Kierunki spożycia żywności.

Dzisiaj na świecie występuje pokaz, polegający na tym, że z jednej strony kumuluje się bogactwo, nadprodukcja żywności, natomiast z drugiej strony narasta głód, nędza innych kraj. Polska na szczęście jest pomiędzy tymi dwoma skrajnościami. W krajach gospodarka żywnościowa znacznie w ostatnich latach się przeobraziła, zmieniła się.

Te postulaty są związane z tzw. piramidą zdrowego żywienia.

Podstawę piramidy zajmują przetwory zbożowe. Powinniśmy spożywać ok. 6 razy dziennie tych przetworów.

II poziom zajmują owoce i warzywa, przy czym dziennie powinno się jeść ok. 4 porcji warzyw i 3 owoców.

III poziom to 2 - 3 porcji mleka i produktów mlecznych oraz 2 - 3 porcji mięsa, jaj, ryb, nasion strączkowych lub orzechów.

Na szczycie znajdują się tłuszcze i słodycze, których spożycie powinniśmy ograniczyć do niezbędnego minimum.

Rola żywności pochodzenia roślinnego w żywieniu.

Jest ona niezwykle duża i wiele wskazuje na to, że ciągle za mało wiemy. Dowodem na to są liczne publikacje, w których publikuje się najnowsze wyniki badań.

W USA największym bestsellerem był podręcznik dra Ornisha „Choroba serca jest odwracalna”. Okazuje się, że stosując dietę tzw. warzywną spowodowało, że wiele ludzi skierowanych na stół operacyjny i na wymianę serca uniknęło tej operacji. Zmiany te nie tylko się zatrzymały ale i cofnęły. Również leczą się u niego ludzie po przeszczepach. I okazuje się, że jego dieta jest znacznie skuteczniejsza.

Ostatnio lekarze coraz częściej zalecają picie 1 szklanki czerwonego wina lub soku z czerwonych winogron (3 szklanki), ponieważ zawierają one cenny niezbędny składnik resveratol, który działa przeciw zawałowi. Okazuje się, że jest on znacznie lepszym czynnikiem zapobiegającym zawałom, niż stosowane leki. Jest to środek zmniejszający gęstość krwi. Innym składnikiem jest likopen, który w największej ilości występuje w pomidorach. Jest on znakomitym lekiem zapobiegającym nowotworom prostaty. W diecie śródziemnomorskiej występuje pycnogenol, najsilniejszy spośród dotychczasowych przeciwutleniaczy.

1.PRODUKCJA CUKRU.

1.1.Znaczenie cukru w żywieniu

Należy zmniejszyć konsumpcję cukru, ale nie można go wyeliminować. Jest on zbyt ważny dla naszej fizjologii, aby z niego zrezygnować.

Istotne funkcje jakie spełniają węglowodany w naszym ustroju:

1.węglowodany są źródłem energii,

2.wywołują efekt sytości,

3.regulują poziom glukozy we krwi,

4.uczestniczą w przemianie insuliny,

5.są powodem glikozylacji białek,

6.węglowodany powiązane są z metabolizmem cholesterolu i trójglicerydów,

7.uczestniczą w procesach dechydroksylacji kwasów żółciowych,

8.regulują procesy fermentacyjne, a przede wszystkim: produkcję wodoru i metanu,wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych,

9.wspomagają pracę jelit (sprzyjają ich czyszczeniu),

10.mają istotny związek z mikroflorą jelitową.

Glikozylacja białek - to spontaniczne wiązanie się białek i niepożądane. W wyniku tego procesu białko zmienia swoje właściwości i funkcje. Powstają produkty barwne takie jak w reakcjach Maillarda. Powoduje to, że cera zaczyna się barwić coraz bardziej intensywniej, co jest charakterystyczne cukrzycy a także w procesie starzenia się. Ta spontaniczność łączenia się białek z węglowodanami wyraźnie różni się od innych reakcji wiązania cukru z białkami i nazywa się glikolizacją. W wyniku tego procesu powstają niezwykle ważne glikoproteidy, ale ten proces nie przebiega spontanicznie. Jest on ściśle kontrolowany przez określone enzymy. Glikozylacja jest procesem szkodliwym i potęguje go np. spożywanie węglowodanów.

1.2.Rola fotosyntezy w biosyntezie sacharozy.

Przebieg jednego z mechanizmów:

1.fosforylacja glukozy: ATP + glukoza → glukozo - 6 - fosforan + ADP

2.glukozo - 6 fosforan → glukozo - 1 - fosforan

3.UTP + glukozo 1 - fosforan → UDP - glukoza

4.ATP

5.fruktozo - 6

6.sacharozo - 6 - fosforan

Reakcja sumaryczna:

2ATP + UTP + glukoza + fruktoza → sacharoza + 2ADP + UDP + 3P_i

Przemysłowe znaczenie buraków.

W burakach cukrowych sacharozy jest ok. 14 - 20%wag. Są więc one bardzo dobrym surowcem do produkcji sacharozy. Ale tylko ok. 40% światowej produkcji cukru zapewniają buraki. Ponad 60% produkowana jest z trzciny cukrowej.

Podstawy produkcji cukru z buraków cukrowych opracowane na Dolnym Śląsku już w 1786 roku, a jego twórcą był inż. Franz Achard. Te zasady, które on opracował praktycznie obowiązują do dzisiaj.

1.3.Produkcja cukru z buraków cukrowych.

USUWANIE ZANIECZYSZCZEŃ

Dostarczone do cukrowni buraki są natychmiast przerabiane albo układane są w tzw. pryzmach. Buraki z takich pryzm są systematycznie pobierane i transportowane. W niektórych cukrowniach często się sortuje buraki. Z takich buraków należy usunąć zanieczyszczenia mineralne i zanieczyszczenia organiczne. Nazywane są one zanieczyszczeniami lekkimi (liście, korzenie itp.) i ciężkimi (kamienie, żwir, piasek, a także resztki metalowe różnego rodzaju urządzeń). Po usunięciu zanieczyszczeń z buraków są one jeszcze myte dokładnie w płuczce i kierowane do krajalnic. W krajalnicach buraki są krojone, rozdrabniane i w wyniku tego procesu powstaje krajanka. Jest to ważny proces. Ważna jest powierzchnia krajanki ze względu na ważny proces produkcji cukru polega na pozyskiwaniu w drodze dyfuzji. Powierzchnia kontaktu faz w procesie dyfuzji jest ważnym czynnikiem efektywności tego procesu. Stąd buraki powinny być możliwie mocna rozdrobnione ale nie może być nadmierne rozdrobnienie, dlatego że krajanka taka łatwo pod wpływem mocnej temp. rozkłada się i ulega procesowi defragmentacji i tworzy się miazga, która uniemożliwia proces dyfuzji. A więc krajanka musi mieć odpowiednią powierzchnię a jednocześnie musi zachować pewną odporność mechaniczną. Uważa się, że najkorzystniejszy kształt krajanki po jej rozdrobnieniu ma kształt litery S. W Polsce krajanka jest w postaci daszka. Ekstrakcja cukru z krajanki możliwa jest wyłącznie po usunięciu cechy półprzepuszczalności błony cytoplazmatycznej (temp. 60°C), która oddziela wakuole, w której znajduje się sok komórkowy, od pozostałej komórki.

1.3.2.Czynniki mające znaczenie w procesie ekstrakcji:

Proces ekstrakcji najczęściej opisywany jest przez prawo Ficka (szybkości dyfuzji):

m=D*A*(dc/dx)*t

m - ilość dyfundującej substancji

D - stała dyfuzji

A - wielkość powierzchni krajanki

dc/dx - gradient stężeń

t - czas dyfuzji

-powierzchnia krajanki - im jest większa tym lepiej, ale nie może być za duża; łączna powierzchnia krajanki ma bardzo istotne znaczenie dla szybkiego przebiegu dyfuzji. Powierzchnia ta zależy głównie od grubości krajanki, która z kolei zależy od podziałki noży dyfuzyjnych używanych do krajania buraków i od wysokości podniesienia noży nad stalnicą ramek krajalnicy. W celu zapewnienia dużej powierzchni krajanki stosuje się noże o drobnej podziałce;

-temp. - zbyt mała temp. to niska wydajność procesu wysładzania, zbyt wysoka - wysoka efektywność ale gdy sprzyja ona produkowaniu dużej ilości miazgi co jest zjawiskiem bardzo niepożądanej, ponadto wysoka temp. sprzyja także ekstrakcji niecukrów, które należy w dalszym etapie procesu produkcji usunąć. Zaleca się aby temp. nie była wyższa od 72 - 76⁰C. Podobno taka temp. jest optymalna dla procesu ekstrakcji,

-ph - nie może być zbyt kwaśne, dlatego że sacharoza w środowisku kwaśnym ulega procesowi zwanemu inwersją, czyli następuje rozpad sacharozy na glukozę i fruktozę, natomiast zbyt alkaliczne pH prowadzi do nadmiernej defragmentacji krajanki i tworzenia się niepożądanej miazgi. Najlepiej jeśli pH odpowiada naturalnemu pH soku komórkowego i mieści się w granicach 5,5 - 6,4 pH,

-czynnik biochemiczny - składają się na niego naturalnie występujące w soku enzymy - są to enzymy, które kontrolują proces hydrolizy skrobi. Jednym z nich jest

β-fruktofuranofuryolaza (zwana inaczej sacharazą lub interfazą). Ten enzym najlepiej inaktywować, im szybciej tym lepiej. Najlepszym czynnikiem inaktywacji β-fruktofuranofuryolazy jest najszybsze podniesienie temp. do ok. 75⁰C. Drugą grupą czynników biochemicznych są drobnoustroje. W ekstraktorze zidyntyfikowano ponad 100 gatunków drobnoustrojów. Mają tam znakomite warunki do swojego rozwoju. Można stosować substancje chemiczne hamujące rozwój drobnoustrojów lub je niszczące. Uważa się, że najlepszym czynnikiem stosowanym do dezynfekcji podczas procesu wysładzania jest woda utleniona. Jest to proces dający się łatwo automatyzować,

-woda zasilająca ekstraktor - w tej wodzie nie może być za dużo tzw. pierwiastków melasotwórczych. Zalicz się do nich przede wszystkim potas, sód, wapń i magnez. Te pierwiastki powodują, że w procesie produkcji cukru tworzy się więcej melasy niż powinno, a większe ilości melasy to większe straty sacharozy. Czy można stosować dużo czy mało wody do wysładzania krajanki. Im mniej wody to poprawia się wzrost wydajności sacharozy, ale także wzrost wydajności cukru. Ponadto wodę należy usunąć przed procesem krystalizacji,

-czas procesu ekstrakcji - im jest on dłuższy tym efekt wysładzania większy. Należy tu wziąć pod uwagę, że wraz z sacharozą będą do soku przechodziły także niecukry, a więc ten czas nie może być nadmierny. Najczęściej jest on w przedziale 90 - 120 min.

W efekcie procesu ekstrakcji otrzymujemy tzw. sok surowy (dyfuzyjny). Ten sok charakteryzują następujące parametry:

-pH = 5,5 - 6,4,

-czystość 85 - 90% wagowy udział sacharozy w ekstrakcie,

-alkaliczność 0,02 - 0,03 g/CaO/100cm³,

1.3.3.OCZYSZCZANIE

Ekstraktor opuszcza nie tylko sok dyfuzyjny, a także wysłodki. W wysłodkach jeszcze jest sacharoza ok. 0,2% wody. Ale jej wygotowanie jest niekorzystne, nieopłacalne. Wysłodki się dwukrotnie prasuje, aby oddzielić z nich jak najwięcej fazy brudnej i ją się zawraca się do procesu ekstrakcji, a wyżęte wysłodki suszy się i magluje. Takie granulowane wysłodki zwraca się plantatorom, które służą na paszę.

Zadaniem oczyszczania jest maksymalne usunięcie niecukrów (wszystkie inne substancje występujące w soku za wyjątkiem sacharozy). Usuwa się przede wszystkim te niecukry, które utrudniają krystalizację sacharozy i pogarszają jakość cukru białego.

Oczyszczanie dzieli się na 4 etapy.

1.3.3.1.Defekacja wstępna

Defekacja wstępna: jej zadaniem jest związanie maksymalnej ilości niecukrów w nierozpuszczalne lub trudno rozpuszczalne połączenia z wapniem, a więc usuwa się te zanieczyszczenia, które z wapniem tworzą trudno rozpuszczalne lub nierozpuszczalne połączenia.

Działania wapnia w procesie defekacji wstępnej:

1. z wolnymi kwasami:

Ca(OH)₂ + 2HX → CaX₂ ↓ + H₂O

2. z solami sodowymi i potasowymi, w których występuje anion strącany z wapniem, np. szczawianowy, fosforanowy, siarczanowy czy winianowy:

(COOK)₂ + Ca(OH)₂ → (COO)₂Ca ↓ + 2KOH jedna z tych reakcji wystarczy

2Na₂HPO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ ↓ + 4NaOH + 2H₂O

Są one uproszczone, a w rzeczywistości są skomplikowane.

W reakcjach takich (2) ujawnia się tzw. alkaliczność naturalna w postaci KOH i NaOH. Ta alkaliczność jest bardzo ważna w czasie saturacji II.

Źródłem wapnia jest wapno albo Ca(OH)₂. Te 2 nośniki rozpuszczają się tym lepiej im jest wyższa temp. przedziału. Aby zapewnić maksymalną aktywność kationów wapnia defekacja wstępna musi być przeprowadzona w stosunkowo niskiej temp., aby zapewnić dobrą rozpuszczalność węgla wapiennego albo Ca(OH)₂. Najlepiej gdy defekacja wstępna przebiega w temp. soku dyfuzyjnego (ok. 40-45, 60-65⁰C)

Drugim z czynników jest sposób wprowadzania źródła wapnia. Można je wprowadzić na 2 sposoby: jednofazowo lub w porcjach.

W jednym przypadku mamy do czynienia z defekacją wstępną monukularną (wtedy, kiedy wprowadzamy całą ilość źródła wapnia jednorazowo), a w drugim przypadku mamy do czynienia z defekacją progresywną (wprowadzamy tę samą dawkę mleka wapiennego, ale w porcjach). Okazuje się, że końcowy efekt oczyszczanie jest identyczny, ale inne są cechy powstającego osadu. Osad z defekacji wstępnej monukularnej jest bardzo trudno oddzielić, jest bardzo drobno krystaliczny, sfilcowany i jest go bardzo dużo. Natomiast osad z defekacji progresywnej ma już większe kryształy i daje się łatwiej oddzielić. Dlatego dzisiaj wyłącznie stosuje się defekację progresywną.

pH powinno się zawierać w przedziale od 10-11, a to jakie powinno być ono dokładniej zależy od właściwości soku surowego.

Do defekacji wstępnej stosuje się 2 rodzaje urządzeń: współprądowe progresywnego nawapniania, przeciwprądowy progresywny defekacji wstępnej.

Podczas defekacji wstępnej nie usuwa się tych niecukrów, które w ogóle nie reagują z Ca, a które przeszkadzają w procesie produkcji cukru lub również pogarszają jakość cukru białego. Do takich substancji należy np. inwert i amidy aminokwasowe.

1.3.3.2.Defekacja główna

Zadaniem defekacji głównej jest:

-wprowadzenie takiej ilości wapna, aby ilość CaCO₃ wytworzona podczas saturacji I kreda wystarczyła do oczyszczenia soku i uzyskania osadów o dobrej zdolności filtracyjnej,

-rozkład inwertu (glukoze+fruktoze) i amidów aminokwasowych, by zapewnić należytą termostabilność soku rzadkiego.

Optymalna temp. defekcji: 85-88⁰C

pH ok.: 12,5

15.X.2002 rok.

Rozkładowi inwertu sprzyja wysoka temp., dlatego temp. defekacji głównej jest wyższa niż temp. defekacji wstępnej. Z reguły jest ona na poziomie 85 -88⁰C.

Drugim celem defekacji głównej jest zapewnienie podczas tworzonych w czasie saturacji I węglanowi wapnia właściwości oczyszczania soku. Cel ten osiąga się poprzez podniesienia alkaliczności do poziomu ok. 12,5 jednostek pH. Ponieważ podniesienie pH do tego poziomu jest trudne, ze względu na wysoką temp., stąd stosuje się podczas defekacji głównej dużą dawkę wapna aktywnego (świeżo palonego). A często na początku obniża się temp. soku dodaje wapno i szybko sok się ogrzewa.

1.3.3.3.SATURACJA I (WĘGLANOWANIE I)

Podczas defekacji wprowadzano duże ilości wapna. Te związki wapna będą przeszkadzały i dlatego muszą zostać usunięte. Usuwaniu związków wapnia poświęcone jest węglanowanie I i II.

Jej celem jest:

-wytrącenie nadmiaru wolnego wapna i utworzenie węglanu,

-dalsze oczyszczanie soku dzięki obecności węglanu wapnia i ułatwienie filtracji.

Saturacja polega na przepuszczaniu gazowego dwutlenku wapnia przez sok. Podczas tego procesu zachodzą następujące reakcje:

CO₂ + OH ^- → HCO₃^- OH^- - anion wodorotlenowy, HCO₃^- - anion węglanowy

HCO₃^- + OH^- ↔ CO₃^2- + H₂O

CO₃^2- + Ca²⁺ → CaCO₃ ↓

Kreda w warunkach wysokiej alkaliczności odważona została dzięki nadmiarowi kationów wapnia. Dzięki temu przyciąga ona zanieczyszczenia mające ładunek przeciwny. A więc na powierzchni kredy będą adsorbować się zanieczyszczenia obdarzone ładunkiem ujemnym. Na tym polega oczyszczające działanie kredy. Gdyby kreda była obdarzona ładunkiem dodatnim w soku musi być wysoka alkaliczność. Należy doprowadzić do takiej alkaliczności, aby tworząca się kreda miała właściwości oczyszczające sok, czyli miała ładunek dodatni. Dzięki temu z jednej strony dzięki kredzie usuwamy nadmiar wapnia, ale też dzięki specyficznym właściwościom kredy można usuwać część zanieczyszczeń z soku.

Istotnym parametrem saturacji I jest:

-temp. - jest taka sama jak podczas defekacji wstępnej,

-pH - powinno być na poziomie 11,

-czas - nie może być ani zbyt krótki, ani zbyt długi. Najlepiej jeśli saturacja I trwa od ok. 8 - 10 min.

-alkaliczność.

Wytworzony w czasie saturacji I osad należy oddzielić. W tym celu stosuje się FILTRACJĘ I.

1.3.3.4.FILTRACJA I

Najczęściej stosowanym urządzeniem jest dekantator pośpieszny.

Do soku, który doprowadzany jest do dolnej części dekantatora dodaje się substancje, które przyspieszają rozdzielanie fazy stałej i fazy ciekłej. Te substancje nazywają się flokulantami W dolnej części dekantatora obracają się wolno mieszadła, które zgarniają fazę stałą w kierunku leja. Nazywa się to błotem defekosaturacyjnym i opuszcza ono dekantator pospieszny. Natomiast klarowny sok przelewa się górą i kierowany jest on do węglanowania II, czyli saturacji II. Część błota defekosaturacyjnego zawracana jest do defekacji wstępnej, a reszta jest produktem odpadowym.

1.3.3.5.SATURACJA II (WĘGLANOWANIE II).

Głównym celem jest zmniejszenie do minimum zawartości soli wapniowych.

Podczas tego procesu zachodzą następujące reakcje:

CO₂ + OH ^- → HCO₃^-

HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

H ⁺ + OH ^- → H₂O

Głównym parametrem, od którego zależy efektywność saturacji II jest optymalna wartość pH. Czyli należy zapewnić takie pH, przy którym rozpuszczalność soli Ca jest najmniejsza. Takie pH jest na poziomie 9.

Innym ważnym parametrem saturacji II jest temp. Należy tak ustalić temp., aby ograniczyć rozpuszczalność soli Ca. A więc ta temp. powinna być stosunkowo wysoka, ponieważ rozpuszczalność soli Ca jest odwrotnie proporcjonalna do temp. Wskazane jest aby saturacja II była prowadzona w temp. wysokiej, ale nie powinna ona przekroczyć 100⁰C.

W soku znajduje się część wapnia w postaci soli, które nie mogą być wiązane przez CO₂. Usuwaniu tych soli Ca sprzyja alkaliczność naturalna (z defekacji wstępnej). Mechanizm tego wspomagającego działania organicznego z alkaliczności naturalnej zapisany jest w postaci 2 reakcji:

CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O

K₂CO₃ + CaX₂ → CaCO₃ ↓ + 2KX CaX₂ - sól nie rozkładana przez CO₂

W ten sposób alkaliczność naturalna wspomaga usuwanie związków Ca w czasie saturacji II.

Im wyższa alkaliczność naturalna, tym wyższa efektywność rozkładu soli.

Wytrącony osad podczas saturacji II usuwa się w czasie filtracji II.

1.3.3.6.FILTRACJA II.

Najczęściej służą do tego:

1.w pierwszym etapie: filtry świecowe lub tarczowe,

2.w drugim etapie: obrotowe filtry próżniowe.

Po oczyszczeniu otrzymujemy sok, który w tym momencie nazywa się sokiem rzadkim. Charakteryzują go następujące parametry:

-czystość od 92,5 - 94%,

-alkaliczność od 0,005g do 0,015g CaO/100cm³ soku,

-zabarwienie 7 - 10⁰St (Sztanera).

1.3.3.7.ZAGĘSZCZANIE SOKU

Zatężanie przeprowadza się w wyparce wielodziałowej. Wyparki te stanowią dla cukrowni bardzo ważne ogniwo w bilansie energetycznym. Dział wyparek dostarcza energię dla wszystkich pozostałych wydziałów cukrowni.

Po zatężaniu otrzymujemy sok gęsty, którego:

-czystość jest taka sama jak soku rzadkiego, czyli wynosi 92,5 - 94%,

-alkaliczność od 0,005 - 0,03g Ca O/100cm³ soku,

-zabarwienie 7 - 25⁰St.

Widać, że podczas zagęszczania zachodzą już procesy w wyniku których obserwujemy przyrost zabarwienia. Podczas zatężania wzrasta zawartość ekstraktu z ok. 15% Bx do ok. 65%. Nie zmienia się natomiast jego struktura, a więc nie zmienia się czystość.

Jednak duży przyrost ekstraktu w czasie zatężania powoduje, że wzrasta stężenie pozostałych soli Ca. Część z nich osadza się na powierzchni ............. , a część znajduje się w postaci zawiesiny w soku gęstym. Dlatego sok gęsty po zatężaniu kieruje się do hydrocyklonu, gdzie oddziela się fazę stałą.

Pomimo dużego stężenia sacharozy, w soku gęstym w dalszym ciągu nie jesteśmy w stanie krystalizować sacharozy, która krystalizuje dopiero z roztworów przesyconych.

1.3.3.8.GOTOWANIE CUKRZYCY I I KRYSTALIZACJA CUKRU BIAŁEGO.

Sok gęsty należy w dalszym ciągu zagęszczać. Ten etap odbywa się już w warnikach.

Proces gotowania w warnikach zachodzi przy obniżonym ciśnieniu w obawie przed niekorzystnym działaniem bardzo wysokiej temp. na ten sok gęsty. Wprowadzany do warnika sok gotuje się. W miarę jak warnik opuszczają opary uzupełnia się jego objętość nową porcją soku gęstego, co nazywa się dociągiem. A więc na skutek odparowania wody ilość soku gęstego w warniku zmniejsza się. By wykorzystać jego objętość należy doprowadzić nowy sok. W momencie kiedy współczynnik przesycenia w sacharozie osiągnie wartość ok. 1,15 to zapoczątkowuje się krystalizację cukru, albo poprzez wprowadzanie cukru pudru, albo dzięki tzw. cukrzycy zarodowej. Cukrzyca zarodowa jest rozwiązaniem nowym i nie tak bardzo powszechna jak cukier puder. Gdy poziom cukrzycy osiągnie ¾ objętości warnika rozpoczyna się końcowa faza krystalizacji i zmniejsza dociąg. Zagęszczanie cukrzycy kończy się, gdy jej gęstość wynosi 92,5, po czym spuszcza się ją do mieszadeł I. Zabarwienie wzrasta o 30 - 50% w stosunku do soku gęstego. Cukrzyca I jest mieszanką kryształków cukru i syropu międzykryształowego. Przy czystości 94% kryształki stanowią 60% wagowych cukrzycy.

1.3.3.9.ODDZIELANIE CUKRU I JEGO WYBIELANIE.

Cukrzycę z mieszadeł kieruje się automatycznie do wirówek. Podczas wirowania oddzielają się kryształki cukru, na których jest syrop o barwie od żółtej do brunatnej. Tę warstwę usuwa się poprzez zabielanie.

Zawartość wilgoci nie powinna przekraczać 0,03 - 0,05%. Cukier może się zbrylać jeżeli jest bardziej drobny i wilgotny. Odwirowany cukier ma wilgotność rzędu 2%, więc się go suszy. Po suszeniu segregujemy i konfekcjonujemy (pakujemy), a następnie jest przechowywany w magazynach czy silosach, gdzie wilgotność względna powietrza powinna wynosić od 55 - 65%.

1.3.3.10.GOTOWANIE I WIROWANIE CUKRZYCY II I III.

W wyniku wirowania otrzymujemy odciek I zawierający ok. 36% wagowych cukru, a czystość 86,7%. W odcieku tym jest sacharoza, odparowuje się wodę i krystalizuje cukier w warnikach II. Cukrzycę II kieruje się do mieszadeł II i wirówek II, gdzie otrzymuje się mączkę II i odciek II, który jest bogaty w sacharozę. Następnie kierowana jest ona do warników II, gdzie jest ponownie zagęszczana, ale krystalizacja cukrzycy III przebiega inaczej. Stan przesycenia osiąga się przez chłodzenie cukrzycy III. Dzięki obniżeniu temp. wartość przesycenia stopniowo wzrasta do poziomu, który umożliwia krystalizację cukru. Cukrzycę III odwirowuje się otrzymując mączkę III oraz odciek III zwany melasą. Jest to produkt końcowy o gęstości do 85⁰Bx. Prawie połowę ekstraktu stanowi cukier. Mączkę II i III rozcieńcza się do roztworu zwanego klarówką, która zawracana jest do gotowania cukrzycy I.

1.3.4.OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW CUKROWNICZYCH.

Cukrownia wytwarza dużo ścieków, które oczyszcza się. Jedną z metod jest biologiczna metoda oczyszczania ścieków składająca się z 2 etapów: osad czynny, fermentacja metanowa.

W pierwszym etapie stosuje się dekantator. Bakterie metanowe zamieniają szkodliwe związki organiczne w metan. Ścieki częściowo oczyszczone trafiają jeszcze do stawów natleniających, gdzie są już całkowicie oczyszczone.

Usuwa się 99,9% zanieczyszczeń organicznych.

1.4.PRODUKCJA 42%-OWEGO SYROPU FRUKTOZOWEGO.

Z obserwacji rynku w ostatnich latach wynika, że cukier w naszym kraju jest coraz częściej zastępowany cukrem produkowanym z surowców zbożowych, głównie z pszenicy i kukurydzy poprzez scukrzanie skrobi i częściową izomeryzację powstającej glukozy. Cukier ten nie ustępuje słodkością sacharozie, a jest od niej tańszy i łatwiejszy w użyciu. Wypiera on sacharozę w krajowej produkcji lodów i piekarnictwie. W Polsce jedynym jej producentem jest firma Cargill Polska na Bielanach wrocławskich. Uważa ona, że optymalna wielkość produkcji tego wyrobu sięga 120tys. t/rok w naszym kraju. Ustalono limity:

-1520tys ton dla cukru A,

-60tys. ton dla izoglukozy.

Podstawowym produktem do produkcji izoglukozy jest skrobia otrzymywana z pszenicy, kukurydzy, ziemniaków czy ryżu.

29.10.2002

PRODUKCJA SYROPU GLUKOZOWEGO.

Schemat produkcji syropu glukozowego zawierającego 71 - 76% ekstraktu i minimum 94% glukozy:

W hydrolizie enzymatycznej zawiesinę skrobi rozcieńcza się do zawartości ok. 26 - 31% suchej masy, pH tej zawiesiny ustala się na poziomie od 5,3 - 6 za pomocą 4% roztworu NaOH. Oprócz tego dodaje się α - amylazę oraz roztworu CaCl₂, który jest aktywatorem α - amylazy.

Tak przygotowaną mieszaninę podgrzewa się parą wodną przez jej bezpośredni wtrysk do temp. od 105 - 109⁰C. Tak gorącą zawiesinę rozdrabnia się, mieli ułatwiając proces kleikowania. W miarę jak skrobia kleikuje następuje proces jej scukrzania, który intensyfikuje się dodatkiem glukoamylazy. W efekcie otrzymuje się produkt zawierający co najmniej 94% (glukozy). W tym hydrolizacie jest maltoza w ilości od 1,5 - 3% i maltotrioza nie mniej niż 1%.

Hydrolizat oczyszcza się następnie w wielu etapach. Najpierw trafia do próżniowego filtra obrotowego, gdzie oddzielane są zanieczyszczenia mechaniczne, tłuszcze i niektóre frakcje białek. Stamtąd hydrolizat trafia do kolumny z węglem aktywnym. Tam następuje dekoloryzacja (czyli odbarwienie) - jeżeli taka występuje, ale także inne frakcje białek zatrzymują się na powierzchni węgla aktywnego. Przy czym przed wprowadzeniem hydrolizat jest podgrzewany do temp. 55 - 56⁰C. Z kolei hydrolizat kierowany jest na filtr świecowy, gdzie usuwa się resztki węgla, które ewentualnie się przedostały, i kolejne frakcje białek.

Następnym etapem jest demineralizacja, która przebiega w 2 kolumnach. Najpierw hydrolizat kieruje się na kolumnę z unieruchomioną izomerazą kationitem, gdzie usuwa się kationy metalu, przy czym kolejność jest następująca: Mg, Ca, Na, K. Później żywicą anionitową, gdzie eliminuje się z hydrolizatu chlorki, siarczany i fosforany. W efekcie demineralizacja pozwala zmniejszyć i to znacznie mętność hydrolizatu, usunąć z niego resztki białek, aminokwasów i innych zanieczyszczeń. Tak oczyszczony hydrolizat trafia do wyparek, gdzie jest zagęszczany do zawartości 71 - 76% suchej substancji. Zawartość glukozy jest nie mniejsza niż 94%. Syrop taki jest surowcem do produkcji izoglukozy zawierającej 42% fruktozy. Taki cukier otrzymuje się wg schematu:

Do syropu dodaje się siarczan magnezu (SO₂), który ma chronić przed wzrostem zabarwienia, MgSO₄ dezaktywatorem izomerazy glukozowej. Następnie syrop rozcieńcza się, podgrzewa, nastawia jego pH do poziomu od 7,5 - 7,9 za pomocą 4% roztworu sodowego, odgazowuje się ten roztwór i wprowadza na kolumnę z unieruchomioną izomerazą glukozową, która przekształca część glukozy na fruktozę wg schematu:

Zawartość fruktozy w opuszczającym kolumnę syropie reguluje się przez odpowiedni przepływ roztworu glukozy przez kolumnę izomeryzacyjną (im wolniejszy przepływ, tym wyższy stopień konwersji). Im wolniej przepływa roztwór glukozy, tym efektywność procesu izomeryzacji jest wyższa.

Po procesie izomeryzacji następuje zakwaszanie do pH od 3,8 - 4,3 i roztwór kierowany jest na kolumnę z węglem aktywnym. Następnie na filtr płytowy, kolumnę kationową i kolumnę anionową i do wyparki. Po opuszczeniu wyparki syrop zawiera 70 - 74% ekstraktu, przy czym zawartość fruktozy ustala się tak, by była ona równa 42%.

PRODUKCJA SYROPU ZE WZBOGACONĄ DO 55% ZAWARTOŚCI FRUKTOZY.

Jest to możliwe dzięki specjalnym żywicom, które mają zdolność do rozdzielania glukozy i fruktozy.

Szybciej w kolumnie przepływa glukoza, wolniej fruktoza. Dzięki temu możliwe jest częściowe wzbogacenie izoglukozy, otrzymywanie frakcji izoglukozy bogatszych we fruktozę. Nie jest to krzywa wymyślona. Jest ona oparta na autentycznej próbie.

Ponieważ fruktoza przepływa przez kolumnę wolniej, akumuluje się ona w górnej części kolumny, czyli w górnych warstwach żywicy. Można wobec tego z różnych warstw żywicy odprowadzać wosk. Otrzymuje się wtedy różne frakcje zawierające różne proporcje pomiędzy glukozą i fruktozą. Odpowiednie zmieszanie, złączenie frakcji pozwala na uzyskanie syropu izoglukozy zawierającego 55% fruktozy.

A więc wzbogacanie polega na połączeniu frakcji izoglukozy zawierającej różne proporcje pomiędzy glukozą i fruktozą. Wzbogaconą we fruktozie izoglukozę poddaje się procesowi oczyszczania i zagęszczania na wyparce. Ostatnim etapem produkcji jest wyjaławianie na filtrach membranowych.

2.PRZETWÓRSTWO ZBÓŻ.

2.1Wartość żywieniowa zbóż i ich przetworów.

Rocznie spożywamy ok. 120 kg zbóż i ich przetworów. Jeżeli weźmie się pod uwagę, że ok. 70% wagowych w tych produktach stanowi głównie skrobia to wiemy, że jest to nasz główny składnik energetyczny pokarmu.

Drugim co do ilości żywieniowej składnikiem w tych produktach jest białko i stanowi ono od 10 do ok. 13% wagowych tej grupy produktów. Wartość biologiczna białka nie jest zbyt wysoka, ponieważ ograniczona jest deficytem trzech egzogennych aminokwasów: tryptofanu, lizyny i metioniny. Dlatego produkty zbożowe muszą być uzupełniane zawsze w białko pełnowartościowe.

Wyjątkiem jest jęczmień i owies, gdzie białko jest bardziej bogatsze zwłaszcza w lizynę, metioninę. Zawartość tłuszczu tej grupy produktów nie jest duża, dochodzi zaledwie do 2%, ale wyjątek stanowi owies i kukurydza - sięga nawet 7%. Skoro niewielka ilość tłuszczu to także mała ilość witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Nie należy spodziewać się witamin A, D, E. Z grupy B najwięcej jest witaminy B₁ (tiaminy), B₆ i B₃ (niacyny).

Składniki mineralne zbóż są kwasotwórcze w związku z wysoka zawartością siarki i fosforu. Dlatego produkty zbożowe należy uzupełniać tymi produktami, których sole mineralne mają wartość zasadotwórczą.

Cennym składnikiem zbóż i ich przetworów jest błonnik, czyli włókno pokarmowe. Oprócz świeżych warzyw i owoców są one dla nas głównym źródłem tego cennego składnika. Przekonuje nas to o tym, że jest to ważny składnik w naszym organizmie.

2.2.Chemiczna charakterystyka ziarna

Zboża z punktu widzenia przemiału.

Najważniejsze anatomiczne części ziarna zbóż:

-zarodek,

-bielmo,

-okrywa.

Zarodek jest najważniejszą częścią ziarna z fizjologicznego punktu widzenia. Są w nim wszystkie składniki niezbędne dla naszego pokolenia. Zawiera białka, lipidy, węglowodany i witaminy. Jest to w związku z tym najbardziej wartościowa z żywieniowego, z biologicznego punktu widzenia część białek. Ale w trakcie procesu przemiału jest ona tracona i przechodzi do tzw. otrąb.

Bielmo jest magazynem substancji zapasowych, przede wszystkim węglowodanów, a także niektórych białek. Po rozdrobnieniu bielmo stanowi główny składnik mąki. Przesądza to o tym, że z punktu widzenia przetwórstwa zbóż, że jest to najważniejszy składnik.

Bielmo stanowi duży udział w masie całego ziarna. W przypadku pszenicy jego zawartość może stanowić nawet 83% całego ziarna.

Okrywy chronią ziarno przed uszkodzeniami, szkodnikami i truciznami. Jest więc ważnym składnikiem fizjologicznym. Jednak w trakcie procesu przemiału okrywa trafia do otrąb. I zadaniem przemiału jest możliwe maksymalizowane oddzielenie otrąb od bielma. W jej skład wchodzi okrywa owocowa i nasienna.

Węglowodany.

Głównym węglowodanem w ziarnie pszenicy jest skrobia, ale nie tylko, co pokazuje następująca tabela:

Rodzaj zboża	Zawartość skrobi (%)
Ryż	75 - 80
Pszenica	60 - 75
Żyto	60 - 65
Owies	60 - 75
Pszenżyto	53
Kukurydz	60 - 75
jęczmień	50 - 60

Ważne są właściwości fizykochemiczne skrobi, zwłaszcza w piekarnictwie. Ma ona zdolność wiązania wody. Chłonąc ją może powiększyć swą objętość o 3 - 5%.

Podział białek:

1.albuminy - rozpuszczają się w wodzie,

2.globuliny - frakcje nie rozpuszczają się w wodzie, ale rozpuszczają się w roztworze elektrolitów,

3.gliadyny - rozpuszczają się w 70 - 90% etanolu,

4.gluteniny - nie rozpuszczają się ani w wodzie, ani w roztworach elektrolitów, ani w etanolu.

Gluten.

Gliadyna stanowi jeden z podstawowych składników glutenu. Odpowiada ona za jego zwięzłość, sprężystość, a także rozciągliwość.

Drugim ważnym składnikiem glutenu jest glutenina.

Nie można zastąpić jednej frakcji białka drugą. Żadna z nich nie oddaje bowiem w pełni właściwości całego glutenu. Składniki mineralne mają charakter kwasotwórczy.

Zawartość popiołu w ziarnie zbóż chlebowych wpływa na zawartość popiołu w mące, co ma znaczenie w jej klasyfikacji zawartości popiołu.

Witaminy szczególnie z grupy B: B₁, B₃, B₆ - niewielkie ilości rozpuszczalnych witamin w tłuszczach.

Enzymy.

Zboża bogate są w różne enzymy. Z punktu widzenia wartości wypiekowej mąki ważne są: enzymy amylolityczne. Są to enzymy endo- i egzogenne. Te enzymy są niezwykle istotne przy ocenie wypiekowej mąki. Dzięki tym enzymom następuje proces scukrzania skrobi, w wyniku którego powstają cukry będące podstawą procesu fermentacji prowadzonej przez drożdże, bakterie fermentacji mlekowej, dzięki której pieczywo rośnie i nabiera odpowiedniego smaku i zapachu.

Ważną grupą są:

-fosfatazy - są to enzymy, które katalizują hydrolizę estrów, zwłaszcza organicznych, kwasu fosforowego. Przy czym w przemyśle zbożowym istotną rolę odgrywa fitaza. Spożywanie dużych ilości fityny jest szkodliwe dlatego, że pogarsza ona gospodarkę wapniem, magnezem i żelazem;

-enzymy proteolityczne - wpływają na wartość wypiekową mąki, ponieważ mają istotny wpływ na właściwości glutenu.

2.3.WARTOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZIARNA PSZENICY.

Wartość technologiczna świadczy o przydatności ziarna do produkcji mąki o możliwie dużym wyciągu, a także o przydatności tej mąki do produkcji pieczywa o wysokiej jakości.

Wyciąg - ilość mąki uzyskana ze 100kg ziarna.

Na wartość technologiczną pszenicy składa się: wartość przemiałowa, oraz wartość wypiekowa uzyskanej z tego ziarna mąki.

2.3.1.WARTOŚĆ PRZEMIAŁOWA.

Najlepiej przeprowadzić próbny przemiał w laboratorium i określić wyciąg, czyli ilość uzyskanej mąki i przynajmniej oznaczyć zawartość popiołu w tej mące. Podstawą typizacji mąki krajowej jest zawartość popiołu.

typ:

tortowa 450 = 0,48 popiołu

chlebowa 450 = 0,78 p.

Im więcej p. tym wartość żywieniowa gorsza

Im mniej p. t. w. ż. lepsza

2.3.2.WARTOŚĆ WYPIEKOWA.

Od tej wartości będzie decydować jakość wyprodukowanego pieczywa. Jest to pojęcie mało wymiarowe, syntetyczne, typu agregatowego. Wartość ta zależy od składu chemicznego mąki i od właściwości fizykochemicznych.

Wartość wypiekową wyznaczmy przez:

-próbny laboratoryjny wypiek,

-oznaczenie ilości i jakości glutenu,

-wyznaczenie liczby sedymentacji

2.4.PRZEMIAŁ ZIARNA PSZENICY.

2.4.1.Przygotowanie ziarna do przemiału.

Składa się ono z kilku etapów. Pierwsze dwa z nich to oczyszczanie: czarne, zwane suchym i białe, zwane mokrym.

Dla usunięcia luźno występujących zanieczyszczeń w ziarnie stosuje się oczyszczanie, czarnym. Ziarno przechodzi przez szereg urządzeń czyszczących, w których dzięki różnicom właściwości fizycznych i fizykochemicznych oddziela się zanieczyszczenia od ziarna. Oczyszczone ziarno musi być pozbawione tych zanieczyszczeń, które przylegają do zewnętrznej jego powierzchni.

Oczyszczanie wspomagane jest dodatkiem wody i nazywane jest oczyszczaniem mokrym. Oczyszczone ziarno poddaje się kondycjonowaniu.

Kondycjonowanie.

Polega ono na działaniu 2 czynników: wody i temp. Zadaniem kondycjonowania jest podniesienie wyciągu mąki i uzyskania pieczywa dobrej jakości.

Przykład zabiegu, na który składa się kondycjonowanie.

Kolejność tych zabiegów jest indywidualna.

Etapy kondycjonowania:

1.suszenie zbyt wilgotnego ziarna,

2.nawilżanie wodą o temp. pokojowej lub nieco podwyższonej i następnie ziarno leżakuje,

3.tuż przed przemiałem powierzchnię ziarna nawilża się dodatkowo wodą.

Te zabiegi nie tylko prowadzą do podniesienia wyciągu mąki, ale także uaktywniają enzymy amylolityczne. Dzięki temu trochę inaczej przebiega proces wypieku pieczywa i pieczywo ma lepszą jakość.

Do kondycjonowania służą suszarnie lub urządzenia zwane kondycjonerami. Jest to tradycyjny sposób przygotowania ziarna do przemiału.

W Anglii opracowano ciekawy sposób przygotowania ziarna oczyszczonego do przemiału - trigo Tec (T and T). Polega on na nawilżeniu kolejnych warstw ziarna i stopniowym ich usuwaniu.

Ziarno nawilża się dodatkiem od 1 - 3% wody w ciągu 3 - 5 min. Tak przygotowane ziarno, w którym rozluźnione są przynajmniej 4 zewnętrzne jego warstwy łuszczy się 4-krotnie w specjalnie skonstruowanych urządzeniach. Takie urządzenia nazywa się trigojetami.

Po 2 pierwszych łuszczarkach uzyskuje się odpad A. Zawiera on 4 zewnętrzne części ziarna wraz ze wszystkimi zanieczyszczeniami, także mikrobiologicznymi. Następnie po krótkiej relaksacji w specjalnej komorze buforowej ziarno kieruje się na 3 łuszczarkę i otrzymuje się kolejny produkt odpadowy B. Na koniec ziarno trafia do 4 łuszczarki, z której otrzymuje się produkt odpadowy C.

5.11.2002

Produkt A ma najwyższą wartość żywieniową. Zawiera on bardzo dużą ilość włókna pokarmowego od 79 - 87% i relatywnie mało fitynianów od 100 - 200mg/100g ziarna (są niepożądane ponieważ zakłócają gospodarkę Ca, Mg w stosunku do otrębów otrzymywanych metodą tradycyjną).

Zasadnicza część fitynianów trafia do produktu B od 1300 - 1600mg/100g. Zawartość soli mineralnych w produkcie B (7 - 8%) jest ponad dwukrotnie wyższa niż w produkcie A, a włókna pokarmowego od 24 - 40%. W produkcie C włókna jest od 17 - 18%. Poziom fitynianów ok. 1000 mg/100g, a popiołu poniżej 5%.

Generalnie system TNT zapewnia w porównaniu do tradycyjnego sposobu przechowywania ziarna:

1.zwiększenie wyciągu mąki o ok. 5%,

2.istotne skrócenie czasu leżakowania ziarna (do 6h),

3.poprawę jakości mąki,

4.produkcję produktów ubocznych o wyższej jakości,

5.uproszczenie procesu przemiału,

6.zmniejszenie kosztów surowcowych.

PRZEMIAŁ.

Jednorazowe rozdrobnienie ziarna na produkt o określonej granulacji, czyli przemiał prosty, stosuje się do wytwarzania mąki razowej. Do produkcji mąk gatunkowych stosuje się przemiał złożony. Rozdrabnianie przebiega tu stopniowo. Dzięki temu eliminuje się produkcję mąki ciemnej nie dopuszczając do nadmiernego rozdrobnienia okrywy.

Przemiał złożony składa się z operacji: rozdrabnianie ziarna, sortowanie mlewa.

Posortowane mlewo w zależności od potrzeb poddawane jest dalszemu rozdrabnianiu i sortowaniu. Jednorazowe przejście mlewa przez maszynę rozdrabniającą i maszynę sortującą nazywa się pasażem.

W procesie przemiału poszczególne składniki anatomiczne ziarna ulegają rozdrobnieniu w różnym stopniu. W związku z tym sortowanie frakcjonuje mlewo nie tylko wg wielkości cząstek, ale także wg składu chemicznego.

Mąka razowa jest mieszaniną rozdrobnionych części bielma, okrywy i zarodka. Z tej mieszaniny odsiewa się części okrywy. W ten sposób podczas przemiału prostego obok mąki razowej powstają otręby. W czasie przemiału złożonego (wielokrotnego) mąkę odsiewa się po każdym etapie rozdrabniania i większe cząstki kieruje się do dalszego rozdrabniania. Otręby powstają po ostatnim etapie rozdrabniania. Mąki razowe są ciemne, charakteryzują się niską wartością wypiekową, ale są odżywcze.

Przemiał złożony prowadzi do podniesienia wartości wypiekowej mąki. Dzieli się ono na 3 etapy:

1.śrutowanie,

2.rozczynianie,

3.wymielanie.

Produkt końcowy przemiału złożonego może być jednorodnym asortymentem mąki otrzymanym w jednym z ogniw rozdrabniania lub stanowić mieszaninę produktów z różnych etapów rozdrabniania.

2.4.2.ŚRUTOWANIE.

To najważniejszy etap w produkcji mąki gatunkowej. Zmierza się tutaj do uzyskania maksymalnej ilości grubych i średnich kaszek oraz minimalnej ilości mąki wolnej od cząstek okrywy. Właściwy przebieg produkcji mąki średniej uzależniony jest od stałego wyciągu kaszek i miałów podczas śrutowania.

Pasaże śrutujące można podzielić na 2 grupy:

1.pierwsze 3 lub 4 pasaże nazywają się śrutowaniem kaszkującym. Zapewnia ono dużą ilość kaszek dobrej jakości;

2.pozostałe 2 lub 3 pasaże nazywają się śrutowaniem domielającym. Ich zadaniem jest oddzielenie części bielma od okrywy oraz otrzymanie drobnych kaszek i miałów.

Podczas śrutowania kaszkującego głównie stosuje się mlewniki walcowe. Podczas śrutowania domielającego stosuje się rzutniki i wymielacze uderzeniowe.

2.4.3.ROZCZYNIANIE

Jego zadaniem jest oddzielenie kaszek z resztkami okrywy. Pasaże rozczynowe uzupełniają więc oczyszczanie. Ich liczba wynosi od 2 - 6, najczęściej od 2 - 4. W pierwszych dwóch pasażach stosuje się mlewniki walcowe z walcami gładkimi o lekko chropowatej powierzchni. Dzięki temu mlewo jest delikatnie ściskane i rozcierane. Pasażom ostatnim towarzyszą mlewniki walcowe z walcami rowkowatymi. W czasie rozczyniania cząstki mlewa zmniejszają się. Kaszki grube stają się średnimi, średnie drobnymi, a drobne miałami.

2.4.4.WYMIEANIE

Zapewniają one ostateczne rozdrobnienia oczyszczonych i nie oczyszczonych kaszek, miałów i innych frakcji mlewa na mąkę. Liczba pasaży wymiałowych zależy głównie od właściwości mlewa.

Najczęściej spotyka się od 6 - 10 pasaży.

W I etapie rozdrabniania stosuje się mlewniki z walcami gładkimi, a później z walcami rowkowatymi.

2.5.PRODUKCJA PŁATKÓW KUKURYDZIANYCH.

Ziarno kukurydziane traktuje się wodą o temp. 35 - 40⁰C, by podnieść jego wilgotność do 21 - 22%. Następnie leżakuje ono przez 20 - 30min. Po tym okresie paruje się ziarno pod ciśnieniem ok. 150kPa przez okres 6 - 8sek. Po tym zabiegu ziarno ponownie leżakuje.

Tak przygotowane ziarno rozdrabnia się w rozdrabniaczu bębnowym lub za pomocą mlewników walcowych. Podczas sortowania oddziela się zarodki oraz części okrywy.

Następnie rozdrobnione mlewo osusza się do zawartości wilgoci ok.15% i sortuje. Najgrubsze cząstki mlewa tzn. cząsteczki o średnicy większej od 7mm ponownie rozdrabnia się i sortuje. Ostatecznie do dalszej obróbki kieruje się kaszę grubą i średnią. Kasze te gotuje się przez okres ok. 3h w syropie zawierającym sacharozę, nieenzymatyczne ekstrakty słodowe i 2,5% soli.

Wilgotność kaszy po gotowaniu wynosi 35% i celowe jest jej obniżenie od ok. 18 - 19%. Dokonuje się tego w dwóch etapach. Początkowo kaszę suszy się na placach lub sitach wyłożonych pergaminem.

Następnie kaszę kieruje się do suszarek kolumnowych. Po opuszczeniu suszarek kasza leżakuje przez ok. 6h. Następnie podgrzewa się kaszę do temp. 57 - 63⁰C i płatkuje się ją za pomocą gniotowników walcowych. W efekcie otrzymuje się płatki o grubości 0,3-0,4mm. Płatki kieruje się do prażarek, gdzie przebywają od 1 - 3min w temp. 390 - 415⁰C. Następnie płatki chłodzi się, ewentualnie witaminizuje i konfekcjonuje.

2.6.ZMIANY ZACHODZĄCE W PRZETWORACH ZBOŻOWYCH W CZASIE ICH PRZECHOWYWANIA.

Przetwory zbożowe są stosunkowo trwałe ze względu na ich małą wartość współczynnika aktywności wody. Zachodzą w nich pewne niekorzystne zmiany. Należy do nich przede wszystkim kwaśnienie. Jest ono wynikiem enzymatycznej hydrolizy tłuszczy, rozkładu organicznych fosforanów oraz białek. Zachodzące zmiany można mierzyć przyrostem wolnych kwasów tłuszczowych.

Hydroliza tłuszczów intensyfikowana jest wzrostem wilgotności, a także temp.

Pewne straty mogą także wynikać z rozwoju drobnoustrojów, pajęczaków i owadów. O wysokości tych strat decyduje wilgotność i temp.

3.Wybrane zagadnienia z przemysłu piekarskiego

3.1.ZNACZENIE PIECZYWA W ŻYWIENIU.

Ma decydujący udział w spożywaniu produktów zbożowych.

Wartość kaloryczna pieczywa waha się do ok. 210kcal/100g w przypadku pieczywa żytniego do ok. 450kcal/100g w przypadku pieczywa półfrancuskiego z dżemem. Średnio można przyjąć, że 250g wystarcza na ok. 650kcal.

Najmniejszą wartość energetyczną ma pieczywo z mąki razowej. Natomiast chleb chrupki jest bogaty w kcal, dlatego że zawartość suchej substancji w nim jest bardzo duża.

Wartość energetyczna i zawartość wybranych składników odżywczych w pieczywie:

Pieczywo jest głównym źródłem białka roślinnego w naszym pożywieniu. Dzienna porcja pieczywa (250g) dostarcza nam ok. 16,2g białka. Stanowi to więc do 23% dziennego zapotrzebowania. W dziennej porcji jest ok. 5,7g tłuszczu co pokrywa 7,8% naszych dziennych potrzeb.

Jest ono ważnym źródłem węglowodanów. Prawie 137g w 250g kromce to węglowodany. Jest ono również ważnym dla nas źródłem błonnika pokarmowego. Zjadając 250g pieczywa przyswajamy ok.11,4g błonnika. Stanowi to ok. 38% dziennego zapotrzebowania.

Bogatsze w błonnik jest pieczywo ciemne. Uboższe pieczywo jasne.

Pieczywo dostarcza nam prawie 32% dziennego zapotrzebowania na magnez. Jest cennym źródłem witamin i minerałów.

Pieczywo jest głównym źródłem niektórych witamin z grupy B, np. tiamina dostarcza nam prawie 31% w stosunku do dziennego zapotrzebowania, w przypadku witaminy B₂ 15%, a B₃ 12%.

Pieczywo jest ubogie w niektóre cenne egzogenne aminokwasy, np. tryptofan i lizynę. Brakuje w nim niezwykle potrzebnego nam Ca i Fe, a także wielu witamin z grupy B.

3.2.PRODUKCJA PIECZYWA.

Stosownie do systematycznego wykazu wyrobów pieczywo dzielimy na:

1.żytnie - otrzymuje się z mąki żytniej poprzez jej ukwaszenie lub stosowanie zakwasu;

2.mieszane - wytwarzane jest na bazie zarówno na bazie mąki pszennej jak i żytniej. Produkowane podobnie jak pieczywo żytnie, przy czym często stosowany jest dodatek drożdży piekarskich;

3.pszenne - stosuje się wyłącznie mąkę pszenną i drożdże Sacharomyces cerevisiae.

W zależności od typu mąki, a dokładniej zawartości w niej popiołu, pieczywo dzieli się na: ciemne, jasne.

Do produkcji pieczywa ciemnego stosuje się mąki zawierające co najmniej 1% popiołu. Natomiast zawartość popiołu w mące używanej do produkcji pieczywa jasnego jest mniejsza od 1%.

Pod względem wielkości spożycia pieczywo jest na 3 miejscu po mleku i jego przetworach oraz ziemniakach. Jest ono produkowane w małych rzemieślniczych zakładach i dużych piekarniach przemysłowych.

Ostatnio zaznacza się wyraźna tendencja polegająca na wychodzenia producentów pieczywa naprzeciw oczekiwaniom konsumentom. Jest jedna z nielicznych branż, która docenia potrzeby konsumentów. Konsument szuka: szerokiego asortymentu pieczywa świeżego, pieczywa bogatego w naturalne składniki odżywcze.

W związku z tym producenci rozwijają produkcję pieczywa oferują pieczywo świeże, dosłownie prosto z pieca, urozmaicają asortyment pieczywa, zapewniają duży wybór asortymentu świeżego pieczywa przez całą dobę, wytwarzają pieczywo tradycyjne o charakterze regionalnym, zwiększa się produkcja pieczywa specjalnego i dietetycznego opartego na naturalnych składnikach.

Te kierunki rozwoju piekarstwa zmuszają do wprowadzania wielu zmian w technologii, które polegają na:

-coraz częściej stosuje się skrócone, czyli bardziej zdynamizowane metody wytwarzania. Można to osiągnąć poprzez intensywniejsze niż dotychczas mieszanie ciasta,

-coraz częstszą fermentację w kęsie ciasta zamiast tradycyjnej wielofazowej fermentacji ciasta,

-ta zmiana w technologii polega na zwiększenia pieczywa ciemnego, bardziej bogatego w błonnik,

-wprowadza się do produkcji pieczywo wzbogacone licznymi naturalnymi dodatkami,

-wprowadza się wypiek tzw. systemem odroczony, który odbywa się tuż przed sprzedażą. Służy temu m.in. wypiek uprzednio zamrożonych kęsów, albo wypieka się wcześniej podpieczony kęs.

3.2.1.SUROWCE PIEKARSKIE

Występujące w recepturach surowce dzieli się na: podstawowe, pomocnicze i dodatki.

Do podstawowych zalicza się : mąkę, przetwory zbożowe, wodę, drożdże i sól.

Mąkę i przetwory zbożowe można podzielić na: chlebowe, niechlebowe.

Najważniejszym surowcem piekarskim jest mąka. Od jej właściwości zależy dobór parametrów procesu pieczywa, przebieg i właściwości pieczywa. Zawartość popiołów w mące nie zmienia jej właściwości technologicznych, skład chemiczny zależy od wielkości cząstek. Im więcej popiołu, tym bogatszy skład chemiczny pieczywa.

Wartość mąki uzależniona jest również od wielkości cząstek:

-cząstki do 28μm → do 38%,

-cząstki do 13μm → 3%,

-cząstki powyżej 35μm → 43%.

Skład chemiczny mąki zależny jest też od wyciągu.

O wartości wypiekowej mąki decydują przede wszystkim następujące cechy: zdolność wytwarzania gazów CO₂, zdolność tworzenia struktury ciasta o określonych cechach (siła mąki), barwa mąki (biel mąki) i jej zdolność do ciemnienia, granulacja mąki (grubość przemiału).

Ad. 1. Zdolność wytwarzania gazów.

Ilość wydzielonego podczas fermentacji CO₂ stanowi wskaźnik oceny jakości mąki. Zdolność wytwarzania gazu oznacza się mierząc ilość wydzielanego z ciasta CO₂ . Są specjalne przyrządy określające ilość CO₂ i stąd jej jakość. W przypadku mąki pszennej w pierwszej godzinie fermentacji 400 - 600cm³, w drugiej 600 - 800cm³, w trzeciej 600 - 800cm³, a w czwartej 400 - 500cm³.

O ilości wydzielonego CO₂ decydują w początkowej fazie fermentacji proste cukry fermentujące. Podczas rozrostu kęsów ciasta i na początku wypieku ilość CO₂ będzie zależał od cukrów odpowiedzialnych za enzymatyczne scukrzanie skrobi i maja decydujące znaczenie. Zatem ilość wydzielonego CO₂ uwarunkowana jest nie zdolnością skrobi do scukrzania, a to zależy od aktywności enzymów amylolitycznych zwłaszcza od β-amylazy i od zdolności skrobi do kleikowania. W przypadku ciasta pszennego - zdolność drożdży do rozkładu maltozy.

Niepożądana w piekarstwie jest nadmierna ilość enzymów amylolitycznych.

Ad. 2. Zdolność tworzenia struktury ciasta

Siła mąki - zdolność do tworzenia określonej struktury ciasta. Siła mąki decyduje o zdolności zatrzymywania i utrzymywania w cieście CO₂, a w połączeniu z ilością wydzielonego CO₂ decyduje o objętości chleba, równomierności porów. Często mąkę określa się jako „silną”. Odznacza się ona dużą wodochłonnością. Dzięki temu otrzymuje się dużą wydajność ciasta o dobrych właściwościach. Duża elastyczność. Ma ono znaczną tolerancję na czynniki środowiskowe podczas procesu fermentacji. Znacznie mniejszą zdolność hydratacyjną mają mąki „słabe”. Wydajność ciasta nie jest tak duża, jest nieelastyczne i ma skłonność do rozlewania się. Może to być przyczyną produkcji chleba z wadami: mała objętość, spłaszczony kształt, niewłaściwa struktura miękiszu.

Siła mąki warunkowa jest kompleksem białkowo - proteolitycznego, w którym główną rolę odgrywa gluten.

Gliadyna tworzy w wyniku napęcznienia lepką frakcję pozbawioną sprężystości. Z kolei glutamina odznacza się sprężystością, ale brak jej elastyczności.

Ważny wpływ na siłę mąki ma także zawartość skrobi, śluzów, lipidów a także niektórych enzymów.

Większej ilości skrobi towarzyszy mniejsza wartość białka co osłabia mąkę. Im mniejsze ziarna skrobi, tym więcej jest ona w stanie wchłonąć wody. Lepszemu wchłanianiu sprzyjają też uszkodzenia mechaniczne ziarna skrobi.

Na siłę mąki wpływają pentozany, które tworzą z wodą lepki śluzowaty roztwór. Z pośród enzymów istotne znaczenie mają lipazy.

Do ważniejszych enzymów związanych ze zdolnością maki z zatrzymywaniem CO₂ są lipoegzymazy katalizujące ...................... nieodtłuszczonych kwasów prowadzące do powstawania hydronadtlenków.

Ad. 3. Zdolność do ciemnienia

Z ciemnej mąki otrzymuje się chleb o ciemnym miękiszu, który też otrzymuje się z maki jasnej, ale mającej cechy do ciemnienia.

Bezpośrednią przyczyna do ciemnienia maki jest katalizowanie utleniania tyrozyny do melanin przez polifenolooksydazę.

Naturalna barwa mąki pszennej jest żółta i zawdzięcza to obecnością karotenoidów.

Barwę mąki i jej zdolność do ciemnienia określa się metodą Pekara - polega na porównaniu mąki badanej z wzorcem.

Ad. 4. Granulacja mąki

Wielkość cząstek mąki ma duży wpływ na jej wartość technologiczną. Z nadmiernie grubej mąki otrzymuje się chleb o małej objętości, z dużymi porami, o grubych ściankach i bladej skórce.

Pieczywo z bardzo drobnej mąki ma też małą objętość , intensywnie zabarwiona skórkę i często ciemny miękisz.

PODSTAWOWE SUROWCE:

Woda

Istotne znaczenie w produkcji pieczywa ma woda :

-jest ona rozpuszczalnikiem dla wielu składników chemicznych mąki,

-wywołuje pęcznienie składników strukturotwórczych: skrobia, białko, śluzy,

-jest także niezbędna w fermentacji ciasta.

Do najważniejszych parametrów wody należy: twardość, pH i czystość mikrobiologiczna. Niepożądana jest obecność w niej azotynów i azotanów. Jest to świadectwo na zakażenia mikrobiologiczne. Nie może być w nich patogenów.

Drożdże

Do wypieku pieczywa stosuje się drożdże. Stosuje się je w postaci prasowanych drożdży piekarskich oraz suszonych drożdży aktywnych i nieaktywnych .

Drożdże prasowane i suszone aktywne spulchniają ciasto, a nieaktywne - wzbogacają wartość grzejną.

Najważniejszą funkcją spełniana przez drożdże jest beztlenowe metabolizowanie przez nie węglowodanów. W jego wyniku tworzy się CO₂ a także wiele prekursorów smakowo zapachowych (estry, ketony). Obecnie zaleca się stosowanie kultur starterowych będących mieszaniną bakterii fermentacji mlekowej np. Lactrobacillus brevis, sanfrancisco oraz drożdży Sacharomyces cerevisiae.

Chleb wypieczony z udziałem kultur starterowych wykazuje lepszy smak, zapach, ładniejszy wygląd, jest również trwalszy w porównaniu z wypiekiem drożdżami piekarskimi.

W przypadku drożdży suchych konieczność jest ich nawodnienia, aby był aktywne.

Sól

Jej zadaniem jest:

-nadanie odpowiedniego smaku. Wpływa na strukturotwórcze właściwości glutenu. Kształtuje dynamikę fermentacji ciasta;

-moduluje (hamuje) aktywność enzymów amylolitycznych i proteolitycznych i drobnoustrojów.

-sprawia, że kleikowanie skrobi zaczyna się w wyższej temp.;

-zwiększa hydratację białek, osłabia gluten;

-hamuje rozwój drożdży i fermentację etanolową;

-hamuje aktywność bakterii fermentacji mlekowej.

Na ogół stosuje się sól jako dodatek nie przekraczający 3% wagowych. Teraz produkuje się pieczywo specjalne, które jest pozbawione soli lub jest w małych ilościach ( dietetycy, nadciśnieniowcy)

SUROWCE POMOCNICZE

Wśród surowców pomocniczych znajdziemy cukier, tłuszcze i ich pochodne, nabiał, warzywa i owoce, produkty ziemniaczane, używki i przyprawy. Poza sacharozą stosuje się miód sztuczny i naturalny, cukier inwertowany, syrop ziemniaczany, ekstrakt słodowy.

Tłuszcze pochodzenia roślinnego.

Stosuje się dodatek tłuszczu zwierzęcego (emulgatory) i modyfikacje olejów roślinnych.

Szartelingi.

Nabiał stosuje się ze względu jego dużej wartości odżywczej:

-masło,

-twaróg,

-maślankę,

-mleko w proszku,

-serwatkę,

-śmietanę.

3.2.2.Środki stosowane do poprawiania jakości pieczywa

Cele stosowania środków stosowanych do poprawienia jakości pieczywa:

-związki chemiczne, preparaty enzymatyczne lub mieszaniny wymienionych grup, które dodaje się, aby poprawić cechy organoleptyczne pieczywa,

-poprawa tolerancji ciasta na potrzeby zautomatyzowanych linii technologicznych,

-przedłużanie trwałości,

-uproszczenie i skrócenie procesu technologicznego,

• -podniesienie opłacalności produkcji.

Środki do poprawiania pieczywa można podzielić na 4 grupy, biorąc pod uwagę sposób działania :

1.utleniacze,

2.preparaty enzymatyczne,

3.substancje powierzchniowo czynne ( emulgatory)

4.inne, które nie kwalifikują się do wcześniej wymienionych grup.

Ad. 1. Utleniacze: poprawiają strukturę kompleksu białkowo - proteolitycznego, szczególnie mąki pszennej, intensyfikują procesy utleniania zachodzące w czasie wytwarzania ciasta, ograniczają skutki działania enzymów amylolitycznych.

Wśród polepszaczy tej grupy jest: tlen, woda utleniona, kwas askorbinowy, nadtlenek wapnia, nadtlenek acylu, bromian lub jodan potasowy.

Kwas askorbinowy nie budzi zastrzeżeń. Jego działanie (kwas dehydroksyaskorbinowy) polega na jego redukcji do kwasu askorbinowego pod wpływem reduktazy askorbinowej w obecności glutatianu (trójpeptyd). Aktywuje to niektóre białka stabilnych wiązań S - S.

Dzięki temu wzrasta retencja gazów i objętość pieczywa. Dodatek tego polepszacza wskazane jest w przypadku mąk słabych.

Ad. 2. Preparaty enzymatyczne

Największe znaczenie maja preparaty amylolityczne, proteolityczne, lipoksygenaz, a także pentozanaz. Dodatek enzymów amylolitycznych przyczynia się do wzrostu zawartości cukrów prostych. Dzięki temu intensyfikuje się wytwarzanie CO₂, a to przyczynia się do wzrostu objętości pieczywa, poprawienia porowatości miękiszu i sprzyja ładnemu zabarwieniu skórki, a także wzrasta trwałość.

Źródłem preparatów amylolitycznych są słody, a także enzymy pochodzenia mikrobiologicznego.

Korzystne jest stosowanie enzymów proteolitycznych przypadku mąki z tzw. mocnym glutenem. W takim przypadku dodatek proteaz powoduje szybsze rozluźnienie glutenu dzięki temu ciasto jest rozciągliwe, a chleb ma większą objętość.

Źródłem enzymów proteolitycznych są enzymy pochodzenia roślinnego np. bromelina ( z soku łodygi ananasa),papaina z niedojrzałych owoców drzewa melonowego, a także pochodzenia mikrobiologicznego .

Lipooksygenazy katalizują utlenianie barwników karotenoidowych oraz nienasyconych kwasów tłuszczowych przekształcając je w nadtlenki. W efekcie rozjaśnia się miękisz chleba, tworzą się równomierne drobne pory i wzrost objętości.

Działanie lipooksygenazy wzmacnia dodatek nienasyconych kwasów tłuszczowych.

Preparat pentozanaz wskazany jest przy produkcji pieczywa pszennego. Powodują rozkład pentozanów, co poprawia jakość miękiszu w cieście żytnim, a także bardziej równomierne rozmieszczenie wody. Pentozanozy - pochodzenia mikrobiologicznego.

Ad. 3. Substancje powierzchniowo czynne

Absorbują się one na granicy faz obniżając ich napięcie powierzchniowe.

Emulgatory dzielą się na: jonowe, niejonowe, amfoteryczne.

Emulgatory jonowe katalizują rozpad wiązań peptydowych. Poprawia to odporność ciasta na mieszanie i zwiększają zdolność ciasta do utrzymania kształtu. Emulgatory jonowe stosuje się w przypadku mąk słabych.

Emulgatory niejonowe i amfoteryczne stosuje się w przypadku mąk z silnym glutenem. Poprawiają strukturę chleba i powiększają jego objętość.

Stosowanie emulgatorów powoduje także zwiększenie podatności ciasta na jego przerób w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, przedłuża trwałość pieczywa.

Stosowanie emulgatorów zalecane jest w przypadku pieczywa pszennego. Przykładem emulgatorów są: mono- i diglicerydy czy lecytyna. Można spotęgować działania emulgatorów dodatkiem niektórych utleniaczy KJO₃, KBrO_3.

Ad. 4. Inne polepszacze

Przykładem innych polepszaczy jest :

-sproszkowany gluten pszenny, który po procesie rehydratyzacji odzyskuje wszystkie właściwości aktywnego glutenu; otrzymuje się go w produkcji izoglukozy;

-alginiany poprawiają właściwości żelujące ciasta, jego stabilizację, szczególnie w niskich temperaturach;

-modyfikowane skrobie.

Coraz częściej stosuje się mieszaniny kilku polepszaczy ze względu na działanie, które jest wzajemnie wzmacnianie. Najczęściej łączy się emulgatory z utleniaczami a także utleniacze z preparatami enzymatycznymi (zwłaszcza z enzymami amylolitycznymi).

3.2.3.Proszki do pieczenia

Nazywamy tak chemiczne środki spulchniające pieczywo. Czynnikiem spulchniającym jest CO₂, który wydziela się w cieście w konsekwencji reakcji zachodzących pomiędzy składnikami proszku do pieczenia. W skład proszku do pieczenia wchodzą ponad to wyzwalacze i stabilizatory.

Wyzwalacze spełniają rolę substancji zakwaszających, mogą to być kwasy organiczne lub kwaśne sole kwasów organicznych i mineralne. Ich dodatek reguluje smak i zapach produktu.

Zadaniem stabilizatorów jest zapobieganie przedwczesnemu wydzielaniu CO₂ z proszku do pieczenia. Chronią proszki do pieczenia przed działaniem wilgoci.

Jednym ze spulchniaczy chemicznych jest wodorowęglan sodu NaHCO₃ rozkłada się w temp. 60 - 80^oC zgodnie z reakcją :

2NaHCO₃ → Na₂ CO₃ + H₂ O + CO₂

Uboczne działanie tego spulchniacza polega na zmydlaniu kwasów tłuszczowych znajdujących się w mące i odczuwa się mydlasty posmak. Jego nadmiar powoduje rozpad witamin rozpuszczalnych w tłuszczach.

Kolejnym spulchniaczem jest mieszanina wodorowęglanu sodu i chlorku amonowego NaHCO₂+NH₄Cl i wydziela się NH₃. ciasto nabiera zapachu amoniaku, co nie jest korzystne.

NaHCO₂ + NH₄Cl → NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O

Również spulchniaczem jest węglan potasu K₂CO₃ - działa w towarzystwie kwasu mlekowego tworząc mleczan potasowy, wodę i CO_2.

Nadtlenek wodoru także jest substancją spulchniającą, rozkłada się pod wpływem ketolozy :

2H₂O₂ → O₂ + 2H₂O

Woda utleniona rozkłada się nie wprowadzając żadnego obcego smaku ani zapachu.

3.2.4.PRODUKCJA PIECZYWA

Produkcje pieczywa można podzielić na fazy :

-wytwarzanie ciasta,

-formowanie kęsów ciasta,

-rozrost kęsów i przygotowanie do wypieku,

-wypiek oraz schładzanie pieczywa,

-przechowywanie pieczywa.

3.2.4.1.Wytwarzanie ciasta

Ta faza ma decydujące znaczenie do produkcji pieczywa. Składa się na nią cały szereg operacji :

1.przygotowanie i dozowanier surowców,

2.mieszanie zaczynów i ciasta,

3.fermentacja półproduktów ciasta,

4.transport do maszyn formujących.

Gotowe do formowania ciasto powinno charakteryzować się :

-odpowiednią zawartością substancji odpowiadających za smak i zapach,

-dobrą podatnością na odróbkę maszynową,

-wysoką zdolnością do zatrzymywania CO₂ ,

-dostateczną zawartością cukrów prostych i produktów rozkładu białka co jest niezbędne dla zapewnienia odpowiedniego zabarwienia skórki i miękiszu.

Surowce przewidziane recepturą poddaje się mieszaniu prowadzącego do otrzymywania jednolitej masy półproduktu lub ciasta. W trakcie mieszania inicjowane są liczne procesy fizyczne, chemiczne i biochemiczne decydujące o przebiegu produkcji pieczywa i jego jakości. Mieszanie jest szczególnie ważne podczas produkcji pieczywa pszennego.

Zasadniczą rolę tworząc takie cechy jak sprężystość, plastyczność i lepkość odgrywają białka mąki. Nierozpuszczalne w wodzie składniki białka mąki pszennej tworzącej gluten. Wiążą w cieście wodę i tworzą w rezultacie mieszania trójwymiarowa strukturę ciasta. Również skrobia wiąże wodę i powiększa swoją objętość.

Oprócz faz stałej w cieście jest też faza ciekła, którą tworzą woda i rozpuszczone w niej chemiczne składniki mąki. W trakcie mieszania tworzy się faza gazowa w wyniku intensywnego napowietrzania. Może ona stanowić do 20% objętości ciasta. Mieszanie dokonuje się w urządzeniach zwanych mieszarkami.

19.11.2002

3.2.4.2.Fermentacja półproduktów i ciasta

Fermentację ciasta pszennego prowadzi się metodą bezpośrednią - jednofazową lub pośrednią - dwufazową.

Metoda bezpośrednia polega na jednorodnym połączeniu wszystkich surowców przewidzianych w recepturze. W dodaniu drożdży w ilości od 1,5 - 3 % wg i poddaniu procesowi fermentacji, która trwa od 1,5 - 3 h.

Obok zasadniczej fermentacji etanolowej zachodzi także fermentacja mlekowa, którą wywołują bakterie fermentacje mlekowej wprowadzane z drożdżami i z mąką. Dzięki niej wzrasta kwasowość dynamizująca pęcznienie i peptyzację białek.

Fermentacja dwufazowa polega na przygotowaniu tzw. podmłody i ciasta właściwego. Ten rodzaj stosuje się w okresie letnim, a także gdy mamy mąkę zawierającą mocny glutem. Pieczywo otrzymane tą metodą jest nieco lepsze. Podmłodę sporządza się w mieszarce poprzez połączenie wody i prasowanych drożdży piekarskich. Po dokładnym rozmieszaniu drożdży dodaje się część mąki przewidzianej recepturą, a następnie podmłoda fermentuje przez okres od 3 - 4h. Po tym czasie podmłodę przenosi się do dzieży, uzupełnia pozostałymi składnikami, miesza z nimi i dozuje pozostałą ilość mąki.

Ciasto żytnie prowadzi się inaczej.

Do procesu fermentacji stosowane są inne drobnoustroje. Chleb żytni i mieszany wytwarzany jest z ciasta, które uzyskuje się w wyniku wielofazowej fermentacji, wśród których dominująca jest fermentacja mlekowa.

Wyróżnia się 2 sposoby fermentacji ciasta żytniego:

1.fermentacja wielofazowa,

2.fermentacja krótka.

Prowadzenie fermentacji wielofazowej składa się co najmniej z 4 faz. Najczęściej stosuje się prowadzenie pięciofazowe.

Etapy: zaczątek, przedkwas, półkwas, kwas, ciasto.

3.2.4.3-4.Formowanie kęsów ciasta, rozrost i przygotowanie do wypieku

Faza ta obejmuje dzielenie, kształtowanie i rozrost kęsów w celu uzyskania ich pożądanego kształtu i struktury przed wypiekiem.

W piekarniach przemysłowych formowanie prowadzi się za pomocą dzielarek a w rzemieślniczych - ręcznie.

Po podzieleniu kęsy poddaje się obróbce mechanicznej mającej za zadanie nadanie im określonego kształtu. Stosuje się do tego różnorodne urządzenia np. wydłużarki, rogalikarki.

Rozrost kęsów ciasta i ich przygotowanie do wypieku

Podczas formowania ciasto traci prawie całą ilość CO₂ wytwarzanego w czasie fermentacji. Naruszona zostaje jego struktura. Rozrost kęsów sprzyja fizycznemu odpoczynkowi ciasta i nagromadzeniu w nim odpowiedniej ilości CO₂ . W czasie rozrostu kęsów fermentacja przebiega intensywnie, a wytwarzanie CO₂ powoduje rozrost kęsów i ich spulchnianie. Trudno jest określić koniec rozrostu kęsów.

Rozrost kęsów prowadzi się w komorach rozrostowych: stacjonarnych lub ruchomych.

W urządzeniach stacjonarnych kęsy wkładane są na deskach, koszach, formach, blachach, które następnie umieszcza się na wózkach rozrostowych lub regałach.

Natomiast w piekarniach z mechanizowanych stosuje się rozrost ciągły w komorach taśmowych, kołyskach, pałąkach.

Rozrośnięte kęsy wymagają przed wypiekiem zwilżenia (zapobiega to wysuszenia ich powierzchni, a także jej pękaniu).

Nacinanie i nakłuwanie zapobiega zniekształcaniu kęsów i rozrywanie ich w 1 fazie wypieku.

Niekiedy kęsy posypuje się nasionami dla poprawy aromatu, smaku i w celach dekoracyjnych.

Znakowanie to identyfikacja producenta.

3.2.4.5.Wypiek pieczywa i jego schładzanie

Podczas wypieku w cieście zachodzą różne przemiany biochemiczne, chemiczne i fizyczne pod wpływem temp.

W temp. od 30 - 35⁰C:

Wysoką aktywnością przejawiają się drożdże piekarskie. Fermentują one intensywnie cukry proste naturalnie występujące w cieście i te, które powstają w wyniku enzymatycznego scukrzania skrobi. Intensywniej wydziela się CO₂ tworząc porowatą strukturę ciasta. Powstają też inne metabolity : alkohole, estry, kwasy organiczne, które nadają ciastu odpowiedni smak i zapach.

W temp. ok. 45⁰C:

Drożdże tracą aktywność, następnie uaktywniają się bakterie fermentacji mlekowej. Nadal trawa wydzielanie CO₂, ale intensywniejsza jest biosynteza kwasów organicznych. W tej temp. nasilają się także procesy rozkładu białek. Prowadzą one do powstania składników, które wspólnie z cukrami prostymi odpowiadać będą za charakterystyczne zabarwienie skórki.

W temp. ok. 55 ^oC :

Gluten wykazuje max zdolności pęcznienia. Jednocześnie pęcznieje i kleikuje skrobia. Uaktywniają się enzymy amylolityczne. Bakterie fermentacji mlekowej powoli są inaktywowane. Zahamowane zostają procesy fermentacji i proteolizy. Białka denaturują utrwalając strukturę miękiszu. Scukrzenie skrobi trwa nadal.

Jeszcze wyższa temp.:

Hamuje aktywność enzymów amylolitycznych. Zaczyna się intensywne parowanie wody. Jednocześni utrwalają się ścianki pomiędzy porami w miękiszu zatrzymując CO₂. Nasilają się reakcje Maillarda, dzięki którym intensywniej zaczyna barwić się skórka. Zewnętrzne warstwy bochenka osiągają temp. ok. 100⁰C, a nawet więcej stopni. Na powierzchni przekracza ona temp. nawet 180^oC. Jednak miąkisz nie powinien przekraczać temp. 93-97^oC. W czasie wypieku powstaje ubytek wypiekowy zwany upiekiem.

Schładzanie pieczywa

W czasie chłodzenia woda w dalszym ciągu odparowuje, a do bochenka zasysane jest powietrze z otoczenia. Aby ograniczyć straty wody a także zmniejszenie ilości pobieranego z otoczenia powietrza zaleca się szybkie schładzanie do temp. 20 - 25⁰C. W zależności od masy i pory roku schładzanie trwa od 1 - 3h. Jeżeli w bochenku znajdują się zarodniki bakterii grzybów dochodzi do infekcji mikrobiologicznej.

Chleb razowy

Wykorzystuje się do jego produkcji gruboziarnistą mąkę typu 2000. Specyficzne wartości żywieniowe i organoleptyczne takiego pieczywa są wynikiem wielofazowego procesu fermentacji, obróbki końcowej i właściwego wypieku.

Najlepsze efekty daje klasyczna 5-fazowa fermentacja dostosowana pod względem czasu, temp., wydajności do gruboziarnistej maki typu 2000.

Kęsy ciasta z mąki razowej bardzo łatwo obsychają i podlegają procesowi skórzenie podczas fermentacji. Jest to konsekwencja stosowania mąki o dużych cząsteczkach. Zjawiska te sprawiają, że kęsy ciasta łatwo pękają. W związku z tym konieczne jest utrzymywanie wilgoci na powierzchni. Najlepiej do tego celu nadaje się zawiesina mąki typu 750 w wodzie.

3.3.PRODUKCJA ŻYWNOŚCI EKSTRUDOWANEJ.

Ekstruzja jest przykładem nowoczesnej technologii zapewniającej produkcję bezpiecznej żywności, łatwej do sporządzenia o wysokiej wartości żywieniowej. Proces ekstruzji prowadzi się w specjalnych urządzeniach.

Surowce poddawane są jednoczesnemu działaniu mechanicznych naprężeń, wysokiej temp. i ciśnieniu. W związku z tym podczas ekstruzji zachodzi jednocześnie kilka procesów:

1.Obróbka cieplna,

2.Ekspansja,

3.Stabilizacja,

4.Sterylizacja.

Ad. 1 Obróbka cieplna

O. c. pozwala na inaktywację czynników antyżywieniowych (urazynę, inhibitory trypsyny, miozynazę), powodując żelatynizację skrobi znacznie szybciej niż w innych metodach przetwarzanie surowców, zwiększa straty białka nawet do 94%, ale nie prowadzi do denaturacji białka (ze względu na krótki czas działania ekstruzji)

Ad. 2 Ekspansja

W końcowej części ekstrudera produkt przeciskany jest przez otwór w matrycy i wydostaje się na zewnątrz w strefę ciśnienia atmosferycznego, ulega gwałtownemu rozdęciu (ekspanduje)

Ad. 3 Stabilizajca

S. inaktywuje enzymy powodując obniżenie wartości pasz i żywności

Ad. 4 Sterylizajca

S. niszczy bakterie, wirusy i pleśnie.

3.3.2.Produkty ekstrudowane dzielimy na 3 grupy:

1.produkty zawierające skrobie,

2.produkty zawierające białko,

3.wyroby cukiernicze.

Ad. 1.

Wśród pierwszej grupy można wyróżnić: ciasta, granulki, płatki zbożowe, przekąski, modyfikowaną skrobie, mąkę.

Produkcja ciast zachodzi na zimno. Pszenny grysik nawilża się, następnie prasuje i wytłacza przez dyszę w postaci makaronu, czy spaghetti o różnych kształtach. W ekstruderze nie zachodzi ani kleikowanie (żelowanie) skrobi, ani denaturacja białka ze względu na niską temp.

W przypadku produkcji granulek wymagane jest żelowanie skrobi. Prasowanie i formowanie granulek odbywa się w temp. zbliżonej do temp. kleikowania. Granulki można dodatkowo suszyć lub smażyć, ale już poza ekstruderem, chyba że go odpowiednio zaprogramuje.

Przekąski o porowatej strukturze otrzymuje się w wyniku egzotermicznej ekspansji z tak przygotowanych produktów.

Kleikowanie skrobi jest wymagane przy produkcji modyfikowanej skrobi lub mąki.

Proces produkcji przypomina formowanie mas plastycznych.

Ad. 2.

Najbardziej znanym produktem z drugiej grupy jest teksturowane białko roślinne.

TVP - akronim - białko produkowane na bazie odtłuszczonych nasion roślin oleistych. Ma teksturę i budowę zbliżoną do białka zwierzęcego i jako jego namiastka dodawane jest do mięsa.

Możliwe jest też teksturowanie białka mleka, które dodaje się do ekspandowanych (produktów) przekąsek białkowych.

Ad. 3.

Cukier jest dominującym składnikiem 3 grupy produktów ekstrudowanych. Zalicza się do nich miękkie i twarde cukierki, wyroby lukrecjowe i dropsy. Praca ekstrudera w tym przypadku wygląda zupełnie inaczej. Przypomina on urządzenie do ciągłego gotowania.

Wszystko wskazuje na to, że stosowanie ekstruderów do produkcji żywności będzie się stale zwiększać.

Wadą ekstruderów jest: zbyt wysoki koszt i powstawanie substancji rakotwórczej AKRYLAMIDU.

Zalety żywności ekstrudowanej: żywność pożywna, łatwa w przyrządzaniu, żywność jest trwała, zachowuje prawie wszystkie wartości żywieniowe surowców, niedroga, wygodna dla turystów.

RYS. Przekrój podłużny jednoślimakowego ekstrudera.

Ekstruder jest urządzeniem najczęściej w kształcie cylindra, zamkniętym w specjalnie ukształtowanym otworem matrycą i wyposażonym w jeden lub kilka ślimaków. Obracający się ślimak powoduje znaczny wzrost ciśnienia, które plastyfikuje surowce i wytłacza gotowy produkty przez matryce nadając im pożądany kształt. Często ekstruderom towarzyszą ekspandery, w których zachodzi egzotermiczna ekspansja. W tych urządzeniach zachodzi gwałtowna ekspansja przegrzanej pary w całej masie ekstrudowanego materiału. W wyniku gwałtownego spadku ciśnienia, przy tej samej temp., następuje odparowanie pary wodnej, co nadaje produktom ekstrudowanym typową porowatą strukturę, a także teksturę i właściwości organoleptyczne.

Czas przebywania surowców w urządzeniu wynosi od 5 - 270sek..

Ślimak obraca się z prędkością ok. 50 - 500obr/min; ciśnienie wewnątrz urządzenia 2 - 20MPa; wilgotność 5 - 25%; temp. 110 - 250 ^oC.

Można stosować koekstruzję. W jej wyniku powstają ekstrudowane produkty nadziewane.

Ekstrudery służą do produkcji dużego asortymentu wyrobów. Mogą to być: przekąski, płatki śniadaniowe z różnych zbóż, twarde i miękkie karmelki, gumy do żucia, odżywki dla dzieci i dietetyków, pieczywo chrupkie, białko teksturowane, czekolady, chemicznie lub fizycznie modyfikowana skrobia itd.

Urządzenia te zapewniają produkcję aseptyczną, ciągłą. Produkty są bardzo wysokiej jakości, przy czym zapewnia się wysoką powtarzalność tych bardzo dobrych parametrów. Jest to też produkcja stosunkowo tania w porównaniu z innymi metodami wytwarzania.

3.3.3.Konstrukcja ekstruderów.

Jeżeli za kryterium ich podziału przyjmie się konstrukcję, to dzielimy je na ekstrudery:

-jednoślimakowe,

-dwuślimakowe,

-z napędem „planetarnym”.

Ekstrudery jednoślimakowe znajdują zastosowanie głównie do produkcji odżywek i przekąsek na bazie drobnoziarnistych surowców. Nie zachodzą w nich zmiany, które mogłyby obniżyć wartość odżywczą produktów. Nic nie tracą. Kombinacja czasu, temp. i ciśnienia daje różny asortyment produktów.

Najbardziej rozpowszechnione są ekstrudery dwuślimakowe ze względu na ich niezwykłą elastyczność. W zależności od kierunku obrotów ślimaków rozróżnia się ekstrudery o obrotach przeciwnych i zgodnych. Ich przeznaczenie jest różne. W ekstruderach zgodnych poddaje się obróbce surowce o małej ciągliwości. W pozostałych przypadkach korzystniej jest stosować ekstrudery o obrotach przeciwnych, a więc gdy stosuje się surowce o niskiej lepkości.

Jeżeli produkcja wymaga dokładnego zgniatania surowców, wtedy korzystniej jest stosować ekstrudery „planetarne”.

26.11.2002

PRODUKCJA OLEJU RZEPAKOWEGO I TŁUSZCZY ROŚLINNYCH.

Tłuszcze roślinne należą do najważniejszych składników żywności. Pełnią rolę źródła energii i wpływają na zapach i związek z teksturą. Mają istotne znaczenie przy produkcji wyrobów smażonych: frytek, chipsów itp.

Szacuje się że średnio na jednego mieszkańca przypada 27g tłuszczy roślinnych i ok. 34,4g tłuszczy zwierzęcych na dobę tj. ok. 21,5% ogólnej wartości energetycznej dziennej racji pokarmowej. Stosownie do sugestii specjalistów ciągle maleje spożycie tłuszczów pochodzenia zwierzęcego a wzrasta spożycie tłuszczów pochodzenia roślinnego.

Wartość żywieniowa tłuszczów:

-zestaw kwasów tłuszczowych,

-zawartość izomerów cis,

-ilość podwójnych wiązań w łańcuch węglowym,

-zawartość tokoferoli,

-relacji między nasyconymi i nienasyconymi kwasami tłuszczowymi.

Szczególne znaczenie maja te kwasy, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu, a których nie jest on w stanie sam syntezować np. kwas linolowy. Sugeruje się, że udział tłuszczów w dziennej racji pokarmowej powinien stanowić 30 - 35% wartości energetycznej. Przy czym udział kwasu linolowego wynosił ok. 30% wszystkich kwasów tłuszczowych. Udział kwasów z grupy NNKT jest szczególnie ważny w czasie ciąży (4,5%) i karmienia piersią (5 - 7%).

Ciągle się sądzi, że tłuszcze są wynikiem miażdżycy. Ok. 60% obecnego cholesterolu we krwi syntezowana jest wątrobie a resztę (40%) dostarczamy wraz z pożywieniem. Duży udział w miażdżycy ma frakcja LDL - te lipoproteiny o małej gęstości uczestniczą w procesie wydzielania cholesterolu z wątroby i jego transporcie do tętnic. Tam cholesterol się odkłada tworząc złogi - blaszki miażdżycowe. Przeciwnie działają lipidy HDL o wysokiej gęstości - uczestniczą one w transporcie cholesterolu z naczyń krwionośnych do wątroby a więc działa przeciwmiażdżycowo. Norma poziomu całkowitego cholesterolu to do 200mg/litr - w naszym wieku a później wzrasta do 260mg/litr.

LDL - 135mg/litr

HDL - 35-70mg/litr (mężczyźni) 40-80mg/litr (kobiety)

Im więcej jest frakcji HDL tym lepiej.

Duże spożycie tłuszczu nie sprzyja dobrze w stanie frakcji. Związane jest to z obecnością dużej ilości nasyconych kwasów tłuszczowych. W tłuszczach pochodzenia zwierzęcego są izomery cis. Ostatnio zwraca się uwagę na jednonasycone kwasy tłuszczowe w leczeniu chorób serca.

Długołańcuchowe kwasy tłuszczowe z grupy OMEGA III uważa się za kwasy życia, ale jest ich mało w maśle i margarynie. Są one bardzo pomocne w leczeniu i zapobieganiu chorób związanych z nieprawidłowym spożywaniem tłuszczów. Nie są wytwarzane przez narządy, więc musza być dostarczane z zewnątrz. Magazynują one energię i wchłaniają witaminy (A, D, E, K). Te kwasy występują w surowcach roślinnych, a także u niektórych gatunkach ryb morskich. Bardzo bogata w te kwasy jest: wędzona makrela (2,5g/100g), łosoś (1,8g/100g), śledź (1,7g/100g), tuńczyk (0,2g/100g). Ubogie są w te kwasy: ryby białe jak dorsz i płastuga. Sugeruje się, żeby ryby spożywać trzy razy w tygodniu (300g - jednorazowa porcja).

Ze względu na skład kwasów tłuszczowych tłuszcze dzielą się na cztery grupy:

-laurynowe - nazwa pochodzi od dużej zawartości kwasu laurynowego (C-12) np. olej z babasu, orzecha, kokosa;

-roślinne, wśród których wyróżnia się:

+oleje np. oliwa z oliwek, olej rzepakowy, olej arachidowy,

+tłuszcze nasycone np. masło kokosowe, olej palmowy,

+oleje zawierające duże ilości kwasu linolowego np. słonecznikowy, sojowy, kukurydziany,

-zwierzęce np. masło, smalec, łój - zawierają dużo cholesterolu,

-oleje rybne - długołańcuchowe, wielonieniasycone kwasy tłuszczowe, są prekursorami prostagladyny.

Maleje spożycie tłuszczy zwierzęcych i wzrasta spożycie tłuszczy roślinnych.

Zapotrzebowanie na tłuszcze w gospodarce światowej ciągle rośnie (w 2004 r - 90-95 mln ton a w ciągu 5-ciu następnych lat będzie większe). Najintensywniej wzrośnie zapotrzebowanie na olej palmowy.

ROŚLINNE SUROWCE TŁUSZCZOWE

Uważa się, że ok. 22 rośliny można wykorzystywać jako źródło tłuszczu roślinnego, przy czym obecnie 95% świtowej produkcji oleju pochodzi z 13 roślin. Najwięcej pochodzi z soji a w Polsce z rzepaku.

Zawartość oleju w różnych surowcach:

OLEJ	SUROWCE	ZAWARTOŚĆ TŁUSZCZÓW %WAG.
Arachidowy Bawełniany Kokosowy Kukurydziany Rzepakowy Słonecznikowy Sojowy	nasiona nasiona kopra zarodki nasiona nasiona nasiona	46 - 50 27 - 40 63 - 70 30 - 35 30 - 50 42 - 63 18 - 20

*Ogólny schemat produkcji oleju rzepakowego

PRODUKCJA OLEJU RZEPAKOWEGO

SUSZENIE

Dostarczane przez plantatorów nasiona rzepaku ze względu na dużą zawartość wilgoci narażone są na liczne niekorzystne przemiany. Można je podzielić na 2 grupy:

1.oddychanie, działanie enzymów i kiełkowaniem nasion. Istotnym tu czynnikiem warunkującym tempo tych przemian jest zawartość wody, temp. i pH,

2.hydroliza i infekcje mikrobiologiczne związane z obecnością wody.

Przy czym intensywność tych zmian uzależniona jest od wilgoci i temp. Istotne jest obniżenie zawartości wilgoci w nasionach rzepaku do takiego poziomu, aby tempo tych przemian możliwie maksymalnie zahamować. Okazuje się, że najlepiej przechowywać nasiona rzepaku, które zawierają od 5 - 6% wilgoci.

Zadaniem suszenia jest obniżenie zawartości wilgoci. Temp. przechowywania nie powinna być wyższa ponad 5°C od temp. otoczenia.

Wśród licznych suszarek najczęściej stosowane są suszarki fluidyzacyjne.

Zalety tego typu suszarek:

-zapewniają równą temp. w całym złożu, czyli wyklucza to przegrzanie,

-zapewnia wysoką wartość współczynnika wnikania ciepła,

-zapewnia bardzo dobrą wymianę ciepła pomiędzy nośnikiem ciepła a nasionami.

Wszystko to sprzyja, że nasiona stosunkowo krótko przebywają w komorze, bo od ok. 10 - 13 min.

PRZECHOWYWANIE

Tak wysuszone nasiona nie przechowuje się w workach, ale w specjalnie skonstruowanych silosach. Z tak przechowywanych nasion produkuje się olej rzepakowy. Przy czym pierwszą czynnością jest oczyszczenie nasion.

OCZYSZCZANIE

Z nasion rzepaku usuwa się wszelkie zanieczyszczenia, które mogą pogorszyć jakość oleju, jak i jakość śruty, niszczyć urządzenia, czy sprzyjać rozwojowi drobnoustrojów. W konstrukcji urządzeń stosowanych do oczyszczania wykorzystuje się różnicę wielkości i w właściwościach fizycznych ich zanieczyszczenie. A więc wielkość, gęstość, kształt - to wszystko wykorzystuje się, aby te zanieczyszczenia oddzielić.

ROZDRABNIANIE

Jego zadaniem jest ułatwienie wydobycia oleju dzięki otwarciu większości komórek, powiększeniu powierzchni wypływu oleju czy zmniejszeniu oporu tkanki.

Najczęściej stosowane urządzenia to młyny walcowe.

Oprócz zniszczenia struktury tkankowej można jeszcze poprawić stopień pozyskania oleju osłabiając siły kapilarne, które pozwalają na jego przytrzymywanie do powierzchni tkanki. Przy czym bierze się pod uwagę to, że im wyższa zawartość wilgoci tym działanie sił kapilarnych jest mniejsze. A więc wzrost zawartości wilgoci powinien ułatwić wychodowanie oleju. Służy temu kondycjonowanie.

KONDYCJONOWANIE

Polega ono na podgrzaniu rozdrobnionych nasion przy optymalnej wilgoci i następnie ich wysuszenie. Kondycjonowanie dokonuje się w prażniach. Czynnikiem nawilżającym jest gorąca woda lub para wodna.

Oczyszczanie nasion o wilgoci ok. 5% ogrzewa się bezpośrednio parą w temp. 45⁰C. Następnie nasiona rozdrabnia się i poddaje płatkowaniu do grubości 0,1 - 0,2mm. Płatki kieruje się do wielostopniowej prażni, gdzie ogrzewa się do temp. ok. 95⁰C w ciągu 30min. Dalej płatki trafiają do pras ślimakowych (ciągłe) lub śrubowych (okresowe) celem wytłoczenia oleju.

TŁOCZENIE OLEJU

Olej można wytłaczać: jednorazowo, lub dwukrotnie.

Po drugim tłoczeniu w śrucie pozostaje jeszcze od 3 - 4% oleju. Można te straty obniżyć zwiększając ciśnienie podczas tłoczenia. Znacznie korzystniejsza jest ekstrakcja.

EKSTRAKCJA

Może ona być uzupełnieniem mechanicznego wytłaczania, ale może być też jedynym sposobem pozyskiwania oleju. Zapewnia ona nie tylko zwiększenie stopnia pozyskiwania oleju, ale umożliwia także wydobycie takich składników, których nie można uzyskać za pomocą innych metod. Przykładem takich substancji może być lecytyna.

Najczęściej stosowanymi rozpuszczalnikami są: węglowodory alifatyczne, a szczególnie heksan i benzyna ekstrakcyjna.

Najczęściej stosuje się metody perkoracyjne, rzadziej inercyjne.

W metodach perkoracyjnych śruta jest zraszana rozpuszczalnikiem. Natomiast w metodach inercyjnych surowiec jest całkowicie otoczony rozpuszczalnikiem (coś w rodzaju moczenia).

Bezpośrednio po ekstrakcji olej kierowany jest na filtry w celu oddzielenia części stałych. Po oczyszczeniu z oleju odparowuje się rozpuszczalnik aż zawartość wody i lotnych substancji nie będzie wyższa od 0,1%.

Do ujemnych stron metod ekstrakcyjnych należy: toksyczność rozpuszczalników, ich łatwopalność i kosztowna gospodarka energetyczna.

Olej surowy zawiera wiele zanieczyszczeń i nie nadaje się do spożycia, dlatego poddawany jest procesowi wieloetapowego oczyszczania zwanego rafinacją.

RAFINACJA

Zadaniem rafinacji jest usuwanie z oleju wszystkich zanieczyszczeń po to, aby olej stał się w pełni jadalny. Zanieczyszczenia można podzielić na: mechaniczne, emulsje, roztwory koloidalne i substancje rozpuszczone w oleju.

Emulsje tworzy faza wodna z rozpuszczonymi w niej różnymi związkami chemicznymi. Takie układy stabilizują naturalne emulgatory.

Roztwory koloidalne tworzą przede wszystkim fosfolipidy, substancje powstałe w wyniku rozkładu białek, węglowodany i związki kompleksowe.

Wśród substancje rozpuszczonych w tłuszczach są wolne kwasy tłuszczowe, monoglicerydy, diglicerydy, sterole, tokoferole, witaminy, naturalne barwniki i inne związki.

Etapy rafinacji:

I ETAP: ODŚLUZOWANIE

W skład śluzu wchodzą m.in. lecytyna, kefaniny, kwasy fosfatydowe, białka, gumy.

Śluz można usunąć różnymi metodami. Najczęściej jednak stosowana jest hydratacja pozwalająca m.in. na otrzymywanie lecytyny technicznej.

Hydratacja polega na podgrzaniu do temp. 80 - 100⁰C i jego zraszaniu gorącą wodą w ilości nie przekraczającej 4% masy oleju. Po 20 - 30min mieszania olej odwirowuje się. Można powtórzyć hydratację lub odśluzować olej inną metodą, gdyby 1 hydratacja była mało skuteczna. W innych metodach np. termicznych uwzględnia się stosowanie kwasów nieorganicznych, organicznych oraz ług.

Można usuwać śluz drogą adsorpcji, ogrzewania itd.

W przypadku dużych zawartości metalu pożądane jest stosowanie kwasów nieorganicznych. Często olej rzepakowy zawiera więcej niż 200/300mg/kg Fe, Ca i Al. Stosuje się wtedy kwasy organiczne np. kwas siarkowy, który eliminuje prawie całkowicie te metale (lub kwas fosforanowy).

II ETAP: ODKWASZANIE

Zadaniem odkwaszania jest usunięcie z oleju wolnych kwasów tłuszczowych, które skracają przydatność do spożycia oraz pogarszają smak i zapach. Wolne kwasy tłuszczowe można usuwać poprzez odkwaszanie alkaliczne, destylacyjne, ekstrakcyjne, a także w inny sposób.

Najczęściej stosuje się ługi i wtedy metoda nosi nazwę neutralizacji, czyli zmydlania. Wolne kwasy tłuszczowe wiązane są w tej metodzie w mydłach:

R - COOH + NaOH => R - COONa + H₂O

Powstające mydło umożliwia także częściowe usunięcie innych związków np. karotenoidu czy tokoferonu.

Produktem odkwaszania są mydła zawierające wiele składników. Produkt ten nosi nazwę sopstoku, który można wykorzystać do produkcji mydeł, ale częściej poddaje się go działaniu kwasu siarkowego w celu otrzymania technicznych kwasów tłuszczowych. Gdy zawartość wolnych kwasów tłuszczowych jest wyższa od 3%, przydatne jest stosowanie metody destylacyjnej. Zaletą tej metody jest: wyeliminowanie sopstoku, częściowe odwonienie oleju, a także uproszczenie procesu rafinacji.

Jednak kosztowniejsza jest aparatura oraz konieczność utrzymywania próżni na poziomie od 80 - 110Pa. Możliwe jest też selektywne usuwanie kwasów tłuszczowych z oleju za pomocą odpowiednio dobranych rozpuszczalników. Dobre wyniki daje stosowanie furfurolu i propanu.

III ETAP: ODBARWIANIE

Barwę tworzą barwniki naturalnego pochodzenia np. chlorofile, karotenoidy, autocjanki oraz substancje barwne powstające w trakcie procesu produkcji. Odbarwianie nie jest zawsze celowe. Przykładem jest oliwa z oliwek. Jaśniejsze tłuszcze są z reguły uważane za bardzo wartościowe.

Do odbarwiania stosuje się najczęściej metody fizyczne lub chemiczne. Najpopularniejsza fizyczna zakłada wykorzystanie adsorbentów. Jest to np. węgiel aktywny albo niektóre minerały np. kaolinidy, attapurgidy i minerały stosowane w adsorpcji, które ogólnie nazywa się ziemiami bielącymi.

Adsorbenty (węgiel aktywny jak i ziemie bielące) należy poddać procesowi aktywacji, zadaniem której jest podniesienie właściwości adsorpcyjnych. W przypadku węgla aktywnego aktywacja pozwala na usunięcie smolistych substancji zatykających pory. W przypadku ziem bielących zwiększa się objętość porów, zmienia skład chemiczny, hydratacji ulega wolny dichlorek krzemu. Dzięki aktywacji powierzchnia czynna ziem bielących wzrasta z poziomu od 2tys - 6tys cm²/g do ok. 12tys - 25tys cm²/g. W przypadku węgla aktywnego powierzchnia adsorpcyjna wzrasta do ok. 650m²/g. Czas potrzebny do odbarwiania zależy od temp. i ilości adsorbenta, np. gdy odbarwianie prowadzi się w temp. 80⁰C i stosuje się adsorbent w ilości 40% masy oleju to czas odbarwiania wynosi ok. 15min.

Przykład okresowego odbarwiania.

Olej podgrzewa się w temp. 75⁰C przez okres 45 - 90min pod ciśnieniem 3 - 4kPa. Następnie wprowadza się odmierzoną ilość adsorbenta i mieszaninę ogrzewa się pod próżnią (pod zmniejszonym ciśnieniem) do temp. 90 - 110⁰C przez okres od 15 - 60min. Następnie olej studzi się, wyrównuje ciśnienie do atmosferycznego i oddziela ziemię poprzez filtrację.

Metody fizyczne prowadzą do dużych strat oleju. W przypadku ziem bielących sięgają one 40% w stosunku do masy adsorbenta. W przypadku węgla aktywnego może być nawet 150% w stosunku do używanego węgla.

Inną jest powstawanie odpadu bardzo trudnego do zagospodarowania, który się nazywa zaolejonymi ziemiami bielącymi. Alternatywa stosowania ziem bielących jest metodą chemiczną. Metody tej jednak się unika jeśli olej ma być przeznaczony do spożycia. Gdy ma on przeznaczenie techniczne często wykorzystuje się odbarwianie chemiczne. Zaletą tej metody jest to, że nie powstają zaolejone ziemie bielące i zmniejsza się straty tłuszczu.

IV ETAP: ODWANIANIE

Zadaniem odwaniania jest usunięcie substancji smakowych i zapachowych. Nie zawsze trzeba stosować odwanianie np. w przypadku oliwy z oliwek. Niekorzystny smak i zapach oleju jest wynikiem obecności węglowodanów i terpenów. Dzięki odwodnieniu olej staje się smaczniejszy. Najczęściej odwanianie prowadzi się za pomocą destylacji próżniowej i z parą wodną. Proces ten prowadzi zarówno do korzystnych jak i niepożądanych zmian. Do korzystnych można zaliczyć: usuwanie nadtlenków, rozkład utleniaczy, i eliminację niektórych węglowodorów, zwłaszcza cyklicznych.

Do niepożądanych należą: polimeryzacja tłuszczów, która jest tym głębsza im wyższa temp. destylacji i im ten proces trwa dłużej, a także im więcej jest podwójnych wiązań ................... kwasów tłuszczowych, rozkład i utlenianie naturalnych przeciwutleniaczy - prowadzi to do zmniejszenia trwałości oleju lub pogarsza jego smak, rozkład karotenoidów, rozkład niektórych substancji zapachowych, i częściowa hydroliza triglicerydów.

Często w produkcji oleju rzepakowego, a także i sojowego tworzą się liczne produkty autooksydacji, szczególnie aldehydy i ketony. Te związki pochodzą z utleniania kwasu linolenowego, linolowego i innych. Ich obecność jest przyczyną tzw. rewersji zapachu.

Rewersja zapachu - wynik działania substancji zapachowych, które tworzą się w procesie produkcji.

Ogólnie uważa się, że odwanianie nie pogarsza jakości oleju i z reguły ją poprawia. Można ją prowadzić w sposób okresowy lub ciągły.

PRODUKCJA TŁUSZCZÓW SPOŻYWCZYCH.

Z niewielkimi wyjątkami np. oliwy z oliwek, oleje roślinne nie są stosowane bezpośrednio do produkcji żywności. Poddaje się je szeregu procesom technologicznym w celu nadania im pożądanych właściwości: klarowności, elastyczności, większej odporności na utlenianie.

Podstawowym surowcem do produkcji olejów i tłuszczy spożywczych są modyfikowane oleje podstawowe.

Modyfikacja polega najczęściej na uwodornieniu lub wewnętrznej estryfikacji (interestryfikacji).

Otrzymane produkty stosuje się jako surowce do produkcji takich tłuszczów jak: shorteningi, margaryny, a także olejów przeznaczonych do smażenia.

Uwodornienie polega na wysyceniu gazowym wodorem w obecności katalizatora nieorganicznego np. niklu podwójnych wiązań w łańcuch kwasów tłuszczowych. W efekcie tego oleje płynne przemieniają się w oleje półpłynne plastyczne tłuszcze roślinne.

Przed uwodornieniem oleje podstawowe muszą być usuwane wszystkie substancji osłabiających aktywność katalizatora. Do takich zanieczyszczeń zalicza się gumy lub mydło.

W zależności od wartości niektórych parametrów uwodornienia np. temperatury , ciśnienia wodoru czy stężenia i rodzaju katalizatora można zmieniać właściwości olejów stosownie do oczekiwań. Wśród parametrów, które można zmieniać jest: temp. ciśnienie wodoru, rodzaj i stężenie katalizatora.

Estryfikacja wewnętrzna polega na zmianie pozycji przez kwasy tłuszczowe w cząsteczce triglicerydu.

co prowadzi do zmiany właściwości fizycznych. Nie zmienia to ani ilości wiązań w cząsteczce triglicerydów, ani ilości węgli optycznie czynnych w cząsteczce tłuszczu. Operacji tej sprzyja profilowanie temperatury (temp. nie jest stała - f. czasu) i obniżenie ciśnienia. Przebiega ona w reaktorach z nierdzewnej stali w obecności katalizatora (np. metanolan sodu - najczęściej używany katalizator). Możliwe jest również użycie biokatalizatorów, którymi mogą być enzymy lipolityczne.

SHORTENINGI

Są to bezwodne tłuszcze. Ich produkcja jest bardzo zbliżona do produkcji margaryny i w tych samych urządzeniach mogą być produkowane. Jednak materiałem konstrukcyjnym musi być stal nierdzewna.

Produkcja szorteningów składa się z kilku etapów:

• szanie surowców;

1. przemiana tłuszczów stopionych w plastyczne;

2. temperowanie

Ad. 1. Mieszanie surowców

Surowcami są głównie tłuszcze otrzymane w czasie uwodornienia podstawowych olejów roślinnych. Zadaniem mieszania jest otrzymanie produktu o pożądanym profilu SFI -Solid Fat Index - udział fazy stałej w tłuszczu w funkcji temperatury. Pożądany profil SFI można wyznaczyć biorąc pod uwagę temperaturę topnienia gotowego produktu. Surowce miesza się w ściśle określonych proporcjach, a następnie tłuszcze odwadnia się.

Ad. 2. Przemiana tłuszczy stopionych w plastyczne.

Inna nazwa to Votating. Nazwa pochodzi od organicznej nazwy linii technologicznej VOTATOR.

RYS.

To przemiana w plastyczne szorteningi lub margarynę. System ten składa się najczęściej z dwóch jednostek urządzeń:

1. jednostka A - specyficzny wymiennik ciepła;

2. jednostka B - urządzenie do krystalizacji shorteningów.

Ad. 1.

Np. wymiennik typu rura w rurze. Z zewnątrz płaszcz ze stali nierdzewnej, materiał izolacyjny, kolejna rura, przestrzeń, w której transportowany jest nośnik chłodu lub ciepła, rura przekazująca ciepło, 2 lemiesze zeskrobujące z wału elementy produktu do niego się przyklejające.

W jednostce A stopiony olej jest chłodzony w krótkim czasie (10-15 s.) do temperatury 15-20ºC. W przypadku niektórych szorteningów krystalizacja triglicerydów zaczyna się już w jednostce A ale znacznie intensyfikuje się w drugiej części systemu votator. Przemianę tłuszczu stopionego w szortening prowadzi się w atmosferze azotu. Powoduje to że szorteningi zawierają ok. 12-15% obj. azotu. Azot utrudnia dostęp tlenu do tłuszczu i sprzyja zachowaniu jego barwy. Po opuszczeniu jednostki B szorteningi są pakowne.

Ad. 2.

W tych warunkach przy produkcji niektórych shorteningów krystalizacja zaczyna się już w wymienniku, ale najintensywniej przebiega w jednostce B.

Wymiennik ciepła typu VOTATOR II charakteryzuje się wieloma zaletami :

-bardzo dobrze nadaje się do oziębiania i podgrzewania materiałów lepkich i gęstych - w wymienniku ciepła stopiony olej chłodzony jest do temp. 15 - 20⁰C w krótkim okresie czasu od 10 - 15s.

-dzięki stałemu usuwaniu przez skrobaki warstwy produktu przylegającego do powierzchni grzejnej eliminuje się efekt przypalania. Skrobaki usuwają również kryształy produktów tworzących się na powierzchni, dzięki czemu VOTATOR nadaje się do produkcji shorteningów,

-nie ma zjawiska przegrzewania , gdyż film (cienka warstwa) produktu stykający się z powierzchnią grzejną jest cienki a ponadto czas kontaktu z tą powierzchnią jest krótki,

-wymiennik ciepła pracuje w sposób ciągły a wewnątrz urządzenia są zachowane warunki aseptyczne.

Ad. 3. Temperowanie.

Zapakowane shorteningi przechowuje się w 27 - 28⁰C przez 2 - 4dni. W tym czasie zachodzą w nich różne przemiany sprawiające, że shorteningi stają się plastyczne. Jedna z tych przemian jest rekrystalizacja niektórych kryształów tłuszczy szybko formowanych w czasie gwałtownego chłodzenia. Bez temperowania shorteningi są twarde i kruche.

PRODUKCJA MARGARYN

Tradycyjne margaryny zawierają 80% objętości tłuszczu. Resztę stanowi serwatka, mleko lub woda z rozpuszczonymi składnikami.

Produkcję margaryny można podzielić na następujące etapy :

1.równoległe mieszanie fazy wodnej i tłuszczowej,

2.mieszanie obu faz w celu otrzymania emulsji,

3.chłodzenie i plastyfikacja emulsji,

4.formowanie margaryny,

5.przechowywanie i pakowanie margaryny.

Przygotowanie fazy tłuszczowej.

Surowce tłuszczowe, które są tłuszczami głównie otrzymanymi przez uwodornienie podstawowych olejów roślinnych, wprowadza się do zaopatrzonego w mieszadło tanku i podgrzewa się do temp. wyższej o 5⁰C od temp. topnienia.

Do tanku wprowadza się emulgatory np. lecytynę, mono- lub diglicerydy, witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E) oraz substancje koloryzujące np. β - karoten. Substancje te miesza się w atmosferze azotu.

Przygotowanie fazy wodnej.

Równolegle przygotowuje się fazę wodną. Może być nią: mleko pełne, odtłuszczone lub odtworzone z proszku, serwatka lub woda zawierająca różne dodatki. Należą do nich : sól kuchenna, konserwanty (np. benzoesany), substancje wiążące jony metali ciężkich (np. kwas cytrynowy), a także substancje poprawiające zapach (np. dwuacetyl).

Fazę wodną wprowadza się powoli do wcześniej przygotowanej fazy tłuszczowe, bardzo ostrożnie przy wodnym mieszaniu.

Często po zmieszaniu obu faz stosuje się pasteryzacje w temp. 73⁰C przez ok. 15s, której zadaniem jest zniszczenie drobnoustrojów.

Kolejne operacje w procesie produkcji margaryn są identyczne jak przy produkcji shorteningów. Przy czym w systemie VOTATOR niekonieczne jest stosowanie azotu w odróżnieniu od produkcji shorteningów.

OLEJE NIEMĘTNIEJĄCE.

W niektórych olejach znajdują się triglicerydy o stosunkowo wysokiej temp. topnienia. Krystalizują one w czasie przechowywania olejów w niskiej temp. powodując jego zmętnienie. Te triglicerydy usuwa się w procesie wymrażania lub winteryzacji.

Proces wymrażania prowadzi się w wychłodzonych tankach a wymrożony tłuszcz usuwa się poprzez filtrację. Tak produkuje się olej bawełniany (bardzo wartościowy) i niektóre gatunki oleju sojowego.

TŁUSZCZE DO SMAŻENIA

Ważną cechą tłuszczów stosowanych do smażenia jest ich stabilność. Tłuszcz o małej stabilności nie może być stosowany wielokrotnie do smażenia. Uważa się że najlepsze oleje do smażenia to olej bawełniany lub arachidowy, potem słonecznikowy i sojowy.

Stabilność olejów można poprawić. Osiąga się to drogą selektywnego uwodornienia olejów podstawowych (modyfikowane oleje roślinne). Uwodornienie powinno znacznie zmniejszać liczbę wielonienasyconych kwasów do kwasów jednonienasyconych. Po uwodornieniu olej frakcjonuje się w celu usunięcia triglicerydów o wysokiej temp. topnienia. Pozostały olej charakteryzuje się tym, że ma temp. zbliżoną do temp. pokojowej i jest względnie odporny na utlenianie.

Smażenia nie powinno się prowadzić w temp. wyższej od 180 - 190⁰C. Niewłaściwie przeprowadzone smażenie powoduje wiele niekorzystnych zmian szkodliwych dla zdrowia. Do niekorzystnych zmian należą:

1.Hydroliza - przebiega dzięki wodzie dostarczonej z żywnością. Prowadzi do powstania mono- i diglicerydów, a także wodnych kwasów tłuszczowych. Hydroliza jest katalizowana przez substancje o odczynie alkalicznym pochodzącym z żywności.

2.Utlenianie - utlenianiu podlegają podwójne wiązania w cząsteczce kwasów tłuszczowych, w wyniku czego tworzą się różne polarne substancje np. ketony, aldehydy, nadtlenki kwasowe. Aldehydy i keton reagują z białkami w żywności pogłębiając barwę. Reakcje utlenienia katalizują jony niektórych metali : Cu, Fe, mangan.

3.Polimeryzacja - polimeryzacji ulegają nienasycone kwasy tłuszczowe podczas smażenia. Im smażenie trwa dłużej tym udział spolimeryzowanych triglicerydów jest wyższy. Substancje te odkładają się na ściankach naczyń używanych do smażenia. Polimeryzacja jest katalizowana przez niektóre jony metali.

4.Palenie tłuszczów - wraz ze wzrostem ilości wolnych kwasów tłuszczowych obniża się temp. zapłonu tłuszczy. Również wzrost liczby substancji utleniających obniża tę temp. Pogarsza się w ten sposób jakość tłuszczu i zwiększa się zagrożenie pożarem.

DRESINGI

Są to niemętniejące tłuszcze najprawdopodobniej produkt francuski. Standardowy dresing to mieszanina oleju roślinnego, co najmniej 35% objętości wagowej, dodatków o kwaśnym smaku (ocet, sok z cytryny) i innych składników (np. soli, cukrów, przypraw, jaj, przetworów pomidorowych i inne).

Taki skład wskazuje, że dresingi nazywane są gamą tłuszczów. Wlicza się do nich te, w których udział tłuszczów jest niewielki lub zawierające substytuty tłuszczów.

Dresingi niemętniejące są olejami rafinowanymi, odbarwionymi, pozbawionymi wody i wymrożonymi. Nie powinny one mętnieć przynajmniej przez 5 h.

SUBSTYTUTY TŁUSZCZOWE

Substytuty najczęściej spełniają w żywności rolę podobną do tłuszczy, ale ich kaloryczność powinna być obniżona nawet do 0%. Należą do nich:

1.produkty pochodzenia węglowodanowego

-Sta Slim - modyfikowana skrobia ziemniaczana, produkowana przez AE Staley Mfg CO,

-Stellar - modyfikowana skrobia kukurydziana,

-Passeli SA 2 - maltodekstryna ziemniaczana produkowana przez Aveba America Inc,

-Maltrin - maltodekstryna kukurydziana,

-Slendia - pektyna z cytrusów,

-Rice Trin 3 - maltodekstryna z całego ryżu,

2.produkty bazujące na białku i substancje mieszane,

-Simplessa - mleko, żel proteinowy z jaj,

-N - Flate - modyfikowana skrobia, gumy, emulsyfikatory,

3.nisko- i bezkaloryczne lipidy.

WARTOŚĆ ŻYWIENIOWA

-olej rzepakowy - zawiera głównie kwas oleinowy, którego w odmianach bezerunowych jest do ok. 66%. Dzięki temu jest on dość trwały. Cechuje się nieprzyjemnym zapachem (jest on efektem obecności kwasu linolowego). Ulega rewersji. Duża zawartość kwasu oleinowego i jednocześnie niewielki udział NNKT sprawia że nadaje się do smażenia.

-olej arachidowy - zawiera do 30% NNKT. Ich głównym składnikiem jest kwas linolowy (do 41%), bogaty w kwas oleinowy, którego jest do 66% objętości. Dzięki temu jest stosunkowo twardy. Nadaje się do smażenia. Duży udział NNKT sprawia, że jest dobry do sałatek. Stosowany do produkcji margaryny.

-olej sojowy - NNKT stanowi w mln 55% wszystkich kwasów tłuszczowych. Bogaty w kwas oleinowy (do 58%) i linolowy (do 55%). Jest w nim też duża ilość kwasu palmitynowego (do 10%). Łatwo ulega rewersji. Zalecany do smażenia, produkcji tłuszczy piekarskich.

-olej słonecznikowy - niektóre jego gatunki są bogate w NNKT, których udział dochodzi do 70% objętościowych, przy czym w NNKT dominuje kwas linolowy. Występuje kwas oleinowy nawet do 65%, kwas skarynowy i kwas palmitynowy. Wysoki jest w nim stosunek kwasów wielonasyconych do nasyconych. Ma szczególnie wysoką wartość żywieniową. Chętnie jest stosowany jest do produkcji margaryn, tłuszczów kuchennych, majonezów a także jako olej stołowy. Niektóre jego gatunki bogate w kwas oleinowy nadają się do smażenia.

-olej kukurydziany - zawiera do 50% NNKT, przy czym kwas linolowy może stanowić od 36 - 71% NNKT. Występuje kwas oleinowy, palmitynowy i skarynowy. Szczególnie nadaje się jako olej stołowy i kuchenny. Zalecany jest do produkcji majonezów i sosów. Jego wada jest cena.

-olej palmowy - ma zupełnie odmienny skład kwasów tłuszczowych kwas laurynowy 45 - 50% objętościowych, stosunek kwasów nasyconych do nienasyconych jest wysoki. W klimacie europejskim ma konsystencję stałą, a w tropikalnym - ciekłą. Stosuje się go do produkcji margaryn oraz w pieczywie piekarskim i cukierniczym. Ma bardzo duże znaczenie przy wyrobie luksusowych kosmetyków, świeczek, mydeł, gliceryny a także kwasów tłuszczowych. Jest bogatym źródłem witamin A i E. Dzięki temu że ma stałą konsystencję może znakomicie zastępować wiele niekorzystnych dla zdrowia przy produkcji margaryn. Przewiduje się że olej ten zdominuje rynek tłuszczy spożywczych i technicznych.

-oliwa z oliwek - relatywnie uboga w NNKT, przeważa kwas oleinowy do 85% obj. Kwas linolowy 4 - 15% obj. Kwas palmitynowy - kwas nasycony 4 - 15%. Oliwa z oliwek bardzo dobra do sałatek. Używa się go do smażenia.

*przetwórstwo owoców zaczerpnięte z innego pliku (wykłady 2001 r.)

PRZETWÓRSTWO OWOCÓW

Znaczenie owoców w żywieniu

Owoce oprócz wody, która jest ich głównym składnikiem zawierają od 20 - 25% węglowodanów. Niewielką białka jest to mniej niż 1%, jeszcze mniejszą ilość tłuszczy ok. 0,5%. Charakteryzują się niską wartością energetyczną 30 - 60 kcal/100g. Owoce nie są, więc źródłem ani składników energetycznych ani budowlanych. Są bogate w witaminy, włókno pokarmowe, pektyny, przeciw utleniacze, sole mineralne i inne fizjologiczne aktywne składniki.

Witaminy:

Owoce dostarczają 91% wit. C, 48% - A, 27% - B₆, 17% - B₁, 15% - niacyny, na 100% zapotrzebowania.

Źródłem witaminy C są - truskawki, pomarańcze, grejfruty, banany, jabłka, owoce dzikiej róży

Źródłem wit. A - morele, brzoskwinie, wiśnie, pomarańcze, melony.

Źródłem niacyny - banany, brzoskwinie, morele.

Źródłem wit. B₆ - banany, brzoskwinie, pomarańcze, jabłka, awokado.

Źródłem wit. B₁ - banany, pomarańcze grejfruty, jabłka.

Kwas foliowy - do tej pory był znany jako źródło szkieletów węglowodanowych dla związków biorących udział w podziale komórek. W związku z tym ma szczególne znaczenie dla kobiet w ciąży. Jednak znaczenie kwasu foliowego wzrosło w związku z odkrytymi dla zdrowia niekorzystnymi właściwościami homocysteiny. Sugeruje się, że homocysteina stymulując tworzenie się skrzepów krwi może jeszcze w większym stopniu niż cholesterol przyczynić się do chorób serca. Badania wykazały podwyższony a tym bardziej niebezpieczny dla zdrowia poziom homocysteiny u 40% ludzi powyżej 60 - tego roku życia. Z badań wynika, że homocysteina powoduje ok. 40% wszystkich chorób serca i udarów mózgu. Zwiększona biosyntez homocysteiny spowodowana jest niedostateczna ilością metylotera hychoforianazy, który reguluje jego poziom we krwi. Okazuje się, że sole kwasu foliowego aktywizują ten enzym, który zapobiega występowaniu nadmiaru homocysteiny.

Zaleca się spożywanie kwasu foliowego kobietom w ciąży, bo on redukuje wady u dzieci. Norma spożycia 400mg, 600mg - kobiety w ciąży. Najlepszym źródłem są świeże owoce i warzywa.

Pektyny

Są przedstawicielami hydrokoloidów o istotnym znaczeniu w technologii żywności i żywienia człowieka. Występujący obficie w świecie roślin np. biały miękisz występujący pod skórka owoców cytrusowych, 16% jest go w suszu jabłek.

Znaczenie technologiczne wiąże się z ich właściwościami żelującymi. Wykorzystuje się to w produkcji żelów, konfitur czy galaretek owocowych a dzięki stabilizującym działaniom pektyn stosuje się je do produkcji kremów, budyniów, napojów owocowych itd.

Spożywanie pektyn jest bezpieczne:

• W przewodzie pokarmowym są mocno degradowane, ale stopień ich asymilacji nie jest wysoki.

• Wykazują zdolność helatowania metali ciężkich i usuwania ich z przewodu pokarmowego i obniżają zawartość cholesterolu. Tą zdolność zawdzięczają grupą hydroksylowym w ogniwach reszt kwasu galaktynowego. Grupy te łączą się po przez mostki wodorowe z cholesterolem tworząc duże cząstki, które nie są wchłaniane do obiegu krwi, lecz wydalane z organizmu.

• Pektyny jako substancje o charakterze koloidalnym regulują gospodarkę wodną w przewodzie pokarmowym zapobiegając biegunkom i innym dolegliwościom żołądkowym

• Dodanie pektyn do zasypek i maści łagodzi stany zapalne skóry i jej owrzodzenia,

• Wykazują one zdolność opóźniania resorpcji glukozy i tym samym wyrównywania jej poziomu we krwi. Tę cechę próbują wykorzystywać w leczeniu cukrzycy.

Przeciwutleniacze

Szacuje się, że 40 - 60% przypadków raka ma związek z naszym odżywianiem się. Czynnikami rakotwórczymi są substancje dodawane do żywności lub w niej występujące. Zaobserwowano, że w żywności występują substancje antykancylogenne (antyrakowe) m. in. witaminy A, C, E, błonnik, polifenole. Wszystkie te związki są przeciwutleniaczami.

Wysokie dawki C i E przed jedzeniem zmniejszają szkodliwy wpływ tłuszczy na naczynia krwionośne, które dzięki temu zachowują większą elastyczność. W ten sposób przejawia się bezpośredni wpływ witamin na stan naczyń krwionośnych. Naukowcy sugerowali, że witamina C jako przeciwutleniacz może zapobiegać miażdżycy, ponieważ chroni tzw. zły cholesterol przed niszczącym działaniem wolnych rodników tlenowych, hydroksylowych i cząstek nadtlenku wodoru.

Niedobór witaminy C w pożywieniu uzupełnia się dodatkiem syntetycznej witaminy C co w świetle nowych badań jest wątpliwym uzupełnieniem deficytu.

Sole mineralne w owocach i warzywach

Są równie cenne jak witaminy. Jest ich stosunkowo dużo i mają wybitnie zasadotwórczy charakter, o czym decyduje duży udział: Ca, Mg, Na, K świetnie neutralizują kwasotwórcze właściwości mięsa. Spożywanie świeżych owoców i warzyw może dostarczyć Mg i Fe w odpowiednich ilościach: Mg 26%, Fe 19%.

W żywności pochodzenia roślinnego jest 10 razy więcej Mg Fe niż w żywności pochodzenia zwierzęcego. (Co się dzieje, gdy brakuje Fe i Mg?)

Składniki aromatyczne

Są one odpowiedzialne za niepowtarzalny zapach owoców. Występują w ekstremalnie małych ilościach, często na poziomie mniejszym niż 100mg/100g owoców. Są trudne do wykrycia.

Składniki aromatów to niskocząsteczkowe estry, kwasy, aldehydy, alkohole, ketony, terpeny itd. W aromacie wielu owoców wykryto do tej pory ponad 100 składników.

Przetwórstwo musi być prowadzone w taki sposób by minimalizować straty składników aromatycznych.

Kwasy organiczne

Sprawiają, że większość owoców jest kwaśna. W niektórych owocach zawartość kwasów organicznych jest znaczna np. 2 - 3% wagi świeżych owoców.

Najobficiej występującymi kwasami w owocach jest kwas cytrynowy, jabłkowy, winowy (winogrona), chinowy (kiwi, nektaryny, śliwy, brzoskwinie, morele).

Enzymy

Enzymy to kolejna grupa związków organicznych. Niektóre enzymy występujące w owocach mają istotne znaczenie w przetwórstwie:

• polifenolooksydaza katalizuje utlenianie grup fenolowych w polifenolach prowadząc do utworzenia prostych barwnych substancji,

• poligalaktouranoza katalizuje utlenianie wiązań glikozydowych między cząsteczkami wiązań poligalaktynowego prowadząc do częściowej hydrolizy pektyn,

• pektynoesteraza katalizująca deestryfikację galakturanów w pektynie prowadząc do jej strat,

• lipooksydenaza katalizuje utlenianie lipidów prowadzi do zmiany ich zapachu na nieprzyjemny,

• oksydaza kwasu askorbinowego prowadzi do strat witaminy C katalizując utlenianie kwasu askorbinowego.

Węglowodany

Charakterystyczne jest to, że są łatwo i szybko przyswajalne, najczęściej węglowodany proste oprócz skrobi (obficie jest w bananach).

Najczęściej spotykane węglowodany to: sacharoza, glukoza, fruktoza, sorbitol.

• Sacharoza: nektarynki 9g/100g, brzoskwinie 5,7g/100g owoców

• Glukoza: winogron 9,6g/100g, kiwi 7g/100g, wiśnie 7,5g/100g owoców.

• Fruktoza: winogron 10,5g/100g, gruszki 8g/100g owoców.

• Sorbitol: wiśnia 6,3g/100g, gruszki 4g/100g owoców.

Polifenole

Występują one w ilościach 0,1 - 2g/100g świeżych owoców. Wśród nich są m.in. kwas chlorogenowy, katehiny, epikatehiny, leukoantocyjany, flawonoidy.

Jeszcze do niedawna obecność polifenoli była dyskusyjna. Kojarzono je wyłącznie z niepożądanym enzymatycznym brązowieniem owoców i warzyw w skutek utleniania tlenem atmosferycznym grup fenolowych, polifenoli w obecności polifenolooksydazy. Zazwyczaj początkowym produktem tego utleniania jest ortohinon, który następnie szybko polimeryzuje do brązowych pigmentów o wysokich ciężarach cząsteczkowych. Dziś wiemy, że polifenole są bardzo wartościowe z punktu żywienia. Funkcjonują bowiem jako antyoksydazy , chroniąc nasz ustrój przed szkodliwym działaniem rodników, które skuteczne neutralizuje np. lipoken.

Podstawą klasyfikacji owoców jest strefa klimatyczna, w której one rosną. Uważa się, bowiem, że to czynnik decydujący o właściwościach owoców. Na tej podstawie owoce podzielono na owoce strefy:

• Umiarkowanej: jabłka, grusze europejskie i azjatyckie, truskawki, pigwa, wiśnie, morele, nektaryny, śliwy, brzoskwinie, winogron, maliny, borówki, jeżyny, żurawiny,

• Subtropikalnej: cytryny, grejfruty, pomarańcze, mandarynki, awokado, figi, kiwi, granaty,

• Tropikalna: banany, mango, ananas.

Głównym składnikiem chemicznym soków jest woda, sporo węglowodanów, niewiele kwasów organicznych, popiołów stosunkowo niedużo w porównaniu do innych składników soku, witamin dużo, a składników lotnych (aromaty) mało.

Woda ma istotne znaczenie w przetwórstwie owoców i ich przechowywaniu ma ono związek z chłodzeniem owoców ich zamrażaniem, pozyskiwaniem soku, jego zagęszczaniem poprzez odparowanie a także chemiczną i mikrobiologiczną stabilnością, (czyli trwałością).

Wewnątrz owoców jest także tlen, azot i dwutlenek węgla. W czasie miażdżenia gazy te mieszają się z zawartością komórek wywołując niepożądane reakcje chemiczne.

Soki powinny być wytwarzane szybko w celu ograniczenia pogarszania ich jakości wywołanej utlenieniem i działalnością enzymów.

Pektyny - znajdują się w ściankach komórkowych roślin pełniąc rolę “ ściółki” i spoiwa substancji znajdujących się w ich wnętrzu.

Protopektyny - występują w komórkach zawierających sok, są nierozpuszczalne i powodują żelowanie soków. Substancje pektynowe przyczyniają się do wzrostu lepkości soku, co utrudnia ich pozyskiwanie, klarowanie i zagęszczanie.

PRZETWÓRSTWO JABŁEK.

PRZETWÓRSTWO JABŁEK.

Jesteśmy światowymi producentami jabłek i ich przetworów. Pełnią w naszych organizmach rolę miotły wymiatającej masy kałowe. Spożywanie jabłek skutecznie zapobiega chorobom serca, układu krążenia, nerek, nadciśnieniu tętniczemu a także zatwardzeniu. Za te efekty odpowiadają substancje zawarte w skórce. Działają one na organizm silniej niż witaminy C i E.

Owoce świeżych jabłek zawierają 84,5% wody, 14,5% węglowodanów, 1% włókna pokarmowego, 0,6% tłuszczu, 0,2% białka. Znajdują się też pektyny a wśród witamin: A, niacyna, C, ryboflamina, tiamina. Z pierwiastków: Na, K, Ca, Fe, P.

Produkcja soku jabłkowego.

Większość jabłek przetwarzana jest na soki i koncentraty. Soki najczęściej produkuje się z koncentratu, a najbardziej typową technologią jest otrzymywanie soku klarownego przez rozcieńczanie koncentratu.

Można wyróżnić następujące fazy :

• wstępna obróbka jabłek,

• pozyskiwanie soku,

• zagęszczanie soku,

• dearomatyzacja,

• przechowywanie

• rozcięczanie,

• klarowanie,

• kupażowanie,

• rozlew i utrwalanie

Prasa koszowa ma kształt cylindra zamkniętego z jednej strony płytą połączoną z tłokiem. Wewnątrz cylindra znajdują się elastyczne rurki, które przymocowane są do płyt zamykających prasę z obydwu stron.

Zewnętrzna powierzchnia rurek jest rowkowana w ten sposób zapewniając im duży powierzchnię. Wyciskany sok przedostaje się do wnętrza elastycznych rurek i odprowadzany jest na zewnątrz prasy specjalnymi kanałami. Urządzenie pracuje okresowo. Urządzeniem pracującym w sposób ciągły jest prasa taśmowa.

Prasa koszowa ma wadę pracuje okresowo, a prasa taśmowa pracuje ciągle za pomocą dwóch taśm górnej i dolnej. Są one tak dopasowane, że odległość między nimi cały czas podczas pracy się zmniejsza, więc siła prasowania miazgi się coraz zwiększa.

Rzadko stosuje się prasę taśmową, gdyż taśmy często się zrywają..

Wydajność tej prasy jest niższa w porównaniu z prasą koszową.

Wirowanie:

Wydajność tłoczenia soku to 84%, można ją poprawić wprowadzając obróbce enzymatyczna. Do tego celu stosuje się preparaty enzymatyczne pochodzenia mikrobiologicznego najczęściej z grupy Aspergillus niger.

Najważniejszymi składnikami enzymatycznymi są:

• enzymy pektolityczne np. pektynoetyloestyraza, która deestryfikuje kwas galaktynowy; enzym poligalatylanaza - hydrolizuje długie łańcuch pektynowe,

• stosuje się też dodatek enymów celulolitycznych, pratolitycznych, amylolitycznych, a także chemicylulaz.

Miazgę podgrzewa się przed obróbką enzymatyczną do temp. 25 - 35 C by zapewnic optymalne warunki enzymów to obróbce enzymatycznej, która trwa od 1 - 3h, miazgę poddaje się tłoczeniu i pozyskuje się ok. 90% soku.

Dearomatyzacja:

Podczas zagęszczania soku w wielodziałowej wyparce próżniowej obok wody odparowują się łatwo lotne składniki soku. By ich nie tracić przed zagęszczaniem pozyskuje się przynajmniej część z tych łatwo lotnych składników. Właśnie temu celowi służy dearomatyzacja - polega ona na odparowaniu z soku 10 - 20% wody i skierowanie powstałych par na specjalna kolumnę rektyfikacyjną, gdzie oddziela się te składniki i zatęża do tzw. KONDENSATU AROMATU.

Kondensat ten zwracany jest do soku podczas jego odtwarzania do soku.

Zawartość związków zapachowych w jabłkach nie jest duża. Ponadto są one nie trwałe, łatwo ulęgają degradacji naturalnie występujących enzymów. 40% substancji zapachowych zostaje w wytłokach jabłek.

Klarowanie:

Sok po wytłoczeniu nie jest klarowny, ponieważ występują w nim różne hydrokoloidy np. pektyny, białka czy polisacharydy.

Klarowanie nie jest łatwe utrudniają go przede wszystkim pektyny, które zwiększają lepkość soku działając w ten sposób ochronnie na inne hydrokoloidy.

Klarowanie prowadzi się najczęściej w kilku etapach:

1. pektoliza soku

2. klarowanie żelatyną

3. klarowanie dodatkiem zolu krzemowego

4. wirowanie

5. filtrowanie.

PEKTOLIZA prowadzona w 50 C od 1 - 3h jej głównym celem jest degradacja pektyn, obniża się lepkość soku, zapobiega jego żelowaniu i rozkłada częściowo pozostałe hydrokoloidy.

Obdarzone ładunkiem dodatnim cząstki żelatyny usuwają ujemnie naładowane hydrokoloidy. Pozostała żelatynę i dodatnio naładowane hydrokoloidy usuwane są przez cząstki żelu krzemionkowego obdarzone ładunkiem ujemnym. Do tych zabiegów sok poddaje się dekontacji, wirowaniu i filtracji. Uzupełniającym zabiegiem jest ultrafiltracja - dzięki niej usuwa się z soku te substancje zwłaszcza białka, które w czasie przechowywania wytrącają się lub powodują opalizację soku.

Mimo to podczas przechowywania często obserwuje się zjawisko mętnienia soku, które wywołują polifenole niskocząsteczkowe, dlatego ostatnie klarowanie soku może być przepuszczane przez warstwę poliwinylopolipilordydronu (PPP). Dwie ostatnie operacje czyli ultrafiltracja i PPP nie są stosowane powszechnie ze względu na ich koszt.

Zagęszczanie:

Sok jest znakomita pożywką dla drobnoustrojów, więc trudno przechować, dlatego stosuje się zagęszczanie w próżniowych wyparkach wielodziałowych ( na ogół stosuje się wyparki cienkowarstwowe).

Sok podgrzewa się do temperatury bliskiej wrzenia i wprowadza w postaci cienkiej warstewki do rurek, w których opadając w dół traci wodę, w postaci pary trafia razem z sokiem do podgrzewacza, w którym następuje częściowe oddzielenie soku.

Pozostała część soku i oparu prowadzona jest stycznie do obwodu oddzielacza oparów. Tutaj w skutek działania siły odśrodkowej oddziela się zagęszczony sok, który łączy się z koncentratem odprowadzonym z podgrzewacza.

Najczęściej stosuje się wyparkę 5- działową, w której jeden z działów pełni rolę dearomatyzera. Zagęszczanie prowadzi się w temp. Nieprzekraczającej 100 C od 4 - 8 min. W tego typu wyparkach zużycie pary 0,25 kg/kg odparowanej wody.

Przechowywanie koncentratu:

Duża zawartość cukrów prostych i aminokwasów sprawia, że łatwo ulega reakcją nieenzymatycznego brązowienia (reakcje Majlarda). Pogarsza to smak i barwę koncentratów. Brązowienie nieenzymatyczne percyfikuje temp. Związku z tym koncentrat trzeba przechowywać w niskiej temp. Gdy koncentrat zawiera ok. 45% ekstraktu to brązowienie postępuje stosunkowo wolno. Często produkuje się koncentrat o takiej zawartości ekstraktu.

Rozcieńczanie i kupażowanie:

Odtworzenie soku z koncentratu polega na dodaniu do niego wody w ilości oddanej podczas zagęszczania. Zawraca się także aromat w postaci kondensatu. Niekiedy dodaje się niewielkie ilości cukru dla korekty smaku.

Często soki kupażuje się mieszając w określonych proporcjach np. sok o niskiej i wysokiej kwasowości lub mniej i bardziej słodki.

Po rozcieńczaniu i kupażowaniu sok jest często filtrowany. Kondensat aromatu dodaje się po klarowaniu (= filtracji) tuz przed rozlewem.

Rozlew i utrwalanie:

Stosuje się kilka metod rozlewu i utrwalania najczęściej stosowane to

1. Rozlew i pasteryzacja soku w zamknietych opakowaniach.

2. Rozlew na gorąco i przetrzymywanie zamkniętego opakowania w podwyższonej temp. a potem schładzanie.

3. Wyjaławianie soku i asertyczny rozlew do opakowań tetralain.

Najczęściej stosuje się metodę 1 i 3.

Rozlew soku do butelek odbywa się na liniach o wydajności 10tys - 100tys butelek/h.

W asertycznej metodzie rozlewu wykorzystuje się kartony i butelki szklane.

Kartony z laminatów najczęściej stosowane typu kombibrok, tetrapak.

Sok przed rozlewem sok jest wyjaławiany przez metodę High Temperatura Short Time (HTST), a następnie jest on kierowany do rozlewaczki konstrukcja, której wyklucza wtórne zakażenie. Tu następuje rozlew do opakowań.

Nowe metody pozyskiwania soku.

Pracą nad nowymi metodami nad pozyskiwaniem soku towarzyszy wzrost wydajności oraz efektywności produkcji soku. Coraz częściej produkuje się soki nieklarowne.

Jednym z nowszych sposobów pozyskiwania soku jest produkcja metoda dyfuzji (jabłka kroi się na słupki określonej grubości a następnie poddaje się ekstrakcji za pomocą wody). Pozwala to podnieść wydajność z 84% w przypadku tłoczenia do ok. 95%.

Upłynnianie jabłek jest inną nowoczesną propozycją przetwarzania tych owoców. Składniki ścian komórkowych jabłek rozkłada się za pomocą odpowiednich enzymów, co w efekcie prowadzi do upłynnienia jabłek. W tym celu stosuje się preparaty enzymów pektylolitycznych, celutolitycznych, ksylonalaz, arabinogalaktaz, glukanaz.

Upłynnianie eliminuje potrzebę tłoczenia. Sok rozdziela się w wirówkach rozdzielczych. Ta metoda pozyskiwania soku jest wyjątkowo prosta. Surowiec rozdrabnia się i traktuje zestawem enzymów w temp. 20 - 50 C w czasie od 1 - 3h. Po upłynnieniu oddziela się fazę płynną od stałej w wirówkach rozdzielczych (Begander).

W wirówce rozdzielczej korpus i bęben wirują z różną prędkością dzięki specjalnie skonstruowanej przekładni. Zarówno korpus zewnetrzny jak i wewnętzrny cylinder mają umieszczone na swojej powierzchni ślimaki służące do transportu matriału wirowanego. Stałe części upłynnianej miazgi oddzielaja się dzięki sile odśrodkowej i odrzucone są na wewnętrzną powierzchnie korpusu. Ztamtąd zagarnia je ślimak wewnetrznego cylindra, który obraca się wolniej od korpusu i przesuwa je wzdłuż swojej osi aż do wylotu. Klarowny sok opuszcza yrządzenie w przeciwległym końcu. Urządzenie pracuje w sposób ciągły i zapewnia bardzo krótki czas oddzielania. Urządzenie jest bardzo łatwe w utrzymaniu wysokiej czystości mikrobiologicznej.

Efektywność pracy Bekantera zależy przede wszystkim od różnicy szybkości wirowania korpusu i cylindra. Duże znaczenie ma moment obrotowy i wielkość ładunku. Tą metodą stopień pozyskiwania soku podnosi się do 95 - 97%.

SOKI NATURALNE MĘTNE.

Mętne soki jabłkowe zawierające naturalne hydrokoloidy znacznie przewyższają soki klarowane pod względem wartości żywieniowej. Dzięki temu wzrasta ich popularność.

Jednak ich produkcja jest kłopotliwa, nie jest, bowiem łatwo utrzymać hydrokoloidy w stanie ciągłego zawieszenia. Nie mogą one wypadać w postaci osado. Innym trudnym problemem jest zapobieganie zmiany barwy, której powodem jest brązowienie nieenzymatyczne.

*brak opracowania „Wybrane zagadnienia z przetwórstwa ziemniaków”

1

---