10. KONCENTRATY Z PRZECIERÓW OWOCOWYCH

Produkty otrzymuje się przez odparowanie części wody w aparatach próżniowych i po dodatku cukru - do uzyskania zawartości suchej masy około 60%. Trwałość produktów zapewnia hamowanie rozwoju drobnoustrojów przez ciśnienie osmotyczne cukru oraz wysoką kwasowość. W wyniku gotowania następuje :

• hydroliza sacharozy,

• częściowy rozkład cukru,

• powstawanie ciemno zabarwionych produktów kondensacji cukrów z białkami i aminokwasami,

• częściowe utlenianie i rozkład barwników.

Słodzone koncentraty z przecierów owocowych

Produkty o niedużym stopniu zagęszczenia przecieru z dużą dawką cukru do zawartości 55-65%. o odpowiednim stopniu zagalaretowacenia. Związane to jest z odpowiednią zawartością i jakością związków pektynowych.

Dżem

Produkuje się z miąższu owoców umiarkowanie lub nierozdrobnionych owoców, z dużym dodatkiem cukru (60%), duży stopień zgalaretowacenia. Trwałość zapewnia zawartość >65% suchej masy. Do produkcji dżem ów stosuje się surowiec wysokiej klasy, z każdego rodzaju owoców i jagód: truskawki, wi­śnie, porzeczki, agrest, morele, brzoskwinie. Surowce do produkcji dżemów: owoce świeże, pulpy sulfitowane i owoce mrożone. Dżemy dzielimy ze względu na zawartość cukru: niskocukrowe 40-45% ekstraktu i wysokocukrowe 63-65% ekstraktu. Do produkcji dżemów wysokosłodzonych stosuje się pektynę wysokometylowana, tworzy ona galaretę gdy ekstrakt jest powyżej 62% i pH - 3.Pektyna niskometylowana tworzy żele w obecności jonów wapnia i przy zawartości cukru i pH dowolnym. Schemat produkcji dżemów z pulp sulfitowanych:

Ocena surowca

Obliczanie wsadu

Gotowanie dżemu Pektyna,

Desulfitacja cukier, kwas

Opakowania

Rozlew dżemu

Utrwalanie powierzchni

Wieczka

Zamykanie

Mycie i chłodzenie

Etykietowanie

Magazynowanie

Zużycie owoców lub pulpy na 1000 kg dżemu jest wielkością stałą. Dodatek pektyny, kwasu, cukru -jest zmienny i zależy od zawartości tych składników w surowcu. Część cukru może być zastąpiona syropem skrobiowym. Zapobiega to krystalizacji cukru, nadaje połysk.

Optymalne warunki powstawania galaret pektynowych: 62-68% cukru, 1% kwasów organicznych i 0,7% pektyn. .Gotowanie dżemu ma na celu: desulfitację, podgęszczanie, wyrównanie stężeń cukru, częściowy rozkłada protopektyny, częściowa inwersja sacharozy, odpowietrzanie. Czas gotowania nie powinien być dłuższy niż 30 minut. Gotowanie uwalnia pektyny związane w owocach w postaci protopektyny. Ale długie gotowanie prowadzi do hydrolizy pektyn. Dla przyspieszenia gotowania można doprowadzić przecier ogrzany do 100° C. Usuwa się przez to powietrze i nie ma pienienia w czasie gotowania. Podczas gotowania - miesza się produkt by uniknąć przypalania. Temperatura gotowania 60-65° C (pod zmniejszonym ciśnieniem), w końcu gotowania ogrzewa się do 90° C dla pasteryzacji.

Urządzenia wypame stężające przeciery:

-kotły z płaszczem parowym - płaskie z uwagi na zwiększenie powierzchni w stosunku do objętości, zazwyczaj wywracalne; - kotły z wężownicą; - urządzenia wypame próżniowe.

Obniżenie ciśnienia obniża temperaturę wrzenia. Stosowanie niższych ciśnień ma na celu:

1. Przyspieszenie tempa odparowywania wody, większa różnica temperatury pomiędzy płaszczem parowym (135° C) a temperaturą wrzenia dżemu (65° C)

2. Umożliwienie wykorzystania niskoprężnej pary dla celów ogrzewczych.

3. Przeprowadzenie koncentracji w niższej temperaturze, przy jednoczesnym wyeliminowaniu tlenu - poprawia się smak, zapach, barwa i zawartość witamin (50-75%).

Urządzenie próżniowo-wypame składa się z kotła wyparki, kondensatora (skraplacza), pompy próżniowej do usuwania powietrza z aparatu. Wydajność wyparek próżniowych przekracza 200 kg wody/1m²/godz. Skraplanie oparów redukuje ciśnienie, co działa ssąco na opary z przestrzeni kotłowej. Po ugotowaniu dżemy rozlewa się na gorąco i utrwala się powierzchnię lampami promiennikowymi. Ogrzanie powierzchni dżemu, odparowanie wody, tworzy się skórka, ogrzewa górna część opakowania - zniszczenie mikroflory. Stosuje się lampy promiennikowe w odległości 4 cm od powierzchni dżemu. Czas naświetlania 4 min. Powierzchnię dżemu można też wyjaławiać poprzez natrysk pary pod wieczko podczas zamykania, lub rozpylenia na powierzchni dżemu 5% wodnego roztworu sorbinianu sodu. Mycie i chłodzenie opakowań w tunelach z natryskami zimnej wody. Stosuje się też silny podmuch chłodnego powietrza.

MARMOLADA

Przecier

Desulfitacja i wstępne zagęszczanie

Zagęszczanie właściwe

Cukier Rozlew do opakowań

termoforowanych

Przygotowanie opakowań

Napełnianie opakowań

Schładzanie

Utrwalanie powierzchni

Zamykanie opakowań

Magazynowanie

Jest to umiarkowany koncentrat przecieru sporządzonego z jednego lub kilku rodzajów owoców, z dodatkiem 40-60% cukru, konsystencji jednolitej, umiarkowanym zgalaretowaceniu. Typowa proporcja: 50 kg przecier, 50 kg cukru - zagęszczenie do 80 kg, czyli 1,67 krotne zagęszczenie przecieru. .

Marmolada może zawierać dodatki w postaci, syropu skrobiowego, pektyny, kwasów organicznych, barwników i środka konserwującego. Nie mogą zawierać sztucznych środków aromatyzujących. Cechą charakterystyczną jest smarowność oraz pewien stopień zgalaretowacenia i szklistości. Marmolada jest produktem o smaku słodkim, lekko kwaśnym i zapachu typowym dla użytych owoców. Kwasowość 0,5-1,5% kwasu jabłkowego, konsystencja jednolita, umiarkowanie zgalaretowana. Nie mogą być wyczuwalne zmiany wywołane rozkładem cukru.

Podstawowy surowiec - owoce świeże lub zakonserwowane termicznie lub chemicznie. Podstawowy surowiec -jabłka, w mniejszym stopniu śliwki, wiśnie, truskawki i inne jako dodatek .

Do produkcji marmolady nadają się jabłka we wczesnej dojrzałości ze względu na wyższą zawartość pektyn. Mogą być stosowane tzw. spady niezbyt dojrzałe twarde owoce bogate w pektyny i kwasy organiczne. Owoce o zdecydowanej barwie. Kształt dowolny z niewielkimi, świeżymi uszkodzeniami mechanicznymi. Nie nadaje się surowiec nadpsuty, zanieczyszczony. W marmoladach jabłka stanowią 50-85% wsadu. Dodatek owoców szlachetnych nie powinien być mniejszy niż 25%. Fazy procesu technologicznego:

1. przygotowanie przecieru lub miazgi;

2. podgrzewanie

3. desulfitacja

4. zagęszczanie

5. dodatek cukru

6. rozlew

Surowiec -pulpy lub przeciery konserwowane chemicznie (SO₂). Owoce duże w postaci przecierów. Owoce mniejsze (wiśnie, borówki, truskawki, agrest) jako pulpy lub miazgi. które później przed rozpoczęciem produkcji marmolad przeciera się. Gotowanie odbywa się w aparatach wyparnych. gdyż jest szybsze odparowanie wody. Ilość odparowanej wody nie przekracza 45-50% ciężaru przecieru. Zazwyczaj na początku podgęszcza się przecier podstawowy (jabłka), następnie dodaje się około polowy ilości cukru i owoce szlachetne, a następnie resztę cukru i pektynę. Przez stopniowe dodawanie surowców unika się rozkładu pektyn, utraty barwników i aromatu. W czasie wstępnego odparowania następuje desulfitacja w czasie 10-15 minut. Kontrolę zagęszczania marmolady - refraktometrem. Ugotowana marmolada ma mieć nie tylko odpowiedni stopień zagęszczenia ale i właściwą zdolność krzepnięcia.

Rozlew do naczyń na gorąco do : beczek, wiader, dużych puszek, słoików, kubków kanonowych, skrzynek (do twardych marmolad), obecnie coraz częściej do małych pojemników z tworzyw sztucznych. Z uwagi na schnięcie marmolady, w czasie jej wysychania daje się 2% nadwagę. Naczynia duże nie są zamykane hermetycznie. Pozostawia się otwarte na przeciąg 12-24 godzin dla uzyskania podsuszonej skórki. Następnie powierzchnie marmolady przykrywa się krążkiem pergaminowym , uprzednio zanurzony w roztworze kwasu benzoesowego. Małe opakowania - słoiki - pasteryzuje się w 85-90 ° C. POWIDŁA

Jest to produkt uzyskany ze śliwek węgierek. Wyrób gotowy ma około 54% ekstraktu., uzyskany drogą podgęszczania przecieru, w zasadzie bez dodatku cukru. W praktyce przemysłowej stosuje się niewielki dodatek cukru. Trwałość im zapewnia wysoka kwasowość i zawartość cukru. Powidła są popularnym produktem krajów Europy środkowej i południowo-wschodniej - tam gdzie są duże sady śliwkowe. Cechy charakterystyczne powideł: łatwość wyrobu, trwałość produktu, charakterystyczny smak i aromat, smak umiarkowanie słodki, małe zużycie cukru. Powidła różnią się od marmolad mniejszym stopniem zgalaretowania (w następnie drugiego ogrzewania), większym wsadem owoców w stosunku do końcowego produktu, niż przy marmoladach. Śliwka węgierka, jak i inne pestkowe, zawiera znacznie więcej glukozy niż fruktozy i dlatego dobrze znosi długie ogrzewanie , wytwarza się wówczas charakterystyczny smak powideł, jako rezultat umiarkowanego odwodnienia i utlenienia cukrów (fruktozy). Fruktoza wykazuje szczególną wrażliwość na ogrzewanie -brązowieje i wykazuje przyrost kwasowości na skutek utleniania i innych przemian prowadzących do powstania związków kwaśnych. Ogrzewana w roztworach kwaśnych ulega odwodnieniu i przejściu na oksymetylofurfurol, kwas lewulinowy, mrówkowy i inne. Zmiany smakowo-zapachowe charakterystyczne dla powideł śliwkowych są też wynikiem powstawania pewnych produktów kondensacji cukrów oraz cukrów z kwasami aminowymi lub zasadami aminowymi. Zmiany fizyczne, zachodzące przy zagęszczaniu powideł, spowodowane są głównie utratą wody - skoncentrowanie suchej masy, osiągnięcie konsystencji pasty i trwałości wskutek koncentracji cukrów i kwasów. Łącznie z woda ulatnia się znaczna ilość składników aromatu, wyższych alkoholi, aldehydów, ketonów, estrów i kwasów lotnych. Koncentrat w wyniku zagęszczenia wykazuje ciemną barwę. Zmiany chemiczne podczas gotowania powideł są następstwem:

1. częściowej hydrolizy pektyn

2. daleko posuniętej hydrolizy sacharozy

3. częściowego rozkładu cukrów prostych (karmelowy smak i zapach)

4. powstawania ciemno zabarwionych produktów kondensacji cukrów prostych i niektórych kwasów z białkami i aminokwasami

5. częściowego rozkładu czy utleniania barwników i witamin.

Śliwki węgierki zawierają około 17-18% suchej masy, w tym 8-9% cukrów, kwasowość 0,7-1%. Technologia produkcji powideł: mycie w wodzie ciepłej (40-45° C) z ewentualnym dodatkiem 1-2% sody do emulgowania warstwy wosku, rozparzanie - w rozparzaczu ciągłym (np.Heborta), przecieranie na przecieraczkach sprężynowych (pestki) o otworach nie > 1,5 mm. Wydajność 85-90% (odpad pestki, szypułki), zagęszczanie - w aparacie wyparnym próżniowym. Dodatek cukru: 200 kg przecieru, 30 kg cukru i całość zagęszcza się do 100 kg produktu. Powidła mogą być produkowane z pulp sulfitowanych, ze świeżych lub mrożonych owoców. W przypadku produkcji z pulp sulfitowanych przecier desulfituje się w temperaturze około 70° C pod zmniejszonym ciśnieniem z ciągłym mieszaniem gotującej się masy. Po desulfitacji i podgęszczeniu przecieru do około 34%, dodaje się wyliczoną ilość cukru, ciągle mieszając, do całkowitego jego rozpuszczenia. zagęszczeniu powideł do 54%, likwiduje się próżnię, a zawartość wyparki podgrzewa się do temperatury 90° C w celu spasteryzowania.

11. SUSZARNICTWO

Suszarnictwo jest jednym z najstarszych sposobów utrwalania żywności, gdyż w czasach przedhistorycznych człowiek odkrył możliwość suszenia żywności na słońcu i wietrze. Trwałość suszonej żywności oraz prosty, nie wymagający dużych nakładów pracy i środków proces - zadecydował, że do chwili obecnej korzysta się z tej metody. Trwałość ta jest wynikiem wytworzenia w produkcie "suchości fizjologicznej", czyli stanu . w którym stężenie części rozpuszczalnych (cukrów, soli. i innych ) w pozostałej jeszcze w suszu wodzie, jest tak duże. Że uniemożliwia rozwój drobnoustrojów. W tradycyjnych metodach suszenia - usunięcie wody z produktów następuje w podwyższonej temperaturze i intensywnym owiewie powietrza. W tych warunkach szereg składników suszonej żywności ulega niekorzystnym przemianom utleniania, karmelizacji. denaturacji. odparowaniu olejków eterycznych i innych. Wadą suszenia tradycyjnego na słońcu jest : utlenianie witamin C i A. długotrwałe działanie enzymów(oddychanie) i drobnoustrojów, ciemnienie produktów. Suszenie na wietrze w klimacie umiarkowanym daje lepszy jakościowo susz z ziół i roślin zielonych - zachowanie barwy i aromatu. Mniej zależy od pogody gdy przebiega w szopach. Suszenie ciepłem sztucznym: dymowe - ogrzewanie bezpośrednie, gazy ze spalania drzew, zmieszane z powietrzem przechodzą przez sita. Ogrzewanie powietrzem: pośrednie - system rur i kaloryferów ogrzewanych parą lub wodą przedmuchiwanie powietrza ogrzewającego się od elementów grzejnych.

Zalety suszenia: prosta technologia, nieskomplikowane urządzenia, mała masa suszu, niższe koszty transportu. opakowania i składowania.

Wady suszenia: znaczne ubytki związków aromatycznych, konieczność stosowania paroszczelnych opakowań. gdyż susz jest higroskopijny, susz musi być chroniony przed szkodnikami, susz a zwłaszcza warzywny ma ograniczoną trwałość.

Przebieg procesu suszenia

Schnięcie materiału wilgotnego o konsystencji stałej zaczyna się od powierzchni - jako następstwo różnicy w prężności pary w warstwach powierzchniowych i w otaczającym powietrzu, jeśli suszenie odbywa się sposobem owiewowym. Suszenie jest dyfuzyjno cieplnym procesem wymiany masy. Siłą motoryczną jest różnica prężności pary. Ogrzanie sprzyja zwiększeniu różnicy prężności pary, ponieważ powietrze ogrzane staje się mniej nasycone

wilgocią. Drugim czynnikiem sprzyjającym dyfuzji pary do powietrza jest ruch powietrza. Warunkiem utrzymywania się procesu schnięcia jest dyfuzja wody z głębszych partii cząstek materiału do powierzchni. Zależy to od struktury materiału. Dyfuzji wody sprzyja porowatość materiału. W kanalikach działa siła włosowatości w stosunku do cieczy o własnościach zwilżających. Jest to czynnik działający zasysająco na wilgoć w głębszych warstwach. Dalszym czynnikiem zasysającym to spadek ciśnienia w kanalikach w skutek ulatniania się wody. Przy budowie komórkowej materiału suszonego , dyfuzja ma dość skomplikowany charakter z uwagi na komórki, przestrzenie komórkowe i półprzepuszczalny charakter błon komórkowych. Po zdenaturowaniu składników błony komórkowej wskutek ogrzewania, błony tracą w pewnym stopniu swój półprzepuszczalny charakter i może zachodzić dwukierunkowe przepuszczanie wody. Wówczas woda może swobodnie dyfundować przez ściany komórek do przestrzeni międzykomórkowej lub z jednej komórki do drugiej. Istotą procesu suszenia jest hamowanie rozwoju drobnoustrojów w środowisku o niskiej aktywności wodnej,

Aktywność wodna:

a_w =

n = m/M_cz

n₁ - liczba moli rozpuszczalnika

n₂ - liczba moli substancji rozpuszczonej

Rozwój drobnoustrojów ogranicza a_w środowiska, a nie bezwzględna zawartość wody. Graniczne wartości a_w umożliwiające rozwój drobnoustrojów: bakterie - 0.9; drożdże - 0,88; pleśnie -0,8; bakterie halofilne - 0,75; pleśnie kserofilne - 0,65; drożdże osmofilne - 0.61. Przy; a_w = 0,8 - 0,85 zepsucie każdej żywności do 2 tygodni; a_w = 0,75 znaczne opóźnienie zepsucia; a_w =0,65 zepsucie po 1,5-2 latach. Obniżanie wody w suszach warzywnych 10-14% chroni od zepsucia mikrobiologicznego. Następuje szybkie tempo reakcji brązowienia (Mailarda), enzymy działaj ą też poniżej 55% wody. Powyżej 14% wilgotności pleśnieje susz warzywny; .>24% wilgotności pleśnieje susz owocowy. W warzywach -10-5% zawartości wody - przeciwdziałanie nieenzymatycznemu zbrunatnieniu W powietrzu wilgotnym - susz z niską zawartością wody - pochłania wodę, aż do momentu wyrównania prężności pary w otoczeniu i samym materiale. Powietrze o 20° C jest już za wilgotne dla przeciętnego suszu, gdy wilgotność względna przekroczy 70%.

Warunki suszenia

Proces schnięcia

Suszenie opiera się na tendencji do wyrównania wilgotności dwóch stykających się środowisk: owoce i warzywa

• bogate w wodę, powietrze - ubogie w wodę, przejmuje wodę, ale zależy to od temperatury i jego suchości. Surowiec w pierwszym stadium suszenia, zwłaszcza gdy był blanszowany - szybko oddaje wodę ponieważ :

•temperatura materiału suszonego znacznie niższa od wskazań termometru suchego; - woda paruje ze swobodnej powierzchni.

Drugie stadium - stały spadek tempa oddawania wilgoci - surowiec ma temperaturę zbliżoną do wskazań termometru suchego. Woda przesuwa się za pomocą dyfuzji i sił kapilarnych.

Pomiędzy temperaturą powietrza w suszami, a temperaturą surowca - jest różnica, rym większą im więcej wody zawiera surowiec. Ulatniająca się woda pochłania znaczne ilości ciepła - co ochładza surowiec. W początkach suszenia różnica może przekroczyć 30° C. Różnica wskazań temperatur przez termometr suchy i mokry - jest miarą zdolności suszących powietrza. Przeciętnie w przeciwprądzie - różnica powinna wynosić 10 -15° C. Gdy szybkość uchodzenia wody z części przypowierzchniowych jest szybsza od tempa przemieszczania wilgoci z części wewnętrznych ku powierzchni - to niepożądane zjawisko - tworzenie się skorupy na powierzchni - utrudnia wyprowadzenie wody ze środka - "duszenie się". Zachodzi to zwłaszcza w owocach. Unikanie - na początku , nie stosowanie zbyt suchego powietrza. Suszenie zbyt gorącym - "zapiekanie" - częściowe odwodnienie fruktozy. Czas suszenia zależy od : - chłonności wodnej powietrza - temperatury, wilgotności, ruchu powietrza; rozdrobnienia surowca , zawartości w nim wody, właściwości surowca, technologii suszenia - blanszowania.

Systemy suszenia

Do suszenia owoców i warzyw nadają się tylko te systemy, w których surowiec jest nieruchomy i tylko od czasu do czasu zmienia miejsce z sitem lub na taśmie. Nieodpowiednie systemy: walcowe, bębnowe, rozpyłowe zalecane są one do suszenia: miazg, przecierów i soków. Do suszenia owoców i warzyw najczęściej używa się suszarnie owiewowe: szafkowe, komorowe, tunelowe, taśmowe. W mniejszym zakresie suszenie próżniowe, sublimacyjne, mikrofalowe, pianowe, ekspandowe, kraterowe, osmotyczne i inne. Dobry system suszenia powinien zapewniać: najniższe straty cieplne; równomierny przepływ powietrza, jednakowe ogrzanie powietrza; w jednakowym stopniu odwadnianie surowca znajdującego się w płaszczyźnie prostopadłej do ruchu powietrza. Osiąga się to przez: - unikanie zbyt szerokich przestrzeni w suszami w stosunku do kanałów ogrzewczych; -równomierne ustawienia grzejników, - właściwe ustawienie żaluzji aby był równomierny dopływ powietrza. Wielkość suszami charakteryzuje: - łączna powierzchnia tac; - szybkość przepływu powietrza (2,5-6 m/sek). W suszarnictwie tradycyjnym suszy się surowce ogrzanym powietrzem. Na odparowanie 1 l wody trzeba przepuścić około 35 000 l powietrza. Stwarza to niezwykle silne warunki utleniania.

Dlatego postęp w technologii suszenia polega na:

• skróceniu czasu suszenia

• ograniczeniu kontaktu z powietrzem

• obniżeniu temperatury suszenia

• ułatwieniu odparowania wody drogą: - zwiększania powierzchni odparowania, zmniejszania ciśnienia. Suszenie pianowe

Suszenie w warstwie spienionej stosuje się do odwadniania żywności płynnej: koncentratów soków owocowych i warzywnych. Proces polega na spienieniu płynu i owiewowym wysuszeniu utworzonej piany. Piana, przygotowana do suszenia, musi być odpowiednio wytrzymała na działanie sił mechanicznych i ciepła. Powinna być też dostatecznie płynna, by można ją było rozprowadzić na tacy suszarniczej, ale jednocześnie musi być wystarczająco sztywna, by zachować nadany jej kształt. Piana nie może ulegać destabilizacji pod działaniem podwyższonej temperatury. Większość produktów żywnościowych wymaga dodatku związków pianotwórczych i stabilizatorów piany. Stosuje się: monoglicerydy, rozpuszczalne białko soi, białko jaja kurzego, metylocelulozę i skrobię manioku. Najprostsze jest suszenie warstwy piany w suszarni komorowej lub taśmowej. Grubość warstwy piany wynosi zwykle około 3 mm, a temperatura powietrza zawiera się w granicach 50-85° C.

Suszenie pianowo-platkowe

Polega ono na suszeniu ciągłej wstęgi o grubości 0,25-1,0 mm na taśmie poruszającej się z szybkością 0,9 m/s. Taśma ogrzewana jest od spodu nasyconą parą wodną, a od góry gorącym powietrzem. Produkt osiąga temperaturę rzędu 75° C w czasie 40 sek., a wilgotność końcową 2-3% uzyskuje się po 40-70 sek.

Suszenie kraterowe

Polega ono na tym. że warstwę piany nakłada się na perforowane tace, a następnie przedmuchuje strumieniem powietrza o szybkości około 45 m/s. Strumień powietrza, przechodząc przez perforację tac, rozrywa warstwę piany tworząc kratery co znacznie zwiększa powierzchnię kontaktu czynnika suszącego z pianą. Sposób suszenia kraterowego jest trzystopniowy. W pierwszym stopniu przepływ powietrza jest współprądowy przy szybkości około 2 m/s i temperaturze 104 ° C. Do drugiego stopnia podaje się powietrze o temperaturze 55° C i szybkości 0.25 m/s w przeciwprądzie. Powietrze podawane do trzeciego stopnia ma temperaturę 77° C, szybkość 0,75 m/s i przechodząc przez tace w górę i dół uchodzi na zewnątrz mieszając się z powietrzem opuszczającym pierwszy i trzeci stopień. Metoda ta przydatna do suszenia soków o dużej lepkości, których z tego powodu nie można suszyć metodą rozpyłową. Porowata struktura produktu ułatwia rozpuszczanie. Produkt higroskopijny musi być odpowiednio opakowany. Po wysuszeniu porowatą masę zdejmuje się z tac i zgniata na proszek przepuszczają przez zgniatacz walcowy. Zgniatanie usuwa powietrze i wpływa na lepsze składowanie. Czas suszenia koncentratu pomidorowego do 2,5% wilgotności wynosi 65 minut.

Suszenie ekspandowe

Jedną z wad suszonych owoców i warzyw jest długi czas rehydratacji. konieczny do odtworzenia produktów do postaci jadalnej. Suszenie ekspandowe znacznie skraca czas rehydracji. sprowadzając go do rzędu kilku minut. W metodzie tej surowiec podsusza się konwencjonalnie do 28-35 % wilgotności. Kawałki podsuszonego surowca o wyrównanej wilgotności ładuje się do obracającego się i hermetycznie zamykanego cylindrycznego zbiornika , tzw. armatki i ogrzewa do uzyskania określonego ciśnienia w komorze. Nagłe otworzenie komory powoduje momentalną redukcję ciśnienia i gwałtowne parowanie przegrzanej wody w całej masie przerabianego surowca. Związana z tym procesem ekspansja objętości powoduje rozluźnienie i utworzenie wysoce porowatej struktury. Dosuszanie surowca do około 45% wilgotności prowadzi się konwencjonalnie przez około 3 godzin. uzyskując produkt łatwo odtwarzalny do postaci wyjściowej.

Suszenie ekspansyjne jest szczególnie przydatne do suszenia warzyw i soków owocowych. Suszone tą metodą np. mieszanka warzywna ma estetyczny, regularny kształt i bardzo dobre właściwości rehydratacyjne ( czas rehydratacji ekspansyjnie suszonego produktu. - kilka minut; czas rehydratacji tradycyjnego suszu- kilkadziesiąt minut). Koszt produkcji suszu ekspansyjnie suszonego jest o kilkanaście % większy od suszu otrzymanego metodą tradycyjną.

Suszenie osmotyczne

Osmozę można wykorzystać do usuwania wody z żywności o konsystencji stałej. Umożliwia znaczne odwodnienie tkanki połączone tylko z niewielkim przenikaniem składników ośrodka do wnętrza. Taki proces suszenia żywności nie wymaga stosowania podwyższonej temperatury, zapobiega stratom związków zapachowych i umożliwia zachowanie naturalnej barwy produktu bez konieczności stosowania np. SO₂. Próby wykazały, że stosują sacharozę krystaliczną i temperaturę 45-50 ° C, uzyskuje się redukcję masy surowca o połowę, w czasie 3 godzin. Owoce wstępnie poduszone osmotycznie można dosuszać w suszarni owiewowej lub próżniowej. Stosowanie niskich temperatur pozwala na dobre zachowanie termolabilnych składników. Wady: mała szybkość odwadniania, fugowanie składników rozpuszczalnych, np. kwasów organicznych. Jest to korzystne w przypadku owoców zbyt kwaśnych. Z owoców średnio i mało kwaśnych uzyskuje się produkt bardzo słodki. Produkt ma świeży, owocowy zapach i nieznacznie zmienioną barwę. Bardzo dobre rezultaty uzyskano stosując osmozę pod zmniejszonym ciśnieniem ( 10 mm Hg) z ciągłym usuwaniem pary wodnej. Pozwala to na zachowanie stałego stężenia roztworu osmotycznego. Osmoza w próżni pozwala na ciągłe i stałe utrzymywanie optymalnego stężenia roztworu cukru, usuwania powietrza ze środowiska i suszonego surowca. Proces suszenia osmotycznego przebiega 2-3 razy szybciej w przypadku owoców pokrajanych niż w całości, np. truskawki.

Suszenie próżniowe

Prowadzi się w hermetycznych komorach pod ciśnieniem około 12 mm Hg. Powietrze i parę wodną usuwa się pompą ssącą i skraplaczem. Produkt suszy się na tacach. Początkowa temperatura suszenia do 25° C, ostatnie 1 -2 h temperatura 60-65° C, przy ciśnieniu 2 mmHg. Czas suszenia 4-8 godzin. Półki w komorze hermetycznej ogrzewane gorącą wodą lub parą wodną.

Zalety: brak owiewu powietrza - małe utlenianie niska temperatura suszenia, dobra rehydratacja suszu, mało zmieniony aromat i smak produktu, krótki czas suszenia.

Wady: kosztowne urządzenia, okresowe suszenie, długi czas suszenia, droższa eksploatacja.

Suszenie sublimacyjne

Suszenie sublimacyjne polega na usunięciu wody z zamrożonych materiałów przez sublimację lodu. Usunięcie podstawowej ilości wody w drodze sublimacji lodu pozwala na zachowanie początkowej struktury produktu. Jednocześnie substancje rozpuszczalne w wodzie i unieruchomione w trakcie zamrażania nie przemieszczają się w produkcie podczas suszenia co w dużym stopniu ogranicza agregację związków wielocząsteczkowych. Niska temperatura produktów w pierwszym stadium suszenia i obniżenia zawartości wody w końcowym etapie odwadniania eliminują reakcje enzymatyczne i przebieg procesów mikrobiologicznych. Nieznaczna ilość tlenu w otaczającym środowisku pozwala na dobre zachowanie w procesie suszenia sublimacyjnego łatwo utleniających się składników żywności. Porowata struktura pozwala na ich szybkie odtworzenie w drodze rehydratacji Rozwój liofilizacji hamowany jest wysokim jej kosztem i małą trwałością gotowego produktu w powszechnie przyjętych warunkach magazynowania. Jakość liofilizowanego produktu zależy w dużym stopniu od warunków zamrażania (krystalizacja i szybkość zamrażania). Powolne zamrażanie - duże kryształy, większa porowatość - ułatwia rehydratację, prowadzi do denaturacji białek; Szybkie zamrażanie - małe kryształy, mniejsze uszkodzenia mechaniczne, gorsza rehydratacja, powstawanie substancji amorficznej. Podczas liofilizacji znaczne straty aromatów, pojawiają się nieenzymatyczne brunatnienie, denaturacja białek. Stosowanie niskich ciśnień utrudnia przenoszenie ciepła. Koszty liofilizacji są obecnie najwyższe spośród wszystkich metod suszenia żywności. Średni czas sublimacji lodu wynosi w groszku 4 godziny, fasolce 10 godzin, plastrowanych truskawkach 12 godzin. Koszt otrzymania kg suchej masy różnymi metodami suszenia

Suszenie Koszt suszenia w centach US/Kg sm

Walcowe 4,4

Rozpyłowe 4,4

Pianowo-płatkowe 8,8

Pianowe 13,2

Ekspandowane 17,6

Sublimacyjne 33,0

Technologia suszenia owoców i warzyw

Susz owocowy i warzywny - jest to produkt otrzymany ze świeżych owoców i warzyw jednego gatunku, poddany odpowiednim zabiegom technologicznym i wysuszony w stopniu zapewniającym trwałość. Susze owocowe otrzymuje się z owoców całych lub pokrojonych, obranych lub nieobranych ze skórki. Zawartość wody w suszonych owocach 20-25%, co praktycznie uniemożliwia rozwój drobnoustrojów. Ale ze względu na przeciwdziałanie procesom nieenzymatycznego ciemnienia obniża się zawartość wody do <10%, a nawet do 3% (susze liofilizowane). W Polsce susze jabłkowe i gruszkowe do 17% wody, śliwkowe do 22%, wiśniowe -20%. Suszone owoce zużywa się w przemyśle cukierniczym i piekarskim oraz do sporządzania kompotów.

Susze warzywne: buraki ćwikłowe, cebula, pietruszka, selery, pory, marchew, groch, fasola, kalafiory, pomidory używane do zup w proszku, sosów w proszku, przypraw ziołowo-warzywnych. Zależnie od rozdrobnienia są : całe (ziarna , ząbki , liście) krajane (skrawki, krążki, paski, kostki) grysik (3mm), mączka 0,5mm). Susze o zawartości wody 12% aby wykluczyć brązowienie należy obniżyć zawartość wody poniżej 10%.

Schemat technologii suszenia

l .Przygotowanie surowca (mycie, obieranie, rozdrabnianie); 2. Białkowanie (warzywa); 3. Siarkowanie

(owoce); 4. Suszenie; 5. Wyrównywanie wilgotności; 6. Sortowanie; 7. Pakowanie (prasowanie); 8. Składowanie.

Blanszowanie. Najlepsze parą. Ma na celu zachowanie barwy, witamin, poprawę cech kulinarnych, ułatwienie procesu suszenia. Blanszowanie przeprowadza się zwykle na tacach w tunelu, czas parowania 2-6 min. Po blanszowaniu natychmiast chłodzenie.

Siarkowanie. Przetrzymuje się obrane i ewentualnie pokrojone owoce w ciągu 15-30 min w atmosferze SO₂, pozwala na zachowanie białej barwy, zabija drobnoustroje, zwiększa przepuszczalność ścian komórkowych, ułatwia suszenie. Siarkowanie w specjalnych szczelnych komorach, podczas suszenia większość SO₂ ulatnia się, część ulega związaniu przez cukry. Wygodniej jest zanurzać owoce w 1-3% roztworze.

Załadunek. Surowiec suszy się na sitach aluminiowych. Załadunek 5-12 kg/m².

Suszenie. Ogrzewanie suszami najczęściej kaloryferami z gorącą parą lub wodą lub promieniami podczerwieni. Wentylację zapewniają wentylatory mechaniczne umieszczone w kanale ujściowym suszami, powietrze w suszami po przejściu przez tace z surowcem, może uchodzić na zewnątrz lub może być ponownie ogrzane i poddane do dalszego obiegu. Jest to system recyrkulacji, pozwala to na lepsze wykorzystanie paliwa. Recyrkulacji poddaje się 50-70% powietrza. Czym większa recyrkulacja, tym wolniejsze tempo suszenia. Suszenie bez recyrkulacji powoduje też zbyt szybkie schnięcie surowca i tworzenie się na powierzchni suszonego materiału skorupki.. W suszeniu przeciwprądowym zachowuje się cały czas korzystną różnicę temperatur między czynnikiem grzejnym a surowcem. Ale suchy i najbardziej wrażliwy surowiec spotyka się z powietrzem najgorętszym. Ponadto powietrze chłodniejsze wyprowadza mniejsze ilości pary wodnej. Straty cieplne są podwyższone. System jest dobry do suszenia warzyw, które są mniej wrażliwe na przegrzanie. Najlepsze systemy suszenia to kombinowane, np.: pierwsza faza we współprądzie, a dosuszanie w przeciwprądzie lub najpierw w przeciwprądzie a dosuszanie w finiszerze - kondycjonerze.

Czas suszenia śliwki 20-30 godz., gruszki połówki 15-25 godzin, jabłka 8-12 godz., warzywa 4-12 godzin. Optymalna wilgotność powietrza jabłka 20-30%, śliwki 50-55%, groszek 40%.

Czynności końcowe

Wyrównanie wilgotności w suszu - wysuszony produkt trzyma się przez kilka dni w płaskich skrzynkach dla pobrania pewnej ilości wilgoci i uzyskania przez to pewnej elastyczności - pakowanie. Susz przed zapakowaniem sortuje się pod względem wielkości i wyglądu. Gotowy susz pakuje się do puszek, skrzynek wyłożonych papierem pergaminowym, kartonów impregnowanych Susz w skrzynkach może być prasowany.

Badania jakości suszu - rehydratacja (uwadnianie), barwa, uszkodzenia mechaniczne, smak i zapach. konsystencja, czystość, zawartość wody, zanieczyszczenia

Przechowywanie suszu

Temperatura <25° C i wilgotność < 40% dla suszu nie pakowanego w hermetyczne opakowania, następuje stan równowagi z wilgotnością otaczającego powietrza. Szkodniki owady: mole i rozkruszki, zwalczanie SO₂, tlenek etylenu.

Suszarnie komorowe

Zaleta prosta konstrukcja, wadą jest mała wydajność, nierównomiemość suszenia, duża pracochłonność obsługi. Powyższych wad nie mają suszarki taśmowe.

Suszarnie taśmowe

Mają kilka taśm (3-5) o zamkniętym obwodzie, szerokości do 3 m i długości do 12 m, rozpiętych między wałkami. Przesuwające się taśmy znajdują się jedna nad drugą i tak ustawione, że surowiec wprowadzany na górna taśmę opada kaskadowo na następną, aż do ostatniej (dolnej) taśmy. Powietrze zewnętrzne zasysane przez wentylator przechodzi przez filtr i tłoczone jest przez nagrzewnicę parową lub wodną, a następnie do komór bocznych, osobno do dolnej i górnej suszami. W kanale za nagrzewnicą znajduje się czujnik pomiarowy, skąd sygnał przez układ automatycznego sterowania - przekazywany jest do zaworów sterujących w nagrzewnicy. Zadaną temperaturę ustawia się oddzielnie dla górnej i dolnej części suszami. Taśmy górne (1,11) i dolne (III, IV, V) mają niezależne napędy - umożliwiające regulację czasu suszenia każdej części. Każda część ma też osobne ciągi przygotowania powietrza. Do równomiernego załadunku taśmy I służy obrotowy zgarniacz, zsynchronizowany z szybkością przesuwu taśmy. Dodatkowo dwa rozgamiacze nad taśmą I wyrównują wysokość krajanki.

Suszarka 5- cio taśmowa ESO-1(polska) wydajność 10t/d; 3-taśmowa SH-200 (jug) - 2-5 t/d; 5-taśmowa 41 A (bułg.)-l,5-l,9 t/d.

Suszenie mikrofalowe w próżni

Energia pola elektro-magnetycznego przenikając do produktu zmienia się w ciepło. Można osiągnąć poziom energii cieplnej wielokrotnie większej niż w tradycyjnym suszarnictwie. Częstotliwość około2450 MHz, przenikalność do kilku cm (7-8 cm). Urządzenie do suszenia soków owocowych składa się z cylindra próżniowego długości 4m średnicy 650 mm i generatora fal o dużej częstotliwości. Wewnątrz cylindra, umieszczona jest taśma o szerokości 450 mm , posuwająca się z szybkością 1 do 30 m/godz. Produkt suszony, np. przecier owocowy , rozlewany jest na taśmę za pomocą pompy dozującej. W miarę przesuwania się wzdłuż cylindra poddany działaniu próżni i fal o dużej częstotliwości, produkt zaczyna pęcznieć i schnąć. Przy końcu cylindra specjalna obracająca się skrobaczka powoduje rozdrabnianie suchej gąbczastej masy, po czym przesiany przez sito proszek zostaje wydalony na zewnątrz przez specjalną śluzę, która umożliwia ciągły odbiór produktu wysuszonego bez likwidowania próżni, wynoszącej 1 do 20 mm Hg. Temperatura suszenia od 30 do 40 ° C; grubość warstwy suszonego produktu 100 mm.

12. METODY UTRWALANIA PRODUKTÓW OWOCOWO -WARZYWNYCH W OPAKOWANIACH HERMETYCZNYCH

W przemyśle owocowo- warzywnym wytwarza się produkty w postaci konserw, np. kompoty, konserwy z grochu, fasolki, różnorodne mieszanki warzywne oraz konserwy warzywno- mięsne, utrwala się je poprzez pasteryzację bądź sterylizację w naczyniach hermetycznych.

Operacje technologiczne w produkcji konserw apertyzowanych są następujące:

• dobór właściwych odmian o określonych cechach wyglądu, zapach, smaku, wartości odżywczej, konsystencji. zebrane w stanie niepełnej dojrzałości, ale pełnej wielkości i właściwie zabarwione, dające mało odpadów,

• przebieranie -usuwanie surowca uszkodzonego, zepsutego, niewymiarowego, niedojrzałego, przejrzałego, porażonego przez mikroorganizmy i szkodniki;

• mycie - usuwanie zanieczyszczeń i mikroflory;

• usuwanie części zbędnych - niejadalnych (skórki, pestek, nasion, gniazd nasiennych, szypułek itp.) obieranie;

• ewentualne krojenie, rozdrabnianie, przecieranie;

• sortowanie na grupy różniące się wielkością ze względów estetycznych, na równomierny stopień rozgotoowania, dobieranie czasu sterylizacji, usunięcie surowca z defektami, o niewłaściwym kształcie. operacja sortowania może być przed blanszowaniem lub po blanszowaniu.

• blanszowanie - krótkotrwałe obgotowanie dla inaktywacji enzymów, usunięcia części drobnoustrojów i powietrza, zmiękczenia i skurczenia tkanek, dodatkowego obmycia

• studzenie - dla ograniczenia strat termolabilnych składników surowca,

• napełnianie opakowań

• zalewanie - zalewą na gorąco dla ewakuacji powietrza, wypełnienie wolnych przestrzeni i skrócenia czasu pasteryzacji,

• odpowietrzanie -dla zmniejszenia ciśnienia w opakowaniu w czasie sterylizacji, ograniczenia utleniania, korozji, rozwoju mikroflory tlenowej, ułatwianie doprowadzenia ciepła sterylizacji;

• zamykanie - zapewnienie szczelności, zapobieganie wtórnemu zakażeniu po sterylizacji;

• wyjaławianie - zapewnienie trwałości produktu, zniszczenie mikroflory i enzymów surowca, ugotowanie wsadu;

• studzenie - ograniczenie strat składników termolabilnych i rozgotowania produktu;

• składowanie w chłodzonym magazynie najlepiej poniżej 5° C.

Wybrane zagadnienia z zakresu utrwalania konserw w opakowaniach hermetycznych .

Po apertyzacji gotowe produkty otrzymują, tzw. sterylność handlową, która pozwala na ich dłuższe magazynowanie.

Efekt sterylizacji produktów w opakowaniach hermetycznych uwarunkowany jest takimi czynnikami jak:

• mikrobiologiczna jakość surowca,

• czas i temperatura przebiegu procesu

• szybkość przenikania ciepła

Ze względu na przystosowanie drobnoustrojów do rozwoju w określonym pH, dzieli się konserwy owocowo-warzywne na:

1. Niekwaśne lub mało kwaśne pH>4,6 - surowce groszek, fasola, buraki, szparagi, szpinak, kapusta, ogórki mogą w nich rozwijać się Cl. Botulinum i beztlenowce;

2. Kwaśna pH 3,7-4,7 - pomidory, morele, gruszki, kapusta czerwona -zagrażają bakterie kwasu masłowego, beztlenowce;

3. Bardzo kwaśna pH<3,7 jagody, rabarbar, jabłka, wiśnie, kapusta kiszona, marynaty - drożdże, grzyby pleśniowe, bakterie kwasu mlekowego.

W produktach bardzo kwaśnych o pH<3,7 żadne bakterie przetrwalnikujące nie są zdolne do kiełkowania i rozwoju

Podstawowe czynniki decydujące o termicznym utrwalaniu konserw

Wpływ czasu i temperatury na aktywność mikroorganizmów

Ilość i jakość mikroflory konserw owocowych i warzywnych uzależniona jest przede wszystkim od parametrów technologicznych obróbki wstępnej. Dlatego podstawowym celem utrwalenia gotowego produktu jest zniszczenie pozostałych przy użyciu drobnoustrojów występujących w postaci wegetatywnej lub przetrwalników, zróżnicowanych pod względem odporności termicznej o ile komórki wegetatywne drożdży i pleśni zostają zabite natychmiast to trudności napotyka się w niszczeniu przetrwalników bakteryjnych, charakteryzujących się znaczną odpornością na ogrzewanie, zwłaszcza gram dodatnie. W postaci wegetatywnej drobnoustroje są zawsze mniej ciepło odporne w porównaniu z formami przetrwalnikującymi tego samego gatunku. Największa różnica występuje pomiędzy przetrwalnikami a formami wegetatywnymi bakterii. Najbardziej ciepłoodpome. wegetatywne formy bakterii nie wytrzymuj ą zazwyczaj ogrzewania powyżej 100° C, podczas gdy formy przetrwalnikowe wytrzymują niekiedy temperaturę 120° C w ciągu kilkudziesięciu minut. Drugą pod względem ciepłoodpomości grupę drobnoustrojów stanowią pleśnie, które giną w temperaturze 80 - 100° C przy czym zarodniki są zazwyczaj bardziej oporne w porównaniu do innych form. Najszybciej ulegają inaktywacji drożdże, ale zarówno formy wegetatywne jak i zarodniki giną poniżej 100° C. Wyjątek stanowią drożdże osmofilne. które mogą wytrzymywać ponad 20 min. w temperaturze 100° C.

Przytoczone przykłady ciepłoodpomości wskazują, że najistotniejszym zadaniem apertyzacji jest przede wszystkim zniszczenie przetrwalników bakterii. Odporność na ogrzewanie zależy nie tylko od:

rodzaju drobnoustrojów, ich stanu fizjologicznego oraz cech gatunkowych, wielkości i wieku komórek, ilości komórek poddanych ogrzewaniu ale również warunków środowiska, obróbki termicznej przed sterylizacją.

Spośród czynników środowiska największy wpływ na cieploodporność drobnoustrojów wywiera stężenie jonów wodorowych. Najwyższą ciepłoodpomość tj. wytrzymałość na działanie wyższych temperatur wykazują, przetrwalniki bakterii w granicach pH 6.0 - 7.0, stąd szczególna trudność występuje przy wyjaławianiu konserw mało kwaśnych. Obniżenie pH od 4,5 skraca czas śmierci drobnoustrojów dziesięciokrotnie a obniżenie pH z 4,5 do 3,5 nawet kilkanaście razy.

Czas śmierci jest to długość okresu ogrzewania w danej temperaturze potrzebna do zniszczenia kultury drobnoustrojów do określonego poziomu.

O prawidłowym i skutecznym przebiegu sterylizacji decyduje nie tylko jakość drobnoustrojów ale również i ich ilość. To ilość przetrwalników bakterii w środowisku przede wszystkim decyduje o czasie śmierci cieplnej drobnoustrojów. Im więcej przetrwalników tym dłuższy czas ogrzewania wymagany jest do uzyskania pożądanego stopnia wyjałowienia.

Określenie temperatury i czasu niezbędnego dla właściwego przeprowadzenia procesu wymaga znajomości krzywej niszczenia drobnoustrojów D = f (temp.) oraz krzywej penetracji ciepła do wnętrza konserwy Temp = f(czas).

Odkładając na osi X czas ogrzewania w danej temperaturze, a na osi Y logarytm liczby żywych drobnoustrojów, otrzymujemy współzależność krzywej przeżywalności. Z przedstawionego wykresu można odczytać, że im wyższa temperatura tym szybszy i skuteczniejszy jest ten proces. Termiczne zniszczenie drobnoustrojów opisuje się równaniem szybkości reakcji jednocząstkowej pierwszego rzędu. Oznacza to, że w tych samych jednostkach czasu ginie ta sama ilość pozostałych przy życiu komórek. Jest to logarytmiczny porządek obumierania.. D - czas dziesięciokrotnego zmniejszenia liczby drobnoustrojów, tj. o jeden cykl logarytmiczny. Czas sterylizacji przy danej szybkości niszczenia, zależy od logarytmu początkowej ilości drobnoustrojów, im wyższe początkowe stężenie drobnoustrojów -tym potrzebny jest dłuższy czas sterylizacji. Parametr D wyznacza czas ogrzewania przy danej stałej temperaturze - dla ilości przeżywających komórek.

Otrzymujemy równanie:

Ig N = Ig No - 1/DT gdzie T -czas. No -początkowa ilość komórek, N - przeżywająca ilość komórek.

Krzywa szybkości śmierci cieplnej drobnoustrojów wyraża zależność między ilością drobnoustrojów a czasem potrzebnym do ich zniszczenia. Znając D można wyznaczyć czas ogrzewania w stałej temperaturze dla ilości przeżywających komórek (N).

Wartość współczynnika D oznacza czas w min. w ciągu, którego liczba komórek drobnoustrojów ogrzanych w określonej temperaturze, zostaje zmniejszona dziesięciokrotnie. Wartość tę uzyskuje się doświadczalnie, ogrzewając w ustalonej temperaturze komórki lub przetrwalniki testowego drobnoustroju w ciągu określonego czasu. W USA za wzorcowe warunki ustalono wartość D dla przetrwalników Clostridium i dla Bacillus w temperaturze 121,1° C.

W procesie sterylizacji żywności temperatura nie jest stała. Najpierw rośnie, a później opada. Aby wyznaczyć skuteczny czas sterylizacji, trzeba wyznaczyć zależność "D" od temperatury, krzywa lgD=f(T). Uzyskujemy wartość "z" - która określa nachylenie krzywej do osi x i informuje o ile stopni trzeba podnieść temperaturę, aby czas ogrzewania skrócić 10 -krotnie.

Z krzywej można otrzymać równanie wykładnicze dla danej temperatury T_r dla wartości D_r

D=D_rx10^{Tr - T/Z}

Gdzie D- czas śmierci cieplnej w min dla danej temperatury;

D_r - czas śmierci cieplnej w temperaturze wzorcowej;

Z - różnica temperatur potrzebna do 10x zmniejszenia czasu ogrzewania:

T_r -T różnica temperatur dla temperatury odniesienia a temperaturą badaną

Z krzywej czasu śmiertelnego przyjęto wartość F, która oznacza czas w minutach, potrzebny do zmniejszenia populacji przetrwalników do dowolnie niskiego poziomu w temperaturze 121°C.

Projektując parametry procesu sterylizacyjnego trzeba określić czas jego trwania i temperaturę procesu.

Odpowiednie dobranie temperatury i czasu sterylizacji dla poszczególnych grup konserw decyduje nie tylko o stopniu wyjałowienia, ale również o ich końcowej jakości, np. wartości odżywczej, odpowiednim smaku, zapachu, konsystencji, barwie strukturze itp.

Przy podnoszeniu temperatury wzrasta efekt sterylizacyjny, ale istnieje niebezpieczeństwo rozgotowania wsadu. Dlatego przy ustalaniu temperatury sterylizacji różnych konserw, tak ważne jest dokładne określenie jej czasu trwania. Racjonalne parametry sterylizacji winny cechować się najkrótszym czasem działania wysokiej temperatury Czas ten winien zapewniać zniszczenie drobnoustrojów w stopniu gwarantującym trwałość konserw. Osiąga się tzw. "sterylność handlową", to znaczy bez mikroflory patogennej dla konsumenta. Pozostające żywe drobnoustroje nie mogą się rozwijać gdyż są osłabione i nie maja sprzyjających warunków rozwoju brak tlenu, nieodpowiednie pH i inne.

W procesie utrwalania korzystnie jest stosować technikę HTST (High Temperature Short Time) Zastąpienie dłuższego czasu sterylizacji w niższej temperaturze - krótszym w temperaturze wyższej i mającego tą samą skuteczność, pozwala na ochronę witamin i cukrów i innych składników. Temperatury sterylizacji sięgają do 145° C HTST - daje lepsze zachowanie właściwości smakowych produktu.

Wykorzystanie tej metody możliwe jest tylko wtedy, gdy produkt nie zawiera opornie cieplne enzym i można go błyskawicznie ogrzać w całej masie do temperatury sterylizacji utrzymać w niej i błyskawicznie schłodzić. Odnosi się to do produktów płynnych i półpłynnych. Zasada HTST odnosi się także do pasteryzacji.

Podstawa teoretyczna HTST: ze wzrostem temperatury sterylizacji jest większa szybkość inaktywacji drobnoustrojów niż destrukcja witamin i związków biologicznie czynnych.

W procesie utrwalania skuteczność procesu zależy od ogrzania produktu , istotny wpływ na przebieg i rozkład temperatur, mają następujące czynniki:

• konsystencja produktu,

• zawartość części stałych opakowania

• wielkość i rodzaj opakowania

• sposób sterylizacji (stacjonarny, rotacyjny)

• rodzaj czynnika grzejnego..

Sterylizacja produktów o konsystencji pastowej lub stałej, w których prądy konwekcyjne są bardzo słabe lub wcale ich nie ma, wymaga znacznie dłuższego czasu. Natomiast produkty rozmieszczone w zalewie, w których zachodzi podczas sterylizacji przemieszczanie ciepła jest szybsze , proces zachodzi szybciej.

Urządzenia do sterylizacji konserw w opakowaniach hermetycznych.

Urządzenia do sterylizacji powinny spełniać odpowiednie wymagania techniczne i energetyczne tak aby podstawowe parametry sterylizacji do których zaliczamy temperaturę i j ej funkcję w czasie, ciśnienie i jego funkcję w czasie, czas działania mogły być odpowiednio dobierane w sposób optymalny i możliwy do powtórzenia.

Autoklawy mogą być pionowe i poziome, stacjonarne i rotacyjne, ogrzewanie może być parą wodną, wodą (ciśnienie hydrostatyczne), powietrze, płomieniem lub prądami wysokiej częstotliwości

Autoklaw leżący służy do sterylizacji produktów w szklanych lub blaszanych opakowaniach hermetycznych. Częściami składowymi autoklawu są walczaki dolne stanowiące właściwy autoklaw, zasobnik wody na górze, wózki, rurociągi wody, pary i armatura. Zasada działania autoklawu polega na tym, że przed uruchomieniem zbiornik górny napełnia się wodą do jego wysokości otwierając zawory: główny, wodny i odpowietrzający. Następnie ogrzewa się go wodę parą bezprzeponowo do temperatury 100° C wyższej od temperatury sterylizacji. Kocioł dolny załadowany konserwami i zamknięty pokrywą napełnia się gorącą wodą z zasobnika górnego. Woda spręża znajdujące się w kotłach powietrze, a gdy ciśnienie wzrośnie 0,08 - 0,1 MPa należy je utrzymać stale na tym samym poziomie podczas napełniania kotła wodą do wymaganego poziomu. Stałą temperaturę utrzymuje się poprzez termoregulator lub doprowadzenie pary. Przebieg pracy autoklawu zależy od tego jakie opakowania poddawane są pasteryzowane. Na przykład przy sterylizacji konserw w opakowaniach szklanych stosuje się tzw. poduszkę powietrzną. Chłodzenie konserw po sterylizacji odbywa się w kotle za pomocą zimnej wody pod ciśnieniem 0.3 - 0,4 MPa. wprowadzaną od dołu przez zawór wodny , jednocześnie woda gorąca jest odprowadzana do zbiornika górnego. Gdy temperatura spadnie do 20 - 25° C przerywany jest dopływ zimnej wody i utrzymywane jest ciśnienie 0.05 MPa przez 10 min.

Autoklawy stacjonarne do których zaliczany jest autoklaw leżący posiadają wiele mankamentów a najpoważniejszymi z nich jest nierównomierne ogrzanie poszczególnych warstw konserwy w opakowaniu jak również występowanie stref temperatur w różnych

miejscach kotła. Prowadzenie sterylizacji w takich warunkach może powodować przepasteryzowanie jak również niedopasteryzowanie tej samej partii konserw.

Autoklawy rotacyjne do których zaliczane są autoklawy obrotowe o działaniu ciągłym i okresowym eliminują mankament nierównomiernego ogrzania konserw, umożliwiając ogrzewanie jej zawartości bez przegrzewania warstw produktu przyległych do ścian opakowania. Podstawą procesu sterylizacji rotacyjnej odróżniającą go od sterylizacji stacjonarnej jest wprowadzanie w ruch opakowań z produktem. Powoduje to sztuczne wymuszanie konwekcji, które przyspiesza przenoszenie ciepła w treści konserwy w czasie sterylizacji i chłodzenia. Intensyfikacja wymiany ciepła zależy od szybkości obrotów, lepkości produktu, przestrzeni dylatacyjnej w opakowaniu i innych czynników.

W sterylizacji rotacyjnej stosuje się dwa rodzaje ruchu konserw:

a) przesuwanie opakowań z równoczesnym odwracaniem wokół osi pionowej system "Kochler - Ktchler"

b) odwracanie opakowań wokół osi poprzecznej (denko - wieczko)

• system "end - over - end"

Pierwszy system wykorzystywany jest w cylindrycznych rotacyjnych sterylizatorach o działaniu ciągłym, np.:

Sterilmatic firmy FMC, sterylizatory firmy Hema, Mather Plan i in.

System obracania opakowań w pozycji "denko - wieczko" mają rotoklawy o działaniu okresowym produkowane m. in. przez firmy Herman Stock - Niemcy, Jediństwo - Jugosławia. Phenix - Dania, J. Lagarde -Francja.

Zastosowanie jednego lub drugiego systemu rotacji uzależnione jest od rodzaju sterylizowanych konserw. Na przykład w przypadku konserw z zielonego groszku zalecana jest sterylizacja z osiowym obrotem puszek, ponieważ podczas obrotu denko-wieczko następuje wytrząsanie skrobi z ziaren i zmętnienie zalewy.

Ogólnie określa się, że zaletą autoklawów rotacyjnych, w których konserwy wykonują ruch obrotowy lub wahadłowy są:

• wyrównanie temperatury w całym wnętrzu autoklawu,

• krótki czas sterylizacji konserw w podwyższonej temperaturze, co wpływa dodatnio na jakość produktu i zwiększa wydajność urządzeń,

• możliwość sterylizacji konserw w opakowaniach o różnym kształcie i wielkości,

• możliwość modyfikowania procesu w zależności od aktualnych potrzeb.

Sterylizator obrotowy o działaniu ciągłym

Przykładem autoklawu obrotowego o działaniu ciągłym jest sterylizator "Sterilmatic", firmy FMC USA, w którym puszki wykonują ruch obrotowy dokoła osi aparatu i w pewnej fazie procesu dokoła (ruch wieczko denko) własnej .Zasadniczą częścią autoklawu jest poziomo ustawiony cylindryczny stalowy zbiornik, do sterylizacji i wstępnego chłodzenia pod ciśnieniem. Sterylizacja zachodzi w cylindrycznej poziomej komorze ciśnieniowej, w której w czterech zwojach przebiega podwójny łańcuch przenośnika drabinkowego z przytwierdzonymi do niego nośnikami puszek lub słojów, nośniki zbudowane są tak, że przy ruchu przenośnika opakowania toczą się w specjalnych prowadnicach, co w przypadku konserw w zalewie pozwala na mieszanie zawartości i ułatwia przenikanie ciepła do wnętrza puszki.

Sterylizator płomieniowy

W praktyce przemysłowej użytkowane są i inne sterylizatory np. płomieniowe "Steriflamme" działające w ten sposób, że konserwy są sterylizowane przez przechodzenie nad palnikami, w których spala się propan, gaz ziemny lub inny gaz palny. Podczas przechodzenia przez sterylizator puszki wykonują ruch obrotowy dokoła swojej osi. Sterylizacja w aparacie Sterilflame odbywa się pod ciśnieniem atmosferycznym, to znaczy bez przeciwciśnienia, co ogranicza jej zastosowanie tylko do małych puszek. Duże puszki ulegają podczas sterylizacji płomieniowej trwałym odkształceniom. Produkt przeznaczony do sterylizacji przed wprowadzeniem do sterylizatora odpowietrza się w temperaturze ok. 80° C. Puszki po podgrzaniu i zamknięciu kierowane są za pomocą transportera do podgrzewacza umieszczonego w górnej części sterylizatora. Po dwukrotnym przejściu puszek przez podgrzewacz (w czasie 6-7 min. produkt osiąga temperaturę 95° C) puszki przechodzą do następnej fazy - do fazy podgrzewania płomieniem do temperatury 126° C trwającej 2 min. Temperaturę sterylizacji utrzymuje się przez określony czas (8 -19 minut) przy przejściu opakowań nad następnym zespołem palników o słabym płomieniu (okres sterylizacji właściwej). Ostatnia faza to schłodzenie natryskiem wodnym trwającym 10 min. Różnica temperatur między zawartością puszki a płomieniem wynosi ok. 1000 °C, w związku z czym szybkość wzrostu temperatury jest bardzo duża. Ogrzanie zawartości opakowania od 90 do 135° C dla produktów ciekłych wynosi 2-3 min.

Do zalet sterylizatora płomieniowego należy zaliczyć:

• znacznie niższy koszt urządzenia w stosunku do innych sterylizatorów ciągłych;

• niższe niż w innych autoklawach zużycie energii cieplnej i wody

• prostsza obsługa i budowa;

• krótki czas sterylizacji pozwalający na zachowanie dobrej jakości sterylizowanych produktów.

Sterylizator płomieniowy ma jednak również wady:

• nie można sterylizować innych produktów jak tylko w opakowaniach blaszanych

• nie można sterylizować konserw w opakowaniach większych niż 1/1kg;

• kłopotliwe przestawienie sterylizacji na opakowania o innej wielkości np. z" na 1/1 kg. W innych rozwiązaniach zmierza się do zastosowania w sterylizatorach różnych nośników ciepła. Prowadzone są poszukiwania nośników, które byłyby skuteczniejsze, odznaczały się wyższym współczynnikiem oddawania ciepła niż woda lub para wodna. Pod uwagę brane są ciała stałe, gazy spalinowe, powietrze itd.

Sterylizacja ciągla w sterylizatorach hydrostatycznych

Zasada pracy sterylizatorów hydrostatycznych jest jednakowa i polega na tym, że konserwy są sterylizowane parą wodną, której temperatura może dochodzić do 130° C . Ciśnienie w komorze sterylizacji utrzymywane jest przez dwie kolumny 12 -18 m, wypełnione wodą i stanowiące zamknięcie hydrauliczne. Pierwsza kolumna jest jednocześnie sekcją, w której następuje ogrzewanie konserw, druga zaś stanowi część chłodzącą. Między kolumnami znajduje się komora sterylizacji do której doprowadzana jest para wodna. Każdy sterylizator hydrostatyczny składa się więc z trzech wyodrębnionych, zasadniczych części. Konserwy ładowane są automatycznie do specjalnych prowadnic, umocowanych na przenośniku i w nich przechodzą kolejno przez wszystkie kolumny. Kontrola i regulowanie procesu są również automatyczne. Do zalet sterylizatorów hydrostatycznych należy zaliczyć: bardzo wysoką wydajność, ciągłość działania, pełną automatyzację, małe zużycie pary i wody, równomierny rozkład temperatur, możliwość sterylizowania konserw w opakowaniach różnej pojemności.

Wadą sterylizatorów hydrostatycznych jest wysoki koszt inwestycji i skomplikowana budowa, nadają się do sterylizacji jednego asortymentu ze względu na długi czas dostosowania urządzenia do innych parametrów procesu.

Sterylizator "Hunister" jest zmodyfikowanym sterylizatorem hydrostatycznym, składającym się z 6-ciu kolumn o wysokości 4 m każda.

Sterylizator "Hunister" spełnia następujące wymagania techniczne:

• nadaje się do sterylizacji konserw zarówno w puszkach jak i słojach.

• umożliwia stopniowe ogrzewanie i chłodzenie słoików, bez występowania ich pękania na skutek szoku termicznego. (Największa dopuszczalna różnica temperatury wynosi 30° C)

• nadaje się do wszystkich stosowanych rodzajów zamknięć

• konserwy podczas całego procesu sterylizacji pozostają pod stałym zewnętrznym nadciśnieniem,

• temperatury w poszczególnych strefach sterylizacyjnych są dokładnie ustalone (odpowiednio dla produktu) przy jednoczesnej możliwości zmiany w szerokich granicach czasu nagrzewania.

• wymiary urządzenia są tak dobrane, żeby mieściło się ono w pomieszczeniu produkcyjnym średniej wielkości,

• temperatura wnętrza konserwy, np. dla groszku osiąga poziom 123 -125° C.

• istnieje możliwość niezależnego od siebie ustalania temperatur i ciśnienia w poszczególnych strefach sterylizatora,

• przepustowość urządzenia, np. dla groszku w słojach 1 litrowych wynosi 8 tys. sztuk/ godz. przy wartości F₀ = 10.

• charakteryzuje się niskim zużyciem pary i wody.

Wymagane podczas sterylizacji zewnętrzne nadciśnienie utrzymywane jest przez ciśnienie hydrostatyczny słupa wody, osiągane drogą kolejnego połączenia kilku niskich kolumn wodnych, dające w efekcie sumę ciśnienia hydrostatycznego odpowiadającego ciśnieniu jednego słupa wody o tej samej wysokości co kolumny, w ten sposób możliwe jest osiągnięcie wymaganego ciśnienia przez zastosowanie odpowiedniej ilości kolumn wodnych.

Na powierzchni pierwszej kolumny wodnej panuje ciśnienie atmosferyczne. Wartość ciśnienia hydrostatycznego w punkcie A, znajdującym się na głębokości H wynosi P = H * g ((gdzie g jest ciężarem właściwym wody). Ponieważ wysokość kolumny wodnej wynosi 4 m, to na głębokości 4 m (tj. na powierzchni drugiego lustra wody) panować będzie ciśnienie 0.4 atm. Utrzymanie wodnej kolumny w równowadze hydrostatycznej między drugim a trzecim lustrem wodnym osiągane jest za pomocą słupa powietrza znajdującego się pod ciśnieniem 0,4 atm. Również na powierzchni trzeciego lustra wodnego panuje ciśnienie 0,4 atm, a do niego dodane jest jeszcze ciśnienie hydrostatyczne w II kolumnie. Tak więc na powierzchni lustra wodnego, lezącego w II kolumnie na głębokości 4 m, panować będzie ciśnienie 0,8 atm.

W opisanym urządzeniu zastosowano 6 kolumn o wysokości 4 m połączonych szeregowo, co daje ciśnienie równe 2,4 atm. Ciśnienie powietrza w poszczególnych przestrzeniach powietrznych regulowane jest z dokładnością do 0,001 atm. i całkowicie zabezpiecza równowagę hydrostatyczną układu. Znajdujące się w równowadze hydrostatycznej kolumny mogą być ogrzewane niezależnie od siebie do dowolnej temperatury. Ogrzewanie wody i przestrzeni parowych osiągane jest przez wtrysk pan' przy automatycznej regulacji temperatury.

Jak już zaznaczono wysokość ciśnienia w danej przestrzeni osiągana jest za pomocą sprężonego powietrza, co powoduje, że ciśnienie jest zawsze wyższe od odpowiadającego danej temperaturze pary nasyconej. Fakt ten gwarantuje, że podczas całego procesu obróbki cieplnej pozostają pod stałym zewnętrznym nadciśnieniem. Podstawowym warunkiem równowagi hydrostatycznej jest stałość ciśnienia w przestrzeniach powietrznych. Warunek utrzymania ciśnienia z dokładnością do 0.001 atm. spełniono przez zastosowanie urządzenia regulującego, pracującego również na zasadzie hydrostatycznej. W urządzeniu tym wykorzystano wtrysk sprężonego powietrza. -Rozwiązanie to jest proste i tanie a możliwość jego awarii jest praktycznie wykluczona. Po napełnieniu wodą całego urządzenia następuje wtrysk powietrza do przestrzeni powietrznych, a równowaga hydrostatyczna osiągana jest po 40 min.

Charakterystyka wybranych sterylizatorów hydrostatycznych.

Wyszczególnienie Hydromadc Ameliorair Hydroflex

Stork Carvallo FMC

Temperatura sterylizacji °C

do 127 do 127 122

Czas trwania sterylizacji

w min. 10-120 11-16 13-100

Wydajność ilość puszek

na min. do 1500 do 900 do 475

Zużycie wody kg/kg 0,5 -1 0,8-1 0,5-1

Zużycie pary kg/kg 0,06 0,04 0,06-0,8

Wady i uszkodzenia konserw

Z licznych wad konserw owocowych, warzywnych i warzywno- mięsnych na szczególne omówienie zasługują bombaże wśród których wyróżnia się: fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne. Bombaże fizyczne uwidaczniają się przede wszystkim deformacją puszek lub metalowych zamknięć słoi i powodowane są zbyt dużym napełnieniem puszek, niedostatecznym odpowietrzeniem konserw lub ewentualnym mechanicznym ich uszkodzeniem. W wielu przypadkach bombaże fizyczne nie dyskwalifikują konserwy jako produktu spożywczego, jednak trzeba pamiętać, że tego typu uszkodzenia mogą być pośrednią przyczyną bombaży chemicznych i mikrobiologicznych.

Bombaże chemiczne spowodowane są reakcjami zachodzącymi pomiędzy źle zabezpieczoną powierzchnią blachy puszki a kwasami zawartymi w konserwie. Procesy chemiczne zachodzące w trakcie reakcji chemicznych ujawniają się w pierwszym okresie wstępną korozją związaną z wewnętrzną porowatością białej blachy, nagryzaniem powłoki cynowej, intensywną reakcją kwasów z żelazem i związanym z tym wydzielaniem wodoru, przeżarciem ścian puszki w wyniku długotrwałej korozji.

Szybkość korozji wzmaga obecność tlenu w przestrzeni wolnej puszki oraz obecność substancji utleniających, np. barwników antocyjanowych.

Bombaże mikrobiologiczne wywoływane są rozwojem wewnątrz puszki mikroorganizmów, wytwarzających gazy, np. siarkowodór, dwutlenek węgla amoniak itd.

W konserwach owocowych niedostatecznie spasteryzowanych mogą rozwijać się drożdże a w wyniku ich rozwoju powstaje nadmierna ilość dwutlenku węgla, który powoduje wydęcie wieczek lub uszkodzenie puszek.

W konserwach warzywnych, które z reguły są słabo kwaśne (pH w granicach 5-6) najczęściej można stwierdzić obecność: Bac. stearothermophilus. Bac. mesentericus. Bac. sublilis, Bac. sporogenes, Bac. welchii. Nadzwyczaj termoopome są przetrwalniki Bać. sublilis i Bać. mesentericus, które jednak przy dobrze przeprowadzonym odpowietrzaniu nie rozwijają się w konserwach i nie powodują zepsucia produktu. Znacznie groźniejsze dla konserw warzywnych są przetrwalniki Bac. sporogenes. Bac. amylobacter. Bac. welchii, Ch. butyricum i Ch. butulinum, które jako bardziej termoopome mogą częściej wywoływać zepsucie w konserwach przy sprzyjających dla ich rozwoju warunkach.

Konserwy warzywno- mięsne a wśród nich takie asortymenty jak: boczek wędzony z grochem lub fasolką w sosie pomidorowym, kiełbasę w sosie pomidorowym, boczek z kapustą zaliczane są do typu konserw średnio kwaśnych o pH 5 - 4,5, mogą wykazywać obecność mezofilnych beztlenowców przetrwalnikujących, np. Cl. botulinum, Cl. sporogenes. Cl. bifermentans - wykazujące własności proteolityczne oraz mezofilnych tlenowców - Bac. sublilis, Bac. mesentericus jak również innych jeszcze bakterii gnilnych. Psuciu się konserw nie musi towarzyszyć bombaż mikrobiologiczny. Istnieją również tzw. płasko -kwaśne formy psucia wytwarzające kwasy, bez fermentacji gazowej. Bakterie te należą do typowych termofilów i do rozwoju nie wymagają dużych ilości powietrza a jednocześnie rozwijają się w środowisku o niskiej kwasowości.

Konserwowanie metodą HPT [High Pressure Treatment]

Dotychczasowe metody konserwacji żywności są niedoskonałe, gdyż powodują zmiany: barwy, konsystencji, smaku i wartości odżywczej. Dlatego poszukuje się nowych, lepszych metod utrwalania. Od 1980 r prowadzi się badania nad zastosowaniem HPT. Stwierdzono, że HPT rzędu 300-500 MPa niszczy wegetatywne formy bakterii, drożdży i grzybów strzępkowych. Ponadto częściowo inaktywuje enzymy, ale nie niszczy: witamin, barwników, substancji aromatycznych, składników pokarmowych. Nie zmienia smaku dając wysokiej jakości zakonserwowany produkt. Z uwagi na powyższe zalety, przewiduje się, że w niedalekiej przyszłości tą metodą będzie utrwalona część produkcji z owoców i warzyw, mięsa i nabiału, zaliczane do tzw. "zdrowej żywności". Obecnie w Japonii, na skalę przemysłową podjęto produkcji: galaretek, dżemów, soków owocowych, mleka, jogurtów, serów, marynat, konserw mięsnych i rybnych.

2. Wpływ HPT na drobnoustroje

Wysokie ciśnienia [300-500 MPa] w temperaturze 23° C i w czasie 10 minut, mszczą drobnoustroje powodując:

• deformację jądra komórkowego,

• zniszczenie błony komórkowej;

• wypłynięcie protoplazmy z komórki;

• częściową inaktywacje enzymów.

Jeśli HPT gwałtownie się redukuje, to powyższe skutki można osiągnąć niższym ciśnieniem. Podobnie, stosując temperatury 40-50° C, można obniżyć letalne ciśnienie do 50-70 MPa/10 min. Uwaga: HPT nie niszczy przetrwalników bakterii. Ale przetrwalniki nie mogą się rozwijać w kwaśnym środowisku, stąd utrwalanie przetworów kwaśnych z owoców i warzyw kwaśnych jest ułatwione.

3.Wpływ HPT na enzymy

Jest on zróżnicowany dla poszczególnych enzymów. W niektórych przypadkach HPT aktywuje enzymy [amylazy, proteazy], a w innych wywołuje inaktywacje [peroksydazy, esterazy pektynowe]. Ciśnienie rzędu 600 MPa w ciągu 10 min w 23° C, redukuje 80-90% aktywności wyjściowej esterazy pektynowej. Te zjawiska tłumaczy się faktem, że HPT wywołuje denaturacje białka, które może być odwracalna lub nieodwracalna. zależnie od rodzaju i budowy białek. Ponadto HP może spowodować zmiany w ułożeniu atomów lub grup atomowych w cząsteczce wokół pojedynczego wiązania [konformacja], co może zwiększać aktywność enzymów lub je inaktywować, w zakresie ciśnień 100-400 MPa. Podobnie modą działać procesy dysocjacji [rozpadu związku chemicznego na składniki] lub asocjacji [łączenia się związków chemicznych w większe zespoły].

Zazwyczaj HP do 300 MPa powoduje odwracalną denaturację białek enzymów, a HP>300 MPa powoduje nieodwracalna denaturacje.

4.Urządzenia do otrzymywania HP

Wysokie ciśnienie otrzymuje się w komorze za pomocą pompy tłoczącej wodę destylowaną lub przesuwaniem tłoka. W komorze wysokociśnieniowej umieszcza się produkty opakowane w elastycznych opakowaniach jednostkowych. Wolne przestrzenie między opakowaniami zalewa się wodą. Odpowiednie ciśnienie uzyskuje się hydraulicznie w wyniku ruchu tłoka, lub dzięki pracy pompy.

Komora ciśnieniowa może być ogrzewana elektrycznie lub płaszczem wodnym. W obecnie produkowanych urządzeniach, pojemność komory wysokociśnieniowej sięga 10 000 l.

Produkty spożywcze mogą być poddawane działaniu wysokiego ciśnienia, które uzyskuje się następującymi sposobami, sposobem bezpośrednim polegającym na tym, że opakowany produkt umieszcza się w komorze wysokociśnieniowej, a następnie wypełnia wolną przestrzeń komory płynem, którym jest najczęściej woda destylowana. Pożądane ciśnienie uzyskuje się przy użyciu tłoka; sposobem pośrednim pożądane ciśnienie uzyskuje się przy użyciu pompy, która spręża płyn wypełniający komorę. W większości produkowanych urządzeń stosowany jest ten sposób uzyskania wysokiego ciśnienia. Po uzyskaniu pożądanego ciśnienia wewnątrz komory, można zatrzymać tłok lub zamknąć zawory i bez dalszych nakładów energetycznych utrzymać ciśnienie przez wymagany czas. Zastosowanie płynu jako wypełniacza komory pozwala poddawać wysokiemu ciśnieniu produkty stałe i płynne bez względu na ich wielkość i kształt. Istotnym problemem jest dobór odpowiedniego opakowania produktu.

Od ponad 25 lat wysokie ciśnienia stosowane są w przemyśle ceramicznym, chemicznym itp. Te urządzenia mogą być tylko adaptowane dla przemysłu spożywczego. W Japonii 9 firm pracuje nad produkcją urządzeń do wysokich ciśnień. Firma Kobe Steel oferuje urządzenia o pojemności 3 51 litrów dające ciśnienie 685 MPa lub o poj. 9400 l dające ciśnienie 196 MPa sposobem pośrednim. W kraju Centrum Badań Wysokich Ciśnieniowych PAN produkuje urządzenia do celów badawczych i produkcyjnych, nie stosowane jeszcze w przemyśle spożywczym. Typowy system urządzeń do obróbki ciśnieniowej składa się z ciśnieniowego zbiornika z odpowiednim zamknięciem i obudową, aparatury do wytwarzania nadciśnienia i ogrzewania, zespołu przenośników produktu oraz instrumentów do kontroli parametrów.

Długość cyklu utrwalania produktu żywnościowego zależy od wielu czynników. W Japonii czas procesu wynosi 1-30 min, cykl ten można skrócić przez zwiększenie ciśnienia, podwyższenie temperatury, skrócenie czasu kompresji i dekompresji, automatyzację przenoszenia produkty. Całkowity koszt utrwalania soku tą metodą wynosi 10 centów/l. Koszt zależy od wielkości zbiorników ciśnieniowych Firma ABB produkująca zbiorniki ciśnieniowe obliczyła, że zbiorniki ciśnieniowe o pojemności 100 l dają koszt obróbki wsadu 25 centów, a zbiorniku 500 l - koszt 7 centów. Wprawdzie urządzenia do technologii wysokociśnieniowej są droższe od konwencjonalnych, ale uzyskuje się efekty z oszczędności energii. Obecnie stosowana aparatura m a pojemność 500 do 1000 cm³ i pracuje przy ciśnieniach dochodzących do 1000 MPa. Ciśnienie to może być uzyskane w czasie 90 sekund. Podobnie krótko trwa obniżanie ciśnienia w aparacie.

5. Opakowania w technologii HP

Najlepsze są elastyczne z folii wielowarstwowej lub laminowane folią aluminiową, zamykane na gorąco Zazwyczaj stosuje się opakowania jednostkowe, ale można tez używać kontenery", które później przepakowuje się w warunkach aseptycznych. Opakowaniem mogą też być puszki metalowe lub słoje szklane pod warunkiem. że opakowania będą całkowicie wypełnione produktem, a wieczka będą elastyczne. Folie wielowarstwowe i laminowane Al znoszą ciśnienie do 400 MPa.

6. Wnioski:

1. HPT rzędu 300-400 MPa niszczy wegetatywne formy drobnoustrojów w temperaturze 20-23° C w ciągu 10 minut, tym skuteczniej im niższe jest pH.

2. HPT nie wywołuje zmian w podstawowych składnikach żywności ważnych dla żywienia człowieka oraz doskonale zachowuje aromat, barwę i smak.

3. Możliwości zastosowania HPT w technologii żywności są szerokie.

Ogrzewanie omowe

Ogrzewanie omowe jest stosunkowo nowa technika. Polega ono na bezpośrednim wytworzeniu ciepła w produkcie przez przepływający prąd elektryczny. Produkt spożywczy jako zły przewodnik prądu, ma duży opór elektryczny. Energia elektryczna zostaje zamieniona w ciepło, które przenika do wnętrza produktu, przy czym głębokość przenikania jest praktycznie nieograniczona. Ciepło uzyskane za pomocą ogrzewania oporowego penetruje cząstki produktów szybciej niż mikrofale. Przy wyeliminowaniu mieszania, delikatne cząstki produktów i jagody zachowują kształt i dobra jakość. Główną zaletą tej metody jest nagrzewanie produktu w całej masie. Dotąd można było ogrzewać tylko produkty ciekłe lub półpłynne o dużej homogenności. Nowe rozwiązania konstrukcyjne aparatów przeznaczonych do tego celu umożliwiają podgrzanie produktów zawierających cząstki o dużych wymiarach liniowych. Firm APY-Baker produkuje urządzenia umożliwiające wyjaławianie produktów zawierających owoce w całości. Metoda ta jest szczególnie przydatna do półproduktów owocowych przeznaczonych np. dla przemysłu cukierniczego i mleczarskiego, pakowanych aseptycznie Głównym problemem jest ustalenie najwłaściwszych dla każdego rodzaju produktu wartości temperatury i czasu ogrzewania.

W USA opracowano metodę opartą na niszczeniu drobnoustrojów metodą pulsacyjnego pola elektrycznego. Następuje nagrzewanie, ale produkt jest szybko schładzany. Metoda dopuszczona jest do produktów płynnych i gęstych dających się przepompowywać (soki, miazgi owocowe). Metoda ta porównywana jest do łagodnej pasteryzacji. Powoduje naładowanie elektryczne błon ścian komórkowych mikroorganizmów oraz tkanki surowca, które powoduje stopniowe otwieranie kanałów i porów w błonach komórkowych. Przy kolejnych impulsach kanały stają się tak duże, że uwalnia się z nich zawartość komórek i tym samym następuje ich zabicie.

13. ZAMRAŹALNICTWO

Znaczenie zamrażalnictwa. Około 50% wyprodukowanej żywności wymaga schładzania lub zamrażania. Zamraża się półfabrykaty i wyroby gotowe. Zamrożone surowce i półfabrykaty pozwalają na ciągłość przerobu w zakładach produkcyjnych przerabiających pulpy na dżemy, soki. koncentraty. Zamrożone surowce i wyroby gotowe produkowane są dla celów domowych, zakładów żywienia zbiorowego. W krajach uprzemysłowionych spożycie mrożonej żywności przekracza 30 kg/mieszkańca/rok. W Polsce około 5 kg ogółem w tym warzyw 0,8 kg (Wielka Brytania 7,4 kg/M). Polska zajmuje 7 miejsce w świecie w produkcji mrożonej żywności po Chinach, USA. Wlk. Brytanii, Niemczech Francji i Japonii. W naszej strefie klimatycznej zamraża się: groszek, fasolę, szpinak, mieszanki warzywne, truskawki, porzeczki i w mniejszym stopniu inne owoce i warzywa. Ocenia się. że około 59% wyprodukowanej żywności na świecie wymaga zastosowania chłodnictwa i zamrażalnictwa, obecnie tylko 25-30% żywności utrwalone jest techniką niskich temperatur. Straty spowodowane niewłaściwym przechowywaniem wynoszą 20-30%. Zalety: duża trwałość, dobra jakość, możliwość utrwalania bardzo różnych asortymentów w tych samych urządzeniach, stosunkowo prosta technologia. Zaletą mrożonek jest uniezależnienie od sezonu wegetacyjnego. łatwy dalszy przerób gdyż surowiec jest po obróbce wstępnej, szybsze przyrządzenie potraw, podwyższenie higieny.

Niskie temperatury: eliminują zmiany mikrobiologiczne, nie ograniczają zjawisk bio-fizyczno-chemicznych, które uzewnętrzniają się w zmianach organoleptycznych barwy , smaku i zapachu po rozmrożeniu. Produkcja mrożonek wymaga zachowania łańcucha chłodniczego: chłodnia - transport chłodniczy - dystrybucja z chłodnią - transport chłodniczy do odbiorcy - chłodzenie u odbiorcy. Wartość odżywcza - zbliżona do wartości surowca wyjściowego. Nieznaczne straty w składnikach. Przyswajalność pewnych składników zwiększa się pod wpływem zamrożenia np.; żelaza w warzywach, hydroliza cukrów. Mrożonki lepiej zachowują witaminy niż konserwy apertyzowane. Podział mrożonek ze względu na rodzaj surowca: owocowe, warzywne i grzybowe. Ze względu na dodatek innych składników: suche bez dodatków, dodatki suche - cukier, w zalewie (cukier - owoce -syrop). Ze względu na stopień rozdrobnienia: z całego surowca - po usunięciu części niejadalnych, truskawki, groszek, szparagi; krajanki: mizeria z ogórków, fasolka cięta, krajanka marchwi; puree - szpinak.

Procesy fizyczne podczas zamrażania

Temperatura zamrażania soku komórkowego do -4° C zależy od ciśnienia osmotycznego. Przy obniżeniu temperatury do punktu zamarzania, zaczynają wypadać drobne kryształki lodu i to tym drobniejsze, im szybciej obniża się temperatura, a sok ulega zagęszczeniu i wymaga do skrzepnięcia coraz niższych temperatur. Dąży się do powstawania drobnych kryształków lodu, nie mszczących ścianek tkanki. Wymaga to szybkiego przejścia temperatury -1 do -5 ° C. Przy powolnym zamrażaniu powstają duże kryształki lodu, które przenikają przez wiele komórek. Ponadto , w przestrzeniach międzykomórkowych powstają też duże kryształy lodu i następuje wciąganie do przestrzeni międzykomórkowych protoplazmy. Powoduje to rozluźnienie tkanki. Wielkość kryształków lodu dochodzi do 0,8 mm.

Zamrażanie wody i roztworów. W produktach roślinnych zawartość wody wynosi od 80% do 95%. Woda jest rozpuszczalnikiem , umożliwia procesy dyfuzji, reakcje chemiczne i biochemiczne. Zestalenie wody jest głównym czynnikiem hamującym te procesy.

Zamrażanie zmiesza szybkość przebiegu procesów biochemicznych, nie tylko wskutek obniżenia temperatury ciała, lecz też przez zmianę stanu skupienia w wyniku przejścia wody w lód, co zasadniczo obniża stopień ruchliwości cząsteczek, przy obniżce temperatury cząsteczki wody zbliżają się do siebie, siły wzajemnego przyciągania rosną, maleją ruchy Browna. Gdy energia tych ruchów spadnie poniżej energii stałej orientacji cząsteczek , tworzy się struktura kryształu heksagonalnego.

Zmieniają się właściwości fizyczne:

woda lód

ciepło właściwe kcal/kg°C 1,010 0,5007

gęstość kg/m³ 1000,0 917,0

współczynnik przewodzenia ciepła 0,475 1,91 kcal/mh° C

stała dielektryczna F/m 88,0 35,0

W żywności woda nigdy nie występuje w stanie czystym, ale w roztworach, ponadto część wody jest związana

trwale w białkach i wielocukrach. Wpływa to na obniżenie temperatury zamrażania, podniesienie temperatury wrzenia. Obniżenie temperatury zamarzania roztworu w stosunku do czystego rozpuszczalnika wyraża prawo Raoulta (jest proporcjonalne do stałej krioskopowej wody stężenia molamego). Proces tworzenia kryształów lodu wymaga czasu i energii. Bezładne ułożone cząsteczki wody muszą być odpowiednio przemieszczone stosownie do siatki kryształu. Ruch ten jest hamowany obecnością cząstek obcych substancji.

Krystalizacja

Proces ten charakteryzują dwie szybkości:

1. powstawania zarodków kryształów

2. wzrostu kryształów

Proces tworzenia zarodków kryształów poniżej temperatury krioskopowej i bardzo szybko wzrasta, osiąga swoje maksimum i równie gwałtownie zanika. Podobnie chociaż w innym zakresie temperatur, kształtuje się szybkość wzrostu kryształów. W zamrażalnictwie dąży się do procesu zamarzania przy maksymalnej ilości zarodków kryształów i minimalnej szybkości ich wzrostu. Przy małych szybkościach zamarzania, woda tworzy wielki kryształ biorący początek z jednego zarodka krystalizacji. W miarę wzrostu szybkości zamarzania rośnie ilość ośrodków krystalizacji i maleje ich zasięg. Szybkość ochładzania roztworu wpływa nie tylko na ilość, ale i na formę kryształów:

1. Regularne kryształy lodu (heksagonalne) powstają gdy mrożenie jest wolne (6 osi krystalizacji).

2. Nieregularne dendryty powstające w szybkim zamrażaniu (wiele osi krystalizacji).

3. Kryształy kuliste tworzące się w ultra szybkim zamrażaniu (bardzo wiele osi, które w zewnętrznych zarysach tworzy kulę).

• Zamrażanie wolne < 0,4 cm/godz.

• Zamrażanie średnie 0,4-5,0 cm/godz.

• Zamrażanie szybkie 5,0-10,0 cm/godz.

• Zamrażanie ultra szybkie > 10,0 cm/godz.

Krystalizacja zależy też od stężenia roztworu i dynamiki dyfuzji. Gdy roztwór jest oziębiany, to na ochładzanej powierzchni powstają kryształy lodu, a forma kryształów, zależy od szybkości przemieszczania się rozpuszczonych substancji (cukrów, kwasów, soli mineralnych) w głąb roztworu. Gdy szybkość przesuwania się "frontu lodowego" jest równa szybkości dyfuzji - to tworzy się płaska i zwarta powierzchnia lodu. Gdy szybkość ta przekracza szybkość dyfuzji, to część rozpuszczonych substancji zostaje "uwięziona" między kryształkami lodu, w postaci stężonego roztworu. Podczas takiego zamrażania powstaje rozwinięta, igiełkowata powierzchnia. Wzrost kryształów lodu jest stale hamowany wzrostem stężenia roztworu, aż w końcu następuje zatrzymanie tego procesu (ustala się stan równowagi pomiędzy siłami przyciągającymi cząsteczki wody do kryształów lodu, a oporem roztworu przed utratą tej wody. Ilość wody jaka nie może być wymrożona roztworu zależy od: stężenia roztworu i od temperatury. Ilość tej wody zmniejsza się asymptotycznie wraz z obniżka temperatury do pewnego minimum.

Zamrażanie produktów roślinnych

Zamrażanie przebiega odmiennie, niż w roztworach, z powodu tkankowej budowy roślin. Sok komórkowy jest roztworem koloidalnym, zamkniętym błoną komórkową żywej tkance. Podczas zamrażania błona komórkowa traci zdolność półprzepuszczalności, po rozmrożeniu traci turgor i komórka nie pęcznieje i nie kurczy się. Często jest uszkodzona przez kryształy lodu. Komórki zamrażanej tkanki oddają wodę kryształkom lodu, powstającym w przestrzeniach międzykomórkowych. A wewnątrz komórek jest nie zamarznięty roztwór (kriokoncentrat). Tak jest podczas powolnego zamrażania. W temperaturze -5° C ulega zamarznięciu 70-85% ogólnej zawartości wody, ale nawet bardzo niskie temperatury nie powodują całkowitego wymrożenia wody.

Metody zamrażania

• owiewowe

• fluidyzacyjne

• kontaktowe

• immersyjne

• próżniowe

• kombinowane

Zamrażanie owiewowe. Zasada działania - przesuwanie produkty w tunelu z silnym przepływem mrożonego powietrza. Dzielą się na: taśmowe i wózkowe, temperatura -40° C, szybkość powietrza 4-5 m/sek. Surowiec mrożony przesuwany jest przeciwprądowo luzem lub w opakowaniu, wydajność 6-8 t/8 godzin, czas mrożenia do 90 minut. Zaletą jest łatwa obsługa, proces automatyzowany, można mrozić różne surowce i stosować różne opakowania. Wada jest silne natlenianie i duża ususzka.

Mrożenie fluidyzacyjne. Polega na unoszeniu zamrażanego produkty w strumieniu zimnego powietrza w czasie którego następuje jego całkowite zamrożenie. Fluidyzacja jest procesem w którym przez warstwę sypkiego produktu, rozłożonego na sicie, przedmuchuje się powietrze z prędkością wywołującą "wrzenie", przy czym produkt, pod wieloma względami zachowuje się jak ciecz. Na przykład jeśli do złoża fluidyzującego wsypie się dodatkową porcję produktu, to "popłynie" on samoczynnie w kierunku drugiego końca, wyrównując poziom na całej powierzchni. Gęstość warstwy i jej "lepkość" maleje ze wzrostem szybkości powietrza. W warstwie fluidalnej cząstki o mniejszej gęstości lub o mniejszych wymiarach układają się w górnej warstwie, zaś cięższe w dolnej. Znane są dwa systemy z ruchoma taśmą przenośnikową i z nieruchomą taśma przenośnikową.

Zalety. Nie ma długich kosztownych transporterów - brak części ruchomych. Krótki czas zamrażania (groszek 6- 8 minut), duża wydajność, małe gabaryty urządzenia, otoczenie każdej cząsteczki warstewką lodu utrudnia ususzkę, lepsza jakość, mniejsze zużycie powietrza (1/3 ilości powietrza w tunelu zamrażalniczym). Metoda wymaga surowca drobnego i jednolitego. Posortowany groszek, czarne jagody, truskawki, fasolka, śliwki.

Wydajność zamrażarka tunelowa czas mrożenia 60-120 min. wydajność 10 kg h/m² zamrażarka fluidyzacyjna czas mrożenia 6-15 min. wydajność 30 -40 kg h/ m²

Zamrażanie kontaktowe, zasada mrożenie produktów w płaskich opakowaniach między płytami z czynnikiem chłodzącym , ilość płyt 6-21. Zalety : wysoki współczynnik przekazywania ciepła; duża wydajność 80-100 kg/m² /h, nie trzeba stosować bardzo niskich temperatur mrożenia (-20 ° C). Mrożenie immersyjne. Zasada : bezpośrednie

lub pośrednie (w opakowaniu) zanurzenie produktu w czynniku chłodzącym. Dwutlenek węgla -78,5 ° C, azot -195° C, freon -30° C. Może być też stosowany natrysk czynnika chłodzącego. Zalety: krótki czas mrożenia (do 5 min), wysoki współczynnik przekazywania ciepła, duża wydajność, dobra jakość produktu, produkt sypki, beztlenowe warunki mrożenia (witaminy, barwniki, substancje zapachowe), nie występuje ususzka, proste w obsłudze, można mrozić wszelkie surowce. Wady : wysoka cena urządzeń, duże koszty eksploatacyjne.

Mrożenie w ciekłym azocie. Urządzenie tunelowe z natryskiem ciekłego azotu. podzielone na sekcje: wstępnego ochładzania -20 -100° C, na powierzchni 0°C, zamrażanie -100 - 180° C, 0° c wewnątrz surowca, domrażanie -180-192° C atmosfera, -100° C na powierzchni, -30° C wewnątrz. W tunelu znajduje się transporter w sekcjach I i II wentylatory, a natryski we wszystkich. Czas mrożenia 3-10 min. Zużycie azotu 1,0 -1,2 kg/kg surowca.

Mrożenie ciekłym powietrzem. Tańsze niż ciekłym azotem, zwłaszcza gdy własny generator ciekłego gazu. Nie mrozi się bezpośrednio, gdyż tlen działa niekorzystnie. Dlatego ciekłe powietrze najpierw rozpyla się w powietrzu i ochładza się je do -40° C, a oziębione powietrze wentylatory kierują do tunelu zamrażalniczego. Ta metoda zamrażania może być tańsza o 20-25% od metody owiewowej.

Zamrażanie próżniowe - najpierw silna redukcja ciśnienia do 2 mm Hg, szybkie parowanie co ochładza produkt. Utrata wody 255, co odpowiada stracie 120-140 kcal/kg. Mimo wyschnięcia, produkt nie zmienia swego pierwotnego kształtu i owoce nie są sklejone lodem. Dobrze zachowuje się witamina C. Najnowszym rozwiązaniem zamrażanie walcowe do mrożenia soku. Walec jest parownikiem. Sok w zbiorniku, w którym zanurzono część walca. Na obracającym walcu nakłada się cienka warstwa zamrożonego soku, zeskrobywana nożem, która w postaci śniegu spada do rynny z transporterem. Mrożenie kombinowane - zastosowanie dwóch metod : suszenia i mrożenia. Zamrażanie w stanie częściowego odwodnienia (dehydrofreezing). W technologii tej metody produkt najpierw suszy się klasycznymi metodami aż do 2-3 krotnego zmniejszenia masy wody, a później zamraża . Jabłka, groszki, marchew. Uzyskuje się dobre wyniki ekonomiczne i jakościowe.

Zasady mrożenia owoców i warzyw

• odpowiedni dobór surowca

• przerób natychmiast po zbiorze

• czyszczenie surowca, usuwanie części zbędnych

• blanszowanie (warzyw)

• ewentualne stosowanie przeciwutleniaczy

• zastosowanie opakowań nieprzepuszczalnych dla pary wodnej i gazów

• stosowaniu niskich temperatur w zamrażaniu i składowaniu.

Technologia zamrażania truskawek sypkich

1.ETAP- odszypułkowywanie - mycie- oddzielenie owoców miękkich - sortowanie wg wielkości- osuszanie -mrożenie fluidyzacyjne - zamrażanie powierzchni (1-2 warstw, grubość do 50 mm) - domrażanie (4-6 warstw, grubość do 150 mm - pakowanie ( worki, skrzynio palety)

2.ETAP - sortowanie, kalibrowanie - pakowanie do jednostkowych opakowań detalicznych i zbiorczych - paletyzowanie.

Przygotowanie surowca do zamrażania

• kalibrowanie - podział na określone przedziały wielkości, ważne w blanszowaniu i fluidyzacji;

• usuwanie części niejadalnych i zanieczyszczeń, odpady: groszek 55-75%, selery 40-50%, kalafiory, szpinak 30-45%, ogórki, marchew 20-40%, brukselka 20-35%, pory, kapusta 20-30%, fasola 15-30%, truskawki 10-12%, porzeczki, wiśnie, śliwki 5-15%;

• mycie - części mineralnych nie może być więcej jak 0,03%, nie myje się: malin, jeżyn, poziomek; warstwa wody korzystna podczas zamrażania luzem (fluidyzacja) gdyż tworzy się glazura przeciwdziałająca ususzce; ale nadmiar wody podczas mrożenia w blokach jest niekorzystny, gdyż powoduje zbrylanie;

• blanszowanie stosuje się prawie we wszystkich warzywach dla zachowania barwy i lepszego smaku; z owoców blanszuje się brzoskwinie i morele;

• dodatek cukru lub syropu powoduje wypełnienie wolnych przestrzeni izolujących owoce od tlenu powietrza, przeciwdziała utracie aromatu i smaku, ogranicza działanie enzymów i drobnoustrojów (ciśnienie osmotyczne); po rozdrobnieniu zmniejsza wyciek i uszkodzenie struktury owoców, syropy 40-50% sterylizuje się, filtruje i ochładza do temperatury zamarzania syropu (-4,5° C); dla zmniejszenia słodyczy stosuje się mieszaninę cukru i skrobi, dla zmniejszenia wycieku soku dodaje się 25 żelatyny, dla utrwalenia barwy -0.2% kwasu askorbinowego;

• rozdrabnianie - szpinak -siekanie lub przecieranie, marchew - cała. połówki wzdłuż, plastry, pestki i kostka. kalafiory - ćwiartki, różyczki, fasolka - cała lub kawałki, ogórki - plastry ze skórką lub bez truskawki - całe lub kawałki, brzoskwinie, morele, śliwki - połówki;

• porcjowanie i pakowanie - dwie możliwości przed lub po mrożeniu, wybór zależy od: rodzaju, przeznaczenia. systemu mrożenia, rodzaju opakowania. Przed zamrożeniem pakuje się produkty przeznaczone dla indywidualnych odbiorców, są to małe pudełka lub woreczki foliowe, te pierwsze - to laminowany karton. dozowanie i zamykanie opakowań dokonuje się na automatycznych liniach odbywa się to w halach o dodatnich temperaturach, co poprawia warunki pracy obsługi;

• po zamrożeniu pakuje się produkty sypkie zamrażane fluidyzacyjnie, przeznaczone do : sporządzania mieszanek warzywnych, jako rezerwy surowcowe przerabiane po sezonie, zamraża się delikatne jagody aby je sortować; zamrożone półprodukty pakuje się do dużych opakowań (pudła, worki, beczki) lub przechowuje się w specjalnych silosach o pojemności do 150t. Tak składuje się np. groszek, fasolkę, brukselkę; Pakowanie w stanie zamrożonym wymaga dobrej sprawności organizacyjnej, by ograniczyć trzymania mrożonek podczas

pakowania w temperaturach dodatnich, co powoduje oszronienie lub częściowe rozmrożenie; ewentualne porcjowanie i pakowanie mrożonek do małych opakowań wymaga: rozbijania zlepieńców, kalibrowania i sortowania na taśmach inspekcyjnych.

Cechy opakowań dla mrożonek

Sama niska temperatura nie wystarczy do zachowania dobrej jakości i trzeba je chronić przed działaniem szkodliwych czynników.

Opakowania dla mrożonej żywności powinny charakteryzować się:

• Niską przepuszczalnością dla: pary wodnej, tlenu i substancji aromatycznych.

• Odpornością na działanie składników mrożonek.

• Chronić przed wtórnym zakażeniem mikrobiologicznym i zabrudzeniami.

• Obojętnością pod względem chemicznym, smakowym i zapachowym.

• Brakiem przyczepności do zamrożonych produktów, odpowiednią wytrzymałością w niskich temperaturach.

Efekt ochronny opakowania wyraża się stosunkiem okresu zachowania dobrej jakości towaru w opakowaniu, w stosunku do towaru składowanego bez opakowania. Na przykład: w opakowaniu maksymalny czas składowania wynosi 12 miesięcy, a bez opakowania 4 miesiące, to efekt 12;4=3.

• Ochrona przed wysychaniem. Wilgotność względna powietrza jest zawsze niższa od wilgotności nad powierzchnią mrożonki [95-99,5%]. Dlatego są warunki do wymiany wilgoci między mrożonką a otoczeniem. Przepuszczalność pary wodnej przez tworzywo polega na procesach : rozpuszczania, dyfuzji i sublimacji. Przepuszczalność pary wodnej dla tworzyw powinna być <1g/m² 24 h/w -20° C.

• Ochrona przed utlenianiem. Opakowania powinny być całkowicie nieprzepuszczalne dla powietrza.

• Ochrona przed wydzielaniem i wchłanianiem zapachów. Olejki eteryczne, estry, ketony, aldehydy w wyniku ciśnienia ich par jak i porywania ich cząsteczek przez parę wodą. Proces ten wzrasta w przypadku rozpuszczalności ich w tworzywie.

Opakowania winny przede wszystkim chronić mrożonkę przed chłonięciem obcych zapachów.

Na jakość mrożonek wpływa:

1. Właściwości surowca

2. Odpowiednie przygotowanie surowca

3. Właściwe parametry zamrażania

4. Odpowiednie opakowanie i właściwe przechowywanie

5. Sposób rozmrażania.

Ocena mrożonek przed rozmrożeniem obejmuje: - oszronienie, - zbrylenie, - barwę, - występowanie plam, - zapach, - konsystencję. Po rozmrożeniu: - wyciek soku, -zachowanie pierwotnego kształtu, - stan powierzchni, - barwę, - występowanie plam, - zapach , -smak, - konsystencję.

Zmiany podczas zamrażania

• tworzenie kryształków lodu w wakuolach, tym drobniejsze im szybciej spada temperatura,

• sok ulega zagęszczeniu - denaturacie protoplazmy - zanik półprzepuszczalności błony komórkowej {wyciek soku - zwiotczenie tkanek podczas rozmrażania}

• w -20° C zamrożeniu ulega 70-90% całej wody,

• lód ( ciężar właściwy 0,92) zwiększa objętość o około 9% - rozpycha tkanki.

• wydobywająca się para zamarza na powierzchni,

• w zamrażaniu owiewowym - ususzka kilka %,

• tkanki obumierają..

• do -10° C działają kriofile.

• enzymy utleniające działają ( w surowcu nie blanszowanym)

Zmiany powyższe zależą od: właściwości surowca i technologii mrożenia.

Zmiany mikrobiologiczne w mrożonkach

Owoce i warzywa maja duże zakażenie . Stan zakażenia mrożonek zależy od czasu zakończenia obróbki termicznej a zamrożeniem. Dolne granice temperatur zdolności rozmnażania wynoszą bakterie - 8° C, drożdżaki -10° C, grzyby pleśniowe -15° C. Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury jest większa niż na wysokie. Niszczenie drobnoustrojów w niskich temperaturach jest procesem wolnym i zróżnicowanym, zależnym od : rodzaju drobnoustrojów, właściwości podłoża [pH], stosowanych parametrów [mycie, blanszowanie, temperatura zamrażania]. Gram dodatnie bakterie są mniej wrażliwe na działanie niskich temperatur niż gram ujemne. Temperatura -15° C chroni przed zmianami mikrobiologicznymi, ale nie chroni przed działaniem enzymów pochodzenia mikrobiologicznego. Ilość drobnoustrojów po zamrożeniu i przechowywaniu zmniejsza się od kilku do kilkunastu razy. Ma to znaczenie praktyczne - po rozmrożeniu. Przejście wody w lód powoduje w komórkach: wzrost stężenia elektrolitów, które prowadzi do śmierci komórek. Reakcja tym bardziej intensywna im większa jest zawartość wolnej wody. Intensywność reakcji biochemicznych osiąga maksimum w -5° C. Wzrost stężenia elektrolitów powoduje: podwyższenie pH, koagulację białek, agregację wielkocząsteczkowych węglowodanów (skrobia), niekorzystne zmiany konsystencji ścian komórkowych.

Przemiany enzymatyczne w mrożonkach

Temperatury ujemne nie powodują trwałej inaktywacji enzymów lecz przejściowe , nie całkowite zahamowanie ich aktywności, wskutek ograniczenia fazy płynnej, zmiany pH. Aktywność enzymatyczną zachowują do temperatur: -katalaza, peroksydaza, proteaza - 17° C, lipaza - 30 ° C; inwertaza - 40° C. Ograniczenie kontaktu z tlenem zmniejsza enzymatyczne procesy utleniania, ale jednocześnie pobudza beztlenowe przemiany fermentacyjne węglowodanów, prowadzące do tworzenia połączeń lotnych, obniżających walory

organoleptyczne [aldehydy, ketony, alkohole]. Pod wpływem enzymów utleniających następuje zmiana barwy: chlorofilu i antocyjanów, oraz utlenianie witaminy C (około 30%).

Rekrystalizacja

W miarę upływu czasu i w wyniku działania różnych czynników powstają zmiany strukturalne kryształów lodu;

• lód staje się nieprzeźroczysty;

• dendryty przybierają formę grubych ziaren które następnie łączą się e płytki;

• następuje wzrost kryształów kosztem małych.

Przyczynami tego zjawiska są:

1. Wyższe ciśnienie pary wodnej nad powierzchnia małych kryształów, cząsteczki pary wodnej przechodzą do dużych kryształów. Całkowite zahamowanie tego procesu w temperaturze -65° C.

2. Wahania temperatury składowania. Powyżej -4° C najpierw topnieją małe kryształy, a przy ponownym zamarzaniu woda zamarza wokół dużych kryształów.

Topnienie kryształów lodu zaczyna się z początkiem rekrystalizacji, następnie faza stała przechodzi w płynną. Jest to proces odwrotny do zamarzania.

Przechowywanie mrożonek

• -22 .27°C

• temperatura stała

• wilgotność względna powietrza 95%

• w opakowaniach: jednostkowych (torby foliowe), zbiorcze (worki polietylenowe, kartony)

• ułożone w stosach na kracie (6-8 warstw) lub paletach, w opakowaniach azot.

Czas składowania mrożonek zależy od temperatury: -10° C - 1-2 miesiące; -20° C 14-20 miesięcy; -30° C 24-30

miesięcy. Jakość mrożonych produktów zależy też od stałości temperatury. Jej wahania nie powinny przekraczać

2-3° C. Rozmrażanie w składowaniu jest niedopuszczalne.

Zmiany podczas składowania mrożonek

• wysychanie

• utlenianie powierzchniowe

• rekrystalizacja

• dyfuzja i utrata związków aromatycznych

• dalsza działalność enzymów

Nasilenie tych procesów zależy od: temperatury składowania, czasu, rodzaju opakowań, blanszowania, technologii składowania, właściwości surowca.

Zmiany ilościowe i jakościowe mrożonek

• Ususzka - jest to sublimacja wilgoci z powierzchni mrożonek pod wpływem dopływającego ciepła. Rozmiary ususzki zależą od

• Różnicy ciśnień pary wodnej nad produktem i w powietrzu komory składowej. Każde wahanie temperatury komory składowej wzmaga proces sublimacji.

• Prędkości obiegu powietrza nad mrożonką. Na przykład: prędkość przepływu powietrza 0,12 m/s przyrost

ubytków 30%, prędkość powietrza 0,5 m/s przyrost ubytków 85%.

Ograniczenie ususzki mrożonek przechowywanych luzem polega na : maksymalnym załadowaniu komór, najkrótszym czasie otwierania drzwi, okrywaniu stapli tkaniną z folią aluminiową. Decydujący wpływ na ususzkę mają opakowania paroszczelne, ściśle przylegające do powierzchni mrożonki. Wówczas nie ma ususzki. Jeśli opakowanie paroszczelne nie przylega dokładnie do powierzchni produkty - to sublimująca para wodna wytrąca się na wewnętrznej powierzchni opakowania w postaci szronu. Jest to ususzka wewnętrzna, w której ubytki występują przy niezmienionym ciężarze brutto. Mechanizm ususzki wewnętrznej: jeśli temperatura zewnętrzna obniża się to powoduje to sublimację lodu z produktu i osiadanie szronu na wewnętrznej stronie opakowania.

Ubytki wagowe mrożonek w składowaniu

4 miesiące 8 miesięcy 12 miesięcy

groszek luzem 2,75% 3,85% 4,82%

polietylen 0,39 0.81 1,09

celofan 0,77 1,13 1,87

fasolka luzem 1,71 2,44 3,11

polietylen 0,37 0,59 0,95

celofan 0,77 1,77 2,00

Oparzelina mrozowa -jest to miejscowe silne odwodnienie powierzchni mrożonki wskutek migracji wilgoci. Powstają jasne plamy, ostro odgraniczone. Są one przyczyną zmian smaku, konsystencji, koloru i zapachu. zapobieganie oparzelinom: składowanie poniżej -20° C, najmniejsze wahania temperatury, wysoka wilgotność względna powietrza, zamrażanie w syropie, glazurowanie lodem, opakowanie próżniowe.

Zmiany podczas rozmrażania:

• zanik turgoru, wyciek soku, zwiotczenie tkanek,

• zwiększona aktywność enzymów utleniających, hydrolaz

• bardzo silny rozwój drobnoustrojów.

Wyciek zamrażalniczy to wskaźnik jakości zamrażania. Jest on wynikiem denaturacji białek plazmy. Głównym składnikiem wycieku jest woda, która nie została resorbowana przez tkanki. Wyciek powoduje straty substancji rozpuszczalnych, towarzyszą mu zmiany mikrobiologiczne i enzymatyczne powodujące zmiany wyglądu i konsystencji. W owocach największy wpływ na jakość rozmrożonych produktów wywiera gatunek i odmiana owoców. Im powolniejsze jest rozmrażanie, tym większe są zmiany strukturalne tkanek i tym bardziej stan jakościowy rozmrożonego produktu różni się od surowca.

Przemysłowe rozmrażanie

1. Ciepło doprowadzane do mrożonki przez powierzchnię [powietrze, para wodna, napromieniowanie].

2. Ciepło wytworzone wewnątrz produktu [ogrzewanie dielektryczne, mikrofalowe].

Rozmrażanie w powietrzu bez i z wymuszonym obiegiem powietrza, o temperaturze <20° C i wilgotności 85-90%. Wyższe temperatury mogą spowodować mikrobiologiczne psucie. Wysoka wilgotność zmniejsza ususzkę. Rozmrażanie przeprowadza się w tunelach, które są wyposażone w wentylatory, urządzenia grzewcze i chłodnicze oraz promienniki UV.

Rozmrażanie próżniowe w podciśnieniu 5-15 mmHg. Do komory doprowadza się parę wodna. Zalety: krótki czas rozmrażania [12 kg blok zamrożonych truskawek rozmraża się parą o temperaturze 30° C w ciągu 25 minut], brak ususzki, łatwość utrzymania zadanej temperatury, równomierność procesu. Rozmrażanie mikrofalowe przeprowadza się w tunelach w których generatory przekształcają energię elektryczna w mikrofale o częstotliwości od 1000 Hz do 20 000 Hz. Fale te przenikają przez: powietrze, szkło, porcelanę, masy plastyczne. Odbijają się od metali. Są adsorbowane przez substancje dielektryczne, do których należy też żywność. Podczas rozmrażania następuje równomierne ogrzanie całej masy produktu w krótkim czasie i daje możliwości zachowania wysokiego stopnia higieny.

14. Preparaty enzymatyczne

Znaczenie preparatów enzymatycznych jest coraz większe np. w USA w 1995 r wartość rocznej produkcji preparatów enzymatycznych wynosiła 1 mld $.

W przemyśle żywnościowym stosuje się je do:

• polepszenia smaku i zapachu;

• poprawy konsystencji;

• usprawnienia procesów technologicznych;

• uzyskanie produktów o nowych właściwościach;

• polepszenia właściwości dietetycznych.

Zalety:

• duża wydajność i mała ilość produktów ubocznych;

• mają duża specyficzność;

• działają w łagodnych warunkach (temperatura do 50° C i pH 3-6);

• nie wymagają skomplikowanych urządzeń.

Wady:

• mogą zmieniać smak, zapach i barwę;

• utleniać witaminy;

• powodować powstawanie osadów;

• uwalniać niepożądane związki np. metanol.

Cel stosowania:

1. Przyspieszenie lub usprawnienie procesów technologicznych polegających na przemianie związków wielocząsteczkowych, drogą hydrolizy na związki o prostszej budowie np. amylazy, glikozydazy, proteazy, lipazy, celulazy, hmicelulazy i pektynazy;

2. Wiązanie tlenu, który działa niekorzystnie na jakość produktów (barwa), które poddawane są utrwalaniu termicznemu (soki, kompoty, konserwy), względnie do stabilizacji win -ochrona przed wypadaniem osadów.

3. Poprawa smaku i zapachu, regeneracja smaku przetworów owocowych i warzywnych, które w wyniku działania ciepła w procesie technologicznym ulegają niekorzystnym zmianom. Do tej grupy enzymów zalicza się też takie, które poprawiają smak, przez przemianę niepożądanych substancji smakowych, jak np. - smak gorzki owoców cytrusowych;

4. Poprawa konsystencji produktów jak np. zmiękczenie zbyt twardych tkanek, względnie nadawanie produktom pożądanej smarowności i lepkości.

Do pierwszej grupy przyspieszającej lub usprawniającej procesy technologiczne należą:

• Amylazy - enzymy hydrolizujące skrobię - upłynniające i scukrzające. Enzymy te mają zastosowanie w produkcji zup, puree, suszy warzywnych powodują upłynnienie skrobi, w suszonych warzywach przyspieszenie procesu suszenia. W produkcji soków, ekstraktów, konfitur i puree owocowych stosuje się te enzymy do całkowitej hydrolizy skrobi zawartej w owocach. Skrobia może prowadzić w tych produktach ich gęstnienie, wywoływać zmętnienia soków oraz powodować pogorszenie ich wyglądu.

• Proteazy - hydrolizujące białka, nie znalazły one szerokiego zastosowania w przemyśle owocowo-warzywnym. Stosuje sieje w celu zapobiegania zmętnieniom białkowym win i soków. Hydroliza białek warzyw proteazami umożliwia otrzymanie różnych sosów i przypraw.

• Pektynazy znajdują one szerokie zastosowanie w produkcji moszczy dla winiarstwa, soków owocowych i warzywnych do maceracji miazg poprawiających wydajność soków w procesie tłoczenia i przecierania oraz do obróbki soków przed klarowaniem, rok ład pektyn obniża lepkość soku ułatwia jego filtrację, wirowanie i sedymentację osadów. Pektynazy stosuje się także w produkcji galaretek owocowych, hydrolizuje się rodzime pektyny zawarte w soku o nieznanym składzie i wprowadza się określoną pektynę do uzyskania optymalnego żelu.

• Celulazy i hemicelulazy hydrolizujące celulozę i hemicelulozę do cukrów prostych powodują zmiękczenie i rozluźnienie tkanek nawet do pojedynczych komórek ułatwiając otrzymywanie nektarów z owoców z wydajnością do 100%.

Drugim celem stosowania preparatów enzymatycznych jest wiązanie tlenu. Stosuje się preparat zawierający glukooksydazę i katalazę powoduje on utlenianie glukozy do kwasu glukonowego z wydzieleniem nadtlenku wodoru, który jest rozkładany przez katalazę do tlenu i wody. Preparat dodaje się do opakowań zamyka i pozostawia do przebiegu reakcji w temperaturze 40-50° C przez około 30 minut, a następnie poddaje się pasteryzacji lub sterylizacji. Usuniecie tlenu korzystnie wpływa na zachowanie witaminy C, naturalnej barwy, chroni przed tworzeniem się osadów w sokach i winach, zmniejsza przechodzenie żelaza do zalewy i zwalnia korozję puszek.

Trzecim celem stosowania preparatów enzymatycznych jest: poprawienie smaku i zapachu. Stosuje sieje aby usunąć niepożądany smak i regenerować naturalny smak i zapach. Przedstawicielem pierwszej grupy jest preparat zawierający nariginazę. Naringina jest flawonoidem powodującym gorzki smak grapefruitów i niektórych odmian pomarańczy. W wyniku hydrolizy powstaje bez gorzkiego smaku naringinina. Do regeneracji smaku i zapachu stosuje się flaworezy. Otrzymuje sieje z roślin korzeniowych, przywracają one pierwotny smak i zapach: kapusty, selera, pietruszki, szpinaku, marchwi, cebuli, pomidorów, pomarańcz, truskawek i ananasów. Preparaty te w wyniku hydrolizy z nielotnych prekursorów -glikozydów odszczepiają cząsteczkę lotnego aglikonu nadającego specyficzny zapach surowca.

Czwarta grupa preparatów poprawiająca konsystencję zawiera enzymy celulolityczne i pektolityczne, które zmiękczają produkty, zwłaszcza warzywne. Szczególne zastosowanie mają te preparaty w żywności dla dzieci .-"BABY FOOD " i dla osób chorych (przewód pokarmowy).

9

---