Operacje mech- cel:

• ujednolicenie surowca

• rozsortowanie pod względem wymiarów

• usunięcie części niejadalnych i mniej wartościowych oraz nieszkodliwych ciał obcych;

• rozdrobnienie surowca;

• rozdzielenie składników;

• dozowanie surowców i produktów.

Podział urządzeń rozdrabniających:

• maszyny łamiące – łamacze stożkowe i szczękowe,

• maszyny gniotące – gniotowniki, łamacze walcowe;

• maszyny udarowe – młyny młotkowe, dezintegratory,

• maszyny rozcierające – młyny kulowe, wibracyjne, z częściami obrotowymi, strumieniowe, koloidalne

• maszyny tnące – krajalnice, wilki

Sedymentacja ośrodek zdyspergowany do ośrodka dyspersyjnego (woda)

Flotacja wspomagana przez napowietrzanie

Filtracja oddzielenie cząstek fazy rozproszonej od razy rozpraszającej (izobaryczna, pod zwiększonym ciśnieniem od strony cieczy filtrowanej, podciśnienie od strony filtratu) ramowy, komorowy, próżniowy

Rodzaje przegród filtracyjnych:

• tkaninowe (len, bawełna, jedwab, nylon)

• metalowe (siatka fosforobrązowa zwykła i posrebrzana, niklowana, aluminiowa, ze stali nierdzewnej)

• ceramiczne (porowata porcelana)

• szklane (porowata masa szklana, wata szklana)

• celulozowe i inne.

Wirowanie cząstki cięższe są odrzucane na zewnątrz ku obwodowi bębna, lżejsze przy osi.

Rodzaje wirówek: 1. ciągłe, periodyczne; 2. sedymentacyjne, filtracyjne.

Wirówki sedymentacyjne Bęben osadzony na wale obrotowym ma pełne ściany boczne; wewnątrz zamontowane są talerze ułatwiające rozdział faz. Wykorzystanie: usuwanie zawiesin z soków owocowych i wina, oddzielenie tłuszczu od mleka pełnego.

Wirówki filtracyjne Bęben osadzony na wale obrotowym ma ściany boczne perforowane pokryte materiałem filtracyjnym. W czasie wirowania ciecz przesącza się przez materiał i odpływa do przestrzeni między bębnem a obudową; faza stała zatrzymywana jest wewnątrz bębna.Wykorzystanie: oddzielenie wody sokowej z surowego mleczka krochmalniczego, oddzielenie wykrystalizowanego cukru od melasy

Mieszanie - cel:

• zapewnienie jednorodnego składu produktów ciekłych lub stałych,

• zabezpieczenie przed rozdzieleniem się komponentów,

• ułatwianie wymiany ciepła,

• intensyfikacja procesów dyfuzji,

• wywołanie zjawisk fizycznych, np. zmaślanie śmietanki

Mieszanie w fazie ciekłej w mieszalnikach.

Rodzaje:

• mechaniczne – przy użyciu mieszadeł,

• hydrauliczne – wymieszanie się dwóch lub więcej strumieni cieczy;

• pneumatyczne – mieszanie przez pęcherzyki gazu

Przykłady: mieszanie mleka, mieszanie soków, mieszanie podłoży hodowlanych.

Mieszanie ciał stałych w mieszarkach.

Rodzaje:

• periodyczne, ciągłe

• wolnoobrotowe (łopatkowe, ślimakowe, bębnowe), szybkoobrotowe (odśrodkowe, udarowe)

Przykłady: produkcja koncentratów, deserów, zup, wymieszanie mąki.

Mieszanie układów o dużej lepkości w zagniatarkach, ugniatarkach, wygniatarkach.

Rodzaje: periodyczne (zbiornik z mieszadłem), ciągłe (ślimak)

Przykłady: homogenizacja twarogu, przygotowanie ciast, przygotowanie farszów mięsnych.

Homogenizacja – daleko posunięte mieszanie z jednoczesnym rozdrobnieniem zawieszonych cząstek.

Operacje termiczne

• wstępna obróbka surowców, np. przy myciu,

• właściwe przetwarzanie surowców, np. gotowanie,

• termiczne utrwalanie żywności, np. pasteryzacja,

• utrzymywanie higieny procesu produkcyjnego, np. mycie urządzeń

Mechanizmy przenoszenia ciepła: przewodzenie lub kondukcja- ciała stałe; konwekcja lub przenoszenie ciepła- ciecze; promieniowanie cieplne (radiacja) [Przenoszenie ciepła między dwoma ciałami o różnej temperaturze za pomocą fal elektromagnetycznych o długości 0,1-100μm nie wymaga substancji pośredniczącej, energia cieplna promieniowania zwykle nie przechodzi przez ciała stałe i ciecze; gdyż większość jest absorbowana (100% absorpcji – ciała doskonale czarne) lub odbijania (100% odbicia ciała doskonale białe)]

Grzejnictwo elektryczne

Jest to system ogrzewania w zmiennym polu elektrycznym średnich lub wielkich częstotliwości; energia elektryczna wykorzystywana jest do bezpośredniego ogrzewania żywności.

Sposoby ogrzewania:

mikrofalowe – napromieniowanie falami o częstotliwości setek lub tysięcy MHz; powodują drania cząstek – dipoli

kuchnie mikrofalowe – moc 0,2 do 2,5kW, częstotliwość 2450MHz.

Zalety: szybkie nagrzewanie, lepsze zachowanie wartości odżywczej

wady: nierównomierność rozkładu ciepła

Zastosowanie: ogrzewanie, rozmrażanie

dielektryczne (pojemnościowe) – zastosowanie w ośrodkach o charakterze dipoli elektrycznych; polega na bardzo szybkich zmianach napięcia na okładkach kondensatora i spowodowanych tym drganiom cząsteczek – dipoli

Zalety: szybkie nagrzewanie się materiałów, głównie o dużej zawartości wody, równomierność ogrzewania

Wady: drogie, materiał niehomogenny, np. mięso – nierównomierne nagrzewanie

Zastosowanie: dosuszanie suszonych prasowanych warzyw, rozmrażanie, topienie tłuszczu, czekolady

indukcyjne – ogrzewanie wywołane wydzielaniem się ciepła podczas przepływu prądu indukowanego w materiale przez zmienne pole magnetyczne; materiał musi przewodzić prąd (materiał jest rdzeniem cewki).

Grzejnictwo podczerwone

Wykorzystywana jest pośrednia podczerwień (10^-4 do 3·10^-4 cm) w suszarnictwie.

Rodzaje: promienniki lampowe, metalowe, ceramiczne.

Zastosowanie:

• obsuszanie materiałów – skóry, butelki,

• suszenie materiałów w cienkich warstwach – owoce, warzywa, zboża, grzyby, makaron,

• w piekarstwie – pieczenie, obżarzanie

• suszenie mięsa.

- Podgrzewanie, ogrzewanie

Cel: podgrzanie ośrodka ciekłego w celu nastawienia go, np. na: optymalną temperaturę działania enzymów, / ułatwienie rozpuszczania np. cukru,

Stosowane temperatury – poniżej temperatury wrzenia

Urządzenia: różne przeponowe aparaty grzejne:

periodyczne: kotły płomieniowe, kociołki z płaszczem grzejnym, kadzie z wężownicami

ciągłe: podgrzewacze rurowe, rurowo-próżniowe, wężownice, ślimakowe

Zastosowanie:

blanszowanie – szybkie ogrzanie żywności do określonej temperatury, jej utrzymanie przez pewien czas, a następnie szybkie oziębienie lub poddanie bezzwłocznemu dalszemu przerobowi; głównie warzywa, czasami owoce, mięso

metoda immersyjna – perforowany bęben obracający się w zbiorniku z wodą

metoda parowa – taśma perforowana umieszczona w komorze parowej

pasteryzacja – metoda utrwalania

- Rozparzanie – parowanie

Ogrzewanie materiałów (zwykle roślinnych) za pomocą pary o ciśnieniu 0,4-0,5MPa (150-150°C) w celu przeprowadzenia masy w stan półpłynny.

Urządzenia: wiele typowych urządzeń

Zastosowanie:

• przemysł owocowo-warzywny – produkcja przecierów,

• gorzelnictwo – parowanie zboża, ziemniaków,

• koncentraty spożywcze – preparowane przetwory zbożowe nadające się bezpośrednio do spożycia: płatki owsiane i kukurydziane, grzanki, granulki, ryż błyskawiczny

- Pieczenie

Ogrzewanie materiałów w suchym powietrzu w temperaturze powyżej 100°C (najczęściej 180-250°C).

Urządzenia: wiele typów pieców periodycznych i ciągłych, opalane bezpośrednio (bardzo rzadko), pośrednio (kanałowe, rurowo-parowe, gazowe, elektryczne).

Zastosowanie: piekarstwo, ciastkarstwo, przemysł mięsny, dania gotowe.

- Gotowanie

Ogrzewanie cieczy w stanie wrzenia; wiąże się często z odparowaniem części rozpuszczalnika.

Urządzenia: kotły z płaszczem parowym, pod normalnym lub zmniejszonym ciśnieniem.

Zastosowanie: browarnictwo – gotowanie brzeczki piwnej, owocowy – rozpuszczenie cukru, usunięcie niepożądanych składników lotnych, np. dwutlenku siarki;

- Tostowanie

Ogrzewanie wilgotną parą wodną w temperaturze 95-120°C surowców spożywczych, głównie roślin strączkowych.

- Smażenie

Ogrzewanie surowca pod zwykłym ciśnieniem w ośrodku pośredniczącym, zwykle w gorącym tłuszczu, syropie z sacharozy; temperatura zwykle znacznie powyżej 100°C (150-250°C). Produkt wchłania część tłuszczu (10-45% wagowych), a oddaje część wody.

Urządzenia: periodyczne (patelnie), ciągłe (taśmowe tunele smażalnicze).

Zastosowanie: produkcja frytek, chipsów ziemniaczanych; niektóre konserwy warzywne, mięsne; niektóre wyroby cukiernicze, konfitury, dania gotowe.

- Prażenie

Ogrzewanie w suchym powietrzu w temperaturze 200-250°C. Poddaje się mu głównie surowce roślinne w celu wytworzenia różnych substancji smakowo-zapachowych i barwiących,
a następnie rozkładu cukru.

Urządzenia: specjalne piece, np. piec kaflowy.

Zastosowania: prażenie nasion kakaowych, prażenie kawy, mięsa, obieranie ziemniaków.

- Ekspandowanie

Polega na gwałtownym rozprężeniu uprzednio ogrzanego i będącego pod wysokim nadciśnieniem materiału w chwili momentalnego przejścia do ciśnienia atmosferycznego.

Urządzenia: periodyczne – armatka – poziomy bęben wypełniony namoczonym ziarnem
i ogrzewany; ciągłe – wielokomorowy zawór obrotowy.

Zastosowanie: produkcja produktów o porowatej strukturze.

- Ekstrudowanie

Polega na wytłaczaniu termoplastycznym materiału poddanego uprzednio obróbce mechanicznej.

Urządzenia: ekstrudery ciągłe.

Zastosowanie: produkcja produktów o porowatej strukturze.

Sorpcja proces zachodzący podczas zetknięcia się dwu faz, polegający na adsorpcji – zwiększeniu stężenia substancji na granicy faz; bądź absorpcji – pochłanianiu substancji i równomiernym jej rozprowadzeniu w całej masie jednej z faz.

Sorbent, adsorbent, absorbent – substancja pochłaniająca.

Sorbat, adsorbat, absorbat – substancja pochłaniana.

Absorbent – ciało stałe z rozbudowaną powierzchnią (węgiel aktywny, ziemia bieląca, żelatyna, agar, skrobia modyfikowana).

Adsorbat – gazy, substancje rozpuszczone w roztworze lub obecne w gazie.

Koagulacja łączenie cząstek koloidowych w większe, w wyniku czego wytrąca się osad (flokulacja) lub następuje przejście zolu w żel (żelifikacja lub galaretowacenie)

Żelifikacja typowa dla koloidów liofilowych, polega na łączeniu się cząsteczek z tworzeniem struktury wewnętrznej, w której utrzymywana jest woda.

Naturalne czynniki żelujące: białka (żelatyna, kazeina, gluten, aktomiozyna) i polisacharydy (skrobia, pektyna, agar, karagen).

1. Hydroliza w środowisku kwaśnym

Głównie przy produkcji: syropów skrobiowych, glukozy, przypraw bulionowych.

• skrobi: produkcja dekstrozy i glukozy:

Ogrzewanie mleczka krochmalowego o zawartości 35-38% skrobi 0,1-0,4% HCl, w autoklawach przy nadciśnieniu 0,1-0,2MPa (temp. 120-130ºC; bezpośrednie wprowadzenie pary), czas 30-50min;

Otrzymuje się cukier skrobiowy zawierający dekstryny – 50% maltozę i glukozę; hydrolizat neutralizuje się; odbarwia, filtruje i zagęszcza do 80% s.s.

• Sacharozy: produkcja sztucznego miodu;

Łagodna hydroliza w wodnym roztworze sacharozy pod wpływem HCl w temp. 80ºC przez 2-3h; po tym czasie neutralizacja; dobarwienie i aromatyzacja; po ewentualnym zaszczepieniu kryształkami i sporadycznym mieszaniu produkt się zestala;

• Laktozy: produkcja cukrów prostych;

Podczas gotowania wodnego roztworu laktozy z dodatkiem 0,1-0,2N HCl przez kilka godzin; hydrolizat neutralizuje się, odbarwia, zagęszcza w wyparkach.

• Białek: przyprawy do zup i potraw, produkcja glutaminianu sodu.

Wykorzystanie tanich surowców często odpadowych.

Proces prowadzi się w kwasoodpornych autoklawach. Przerwanie wiązań peptydowych; ogrzewanie w środowisku o pH 2-3 (dodatek 13% HCl lub 25% H₂SO₄) pod zwiększonym ciśnieniem 0,2-0,3MPa przez 1,5-3h.

2. Hydroliza alkaliczna

• poprawa ekstrakcji oleju z wątroby ryb; dodatek do rozdrobnionej wątroby 1-2% NaOH i ogrzewanie 82-85ºC; upłynnienie miazgi wątroby i ułatwienie wypływu tłuszczu

3. Neutralizacja ma na celu korygowanie kwasowości do wymaganego pH; dodatek NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃'

Wykorzystywana głównie w:

• rafinacji olejów surowych (Na₂CO₃, NaOH); wydzielenie wolnych kwasów tłuszczowych w postaci mydła,

• produkcja hydrolizatów cukrowych (NaOH) i białkowych,

• defekacja soku dyfuzyjnego w technologii cukru buraczanego

4. Defekacja i saturacja usuwanie niecukrów z roztworu sacharozy.

Uwodornianie tłuszczów

Zabiegowi poddawane są tłuszcze pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, ciekłe w temperaturze pokojowej, w celu ich utwardzenia i nadania konsystencji, dzięki której lepiej nadają się one do produkcji margaryny, tłuszczów smażalniczych.

Prowadzona jest w autoklawie w temp. 180ºC, w obecności katalizatora niklowego, gdzie wprowadza się wodór; po utwardzaniu – filtracja w celu usunięcia katalizatora.

Kwas oleinowy /cis 9:10oktadecenowy/ → kwas elaidynowy /trans 9:10 oktadecenowy/

Gdy są dwa wiązania cis to mogą powstać wiązania: cis-trans, trans-cis, trans-trans.

Przeestryfikowanie tłuszczu

Jest to wymiana reszt kwasowych w triacyloglicerolach, prowadząca do innego ich rozmieszczenia. Uzyskuje się nowe tłuszcze o dobrej jakości odżywczej i korzystnych cechach reologicznych.

Produkcja margaryny, namiastki masła kakaowego.

Rodzaje:

randomizacja: w temperaturze wysokiej (100ºC) reakcja przebiega do końca do ustalenia równowagi dynamicznej i statystycznego rozmieszczenia kwasów tłuszczowych w acyloglicerolach; produkt ma stabilną budowę i stałe cechy fizyczne;

przeestryfikowanie wielofazowe: w obecności fazy stałej i ciekłej w temp. niskiej (0-40ºC) triacyloglicerole o wysokim punkcie topnienia krystalizują i nie biorą udziału w reakcji przebiegającej kierunkowo bez osiągnięcia stanu równowagi.

Chemiczna modyfikacja białek

Cel: poprawa właściwości.

Dotyczy głównie białek roślinnych.

Modyfikacje można prowadzić w celu: poprawy rozpuszczalności, zwiększenia stopnia ekstrakcji: działania bezwodnika kwasu octowego, bursztynowego lub malonowego; dotyczy to głównie białek sojowych;

Chemiczna modyfikacja węglowodanów

1. Modyfikacja skrobi – etery lub estry skrobiowe wykazujące inne właściwości niż skrobia natywna; znajdują one bardzo szerokie zastosowanie jako dodatki funkcjonalne.

2. Modyfikacja laktozy – otrzymywanie laktitolu – słodzika dla diabetyków (przez uwodornienie laktozy).

Opakowania metalowe

Materiał: blacha stalowa ocynkowana, blacha stalowa czarna, blacha ze stali kwasoodpornej, blachy i folie aluminiowe

Rodzaje: tuby, puszki, tacki, pudełka, owinięcia, folie, beczki, wieczka, zamknięcia koronkowe.

Zalety: wytrzymałość mechaniczna, odporność na działanie wysokich temperatur, łatwość formowania

Wady: podatność na korozję i inne reakcje chemiczne wynikające z kontaktu produktu
z opakowaniem; poprawa przez stosowanie lakierów i żywic.

Opakowania szklane

Rodzaje: ze szkła bezbarwnego lub barwionego: brązowe (nie przepuszczają ultrafioletu, zachowanie witaminy C), zielone,

• butelki: przemysł monopolowy, owocowo-warzywny, winiarski, piwowarski; zamknięcia: korki, kapsle, nakrętki,

• słoje: przemysłowo-warzywny, koncentratów spożywczych, dań gotowych; zamknięcie wieczkiem metalowym z uszczelką gumową, np. twist off.

Zalety: gładkość powierzchni, nienasiąkliwość, odporność na czynniki chemiczne, brak wpływu na smak i zapach zapakowanego produktu, możliwość wielokrotnego użycia.

Wady: mała wytrzymałość mechaniczna i termiczna, duża masa jednostkowa, słabe przewodnictwo cieplne, konieczność stosowania dodatkowego opakowania ochronnego.

Opakowania z papieru, kartonu, tektury

Materiał: papier pakowy natronowy, karton, tektura,

Rodzaje: worki, torby jedno- i wielowarstwowe; mogą być powlekane folią aluminiową, polietylenem.

Zalety: łatwość formowania, mała masa, łatwość utylizacji.

Wady: mała wytrzymałość mechaniczna;

Opakowania z tworzyw sztucznych:

Materiał:

• celofan: główny składnik – celuloza; pakowanie produktów cukierniczych, osłonki do wędlin,

• polietylen: zakres temperatur -60ºC do +120ºC; mogą być termokurczliwe; opakowania jednostkowe, beczki, łubianki, butelki – PET politereftalan glikolu etylowego – łatwiej ulega spalaniu,

• polipropylen: odporny na tłuszcz i wytrzymuje sterylizację,

• polistyren: odporny chemicznie; łatwość formowania (tacki, wkładki, kapsle), odporny na temperatury do -50ºC, a nie odporny na temp. powyżej 80ºC,

• polichlorek winylu: nie może kontaktować się z żywnością; zawiera zmiękczacze

Rodzaje: torebki, folie, pudełka, bezczki.

Zalety: duża wytrzymałość mechaniczna, lekkość, łatwość formowania, odporność na działanie związków chemicznych.

Wady: mała odporność na niskie i wysokie temperatury, oddziaływanie na smak i zapach produktu.