Żywność ulega zmianą
- fizyko-chemicznym
- mikrobiologiczne
- enzymy
Skład żywności sprzyja ich psuciu np. węglowodany, białka i tłuszcze. Woda jest niezbędna do rozwoju mikroorganizmów.
Utrwalanie żywności usuniecie wody, marynowanie, kwaszenie, obróbka termiczna ( np. pasteryzacja, sterylizacja, chłodzenie, zamrażanie) dodatek środków konserwujących (np. radiacyjne utrwalanie żywności). Utrwalanie żywności ze względu na odpowiedni skład chemiczny żywności jest doskonałym środowiskiem do wzrostu i rozmnażania drobnoustrojów, po to aby można było ją przechowywać należy ją utrwalić.
Cele utrwalania: celem jest zachowanie przez jak najdłuższy okres czasu jak najlepszej jakości produktów spożywczych oraz zapobieganie wszelkim szkodliwym wpływom.
1 wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych ( oddychania takankowego tlenowego i beztlenowego, rozpadu wew spowodowanego działaniem enzymów czyli ciemnienia nieenzymatycznego)
2 nie dopuszczenie do rozwoju i działania drobnoustrojów ( przez ich usuniecie lub zabezpieczenie przed ich reinfekcją)
3 wstrzymanie zmian chemicznych - nieenzymatycznych (np. autooksydacja tłuszczów, utleniania witamin, rozkład barwników, powstrzymanie ciemnienia nieenzymatycznego). Usuniecie powietrza, odwodnienie, usuniecie cukrów (zabezpiecza przed reakcjami nieenzymatycznego brunatnienia) lub metali ciężkich (są katalizatorami reakcji enzymatycznych)
4 Wstrzymanie zmian fizycznych ( np. struktury , konsystencji ) dodatek stabilizatorów , emulsji , pian , żeli , zawiesin.
5 Zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem szkodników np. myszy.
6 Zabezpieczenie przed skażeniami ( np. przed zakurzeniem przed skażeniem chemicznym lub radioaktywnym ).
7 Zabezpieczenie przed zakażeniami drobnoustrojami chorobotwórczymi ( aby nie mogły wytworzyć się toksyny ).
Do 5, 6, 7 odpowiednie opakowanie.
Stopnie aktywności życiowej :
Ponieważ żywność którą spożywamy to tkanki roślinne lub zwierzęce dlatego przy utrwaleniu żywności zależy nam głównie na hamowaniu procesów życiowych.
Hamowanie to może być częściowe lub całkowite. Rozróżnia się następujące stany aktywności życiowej:
1 Bioza - to stan aktywności życiowej który można podzielić na dwa stopnie
a) eubioza - pełny stan aktywności życiowej np. przechowywanie drobiu w klatkach, lub przechowywanie ryb w sklepie w akwarium
b) hemibioza - osłabienie funkcji życiowych np. przechowywanie owoców i warzyw wyjętych ze środowiska naturalnego.
2 Anabioza - jest to hamowanie funkcji życiowych bez zabijania komórek czyli jest to utajony stan życiowy, można go osiągnąć przez łagodne wysuszenie, mrożenie, ogrzewanie, potraktowanie odpowiednim gazem; jest to stan w pełni odwracalny i organizm wraca do pełnej aktywności życiowej po usunięciu powyższych czynników, po nawilżeniu, ociepleniu, usunięciu gazu np. jabłka przechowywane w atmosferze kontrolowanej. Stan ten można osiągnąć metodami fizycznymi lub chemicznymi a więc rozróżnia się
a)fizjoanabioza ( metody fizyczne )
psychroanabioza - stan osiągnięty przy przechowywaniu w temp. 0C
krioanabioza - zamrożenie żywności od - 20C do -30C
kseroanabioza - suszenie żywności do 15 % wody
osmoanabioza - podnoszenie ciśnienia osmotycznego
b) chemioanabioza (metody chemiczne)
acidoanabioza - dodatek kwasu czyli marynowanie
anoksyanabioza - tworzenie warunków beztlenowych
nurkoanabioza - przechowywanie w atmosferze gazu
3 Cenoanabioza - jest to utajniony stan życiowy wywołany działaniem metabolitów, jest to stan nieodwracalny np. drobnoustroje wytwarzają alkohol i jego duże stężenie hamuje rozwój drobnoustrojów, kwas mlekowy zakwasza środowisko za duża ilość hamuje rozwój producenta, antybiotyki. Rozróżnia się:
acidocenoanabiozę - utrwalające działanie kwasu mlekowego np. ogórki kiszone
alkoholocenoanabiozę - utrwalające działanie alkoholu w piwie, winie
chemiocenoanabiozę - np. wytwarzanie antybiotyków ( kwas octowy hamuje metabolizm )
4 Abioza - jest to całkowite zatrzymanie procesów życiowych pełną inaktywacją enzymów i zabiciem wszystkich form drobnoustrojów. Do anabiozy zalicza się :
a) fizjoabiozę która dzieli się na :
termoabiozę - sterylizacja termiczna
fotoabiozę - naświetlanie promieniami UV, jonizującymi
b) chemioabiozę - konserwowanie środkami chemicznymi
c) mechanoabioza
aseptoabioza - produkcja w warunkach aseptycznych np. leki, odżywki dla dzieci
sestoabioza - mechaniczne usuwanie drobnoustrojów np. zastosowanie filtrów bakteriologicznych, wirowanie ( zastosowanie siły odśrodkowej ) dodatek środków adsorbujących lub bielenie drobnoustrojów np. dodatek ziemi okrzemkowej
Metody konserwowania
1 Metody fizyczne
stosowanie wysokich temp. (pasteryzacja , sterylizacja )
odwodnienie (suszeni, zagęszczanie) metody osmoaktywne
chłodzenie i zamrażanie
niekonwencjonalne metody np. radiacyjne, mechaniczne
2 Metody chemiczne
kiszenie
wędzenie
peklowanie
solenie
Woda występująca w żywności i jej aktywność
Surowce pochodzenia roślinnego i zwierzęcego zawierają z reguły dużą ilość wody, woda ta powoduje zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne żywności a więc wpływa na jej trwałość, decyduje ona o szybkości reakcji chemicznych a w niektórych typach reakcji jest ona nie zbędna np. hydroliza, niezbędna jest do działania enzymów i do rozwoju drobnoustrojów.
Wodę występującą w żywności dzielimy na wodę wolną której ciśnienie pary jest równe ciśnieniu pary dla czystej wody, stanowi ona większość wody w żywności. Przy obniżeniu zawartości wody poniżej 50% następuje obniżenie dostępności tej wody , woda ta nazywana jest wodą wiązaną, dla powiązania wody z innymi składnikami żywności istnieje pojęcie aktywności wody.
Aktywność wody jest to stosunek prężności pary wodnej nad żywnością ( p) do prężności pary wodnej nad czystą wodą (po) w tej samej temperaturze i jest to tak zwana równowaga wilgotności względna (RWW)
aw=p/po=RWW/100 RWW - jest to taka wilgotność względna powietrza przy której produkt ani nie zyskuje ani nie oddaje wilgotności
Prawo Raoulta
Po-p/po=ns/ns+nr
Ns- stężenie molowe substancji
Nr- stężenie molowe substancji rozpuszczonej
Inny wzór na aktywność wody
P/po=nr/ns+nr=aw 0 < aw < 1
Aktywność wody waha się w granicach od 0 do 1
Aktywność wody dla żywności wynosi :
żywność tkankowa (warzywa mięsa ryba- nieprzetworzona żywność) aw>0,98
koncentraty spożywcze aw<0,6
pozostała żywność aw=0,6-0,9
wpływ temperatury na aw niewielki
praktycznie : aktywność wody wyższa niż wynikające z ułamka molowego substancje rozpuszczonej (dla roztworów idealnych)
Wpływ aktywności wody na rozwój drobnoustrojów żywności
Woda jest niezbędna do rozwoju drobnoustroju czyli do transportu składników do wnętrza komórki, do wchłaniania tych składników, do prowadzenia przemian metabolicznych, do wydalania produktów metabolizmu, do regulacji ciśnienia osmotycznego wewnątrz i na zewnątrz komórki.
Najniższe aktywności wody dla rozwoju drobnoustrojów:
bakterie aw>0,91
drożdże aw>0,88
pleśnie aw>0,8
Pleśnie posiadają najniższe wymagania pod względem wody.
Wyjątki stanowią wśród:
pleśni: pleśń kserofilna aw=0,605 (Xeromyces bisporus)
drożdży: drożdże osmofilne aw=0,61 (Hansenula i zygosacharomyces)
bakterii: bakterie halofilne aw=0,8 do 0,85 w roztworach nieelektrolitów aw=0,75 roztwór NaCl
Bakterie chorobotwórcze rozwój aw>0,85
Pałeczki jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum) aw>0,95
Wpływ aw na reakcje chemiczne w żywności
Reakcje chemiczne zachodzą w żywności w całym zakresie aw ale z różną szybkością dla niektórych typów reakcji, przy niektórych wartościach aktywności wody, woda może zmienić kierunek reakcji np. autooksydacji tłuszczu. Początek reakcji enzymatycznych i chemicznych zaczyna się przy pewnej wartości aw ze wzrostem szybkości reakcji ze wzrostem aw → ekstremalne wartości aw- może spadać szybkość reakcji ( efekt rozcięczania).
Termiczne utrwalanie żywności polega na :
odprowadzeniu pewnej ilości energii cieplnej i przechowywaniu w niskiej temperaturze
na potraktowaniu jednorazowo odpowiednią dawką ciepła co pozwala na zwiększenie stabilności przy przechowywaniu
Podstawowym celem utrwalania przez ogrzewanie jest osiągnięcie mikrobiologicznej stabilności. W czasie utrwalania zachodzą:
1 inaktywacja drobnoustrojów a przez to wzrost stabilności mikrobiologicznej
2 inaktywacja enzymu zarówno w żywności jak i w zawartych drobnoustrojach a przez to wzrost stabilności enzymatycznej
3 inaktywacja toksyn drobnoustrojowych
4 ugotowanie żywności a przez to wzrost przyswajalności
5 obniżenie wartości odżywczej przez niszczenie witamin i innych składników odżywczych
Nasz organizm trawi tylko białko zdenaturowane.
Obróbkę termiczną żywności należy tak prowadzić aby w jak największym stopniu zniszczyć drobnoustroje i enzymy, jak największym stopniu zachować składniki odżywcze.
Do prowadzenia obróbki cieplnej konieczna jest znajomość oporności cieplnej drobnoustrojów i składników odżywczych.
Wpływ różnych czynników na oporność termiczną drobnoustrojów
Szybkość inaktywacji cieplnej drobnoustrojów zależy od :
1 rodzaju drobnoustroju, formy jego występowania . termin inaktywacja drobnoustroju następuje po przekroczeniu temp. max dla ich wzrostu czyli osiągnięcia min temp. letalnej taką temp. oznaczamy (T1) postacie wegetatywne drobnoustrojów są mniej ciepło oporne zaś formy przetrwalnikowe są odporniejsze termicznie, istotny jest również wiek przetrwalników im są one starsze tym większa jest ich odporność termiczna. Temperatury letalne dla form wegetatywnych to 50-60C, formy przetrwalnikowe 90-100C. Wyjątek drożdże osmofilne wytrzymują w 100C przez ponad 20 min.
2 pH środowiska- pośród wszystkich czynników środowiska stężenie jonów H+ wywiera największy wpływ na ciepło odporność drobnoustrojów. Ze wzrostem stężenia jonów H+ następuje gwałtowny spadek ciepło odporności drobnoustrojów ( im kwaśniejsze środowisko tym łatwiej zniszczyć drobnoustrój). Produkty spożywcze posiadają pH=3-7 w zależności od pH żywność dzielimy na:
żywność niekwaśna- mało kwaśna o pH=7-4,6 np. mleko, mięso, drób, ryby, groszek, fasola, szpinak, burak.
Żywność kwaśna o pH=3,7-4,6 np. gruszki, morele, pomidory, czerwona kapusta.
Żywność bardzo kwaśna o pH<3,7 np. kapusta kiszona, ogórki kiszone.
Gdy pH >4,6- temp utrwalania >100C
pH 3,7-4,6 temp utrwalania do 100C
pH< 3,7 utrwalanie łagodne ogrzewanie.
Żywność o pH >4,6 winna być poddawana obróbce cieplnej rozwój Clostridium botulinum w niższym pH nie rozwija się.
3 od zawartości wody- drobnoustroje wykazują największa oporność termiczną przy niskich wartościach aktywności wody, znacznie gorzej znoszą one działanie wysokich temperatur w atmosferze wilgotnej. Dlatego też proces sterylizacji prowadzi się w parze wilgotnej.
Miarą oporności cieplnej drobnoustroju jest czas redukcji dziesiętnej oznaczony literą D jest to czas potrzebny do dziesięciokrotnego zmniejszenia liczby drobnoustrojów. Im mniejsze D- tym łatwiej zniszczyć drobnoustrój. Drobnoustroje wykazują pewną max wartość D przy pewnej krytycznej wartości aktywność wody: dla przetrwalników aw=0,2-0,4
Wegetatywne kom aw=0,65-0,9
4 Zawartość soli- kationy metali jednowartościowych obniżają ciepłooporność drobnoustroju, kationy metali dwuwartościowych podwyższają ciepłooporność drobnoustroju.
Dodatek soli obniża ciepłooporność. Istotne jest również stężenie soli NaCl w stężeniu 0,5-3%podwyższa ciepłooporność zaś wyższe stężenie NaCl obniża ciepłooporność.
5 substancje ochronne- podstawowe składniki żywności czyli tłuszcze, białka, węglowodany, chronią drobnoustroje przed działaniem wysokich temp. Największe znaczenie posiadają tłuszcze, tworzą one otoczki wokół drobnoustroju które posiadają mniejszą przewodność cieplną dlatego też bakterie ogrzewane np. w mleku giną wolniej niż ogrzewane w wodzie w tych samych warunkach. Białka i węglowodany również chronią drobnoustroje przed działaniem wysokich temp ale w mniejszym stopniu niż tłuszcze, w przypadku białek ważna jest forma tego białka i tak: białka natywne lepiej chronią drobnoustroje osmofilne przed działaniem wysokich temp niż drobnoustroje nieosmofilne. Również produkty metabolizmu mogą zwiększać lub obniżać ciepłooporność drobnoustroju np. antybiotyki obniżają ciepłooporność drobnoustroju (np. nizyna, subtylizyna, tylozyna) np. kwas siarkowy IV obniża ciepłooporność drobnoustroju.
Kinetyka termicznego niszczenia drobnoustroju:
Inaktywacja drobnoustroju, toksyn, składników odżywczych- reakcja I rzędu.
N/No= wskaźnik retencji (przeżycie drobnoustroju)
No/N= wskaźnik inaktywacji cieplnej drobnoustroju
Lg No/N= n wielokrotność wartości D
Drugą wartością charakteryzującą wrażliwości drobnoustroju na podnoszenie temp jest wielkość z- ( jest to taki zakres temp w którym czas redukcji dziesiętnej zmienia się dziesięciokrotnie, mówi o ile trzeba podnieść temp żeby czas redukcji dziesiętnej zmienił się dziesięć razy)
Q10- współczynnik temperaturowy przyśpieszenia reakcji, określa o ile zwiększa się szybkość reakcji ze wzrostem temp o 10C.
Dawka ciepła potrzebna do uzyskania założonej sterylności- osiągnięcie sterylności absolutnej jest prawie niemożliwe ponieważ liczba drobnoustrojów N dąży wówczas do 0 gdy czas sterylizacji będzie dążył do nieskończoności dlatego też wprowadzono pojęcie sterylności handlowej czyli sterylności technicznej która polega na zniszczeniu wszystkich drobnoustrojów chorobotwórczych i mikroflory saprofitycznej łącznie z przetrwalnikami do dostatecznie niskiego poziomu aby było rzadkie dopuszczalne ryzyko zatrucia konserw spośród mikroorganizmów wybiera się taki który wymaga największej dawki ciepła do uzyskania założonej redukcji dla tego mikroorganizmu oblicza się wielokrotność redukcji dziesiętnej n mikroorganizmem takim najczęściej jest: salmonella lub clostridium botullinum n= lg No/N. W praktyce międzynarodowej przyjmuje się że n=12
Czas sterylizacji oblicza się z równania
τ=F
τ= n*D= F
F- równoważnik czasowy czyli miara dawki ciepła potrzebna do zniszczenia mikroorganizmu krytycznego.
Metody obróbki cieplnej:
1 Pasteryzacja (Ludwik Pasteur) proces pasteryzacji polega na ogrzaniu produktów do temp 100C a najczęściej 65-85. celem pasteryzacji jest niszczenie form wegetatywnych drobnoustroju, inaktywacja enzymu a przez to przedłużenie trwałości produktu. Pasteryzacji najczęściej poddaje się: mleko, piwo, przetwory jajeczne, żywność kwaśną, soki owocowe. W zależności od stosowanych temp i czasu ogrzewania rozróżnia się pasteryzację:
niska lub długotrwała polegająca na ogrzaniu produktu 63-65C w ciągu 20-30min
krótkotrwała polegająca na ogrzaniu produktu w temp 72C w ciągu 15 s
momentalna polegająca na podgrzaniu produktu do 85-90C i natychmiastowym chłodzeniu od 15 s do kilku a nawet do kilkudziesięciu min.
Czas i temp pasteryzacji jest taka aby wewnątrz żywności osiągnięta była temp 68-72C. Proces pasteryzacji prowadzi się w pasteryzatorach o działaniu okresowym lub ciągłym ( budowa- wymienniki; płytowe, rurowe [ pasteryzacja krótkotrwała i momentalna] tunelowe, wannowe)
2 sterylizacja polega na ogrzewaniu produktu powyżej 100C celem jej jest całkowite termiczne zniszczenie drobnoustroju. Uzyskuje się pełną abiozę, niszczone są bakterie i ich przetrwalniki. Metody sterylizacji:
sterylizacja w opakowaniach hermetycznych czyli apertyzacja
sterylizacja przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie
opakowania: puszki metalowe, naczynia szklane, zgrzewalne opakowania z tworzyw sztucznych.
APERTYZACJA ( twórca Nicolas Appert) proces ten prowadzi się w odpowiednich opakowaniach którymi są:
-puszki- denko i wieczko zamykane są na podwójną zakładkę oraz uszczelkę kauczukową zaś płaszcz puszki lutowany jest szwem od zewnątrz na pojedynczą lub podwójną zakładkę.
Materiał z jakiego wykonane są puszki: są one wykonane z blach stalowej o grubości 0,2-0,4mm pokrytą warstwą cyny- jest to tzw blacha biała którą następnie pokrywa się lakierem. Lakiery to sztuczne żywice np. estry celulozy który w celu utrwalenia lakieru wypala się, do lakierów najczęściej dodaje się ZnO ( w celu zapobiegania powstawaniu plam siarczku żelaza). Lakiery powinny być bezwonne, nietoksyczne, odporne na temp, odporne na chemikalia, winny przylegać do opakowania tworząc warstwę elastyczną. Puszki mogą być również tłoczone z blachy aluminiowej lub laminowanej folią polietylenową lub propylenową.
-naczynia szklane są to najczęściej butelki lub słoje. Słoje mogą być- hermetyczne nieelastyczne nie gwintowane ( twist-off, feniks, kapslowe), -hermetyczne elastyczne i uszczelniane po sterylizacji wadą takich opakowań jest mała wytrzymałość na urazy mechaniczne i na szok termiczny zaletą zaś jest obojętność chemiczna, widoczność zawartości naczynia i możliwość wielokrotnego wykorzystania naczynia.
- opakowania zgrzewalne są to elastyczne woreczki z tworzyw sztucznych zgrzewane czterostronnie lub półszyte opakowania z laminatu np. puszki z laminatu, z folii aluminiowej czy z papieru. Zaletą ich jest mała masa i zamykanie przez zgrzewanie, wadą: duży koszt urządzeń do formowania opakowań ich napełniania i zamykania.
AUTOKLAWY-są to zbiorniki zamykane hermetycznie czyli tzw sterylizatory pozwalające na prowadzenie procesu w podwyższonym ciśnieniu i w temp powyżej 100C. Rozróżnia się autoklawy wsadowe i o pracy ciągłej. Autoklawy wsadowe mogą być do sterylizacji w wodzie lub w parze ze względu na konstrukcje mogą być:
-poziome
-pionowe
-obrotowe
-z automatycznym załadunkiem i wyładunkiem
-do sterylizacji w homogennej mieszaninie powietrza i pary wodnej
-przeciwciśnieniowe
typowy autoklawy to kocioł ciśnieniowy wykonany z grubej żelaznej blachy zaopatrzonej w wieko w którym znajduje się manometr, termometr, zawór bezpieczeństwa, zawór do odpowietrzania i do usuwania nadmiaru pary.
Puszki które kierowane są do sterylizacji umieszczane są w specjalnych koszach które przy pomocy specjalnych łańcuchów są podnoszone i kierowane do autoklawu (autoklaw pionowy).
W przypadku autoklawów poziomych konserwy kierowane są do autoklawu za pomocą specjalnych wózków na szynach.
Sterylizacja stacjonarna jest ograniczona do określonego zakresu temp, określonej wielkości opakowań, a szybkość przenikania ciepła jest niewielka, zaś punkt krytyczny czyli najwolniej ogrzewający się ma znacznie niż temp niż temp medium grzejnego.
Rodzaje ruch konserw ( lepsze efekty uzyskuje się nadając konserwą odpowiedni ruch):
przesuwanie opakowań równoczesne obracanie ich wokół osi pionowej ( autoklaw o działaniu ciągłym)
obracanie opakowań wokół osi poprzecznej czyli denko-wieczko ( w autoklawach o działaniu okresowym)
zaletą autoklawu z ruchem obrotowym konserw jest: wyrównanie temp w całym aparacie, skrócenie czasu sterylizacji, możliwość stosowania wyższych temp od tradycyjnych (metoda HTST), lepsze cechy organoleptyczne konserw.
Parametry procesu sterylizacji: podstawowe to temperatura i czas. Ogólny czas przebywania konserw w autoklawie można zapisać umownie:
τog- czas ogrzewania do temp sterylizacji Tst
τs- czas utrzymywania temp sterylizacji
τch czas chłodzenia
τ=τog+τs/T+τch zapis umowny
np. konserwa sterylizowana w temp 121C o masie 1 kg
τ= 15+60/121+10
proces sterylizacji prowadzi się najczęściej:
-kompoty w temp 100C
-warzywa miekkie z zalewą w 115C
-warzywa twarde z zalewą w 118C
-masy przecierane bez zalewy i gotowane potrawy oraz konserwy mięsne i rybne w 121C
W sterylizacji ważne jest oprócz temp i czasu również ciśnienie.
Rozkład ciśnień zależy od:
rodzaju autoklawu
konsystencji produktu
wielkości opakowania
wielkości przestrzeni wolnej w opakowaniu ( nie zajęta przez produkt)
od stopnia odpowietrzenia produktu i wnętrza opakowania
temp produktu w czasie napełniania opakowań
Z pośród wymienionych czynników najważniejszym jest rodzaj opakowania.
Czas nagrzewania i oziębiania zależy od:
1 konsystencji materiału- konsystencja decyduje o zdolności przyjmowania ciepła, im bardziej ciekła treść konserwy i im mniejsza jest jej lepkość tym większe jest konwekcyjne przenoszenie ciepła które jest lepsze od przewodzenia. Najgorsze do ogrzewania są koncentraty przecieru oraz produkty stałe np mięso. W celu poprawy konwekcji ciepła należy nadać konserwą ruch.
2 od wielkości opakowań- im większe opakowanie tym dłuższy czas ogrzewania, czas ogrzewania jest proporcjonalny do kwadratu promienia puszki (r do 2) i do objętości puszki do trzeciej potęgi (V do 3) stąd tez znając τ1 (czas ogrzewania puszki o V1) można obliczyć τ2.
τ1/τ2=K(V1/V2)do 2/3 gdzie K współczynnik proporcjonalności około 1,1
3 Różnica temperatur-im wyższa temp w autoklawie Ta i im niższa temp w puszcze T czyli im większa różnica temp Ta-T tym szybsza temp nagrzewania się konserw.
dT/dτ=K(Ta-T) po scałkowaniu od Tp do Tk;
τog= 1/Kln(Ta-Tp)/(Ta-Tk)=2,3/Klg(Ta-Tp)/(Ta-Tk)
4 Przewodność cieplna- czas ogrzewania można podzielić na dwa okresy; τ1 czyli okres przenikania ciepła przez ścianki opakowania i τ2 okres przenikania ciepła przez materiał w puszcze.
τog=τ1+τ2
puszki metalowe- pomija się opór cieplny opakowania zaś tempo nagrzewania konserwy zależy od zdolności przejmowania ciepła przez materiał w puszcze.
Naczynia szklane - czynnikiem limitującym nagrzewanie się konserw są opory cieplne ścianek naczynia, a czas sterylizacji jest o 50% dłuższy niż puszek metalowych.
Zasady sterylizacji HTST:
Przy ustaleniu wartości F (m*D) czyli czasu sterylizacji ważne jest:
1 czy wielkość tą osiągnie się w niższej temp letalnej ale w długim czasie ogrzewania
2 w wyższej temp ale w krótszym czasie. Zależy to od parametru „z” określającego wrażliwość na zmiany temp. okazuje się że składniki odżywcze np. witaminy, aminokwasy posiadają wyższą wartość „z” niż drobnoustroje czyli wzrost temp powoduje szybsze niszczenie drobnoustrojów nie składników odżywczych dlatego też należy dążyć do zastąpienia wariantu 1, 2. jest to zasada wysokiej temperatury i krótkiego czasu oznaczana skrótem HTST. Jest to zasada ultra wysokiej temp UHT.
Metoda UHT stosowana jest najczęściej do sterylizacji produktów płynnych przed ich zapakowaniem np. mleka. Warunkiem stosowania tej metody jest homogenność materiału i występowania w nich cząsteczek do 3mm. Ujednoliceniu rozkładu temp i możliwość stosowania metody HTST sprzyja:
zwiększenie udziału fazy ciekłej
małe rozmiary opakowań
wytrząsanie produktu
zwiększenie ogrzewania przez konwekcje
metoda HTST- polega na błyskawicznym ogrzaniu produktu do temp sterylizacji utrzymaniu w tej temp w ciągu krótkiego czasu, błyskawicznym ochłodzeniu.
Podwyższenie temp około 115C w metodzie konwekcjonalnej do około 140 w metodzie HTST pozwala na skrócenie czasu sterylizacji z kilkudziesięciu min do kilkudziesięciu sekund.
Efektywność metody HTST jest wyższa niż metody konwencjonalnej gdyż lepsza jest w niej zachowalność składników odżywczych.
Studzenie konserw- należy prowadzić tak aby nie nastąpił: bombaż techniczny, uszkodzenie podwójnej zakładki.
W przypadku autoklawów okresowych studzenie prowadzi się przez doprowadzenie chłodniej wody od spodu autoklawu i stopniowe wypieranie pary lub gorącej wody do góry oraz powolne obniżenie ciśnienia.
Studzenie powietrzem jest zbyt powolne i może prowadzić do nadmiernego rozgotowywania konserwy i jej brunatnienia. Często proces studzenia prowadzi się przy pomocy wody z dodatkiem preparatu chlorowego.
W autoklawach o działaniu ciągłym znajduje się urządzenie do chłodzenie konserw.
Termostowanie- przed skierowaniem konserw do obrotu handlowego przeprowadza się ich kontrole trwałości, poddaje się je próbie termostatowej która polega na przetrzymywaniu część konserw w ciągu 3 do 8 dni w zależności od wielkości puszki w temp 30- 40C a następnie kontroluje się czystość mikrobiologiczną tych konserw i obecność bombaży.
Przechowywanie konserw- konserwy etykietowane są automatycznie, następnie formowanie są z nich pakiety które obciągane są folią termokurczliwą. Pakiety umieszczane są na paletach a palety w magazynach ustawiane są w stosy. W magazynach konserw powinna panować temp 5-10C powietrze powinno być suche o wilgotności względnej poniżej 85%. Szkodliwa jest temp powyżej 15C i poniżej 0C. Konserwy powinny być chronione przed bezpośrednim wpływem promieni słonecznych.
Okres przechowywania i czas przechowywania konserw owocowych i warzywnych limitowany jest korozją opakowania. Konserwy owocowe i przetwory pomidorowe mogą być przechowywane od 12 -18 miesięcy, konserwy warzywne od 24-48 miesięcy, konserwy rybne ok. roku w zalewie pomidorowej i 1,5-2 lat w zalewie olejowej.
Wady i ocena jakości konserw- rozróżnia się następujące rodzaje zepsuć konserw:
1 bombaże czyli wydęcia puszek- chrakteryzują się:
a)wydęciem wieczka i/lub denka
b)wyrwaniem wieczka ( denka) z zakładki
c)rozerwanie szwu bocznego
Rozróżnia się typy bombaży:
bombaż techniczny przyczyną może być:
przeładowanie puszek
brak odpowietrzenia
zbyt szybkie obniżenie ciśnienia
bombaż techniczny może być przyczyną bombaża chemicznego i mikrobiologicznego ze względu na zwiększoną ilość tlenu. Bombaż techniczny nie dyskwalifikuje konserw do ich sporzycia.
bombaż chemiczny jest to tak zwany bombaż wodorowy spowodowany wytwarzaniem wodoru w reakcji metalu z kwaśną żywnością. W skrajnym przypadku może dojść do perforacji puszki. Bombażowi temu sprzyjają:
obecność tlenu
obecność barwników antocyjanowych
obecność kwasów organicznych
w przypadku konserwy wykonanej z blachy żelaznej im wyższa kwasowości treści konserwy tym bombaż ten zachodzi szybciej.
W przypadku blach ocynowanej bombażowi sprzyja obecność tlenu i pH=4-5 następuje wówczas gromadzenie cyny w konserwie w ilości nawet 50-200mg Sn/kg jest to ilość nie toksyczna.
- bombaż mikrobiologiczny powodowany on jest przez drobnoustroje wytwarzające produkty gazowe, występuje w źle wysterylizowanych konserwach. Przyczyną mogą być drożdże, oraz heterofermentacyjne bakterie mlekowe. Najczęściej organizmami powodującymi ten bombaż są ciepłolubne bakterie beztlenowe np. z rodzaju clostridium ( c. Perfringens laseczka zgorzeli gazowej, c. Botulinum).
2 zepsucia płasko-kwaśne powodowane są one względnymi beztlenowcami przetrwalnikującymi, które powodują zakwaszenie konserw bez objawów wydęcia. Zepsucia te powodują najczęściej:
w konserwach mało kwaśnych (pH>4,5) B. Stearothemophilus
w konserwach kwaśnych (pH<4,5) B. Thermoacidurans.
3 zepsucia płasko- niekwaśne powodowane są one bakteriami tlenowych przetrwalnikujących z rodzaju bacillus, które powodują rozluźnienie konsystencji konserwy dzięki rozkładowi białka oraz pojawienie się nieprzyjemnych zapachów.
Sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie
Jest to nowocześniejsza metoda sterylizacji od apertyzacji ale trudniejsza do realizacji. W metodzie tej można stosować HTST ponieważ wymaga ona szybkiego ogrzania produktu, szybkiego jego ochłodzenia, a następnie aseptycznego pakowania ( hermetyczne opakowanie). Jest to tak zwana metoda pasteryzacji. Tą metodą produkowane jest mleko UHT. W produkcji tej czynnikiem grzejnym jest: gorąca woda do wstępnego ogrzania mleka i para wodna stanowiąca czynnik sterylizujący. Ogrzewanie parą można prowadziać:
przez bezpośrednie wprowadzanie jej do mleka
pośrednio przez przegrodę metalową
Rozróżnia się następujące systemy bezpośredniego ogrzewania:
para wprowadzana jest do strumienia mleka a następnie jest ona odparowywana
rozpylenie mleka o temp 74C w komorze z parą wodną o odpowiedniej temp i ciśnieniu
Pośrednie ogrzewanie mleka prowadzi się:
w płytowych wymiennikach ciepła
w rurowych wymiennikach ciepła
Zaletą metody bezpośredniej jest możliwości szybkiego ogrzewania i oziębiania.
Wadą kontakt mleka i pary, mimo odparowania w mleku pozostają resztki wody.
Rozróżnia się następujące systemy aseptycznego pakowania:
opakowania z 2-3 warstw laminatów; zgrzewanych w czworościany, pudełka prostokątne, kubki.
Pojemniki plastykowe takie jak torebki, kubki z folii lub laminatów
Szklane butelki i słoiki
Pojemniki metalowe puszki z blachy cynowanej.
Sterylizacja systemem dwustopniowym:
Etapy sterylizacji:
sterylizacja wstępna prowadzona w przepływie w wymiennikach płytowych lub rurowych w temp 135- 141C
rozlew do opakowań i ich zamknięcie
uzupełniająca sterylizacja końcowa- w zamknięciu hermetycznym, w autoklawach (w niższej temp i krótszym czasie).
Zaletą tej metody są mniejsze zmiany cech organoleptycznych, lepsze zachowanie składników odżywczych, nie wymagają one aseptycznego pakowania.
Tyndalizacja
Polega ona na 3 krotnym ogrzaniu produktu w temp 65-85C w ciągu 30 min w odstępach co 24 godz. Ta metoda stosowana jest do pasteryzacji środowiska termolabilnego np. boczek (wytopienie tłuszczu).
1