowane

Osmoaktywne metody utrwalania żywności polegają na dodawaniu do żywnośći substancji podwyższających ciśnienie osmotyczne cukier sól kuchenna.

Dodatek cukru
25 do 35 % w środowisku wodnym hamuje rozwuj większości bakterii

Zastosowanie
marmolada
syrop owocowy

Dodatek soli kuchennej
18 do 20%

Zastosowanie
śledzie
grzyby solone
słonina
ogórki


Utrwalanie żywności przez zagęszczanie
Zagęszczanie koncetracja polega na usówaniu wody z ciał płynnych zwykle do zawartośći 30%.
Stopień zagęszczenia żywności określa się stosunek masy produktu surowego do skoncentrowanego.

Zastosowanie
utrwalanie produktów i półproduktów
zmniejszanie objętości
do otrzymywania roztworów przesyconych przed krystalizacją
nadanie produktom formy dogodniejszej w użyciu

Metody stosowane do zagęszczania żywności
koncetracja równowagowa naprzykład odparowanie krikoncetracja
koncetracja nierównowagowa naprzykład osmoza ultrafiltracja

Odparowańie wody z żywności jest to utlenianie się wody w postaći pary
Odparowanie przebiega najintensywnej w tenperaturze wrzenia Obniżenie ćiśnienia zewnętrznego powoduje że woda wrze i paruje w tenperaturze niższej od stu stopni.

Urządzenia
panwiowe aparaty wyparne pracują poniżej tenperatury wrzenia wody
wyparki pracujące pod normalnym ćiśnieniem
wyparki próżniowe niska tenperatura wrzenia i odparowania pozwala zachować termolabilne składniki odżywcze barwników i innych cennych związków

Budowa wyparki próżniowej
komora grzejna
komora oparów
skraplacz z pompą próżniową

Odparowanie cieczy w cienkiej warstwie filmie rozprowadzanie cieczy za pomocą mieszadła na wewnętrznej powierzchni komory grzejnej ogrzanej płaszczem parowym.

Urządzenia
wyparka cienkowarstwowa z mieszadłem
wyparka Krenza
wyparka Brieganda
Wyparka Centri Them
Rozprężanie zagęszczonej cieczy wrzącej ogrzanej przeponowo parą dwustronnie w przestrzeniach między odwróconymi stożkami
wyparka ekspansyjna Alfa Laval
Wyprowadzanie czystej pary wodnej podgrzanej do tenperatury 159 stopni do zagęszczonej cieczy i odzielenie wrzącej mieszaniny oparów w specjalnym rozdzielaczu
wyparka z rozdzielaczem z wrzącej mieszaniny

Odparowanie z zastoswaniem tenperatury wrzenia od 20 do 30 stopni
Wyparki wielodziałowe składają się z dwóch lub więcej połączonych korpusów wyparnych których liczba może dochodzić do siedmiu.

Zastosowanie
metoda przeciwprądowa

Metody zasilania wyparki trójdziałowej
wspólprądowe
przeciwprądowe
równoległe
mieszane

Urządzenia
Wyparka ADV z komorą grzejną z płytowym wymiennikiem ciepła

Bilans masy cieplnej wyparki
zdolność wyparowania wody
średnia różnica temperatur między czynnikiem grzejnym a zagęszczaną cieczą
ruchu cieczy zagęszczonej
powierzchni parowania
grubości warstwy
prędkości prepływu i turbulencji zagęszczonej cieczy
powierzchni rzeczywistego przekroju przewodu odprawadzającego opary
stosunku ćiśnień w komorze wyparnej i skraplaczu
grubości warstwy cieczy w przepływie
liczba działów wyparki

Ogólny bilans masy masa płynna żywności wchodząca do wyparki równa sumie mas żywności zagęszczonej i oparów opuszczających wyparki Mo=Mk+Mop.

Bilans cieplny ilość ciepła oddanego przez skraplające się parę grzejną równa ilości ciepła potrzebnego do ogrzania zagęszczonej żywnośći do temperatury wrzenia i ilości ciepła żużytego do odparowania wody podczas wrzenia Qp=Qo+Qop.

Kriokoncentracja żywności zagęszczanie przez zamrożenie polega na częściowejkrystalizacji wody w żywności i usunięciu kryształów lodu do zagęszczonej fazy ciekłej.

Wpływ kriokoncentracji na żywność
W koncentracie dobrze zachowane są
lotne substancje aromatyczne
barwniki witaminy aminokwasy

Trzy fazy kriokoncentracji
schładzanie wstępne żywności do punktu zamrażania
krystalizacja wody
Proces zamarzania prowadzimy powoli powolny spadek tenperatury w zakresie od - 2 do - 8 stopni.

etody membranowe stosowane są do zagęszczania żywnośći.

Zdolność rożdzielcza pułprzepuszczalnej błony zależy od
porowatośći membran
grubośći membran
materiału z którego została wykonana

Rrola membran
mechaniczne zatrzymywanie cząstek
zjawiskach dyfuzyjnych i fizykochemicznych
sorpcji
desorbcji
wymianie jonowej
interakcji ze składnikami roztworu

Zalety
bez zmiany stanuskupienia
w tenperaturze otoczenia
bez utleniania substancji aromatycznych

Osmoza samorzutne przenikanie bardzo małych cząsteczek rozpuszczalnika wody przez błonę półprzepuszczalną.

Dializa samorzutne przenikanie bardzo małych cząsteczek rozpuszczalnika oraz małocząsteczkowych substancji rozpuszczalnych w wodzie przez błonę półprzepuszczalną.

Zastosowanie ultrafiltracji
produkcja koncentratów izotopów białkowych
odzielania i koncentracji enzymów
klarowania soków
zwiększania wydajnośći soków z mleka

Odwrócona osmoza
odzielanie wody
koncentrowanie wszystkich składników suchej substancji
zagęszczanie surowców bogatych w wodę serwatka suche mleko soki owocowe i ziemniaczane
klarowanie wina piwa
koncentracji kwasu cytrynowego białka jaja naturalnych ekstraktów substancji zapachowych
uzdatniania wody

Odparowanie membranowe
rozdzielanie gazów
odzyskiwania substancji aromatycznch lotnych z parą wodną

Metody polegające na zagęszczaniu dodawaniu składników zwiększających ciśnienie osmotyczne
Umiarkowane zagęszczanie
konfitura
marmolada
dżemy
mleko zagęszczone słodzone
galaretki owocowe

Suszenie jest procesem otrzymywania produktu wysuszonego do zawartośći wody od kilku do kilkunasu procent.

Cel suszenia
utrwalanie przez zredukowanie w niej zawartośći wody
zmniejszenie aktywnośći wody do wartośći uniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów i działalnośći enzymów

Zmiany zachodzące w żywnośći suszonej
utlenianie
autooksydacja tłuszczu
denaturacja białka
krystalizacja błonika i pektyn
retrogradacja skrobii
utlenianie substancji zapachowych
zmiana barwy

Podział wody występującej w suszu
woda wolna
woda włoskowata
woda adsorpcujna

Metody suszenia
naturalne
bezpośrednie słoneczne bez urządrzeń suszarniczych
pośrednie z zastosowaniem urządrzeń pozwala na gromadzenie energii słonecznej i gorącego powietrza oraz wykorzystanie go do suszenia

sztuczne
konwekcyjne za pomocą powietrza lub innego gazu spalin
kondukcyjne przez przewodzenie w wyniku kontaktu wilgotnegomateriału z ogrzewanymi wewnętrznie metalowymi pólkami podłogą walcem
radiacyjne w którym wykorzystuje się promieńiki podzcerwieńi jako elemęty grzejne w suszarkach
dielektryczne w których wilgotny materiał jest ogrzewany między okładki kondesatora włączonego do obwodudrgań elektromagnetycznych

Mechanizm suszenia konwekcyjnego
Gdy gorące powietrze przepływa nad powierzchnią wilgotnej żywnośći powoduje ogrzanie tej powierzchni i odparowanie z niej wody.Para wodna dyfunduje przez warstwę stacjonarną powietza i jest odbierana przez poruszajace się powietrze.Ciśnienie pary wodnej obniża się na powierzchni żywnośći i powstaje różnica pomiędzy tym ćiśnieniem.Jest śiłą napędową powodującą usówanie wody z żywnośći na drodze żywnośći.

Bilans cieplny suszarki polega na porównaniu ilośći ćiepła jaką wprowadza się do suszarki z ilośćią jaka opuszcza suszarkę.

Suszarki konwekcyjne są najprośćiej stosowane do suszenia żywnośći gorącym powietrzem.Mają konstrukcję podobną jak urządrzenia do konwekcyjnego chłodzenia żywnośći.
suszarki skrzyniowe suszone warzywa o zawartośći wody ok piętnastu procent dosusza się do zawartośći około trzech procent
suszarki komorowe
suszarki piecowe suszenie słodu chmielu pokrojonych w pierśćień jabłek
suszarki tunelowe
suszarki taśmowe suszenie mączkiziemniaczanej
suszarki bębnowe ziarna zbóz nasiona oleiste cukier
suszarki rozpyłowe mleko, serwatka, śmietana, masło, jaja, soki owocowe,koka
suszarki fluidyzacyjne ziarna żbóż, groszek, niektóre owoce żywność o konsystencji pastowej
suszarki pneumatyczne

Suszenie kontaktowe ćiepło do odparowania wody z żywnośći jest dostarczne od gorących powierzchni na drodze przewodnicstwa.

Zalety suszenia kontaktowego
żuzywa po ponad połowę mniej energii na odparowanie wody
suszenie może odbywać się z ograniczonym dostępem powietrza

Suszarki kontaktowe
walcowe suszenie żywnośći o konsystencji płynnej i pastowatej na metalowej powierzchni walców,ogrzewanych od wewnątrz parą pod niewielkim nadćiśnieniu
Zastosowanie
żywność płynna
kleiki ryżowe, płatki ziemniaczane, melasy, niektórych żup, przećierów owocowych, mleka, serwatki

z mieszadłami składają się zwykle z leżącego cylindrycznego zbiornika z zainstalowanym wewnątrz mieszadłem
Zastosowanie
do materiałów sypkich i granulowanych
do materiałów stałych i zawieśin w ćieczach

próżniowe suszenie pod silnie zredukowanym ćiśńieniem
jednowalcowa
dwuwalcowa
próżniowa
bliżniacza

Suszenie sublimacyjne odbywa się głównie przez bezpośrednie parowanie wody z kryształów lodu z pomińięciem fazy ciekłej

Wpływ suszenia na jakość żywnośći

Suszenie żależy od
rodzaju i jakośći żywnośći
sposobu obróbki przed suszeniem
metody suszenia

Zmiany podczas suszenia dotyczą głównie takich cech jak
tekstóra
spowodowane kleikowaniem skrobii krystalizacja celulozy spowodowana nirównomiernym odparowaniem wody w czasie suszenia które prowadzą do wewnetrznych napięć
sypkie suszenie i wysoka tenperatura powoduje większe zmiany niż umiarkowana szybkość suszenia

smak i zapach
straty zależą od
tenperatury i koncetracji suchej substancji w żywności
ćiśnienia pary związków lotnych ich rozpuszczalności w parze wodnej

barwa
straty barwników są tym większe im wyższa jest tenperatura i dłuższy czas suszenia
suszenie zmienia charakterystyczną powierzchnię żywnośći odbijanie światła barwę

wartość odżywcza
ilośćiowy wzrost wartośći odżywczej
straty witaminy C B1 tiaminy