Egzamin

Sterylizacja żywności kwaśnej: pH< 4,6. W zasadzie się nie stosuje ponieważ wysokie ciśnienie jonów wodorowych uniemożliwia wytwarzanie toksyn przez Clostridium botulinum. Kryterium sterylności tych produktów jest inaktywacja enzymów zwłaszcza peroksydaz. Efekt eterylizacji żywności kwaśniej uzyskuje się najczęściej przez pasteryzację w temp. 80-90stC

Wydajność ekstrakcji zależy od jakości surowców i metody ekstrakcji. Wymagania jakościowe dotyczą właściwości biologicznych i składu chemicznego surowców. Właściwości biologiczne np. odmiana hodowlana, dojrzałość, wielkość, jędrność, włóknistość, określają % udział składników ekstrahowanych w s.s. 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 ekstraktów. Na ogół minimalna zawartość składnika warunkująca opłacalność procesu ekstrakcji kształtuje się na poziomie powyżej 15%. Zależnie od właściwości surowców ich składnika ekstrahowanego dobiera się metodę ekstrakcji

Porównać metodę jonitową do dejonizacji.

Zmiękczanie wody za pomocą jonitów jest najprostszym sposobem jej uzdatniania polegające na usunięciu z wody jonów wapnia i magnezu przez wymianę ich na jony zasadowe kationitów w formie sodowej.

Dejonizacja jest to usuwanie wszystkich jonów (odsalanie)

Kriokoncentracja - zagęszczanie przez wymrażanie wody. Zagęszczanie przez wymrażanie jest procesem zmierzającym do otrzymania wysoko wartościowych koncentratów przy zmniejszonym zużyciu energii w porównaniu z odparowaniem w wyparkach. Proces prowadzi się powyżej punktu euktycznego. Prowadzi tak aby do lodu nie dochodziły substancje nie rozpuszczalne w wodzie. Na powierzchni kryształków absorbowane są składniki s.s. i dla tego stosuje się płukanie kryształów małą ilością wody powstałą w wyniku roztopienia lodu. Kryształy lodu z zagęszczonego roztworu oddziela się za pomocą wirówek. Stosuje się kriokoncentrację w celu wyeliminowania strat substancji aromatycznych podczas zagęszczania soków owocowych. Soki owocowe metodą kriokoncentracji wykazują leprze właściwości w porównaniu z odpowiednimi produktami zagęszczonymi w wyparkach próżniowych lub metodą odwróconej osmozy. Podczas kriokoncentracji otrzymuje się koncentraty bez żadnych zmian, smaku, zapachu, koloru oraz wartości biologicznych.

Cele pasteryzacji i sterylizacji - w wyniku pasteryzacji ulega zniszczeniu flora wegetatywna co najmniej 99% i chorobotwórcza nie przetrwalnikująca 100%. W procesie sterylizacji produkty ogrzewa się do temp powyżej 100stC w celu zniszczenia wszystkich drobnoustrojów

Co to jest wartość Z - jest to wartość wyrażona w stC powodująca 10 krotne skrócenie czasu ogrzewania i zmniejszenie czasu redukcji drobnoustrojów

Czynniki decydujące o wydajności produkcji surowców - przyrodnicze: światło, ciepło, woda, atmosfera, pożywienie mineralne, podłoże; fizjologiczne: gleba, klimat; agrotechniczne:melioracja, uprawa roślin, pielęgnacja roślin, ochrona, zbór(sprzęt), przechowywania i transportu, nawożenie; techniczne: budynki, maszyny, środki ochrony, środki transportu, środki opakowaniowe, drogi i paliwa; ekonomiczne: ceny, zbyt, kredyt; subiektywne: wiedza, doświadczenie, zamiłowania, uzdolnienia, zdrowie, sytuacja materialna

Przedstaw kryteria podziału surowców

1. Pochodzenie

Roślinnego i zwierzęcego

2. Skład chemiczny

- białkowe

- tłuszczowe

- węglowodanowe

3. Wartość odżywcza

- sole mineralne np. Ca

- witaminy

4. Parametry fizyczne

- gęstość nasypowa

- właściwości elektryczne, optyczne

- właściwości termofizyczne - ciepło właściwe i przewodność cieplna

- aero i hydrodynamiczne

Wymień główne procesy jednostkowe produkcji izolatów białek roślinnych - izolat powstaje przez: ługowanie, wirowanie, koagulacje białek

Podaj przykłady metod zagęszczania roztworów. Opisz wady i zalety zagęszczania w urządzeniach wyparnych - odparowanie w wyparkach, kriokoncentracja czyli przez zamrażanie, membranowe. Wady: straty substancji lotnych z parą wodną, pogorszenie jakości koncentratów - strata składników aromatycznych, przy ciśnieniu atmosferycznym denaturacja białek, tworzenie połączeń białkowo-cukrowych, rozkład niektórych składników, zmiany barwy lub zapachu. Zalety: mniejszy nakład energetyczny, duża wydajność procesu, powszechnie stosowane

CHEMICZNE METODY USUWANIA TWARDOŚCI WODY - polegają na strąceniu nierozpuszczalnych osadów lub wiązaniu w kompleksowe związki jonów wapnia i magnezu za pomocą różnych reagentów, jak np. wodorotlenku wapniowego (wapno), węglanu sodowego (soda), wodorotlenku sodowego (soda kaustyczna), fosforanów i soli baru.

RODZAJE TWARDOŚCI WODY:

1) WĘGLANOWA- inaczej przemijająca-wywołana przez węglan wapniowy i magnezowy, które w warunkach ogrzewania ulegają rozkładowi i powstaje kamień

a) Najtańszym i najbardziej rozpowszechnionym chemicznym sposobem zmiękczania ( usuwania twardości przemijającej), wody jest wytrącenie jonów twardości za pomocą wapnia i sody. Wapno dodaje się zwykle w postaci mleka wapiennego, które strąca kwaśne węglany wapnia i magnezu oraz wiąże jony CO2:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O;

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  MgCO3 + CaCO3 + 2H2O;

MgCO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3;

Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O.

b) Proces wytrącania składników twardości nazywa się dekarbonizacją. Twardość stałą usuwa się przez dodanie sody, zgodnie z reakcjami:

CaCl2 + Na2CO3  CaCO3 + 2NaCl;

MgSO4 + Na2CO3  MgCO3 + Na2SO4.

Proces zmiękczania wody tą metodą przebiega w dwóch fazach:

- powstanie trudno rozpuszczalnych osadów CaCO3 i Mg(OH)2;

- krystalizacji CaCO3 i narastania kryształów, które mogą być zatrzymane w osadniku lub na powierzchni filtru. Proces można przyspieszyć poprzez podgrzanie wody oraz dodanie do wody katalizatora w postaci zawiesiny węglanu wapniowego.

c) Zmiękczanie wody za pomocą fosforanów polega na strąceniu praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów wapnia i magnezu ( ich iloczyny rozpuszczalności są wielokrotnie mniejsze niż CaCO3), dzięki czemu woda charakteryzuje się bardzo małą twardością resztkową. Do zmiękczania stosuję się fosforan trój sodowy Na3PO4*10H2O, który reaguje z solami wapnia i magnezu:

3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4  Ca3(PO4)2 + 6NaHCO3;

3Mg(HCO3)2 + 2Na3PO4  Mg3(PO4)2 + 6NaHCO3;

3CaSO4 + 2Na3PO4  Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4;

3MgCl2 + 2Na3PO4  Mg3(PO4)2 + 6NaCl.

Powstający w reakcjach wodorowęglan sodowy w wyższych temperaturach rozkłada się, tworząc węglan sodowy obojętny, który może likwidować twardość niewęglanową, zmniejszając w ten sposób zużycie fosforanu. Rozkład termiczny NaHCO3 zachodzi według reakcji:

6NaHCO3  3Na2CO3 + 3CO2 + H2O.

Metoda fosforanowa zapewnia 2 - 3 krotnie większą szybkość procesu zmiękczania, niż metoda wapno- soda, nie wymaga też bardzo ścisłego dozowania fosforanu. Fosforany nie korodują blachy żelaznej, a w wodzie zapobiegają tworzeniu się kamienia kotłowego.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA EKSTRAKCJĘ.

Ekstrakcja polega na częściowym lub całkowitym rozdzieleniu mieszaniny stałej lub ciekłej przy użyciu rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny mają niejednakową rozpuszczalność.

a) Selektywność rozpuszczalnika- zdolność niejednakowo intensywnego rozpuszczania składników mieszaniny ciekłej lub stałej. Selektywność zależy od budowy chemicznej substancji tworzących dany układ ekstrakcyjny i od temperatury. Selektywność maleje zazwyczaj wraz ze wzrostem temperatury.

b) Rodzaj rozpuszczalnika- powinny charakteryzować się inną niż surowiec gęstością, małą rozpuszczalnością w surowcu i rafinacie oraz dużą selektywnością.

c) Różnica stężeń- prędkość ekstrakcji jest wprost proporcjonalna do różnicy stężeń składnika ekstrahowanego w ekstrakcie i rafinacie oraz odwrotnie proporcjonalna do oporu dyfuzyjnego.

d) Kierunek przepływu rozpuszczalnika- przeciwprądowy przepływ rozpuszczalnika i zwiększenie ilości rozpuszczalnika wpływają na utrzymanie względnie wysokiej różnicy stężeń składnika między substancją ekstrahowaną a ekstraktem, a tym samym intensyfikują proces.

e) Opór dyfuzyjny- zmniejszenie oporu dyfuzyjnego wpływa na intensyfikację procesu. Uzyskuje się to przez wymuszenie ruchu burzliwego rozpuszczalnika, zwiększenie powierzchni faz oraz eliminowanie procesów dializy i osmozy.

f) Wzrost temperatury zwiększa prędkość ekstrakcji wskutek zwiększania prędkości rozpuszczania składnika, obniżenia lepkości roztworu oraz niszczenia błon komórkowych w przypadku ekstrakcji w układzie ciało stałe- ciecz. Ze wzrostem temperatury zmniejsza się jednak selektywność rozpuszczalnika, co powoduje ekstrakcję również innych składników surowca.

g) Cza ekstrakcji- zależy od zawartości składnika ekstrahowanego, założonego stopnia wyekstrahowania, jakości surowca, sposobu przygotowania surowca do ekstrakcji oraz metody ekstrakcji.

h) Rozdrobnienie surowca ułatwia wydobycie składnika suchej substancji, ponieważ w skutek zniszczenia struktury tkankowej uzyskuje się otwarcie większości komórek, zwiększenie powierzchni kontaktu z rozpuszczalnikiem i zmniejszenie oporu tkanki.

i) Kondycjonowanie- stosuję się wyłącznie do ekstrakcji nasion roślin oleistych w celu zwiększenia stopnia rozkładu ścian komórkowych, a przez co ułatwienie wypływu oleju. Polega na podgrzaniu uprzednio rozdrobnionego i nawilżonego surowca, a następnie wysuszeniu go do określonej wilgotności.

j) Właściwy dobór rozpuszczalnika- rozpuszczalnik powinien wykazywać: wysoki współczynnik podziału, wysoki współczynnik dyfuzji, wysoki współczynnik względnej lotności, niskie ciepło właściwe i ciepło parowania, wąskie granice wrzenia. Rozpuszczalniki powinny charakteryzować się niepalnością, niskimi granicami wybuchowości, obojętnością chemiczną oraz niską temperatura zamrażania.

k) Jakość surowców-właściwości biologiczne i skład chemiczny surowców, ich odmiany hodowlanej, dojrzałości, wielkości, jędrności, włóknistości.

l) Metoda ekstrakcji.

METODY USUWANIA ŻELAZA Z WODY - ODŻELAZIANIE WODY:

a) Napowietrzanie i filtrowanie- żelazo w postaci wytrącanej jako Fe(HCO3)2 ulega hydrolizie i utlenieniu w procesie napowietrzenia. Kolejne fazy zachodzących reakcji ilustrują równania:

Fe(HCO3)2 + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H2O + 2CO2.

Dzięki temu tworzący się w wyniku hydrolizy CO2 uchodzi do atmosfery, proces hydrolizy zachodzi praktycznie do końca. W czasie napowietrzania tlen rozpuszcza się w wodzie i utlenia żelazo:

2FeSO4 + O2 + H2O  2Fe(OH)3.

Strącający się wodorotlenek żelazowy odfiltrowuje się.

b) Napowietrzanie i nawapnianie- niekiedy w wodach naturalnych żelazo może występować w postaci związków bardzo trudnych do wytrącenia lub nie dających się wcale wytrącić przez zwykłe napowietrzanie. Gdy zawiązki żelaza są pochodzenia nieorganicznego, dobre wyniki daje nawapnianie, polegające na dodawaniu wody wapiennej bezpośrednio po napowietrzaniu. Zachodzą wówczas następujące reakcje:

2FeSO4 + 2Ca(OH)2  2Fe(OH)2 + 2CaSO4;

2Fe(OH)2 + O2 + H2O  2Fe(OH)3.

c) Odżelazianie za pomocą koagulacji- sposób ten stosuję się do wód w których żelazo występuje w postaci związków koloidowych albo bardzo drobnych zawiesin Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS, albo w postaci koloidowych związków organicznych. Do odżelaziania metodą koagulacji stosuje się następujące koagulanty: Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3, FeCl3, przy czym pH środowiska powinno być utrzymane w zakresie 5,7 - 7,5.

ODMANGANIANIE WODY:

W wodach naturalnych związkom żelaza często towarzyszą związki manganu, zwykle jako Mn(HCO3)2, rzadziej jako MnSO4. Według większości higienistów zawartość związków Mn w większych ilościach jest szkodliwa dla zdrowia. Odmanganianie wody polega na hydrolizie jonów Mn2+ do związków Mn4+ w środowisku alkalicznym, zgodnie z reakcjami:

Mn(HCO3)2 + O2 + Ca(OH)2 + 2Ca(OH)2  Mn(OH)4 + 2CaCO3 + H2O;

MnSO4 + O2 + H2O + Ca(OH)2  Mn(OH)4 + CaSO4.

Wytrącający się wodorotlenek manganowy przechodzi następnie w uwodniony dwutlenek manganu, tzw. Brunatniak:

Mn(OH)4  MnO2 * 2H2O.

Najczęściej stosuje się metody odmanganiania: napowietrzania z nawapnianiem i filtrowaniem, przepuszczanie przez kationit manganowy, koagulację, filtrowanie przez aktywne złoże

ZASTOSOWANIE EKSTRAKCJI DO OTRZYMYWANIA KONCENTRATÓW I IZOLATÓW BIAŁKOWYCH W ŻYWNOŚCI.

Surowcem do produkcji koncentratów i izolatów białek są nasiona roślin oleistych (soi, rzepaku) lub strączkowych (grochu, bobiku). Przygotowanie surowców do ekstrakcji polega na usunięciu łupiny, rozdrobnieniu do postaci mąki lub grysu oraz odtłuszczeniu nasion roślin oleistych.

W produkcji koncentratów białek ekstrakcję prowadzi się w celu usunięcia substancji niskocząsteczkowych, tzn. cukrów, soli mineralnych, barwników i związków azotowych niebiałkowych. Składniki ekstrahuje się wodą lub wodnymi roztworami kwasów i alkoholu etylowego. Ekstrakcję wodą stosuję się tylko wówczas, gdy zawarte w surowcu białko zostało uprzednio denaturowane termicznie. Ekstrakcję kwaśną przeprowadza się wodą zakwaszaną kwasem solnym do pH 4-5. W tym zakresie pH większość białek roślinnych wykazuje najmniejszą rozpuszczalność. Podczas ekstrakcji wodnym roztworem alkoholu etylowego (60-80%) usuwa się niebiałkowe związki azotowe, barwniki i związki zapachowe. Ekstrakcję przeprowadza się metodą immersyjną lub przez macerację. Po ekstrakcji trwającej zwykle 60 minut, ekstrakt rozdziela się przez filtrację lub wirowanie. Rafinat będący koncentratem białek odwadnia się w suszarkach walcowych lub rozpyłowych. Wydajność koncentratu białek, niezależnie od metody ekstrakcji wynosi 60-70% w stosunku do masy surowca.

W produkcji izolatów białka ekstrahuje się wodą lub słabym roztworem ługu sodowego o pH w zakresie 7-9. Maksymalną wydajność otrzymuję się stosując roztwory ługu o pH ok. 11, jednakże przy takim zakresie pH rozpuszczalnika zachodzą niekorzystne zmiany jakościowe białek. Proces prowadzi się w temperaturze 55-60°C, używając rozpuszczalnika w ilości nie przekraczającej 10- lub 20- krotnie masę surowca. Czas ekstrakcji wynosi od 15 minut do 2 godzin w zależności od temperatury, intensywności mieszania, stopnia rozdrobnienia i ilości rozpuszczalnika. Ekstrakt białek oddziela się od rafinatu na sitach wibracyjnych i w wirówkach. Białka wytrąca się w punkcie izoelektrycznym (pH 4-5) przez koagulacje roztworem kwasu solnego lub octowego. Izobat przemywa się kilkakrotnie wodą lub roztworem alkoholu etylowego i odwadnia w suszakach. Zawartość białka w izolatach wynosi ok. 90%. Wydajność procesu w stosunku do białka zawartego w surowcu kształtuje się na poziomie 30%.

Destylacja cząsteczkowa, inaczej molekularna stosuję się do rozdzielania mieszanin związków o dużym ciężarze cząsteczkowym, nieodpornym na działanie wyższych temperatur i tlenu z powietrza. W destylacji molekularnej podstawową rolę odgrywają następujące czynniki:

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

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

- sprawne usuwanie substancji ubocznych przeciwdziałających destylacji molekularnej.

W wysokiej próżni destylacja cieczy odbywa się tylko z powierzchni cieczy. Jeżeli napełnimy zlewkę wodą do wysokości 10 cm i ogrzejemy dno naczynia przy ciśnieniu 101kPa, to okaże się że tylko najwyższe warstwy cieczy mają temp. 100°C natomiast ciecz znajdująca się na dnie wykazuje temp.100,2°C. podwyższenie temp wody położonej blisko dna naczynia jest związane z wpływem ciśnienia hydrostatycznego. Omawiane zjawi9sko jeszcze wyraźniej zaznacza się gdy ogrzejemy wodę przy ciśnieniu 0,66kPa. Wrzenie wody odbywa się na powierzchni cieczy w temp. 1°C, natomiast na dnie naczynia dopiero w 14°C. zjawisko to najwyraźniej przebiega w cieczy o dużym ciężarze właściwym i podczas ogrzewania jej do wrzenia pod bardzo Niskiem ciśnieniem. Ciecz podczas procesu należy rozprowadzić w jak najcieńszej warstwie. Podczas parowania cieczy w naczyniu zamkniętym ilość cząsteczek cieczy przechodzących w stan pary jest równa ilości cząsteczek skraplających się z powrotem na powierzchni cieczy. Ustawienie powierzchni kondensacyjnej równolegle do powierzchni parowania zapewnia całkowite usunięcie cząsteczek cieczy przechodzących w stan pary i zapobiega ich powracaniu do powierzchni parującej. Odległość powierzchni powinna być nieco mniejsza od średniej drogi swobodnej cząsteczek. Destylacje molekularna przeprowadza się w urządzeniu walcowym, w którym niską próżnię uzyskuję się przy użyciu dwustopniowego zestawu pomp dyfuzyjnych.

PRAWA OPISUJĄCE PROCES DESTYLACJI

1) Prawo Raoulta- prężność pary nasyconej rozpuszczalnika nad roztworem (p) jest równa prężności pary nad czystym rozpuszczalnikiem (p0) pomnożonej przez ułamek molowy rozpuszczalnika w roztworze (N0):

p= p0 * N0.

Po przekształceniach tego równania otrzymamy: = N. z równania tego wynika, że względne obniżenie prężności pary nasyconej rozpuszczalnika nad roztworem jest równe ułamkowi molowemu substancji rozpuszczonej i nie zależy od jej rodzaju, rodzaju rozpuszczalnika oraz temperatury.

W mieszaninie cieczy rozpuszczających się w dowolnych stosunkach istnieją trzy możliwości zachowania się wobec Rawa Raoulta:

-mieszaniny podlegające bez odchyleń prawu Raoulta, czyli mieszaniny doskonałe

- mieszaniny z dodatnim odchyleniem od prawa Raoulta ( mieszaniny te mają przy pewnym określonym składzie , stałą temperaturę wrzenia, niższą od temperatury wrzenia czystych składników, tzw. Min.. temp. Wrzenia na izobarze, a ciśnienie sumaryczne P na izotermie przechodzi przez pewne maksimum. Minimum temperatury wrzenia odpowiada maksimum prężności.

- mieszaniny o ujemnym odchyleniu od prawa Raoulta. Mieszaniny te mają przy pewnym określonym składzie stałą temperaturę wrzenia, wyższą od temperatury wrzenia czystych składników ( tzw. maksimum temperatury wrzenia na izobarze) a ciśnienie sumaryczne P na izotermie przechodzi przez pewne minimum.

2) Równanie Daltona. Ciśnienie par P nad mieszaniną cieczy jest równe sumie ciśnień cząsteczkowych par

składników p1 i p2:

P= p1 + p2

Doskonała mieszanina cieczy powinna spełniać równanie Daltona, które dla składników mieszaniny ma postać:

P1= P* y1 p2= P * y2

Y1 i y2 oznaczają ułamki molowe składników w fazie gazowej.

3) pierwsze prawo Konowałowa- para wzbogaca się w składnik bardziej lotny, który powoduje wzrost prężności pary nad cieczą, a co za tym idzie obniżenie temperatury jej wrzenia.

4) Drugie prawo Konowałowa- punktowi maksimum na krzywej prężności pary odpowiada punkt minimum na krzywej temperatury wrzenia, a minimum na krzywej prężności pary odpowiada maksimum na krzywej temperatury wrzenia.

MIESZANIE W FAZIE CIEKŁEJ - mieszanie cieczy zależy od ich lepkości, temperatury ciężarów właściwych, a przede wszystkim od wzajemnej rozpuszczalności. Urządzenia służące do mieszania ciał ciekłych z ciekłymi noszą nazwę mieszalników.

a) MIESZANIE MECHANICZNE

główne elementy wywołujące zjawisko mieszania naszą nazwę mieszadeł. Mieszadła dzielą się na trzy podstawowe grupy:

- mieszadła łapowe czyli płaskie, ustawione prostopadle lub ustawione w kierunku ruchu mieszadła i osadzona na obrotowym pionowym lub poziomym wale. Ruch cieczy polega na odrzucaniu cząstek cieczy w kierunku ścian zbiornika, wznoszeniu się do góry i opadaniu. Mieszadła tego typu nadają się do mieszania cieczy o małej lepkości.

- mieszadła śmigłowe czyli łopatki stanowiące wycinki płaszczyzny śrubowej, umieszczone na poziomym lub pionowym wale i poruszane z dużą prędkością obwodową. Nadają się do mieszania cieczy o małej i średniej lepkości.

- mieszadła turbinowe, czyli wirniki z łopatkami obracające się wokół pionowej osi. Nadają się głównie do otrzymywania emulsji, mieszania cieczy lepkich oraz zawiesin o dużym stężeniu fazy stałej

b) MIESZANIE HYDRAULICZNE (PRZEPŁYWOWE)

prowadzone jest w sposób ciągły i polega na doprowadzeniu do zetknięcia się ze sobą oraz wymieszania dwóch lub większej liczby strumieni cieczy.

c) MIESZANIE PNEUMATYCZNE

stosuję się przy niewielkiej lepkości. Proces mieszania pneumatycznego polega na doprowadzeniu do cieczy, pary lub gazu odpowiednimi otworami w wężownicy lub rurze. Gaz (para) rozdziela się na pęcherzyki, które płyną do góry przez warstwę cieczy. Mieszanie następuje dzięki temu, ż płynące do góry pęcherzyki powodują ruch cieczy, a także dzięki obecności cieczy, płynącej przeciwnie do ruchu pęcherzyków gazu nie biorącej udziału w ruchu barbotażu. Przykładami mieszania cieczy są: mieszalnie mleka w zbiornikach stacjonarnych, mieszalnie piwa w zbiorniku umożliwiającym równoczesne pobieranie piwa z kilku naczyń leżakowych in.

OMÓW CZYNNIKI OD KTÓRYCH ZALEŻĄ WARUNKI TERMICZNEGO UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

Procesy termiczne są związane z działaniem ciepła na produkty podczas ich ogrzewania i chłodzenia. Proces wymiany ciepła intensyfikuje się przez zwiększenie powierzchni przepony, burzliwości przepływu czynnika i różnicy temperatur między nośnikiem ciepła a produktem. W czasie procesów technologicznych warunki wymiany ciepła pogarszają się wskutek zmniejszania się wartości współczynników wnikania, przewodzenia i różnicy temperatur. Przewodność cieplna produktów wzrasta podczas ich ochładzania do temperatury poniżej temperatury zamazania. W procesach termicznych temperatura spełnia funkcję czynnika regulującego rozwój i aktywność drobnoustrojów oraz katalizuje lub hamuje przebieg reakcji fizykochemicznych i biochemicznych. Ogrzewanie żywności ma na celu przyspieszenie przemian jej składników, stymulację rozwoju lub zniszczenie drobnoustrojów oraz intensyfikację procesów dyfuzyjnych.

Dezynfekcja, czyli odkażanie wody, ma na celu zniszczenie i usunięcie z wody bakterii chorobotwórczych. Bakterie obecne w wodzie zostają częściowo usunięte razem z zawiesinami w procesach koagulacji i filtrowania. Całkowite ich usunięcie wymaga zastosowania specjalnych metod fizycznych i chemicznych.

Do metod fizycznych odkażania wody należą: ogrzewanie, naświetlanie promieniami ultrafioletowymi, stosowanie filtrów ceramicznych i oddziaływanie ultradźwiękami na wodę.

Dezynfekcja metodami chemicznymi polega na wprowadzeniu do wody substancji chemicznych, przeważnie silnych utleniaczy, które przenikają do wnętrza bakterii i utleniają substancje wchodzące w skład jej protoplazmy. Metody chemiczne umożliwiają także utlenienie zawartych w wodzie związków organicznych i mineralnych (żelaza, manganu), a także poprawę smaku wody. Skuteczność działania środków chemicznych zależy od:

- rodzaju, stężenia i czasu kontaktu środka odkażającego z wodą,

- ilości i rodzaju mikroorganizmów w wodzie;

- rodzaju i stężenia substancji zanieczyszczających wodę.

Do metod chemicznych odkażania wody zalicza się ozonowanie i chlorowanie. Ozonowanie jest jednym z najbardziej przyszłościowych metod odkażania wody. Zaletą tej metody jest bardzo duża aktywność utleniająca ozonu. Poza tym ozon nie pozostawia w wodzie szkodliwych produktów ubocznych i korzystnie wpływa na cechy organoleptyczne wody. Wadą ozonowania jest krótkotrwałe działanie tego procesu oraz stosunkowo wysoki koszt.

Chlor i niektóre jego związki po wprowadzeniu do wady działają silnie odkażająco i bakteriobójczo. Ponadto Chlor dodany w odpowiedniej ilości do wody usuwa obce posmaki, ułatwia usuwanie żelaza i manganu, zapobiega korozji, usuwa śluz z urządzeń oraz ułatwia mycie urządzeń, pomieszczeń i opakowań. Chlor w wodzie surowej podlega następującym przemianom:

- hydrolizie:

Cl2 + H2+ HClO + HCl;

przy czym tworzący się kwas podchlorawy ulega dysocjacji.

- łączy się ze związkami azotowymi, tworząc chloroaminy lub chloroiminy:

NH3 + Cl2 ↔NH2Cl + HCl;

NH3 + 2Cl2↔ NHCl2 + 2HCl.

Chlor zawarty w chloroaminach jest chlorem użytecznym związanym, który może stopniowo w wyniku hydrolizy, przemieniać się w działający bakteriobójczo Chlor użyteczny wolny:

NH2Cl + H2O  NH2OCl  HClO3 + NH3.

Bakteriobójcze i utleniające działanie chloru jest spowodowane rozpadem kwasu podchlorawego, z wydzieleniem aktywnego tlenu:

HClO  HCl + O.

Do chlorowania wody można używać samego chloru lub jego związków zawierających tzw. Czynny Chlor, takich jak wapno chlorowane, dwutlenek chloru, chloraminy organiczne.

W zależności od pochodzenia wody oraz jej przeznaczenia stosuje się różne metody chlorowania:

- chlorowanie stałe w celu dezynfekcji i oczyszczenia wody wodociągowej;

- chlorowanie wodociągowe do zwalczania odrostów biologicznych oraz dezynfekcji przewodów, różnych zbiorników i urządzeń;

- chlorowanie wstępne;

- chlorowanie wielostopniowe przed kolejnymi procesami uzdatniania w celu utlenienia zawartych w wodzie zanieczyszczeń i poprawienia jej właściwości organoleptycznych (barwy, smaku);

- chlorowanie końcowe po uprzednim uzdatnieniu wody pod względem fizykochemicznym;

- chlorowanie normalną dawką przeważnie podczas chlorowania końcowego wody wodociągowej przeznaczonej do picia. Normalna dawka jest to ilość miligramów chloru, jaką trzeba dodać do 1 dm3 wody, aby po związaniu części chloru przez związki znajdujące się w wodzie pozostało 0,1 mg/ dm3 w postaci chloru użytecznego. W tych ilościach Chlor jest prawie nie wyczuwalny w wodzie surowej, a zanika zupełnie podczas jej ogrzewania;

- chlorowanie zwiększoną dawką ma na celu skuteczniejsze odkażanie wody, poprawę jej właściwości i zabezpieczenia urządzeń przed obrostami hydraulicznymi. Stosowane bywa podczas wstępnego chlorowania wody do picia silnie zanieczyszczonej, a ponadto do wody chłodniczej i przeznaczonej do celów sanitarno - porządkowych.

Nadmiar chloru w wodzie przeznaczonej do picia musi być po zakończeniu procesu zredukowany do 0,1-0,3 mg/dm3 aktywnego chloru. Dechlorację wody przeprowadza się przez napowietrzanie albo za pomocą węgla aktywnego, albo tiosiarczanu sodu oraz siarczynu sodu.

Ilość chloru pozostałego w wodzie stosowanej w przemyśle spożywczym reguluje się zależnie od przeznaczenia wody. Woda używana w przemyśle owocowo - warzywnym do celów technologicznych powinna zawierać 2-5 mg/dm3 użytecznego chloru, natomiast woda do mycia 10-20 mg/dm3.

Procesy membranowe zaliczamy do dyfuzyjnych metod rozdziału składników cieczy.

1) DIALIZA- nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy. Proces przebiega na skutek różnicy szybkości dyfuzji cząsteczek ( o różnej wielkości) przez membrany półprzepuszczalne. Siłą napędową dializy jest różnica stężeń odpowiednich składników w roztworze po obu stronach membrany. Dializę powszechnie stosuje się w preparowaniu roztworów koloidalnych, przede wszystkim do demineralizacji preparatów białkowych. Przykładem jest technologia odżywek dla niemowląt i diabetyków, w tym celu dializie poddaje się mleko, serwatkę lub izobaty białek roślinnych. Specjalne konstrukcje dializerów znalazły zastosowanie w medycynie jako sztuczne nerki.

2) ELEKTROLIZA- proces przemieszczania się jonów obecnych w roztworze wodnym przez membrany pod wpływem różnicy potencjałów pomiędzy elektrodami. Z roztworów są usuwane substancje dysocjujące. Proces elektrolizy okazał się przydatny w uzdatnianiu wody pitnej otrzymywanej z mórz i oceanów. Elektrodializę zastosowano w przemyśle cukrowniczym do odmineralizowania zagęszczonych soków owocowych, znane też jest zastosowanie elektrodializy do obniżania kwasowości soków owocowych, częściowej demineralizacji mleka krowiego w celu nadania mu właściwości mleka kobiecego, odsalania serwatki przed produkcja laktozy oraz w uzdatnianiu ścieków.

3)OSMOZA- proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielającą roztwory o różnym stężeniu składników rozpuszczonych. Rozpuszczalnik (woda) przenika z roztworu o niższym stężeniu do środowiska o większym stężeniu (większej zawartości składników rozpuszczonych). Jest to zjawisko towarzyszące dializie, zależne od właściwości membrany. Cząsteczki wody są mniejsze od cząsteczek substancji rozpuszczonych w roztworze. Membrany rozdzielające dwa roztwory są przepuszczalne dla cząsteczek wody, a nieprzepuszczalne dla większych cząsteczek. 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 przeciwstawia się dyfuzji wody nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Ciśnienie osmotyczne jest siłą napędową procesu i gwarantuje przepływ rozpuszczalnika z roztworu mniej stężonego do roztworu bardziej stężonego. Zgodnie z regułą Van't Hoffa przy stałej objętości i temperaturze, ciśnienie osmotyczne równe jest ciśnieniu, jakie wywierałoby na ściany zupełnie nieprzepuszczalnego naczynia substancje rozpuszczone w wodzie po ich przeprowadzeniu w stan gazowy. Proces osmozy jest powolny i długotrwały, więc jego zastosowanie w skali przemysłowej jest niewielkie. W celu uintensywnienia osmozy stosuje się różnice potencjałów po obydwu stronach membrany i wówczas proces ten nazywa się ELEKTROOSMOZĄ. Uintensywnienie można też uzyskać stosując różnicę temperatur po obydwu stronach membrany- wówczas proces nazywa się TERMOOSMOZĄ. Osmozę zastosowano do zagęszczania soków owocowych charakteryzujących się korzystnymi cechami smakowo - zapachowymi, które SA specjalnie wrażliwe na procesy termiczne np. sok malinowy.

4) ODWRÓCONA OSMOZA- kierunek osmozy można zmienić jeżeli od strony roztworu o wyższym stężeniu składników zastosuje się zewnątrz ciśnienie wyższe od osmotycznego. Zmieni się wówczas kierunek dyfuzji wody i innych niskocząsteczkowych składników. Woda przenika z roztworu bardziej stężonego do mnie stężonego, a więc odwrotnie niż podczas osmozy. Wielkość ciśnienia niezbędnego do zamiany kierunku osmozy wynosi od 1 do 10 MPa i zależy od rodzaju filtrowanej cieczy i budowy membrany. Podczas odwróconej osmozy nierównomiernie wzrasta stężenie składników zatrzymywanych przez membranę. Jest ono zawsze wyższe przy powierzchni membrany niż w masie cieczy zagęszczonej. Odwróconą osmozę stosuje się do zagęszczania soków owocowych (głównie cytrusowych), mleka odtłuszczonego, serwatki, izolatów białek roślinnych, białka jaj, koncentratów mleka odtłuszczonego.

5) ULTRAFILTRACJA- zalicza się do procesów ciśnieniowo - przepływowej filtracji membranowej. Polega na wydzieleniu z roztworów np. soli i cukrów oraz na jednoczesnej koncentracji składników wielkocząsteczkowych, np. białek lub skrobi. W praktyce jest bardzo podobna do odwróconej osmozy. W obydwu procesach występuje kontakt powierzchni membrany z roztworem pod ciśnieniem. W ultrafiltracji składniki zatrzymywane przez membranę mają masę cząsteczkową powyżej 500 Daltonów, ich ciśnienie osmotyczne jest małe i dlatego do uzyskania przepływów przez membranę są wymagane daleko niższe ciśnienia robocze niż w odwróconej osmozie. Podstawową różnica pomiędzy odwróconą osmozą a ultrafiltracją występuje w strukturze i funkcjonowaniu membran specjalnie preparowanych dla każdego z tych procesów. Ultrafiltrację stosuję się w technologii preparatów białkowych z mleka lub serwatki oraz z wód sokowych ziemniaka, koncentraty mleka odtłuszczonego, koncentraty oraz izolaty białek roślinnych np. sojowych, do odzysku enzymów i ich wielokrotnego zastosowania, odzysku i oczyszczania ścieków przemysłu mleczarskiego i ziemniaczanego.

Destylacja ekstrakacyjna- polega na dodaniu do miesz cieczy destylowanej składnika o malek lotności( tzw składnik ekstrakcyjny R), ale mającego właściwości zmieniania lotności względnej składnika mieszaniny i poprawiajacegbo przez to warunki destylacji. Destylacje ekstrakcyjna stosuje się do rozdzielania mieszaniny cieczy charakteryzujaca się wzgledna lotnością skaldnikow zblizona do jedności. Izobaty i koncentraty białkowe- ekstrakcje bialek prowadzi się w celu otrzymania koncentratow, izolator bialek i preparatow enzymatycznych. Surowcem do prod koncentrato i izolator bialek sa nasiona rosin oleistych (soi, rzepaku) lub straczkowych( grochu i bobiku). Przygotowanie surowcow do ekstrakcji polega na usuneiciu lupiny, rozdrobnieniu do postaci maki lub grysu oraz odtłuszczeniu nasion rosili oleistych.

UZASADNIJ CELOWOŚĆ SZYBKIEGO ZAMRAZANIA- Przy szybkim zamrazaniu, a zwłaszcza przy szybkim przekroczeniu zakresu temperatur od ok. -2do-5stopni, zapobiega się powstawaniu dużych kryształków lodu, niszczących sciany komorek, jak również kryształków lodu międzykomórkowego, ujemnie wpływającego na strukture produktow mrozonych. Szczególnie szybko (możliwie w czasie krótszym od godziny) należy pzebyc zakres temperatur od ok. -2do-5 stopni, któremu towarzyszy najintensywniejsze tworzenie się lodu. Zamrazanie powinno być szybkie, tak azeby powstawaly drobne krysztalki lodu w komorkach . jednak procres należy prowadzi tak, by nie tworzyl się lod międzykomórkowy, co w sumie dziala destrukcyjnie na strukture zamrazancy tkanek. Pamiętać jednoczesnie należy o tym, ze intensywne powstawanie lodu oznacza tez intensywne wydzielanie się utajonego ciepla (topnienia), co wymaga urządzeń zapewniających szybkie odprowadzanie tego ciepla (336kJ/kg).

SUSZENIE DIELEKTRYCZNE- pzrez umieszczenie wilgotnego materialu miedzy okladkami kondensatora wlaczonego do obwodu dragon elekrto-magneyzcnych wielkiej zcestotliwosci (1-5MHz).

SUSZENIE ROZPYLOWE- dokonuje suszenia materialu ciekelgo w stanie daleko posuniętego rozdrobnienia ( kropelki o średnicy 0,02-0,1mm), osiaganego za pomoca dyszy lub czesciej szybko wirującej tarczy rozpylowej. Rozpylony material jest porywany przez wir suchego, goracego (120-250 st) powietrza i w ciapy kilku do kilkunastu sekund przechodzi do urządzeń separacyjnych (obecnie cyklonowych dawniej rękawicowych) już jako proszek o zawartości np. 3% wilgoci. Pomimo wysokiej temp powietrza wprowadzanego do wiezy suszarniczej, zawarte w nim cieplo prawie momentalnie zuzywa się na wyparowywanie wody z rozpylonej cieczy, tak ze temp materialu suszonego i samego suszu nie przekracza 65-67stopni.

oblicz sprawność energtyczną produkcji 1 kg mleka wiedząc, ze energochłonność skumulowana wynosi 1000.

Er- sprawność energetyczna

Er=energia uzyskana/energie doprowadzoną

w 1 kg mleka:

35g białek x 16kJ= 560 kJ

60g laktozy x 16kJ= 960 kJ

30g lipidów x 39 kJ= 1170 kJ

suma: 2690 kJ

Er=2690/1000=2,69

oblicz wartość ciśnienia osmotycznego roztworu zawierającego 5% sacharozy.

Pi=c/M *22,4

c-zaw sacharozy w roztworze w gramach (50g)

M- masa molowa sacharozy

Pi=50/342 * 22,4=3,27 atm=0,327MPa

Tworzywa opakowaniowe i opakowania

Cele - chronić towar w czasie przechowywania i transportu przed działaniem czynników atmosferycznych, mechanicznych biologicznych chemicznych; umożliwiać wszelkie manipulacje w czasie transportu, magazynowania i obrotu handlowego; ułatwiać sprzedaż; ułatwiać użytkowanie produktu przez właściwie zaprezentować produkt

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

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

opakowania metalowe- do produkcji opakowań metalowych stosowanych w przemyśle spożywczym stosuje się: blachę stalową ocynkowaną, blachę stalową czarną, blachę i folię aluminiową oraz drut stalowy ocynkowany. Pudełka blaszane, Wiaderka blaszane, Zamknięcia metalowe, Konwie

opakowania 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);

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. 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.

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.

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.

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.

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.

Energochłonność bezpośrednia: bezpośrednie zużycie energii - jest to ilość energii zawarta w nośnikach energii (pierwotnych i wtórnych) zużyta na wyprodukowanie jednostki produktu (półproduktu) lub przeprowadzenie określonego procesu lub usługi. 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 z 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.

ENERGOCHŁONNOŚĆ 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.

PROCESY ENZYMATYCZNE

Zastosowanie enzymów proteolitycznych:

- w przemyśle mleczarskim do koagulacji białek mleka w procesie wyrobu serów i późniejszej degradacji wytrąconego parakazeinianu wapnia, do produkcji hydrolizatów kazeiny, do produkcji mleka sojowego, stabilizacji i poprawiania zwilżalności mleka w proszku.

-w przemyśle rybnym w celu przyspieszenia 6-10-krotnie dojrzewania solonych i marynowanych śledzi.

-w przemyśle mięsnym w procesie dojrzewania mięsa; do oddzielenia resztek mięsa od kości, zmiękczania i dekapitacji skór oraz produkcji hydrolizatów z surowców niekonsumpcyjnych i ułatwienie uwalniania tłuszczu

-browarnictwie podczas przerobu surowców nie słodowanych w celu zabezpieczenia odpowiednich właściwości organolop. produktu(zapach, pienistość, klarowność); w słodowaniu jęczmienia i w początkowej fazie zacierania słodu;

-w przemyśle koncentratów spożywczych do produkcji hydrolizatów białkowych, sosów sojowych i innych produktów np. przetworzonych mięs.

Zastosowanie enzymów lipolitycznych(lipazy)

- do odtwarzania zapachu „mlecznego" w niektórych produktach spożywczych; poprawy cech organoleptycznych (smaku i zapachu) serów produkcji koncentratów zapachowych z tłuszczu mlekowego; skracania okresu dojrzewania serów; polepszenia smaku w wyrobach cukierniczych; do odtłuszczania skór i kości.

Zastosowanie enzymów amylolitycznych

- w browarnictwie w procesie zacierania słodu do rozpuszczania i scukrzania skrobi; obniżenie temp. kleikowania skrobi; do otrzymania brzeczki niesłodowanych surowców;

- w gorzelnictwie rolniczym do scukrzania skrobi ziemniaczanej lub zbożowej;

- w piekarnictwie;

- w p. zbożowym do produkcji dekstryn, krystalicznej dekstrozy i cukru ze skrobi zbożowej;

- w cukiernictwie do pozyskiwania cukru z odpadów cukierniczych;

- w p. ziemniaczano-krochmalniczym do produkcji preparatów zagęszczających.

Cwiczenie 1

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.

CELE ANALIZY ŻYWNOŚCI - jest to dyscyplina stosowana w nawiązaniu do wiadomości z fizyki, chemii, biochemii i innych przedmiotów podstawowych. Powinna zawierać gruntowny zwięzły przegląd podstawowych met. ozn. skł. żywn. i określania jej ważniejszych cech fiz. i fizykochem. Dyscyplina ta podaje teoretyczne zasady ogólnej analizy surowców, półfabrykantów i gotowych środków żywn., *omawia podst. ważniejszych met.; *wyjaśnia ważniejsze reakcje chem, lub zjawiska fizykochem.; *zwraca uwagę na właściwą interpretacje wyników.

ZADANIA ANALIZY ŻYWNOŚCI: -ocena ilosciowego składu surowców i prod. spoż. (podstawa ozn. wart. odżyw. prod.), -umożliwia utrzymanie określonej jakości prod. (standaryzacja) wytworzonych na skalę przemysł. (ocena skł. surowca, kontrola procesu technol., kontrola skł. produktu-zgodność z normą), -podstawa rozliczenia surowca w skupie i przetwórstwie, -ochrona konsumenta przed żyw. szkodliwą, -umożliwia spełnienie wymogów jakościowych importera, -pomoc przy opracowaniu nowych technologii.

POJĘCIE PRECYZJI I DOKŁADNOŚCI POMIARU: precyzja metody- to miara zgodności (lub rozrzutu) wyników otrzymanych w identycznych warunkach przy wielokrotnej analizie tego samego produktu. Miarami statycznymi precyzji są obliczane odchylenia standardowe i wariacje: duży rozrzut (niska precyzja), mały rozrzut (wysoka precyzja) Dokładność metody- różnica między wynikiem oznaczenia (lub średnia arytmetyczna oznaczeń) a wartością rzeczywistą, niska dokładność (niska precyzja); wysoka dokładność (wysoka precyzja). Błąd absolutny- to różnica między wartościa mierzoną, a wartością rzeczywistą. Dokładność metody wyrażamy w postaci błędu absolutnego (x-u) lub ((x-u)/u)*100% błędu względnego. Precyzja - to rozrzut wyników, to ocena powtarzalności metod (wyników) pomiaru.

ZASADY WYBORU METODY POMIARU: należy wybierać zawsze met. charakteryz. się wysoką precyzją i wysoką dokład. Na drugim miejscu stawiam met. charakter. się wysoką precyzją, bo niską dokładność można skorygować. Niska precyzja wymaga ponownego wielokrotnego powtórzenia ozn., wymaga to dużo czasu i kosztów odczynnika. Najgorsze są met. charakter. się niską precyzją. Jeśli trzeba tę met. stosow. to, aby uzyskać poprawny wynik to trzeba ją stosow. kilka, kilkanaście razy.

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 strat 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.

Cwiczenie 2

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.

Do stosowanych 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 zamarzania

- 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.

Współczynnik podziału - dotyczy stanu równowagi w układach fazowych. 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. Jest on kryterium skuteczności rozdziału składników. 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: β=k_B/k_A

gdzie: β - współczynnik selektywności,

k_B- współczynnik podziału składnika B mieszaniny w danym rozpuszczalniku,

k_A - współczynnik podziału składnika A mieszaniny w danym rozpuszczalniku.

Współczynnik selektywności: informuje o stopniu trudności w przebiegu ekstrakcji. Ekstrakcja jest niemożliwa do przeprowadzenia ze względu na brak selektywności rozpuszczalnika, jeżeli β=1. Gdy wartosc 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 ekstrahować 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.

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.

Ekstraktor Bollmanna - 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%

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

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.

Metoda immersyjna: dyfuzyjna, surowiec jest całkowicie zanurzony w rozpuszczalniku a jednocześnie utrzymany jest przepływ rozpuszczalnika przez masę surowca.

Metody kombinowane: polegają na łączeniu 2 metod ekstrakcji np. perkolacji i met dyfuzyjnej albo maceracji i perkolacji.

Koncentrat a izolat białkowy: koncentrat białkowy-50-60% białka, reszta to substancje dodatkowe, mineralne. Izobat białkowy: 90% białka.

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.

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.

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.

EKSTRAKCJA W UKŁADZIE CIAŁO STAŁE - CIECZ: jest to ługowanie ciał stałych, polega na wyekstrahowaniu rozpuszczalnikiem B składnika C ciekłego lub gazowego w stałym nośniku A. przykłady: ekstrakcja oleju z nasion roślin oleistych; ekstrakcja olejków eterycznych; ekstrakcja składników farmaceutycznych z materiału roślinnego; ekstrakcja sacharozy z krajanki buraków cukrowych. Rozpuszczalniki to nisko wrzące ciecze: benzyna, etanol, woda, aceton. Jest to proces dyfuzyjny: czynniki sprzyjające dyfuzji sprzyjają ekstrakcji. Układ ciało stałe - ciecz nie ma możliwości osiągnięcia pełnego stanu równowagi jak w układzie ciecz - ciecz, ponieważ ekstrahując materiały roślinne o budowie kapilarnej i zostaje w kapilarach pewna ilość rozpuszczalnika. Na powierzchni zawiera składnik ekstrahowany

Cwiczenie 3

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.

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)

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

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.

Ujemne odchylenie od prawa Raoulta: cząsteczki przyciągają się i silniej wiążą, zachodzą reakcje chem., duże momenty dipolowe

Współczynnik rektyfikacji K i jego praktyczne zastosowanie: jest to stosunek współczynnika lotności określonego składnika, współczynniki lotności alkoholu etylowego. Określa on możliwość oddzielenia zanieczyszczeń.

Jeżeli K=1 to stosunek zanieczyszczeń i alkoholu nie zmieni się

K>1 to będzie destylat o większej zawartości zanieczyszczeń niż roztwór poddany destylacji

K<1 destylat bardziej czysty niż ciecz poddana destylacji, zanieczyszczenia mają charakter niedogonów.

Zanieczyszczenia surówki można podzielić na:

- przedgony - 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

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.

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.

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.

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.

Destylacja równowagowa: proces, 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.

Destylacja cząsteczkowa (molekularna): stosuje się ją 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 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.

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.

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.

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 - fermentacja

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

DESTYLACJA 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

Cwiczenie 4

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.

Rys. Krzywa suszenia

W_r - równoważna zawartość wody w produkcie i w czynniku suszącym

W_k - krytyczna zawartość wody

Rys. Wykres szybkości suszenia

Różnica między dializą a osmozą: są to procesy membranowe zaliczane do dyfuzyjnych metod rozdziału składników. W osmozie rozpuszczalnik przenika jednokierunkowo przez membranę półprzepuszczalną roztworu o różnych stężeniach, w dializie rozdziela składniki.

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.

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

Szybkość 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.

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.

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.

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.

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. CO₂, 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.

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 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.

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

Suszenie sztuczne: za pomocą ciepła uzyskiwanego z urządzeń grzejnych.

SUSZENIE DIELEKTRYCZNE- przez umieszczenie wilgotnego materialu miedzy okladkami kondensatora wlaczonego do obwodu dragon elekrto-magneyzcnych wielkiej zcestotliwosci (1-5MHz). SUSZENIE ROZPYLOWE- dokonuje suszenia materialu ciekelgo w stanie daleko posuniętego rozdrobnienia ( kropelki o średnicy 0,02-0,1mm), osiaganego za pomoca dyszy lub czesciej szybko wirującej tarczy rozpylowej. Rozpylony material jest porywany przez wir suchego, goracego (120-250 st) powietrza i w ciapy kilku do kilkunastu sekund przechodzi do urządzeń separacyjnych (obecnie cyklonowych dawniej rękawicowych) już jako proszek o zawartości np. 3% wilgoci. Pomimo wysokiej temp powietrza wprowadzanego do wiezy suszarniczej, zawarte w nim cieplo prawie momentalnie zuzywa się na wyparowywanie wody z rozpylonej cieczy, tak ze temp materialu suszonego i samego suszu nie przekracza 65-67stopni.

Suszenie radiacyjne: promieniowaniem cieplnym, podczerwonym za pomocą grzejników lub lamp elektrycznych zwanych promiennikami odpowiednio rozmieszczonych w komorze suszarki.

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

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

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.

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. dżemu. 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.

Procesy membranowe: dyfuzyjne metody rozdziału składników cieczy: dializa, elektrodializa, osmoza, termoosmoza, elektroosmoza, osmoza odwrócona, ultrafiltracja.

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.

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

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

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.

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.

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.

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

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.

Cwiczenie 5

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.

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.

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

Czas zamrażania wyznacza prędkość zamrażania. 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 od - 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.

Nominalny czas zamrazania jest to czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od temp.0 stC do temp.- 15°C w środku termicznym produktu.

Efektywny czas zamrazania - 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 zamrazania (nominalna lub efektywna) jest ilorazem połowy grubości produktu mierzonej przez jego środek termiczny i czasu zamrażania (nominalnego lub efektywnego). Na ogół prędkość zamrażania wpływa na jakość produktów mrożonych.

Punkt eutektyczny: miejsce powyżej którego prowadzi się zamrażanie soków. W momencie wydzielania lodów z roztworów o dużej lepkości proces może przebiegać poniżej tego punktu. 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.

Samozamrażanie: obniżenie ciśnienia nad powierzchnią parowania powoduje zwiększenie intensywności parowania. Int5ensywne parowanie prowadzi do spadku temp, następnie do zamrażania wody.

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.

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.

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

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.

Zapis D₆₅=8: jest to czas obumierania komórek bakteryjnych wyznaczany na podstawie krzywej przeżywalności drobnoustrojów w temp. 65º i w czasie 8 min.

Cwiczenie 6

Termiczne metody utrwalania żywności: pieczenie, pasteryzacja, sterylizacja, apertyzacja, mrożenie, chłodzenie

Podgrzewanie 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.

Gotowaniem 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.

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.

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

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.

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 od 0,5 do 1,5 h.

Prażenie polega na ogrzaniu produktu na sucho w temp. 150 - 250⁰C w piecach (prażniach) do prażenia w 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.

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.

Pieczenie-polega na ogrzewaniu produktu 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.

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

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

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

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.

Ogrzewanie: operacje cieplne w procesach przetwarzania żywności obejmują: podgrzewanie, gotowanie, blanszowanie, rozparzanie, prażenie, smażenie i pieczenie.

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.

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.

Krzywa wzrostu dbn:

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

Krzywe oddzielające 3 fazy skupienia wody - stałą, ciekłą i gazową nazywa się krzywymi granicznymi, a miejsce ich przecięcia -punktem potrojnym. 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 od 5 kPa) woda występuje tylko w fazie stałej (lód) lub gazowej (para).

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.

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

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.

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.

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ: pozytywny: inaktywacja: mikroflory i termolabilnych toksyn; wytwarzanie cech sensorycznych: barwy, smaku, aromatu; poprawa strawności: przemiany fiz, chem, inaktywacja czynników antyodżywczych. Negatywne: zmniejszenie wartości biologicznej: straty witamin, karmelizacja cukrów, polimeryzacja tłuszczu, straty aminokwasów.

MECHANIZM DZIAŁANIA SUBSTANCJI KONSERWUJĄCYCH NA DBN: naruszenie półprzepuszczalnych właściwości błony komórkowej i transportu substancji odżywczych; hamowanie syntezy DNA białka i innych niezbędnych składników odżywczych komórki; hamowanie aktywności lub inaktywacja enzymów biorących udział w metabolizmie wewnątrzkomórkowym; gwałtowne aktywowanie enzymów powodujących rozkład wysokoenergetycznych nukleotydów

OMÓW CZYNNIKI OD KTÓRYCH ZALEŻĄ WARUNKI TERMICZNEGO UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

Procesy termiczne są związane z działaniem ciepła na produkty podczas ich ogrzewania i chłodzenia. Proces wymiany ciepła intensyfikuje się przez zwiększenie powierzchni przepony, burzliwości przepływu czynnika i różnicy temperatur między nośnikiem ciepła a produktem. W czasie procesów technologicznych warunki wymiany ciepła pogarszają się wskutek zmniejszania się wartości współczynników wnikania, przewodzenia i różnicy temperatur. Przewodność cieplna produktów wzrasta podczas ich ochładzania do temperatury poniżej temperatury zamazania. W procesach termicznych temperatura spełnia funkcję czynnika regulującego rozwój i aktywność drobnoustrojów oraz katalizuje lub hamuje przebieg reakcji fizykochemicznych i biochemicznych. Ogrzewanie żywności ma na celu przyspieszenie przemian jej składników, stymulację rozwoju lub zniszczenie drobnoustrojów oraz intensyfikację procesów dyfuzyjnych

Cwiczenie 7

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.

HYDROLIZA

Zastosowanie: w produkcji syropów cukrowych oraz w tech. komponentów dań gotowych otrzymywanych z hydrolizatów białek.

HYDROLIZA ALKALICZNA

Cel: poprawa wydajności ekstrakcji oleju z wątrób rybich, bogatych w tłuszcz, ma funkcję wspomagającą, która poprawia wydobywanie oleju zamkniętego w strukturze tkankowej wątroby.

NEUTRALIZACJA

Cel: korygowanie kwasowości środowiska do wymaganego poziomu pH.

Zastosowanie: w rafinacji olejów surowych; w tech. hydrolizatów cukrowych i białkowych;

OCZYSZCZANIE SOKU

Cel: przeciwdziałanie otrzymywania syropów mętnych, ciemno zabarwionych; ułatwianie krystalizacji cukru; wyeliminowanie możliwości rozkładu sacharozy do cukru inwertowanego; przeciwdziałanie fermentacji i rozkładowi cukrów; wzrost wydajności cukru

Defekacja (oczyszczanie soku dyfuzyjnego polegajace na usuwaniu mozliwie duzej ilosci niecukrow poprzez dodanie wapna i doprowadzenie do pH 11-12), saturacja (usuwanie nadmiaru wapna przez nasycanie roztworu)

Cwiczenie 8

Rozdzielenie zawiesin i emulsji: sedymentacja, flotacja, filtracja, rozdzielenie metodą wirowania

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 odseparowujemy przy pomocy lewarów. Przykładem tego typu jest stosowany dawniej sposób oddzielania śmietanki od mleka chudego przez pozostawienie mleka przez kilka godzin, co umożliwia uformowanie górnej warstwy śmietany o zaw.15-20% tł. ρ = 0,91 - 0,93 oraz dolnej warstwy mleka chudego o zaw. 0,5-1 % tł. ρ = 1,035 g/cm³. Oddzielanie wody owocowej z owocowego mleczka krochmalowego w odstojnikach.

Flotacja: jest procesem odwrotnym do sedymentacji, stosowanym do zagęszczania osadów w oczyszczalniach i usuwaniu tłuszczu. W mieszaninach flotacyjnych osad w wyniku flotacji wypływa ku górze, a woda zawarta w osadzie oddziela się w dolnej części zagęszczacza. Uzyskuje się po przez podgrzanie osadu do temp 35stC i wydzielenie w ten sposób pęcherzyków gazu o flotującym działaniu, bądź przez wprowadzenie do osadu powietrza pod ciśnieniem. Wykorzystujemy różnicę gęstości, interesuje nas faza lżejsza od środowiska wodnego, która gromadzi się na górze. Po wprowadzeniu osadu wraz z rozpuszczonym w nim powietrzem do bezciśnieniowego zbiornika (zagęszczacza) wydzielają się pęcherzyki powietrza powodując proces flotacji cząstek osadu. Rodzaje flotacji:

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.

Sedymentacja: samoczynne rozwarstwienie się zawiesin wskutek różnic gęstości cząstek zawieszonych w stosunku do gęstości ośrodka dyspersyjnego.

Filtracja: 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 obu stronach przegrody i zależy od 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.

Rozdzielanie metodą wirowania: 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.

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.

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.

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.

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.

Homogenizacja: proces mieszania z jednoczesnym rozdrabnianiem zawieszonych cząsteczek. Stosuje się do sporządzania emulsji.

Defekacja: oczyszczanie soku-polega na usuwaniu możliwie dużej ilości niecukrów, dodaje się wapno.

Saturacja: usuwanie nadmiaru wapna-przeprowadza się nasycając r-r CO₂

DYFUZJA CUKROWNICZA: operacja wyługowania cukru i innych krystaloidów z rozdrobnionych tkanek roślinnych za pomocą gorącej wody odgrywa doniosłą rolę w cukrownictwie a mniejszą rolę w przemyśle owocowo - warzywnym w produkcji soków i win. W cukrownictwie dyfuzję prowadzi się sposobem bateryjnym lub ciągłym w tzw. krajance buraczanej za pomocą wody ogrzanej do temp 75-80oC co denaturuje białkową wyściółkę wewnętrzną a przez to likwiduje półprzepuszczalny charakter tych błon, umożliwiając dwukierunkową wymianę ciekłych ośrodków i przechodzenie w pierwszym rzędzie cukru i innych małocząsteczkowych składników organicznych wraz ze składnikami mineralnymi z tkanek do otaczającego je r-ru o mniejszej koncentracji składników. Dyfuzja sacharozy zachodzi tak w tkance krajanki jaki na jej powierzchni. Grubość błonki ma duże znaczenie w procesie dyfuzji. Dyfuzję od dawna prowadzono i często prowadzi się nadal sposobem bateryjnym w przeciwprądzie, wtedy materiał w ostatnim dyfuzorze jest ługowany już czystą wodą, dzięki czemu w każdym dyfuzorze jest zapewniona pewna stała różnica stężeń między koncentracją cukru w ługowanej krajance buraczanej a r-rem służącym do ługowania

MIESZANIE W FAZIE CIEKŁEJ

Mieszanie cieczy zależy od ich lepkości, temperatury ciężarów właściwych, a przede wszystkim od wzajemnej rozpuszczalności. Urządzenia służące do mieszania ciał ciekłych z ciekłymi noszą nazwę mieszalników.

a) MIESZANIE MECHANICZNE

główne elementy wywołujące zjawisko mieszania naszą nazwę mieszadeł. Mieszadła dzielą się na trzy podstawowe grupy:

- mieszadła łapowe czyli płaskie, ustawione prostopadle lub ustawione w kierunku ruchu mieszadła i osadzona na obrotowym pionowym lub poziomym wale. Ruch cieczy polega na odrzucaniu cząstek cieczy w kierunku ścian zbiornika, wznoszeniu się do góry i opadaniu. Mieszadła tego typu nadają się do mieszania cieczy o małej lepkości.

- mieszadła śmigłowe czyli łopatki stanowiące wycinki płaszczyzny śrubowej, umieszczone na poziomym lub pionowym wale i poruszane z dużą prędkością obwodową. Nadają się do mieszania cieczy o małej i średniej lepkości.

- mieszadła turbinowe, czyli wirniki z łopatkami obracające się wokół pionowej osi. Nadają się głównie do otrzymywania emulsji, mieszania cieczy lepkich oraz zawiesin o dużym stężeniu fazy stałej

b) MIESZANIE HYDRAULICZNE (PRZEPŁYWOWE)

prowadzone jest w sposób ciągły i polega na doprowadzeniu do zetknięcia się ze sobą oraz wymieszania dwóch lub większej liczby strumieni cieczy.

c) MIESZANIE PNEUMATYCZNE

stosuję się przy niewielkiej lepkości. Proces mieszania pneumatycznego polega na doprowadzeniu do cieczy, pary lub gazu odpowiednimi otworami w wężownicy lub rurze. Gaz (para) rozdziela się na pęcherzyki, które płyną do góry przez warstwę cieczy. Mieszanie następuje dzięki temu, ż płynące do góry pęcherzyki powodują ruch cieczy, a także dzięki obecności cieczy, płynącej przeciwnie do ruchu pęcherzyków gazu nie biorącej udziału w ruchu barbotażu. Przykładami mieszania cieczy są: mieszalnie mleka w zbiornikach stacjonarnych, mieszalnie piwa w zbiorniku umożliwiającym równoczesne pobieranie piwa z kilku naczyń leżakowych In

TŁOCZENIE

Zastosowanie: wytłaczanie olejów a nasion oleistych; otrzymywanie soków z miazgi owocowej i warzywnej; wytłaczanie tłuszczu z masy poddanej destrukcji podczas produkcji mączki mięsnej i mięsnokostnej; odwadnianie osadów ściekowych.

ROZDZIAŁ CIAŁ STAŁYCH

Zastosowanie: oddzielanie mleczka krochmalowego od miazgi podczas produkcji krochmalu; oddzielenie drobnych włókien od wypłukanego krochmalu; przesiew krochmalu; sortowanie ziaren zbóż; sortowanie kaszki; sortowanie owoców i warzyw według wielkości; odsiewanie mlewa w celu rozdzielenia według wielkości cząstek; segregacja jaj według masy.

DOZOWANIE

Zastosowanie: dozowanie zalewy w przemyśle owocowo-warzywnym i wytwórniach konserw rybnych; dozowanie mleka wapiennego w celu nawapnienia soków; doz. smalcu; soku buraczanego; pasty rosołowej, masła, masy przyprawowej; rozlew produktów mleczarskich, produktów owocowych i warzywnych oraz piwa; doz. wody w przemyśle piekarniczym

AGLOMERACJA- łączenie cząsteczek sub w większe skupiska tzw. aglomeraty. Aglomeraty składników żywności przeprowadza się w procesach:

KRYSTALIZACJA- proces wydzielania się fazy stałej w roztworów lub substancji stopionej w skutek łączenia się Janów lub cząsteczek w siatkę krystaliczną.

Zastosowanie: wydzielanie cukrów(sacharozy, glukozy, laktozy), aminokwasów, witamin, kwasów organicznych i wody. Towarzyszy zagęszczaniu suszeniu i zamrażaniu.

KOAGULACJA - proces zmniejszania się stopnia dyspersji układu koloidalnego, polegający na łączeniu się pojedynczych cząsteczek substancji rozproszonej w większe skupienia, w wyniku czego wytrąca się osad (flokulacja) lub następuje przejście zolu z żel (żelifikacja/galaretowacenie).

Cwiczenie 9

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.

JAKOŚĆ FIZYKOCHEMICZNA WODY PRZEZNACZONEJ DO SPOŻYCIA PRZEZ LUDZI (WPDS): wyróżniamy 5 grup: grupa A - wskaźniki fizyczne: barwa, mętność, pH, przewodność, smak i zapach. Grupa B - poziom pewnych określonych związków nieorganicznych: chloru, chromu, magnezu, manganu, żelazo, twardość wody, miedzi. Grupa C - związki organiczne. Grupa D - produkty uboczne dezynfekcji. Grupa E - radionuklidy.

DEMINERALIZACJA I DEJONIZACJA: demineralizacja: wszystkie jony usunięte z wody za wyjątkiem bezwodnika kwasu węglowego i krzemowego. Dejonizacja: usuwamy absolutnie wszystkie jony.

ODWADNIANIE SPIRYTUSU: 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.

RADIACJA: metoda radiacyjna utrwalania produktów spożywczych i higienizacji. Polega na dostarczeniu odpowiedniej dawki wiązki elektronów lub promieni γ. Zalety metody: wysoka skuteczność niszczenia dbn; znaczne wydłużenie zakresu świeżości bez zmiany jakości; czystość technologii - nie wprowadza się substancji toksycznych do środowiska; oszczędność - zmniejszenie strat, poprawa higieny; proces obróbki radiacyjnej w opakowaniach finalnych; hamuje kiełkowanie - ziemniaki, cebula, czosnek; zwalczanie szkodników; opóźnia procesy fizjologiczne; inaktywacja organizmów patogennych; wyjaławianie i sterylizacja opakowań

DEZYNFEKCJA WODY

Dezynfekcja, czyli odkażanie wody, ma na celu zniszczenie i usunięcie z wody bakterii chorobotwórczych. Bakterie obecne w wodzie zostają częściowo usunięte razem z zawiesinami w procesach koagulacji i filtrowania. Całkowite ich usunięcie wymaga zastosowania specjalnych metod fizycznych i chemicznych.

Do metod fizycznych odkażania wody należą: ogrzewanie, naświetlanie promieniami ultrafioletowymi, stosowanie filtrów ceramicznych i oddziaływanie ultradźwiękami na wodę.

Dezynfekcja metodami chemicznymi polega na wprowadzeniu do wody substancji chemicznych, przeważnie silnych utleniaczy, które przenikają do wnętrza bakterii i utleniają substancje wchodzące w skład jej protoplazmy. Metody chemiczne umożliwiają także utlenienie zawartych w wodzie związków organicznych i mineralnych (żelaza, manganu), a także poprawę smaku wody. Skuteczność działania środków chemicznych zależy od:

- rodzaju, stężenia i czasu kontaktu środka odkażającego z wodą,

- ilości i rodzaju mikroorganizmów w wodzie;

- rodzaju i stężenia substancji zanieczyszczających wodę.

Do metod chemicznych odkażania wody zalicza się ozonowanie i chlorowanie. Ozonowanie jest jednym z najbardziej przyszłościowych metod odkażania wody. Zaletą tej metody jest bardzo duża aktywność utleniająca ozonu. Poza tym ozon nie pozostawia w wodzie szkodliwych produktów ubocznych i korzystnie wpływa na cechy organoleptyczne wody. Wadą ozonowania jest krótkotrwałe działanie tego procesu oraz stosunkowo wysoki koszt.

Chlor i niektóre jego związki po wprowadzeniu do wady działają silnie odkażająco i bakteriobójczo. Ponadto Chlor dodany w odpowiedniej ilości do wody usuwa obce posmaki, ułatwia usuwanie żelaza i manganu, zapobiega korozji, usuwa śluz z urządzeń oraz ułatwia mycie urządzeń, pomieszczeń i opakowań. Chlor w wodzie surowej podlega następującym przemianom:

- hydrolizie:

Cl2 + H2+ HClO + HCl;

przy czym tworzący się kwas podchlorawy ulega dysocjacji.

- łączy się ze związkami azotowymi, tworząc chloroaminy lub chloroiminy:

NH3 + Cl2 ↔NH2Cl + HCl;

NH3 + 2Cl2↔ NHCl2 + 2HCl.

Chlor zawarty w chloroaminach jest chlorem użytecznym związanym, który może stopniowo w wyniku hydrolizy, przemieniać się w działający bakteriobójczo Chlor użyteczny wolny:

NH2Cl + H2O  NH2OCl  HClO3 + NH3.

Bakteriobójcze i utleniające działanie chloru jest spowodowane rozpadem kwasu podchlorawego, z wydzieleniem aktywnego tlenu:

HClO  HCl + O.

Do chlorowania wody można używać samego chloru lub jego związków zawierających tzw. Czynny Chlor, takich jak wapno chlorowane, dwutlenek chloru, chloraminy organiczne.

W zależności od pochodzenia wody oraz jej przeznaczenia stosuje się różne metody chlorowania:

- chlorowanie stałe w celu dezynfekcji i oczyszczenia wody wodociągowej;

- chlorowanie wodociągowe do zwalczania odrostów biologicznych oraz dezynfekcji przewodów, różnych zbiorników i urządzeń;

- chlorowanie wstępne;

- chlorowanie wielostopniowe przed kolejnymi procesami uzdatniania w celu utlenienia zawartych w wodzie zanieczyszczeń i poprawienia jej właściwości organoleptycznych (barwy, smaku);

- chlorowanie końcowe po uprzednim uzdatnieniu wody pod względem fizykochemicznym;

- chlorowanie normalną dawką przeważnie podczas chlorowania końcowego wody wodociągowej przeznaczonej do picia. Normalna dawka jest to ilość miligramów chloru, jaką trzeba dodać do 1 dm3 wody, aby po związaniu części chloru przez związki znajdujące się w wodzie pozostało 0,1 mg/ dm3 w postaci chloru użytecznego. W tych ilościach Chlor jest prawie nie wyczuwalny w wodzie surowej, a zanika zupełnie podczas jej ogrzewania;

- chlorowanie zwiększoną dawką ma na celu skuteczniejsze odkażanie wody, poprawę jej właściwości i zabezpieczenia urządzeń przed obrostami hydraulicznymi. Stosowane bywa podczas wstępnego chlorowania wody do picia silnie zanieczyszczonej, a ponadto do wody chłodniczej i przeznaczonej do celów sanitarno - porządkowych.

Nadmiar chloru w wodzie przeznaczonej do picia musi być po zakończeniu procesu zredukowany do 0,1-0,3 mg/dm3 aktywnego chloru. Dechlorację wody przeprowadza się przez napowietrzanie albo za pomocą węgla aktywnego, albo tiosiarczanu sodu oraz siarczynu sodu.

Ilość chloru pozostałego w wodzie stosowanej w przemyśle spożywczym reguluje się zależnie od przeznaczenia wody. Woda używana w przemyśle owocowo - warzywnym do celów technologicznych powinna zawierać 2-5 mg/dm3 użytecznego chloru, natomiast woda do mycia 10-20 mg/dm3.

JONITY: PODZIAL: 1)org i nieorg, dziela się na nat, polsynt i synt. 2) a)kationity (-SO3, -COO-, -N(CH2COO-)2, -PO32-, sa slabo i silno kw, b)anionity -NR3+, NRH2+, -PR3+, silno i slabo zas. 3)mono i polifunkcyjne. 4)polimeryzacyjne i polikondensacyjne; ZAST: produkcja metabolitow np. kw mlekowego z serwatki. PRZEBIEG WYMIANY JONOW: np. NaCl. Na+ sa wymieniane w gornej warstwie zloza. Po calkowitym obsadzeniu gr funkcyjnych wymieniacza, gorne jego warstwy tworza tzw strefe powymienna. W dol kolumny splywa r-r ubozszy o wymieniane jony i kontaktuje się zawsze ze swiezymi warstwami jonitu (strefa wymian wlasciwej). Proces wymiany jonowej przebiega przy max roznicy stez, gdyz w dolnych warstwach zloza (strefa przedwymienna) stez wymienianego jonu wynosi 0. W miare przepuszczania roztworu przez kolumne nastepuje przesuwanie się strefy wymiany ku dolowi. Jeżeli nastapi rownowaga przy przewadze wymienianego jonu w roztworze, pojawi się on w wycieku z kolumny (punkt przebicia, na którego podstawie okreslana jest robocza zdolnosc wymienna)

WŁAŚCIWOŚCI JONITÓW

- barwa, wygląd, postać, wielkość ziarna;

- gęstość;

- pęcznienie;

- wytrzymałość mechaniczna i odporność chemiczna;

- zdolność wymienna;

- selektywność;

- porowatość;

- stopień usieciowania;

OTRZYMYWANIE JONITÓW

Polimeryzacja monomerów zawierających grupy czynne lub też przez wprowadzenie grup czynnych za pomocą reakcji chemicznych do uprzednio otrzymanych polimerów.

Polimeryzacja addycyjna

Polikondensacja

Kondensacja fenolowo-formaldehydowa

Kondensacja amin aromatycznych lub alifatycznych.

Wirówki w przemyśle mleczarskim stosowane są do rozdziału składników mleka na frakcje. Mleko jest układem polidyspersyjnym niejednorodnym. Poszczególne składniki mleka posiadają różną gęstość dzięki czemu można je rozdzielić w polu przyspieszenia odśrodkowego. Najczęściej stosuje się wirowanie w celu wydzielenia tłuszczu z mleka, w wyniku czego otrzymuje się mleko odtłuszczone i skoncentrowaną śmietankę.Tłuszcz mlekowy występuje w postaci kuleczek. Gęstość tłuszczu mlekowego jest mniejsza od plazmy, natomiast gęstość zanieczyszczeń jest większa. Właściwości te zostały wykorzystane do oddzielenia od mleka tłuszczu i zanieczyszczeń. Integralną część wirówki stanowi pakiet talerzy wypełniający wnętrze bębna. Talerze mają kształt ściętego stożka i dzielą strumień mleka na wiele warstw o grubości 0,4-0,5 mm, co gwarantuje laminarny przepływ mleka wewnątrz bębna. Rozdział mleka następuje w przestrzeni międzytalerzowej. W praktyce rozróżnia się 3 podstawowe typy wirówek:

Typ otwarty

Jest to najprostrze rozwiązanie. Mleko surowe dopływa do bębna pod wpływem siły grawitacji. Strumienie mleka i śmietanki wyrzucane są siła odśrodkową do nieruchomych odbieralników, skąd spływają do otwartych naczyń. Mleko cały czas ma kontakt z powietrzem, co jest niekorzystne ze względu na możliwość pienienia, uszkodzeń kuleczki tłuszczowej i niekontrolowanych zakażeń. Wirówki te są stosowane jedynie do przetwarzania małych ilości mleka i nie mają zastosowania w przemyśle.

Typ zamknięty

Wirówki tego typu różnią się od wyżej wymienionych rozwiązaniem zasilenia i odbioru.

Mleko surowe dopływa pod własnym ciężarem, natomiast odpływ mleka i śmietanki odbywa się pod ciśnieniem do 500 kPa zamkniętymi rurociągami. Ciśnienie to jest otrzymane poprzez zamianę energii kinetycznej na energię ciśnienia.

Typ hermetyczny

Te wirówki wykluczają kontakt mleka z powietrzem w jakimkolwiek momencie procesu. Mleko jest wtłaczane do wnętrza bębna pod ciśnieniem od dołu poprzez kanał wydrążony wewnątrz wrzeciona wirówki. Odpływ rozdzielonych frakcji również odbywa się rurociągami pod ciśnieniem

WODA - w produktach spożywczych woda występuje w różnych postaciach, ogólnie dzieli się na wolną i związaną. Część wody obecnej w żywności jest silnie powiązana ze specyficznymi centrami, którymi najczęściej są: grupy hydroksylowe polisacharydów, grupy karbonylowe i aminowe białek. Część wody (wilgoci) 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. Woda, która odgrywa rolę rozpuszczalnika, ma obniżoną prężność pary ze względu na obecność substancji rozpuszczonych.

Stosunek p/p₀ okresla się symbolem a_w i nazywa się aktywoscia wodna. 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. 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 w niejednakowym stopniu decydowało o obniżeniu wartości „a_w”.

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.

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.

I okres suszenia

II okres suszenia

I okres

II okres

---