Rozdzielanie zawiesin i emulsji, piany i aerozole (rozdzielamy wykorzystując różnice gęstości fazy rozproszonej i ciągłej).

1.Metody sedymentacyjne

polegają na samoczynnym rozwarstwianiu się zawiesin w skutek różnic gęstości cząstek zawieszonych(ośrodka zdyspergowanego) w stosunku do gęstości ośrodka dyspersyjnego(wody lub soku komórkowego). Rozdzielanie następuje przy pomocy sił ciężkości. Rozdzielone fazy odseparujemy przy pomocy lewarów. Przykładem tego typu jest stosowany dawniej sposób oddzielania śmietanki od mleka chudego przez pozostawienie mleka przez kilka godzin ,co umożliwia uformowanie się górnej warstwy śmietany o zaw.15-20% tł. d = 0,91 - 0,93 oraz dolnej warstwy mleka chudego o zaw. 0,5-1 % tł. d = 1,035 g/cm³. Oddzielanie wody owocowej z owocowego mleczka krochmalowego w odstojnikach

2. Flotacja jest procesem odwrotnym do sedymentacji, stosowanym do zagęszczania osadów w oczyszczalniach i usuwania tłuszczu .

W mieszaczach flotacyjnych osad w wyniku flotacji wypływa ku górze, a woda zawarta w osadzie oddziela się w dolnej części zagęszczacza. Flotację uzyskuje się bądź przez podgrzanie osadu do temp. 35° C i w wydzieleniu w ten sposób pęcherzyków gazów o flotującym działaniu bądź przez wprowadzenie do osadu -bezpośrednio przed doprowadzeniem go do zagęszczacza-powietrza pod ciśnieniem. Po wprowadzeniu osadu wraz z rozpuszczonym w nim powietrzem do bezciśnieniowego zbiornika ( zagęszczacza) wydzielają się pęcherzyki powietrza powodując proces flotacji cząstek osadu

Elektroflotacja - polega na elektrolizie ścieków, na elektrodach powstaje gaz, który wnosi cząsteczki zanieczyszczeń do góry. Jest procesem odwrotnym do sedymentacji, stosowanym do zagęszczania osadów w oczyszczalniach i usuwania z nich tłuszczu. Wykorzystujemy różnicę gęstości, interesuje nas faza lżejsza od środowiska wodnego, która gromadzi się na górze.

W mieszaczach flotacyjnych osad w wyniku flotacji wypływa ku górze, a woda zawarta w osadzie oddziela się w dolnej części zagęszczacza. Flotację uzyskuje się bądź przez podgrzanie osadu do temp. 35° C i w wydzieleniu w ten sposób pęcherzyków gazów o flotującym działaniu bądź przez wprowadzenie do osadu -bezpośrednio przed doprowadzeniem go do zagęszczacza-powietrza pod ciśnieniem. Po wprowadzeniu osadu wraz z rozpuszczonym w nim powietrzem do bezciśnieniowego zbiornika ( zagęszczacza) wydzielają się pęcherzyki powietrza powodując proces flotacji cząstek osadu.

• Wysokociśnieniowa- powietrze o ciśnieniu 0,6 MPa (mało przydatna) duże pęcherze powietrza, konieczność dodatku koagulatu; korekta pH.

• Niskociśnieniowa - 0,1 MPa, nie wymaga obróbki wstępnej osadu.

3.Filtracja

Filtracją nazywa się proces rozdzielania układów niejednorodnych, czyli proces oddzielania cząstek fazy rozproszonej od cieczy stanowiącej fazę rozpraszającą. Oddzielanie faz zachodzi w czasie przepływu cieczy przez powierzchnię porowatą, na której zatrzymują się cząstki ciała stałego o średnicy większej od średnicy otworów przegrody. Przepływ cieczy odbywa się w wyniku różnicy ciśnień po 0bu stronach przegrody i zależy 0d wielkości otworów przegrody, która stwarza opór hydrauliczny przepływającej cieczy.

Rodzaje filtracji

• Filtracja pod stałym ciśnieniem

• Filtracja pod stałym natężeniem przepływu

Rodzaje filtrów

• Komorowe

• Bębnowe

• Taśmowe

• Talerzowe

• O działaniu ciągłym

• O działaniu okresowym

Prędkość filtracji zależy od:

-właściwości przegrody porowatej,

-właściwości oddzielanego osadu, jego ściśliwości, porowatości,

- temperatury filtrowanej zawiesiny,

- ciśnienia podczas procesu filtracji.

Przykłady: oddzielanie brzeczki piwnej od reszty chmielu; produkcja soków owocowych; oddzielanie wina od resztek drożdży; wydzielanie drożdży z mleka drożdżowego; filtracja drożdży podczas uzdatniania; filtracja ścieków.

4.Rozdzielanie metodą wirowania

Metodą wirowania rozdziela się pod działaniem siły odśrodkowej, mieszaniny niejednorodne ciał stałych z cieczami, cieczy z cieczami lub mieszaniny dwóch cieczy z ciałem stałym. Rozdział faz następuje przez wprowadzenie mieszanin w ruch obrotowy, dzięki czemu cząsteczki cięższe są odrzucane z większą siłą ku obwodowi, a cząsteczki lżejsze układają się w warstwie bliższej osi obrotu.

Wirówki: 1.sedymentacyjne (okresowe, półciągłe, ciągłe); filtracyjne; talerzowe 2. odtłuszczające otwarte; zamknięte; hermetyczne.

Funkcje wirówek:

• Separacja faz

• Homogenizacja kuleczek tłuszczowych

• Oddzielanie zanieczyszczeń.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Destylacja- nazywamy proces rozdzielenia mieszaniny ciekłej, składającej się z dwóch lub większej liczby lotnych składników.

Stosunek zawartości alkoholu w parze do zawartości alkoholu w cieczy nosi nazwę współczynnika lotności alkoholu etylowego K_α.

5,Zanieczyszczenia surówki można podzielić na:

Do przedgonów zalicza się te związki, które są bardziej lotne niż etanol (np. aldehyd octowy i octan etylu), a ich temp. wrzenia jest niższa niż etanolu.

Niedogony mają temp. wrzenia wyższą od etanolu, a mniejszą lotność (np. wyższe alkohole).

Zanieczyszczenia o charakterze pośrednim trudno oddzielić od etanolu(np. izomaślan i izowalerian etylu).

Możliwości oddzielenia zanieczysz. określa również współ. rektyfikacji K, czyli stosunek współczynnika lotności określonego składnika i współczynnika lotności alkoholu etylowego.

Metody destylacji

1.Destylacja prosta

Destylacja prosta polega na ogrzewaniu mieszaniny cieczy do wrzenia pod stałym ciśnieniem i skropleniu powstających oparów

W destylacji prostej z deflegmatorem destylat zawiera więcej składnika niżej wrzącego . W metodzie tej następuje częściowe skroplenie pary zawierającej składnik niżej wrzący, wskutek czego pozostająca faza wzbogaca się w składnik wyżej wrzący. Częściowe skraplanie zachodzące w deflegmatorze połączone ze zmianą składu faz nazywa się deflegmacją. Tworząca się faza ciekła nosi nazwę flegmy.

2. Destylacja wielokrotna (rektyfikacja)

Przy częściowym odparowywaniu mieszaniny cieczy i częściowym skropleniu

oparów można stosunkowo dokładnie rozdzielić ciecze, jeżeli różnica temperatur wrzenia składników jest znaczna. Gdy w skład mieszaniny wchodzi kilka cieczy o zbliżonych temperaturach wrzenia, dokładny rozdział cieczy jest możliwy jedynie wówczas, gdy czynność odparowywania i skraplania oparów powtórzymy wielokrotnie. Wielokrotna destylacja prosta nosi nazwę rektyfikacji.

3.Destylacja prosta pod zmniejszonym ciśnieniem

Podczas destylacji mieszaniny cieczy pod zmniejszonym ciśnieniem obniża się temperaturę wrzenia cieczy, co zapobiega rozkładowi substancji termolabilnych. Skraplacz (chłodnica) jest połączony z pompą próżniową, usuwającą nie skroplone gazy. Zachodzi przy tym naruszenie równowagi fazowej.

4.Destylacja z parą wodną

Podczas destylacji cieczy nierozpuszczalnych w wodzie przez wprowadzenie pary do kotła destylacyjnego lub wprowadzenie wody wraz z destylowaną cieczą do kotła i ogrzewanie możemy oddestylować związki w niższej temperaturze niż temperatura wrzenia czystego związku, pod warunkiem jednak, że są one lotne z parą wodną, tzn. wykazują pewną prężność swych par w temp. poniżej 100⁰C.

5.Destylacja równowagowa

Destylacja równowagowa jest to proces destylacji, w którym faza ciekła i parowa kontaktują się ze sobą przez cały czas trwania odparowania, a dopiero na jego końcu się rozdzielają. Ciecz, zawierająca składniki o różnej lotności dopływa do wymiennika ciepła, w którym ogrzewa się i odparowuje. Wypływająca z podgrzewacza mieszanina pary i cieczy dopływa do parownika, w którym następuje natychmiastowe rozdzielenie mieszaniny na ciecz i parę, które przestają kontaktować się ze sobą.

6.Destylacja cząsteczkowa (molekularna)

Destylację cząsteczkową stosuje się do rozdzielania mieszanin związków o dużym ciężarze cząsteczkowym, nieodpornych na działanie wyższych temperatur i tlenu z powietrza. W destylacji molekularnej rolę podstawową odgrywają : następujące czynniki:

• niskie ciśnienie (1,3- 0,0013 Pa), w związku z tym długość swobodnej drogi cząsteczek destylowanych jest większa niż odległość między i powierzchnią parowania a powierzchnią skraplania;

• grubość warstwy destylującej oraz odległość i położenie powierzchni kondensacyjnej w stosunku do powierzchni parowania;

- sprawne usuwanie substancji ubocznych (wody, gazów, łatwo poruszającej cieczy), przeciwdziałających destylacji molekularnej.

7.Destylacja azeotropowa

Metodą rektyfikacji nie można otrzymać 100⁰ alkoholu etylowego, ponieważ tworzy on z wodą mieszaninę azeotropową (95,57% wag. wodny roztwór etanolu), który destyluje bez zmiany składu.

Destylacja azeotropowa polega na dodaniu do układu składnika, który tworzy ze składnikami cieczy surowej jeden lub kilka azeotropów i występuje na większości półek kolumny w większym stężeniu niż wynika to z prawa Raoulta.

Czynniki azeotropowe powinny spełniać następujące warunki:

- mieć niskie ciepło parowania oraz porywać jak największą ilość wody i jak najmniejszą alkoholu

- łatwo oddzielać się od wody i alkoholu,

- być tanie i łatwe do otrzymania,

- nie wywoływać korozji aparatury,

- wykazywać możliwie dużą różnicę między temperaturą wrzenia azeotropu, a temperaturą wrzenia etanolu,

- pozostałość czynnika przechodząca ewentualnie do spirytusu nie powinna obniżać jego jakości.

8.Destylacja ekstrakcyjna

Gdy lotność względna jest zbliżona do jedności, jest potrzebna olbrzymia nierealna liczba półek. W tej sytuacji stosuje się dodatek trzeciego składnika, zmieniającego lotność względną i polepszającego warunki rektyfikacji. .Składnik "ekstrahujący" R powinien odznaczać się małą lotnością. Kilka półek nad miejscem doprowadzenia składnika R do kolumny kondensuje małe ilości jego pary . Dzięki zmianom lotności składnik A oddestylowuje, natomiast składnik B wraz ze składnikiem R spływają w dół kolumny. Efekt jest taki, jakby składnik B był ekstrahowany przez spływającą w dół ciecz R, stąd nazwa procesu. W drugiej kolumnie następuje oddzielenie składnika B od mało lotnego składnika R, zawracanego do obiegu.

14. Zagęszczanie-polega na zwiększeniu koncentracji skł. suchej subst., a w konsekwencji jej utrwalenia. Większość znanych metod zagęszczania polega na usuwaniu wody, a tylko nieliczne na zwiększeniu stężenia skł. suchej subst. przez dodatek skład., np. sacharozy w technol. dźemu.

15 WODA- W produktach spożywczych woda występuje w różnych postaciach, ogólnie i dzieli się na wolną i związaną. Część wody obecnej w żywności jest silnie i powiązana ze specyficznymi centrami, którymi najczęściej są: grupy hydroksylowe polisacharydów, grupy karbonylowe i aminowe białek. Część wody (wilgoci) i w żywności, oprócz adsorbowanej w specyficznych centrach, znajduje się w kapilarach, w których prężność jej par jest obniżona.

Woda jest rozpuszczalnikiem wielu składników, wpływa na prędkość reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych i mikrobiologicznych. W oda, która odgrywa rolę rozpuszczalnika, ma obniżoną prężność pary ze względu na i obecność substancji rozpuszczonych.

Stosunek p/p_o określa się symbolem "a_w" i nazywa się aktywnością wodną.

Liczbowo aktywność wodna odpowiada równoważnej wilgotności względnej podzielonej przez 100. Aktywność wodna przyjmuje wartość od 1,0 dla "czystej' wody do 0,0 dla środowiska o nieskończenie małej zawartości wody. W l-molowym roztworze, rozpatrywanym w przykładzie, aktywność wodna wynosi 0,9823.

Współzależność, jaka występuje pomiędzy zawartością wody w środowisku, a współczynnikiem aktywności wodnej "a_w", można przedstawić graficznie w postaci izotermy sorpcji wody, która dla wszystkich produktów ma charakter sigmoidalny, zróżnicowany zależnie od środowiska. Obniżenie zawartości wody o 1% dla różnych przedziałów i w różnych produktach będzie niejednakowym stopniu decydowało o obniżeniu wartości „a_w”.

Proces zagęszczania charakter. się stopniem koncentracji, który określa się stosunkiem masy roztworu przed zagęszczaniem do masy roztw. zagęszczonego lub stosunkiem procentowej zawart. suchej subst. w komcentracie i w roztworze przed zagęszczaniem.

16 WYPARKI

W zależności od ciśnienia wewnątrz aparatu, wyparki można podzielić na pracujące pod ciśnieniem podwyższonym, atmosferycznym i obniżonym.

Ciśnienie podwyższone stosuje się tylko wtedy, gdy opary mogą być wykorzystane jako czynnik grzejny w innych aparatach.

Obniżone ciśnienie stosuję się wówczas, gdy:

• - w roztworze zagęszczonym mogą wystąpić: denaturacja białek, tworzenie się połączeń białkowo-cukrowych, rozkład substancji zawartych w roztworze, zmiany barwy lub zapachu;

• - dostępny jest czynnik grzejny o wymaganych parametrach;

• - konieczne jest zwiększenie użytecznej różnicy temperatur między czynnikiem grzejnym i ogrzewanym;

- należy zwiększyć intensywność odparowania wody.

Zamrażanie soków prowadzi się powyżej punktu eutektycznego. Przeważnie ze względu na problemy związane z wydzielaniem lodu z roztworów o dużej lepkości, proces można prowadzić tylko nieco poniżej tego punktu. Niekiedy konieczna jest depektynizacja soku przed wymrażaniem, co zapobiega jego gęstnieniu podczas zagęszczania i po zagęszczeniu. Przyjmuje się, że, zagęszczanie można prowadzić do momentu, kiedy koncentrat ma konsystencję umożliwiającą jego transport pompą.

18 Suszenie-prowadzi do obniżenia (poniżej 10%)zaw. wody w produkcie. Proces suszenia odbywa się w zasadzie przez nie ustaloną dyfuzję cząsteczkową wody z materiału suszonego.

Bezwzględna zaw. wody w produkcie (U)-jest to stosunek zawartej w nim wilgoci do suchej masy produktu. U=Gw/Gs (kg wody/kg suchej substancji).

Szybkością suszenia- nazywamy wyrażenie określające wielkość zmiany średniej zawartości wody w suszonym produkcie w jednostce czasu. Szybkość suszenia jest pochodną średniej zawartości wody do czasu suszenia i może być przedstawiona w postaci różniczki dw/dt.

Metody suszenia

Suszenie żywności można podzielić na naturalne (słoneczno- powietrzne i wietrzno- powietrzne) - zależne od warunków klimatycznych - oraz sztuczne.

Do konwencjonalnych sposobów suszenia przyjęto zaliczać kondukcyjne i konwekcyjne.

Suszenie kondukcyjne polega na odprowadzeniu wody z produktu przez przekazanie kontaktowe ciepła z ogrzanego wewnętrznie materiału.

Suszenie konwekcyjne odbywa się za pomocą owiewu suszonego produktu gorącym ---powietrzem lub innym gazem. Przebieg suszenia konwekcyjnego przedstawia się następująco

- przejmowanie ciepła od czynnika suszącego przez suszony produkt,

- zamiana wody znajdującej się w produkcie w parę, dzięki ciepłu przejętemu od czynnika suszącego,

- przejmowanie wody (w postaci pary) 0d ciepła stałego przez czynnik suszący,

- przemieszczanie się wody wewnątrz suszonego produktu od jego wnętrza ku powierzchni.

Proces suszenia jest procesem wymiany ciepła i masy oraz odbywającej się przemiany fazowej (parowania wody). Suszenie konwekcyjne jest procesem niestacjonarnym, tzn. zarówno temperatura produktu suszonego, jak i zawartość w nim wody ulegają ciągłej zmianie w czasie trwania procesu.

21.Suszenie fluidyzacyjne- polega na oddolnym przepuszczeniu przez sypki, ziarnisty materiał powietrza ogrzanego (suchego) o tak dobranej prędkości, że cała masa ziarnista zostaje uniesiona, tworząc stan "półzawieszony", czyli fluidalny , w którym suszony materiał zachowuje stałą swobodę ruchów. Zjawisko upłynniania materiału suszonego nazywamy fluidyzacją.

2.Suszenie promiennikowe- materiał umieszcza się w suszarni (najczęściej suszarnię stanowi tunel z ruchomą taśmą), w której ścianach umieszcza się promienniki podczerwieni. Powierzchnia suszonego materiału szybko nagrzewa się przez napromieniowanie, w wyniku czego w pobliżu powierzchni odbywa się szybkie suszenie materiału. Jednocześnie przez suszarnię przepływa powietrze, do którego odparowuje woda z rozgrzanej powierzchni.

3.Suszenie azeotropowe- polega na włączeniu wody obecnej w produktach spożywczych w mieszaninę azeotropową z rozpuszczalnikami, organicznymi, które są dopuszczone do stosowania w technologii żywności (np. ksylen, benzen, octan etylu). W dehydratacji żywności od rozpuszczalników wymaga się również, aby ich temperatura wrzenia była niższa od temperatury wrzenia wody. Przedstawione wymagania spełnia octan etylu, który dodany do produktów spożywczych, np. owoców, warzyw, tworzy mieszaninę azeotropową z obecną w nich wodą. Otrzymanie mieszaniny azeotropowej umożliwia łączne odparowanie wody i rozpuszczalnika.

24.Suszenie pianowe- polega na intensyfikacji usuwania wilgoci oraz na poprawie jakości produktu po suszeniu. Znaczące korzyści w tym zakresie uzyskuje się po suszeniu spienionych cieczy. Otwarta, porowata struktura powstająca podczas spienienia, pozwala na zwiększenie intensywności przenoszenia wilgoci oraz umożliwia skrócenie czasu suszenia. Po suszeniu struktura produktu jest porowata, co znacznie poprawia ich roztwarzalność w wodzie. Spienienie cieczy uzyskuje się najczęściej przez zastosowanie próżni nad cieczą, do której wprowadzono gaz, np. CO 2, lub spienienie cieczy bezpośrednio przed suszeniem. Niekiedy, w celu łatwiejszego uzyskania piany, do cieczy dodaje się substancji powierzchniowo czynnych i stabilizatorów piany. Suszenie pian prowadzi się na tacach, porowatych taśmach lub w innych urządzeniach o dużej powierzchni. Niekiedy piany suszy się metodą sublimacyjną.

Suszenie pianowe stosuje się do odwadniania produktów takich, jak: koncentraty białek mleka, koncentraty lub izolaty białek roślinnych, koncentraty owocowo-warzywne, np. koncentrat pomidorowy.

25.Suszenie sublimacyjne- podobne jest do konwencjonalnego suszenia w próżni, z tą różnicą, że woda z produktów jest usuwana wskutek przemiany fazy stałej w parę, z pominięciem fazy ciekłej. Aby przebieg procesu sublimacji był prawidłowy, jest konieczne wytworzenie próżni w komorze suszarniczej, w której jest umieszczony suszony produkt.

ZALETY:

• - występuje mała lotność ważnych składników smakowo-zapachowych, ponieważ w niskich temperaturach woda ma większą lotność niż większość lotność niż większość związków org.

- materiał suszony w stanie zamrożonym nie zmienia objętości, nie pieni się, nie koaguluje, a po wysuszeniu przybiera gąbczastą strukturę, wskutek czego może być szybko regenerowany;

- niska temp. procesu hamuje wiele procesów fizykochemicznych oraz eliminuje rozwój drobnoustrojów.

Krzywe oddzielające 3 fazy skupienia wody- stałą, ciekłą i gazową nazywa się krzywymi granicznymi, a miejsce ich przecięcia - punktem potrójnym. W punkcie potrójnym istnieje możliwość (przy odpowiednich wartościach ciśnienia i temperatury) równoczesnego występowania wody w trzech stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym).Poniżej punktu potrójnego (pod ciśnieniem pary niższym 0d 5 kPa) woda występuje tylko w fazie stałej (lód) lub gazowej (para).

PROCESY TERMICZNE

26. Procesy termiczne są związane z działaniem ciepła na produkty podczas ich ogrzewania i ochładzania. Ciepło przenika do produktu poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie. Proces wymiany ciepła między nośnikiem ciepła, a produktem jest najczęściej realizowany sposobem przeponowym.

Zamrażanie - cel:

• - utrwalenia żywności, głównie owoców i warzyw, mięsa i ryb oraz gotowych dań obiadowych;

- wytworzenia struktury lodów; ,

- zagęszczenia produktów ciekłych metodą kriokoncentracji;

-wysuszenia produktów metodą liofilizacji, podczas której zamrażanie jest etapem poprzedzającym sublimację.

Proces zamrażania produktu przebiega w trzech fazach .

W pierwszej fazie temperatura produktu obniża się do temperatury zamarzania, która dla większości produktów żywnościowych zawiera się w przedziale 0d - 1 do - 5°C. Druga faza odpowiada zamrażaniu właściwemu i teoretycznie temperatura produktu powinna utrzymywać się na stałym poziomie. W rzeczywistości, w miarę postępującego wymrażania wody, wzrasta stężenie roztworu soku komórkowego, wskutek czego obniża się zarówno temperatura zamarzania, jak i temperatura produktu. Przyjmuje się, że proces właściwego zamrażania zachodzi w temp. -4⁰C, co dla większości produktów żywnościowych odpowiada wymrożeniu ok. 70% ogólnej ilości wody. W trzeciej fazie zachodzi domrażanie, podczas którego produkt ochładza się do temperatury założonej w procesie technologicznym (np. - 30⁰C). W fazie domrażania, wskutek wzrostu stężenia soku komórkowego, zwiększa się opór dyfuzyjny, który hamuje proces krystalizacji wody.

27 Nominalny czas zamrażania jest to czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od temp.00C do temp.- 15°C w środku termicznym produktu.

Efektywny- czas określa czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od temperatury początkowej produktu do temperatury określonej technologią zamrażania tego produktu.

Czas zamrażania wyznacza prędkość zamrażania. Prędkość zamrażania (nominalma lub efektywna) jest ilorazem połowy grubości produktu mierzonej przez jego środek termiczny i czasu zamrażania (nominalnego lub efektywnego). Na ogół prędkość zamrażania w pływa na jakość produktów mrożonych.

28 Metody zamrażania

1.Zamrażanie kontaktowe (płytowe) produkt w kształcie płaskich bloków wstawia się między metalowe płyty, wewnątrz których przepływa czynnik chłodzący . Płyty są następnie dociskane do produktu, co zapewnia bardzo dobre przewodnictwo cieplne między produktem a płytą. Czas zamrażania produktów wynosi od 15 do 60 min.

2.Zamrażalnie fluidyzacyjne są to urządzenia tunelowo- owiewowe, w których produkt pod wpływem silnego podmuchu zimnego powietrza tworzy z nim zawiesinę, przesuwającą się wzdłuż tunelu w stronę wylotu zamrażalni . Technika fluidyzacyjna jest stosowana do zamrażania produktów drobnych o wyrównanych kształtach. Czas zamrażania wynosi do 20 min.

3.Zamrażalnie immersyjne- produkty są zamrażane przez zanurzenie lub natryskiwanie czynnikiem chłodzącym, np. roztworem soli, glikolu lub alkoholu etylowego. Produkt zamrażany immersyjnie musi być chroniony szczelnym, ściśle przylegającym opakowaniem. Czas zamrażania wynosi od 20 do 40 min.

Proces rozmrażania polega na podwyższaniu temperatury produktu zamrożonego do temperatury zamarzania w termicznym środku produktu. W warunkach porównywalnych różnic temperatur, rozmrażanie przebiega wolniej niż zamrażanie. Czas rozmrożenia produktu zależy od metody rozmrażania

Metody rozmrażania dzielą się na dwie zasadnicze grupy:# metody ogrzewania powierzchniowego i *ogrzewania wewnętrznego.

Metody rozmrażania

#Rozmrażanie w powietrzu prowadzi się w temperaturze otoczenia nie wyższej niż 20⁰C przy wilgotności względnej powietrza niższej niż 90%.W pierwszym etapie rozmrażania w powietrzu produkt jest ogrzewany do temperatury zamarzania na jego powierzchni. Etap drugi, w którym zachodzi właściwe rozmrażanie, charakteryzuje się zmianą stanu agregacji wody w całej masie produktu.

#Rozmrażanie próżniowe- wykorzystuje się utajone ciepło skraplania pary wodnej na powierzchni produktu zamrożonego. Zamrożony produkt jest umieszczany w komorze próżniowej, do której jest doprowadzana para wodna o temp. 20 - 250C. Para wodna skraplając się na powierzchni produktu zamrożonego ogrzewa go. Skropliny są usuwane przez parowanie. Temperaturę parowania wody reguluje się wielkością wytworzonej próżni (zwykle ciśnienie obniża się do 0,665 kPa)- Czas rozmrażania w próżni zależy od rodzaju produktu i jego grubości, np. prod. o grub. 9 - 10 cm i masie 31 -45 kg są rozmrażane przez 1 -4,5 h.

33 Rozmrażanie w cieczach (woda lub 5% roztwór soli kuchennej) jest powszechnie stosowane do rozmrażania ryb i polega na zanurzeniu lub natryskiwaniu wodą o temp. ok. 20⁰C. Rozmrażanie w wodzie stosuje się tylko do produktów opakowanych, co zapobiega dyfuzji rozpuszczalnych składników żywności.

34 Rozmrażanie kontaktowe stosuje się do produktów o regularnych kształtach, uprzednio zamrożonych również metodą kontaktową. Rozmrażanie kontaktowe polega na ogrzaniu produktu, umieszczonego między stalowymi płytami o temp. ok. 25°C.

35 Podczas rozmrażania mikrofalowego wykorzystuje się mikrofale o częstotliwości 915 lub 2450 MHz, których energia jest doprowadzana do komory rozmrażalniczej przez specjalną antenę. Częstotliwość mikrofal stosowanych w urządzeniach mikrofalowych zależy od grubości rozmrażanych produktów.

36 Rozmrażania pojemnościowego (dielektrycznego) pole elektryczne jest wytwarzane przez elektrody otaczające produkt, lecz nie będące z nim , w bezpośredniej styczności. Pole elektryczne jest wytwarzane przez prąd ,o częstotliwości w zakresie od 27 do 100 MHz .

37 Rozmrażanie opornościowe polega na przepuszczeniu prądu elektrycznego przez rozmrażany produkt, umieszczony pomiędzy elektrodami. Napięcie prądu , nie przekracza na ogół 50v przy częstotliwości 50 Hz. Produkt jest uprzednio , lekko podgrzewany w celu uzyskania dobrego kontaktu z elektrodami. Metoda opornościowa jest stosowana wyłącznie do rozmrażania małych bloków filetów rybnych o masie do 3 kg i grubości do 5 cm.

Przyczyną powstawania wycieku są denaturacyjne zmiany białek, prowadzące do zmniejszenia ich wodochłonności. Wyciek wody powoduje pogorszenie konsystencji i wyglądu zewnętrznego produktu oraz przyśpiesza jego zmiany mikrobiologiczne i enzymatyczne. Z tego względu produkty rozmrożone są nietrwałe i wymagają szybkiego przerobu lub spożycia.

Ogrzewanie

38Podgrzewanie polega na ogrzaniu produktu do temperatury najkorzystniejszej dla przebiegu procesów fizykochemicznych, enzymatycznych i mikrobiologicznych związanych z przemianami białek i węglowodanów. Zakres temperatury i czas jej działania zależą od rodzaju enzymów i drobnoustrojów czynnych w surowcu od pożądanego stopnia przemian białek i węglowodanów.

39Gotowaniem lub warzeniem nazywa się zabieg, w którym płynny lub półpłynny produkt utrzymuje się przez dłuższy czas w stanie wrzenia.

Cele gotowania są następujące: zmiana struktury i konsystencji produktu w następstwie częściowego odparowania wody oraz rozkładu cukrów złożonych; inaktywacja enzymów, głównie proteolitycznych i amylolitycznych; inaktywacja drobnoustrojów; podniesienie wartości odżywczej i konsumpcyjnej. Czas gotowania nie przekracza zwykle 2,5 h.

40 Blanszowanie polega na krótkotrwałym ogrzaniu produktu, np. owoców do temp. 65 - 70⁰C, pozostałych produktów do 80 - 100⁰C, i następnie szybkim ochłodzeniu do temp. poniżej 10⁰ C.

41 Blanszowanie wodne, tj. zanurzanie produktu w wodzie lub wodnych roztworach soli i cukru,

42 Blanszowanie parowe - ogrzanie produktu nasyconą parą wodną pod ciśnieniem atmosferycznym w urządzeniach nazvwanvch blanszownikami .

Celem blanszowania jest: inaktywacja oksydaz na powierzchni produktu, zapobiegająca reakcjom utleniania związków fenolowych, witaminy C i hydroksyaminokwasów, prowadzącym do ciemnienia produktów; usunięcie z produktu powietrza, przez co zapobiega się reakcjom utleniania w masie produktu oraz intensyfikuje proces wymiany ciepła w późniejszych etapach przetwarzania; inaktywacja powierzchniowej mikroflory wegetatywnej; powierzchniowa denaturaja białek zapobiegająca nadmiernemu wyciekowi soku komórkowego.

43 Rozparzanie lub parowanie polega na ogrzaniu produktu parą wodną o ciśnieniu 0,4- 0,5 MPa, co odpowiada temp. 140 - 150⁰C .Ten rodzaj zabiegu stosuje się wyłącznie do surowców roślinnych.

Celem rozparzania jest: upłynnienie produktu wskutek rozkładu cukrów złożonych(skrobi, protopektyn, celulozy);inaktywacja enzymów, głównie pektynaz, amylaz i oksydaz; inaktywacja mikroflory; usunięcie powietrza. Czas trwania operacji wynosi zwykle 0d 0,5 do 1,5 h.

44 Prażenie polega na ogrzaniu produktu na sucho w temp. 150 -250⁰C w piecach (prażniach) do prażenia celu wytworzenia w nim związków barwnych i aromatycznych.

Prażenie łagodne, w którym temperatura nie przekracza 140⁰C - do prażenia nasion kakao;

Prażenie silne w temp. 150 - 250⁰C przy produkcji koncentratów śniadaniowych i dekstryn.

45 Smażenie polega na ogrzaniu produktu w tłuszczu lub syropie z cukru w temp. 150 - 200⁰C, lub na bezpośrednim ogrzaniu produktu na płytkach elektrycznych w temp. 120- 130⁰C .

Celem smażenia jest częściowe usunięcie wody i nadanie produktom atrakcyjnych cech sensorycznych.

Czas smażenia wynosi 10-20 min.

46 Pieczenie-polega na ogrzewaniu produkty gorącym i suchym powietrzem w temp. 180-250⁰C.

Procesy cieplne, w których czas działania wysokiej temperatury wynosi kilka sekund, przyjęto określać symbolem HTST. Procesy HTST stosuje się głównie podczas utrwalania żywności ciekłej.

Skuteczność ogrzewania jest określana stopniem inaktywacji ciepłoopornych enzymów lub czasem niezbędnym do zredukowania ilości drobnoustrojów do żądanego poziomu.

47 Pasteryzacja polega na ogrzaniu w środowisku wilgotnym do temp. nie przekraczającej 100⁰C W wyniku pasteryzacji ulega zniszczeniu mikroflora wegetatywna - w co najmniej 99% - i chorobotwórcza nieprzetrwalnikująca w 100%.

48 Sterylizacja- produkty ogrzewa się do temp. powyżej 100⁰C w celu zniszczenia wszystkich drobnoustrojów, w tym również ciepłoopornych form przetrwalnikowych.

49 Uperyzacja-(sterylizacja przepływowa ciągła) stosowana do wyjaławiania ciekłych prod. mleczarskich. Polega na prawie natychmiastowym ogrzaniu cieczy do temp- 135- 150⁰C, parosekundowym przetrzymaniu, a następnie szybkim ochłodzeniu. Ogrzewanie przeprowadza się metodą iniekcyjno-

próżniową bezpośrednio wprowadzając parę jako czynnik grzejny do rozpylonej cieczy. Ochładzanie do temp. 80⁰C w wyniku gwałtownej redukcji ciśnienia powoduje intensywne parowanie cieczy i usunięcie wody skroplonej w czasie ogrzewania

50 Minimum botulinowego, które jest kryterium skuteczności sterylizacji produktów niekwaśnych. Minimum botulinowe oznacza, że po procesie cieplnym dopuszcza się teoretycznie możliwość przeżycia jednego przetrwalnika Clostridium botulinum na co najmniej 10¹² puszek.

Dializa

Dializą nazywamy nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy. Proces przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząsteczek (o różnej wielkości) przez membrany półprzepuszczalne. Silą napędową dializy jest różnica stężeń odpowiednich składników w roztworze po obu stronach membrany. Teoretyczne podstawy dializy wyjaśnia prawo Ficka. W zbiorniku, w którym roztwór i czysty rozpuszczalnik albo dwa roztwory tej samej substancji, lecz o różnym stężeniu są rozdzielone przegrodą półprzepuszczalną, składniki rozpuszczone będą przenikały przez membranę z obszaru większego stężenia do obszaru o mniejszym stężeniu.

Osmoza

Jest to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielającą roztwory o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Zgodnie z prawem Ficka rozpuszczalnik (woda) przenika z roztworu o mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu (większej zawartości składników rozpuszczonych). Jest to zjawisko towarzyszące dializie, zależne od właściwości membrany. Cząsteczki wody są mniejsze od cząstek substancji rozpuszczonych w roztworze. Membrany oddzielające dwa roztwory są przepuszczalne dla cząsteczek wody, a nieprzepuszczalne dla cząstek większych. W tych warunkach dyfuzja wody jest możliwa tak długo aż ciśnienie wywierane ze strony roztworu o większym stężeniu składników rozpuszczonych na membranę nie zostanie zrównoważone.

Siłę, z jaką roztwór ten przeciwstawia się dyfuzji wody (przypadającą na jednostkę powierzchni membrany), nazywa się ciśnieniem osomotycznym. Ciśnienie osmotyczne jest siłą napędową procesu i gwarantuje przepływ rozpuszczalnika z roztworu mniej stężonego do roztworu bardziej stężonego.

Odwrócona osmoza

Kierunek osmozy można zmienić, jeżeli od strony roztworu o wyższym stężeniu składników zastosuje się z zewnątrz ciśnienie wyższe od osmotycznego. Zmieni się wówczas kierunek dyfuzji wody i niskocząsteczkowych składników. Woda przenika z roztworu bardziej stężonego do mniej stężonego, a więc odwrotnie niż podczas osmozy. Wielkość ciśnienia niezbędnego do zmiany kierunku osmozy wynosi od 1 do 10 MPa i zależy od rodzaju filtrowanej cieczy i budowy membrany (ściślej - wielkości porów.

Ekstrakcja

Operacja lub zespół operacji wydobywania z mieszaniny stałej, płynnej lub gazowej określonego składnika lub grupy składników przy użyciu odpowiedniego rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny mają niejednakową rozpuszczalność

Szybkość ekstrakcji. - zależy od powierzchni zetknięcia międzyfazowego, temp. przeprowadzonego procesu, różnicy stężeń, różnicy rozpuszczalności, rodzaju rozpuszczalnika, stosowania przeciwprądowego ruchu faz.

Prędkość ekstrakcji - jest wprost proporcjonalna do różnicy stężeń składnika ekstrahowanego w ekstrakcie i rafinacie oraz odwrotnie proporcjonalna do oporu dyfuzyjnego.

Czas ekstrakcji - zależy od: zawartości składnika ekstrahowanego, założonego stopnia wyekstrahowania, jakości surowca, sposobu przygotowania surowca do ekstrakcji, metody ekstrakcji.

Intensyfikacja ekstrakcji- uzyskuje się przez: rozdrobnienie i kondycjonowanie surowca, wymuszenie ruchu burzliwego rozpuszczalnika, stosowanie przeciwprądowego kierunku przepływu rozpuszczalnika względem surowca, podwyższenie temperatury procesu.

Wydajność ekstrakcji- zależy od jakości surowca i metody ekstrakcji.

Czystość rafinatu - obok współczynnika wyekstrahowania jest miernikiem wydajności ekstrakcji. Określa się stosunkiem wyekstrahowanej ilości składników do ilości ogółem zawartej w surowcu. W praktyce przemysłowej stopień czystości na filtrze ustala się na poziomie poniżej 1%, czas nie przekracza 100 min.

Rozpuszczalniki stosowane w procesie ekstrakcji i ich cechy technologiczne.

Do stosowania rozpuszczalników należą:

• Woda, wodne roztwory soli, zasad, kwasów, alkoholi (ekstrakcja białek, węglowodanów, barwników, olejków eterycznych, witamin)

• Etery (naftowy, etylowy)

• Węglowodory alifatyczne (ekstrakcja tłuszczu)

Rozpuszczalniki stosowane do ekstrakcji powinny charakteryzować się:

• Inną niż surowiec gęstością

• Małą rozpuszczalnością w surowcu i rafinacie

• Dużą selektywnością

Powinny wykazywać właściwości, które warunkują opłacalność procesu, nieszkodliwość dla zdrowia i bezpieczeństwo pracy

• Wysoki stopień podziału (zużywa się mniejszą ilość rozpuszczalników na jednostkę wagową)

• Wysoki współczynnik dyfuzji - zwiększa się prędkość przenikania masy, zmniejsza się wielokrotność aparatów ekstrakcyjnych

• Wysoki współczynnik względnej lotności w stosunku do składników surowca, ponieważ jest ułatwione oddestylowanie rozpuszczalnika z ekstraktu i rafinatu

• Niskie ciepło właściwe i parowania ponieważ obniża się koszty destylacji

• Wąskie granice wrzenia warunkujące stabilny skład ekstraktu, bezpieczeństwo - niepalność , wąskie granice wybuchowe, niska temperatura zamarżania

• Niska lepkość

• Tani

• Duże napięcie powierzchniowe na granicy faz, żeby przeciwdziałać emulsji.

Prawo Nernsta - stan równowagi w układach fazowych określa prawo podziału Nernsta. Substancja rozpuszczalna w dwóch cieczach nie mieszających się ze sobą, w stanie równowagi dzieli się między nimi w stałym stosunku, określonym współczynnikiem podziału.

54 Współczynnik podziału-

Wartość współczynnika podziału wyraża się wzorem k=c/c_o

gdzie: c- stężenie składnika w ekstrakcie (kmol/m³),

c_o - stężenie składnika w rafinacie (kmol/m³).

Teoretycznie wartość współczynnika podziału w danym układzie rozpuszczalników jest wielkością stałą w stałej temperaturze i nie zależy od stężenia tego składnika, jak również od obecności innych substancji. W rzeczywistości stwierdza się odstępstwa od tej zasady. Przyczyną zmiany wartości współczynnika podziału jest częściowa wzajemna rozpuszczalność rozpuszczalników polarnych i niepolarnych oraz zmiany prędkości rozpuszczania, zachodzące wskutek solwatacji, asocjacji, dysocjacji, reakcji kompleksowania i reakcji z rozpuszczalnikiem składnika rozpuszczonego. W roztworach elektrolitów współczynnik podziału zależy również od stałej dysocjacji i pH. Współczynnik podziału jest, podobnie jak selektywność rozpuszczalnika, kryterium skuteczności rozdziału składników. Pomiędzy selektywnością a współczynnikiem podziału istnieje zależność wyrażona wzorem: B=k_B/k_A

gdzie: B - współczynnik selektywności,

k_B- współczynnik podziału składnika B mieszaniny w danym rozpuszczalniku,

k_A - współczynnik podziału składnika A mieszaniny w danym rozpuszcmlniku.

55 Współczynnik selektywności- informuje o stopniu trudności w przebiegu ekstrakcji. Ekstrakcja jest niemożliwa do przeprowadzenia, ze względu na brak selektywności rozpuszczalnika, jeżeli B = 1. Ekstrakcja rozpuszczalnikiem o współczynniku selektywności większym od jedności zachodzi łatwo. Gdy wartość współczynnika selektywności jest zbliżona do jedności, proces ekstrakcji jest utrudniony i wymaga ekstrakcji frakcjonowanej, tj. przy użyciu kilku rozpuszczalników w kolejności zwiększającej się selektywności.

Selektywność - rozpuszczalnika oznacza zdolność niejednakowo intensywnego rozpuszczania składników mieszaniny ciekłej lub stałej. Zależy od: budowy chemicznej substancji tworzących dany układ ekstrakcyjny, temperatury (maleje ze wzrostem).

Perkolacja (wypieranie)

Należy do bardziej wydajnych metod ekstrakcji. Podczas perkolacji rozpuszczalnik spływa pod wpływem siły grawitacyjnej przez masę surowca. W praktyce przemysłowej perkolacja ma kilka rozwiązań technologicznych i przystosowywanych do rodzaju surowca: ekstraktor koszowy Bollmanna, ekstraktor taśmowy typu De Smeta. Metoda perkolacji pozwala ekstrachować składniki w układzie ciecz-ciecz oraz ciało stałe - ciecz. Ruch materiału ekstrahowanego odbywa się za pomocą podnośników kubełkowych lub taśm poziomych. Podczas ruchu jest on zalewany lub zraszany rozpuszczalnikiem.

Ekstraktor Ballmanna -koszowy pionowy. W gazoszczelnej, wieżowej obudowie, na pionowo umieszczonym ruchomym łańcuchu bez końca są zamontowane liczne metalowe kosze, na które od góry spływa benzyna, stopniowo wzbogacająca się w tłuszcz, w miarę jej opadania ku dołowi. Wyciekająca z koszy i zbierająca się na dole miscela jest pompowana do zbiornika nad wieżą, skąd ponownie spływa do śruty. W najwyższym punkcie kosze kolejno wywracają się i wyrzucają do ślimakowego urządzenia transportowego wyekstrahowaną śrutę. Zachowana zasada przeciwprądu. Miscela nie mniej niż 25 - 30% oleju.

Maceracja - (wymoczenie lub zmiękczanie) - polega na zalaniu rozdrobnionego surowca rozpuszczalnikiem o temperaturze 15 - 20 ^O C na określony czas, a następnie oddzieleniu ekstraktu przez sączenie, wyciskanie lub odwirowanie.

Digestia (wytrawienie) - polega na maceracji w podwyższonej temp. 30 - 40^OC

Infuzja (naparzanie) - polega na zalaniu surowca wrzącą wodą i ewentualnie krótkotrwałym ogrzewaniem temp. powyżej 60 ^O C.

Dekokcja (wygotowywanie) - różni się od infuzji dłuższym czasem ekstrakcji. Temp. powyżej 60 ^OC.

Koncentrat białkowy - to produkt , który zawiera min. 65% białka w suchej masie. Uzyskuje się go przez oddzielenie składników towarzyszących. Prowadzi się ekstrakcję w celu usunięcia substancji niskocząsteczkowych, tzn. cukrów, soli mineralnych, barwników i związków azotowych niebiałkowych. Składniki ekstrahuje się: wodą, wodnymi roztworami kwasów i alkoholu etylowego.

Ekstrakcję wodną stosuje się tylko wówczas, gdy zawarte w surowcu białko zostało uprzednio zdenaturowane termicznie.

Ekstrakcję kwaśną - wodą zakwaszoną HCl do pH 4 - 5, białka wykazują najmniejszą rozpuszczalność

Ekstrakcja wodnym roztworem alkoholu etylowego (60 - 80%) - usuwa niebiałkowe związki azotowe, barwniki i związki zapachowe (metodą imersyjną lub przez macerację, ekstrakcja około 60 min, oddzielenie ekstraktu (filtrowanie, wirowanie), odwadnianie rafinatu, wydajność 60 - 80 %.

Nasiona soi - czyszczenie, obłuszczanie, rozdrabnianie - ekstrakcja rozpuszczalnikiem - płatkowanie - przemywanie wodą lub roztworem alkoholu - koncentrat.

Izolat białkowy - produkt zawierający min. 90 %białek w suchej masie. Z płatków prowadzimy ekstrakcję białek (ługujemy - NaOH pH 7 - 9, wymywamy białko). Rozpuszczalnikiem jest woda lub lekko alkaliczny roztwór, w którym białka najlepiej się rozpuszczają. Proces prowadzi się w temperaturze 55-60 ^oC - czas od 15 min do dwóch godzin. Ekstrakt oddziela się od rafinatu (sita wibracyjne, wirówki). Białko przez koagulację wytrąca się w punkcie izoelektrycznym (pH 4-5) roztworem HCl lub CH₃COOH. Koagulat trzeba przemyć (wodą lub alkoholem etylowym), aby usunąć sole i ochłodzić w suszarce.

Nasiona soi - czyszczenie, obłuszczenie, rozdrobnienie - ekstrakcja rozpuszczalnikiem - płatkowanie - ługowanie, koagulacja białek - izolat białkowy; wydajność 30%

Ekstrakcja w przemyśle spożywczym

W przemyśle spożywczym ekstrakcję wykorzystuje się do otrzymywania: sacharozy (cukru), tłuszczu, witamin, białek.

W procesach przetwórczych ekstrakcję stosuje się głównie w: piwowarstwie, gorzelnictwie, koncentraty spożywcze.

Cukier z buraków cukrowych (odpady, wysłodki, melasa, osad saturacyjny).

Tłuszcz z nasion roślin oleistych ( śruta - do pasz i koncentratów białkowych, lecytyna - do choliny i kefaliny.

Białko - nasiona roślin oleistych.

Ekstrakcja - przykład z wodą

• Ługowanie cukru z buraków cukrowych

• Ługowanie betaniny z buraka ćwikłowego

• Maceracja enzymu podpuszczki z wodą ukwaszoną

• Ekstrakcja witamin rozpuszczalnych w wodzie

• Białka

Energochłonność skumulowana - energochłonność związana z pozyskiwaniem, przetwarzaniem, transportem oraz dystrybucją surowców i materiałów niezbędnych do wytworzenia gotowego produktu.

Energochłonność skumulowana = energochłonność na etapie pozyskiwania surowca + energochłonność przetwarzania.

Energochłonność bezpośrednia

Przemysł spożywczy charakteryzuje się stosunkowo wysoką energochłonnością bezpośrednią. W miarę postępu technicznego i rozwoju gospodarczego wzrasta zależność produkcji środków spożywczych od zwiększających się ciągle nakładów energetycznych. Tendencje takie szczególnie wyraźnie zaznaczają się w rolnictwie i transporcie, dziedzinach bardzo związanych w przemysłem spożywczym, co z kolei wpływa na wzrost energochłonności skumulowanej produktów spożywczych.

Energochłonność bezpośrednia produkcji uwarunkowana jest następującymi czynnikami:

• profilem produkcji,

• ciągłość pracy

• przygotowanie kadr

uzdatnianie wody, oczyszczanie

• wykorzystanie wody

- zdolnością produkcyjną zakładu,

• stopniem mechanizacji i automatyzacji oraz rodzajem zainstalowanych urządzeń,

• systemem eksploatacji i konserwacji maszyn i urządzeń,

• sposobem pracy zainstalowanych maszyn i urządzeń,

- jakością surowca i równomiernością zaopatrzenia.

Wartość energochłonności bezpośredniej uzależniona jest ponadto od ciągłości pracy, kultury technicznej obsługi i stanu technicznego instalacji energetycznych.

W zależności od przeznaczenia opakowania dzieli się na:

0pakowania jednostkowe, zawierające porcję produktu sprzedawaną w handlu detalicznym (np. butelki do mleka, puszki konserwowe). Opakowania te stykają się bezpośrednio z produktem;

0pakowania transportowe , przeznaczone do zapakowania produktu w takiej ilości, jaka stanowi w czasie transportu najwłaściwszą jednostkę manipulacyjną (np. worek do mąki, skrzynka do owoców). Opakowania te mogą bezpośrednio stykać się z produktem lub służą do przewozów towarów w opakowaniach jednostkowych (np. pudła, skrzynie);

0pakowania zbiorcze, zawierające kilkanaście opakowań jednostkowych. Opakowania te docierają do handlu detalicznego, nie są jednak przeznaczone do detalicznej sprzedaży (nie docierają do konsumenta).

Wyjaśnij zapis D₆₅=8

Jest to czas obumierania komórek bakteryjnych wyznaczany na podstawie krzywej przeżywalności drobnoustrojów w temp. 65⁰ i w czasie 8 min.

WODA- W produktach spożywczych woda występuje w różnych postaciach, ogólnie i dzieli się na wolną i związaną. Część wody obecnej w żywności jest silnie i powiązana ze specyficznymi centrami, którymi najczęściej są: grupy hydroksylowe polisacharydów, grupy karbonylowe i aminowe białek. Część wody (wilgoci) i w żywności, oprócz adsorbowanej w specyficznych centrach, znajduje się w kapilarach, w których prężność jej par jest obniżona.

Woda jest rozpuszczalnikiem wielu składników, wpływa na prędkość reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych i mikrobiologicznych. W oda, która odgrywa rolę rozpuszczalnika, ma obniżoną prężność pary ze względu na i obecność substancji rozpuszczonych.

Stosunek p/p_o określa się symbolem "a_w" i nazywa się aktywnością wodną.

Liczbowo aktywność wodna odpowiada równoważnej wilgotności względnej podzielonej przez 100. Aktywność wodna przyjmuje wartość od 1,0 dla "czystej' wody do 0,0 dla środowiska o nieskończenie małej zawartości wody. W l-molowym roztworze, rozpatrywanym w przykładzie, aktywność wodna wynosi 0,9823.

Współzależność, jaka występuje pomiędzy zawartością wody w środowisku, a współczynnikiem aktywności wodnej "a_w", można przedstawić graficznie w postaci izotermy sorpcji wody, która dla wszystkich produktów ma charakter sigmoidalny, zróżnicowany zależnie od środowiska. Obniżenie zawartości wody o 1% dla różnych przedziałów i w różnych produktach będzie niejednakowym stopniu decydowało o obniżeniu wartości „a_w”.

Proces zagęszczania charakter. się stopniem koncentracji, który określa się stosunkiem masy roztworu przed zagęszczaniem do masy roztw. zagęszczonego lub stosunkiem procentowej zawart. suchej subst. w komcentracie i w roztworze przed zagęszczaniem.

WYPARKI

W zależności od ciśnienia wewnątrz aparatu, wyparki można podzielić na pracujące pod ciśnieniem podwyższonym, atmosferycznym i obniżonym.

Ciśnienie podwyższone stosuje się tylko wtedy, gdy opary mogą być wykorzystane jako czynnik grzejny w innych aparatach.

Obniżone ciśnienie stosuję się wówczas, gdy:

• - w roztworze zagęszczonym mogą wystąpić: denaturacja białek, tworzenie się połączeń białkowo-cukrowych, rozkład substancji zawartych w roztworze, zmiany barwy lub zapachu;

• - dostępny jest czynnik grzejny o wymaganych parametrach;

• - konieczne jest zwiększenie użytecznej różnicy temperatur między czynnikiem grzejnym i ogrzewanym;

- należy zwiększyć intensywność odparowania wody.

KRIOKONCENTRACJA- czyli zagęszczanie przez wymrażanie wody. Prowadzi się w celu wyeliminowania strat substancji aromatycznych podczas zagęszczania roztworów np. soków owocowych. Zagęszczanie przez wymrażanie jest procesem zmierzającym do otrzymania wysokowartościowych koncentratów przy zmniejszonym zużyciu energii w porównaniu z odparowaniem w wyparkach.

Zamrażanie soków prowadzi się powyżej punktu eutektycznego. Przeważnie ze względu na problemy związane z wydzielaniem lodu z roztworów o dużej lepkości, proces można prowadzić tylko nieco poniżej tego punktu. Niekiedy konieczna jest depektynizacja soku przed wymrażaniem, co zapobiega jego gęstnieniu podczas zagęszczania i po zagęszczeniu. Przyjmuje się, że, zagęszczanie można prowadzić do momentu, kiedy koncentrat ma konsystencję umożliwiającą jego transport pompą.

Polaryzacja stężeniowa - zjawisko często stwierdzane w elektrodializie, jest to gromadzenie się jonów po jednej stronie membrany. Stężenie jonów w warstwie przypowierzchniowej jest wówczas większe niż w pozostałej cieczy co obniża efektywność procesy.

1. punkt eutektyczny:

Pojęcie związane z zamrażaniem mieszaniny dwuskładnikowej. Zagęszczenie przez wymrażanie oparte na równowadze składników suchej substancji i cieczy. Roztwór zagęszczony zawierający dużo składników rozpuszczonych rozpatruje się jako pseudodwuskładnikowy w którym wszystkie substancje rozpuszczone w wodzie uważa się jako komponent. Jeżeli taką mieszaninę ochładzamy w warunkach zbliżonych do równowagi to czyste kryształy lodu są wydzielane w punkcie Wata. Dalsze obniżenie temp powoduje wydzielanie większej ilości kryształów a skład cieczy jest zgodny z obszarem wyznaczonym przez linie Wata, WbTb. W punkcie We kryształy te mają ten sam skład jak r-r. zamrażanie soków prowadzi się powyżej tego punktu.

Te-temp w punkcie eutektycznym

Ta-temp początkowa r-r

Wa- początkowe stężenie r-r

Tf-punkt zamarzania czystego rozpuszczalnika

2. krzywa suszenia, krzywa szybkości suszenia. Krzywa suszenia jest to zależność między średnią zawartością wody w suszonym produkcie a czasem suszenia. Składa się z 2 odcinków. Od Wo do Wk odcinek prostoliniowy, od Wk do Wr odcinek krzywoliniowy. Wk oddziela 2 etapy suszenia różniące się intensywnością wysychania produktu. Przedstawiając graficznie wynik krzywej suszenia otrzymujemy wykres szybkości suszenia. Wykres składa się z linii wzrostu szybkości suszenia od zero do wartości stałej Wo, odcinek miedzy Wo a Wk to I okres suszenia, poźniej jest II okres suszenia. Odnosi się to do produktów spoż suszonych konwekcyjnie.

3. współczynnik rektyfikacji: możliwość oddzielenia zanieczyszczeń, jest to stosunek współczynnika lotności określonego składnika do współczynnika lotności alkoholu etylowego. K=1 to stosunek zanieczyszczeń do ilości alkoholu nie zmienia się. K>1 to otrzyma się destylat o większej zawartości zanieczyszczeń niż r-r poddany destylacji. K<1 to destylat jest bardziej czysty niż ciecz poddana destylacji, zanieczyszczenia mają charakter niedogonów.

4. dializa i osmoza:

Dializa to nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy, przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząsteczek przez membrany półprzepuszczalne. Siłą napędową jest różnica stężeń odpowiednich składników w r-rze po obu stronach membrany. Osmoza to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielającą r-ry o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Rozpuszczalnik (woda) przenika z r-ru z mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu. 5. ekstrakcja przeciwprądowa (ekstraktor Bollmana): ekstrakcja wielostopniowa przeciwprądowa polega na kilkakrotnym przemywaniu surowca rozpuszczalnikiem, przepływającym w przeciwprądzie względem surowca. Przy takim rozwiązaniu surowiec kontaktuje się w początkowej fazie procesu z ekstraktem natomiast w końcowej fazie jest przemywany czystym rozpuszczalnikiem. Perkolacja - wypieranie, rozpuszczalnik spływa pod wpływem siły grawitacji przez masę surowca. 6. różnica miedzy atmosferą modyfikowaną a kontrolowaną: atmosfera kontrolowana CA, stosunek O2/CO2 ↓O2, ↑CO2, N2 wypełniacz. Atmosfera modyfikowana MA, polega na zmianie składu atmosfery odpowiednio dobrana mieszanina gazów, dobiera się indywidualnie do rodzaju produkcji.

7. suszenie pionowe: płynne produkty które można spienić, otwarta porowata struktura powstająca podczas spieniania pozwala na zwiększenie intensywności przenoszenie wilgoci oraz umożliwia skrócenie czasu suszenia.

8. krzywe szybkiego i wolnego zamrażania:

a-b oziębienie ciała do temp tp do to

b-c zamrażanie właściwe

c-d-e dalsze obniżenie temp po zamrożeniu, f- punkt właściwego zamrożenia

Proces zamrażania przebiega w 3 fazach. I faza: temp produktu obniża się do temp zamarzania. II faza: zamrażanie właściwe-temp powinna utrzymać się na stałym poziomie. III: domrażania. Czas zamrażania wyznacza prędkość zamrażania.

9. aktywność wody: definiowane jako równowaga wilgotności względna RWW przy której produkt ani nie zyskuje ani nie traci wilgoci podzielona przez 100. okresla stopień uporządkowania i powiązania wody z innymi składnikami żywności.

10. ekstrakcja w warunkach nadkrytycznych: umożliwia rozdział składników i dodatkowo ich frakcjonowanie, łatwo wyekstrahowany rozpuszczalnik, niska energochłonność, duża szybkość, niska cena, wysokie koszty inwestycyjne, nadaje się do ekstrakcji składników niepolarnych.

11. podział surowców: a)wg pochodzenia: roślinne i zwierzęce, b) wg znaczenia w procesie technologicznym: podstawowe i pomocnicze, c) wg składu chem: białkowe, tłuszczowe, cukrowe, skrobiowe, d) wg wartości odżywczej: mleko i przetwory, jaja, mięso i ryby, masło, tłuszcze różne, ziemniaki, warzywa i owoce, suche nasiona strączkowe, cukier i słodycze. e) w zalezności od stopnia przetworzenia: konserwy, przetwory, surowce pochodne, surowce pochodne przetworzone, wytwory.

12. tyndalizacja: jest to metoda wyjaławiania, polega na trzykrotnym ogrzewaniu środowiska w temp 65-85 przez 30 min w odstępach 24h. jest ona używana do sterylizacji środowiska zawierających termolabilne składniki ulegające rozkładowi z temp powyżej 100 13. efekt „z”: wpływ temp na czas niszczenia komórek charakteryzuje wartość współczynnika efektu sterylizacyjnego „z”, wyznaczona z krzywych czasu śmierci cieplnej, określających relacje miedzy czasem ogrzewania a temp. Wartośc „z” określa wzrost temp potrzebny do 10-krotnego skrócenia czasu ogrzewania.

14. gdzie stosuje się wyparki pod zmniejszonym ciśnieniem?: stosuje się do zagęszczania roztworu poprzez odparowanie wody. Wyparki cechują się: wysoką intensywnością wymiany ciepła przy ustalonej różnicy temp., minimalnymi stratami ciepła, ciągłym i skutecznym odprowadzaniem skroplin z komory grzejnej, łatwością czyszczenia powierzchni grzejnej bez zatrzymania ciągłości pracy. Obniżone ciśnienie stosuje się wówczas gdy w roztworze zagęszczonym mogą wystąpić; denaturacja białek, tworzenie się połączeń białkowo cukrowych, rozkład substancji zawartych w r-rze, zmiany barwy lub zapachu., dostępny jest czynnik grzejny o wymaganych parametrach., konieczne jest zwiększenie użytecznej różnicy temp miedzy czynnikiem grzejnym i ogrzewanym, należy zwiększyć intensywność odparowania wody. 15. zagęszczanie: dotyczy soków owocowych, warzywnych lub mleka. Polega na usunięciu wody lub na zwiększeniu stężenia składników suchej substancji przez dodatek składników. Często jest etapem pośrednim przed suszeniem i decyduje o jakości gotowego produktu oraz o zmniejszeniu kosztów usuwania wody.

16. samozamrażanie: obniżenie ciśnienia nad powierzchnią parowania powoduje zwiększenie intensywności parowania. Int5ensywne parowanie prowadzi do spadku temp, następnie do zamrażania wody. 17. procesy mechaniczne: maja na celu ujednolicenie przerabianego surowca na podstawie określonych kryteriów jakości, podział niejednorodnego pod względem wymiarów surowca, usunięcie części niejadalnych i mniej wartościowych, rozdrobnienie surowca, rozdzielenie składników. Dozowanie surowców i produktów.18. rozdzielenie zawiesin i emulsji: sedymentacja, flotacja, filtracja, rozdzielenie metodą wirowania.19. rozdzielenie metodą wirowania: rozdziela się pod działaniem siły odśrodkowej, mieszaniny niejednorodne ciał stałych z cieczami, cieczy z cieczami lub mieszaniny 2 cieczy z cialem stałym. Rozdział faz następuje przez wprowadzenie mieszaniny w ruch obrotowy, dzireki czemu czasteczki cięższe są odrzucane z większą siłą ku dołowi a cząsteczki lżejsze układają się w warstwie bliższej osi obrotu. Wirówki dzielą się na sedymentacyjne, filtracyjne oraz separatory. 20. rozdzielenie mas półstałych-soczystych: tłoczenie: służy do oddzielania fazy ciekłej w dużej ilości fazy stałej. Wykorzystuje się za pomocą pras. Wytłaczanie Oleju z nasion oleistych.21. rozdzielenie ciał stałych: ze względu na właściwości rozdzielanych frakcji wyróżnia się metody: rozdzielenie wg wielkości i kształtu cząsteczek za pomocą sit, rozdzielenie wg prędkości opadania, rozdzielenie magnetyczne.

22. oddzieleni cial stałych i cieczy od gazów: powoduje oczyszczanie gazów a niekiedy odzyskuje się fazę stałą lub ciekłą, zmniejszenie strat materialnych prowadzonego procesu. Realizuje się w cyklonach i hydrocyklonach. 23. homogenizacja: proces mieszania z jednoczesnym rozdrabnianiem zawieszonych cząsteczek. Stosuje się do sporządzania emulsji. 24. procesy membranowe: dyfuzyjne metody rozdziału składników cieczy:dializa, elektrodializa, osmoza, termoosmoza, elektroosmoza, osmoza odwrócona, ultrafiltracja. 25. elektrodializa: proces przemieszczania się jonów obecnych w r-rze wodnym przez membrany pod wpływem różnicy potencjałów pomiedzy elektrodami. Z r-rów są usuwane substancje dysocjujące.

26. ultrafiltracja: zalicza się do procesów ciśnieniowo- przepływowej filtracji membranowej. Polega na wydzielaniu z r-rów np. soli i cukrów oraz na jednoczesnej koncentracji składników wysokocząsteczkowych np. białek lub skrobii. 27. defekacja: oczyszczanie soku-polega na usuwaniu możliwie dużej ilości niecukrów, dodaje się wapno. 28. saturacja: usuwanie nadmiaru wapna-przeprowadza się nasycając r-r CO2 29. procesy temiczne: są związane z działaniem ciepła na produkty podczas ich ogrzewania i ochładzania. Ciepło przenika do produktu poprzez przewodzenie, konwekcje i promieniowanie. Współczynnik wymiany ciepła charakteryzuje opory cieplne procesu wymiany ciepła które są związane z wnikaniem ciepła po obydwu stronach przepony i przeprowadzeniem ciepła przez przeponę. 30. chłodzenie: przedłuża przydatność żywności do przetwórstwa lub spozycia i jest stosowane w celu sprawnienia obrotu przemysłowego i handlowego. Żywność ochładza się powyżej temp zamarzania (+10 do -2oC). Parametry przechowywania chłodniczego ustala się w zalezności od rodzaju produktu. 40. zamrażanie i rozmrażanie: zamrażanie stosuje się w celu utrwalenia żywności, wytworzenia struktury lodów, zagęszczenia produktów ciekłych metodą kriokoncentracji, wysuszenie produktów met liofilizacji. Nastepuje obniżenie temp od -20 do -30oC. Uniemozliwia rozwój dbn, hamuje r.chem, enzym i mikrob. Rozmrażanie polega na podwyższeniu temp produktu zamrożonego do temp zamarzania w termicznym środowisku produktu. Rozmrażanie przebiega wolniej niż zamrażanie. Rozmrażamy przez ogrzewanie powierzchniowe i ogrzewanie wewnętrzne. 41. krzywa przeżycia dbn: z tej krzywej wyznacza się wartość Dr- jest to zależnośc między liczba komórek przeżywających proces termiczny w stałej temp a czasem jej działania. Ta wartość jest miarą ciepłoodporności dbn i wyznacza czas potrzebny w danej temp do zredukowania liczby komórek do 10% ich pierwotnej liczby. 42. uperyzacja: stosowana do wyjaławiania mleka, rozwiązanie sterylizacji przemysłowej ciągłej. Polega na prawie natychmiastowym ogrzaniu cieczy do temp 135-150oC, parosekundowym przetrzymaniu a następnie szybkim ochłodzeniu. 43. apertyzacja: sposób sterylizacji wykorzystay podczas utrwalania żywności w produkcji konserw. Parametry sterylizacji konserw oprócz temp i czasu sterylizacji obejmują również czas podgrzania konserwy do temp sterylizacji oraz na ochłodzeniu konserwy po sterylizacji. 44. dyfuzja: jest zjawiskiem w wyniku którego ustala się równowaga rozkładu stężenia elementów układu wskutek ich bezładnej wędrówki i wynika z ruchu cieplnego elementów układu. Prędkośc dyfuzji określa I prawo Ficka:

dm/dt=-DS. dc/dx

dm/dt=prędkośc przenoszenia substancji; D-współczynnik dyfuzji; S-powierzchnia prostopadła do kierunku x; dc/dx-gradient stężenia c. znak minus wskazuje że przenoszenie elementów układu zachodzi w kierunku od większego do mniejszego stężenia. 45. maceracja: wymoczenia lub zmiękczanie, polega na zalaniu rozdrobnionego surowca rozpuszczalnikiem o temp 15-20oC na określony czas a następnie oddzieleniu ekstraktu przez sączenie, wyciskanie lub odwirowanie. 46. formy maceracji: digesta-maceracja w podwyższonej temp; infyzja-naparzanie, zalanie surowca wrzącą wodą i ewentualnie krótkotrwałe ogrzewanie; dekokcja-wygotowywanie, różni się od infuzji czasem ekstrakcji.

47. perkolacja: rozpuszczalnik spływa pod wpływem siły grawitacji przez masę surowca. 48. metoda immersyjna: dyfuzyjna, surowiec jest całkowicie zanurzony w rozpuszczalniku a jednocześnie utrzymany jest przepływ rozpuszczalnika przez masę surowca.

49. metody kombinowane: polegają na łączeniu 2 metod ekstrakcji np. perkolacji i met dyfuzyjnej albo maceracji i perkolacji. 50. współczynnik wyekstrahowania: stopień czystości rafinatu. Miernik wydajności ekstrakcji, określa się stosunkiem wyekstrahowanej ilości składników do ilości ogółem zawartej w surowcu. K=c/co

51. cechy rozpuszczalnika: wysoki współczynnik podziału i dyfuzji oraz względnej lotności w stosunku do składników surowca, niskie ciepło właściwe i ciepło parowania, wąskie granice wrzenia. Najczęściej stosowane rozpuszczalniki to: woda, r-ry soli, kwasów i zasad i alkoholi, etery i węglowodany alifatyczne.

52. destylacja: proces rozdzielania mieszaniny ciekłej, składającej się z 2 lub większej liczby lotnych składników. Należy uwzględnić wzajemną rozpuszczalność cieczy. Pod względem wzajemnej rozpuszczalności rozróżnia się ciecze wzajemnie rozpuszczalne w dowolnych stosunkach, rozpuszczalne w ograniczonych stosunkach i ciecze nierozpuszczalne.

53. prawo Raoulta: prężność pary nasyconej rozpuszczalnika nad r-rem (p) jest równa prężności pary nad czystym rozpuszczalnikiem (po), pomnożonej przez ułamek molowy rozpuszczalnika w r-rze (No)

54. warunki jakie powinny spełniać czynniki azeotropowe: niskie ciepło parowania oraz powinny porywać jak największą ilość wody i jak najmniejszą alkoholu, łatwo oddzielać się od wody i alkoholu, być tania i łatwa do otrzymywania, nie wywoływać korozji aparatury, wykazywać możliwie dużą różnicę między temp wrzenia azeotropu a etanolu, pozostałość czynnika przechodząca ewentualnie do spirytusu nie powinna obniżać jego jakości.

55. zagęszczanie i suszenie: celem zagęszczania i suszenia żywności jest zwiększenie koncentracji składników suchej substancji a w konsekwencji jej utrwalenie. Usunięcie wody z produktu prowadzi do wielokrotnego zmniejszania ich objętości oraz masy co decyduje o zapotrzebowaniu na opakowania oraz o kosztach transportu i magazynowania. Większość tych metd polega na usunięciu wilgoci z produktów.

56. metody zagęszczania: zagęszczanie przez odparowanie: związane jest z przejściem wody ze stanu ciekłego w postać pary, wymaga pokonania sił wiążących cząsteczki w cieczy, które są większe w stanie ciekłym niż gazowym. Zagęszczanie przez wymrażanie wody.

57. procesy aglomeracji: krystalizacja-proces wydzielania się fazy stałej z r-ru lub substancji stopionej wskutek łączenia się jonów lub cząsteczek w siatkę krystaliczną. Powstają kryształy. Koagulacja i żelifikacja: koagulacja jest to proces zmniejszania się stopniadyspersji i układu koloidalnego, polegający na łączeniu się pojedynczych cząsteczek substancji rozproszonej w większe skupienia, w wyniku czego wytrąca się osad lub następuje przejście zolu w żel (żelifikacja).

58. krzywa wzrostu dbn:

1-faza inkubacyjna, 2-faza zapoczątkowania wzrostu, 3-faza logarytmicznego wzrostu, 4-faza zahamowania wzrostu, 5-faza stacjonarna, 6-faza letalna.

59. czynniki warunkujące produkcję roślinną , rolniczą: a) przyrodnicze: światło, ciepło, woda; b) fizjologiczne: gleba, klimat; c) agrotechniczne: melioracje wodne, odmiany roślin; d) techniczne: budynki, maszyny, nawozy sztuczne; e) ekonomiczne: ceny, zbyt, kredyt; f) subiektywne: wiedza, doświadczenie. 60. Rośliny C3 i C4: rośliny C3: pierwotnymi produktami wiązania CO2 są związki trójwęglowe np. kw fosfoglicerynowy i z tych związków syntetyzowana jest glukoza. Te rośliny wiążą 30 mg CO2 w procesie fotosyntezy na dm2/h . Są to pszenica, jęczmień, żyto. Rośliny C4 pierwotnymi związkami wiązania CO2 są związki czterowęglowe np. jabłczan, szczawiooctan. Wiążą w tym samym czasie co rośliny C3 60 mg CO2 co przekłada się że roczna wydajność produkcji rośliny C3 wynosi 10-30 ton/ha biomasy a roślin C4 60-80 ton/ha biomasy. Rośliny C4 to kukurydza, sorgo, proso, trzcina cukrowa.

61. zalety kriokoncentracji: wymrożenie wody z r-ru a następnie usunięcie powstałych kryształków lodu. Zalety: stosowanie niskich temp, brak powierzchni rozdziału faz ciecz-para, mniejsze zużycie energii niż przy odparowaniu wody. 62. suszenie sztuczne: za pomocą ciepła uzyskiwanego z urządzeń grzejnych.

63. suszenie dielektryczne: przez usunięcie wilgotnego materiału między osłonkami kondensatora włączonego do obrotu drgań elektromag niskiej częstotliwości. 64. suszenie radiacyjne: promieniowaniem cieplnym, podczerwonym za pomocą grzejników lub lamp elektrycznych zwanych promiennikami odpowiednio rozmieszczonych w komorze suszarki.

65. suszenie rozpyłowe: dysza, tarcza rozpyłowa wirując ma za zadanie rozdrobnienie, wprowadzamy ogrzane suszące powietrze stykające się z tymi drobinkami. Następuje gwałtowne odparowanie wody. W dolnej części wylot powietrza z komory suszarniczej, odbiór produktu suszonego. Pakowanie.

66. termiczne metody utrwalania żywności: pieczenie, pasteryzacja, sterylizacja, apertyzacja, mrożenie, chłodzenie. 67. koncentrat a izobat białkowy: koncentrat białkowy-50-60% białka, reszta to substancje dodatkowe, mineralne. Izobat białkowy: 90% białka.

68. prawo Daltona:całkowite P mieszaniny par nad r-rem doskonałym złożonym ze składników A i B w stałej temp, jest równe sumie P cząstkowych poszczególnych składników. P=Pa+Pb

69. dodatnie odchylenie od prawa Raoulta: cząsteczki nie są silnie utrzymywane w r-rze, zwiększona prężność par, cząsteczki nie mają dużych momentów dipolowych, stała dielektryczna niska, pola sił cząsteczkowych składników różne, cząsteczki nie przyciągają się-łatwo je wydobyć. 70. ujemne odchylenie od prawa Raoulta: cząsteczki przyciągają się i silniej wiążą, zachodzą reakcje chem., duże momenty dipolowe.

1.STERYLIZACJA ŻYWNOŚCI KWAŚNEJ: pH<4,6. w zasadzie się nie stosuje, ponieważ wysokie stężenie jonów wodorowych uniemożliwia wytwarzanie toksyn przez Clostridium botulinum. Kryterium sterylności tych produktów jest inaktywacja enzymów zwłaszcza peroksydaz. Efekt sterylizacji żywności kwaśnej uzyskuje się najczęściej przez pasteryzację w temp 80-90oC.

2. CZYNNIKI ZWIĘKSZAJĄCE WYDAJNOŚĆ EKSTRAKCJI:

Wydajność ekstrakcji zależy od jakości surowców i metody ekstrakcji. Wymagania jakościowe dotyczą właściwości biolog i składu chem surowców. Właściwości biolog to odmiana hodowlana, dojrzałość, wielkość, jędrność, włóknistość, określają procentowy udział składników ekstrahowanych w suchej substancji surowca, jego związanie z substancją surowca i łatwość rozdrabniania. Na podstawie składu chemicznego określa się ilość składnika ekstrahowanego oraz ilość i rodzaj pozostałych składników surowca jako potencjalnych zanieczyszczeń ekstraktu.

3. EKSTRAKCJA PŁYNAMI NADKRYTYCZNYMI: umożliwia rozdział składników i dodatkowo ich frakcjonowanie. Płyny nadkrytyczne nazywane gęstymi gazami lub gęstymi parami są gazami występującymi w temp o pod ciśnieniami wyższymi od punktu krytycznego czyli w obszarze nadkrytycznym. Wykazują Oce cechy pośrednie między cieczami a gazami i charakteryzują się właściwościami bardzo korzystnymi pod względem przydatności do ekstrakcji, jak mała lepkość, duża dyfuzyjność i zdolność do rozpuszczania różnych substancji, duża rozdzielczość. Ekstrakcja materiału tymi płynami powoduje, że ekstrakt jest w postaci pary o wysokiej temp i ciśnieniu i może być dalej rozdzielany na składniki przez frakcjonowanie tak jak w wielokrotnej destylacji. Następuje połączenie destylacji z ekstrakcją i taką ekstrakcję płynami nadkrytycznymi nazywamy destrakcją.

4. ODŻELAZIANIE WODY: zasada chemicznego odżelaziania polega na utlenieniu żelaza dwuwartościowego i odfiltrowaniu wytrąconego Fe(OH)3. utlenienie związków żelaza dwuwartościowego może być przeprowadzone metodami: najprostsza to napowietrzanie wody. Podczas napowietrzania usuwa się CO2 i utlenia żelazo, które ulega wytrąceniu. Napowietrzanie odbywa się w specjalnych urządzeniach otwartych lub zamkniętych. Odżelazianie przez nawapnianie: gdy związki są pochodzenia nieorganicznego dobre wyniki daje nawapnianie polegające na dodawaniu wody wapiennej bezpośrednio po napowietrzaniu. Odżelazianie za pomocą koagulacji: sposób ten stosuje się do wód w których żelazo występuje w postaci związków koloidowych albo bardzo drobnych zawiesin albo w postaci koloidowych związków organicznych. Stosuje się tu koagulanty Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3, FeCl3, przy czym pH środowiska powinno być w zakresie 5,7-7,5.

5. TEORETYCZNE PODSTAWY DESTYLACJI: prawo Daltona: całkowite P mieszaniny par nad r-rem doskonałym złożonym ze składników A i B w stałej temp jest równe sumie p cząstkowych poszczególnych składników: P=PA+PB

Prawo Raoulta: p cząstkowe (PA) skł. A= prężności pary nasyconej czystego składnika A pomnożonej przez ułamek molowy składnika w r-rze doskonałym: pA=PA razy XA. Składniki o różnej lotności (A>B). I prawo konowałowa: para wzbogaca się w składnik bardziej lotny który powoduje wzrost prężności pary nad cieczą czyli obniża jej temp wrzenia. II prawo konowałowa: punktowi max na krzywej prężności pary odpowiada punkt min na krzywej temp wrzenia, a min na krzywej prężności pary odpowiada punktowi max na krzywej temp wrzenia

6. METODY OTRZYMYWANIA SPIRYTUSU BEZWODNEGO: odwadnianie spirytusu: rektyfikacja dwustopniowa, dwuciśnieniowa; rektyfikacja azeotropowa i ekstrakcyjna. Metody otrzymywania spirytusu bezwodnego: destylacja znad środków higroskopijnym - chem wiązanie wody; metoda odwadniania za pomocą gipsu; destylacja azeotropowa; destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem; destylacja ekstrakcyjna; metoda sit molekularnych; zastosowanie membran - permentacja

8. PODZIAŁ SUROWCÓW:

podział surowców: a)wg pochodzenia: roślinne i zwierzęce, b) wg znaczenia w procesie technologicznym: podstawowe i pomocnicze, c) wg składu chem: białkowe, tłuszczowe, cukrowe, skrobiowe, d) wg wartości odżywczej: mleko i przetwory, jaja, mięso i ryby, masło, tłuszcze różne, ziemniaki, warzywa i owoce, suche nasiona strączkowe, cukier i słodycze. e) w zalezności od stopnia przetworzenia: konserwy, przetwory, surowce pochodne, surowce pochodne przetworzone, wytwory.

9. PROCESY JEDNOSTKOWE W PRODUKCJI IZOLATÓW BIAŁKOWYCH:

10. METODY ZAGĘSZCZANIA: w praktyce stosuje się wiele metod zagęszczania. Do najpowszechniejszych zalicza się zagęszczanie przez odparowanie lub wymrażanie wody oraz zagęszczanie metodami membranowymi. Odparowanie wody z cieczy jest związane z przejściem wody ze stanu ciekłego w postać pary, a więc wymaga pokonania sił wiążących cząsteczki w cieczy które są większe w stanie ciekłym niż gazowym. proces ten wymaga doprowadzenia określonej ilości energii która jest przekazywana od czynnika grzejnego do r-ru przez konwekcję i przewodzenie. Zagęszczanie przez wymrażanie czyli kriokoncentracja. Polega na wymrożeniu wody z r-ru a następnie usunięciu powstałych kryształów lodu. Oparte jest na równowadze składników s.s cieczy. R-r zagęszczony zawierający dużo składników rozpuszczalnych rozpatruje się jako pseudodwuskładnikowy w którym wszystkie substancje rozpuszcz w wodzie uważa się jako komponent.

11. PROCESY MEMBRANOWE: Dializa to nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy, przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząsteczek przez membrany półprzepuszczalne. Siłą napędową jest różnica stężeń odpowiednich składników w r-rze po obu stronach membrany. Osmoza to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielającą r-ry o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Rozpuszczalnik (woda) przenika z r-ru z mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu. elektrodializa: proces przemieszczania się jonów obecnych w r-rze wodnym przez membrany pod wpływem różnicy potencjałów pomiedzy elektrodami. Z r-rów są usuwane substancje dysocjujące. odwrócona osmoza: kierunek osmozy można zmienić jeżeli od strony r-ru o wyższym stężeniu składników zastosuje się z zewnątrz ciśnienie wyższe od osmotycznego. Zmieni się wówczas kierunek dyfuzji wody i niskocząsteczkowych składników.

12. METODY OSMOAKTYWNE:

W technologii żywności stosowane są różne metody utrwalania żywności oparte na regulacji aktywności wody. Ze względu na sposób osiagania aktywności wody powodujący utrwalenie żywności metody te można podzielić na: metody oparte na dodawaniu substancji osmoaktywnych do żywności; metody oparte na usuwaniu wody z żywności; metody kombinowane stosując jednocześnie odwadnianie i dodawanie substancji podwyższających ciśnienie osmotyczne. W osmoaktywnych metodach utrwalania żywności wykorzystuje się głównie procesu wywołane dodawaniem cukru lub soli kuchennej. Dodawanie cukru - rozwój większości bakterii jest zahamowany już przy stężeniu cukru w środowisku wynoszącym 25-35% natomiast większość drożdży nie rozwija się dopiero przy stężeniu ponad 65% cukru. Typowym i jedynym przykładem zastosowania cukru jako prawie wyłącznego czynnika konserwującego są syropy owocowe tj. klarowne soki owocowe. Konserwowanie za pomocą chlorku sodu: sól kuchenna dzięki niższej masie cząsteczkowej i zdolności dysocjacyjnej ma większą zdolność hamowania rozwoju dbn niż cukier co w rezultacie sprawia że r-r np. sacharozy jest izotoniczny z 11-12 krotnie słabszym r-rem chlorku sodu. W praktyce zazwyczaj dopiero przy dawce 18-20% soli kuchennej uzyskuje się pełniejsze zakonserwowanie żywności która przed jej użyciem wymaga zwykle daleko posuniętego odsolenia przez moczenie w wodzie w celu umożliwienia dyfuzji soli.

13. DODATKI W ŻYWNOŚCI: nie stanowią istotnej części produktu ale są jednak niezbędne do jego wytworzenia. Stosuje się 4 grupy dodatków: zwiększające wartość odżywczą - wzbogacenie żywności polega na celowym zwiększaniu lub przywracaniu jej początkowej wartości odżywczej przez dodanie jednego lub kilku składników odżywczych, pochodzących z produktów naturalnych lub otrzymywanych syntetycznie. Produkty naturalne stanowią bogate źródło wielu niezbędnych składników odżywczych szczególnie białka, wapnia i witamin. Substancje przedłużające trwałość - chemiczne substancje utrwalające produkty spożywcze - niewielki dodatek związków chemicznych do żywności wywołuje efekty abiotyczne tzn hamujące rozwój dbn i enzymów a nawet je unieczynniające. Substancje chemiczne stosowane w tym celu powinny być obojętne pod względem smakowo zapachowym a przede wszystkim nieszkodliwe dla konsumenta. Chemiczne utrwalanie żywności polega na oddziaływaniu destrukcyjnym na ściany błony komórkowej lub ingerencji w przemiany genetyczne komórek dbn lub inaktywacji enzymów i metabolitów podczas rozwoju dbn. Efekty utrwalania zależą od rodzaju substancji chemicznych, dawki, czasu oddziaływania w środowisku. Substancje poprawiające cechy organoleptyczne - stosowanie takich środków jest spowodowane wymaganiami konsumenta oraz koniecznością wyrównania trat niektórych składników żywności powstających w czasie procesów technologicznych. Przyprawy i aromaty dodaje się w celu zaostrzenia lub uzupełnienia naturalnego smaku i zapachu przetworów. Do grupy dodatków smakowo zapachowych należą: przyprawy roślinne, hydrolizaty białkowe, naturalne substancje zapachowe, syntetyczne substancje zapachowe. Substancje ułatwiające przebieg procesu technologicznego - chemiczne środki spulchniające stosowane do przygotowania i wypieku ciasta wydzielają w wyniku wzajemnej reakcji oraz rozkładu pod wpływem podwyższonej temp, CO2 lub inny gaz. Środki spieniające służą do wytworzenia struktury piankowej wyrobów cukierniczych. . substancje zagęszczające jak np. żelatyna, agar, związki pektynowe, kwas alginowy.

14. CELE STERYLIZACJI I PASTERYZACJI: sterylizacja i pasteryzacja to metody utrwalania żywności polegające na cieplnej inaktywacji dbn enzymów. Pasteryzacja polega na ogrzaniu w środowisku wilgotnym do temp nie przekraczającej 100oC. W wyniku pasteryzacji ulega zniszczeniu mikroflora wegetatywna - w co najmniej 99% - i chorobotwórcza nieprzetrwalnikująca w 100%. W procesie sterylizacji produkty ogrzewa się do temp powyżej 100oC w celu zniszczenia wszystkich dbn w tym również ciepłoodpornych lub przetrwalnikowych. Żywność sterylizowana nie zawiera żywych komórek lub zawiera je w formie niezdolnej do rozmnażania. Skuteczność sterylizacji i pasteryzacji wyznaczają temp i czas jej działania.

15. WARTOŚĆ „Z”: wpływ temp na czas niszczenia komórek charakteryzuje wartość współczynnika efektu sterylizacyjnego „z”, wyznaczona z krzywych czasu śmierci cieplnej, określających relacje miedzy czasem ogrzewania a temp. Wartość „z” określa wzrost temp potrzebny do 10-krotnego skrócenia czasu ogrzewania.

16. KRIOKONCENTRACJA: Zagęszczanie przez wymrażanie czyli kriokoncentracja. Polega na wymrożeniu wody z r-ru a następnie usunięciu powstałych kryształów lodu. Oparte jest na równowadze składników s.s cieczy. R-r zagęszczony zawierający dużo składników rozpuszczalnych rozpatruje się jako pseudodwuskładnikowy w którym wszystkie substancje rozpuszcz w wodzie uważa się jako komponent.

Kriokoncentracja stosowana jest w przemyśle spożywczym do: zagęszczania napojów alkoholowych; wstępnego zagęszczania cieczy przed suszeniem sublimacyjnym; zagęszczania soków szczególnie wrażliwych na temp; otrzymywania koncentratów octu winnego uzyskiwanego na drodze fermentacji; przy zagęszczaniu enzymów. Zalety kriokoncentracji: stosowanie niskich temp; brak powierzchni rozdziału faz ciecz - para zabezpiecza substancje lotne; mniejsze zużycie energii niż przy odparowaniu wody. Wady: trudności w zagęszczaniu soków zawierających większe ilości skł nierozp.

17. KRZYWA SUSZENIA I SZYBKOŚCI SUSZENIA:

Krzywa suszenia jest to zależność między średnią zawartością wody w suszonym produkcie a czasem suszenia. Składa się z 2 odcinków. Od Wo do Wk odcinek prostoliniowy, od Wk do Wr odcinek krzywoliniowy. Wk oddziela 2 etapy suszenia różniące się intensywnością wysychania produktu. Przedstawiając graficznie wynik krzywej suszenia otrzymujemy wykres szybkości suszenia. Wykres składa się z linii wzrostu szybkości suszenia od zero do wartości stałej Wo, odcinek miedzy Wo a Wk to I okres suszenia, poźniej jest II okres suszenia. Odnosi się to do produktów spoż suszonych konwekcyjnie.

18. PUNKT POTRÓJNY: wykres odnosi się do suszenia sublimacyjnego które polega na tym że woda z produktu jest usuwana w skutek przemiany fazy stałej w parę z pominięciem fazy ciekłej. Krzywe oddzielające 3 fazy skupienia nazywa się krzywymi geometrycznymi a miejsce ich przecięcia punktem potrójnym. W tym punkcie istnieje możliwość równoczesnego występowania wody w 3 stanach skupienia. Poniżej tego punktu woda występuje tylko w fazie stałej lub gazowej.

19. DEMINERALIZACJA: usunięcie z wody wszystkich jonów z wyjątkiem bezwodnika kwasu węglowego i krzemowego.

20. DESTYLACJA MOLEKULARNA: molekularna): stosuje się do rozdzielenia mieszanin związków o dużym ciężarze cząsteczkowym, nieodpornych na działanie wyższych tem i tlenu z powietrza. Podstawową rolę odgrywają: niskie ciśnienie, grubość warstwy destylującej oraz odległość i położenie powierzchni kondensacyjnej w stosunku do powierzchni parowania oraz sprawne usuwanie substancji uboczny

Ogólna technologia żywności-

przykładowe pytania na egzamin.

1. Punkt eutektyczny i jego praktyczne znaczenie.

2. Co to jest punkt potrójny i jego praktyczne znaczenie.

3. Krzywa suszenia, krzywa szybkości suszenia.

4. Co to jest współczynnik rektyfikacji i jego praktyczne znaczenie.

5. Na czym polega destylacja cząsteczkowa, inaczej molekularna.

6. Narysuj izobarę z dodatnim odchyleniem od prawa Raoulta. (str. 170)

7. Wyjaśnij różnicę między dializą , osmozą .

8. Na podstawie ekstraktora Ballmona , wyjaśnij zasadę ekstrakcji przeciwprądowej.

9. Współczynnik podziału.

10. Współczynnik selektywności.

11. Co to jest minimum botulinowe.

12. Co to jest energochłonność bezpośrednia.

13. Różnica między atmosferą modyfikowaną, a kontrolowaną.

14. Co to jest flotacja.

15. Wyjaśnij zasadę suszenia pianowego.

16. Narysować krzywe szybkiego i wolnego zamrażania.

17. Aktywność wody i jej praktyczne znaczenie.

18. Co to jest opakowanie jednostkowe.

19. Ekstrakcje w warunkach nadkrytycznych.

20. Wyjaśnij zapis D₆₅=8

21. Wyjaśnij pojęcia „okres wysokiej jakości produktu”.

KRZYWA ZAMRAŻANIA

Proces zamrażania produktu przebiega w 3 fazach.

W pierwszej fazie temperatura produktu obniża się do temp. zamrażania (dla większości produktów temp. ta wynosi od -2 do -5 ^oC). Druga faza odpowiada zamrażaniu właściwemu i teoretycznie temp. produktu powinna utrzymać się na stałym poziomie. W rzeczywistości, w miarę postępującego wymrażania wody, wzrasta stężenie soku komórkowego, w skutek czego obniża się zarówno temp. zamrażania jak i temp. produktu. Przyjmuje się że proces właściwego zamrażania zachodzi w temp. -4^oC, co dla większości produktów żywnościowych odpowiada wymrożeniu ok. 70% ogólnej ilości wody. W trzeciej fazie zachodzi domrażanie, podczas którego produkt ochładza się do temp. Założonej w procesie technologicznym. W fazie domrażania, wskutek wzrostu stężenia soku komórkowego, zwiększa się opór dyfuzyjny, który hamuje proces krystalizacji wody.

KRZYWA SUSZENIA KRZYWA SZYBKOŚCI SUSZENIA

Wr - równoważna zawartość wody w produkcie i w czynniku suszącym,

Wk - krytyczna zawartość wody.

Do obydwu krzywych: Odcinek Wo - A - ciepło dostarczane zużyte jest na ogrzanie wyrobu, spadek wilgotności jest nieznaczny,(ustala się tu równowaga warunków na powierzchni granicznej między fazą stałą a gazową, okres ten trwa krutko i jest pomijany w rozważaniach całego procesu suszenia). Okres I - okres stałej szybkości suszenia, (Zawartość wody w produkcie maleje wprost proporcjonalnie do czasu suszenia, szybkość suszenia jest stała. Ilość wody jaka znajduje się na powierzchni żywności i jaka dyfunduje z wnętrza materiału jest wystarczająca żeby dyfuzja z powierzchni materiału do powietrza dobywała się bez przeszkód. Szybkość suszenia jest limitowana szybkością dyfuzji powierzchniowej i zależy od szybkości dostarczania energii cieplnej do powierzchni). Okres II - okres opadającej prędkości suszenia, (charakteryzuje się coraz powolniejszym odparowywaniem i mniejszą szybkością suszenia).

KRIOKONCENTRACJA - albo zagęszczanie przez zamrażanie polega na częściowej krystalizacji wody i oddzieleniu kryształków od zagęszczonej fazy ciekłej. Ze względu na prowadzenie operacji w niskiej temp., koncentrat zyskuje na jakości smakowo zapachowej i wartości odżywczej, gdyż są w nim dobrze zachowane substancje lotne zapachowe i wrażliwe na ogrzewanie witaminy, barwniki itp. W warunkach normalnych tj. powyżej punktu eutektycznego, kryształki wypadającego z roztworu lody składają się z czystej wody. Skuteczne oddzielenie kryształków lodu od koncentratu zależy od wielkości i jednorodności kryształków oraz od rodzaju urządzeń stosowanych do ich rozdzielania. Pożądane są tu duże i jednorodne kryształy gdyż wraz ze zmniejszeniem rozmiarów kryształków znacznie wzrastają koszty oddzielania lodu i straty koncentratu z oddzielonym lodem. Oddzielanie kryształków może być prowadzone w sposób okresowy lub ciągły.

KLATRACJA - polega na dodaniu do roztworu substancji chemicznych (propan, butan, freon) tworzących z wodą hydraty, które po krystalizacji usuwane są z roztworu. Czynniki klatrujące mogą być stosowane w postaci gazowej. Zestalenie wody następuje w temp. wyższej niż w kriokoncentracji a więc w roztworze o mniejszej lepkości. Proces ten nie jest obecnie stosowany na skale przemysłową. Dodatek czynnika klatrującego będącego substancja chemiczna, obca i trudna do całkowitego usunięcia z roztworu powoduje zanieczyszczenia żywności.

PASTERYZACJA - przede wszystkim metoda służąca do utrwalania żywności wrażliwej na wysokie temperatury (wino, mleko, piwo)oraz żywności nie zawierające mikroflory ciepłoodpornej lub w której te drobnoustroje nie rozwijają się (soki owocowe). Gł. w temp. 65-85^oC. * rodzaje pasteryzacji:
- niska lub długotrwała - w temp. 63-65^oC w czasie 20-30 minut. - momentalna - do temp. 90^oC i natychmiastowe schłodzenie. - wysoka - powyżej 80^oC przez co najmniej 50s. - krótkotrwałej - 75-71^oC przez 15 sekund. * cel pasteryzacji : zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i przedłużenie trwałości produktu w skutek prawie całkowitego unieszkodliwienia form wegetatywnych.

* zmiany spowodowane pasteryzacją : denaturyzacyjne zmiany białek, strata witamin, inaktywacja enzymów rodzimych ( amylaz i fosfataz podczas pasteryzacji długo- i krótkotrwałej oraz peroksydaz podczas pasteryzacji wysokiej i momentalnej), zmiana składników mineralnych prowadząca do obniżenia kwasowości i stabilności układów koloidalnych oraz zmiana cech organoleptycznych, objawiająca się posmakiem pasteryzacji i będąca następstwem reakcji utleniania i nieenzymatycznego brunatnienia.

AKTYWNOŚĆ WODNA - stosunek wody wolnej do wody związanej. Wpływa na intensywność niekorzystnych zmian jakościowych żywności. Duża zawartość wody wolnej przyspiesza zmiany biologiczne i fizykochemiczne w skutek ułatwiania transportu cząsteczek substancji chemicznych, rozpuszczania katalizatorów i zwiększania powierzchni reakcji. Odwadnianie żywności stosuje się w celu przedłużenia jej jakości.

OPAKOWANIA AKTYWNE - Opakowania zawierające elementy modyfikujące warunki, w których znajduje się produkt, opakowania wpływające na jakość produktu poprzez przedłużenie jego trwałości, stabilizujące zmiany w kryptoklimacie opakowania.

Opakowania aktywne są opakowaniami produktów żywnościowych, które posiadają dodatkowe funkcje oprócz podstawowej ochrony produktu przed wpływem czynników zewnętrznych.

Główną zasadą działania opakowań aktywnych jest ich współdziałanie z zapakowanym produktem. Koncepcja opakowań aktywnych opiera się na zmianie warunków wewnątrz opakowania i tym samym na przedłużeniu trwałości produktów. Zmiana właściwości organoleptycznych czy poprawa bezpieczeństwa produktu jednocześnie zapewnia utrzymanie dobrej jego jakości podczas przechowywania. Szeroką rodzinę opakowań aktywnych można podzielić na 2 główne kategorie ze względu na sposób funkcjonowania.

Pierwsza z nich to duża grupa pochłaniaczy. Rolą pochłaniacza jest trwałe usunięcie szkodliwych gazów, co jest równoznaczne z zabezpieczeniem produktu przed zepsuciem. Między pochłaniaczem a produktem nie następuje bezpośrednia migracja, a jedynie poprawa warunków wewnątrz opakowania, co przedłuża czas trwałości produktu. Oprócz dobrze znanych pochłaniaczy tlenu (oxygen scavengers) warto również wymienić pochłaniacze etylenu, regulatory wilgotności, pochłaniacze dwutlenku węgla oraz absorbery zapachów (amin i aldehydów). Usunięcie takich gazów, jak tlen czy etylen jest bardzo istotne dla wielu produktów spożywczych, utrzymując ich jakość na odpowiednim poziomie.

Drugą grupą opakowań aktywnych są tzw. emitery. Tego rodzaju opakowania zawierają lub wytwarzają substancje zdolne do migracji wewnątrz opakowania i zahamowania niekorzystnych procesów. Za pomocą emiterów w opakowaniach można regulować zawartość wilgotności (opakowania warzyw), zahamować wzrost niekorzystnych mikroorganizmów, w tym patogennych (emitery CO2, SO2, etanolu) oraz zapobiegać zepsuciom bakteryjnym (środki przeciwbakteryjne). Największą grupę wśród emiterów stanowią środki przeciwbakteryjne, których działanie może być dwojakie: jedne z nich migrują na powierzchnię produktu i tworzą na nim barierę ochronną, inne zaś posiadają działanie antybakteryjne bez potrzeby migracji do produktu. Coraz częściej spotyka się folie opakowaniowe, które zawierają środki antybakteryjne jako jedną, nierozłączną całość.

ENERGOCHŁONNOŚĆ BEZPOŚREDNIA - bezpośrednie zużycie energii, jest to ilość energii zawarta w nośnikach energii (pierwotnych i wtórnych), zużyta na wyprodukowanie jednostki produktu lub półproduktu, lub przeprowadzenia procesu technologicznego lub usługi. Pierwotnymi nośnikami energii są paliwa naturalne stałe, ciekłe i gazowe. Wtórne to paliwa stałe ciekłe i gazowe uzyskane dzięki przetworzeniu pierwotnych nośników energii.

ENERGOCHŁONNOŚŚ SKUMULOWANA - jest to całkowita ilość energii zawarta we wszystkich rodzajach paliw i nośnikach energii, zużyta na pozyskanie wszystkich surowców potrzebnych do wytworzenia produktu lub przeprowadzenia procesu technologicznego. Wyróżniamy: Eksploatacyjną: nakłady energetyczne wydatkowane w bezpośrednim procesie wytwarzania produktu i usługi, pozyskiwania i transportu nośników energii, surowców i materiałów oraz ich przetwarzania do postaci niezbędnej do realizacji zamierzonego procesu technologicznego. Inwestycyjną: nakłady energetyczne pośrednie związane z wydatkowanie energii na wytworzenie materiałów budowlanych, wybudowanie obiektu przemysłowego, wytworzenie maszyn, środków transportowych i urządzeń służących do realizacji danego procesu, usługi lub wytworzenia odpowiedniego produktu spożywczego.

EKSTRAKCJA - polega na częściowym lub całkowitym rozdzieleniu mieszaniny stałej lub ciekłej przy użyciu rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny maja niejednakowa rozpuszczalność. W wyniku ekstrakcji otrzymuje się ekstrakt, czyli roztwór składnika w rozpuszczalniku oraz rafinat czyli pozostałość pozbawiona znacznej ilości składnika rozpuszczonego. Ekstrakt i rafinat tworzą w rozpuszczalniku odrębne fazy w związku z czym mogą być oddzielone pod działaniem siły ciężkości lub bezwładności. W zależności od stanu skupienia rozróżnia się ekstrakcje w układzie ciecz - ciecz i ciało stałe - ciecz.

Maceracja - najprostszy przemysłowy sposób ekstrakcji w układzie ciało stałe - ciecz. (wymoczenie lub zmiękczanie) polega na zalaniu rozdrobnionego surowca rozpuszczalnikiem temp. 15 - 20°C na określony czas a następnie rozdzielenie ekstraktu przez sączenie, wyciskanie lub odwirowanie. Rodzaje:

Digestia (wytrawienie) polega na maceracji w podwyższonej temp. tj. 30-40°C.

Infuzja - (naparzanie) polega na zalaniu surowca wrzącą woda i ewentualnie krótkotrwałym ogrzaniu. Temp. powyżej 60°C. Dekokcja - (wygotowywanie) różni się od infuzji dłuższym czasem ekstrakcji temp. powyżej 60°C.

Perkolacja - (wypieranie) bardziej wydajna metoda, podczas tego procesu rozpuszczalnik spływa pod wpływem siły grawitacji przez masę surowca. W praktyce przemysłowej perkolacja ma kilka rozwiązań technologicznych, przystosowanych do rodzaju surowca. Metoda ta pozwala ekstrahować składniki w układzie ciecz - ciecz i ciało stałe - ciecz.

Immersyjna lub dyfuzyjna - przeprowadzana w układzie ciało stałe - ciecz, surowiec jest całkowicie zanurzony w rozpuszczalniku, a równocześnie utrzymywany jest przepływ rozpuszczalnika przez masę surowca.

Wielostopniowa przeciwprądowa - polega na kilkukrotnym przemywaniu surowca rozpuszczalnikiem, przepływającym w przeciwprądzie względem surowca. Przy takim rozwiązaniu surowiec kontaktuje się w początkowej fazie procesu z ekstraktem, natomiast w końcowej fazie jest przemywany czystym rozpuszczalnikiem.

Nadkrytyczna - nowa metoda ekstrakcji, ekstrakcja płynami nadkrytycznymi. Płyny te nazywane gęstymi gazami lub gęstymi parami, są gazami występującymi w temp. i pod ciśnieniem wyższym od punktu krytycznego, czyli w tzw. obszarze nadkrytycznym. Wykazują one cechy pośrednie między cieczami a gazami i charakteryzują się właściwościami bardzo korzystnymi pod względem przydatności do ekstrakcji, jak lepkość, duża dyfuzyjność i zdolność do rozpuszczania różnych substancji, duża rozdzielczość itp. Właściwości te można modyfikować przez zróżnicowanie temp. i ciśnienia w obszarze nadkrytycznym. Ekstrakcja materiału płynami nadkrytycznymi powoduje że ekstrakt jest w postaci pary o wysokiej temp. i ciśnieniu i może być dalej rozdzielony na składniki przez frakcjonowanie tak jak w wielokrotnej destylacji. Jest to więc połączenie ekstrakcji z destylacją dlatego tez ekstrakcje płynami nadkrytycznymi nazywamy destrakcją. Jest ona przeprowadzana w sposób ciągły. Rozpuszczalnik krąży w obiegu zamkniętym, a ze względu na wysoka temp. i ciśnienie, ekstraktor i in. urządzenia musza zapewnić hermetyczność i charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością. Jeśli rozdzielane składniki również odznaczają się dobrą termostabilnością, metoda daje dobra jakość produktu, a przy tym jest wydajna i mało energochłonna.

DESTYLACJA - to rozdzielanie ciekłej mieszaniny związków chemicznych przez odparowanie, a następnie skroplenie jej składników. Stosuje się ją w celu wyizolowania lub oczyszczenia jednego lub więcej związków składowych. Aby destylacja była skuteczna, skład pary musi być różny od składu cieczy. Podstawowym warunkiem jest tu różnica temperatur wrzenia rozdzielanych związków chemicznych. Istnieją mieszaniny, których składników nie można rozdzielić, gdyż ciecze składowe podczas wrzenia wykazują identyczną prężność pary. Są to mieszaniny azeotropowe.

Destylacja prosta - polega na ogrzaniu cieczy do wrzenia pod stałym ciśnieniem i skropleniu powstających oparów. Odmiany:

Destylacja w równowadze - polega na zamianie części cieczy w parę przez podgrzanie w wymienniku ciepła, a następnie na doprowadzeniu mieszaniny wrzącej cieczy i kontaktującej się z nią pary w stanie równowagi do parownika i natychmiastowym rozdzieleniu cieczy od pary w specjalnym rozdzielaczu.

Destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem - umożliwia obniżenie temp. wrzenia mieszaniny cieczy i lepsze zachowanie substancji termolabilnych.

Destylacja z parą wodna - polega na doprowadzeniu do kotła z cieczą pary wodnej lub wody wraz z destylowaną cieczą i ogrzewaniu. Stosuje się ją gdy chodzi o: 1. Obniżenie temp. destylacji w przypadku wrzenia składnika bardziej lotnego w temp. wyższej od temp. wrzenia wody. 2. Rozdzielenie cieczy lotnych od cieczy nielotnych z para wodną. 3. Ogrzewanie parą wodną zamiast innymi czynnikami grzewczymi powodującymi niebezpieczne zagrożenia.

Destylacja cząsteczkowa (molekularna) - stosuje się do rozdzielania mieszanin związków o dużym ciężarze cząsteczkowym, nieodpornych na działanie wyższych temp. i tlenu z powietrza. W destylacji molekularnej podstawową rolę odgrywają następujące czynniki: 1. niskie ciśnienie, w związku z tym długość drogi cząsteczek destylowanych jest większa niż odległość między powierzchnią parowania a powierzchnia skraplania. 2. grubość warstwy destylującej oraz odległość pow. Kondensacyjnej w stosunku do pow. Parowania. 3. sprawne usuwanie substancji ubocznych, przeciwdziałających destylacji.

Destylacja wielokrotna albo rektyfikacyjna - polega na par w składniki bardziej lotne dzięki przeciwprądowej wymianie między unoszącymi się w górę parami destylowanej cieczy a spadającą w dół cieczą. Destylacja ta stosowana jest powszechnie w przemyśle zwłaszcza gdy w skład mieszaniny cieczy wchodzi kilka składników o zbliżonej temp. wrzenia. Wyróżniamy:

Destylację azeotropową: polega na destylowaniu mieszaniny do której dodano składnik tworzący z rozdzielanymi składnikami azeotrop trójskładnikowy. Destylację ta stosuje się do rozdzielania mieszanin azeotropowych lub mieszanin złożonych ze składników o zbliżonej temp. wrzenia.

Destylację ekstrakcyjną: polega na dodaniu do mieszaniny cieczy destylowanej składnika o małej lotności, ale mającej właściwości zmieniania lotności względnej składników mieszaniny i poprawiającego przez to warunki destylacji.

SELEKTYWNOŚĆ - selektywność rozpuszczalnika oznacza zdolność niejednakowo intensywnego rozpuszczania składników mieszaniny ciekłej lub stałej. Selektywność zależy od budowy chemicznej substancji tworzących dany układ ekstrakcyjny i od temperatury. Rozpuszczalniki o budowie polarnej stosuje się do ekstrakcji składników polarnych, a niepolarne do niepolarnych.

WSPÓŁCZYNNIK SELEKTYWNOŚCI β - informuje o stopniu trudności w przebiegu ekstrakcji. Ekstrakcja jest niemożliwa do przeprowadzenia ze względu na brak selektywności rozpuszczalnika gdy β=1. Ekstrakcja rozpuszczalnikiem o selektywności większej od jedności zachodzi łatwo. Gdy wartość współczynnika selektywności jest zbliżona do jedności, proces ekstrakcji jest utrudniony i wymaga zastosowania ekstrakcji frakcjonowanej, tj. przy użyciu rozpuszczalników w kolejności zwiększającej się selektywności. Współczynnik selektywności jest kryterium skuteczności rozdziału składników.

WSPÓŁCZYNNIK PODZIAŁU K - k=c/c_o - c - stężenie składnika w ekstrakcie, c_o - w rafinacie. Teoretycznie wartość współczynnika podziału w danym układzie rozpuszczalników jest wartością stałą w stałej temp. i nie zależy od stężenia tego składnika jak również od obecności innych substancji. W rzeczywistości stwierdza się odstępstwa od tej zasady. Przyczyna zmiany wielkości współczynnika podziału jest częściowa wzajemna rozpuszczalności rozpuszczalników polarnych i niepolarnych oraz zmiany prędkości rozpuszczania, zachodzące w skutek solwatacji, asocjacji, dysocjacji, reakcji kompleksowania i reakcji z rozpuszczalnikiem składnika rozpuszczonego. W roztworach elektrolitów współczynnik podziału również od stałej dysocjacji i pH. Współczynnik podziału jest kryterium skuteczności rozdziału składników.

β = k_A/k_B - zależność współczynnika podziału i selektywności.

PRAWO NERNSTA: określa stan równowagi w układach fazowych. Brzmi: substancja rozpuszczalna w dwóch cieczach nie mieszających się ze sobą, w stanie równowagi dzieli się między nimi w stałym stosunku, określonym współczynnikiem podziału.

WSPÓŁCZYNNIK REAKTYWACJI -

METODY UTRWALANIA ŻYWNOŚCI:

TERMICZNE: chłodzenie i ogrzewanie.

1. Chłodzenie, zamrażanie i rozmrażanie:

Cel zamrażania:

- wysuszanie produktów metodą liofilizacji, podczas której zamrażanie jest etapem poprzedzającym sublimację,

- zagęszczanie produktów ciekłych metodą kriokoncentracji,

- utrwalenie żywności oraz gotowych dań obiadowych,

- wytworzenie struktury lodu.

Metody zamrażania:

- owiewowe - w urządzeniach tunelowych, wyposażonych w parowniki i wentylatory, które powodują przepływ zimnego powietrza wokół produktu zawieszonego na hakach lub umieszczonego na tacach ustawionych na półkach lub wózkach. Powszechnie stosowane do zamrażania produktów o różnym kształcie i wielkości. Czas zamrażania wynosi od 2 do 40h w zależności od wymiarów produktu.

- kontaktowe - produkt w kształcie płaskich bloków wstawia się między metalowe płyty, wewnątrz których przepływa czynnik chłodzący. Płyty są następnie dociskane do produktu, co zapewnia bardzo dobre przewodnictwo cieplne między produktem a płytą. Czas zamrażania wynosi od 15 do 60 min.

- fluidyzacyjne - w urządzeniach tunelowo - owiewowych, w których produkt po wpływem silnego podmuchu zimnego powietrza tworzy z nim zawiesinę, przesuwając się wzdłuż tunelu w stronę wylotu zamrażalni. Stosowane do zamrażania produktów drobnych o wyrównanych kształtach. Czas zamrażania wynosi do 20 min.

- immersyjne - produkty zamrażane są przez zanurzenie lub natryskiwanie czynnikiem chłodzącym, np. roztworem soli, glikolu lub alkoholu etylowego. Produkt musi być chroniony szczelnym, ściśle przylegającym opakowaniem. Czas zamrażania wynosi od 20 do 40 min. Najczęściej stosowane do powierzchniowego obmarzania drobiu przed jego całkowitym zamrożeniem w tunelu owiewowym.

W nowoczesnych zamrażalniach immersyjnych czynnikiem chłodzącym jest ciekły azot (temp. Wrzenia - 196^oC, lub freon 12 (temp. Wrzenia - 30 ^oC) - do produktów drobnych, delikatnych, delikatnych i o wyrównanym kształcie:

* w ciekłym azocie - LNF - produkt jest wprowadzany do zamrażarki na przenośniku taśmowym i zamrażany przez natrysk ciekłym azotem. Zamrażarka jest podzielona na strefy: wstępnego ochładzania, zamrażania, natrysków i domrażania. Ciekły azot jest tylko doprowadzany do strefy natrysków. Powstające w ten sposób pary azotu są wykorzystywane do wstępnego ochładzania i zamrażania. Część par azotu kierowana jest do strefy domrażania co zapobiega szronieniu zamrażarki. Zurzycie azotu na 1kg produktu wynosi od 1 do 20 kg.

* w ciekłym freonie 12 - LFF - do otwartego od góry pojemnika, produkt wprowadza się na przenośniku i zanurza w płynącym strumieniu ciekłego freonu. Powierzchnia warstwa jest zamrażana natychmiast, po czym produkt domraża się przez natrysk freonem. Pary freonu powstałe podczas jego styczności z produktem są skraplane, w związku z czym zużycie freonu 12 na zamrożenie 1kg produktu wynosi ok. 2,5kg.

Zmiany spowodowane zamrażaniem:

- zmiany mikrobiologiczne - spowodowane zmniejszaniem się liczby drobnoustrojów w żywności,

- zmiany fizyczne - związane z krystalizacją wody, sublimacją lodu i dyfuzja składników żywności,

- zmiany chemiczne - są następstwem reakcji utleniania, tłuszczu, denaturacji białek oraz nieenzymatycznego brunatnienia

Rozmrażanie. Metody rozmrażania:

Proces rozmrażania - polega na podwyższeniu temp. produktu zamrożonego do temp. Zamarzania w termicznym środku produktu. W warunkach porównywalnych różnic temperatur, rozmrażanie przebiega wolniej niż zamrażanie. Czas rozmrażania produktu zależy od metody rozmrażania.

* metody ogrzewanie powierzchniowego:

- w powietrzu - prowadzi się w temp. otocznia nie wyższej niż 20^oC przy wilgotności względnej powietrza niższej niż 90%. W pierwszym etapie produkt jest ogrzewany do temp. Zamarzania na jego powierzchni. Drugi etap to właściwe rozmrażanie, charakteryzujące się zmiana agregacji wody w całym produkcie.

- kontrolowane w powietrzu - w tej metodzie rozwojowi drobnoustrojów na powierzchni rozmrażanego produktu zapobiega się stosując promienniki ultrafioletowe. Ususzkę warstw powierzchniowych zmniejsza się utrzymując wysoka względna wilgotność powietrza w końcowej fazie rozmrażania. Natomiast zwiększenie intensywności ruchu powietrza przez wymuszenie jego obiegu skraca czas rozmrażania.

- w cieczach - (woda lub 5% roztwór soli kuchennej) jest powszechnie stosowane do rozmrażania ryb i polega na zanurzeniu lub natryskiwaniu wodą o temp. Ok. 20^oC. Stosuje się je tylko do produktów opakowanych, co zapobiega dyfuzji rozpuszczalnych składników żywności.

- próżniowe - wykorzystuje utajone ciepło skraplania pary wodnej na powierzchni produktu zamrożonego. Zamrożony produkt umieszczany jest w komorze próżniowej do której doprowadzania jest para wodna o temp. 20-25^oC. Para wodna skrapla się na powierzchni produktu ogrzewając go a skropliny usuwane są przez parowanie.

- kontaktowe - stosuje się do produktów o regularnych kształtach, zamrożonych również metoda kontaktową. Polega na ogrzaniu produktu, umieszczonego pomiędzy stalowymi płytami o temp. ok. 25^oC.

* metody ogrzewania wewnętrznego:

- mikrofalowe - wykorzystuje mikrofale o częstotliwości 915 i 2450 MHz. Energia mikrofal jest doprowadzana do komory rozmrażalniczej przez specjalną antenkę. Częstotliwość mikrofal zależy od grubości rozmrażanych produktów. Ze wzrostem częstotliwości rośnie efekt grzejny, jednocześnie jednak zmniejsza się zdolność przenikania fal do wnętrza produktu. Równomierne ogrzewania jest tym większe, im bardziej jednorodny jest produkt pod względem składu chemicznego i struktury, im wyższa jest w nim zawartość wody, im mniejsze są jego kształty oraz bardziej regularne kształty. Przegrzanie powierzchni produktu następuje, gdy produkty maja duże rozmiary, gdy mięso jest z kośćmi lub na dużą zawartość tłuszczu. Przydatność rozmrażania mikrofalowego ograniczają w pewnym stopniu opakowania, którymi mogą być wyłącznie tworzywa polietylenowe, polistyrenowe i z laminowanego kartonu.

- pojemnościowe - (dielektryczne), pole magnetyczne wytwarzane jest przez elektrody otaczające produkt ale nie będące z nim w bezpośredniej styczności. Pole elektryczne jest wytwarzane przez prąd o częstotliwości od 27 do 100 MHz.

- opornościowe - polega na przepuszczeniu prądu elektrycznego przez rozmrażany produkt, umieszczony między elektrodami. Napięcie prądu nie przekracza na ogół 50V przy częstotliwości 50 Hz. Produkt jest uprzednio lekko podgrzewany w celu uzyskania dobrego kontaktu z elektrodami. Stosowania wyłącznie do rozmrażania małych bloków filetów rybnych o masie do 3kg i grubości do 5cm.

Wyciek zamrażalniczy: jest wskaźnikiem odwracalności procesu zamrażania. Głównym składnikiem jest nie zresorbowana przez produkt woda. Przyczyna wycieku SA denaturacyjne zmiany białek, prowadzące do zmniejszenia ich wodochłonności. Wyciek wody powoduje pogorszenie konsystencji i wyglądu zewnętrznego produktu oraz przyspiesza jego zmiany mikrobiologiczne i enzymatyczne. Na wielkość wycieku wpływają: jakość surowca w momencie zamrażania oraz metody jego zamrażania i rozmrażania. Na ogół przyjmuje się że z produktów o małych wymiarach najmniejszy wyciek uzyskuje się wówczas gdy czasy zamrażania i rozmrażania SA takie same. Prędkość rozmrażania produktów o dużych rozmiarach ma niewielki wpływ na wielkość wycieku zamrażalniczego. Przy rozmrażaniu ćwierćtusz i półtusz mniejszy wyciek uzyskuje się przy powolnym rozmrażaniu.

2. Ogrzewanie:

Cel operacji termicznych:* OSIĄGNIĘCIE MIKROBIOLOGICZNEJ STABILNOĘCI: - inaktywacja drobnoustrojów i enzymów powodujących psucie żywności, - niszczenie toksyn, - przeprowadzanie niektórych związków zawartych w żywności z formy nieprzyswajalnej w przyswajalną.

Rodzaje operacji cieplnych (termicznych):

- podgrzewanie - polega na ogrzaniu produktu do temp najkorzystniejszej dla przebiegu procesów fizykochemicznych, enzymatycznych i mikrobiologicznych, związanych z przemianami białek
i węglowodanów.

- gotowanie lub warzenie - zabieg, w którym płynny lub półpłynny produkt utrzymuje się przez dłuższy czas w stanie wrzenia.

* cel gotowanie - zmiana struktury i konsystencji produktu w następstwie częściowego odparowania wody oraz rozkładu cukrów złożonych; inaktywacja enzymów i drobnoustrojów; podniesienie wartości odżywczej i konsumpcyjnej.

- rozparzanie lub parowanie - polega na ogrzaniu produktu para wodną o ciśnieniu 0,4-0,5 MPa, co odpowiada temp. 140-150^oC. Stosuje się go surowców roślinnych. Celem jest upłynnienie produktów wskutek rozkładu cukrów złożonych, inaktywacja enzymów i mikroflory, usunięcie powietrza.

- prażenie - ogrzanie produktu na sucho w temp. 150-250^oC w piecach do prażenia w celu uzyskania w nich związków barwnych i aromatycznych.

- smażenie - ogrzanie produktu w tłuszczu lub syropie z cukru w temp. 150-250^oC lub na bezpośrednim ogniu produktów na płytach elektrycznych w temp. 120-130^oC w celu częściowego usunięcia wody i nadania atrakcyjnych cech sensorycznych.

- pieczenie - ogrzanie produktu gorącym i suchym powietrzem temp. 180-250^oC.

- sterylizacja - stosowania do produktów niekwaśnych lub mało kwaśnych. Przeprowadza się w sterylizatorach przepływowych rożnego typu, w których ciekły produkt ogrzewany jest do temp. 130-150oC w ciągu 1-5s lub w opakowaniach hermetycznie zamkniętych w tzw. autoklawach. Polega na ogrzaniu produktu do temp. przekraczającej 100oC. Jej celem jest praktycznie całkowite pozbycie się drobnoustrojów.

* sterylność handlowa - (sterylność techniczne) - przez to pojęcie rozumie się zniszczenie wszystkich drobnoustrojów chorobotwórczych i zredukowanie mikroflory saprofitycznej do określonej ostatecznie małej wartości zaakceptowanej ze względu na bardzo rzadkie dopuszczalne ryzyko zepsucia zakonserwowanej żywności. Gdyż nie jest możliwe uzyskanie absolutnej sterylności z tego względu, że gdy liczba drobnoustrojów zbliża się do zera to czas ogrzewania dąży do nieskończoności.

* rodzaje sterylizacji:

- apertyzacja - jest to utrwalanie żywności w hermetycznie zamkniętych naczyniach, przeprowadzane pod zwiększonym ciśnieniem i w temp. powyżej 100oC. Apertyzację dzielimy na etapy:

1 przygotowanie surowca, 2 przygotowanie opakowań, 3 napełnianie opakowań, 4 ewentualne zalewanie, 5 odpowietrzanie, 6 znakowanie i przymykanie, 7 zamykanie naczyń, 8 gotowanie - sterylizacja, 9 studzenie naczyń, 10 etykietowanie, 11 termostatowanie, 12 magazynowanie, 13 pakowanie.

Należy przestrzega: odpowiedniego nagrzanie, które wymaga odpowiedniej temp. i czasu ogrzania, tak aby wszystkie miejsca produktu zostały wyjałowione; pełnej szczelności opakowań; należytego odpowietrzenia.

- uperyzacja - stosowania do wyjaławiania ciekłych produktów spożywczych przed ich zapakowaniem. Polega na prawie natychmiastowym ogrzaniu cieczy do temp. 135-150oC, parosekundowym przytrzymaniu, a nadepnie szybkim ochłodzeniu. Ogrzewanie przeprowadza się metoda iniekcyjno - próżniową bezpośrednio wprowadzając parę jako czynnik grzejny do rozpylonej cieczy. Ochłodzenie do temp 80oC w wyniku gwałtownej redukcji ciśnienia powoduje intensywne parowanie cieczy i usunięcie wody skroplonej podczas ogrzewanie.

- tendylizacja - polega na trzykrotnym ogrzaniu środowiska w temp. 65-85oC przez 30 minut w odstępach 24 godzinnych. Stosowana do sterylizacji środowisk zawierających termolabilne składniki ulegające rozkładowi w temp. powyżej. 100oC.

- system dwustopniowy - 1.sterylizacja wstępna prowadzona w przepływie. 2. rozlew do opakowań i ich zamknięcie. 3. uzupełniająca sterylizacja końcowa zamkniętego hermetycznie produktu.

* minimum botulinowe - kryterium skuteczności sterylizacji produktów niekwaśnych. Oznacza że po procesie cieplnym dopuszcza się teoretycznie możliwość przeżycia jednego przetrwalnika Clostridium butulinum na co najmniej 1012 puszek. Spełnienie tych kryteriów zapewniają takie parametry jak: temp. sterylizacji żywności niekwaśnej (pH>4,6) wynosi zwykle 112-130oC i jest utrzymywana od 20 do 60 minut.

* zmiany spowodowane sterylizacją - takie jak przy pasteryzacji. W sterylizacji długotrwałej zmiany składników żywności są intensywniejsze i prowadzą do obniżenia wartości odżywczej i sensorycznej produktu.

- pasteryzacja - przede wszystkim metoda służąca do utrwalania żywności wrażliwej na wysokie temperatury (wino, mleko, piwo)oraz żywności nie zawierające mikroflory ciepłoodpornej lub w której te drobnoustroje nie rozwijają się (soki owocowe). Gł. w temp. 65-85oC.

* pasteryzatory:

- tunelowy - np. soki owocowe w temp. 75oC prze 25min, 65-68oC przez 20min, 75oC przez 12min, 80oC przez 15min.

- płytowy - np. soki owocowe w temp. 80-90oC przez 3-5min, 90oC bez przetrzymania.

- bębnowy -

* cel pasteryzacji - zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i przedłużenie trwałości produktu

w skutek prawie całkowitego unieszkodliwienia form wegetatywnych.

* rodzaje pasteryzacji:

- niska lub długotrwała - w temp. 63-65oC w czasie 20-30 minut.

- momentalna - do temp. 90oC i natychmiastowe schłodzenie.

- wysoka - powyżej 80oC przez co najmniej 50s.

- krótkotrwałej - 75-71oC przez 15 sekund.

* zmiany spowodowane pasteryzacją - denaturyzacyjne zmiany białek, strata witamin, inaktywacja enzymów rodzimych ( amylaz i fosfataz podczas pasteryzacji długo- i krótkotrwałej oraz peroksydaz podczas pasteryzacji wysokiej i momentalnej), zmiana składników mineralnych prowadząca do obniżenia kwasowości i stabilności układów koloidalnych oraz zmiana cech organoleptycznych, objawiająca się posmakiem pasteryzacji i będąca następstwem reakcji utleniania i nieenzymatycznego brunatnienia.

- blanszowanie - polega na krótkotrwałym ogrzaniu produktu do określonej temp., a następnie natychmiastowym schłodzeniu do temp. poniżej 10oC. Blanszowanie zazwyczaj poprzedza takie metody utrwalania żywności jak apertyzacja, suszenie i zamrażanie. Korzystnym następstwem blanszowania jest zmniejszenie objętości surowca i rozluźnienie jego struktury. Zasadnicza wadą są straty substancji rozpuszczalnych.

*cel blanszowania - inaktywacja oksydaz na powierzchni produktu, zapobiegająca reakcjom utleniania związków fenylowych, witaminy C i hydroksyaminokwasów, prowadzących do ciemnienia produktu; usunięcie z produktu powietrza, przez co zapobiega się procesom utleniania w masie produktu oraz intensyfikuje proces wymiany ciepła w późniejszych etapach przetwarzania; inaktywacja powierzchniowej mikroflory wegetatywnej; powierzchniowa denaturacja białek zapobiegająca nadmiernemu wyciekowi soku komórkowego.

*podział blanszowania:

- blanszowanie wodne - zanurzenie produktu w wodzie lub w wodnym roztworze soli i cukru.

- blanszowanie parowe - ogrzanie produktu nasycona para wodna pod ciśnieniem atmosferycznym w tzw. blanszownikach.

- blanszowanie mikrofalowe - wyższy standard higieny, może dobywać się w opakowaniach bez strat składników rozpuszczalnych w wodzie, ale jest drogie.

OSMOAKTYWNE metody utrwalania żywności - dodawanie cukru - wysokie stężenie cukru powoduje zahamowanie rozwoju większości bakterii. Sól kuchenna - dzięki niższej masie cząsteczkowej i zdolności dysocjacyjne ma większą zdolność hamowania rozwoju drobnoustrojów niż cukier.

ZAGĘSZCZANIE (koncentracja) - odparowywanie: może być przeprowadzone w dowolnej temp. ale najkorzystniejsze jest w temp. wrzenia gdyż prężność nasyconej pary wodnej równa się ciśnieniu zewnętrznemu i parowanie przebiega zarówno na powierzchni wody jak również w całej jej objętości. Kriokoncentracja i klatracja (patrz wyżej).

METODY MEMBRANOWE: zaliczamy do dyfuzyjnych metod rozdziału składników cieczy.: dializa, elektrodializa, osmoza, termoosmoza, elektroosmoza, odwrócona osmoza i ultrafiltracja.

Dializa - nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy. Proces przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząstek przez membrany przepuszczalne. Siłą napędową dializy jest różnica stężeń odpowiednich składników w roztworze po obu stronach membrany. W zbiorniku w którym roztwór i czysty rozpuszczalnik albo dwa roztwory tej samej substancji ale o różnym stężeniu są rozdzielone przegrodą półprzepuszczalna, składniki rozpuszczalne będą przenikały przez membranę z obszaru większego stężenia do obszaru o mniejszym stężeniu. Proces ten przebiega bardzo wolno. Dializę powszechnie stosuje się w preparowaniu roztworów koloidalnych, przede wszystkim do demineralizacji preparatów białkowych.

Membrany półprzepuszczalne stosowane do dializy powinny odznaczać się duża przepuszczalnością i selektywnością, powinny być możliwie cienki ale jednocześnie wytrzymałe mechanicznie, odporne na oddziaływania chemiczne, nie powinny ulegać zmianom fizycznym i chemicznym w zakresie temp. 80-90°C. Powszechnie stosuje się membrany z celulozy i jej pochodne. W celu intensyfikacji konstruuje się urządzenia są to m.in.: dializery w kształcie zbiornika (dializer Cerrinirgo), dializery o działaniu ciągłym w których zastosowano membrany w postaci pakietu mikrorurek z polimeru.

Elektrodializa - jest przemieszczania się jonów obecnych w roztworze wodnym , przez membrany pod wpływem różnicy potencjałów pomiędzy elektrodami z roztworu usuwane są substancje dysocjujące.

Elektroosmoza - (zjawisko uboczne podczas procesu elektrodializy)polega na przemieszczaniu się przez membranę warstwy hydratacyjnej wraz z przeciwjonem oraz przenoszenie przez membranę współtonów i wody hydratacyjnej.

Dyfuzja wsteczna - zjawisko uboczne podczas procesu elektrodializy) zachodzi w kierunku odwrotnym niż zamierzony proces obniżając jego skuteczność.

Osmoza - jest to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielająca roztwory o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Rozpuszczalnik przenika z roztworu o mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu. Jest to zjawisko towarzyszące dializie zależne od właściwości membrany. Siłą napędową tego procesu jest ciśnienie osmotyczne które gwarantuje taki przepływ rozpuszczalnika.

Odwrócona osmoza - kierunek osmozy można zmienić jeśli od strony roztworu o większym stężeniu składników zastosuje się z zewnątrz ciśnienie większe od osmotycznego.

Ultrafiltracja - zalicza się do procesów ciśnieniowo - przepływowej filtracji membranowej. Proces ten polega na wydzieleniu z roztworu np. soli i cukrów oraz na jednoczesnej koncentracji składników wysoko cząsteczkowych np. białek lub skrobi.

Odparowanie membranowe - zagęszczanie cieczy, dające możliwość uniknięcia większości strat aromatu. Membranę ustawia się prostopadle do kierunku pary wydzielanej z roztworu zagęszczanego, membrana przepuszcza cząsteczki wody i zatrzymuje większość cząsteczek aromatu lotnych z parą wodną.

SUSZENIE - zespół operacji technologicznych mający na celu zredukowanie zawartości wody w produkcie przez jej wyparowanie i zmniejszenie przez to aktywności wody do wartości uniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów, jak również ograniczenie do minimum przemian enzymatycznych i nieenzymatycznych.

Suszenie naturalne - wykorzystuje bezpośrednie ciepło promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w powietrzu. Rozróżniamy: suszenie słoneczno powietrzne i suszenie wietrzno powietrzne.

Suszenie sztuczne - za pomocą ciepła z urządzeń grzejnych: Kondukcyjne: przez przewodzenie w wyniku kontaktu wilgotnego materiału z ogrzanymi wewnętrznie metalowymi płytkami. Konwekcyjne - za pomocą gorącego powietrza lub innego gazu. Radiacyjne - promieniowaniem cieplnym - podczerwonym za pomocą grzejników lub lamp elektrycznych. Dielektryczne - przez umieszczenie wilgotnego materiału między okładkami kondensatora włączonego do obwodu drgań elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości.

ZAKWASZANIE - w stosunku do wielu gatunków bakterii i drożdży jony wodorowe wywierają działanie toksyczne hamujące ich rozwój a we współdziałanie z wysoka temp. ułatwiają zabicie komórek. (fermentacja, dodawanie kw. organicznych lub czasami mineralnych).

CHEMICZNE utrwalanie żywności - niewielki dodatek niektórych związków chemicznych do żywności wywołuje efekty abiotyczne, tzn. hamuje rozwój drobnoustrojów i enzymów, a nawet je unieczynnia. Substancje chemiczne stosowane w tym celu powinny być obojętne pod względem smakowo zapachowym, a przede wszystkim nieszkodliwe dla konsumenta. Chemiczne utrwalanie żywności - w zależności od rodzaju substancji chemicznej - polega na działaniu destrukcyjnym na ściany błony komórkowej lub ingerencji w przemiany genetyczne komórek drobnoustrojów. Efekty zależą od rodzaju substancji chemicznej, dawki oraz czasu oddziaływania w środowisku.

Procesy membranowe - zaliczamy do dyfuzyjnych metod rozdziału składników cieczy.: dializa, elektrodializa, osmoza, termoosmoza, elektroosmoza, odwrócona osmoza i ultrafiltracja.

Dializa - nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy. Proces przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząstek przez membrany przepuszczalne. Siłą napędową dializy jest różnica stężeń odpowiednich składników w roztworze po obu stronach membrany. W zbiorniku w którym roztwór i czysty rozpuszczalnik albo dwa roztwory tej samej substancji ale o różnym stężeniu są rozdzielone przegrodą półprzepuszczalna, składniki rozpuszczalne będą przenikały przez membranę z obszaru większego stężenia do obszaru o mniejszym stężeniu. Proces ten przebiega bardzo wolno. Dializę powszechnie stosuje się w preparowaniu roztworów koloidalnych, przede wszystkim do demineralizacji preparatów białkowych.

Membrany półprzepuszczalne stosowane do dializy powinny odznaczać się duża przepuszczalnością i selektywnością, powinny być możliwie cienki ale jednocześnie wytrzymałe mechanicznie, odporne na oddziaływania chemiczne, nie powinny ulegać zmianom fizycznym i chemicznym w zakresie temp. 80-90°C. Powszechnie stosuje się membrany z celulozy i jej pochodne. W celu intensyfikacji konstruuje się urządzenia są to m.in.: dializery w kształcie zbiornika (dializer Cerrinirgo), dializery o działaniu ciągłym w których zastosowano membrany w postaci pakietu mikrorurek z polimeru.

Elektrodializa - jest przemieszczania się jonów obecnych w roztworze wodnym , przez membrany pod wpływem różnicy potencjałów pomiędzy elektrodami z roztworu usuwane są substancje dysocjujące.

Elektroosmoza - (zjawisko uboczne podczas procesu elektrodializy)polega na przemieszczaniu się przez membranę warstwy hydratacyjnej wraz z przeciwjonem oraz przenoszenie przez membranę współtonów i wody hydratacyjnej.

Dyfuzja wsteczna - zjawisko uboczne podczas procesu elektrodializy) zachodzi w kierunku odwrotnym niż zamierzony proces obniżając jego skuteczność.

Osmoza - jest to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielająca roztwory o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Rozpuszczalnik przenika z roztworu o mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu. Jest to zjawisko towarzyszące dializie zależne od właściwości membrany. Siłą napędową tego procesu jest ciśnienie osmotyczne które gwarantuje taki przepływ rozpuszczalnika.

Odwrócona osmoza - kierunek osmozy można zmienić jeśli od strony roztworu o większym stężeniu składników zastosuje się z zewnątrz ciśnienie większe od osmotycznego.

Ultrafiltracja - zalicza się do procesów ciśnieniowo - przepływowej filtracji membranowej. Proces ten polega na wydzieleniu z roztworu np. soli i cukrów oraz na jednoczesnej koncentracji składników wysoko cząsteczkowych np. białek lub skrobi.

Odparowanie membranowe - zagęszczanie cieczy, dające możliwość uniknięcia większości strat aromatu. Membranę ustawia się prostopadle do kierunku pary wydzielanej z roztworu zagęszczanego, membrana przepuszcza cząsteczki wody i zatrzymuje większość cząsteczek aromatu lotnych z parą wodma.

1. punkt eutektyczny:

Pojęcie związane z zamrażaniem mieszaniny dwuskładnikowej. Zagęszczenie przez wymrażanie oparte na równowadze składników suchej substancji i cieczy. Roztwór zagęszczony zawierający dużo składników rozpuszczonych rozpatruje się jako pseudodwuskładnikowy w którym wszystkie substancje rozpuszczone w wodzie uważa się jako komponent. Jeżeli taką mieszaninę ochładzamy w warunkach zbliżonych do równowagi to czyste kryształy lodu są wydzielane w punkcie Wata. Dalsze obniżenie temp powoduje wydzielanie większej ilości kryształów a skład cieczy jest zgodny z obszarem wyznaczonym przez linie Wata, WbTb. W punkcie We kryształy te mają ten sam skład jak r-r. zamrażanie soków prowadzi się powyżej tego punktu.

Te-temp w punkcie eutektycznym

Ta-temp początkowa r-r

Wa- początkowe stężenie r-r

Tf-punkt zamarzania czystego rozpuszczalnika

3

---