OTŻ - 28. IV 2005r. - WYKŁAD 8

Zamrażanie żywności

-wstrzymuje działanie drobnoustrojów

-zwalnia procesy chemiczne i biochemiczne (w tym enzymatyczne)

-dzięki wymrażaniu wody następują przemiany fizyczne i fizykochemiczne, które wywołują zmiany jakościowe produktu

Fizyczne zjawiska wywołane zamrażaniem

-tworzenia się kryształków lodów

-traumatyczne uszkodzenia komórek i tkanek

-zmiany właściwości objętościowych i cieplnych: ↓ ρ (ok. 6%), ↑ V (ok. 6%), ↓ c_wł (0-0,5), ↑λ (przewodnictwo cieplne)(do 4x)

-ilość ciepła odebrana podczas zamrażania →

Σ - ciepło chłodzenia od T_pocz do T_zamrażania

-ciepło zamrażania

-ciepło chłodzenia do T_końc.

-ciepło innych przemian fazowych (np. zestalania tłuszczów)

Czas i szybkość zamrażania = f(cech produktu zamrożonego i parametrów zamrożenia)

-wymiary i kształt produktów

-końc. i pocz. różnica temp.

-zmiana entalpi produktu między T_pocz a T_końc.

-przewodnictwo cieplne produktu

-wsp. przejmowania ciepła na granicy produktu

-temp. czynnika chłodzącego

Dokładne obliczenia czasu zamrażania → b. Trudne - duża zmienność → uproszczenia dla brył prostych

Wzór Planca

Gdzie:

ΔH - ilość ciepła odparowana od T_krioskopowej do T_końc.

Δθ - róznica między T_krioskopowej a T_{czynnika chłodzącego}

γ - ciężar właśc.. prod. w stanie zamrożonym

N- (wsp. kształtu) - 2,4,6 dla płyty, cylindra i kuli

λ - wsp. przewodzenia ciepła

α - wsp. wnikania ciepła

Nominalny czas zamrażania - czas jaki upływa od chwili, kiedy powierzchnia produktu osiągnie 0^oC do momentu gdy w śr. Termicznym temp. będzie niższa o 5 ^oC od temp. początkowej powstania formacji lodowej.

Efektywny czas zamrażania - czas potrzebny do obniżenia temp. początkowej do określonej temp. końc. w środku termicznym

Szybkość zamrażania - iloraz minimalnej odległości środka termicznego od powierzchni produktu do nominalnego czasu zamrażania → średnia szybkość posuwania się formacji lodowej w głąb produktu.

Duża szybkość mrożenia 5-20cm/h → zamrażanie szybkie

Średnia szybkość mrożenia 1-5cm/h → zamrażanie intensywne

mała szybkość mrożenia 0,1-1cm/h → zamrażanie powolne

Dla większości produktów zaleca się aby szybkość zamarzania była co najmniej 4cm/h.

Ususzka podczas zamrażania - nie do uniknięcia (w większości przypadków)

-tym> im wolniejsze zamrażanie

-= f(rodzajowi produktu, jego τ, T i wilg. powietrza, szybkości i sposobu mrożenia)

-może osiągać 0,5-2% masy produktu

III przypadki:

-produkt niepakowny

Φ- wilgotność względna

w - wilgotność

-produkt opakowany w opakowaniu paroszczelnym źle przylegającym

-Produkt opakowany w opakowania paroszczelne przylegające - brak ususzki

(opakowanie próżniowe)

Zapobieganie ususzce → niska T powietrza mrożącego i jego szybki owiew, stosować powietrze o dużej wilgotności, mrozić produkty z naturalną warstwą ochronną (np. tłuszcz)

Fizykochemiczne zjawiska wywołane zamrażaniem:

-↑ stężenie koloidów (ich destabilizacja)

-↑ stężenie soli, częściowa precypitacja (wytrącanie) niektórych (fosforany), denaturacja białek (denaturacja mrożeniowa)

Biochemiczne zjawiska wywołane zamrażaniem

1. Owoce i warzywa

-utrata jędrności, wyciek (wakuole)

-uszkodzenia systemu komórkowego, nasilenie przemian enzymatycznych

Często stosowane blanszowanie przed zamrożeniem

2. Mięso

Po śmierci zwierzęcia → w mięśniach nadal trwają procesy metaboliczne

Rozpad ATP → skrócenie sarkomerów → vigor mortis (stężenie pośmiertne) → szczególnme intensywne gdy T↓ poniżej 15^oC, a pH nie spadło jeszcze poniżej 6,5 Efekt = b.silna kontrakcja mięśni i mięso staje się twarde - tzw. skrócenie chłodnicze.

Aby zapobiec skróceniu chłodniczemu po uboju prowadzić dojrzewanie mięsa w Tnie < niż 15^oC przez 10-15h, kiedy rozpad ATP nie jest jeszcze intensywny w celu ↓pH poniżej 6, aby zahamować rozpad ATP

lub

Szybko mrozić zaraz po uboju, a następnie ↑T do momentu, w którym glikoliza spowoduje ↓pH i mimo rozpadu ATP kryształy lodu nie pozwalają na skurcz

lub

Zastosowanie ES → przyspieszenie glikolizy, szybki spadek pH poniżej 6 i szybki rozpad ATP będącego głównym źródłem energii dla skurczu mięśni

Zesztywnienie zamrażalnicze - występuje w mięsie rozmrożonym, w którym ATP nie został wcześniej rozłożony → skurcz mięśni przy rozmrożeniu, uszkodzona struktura tkanek na skutek mrożenia → znaczny wyciek rozmrażalniczy

Zapobieganie zesztywnieniu rozmrażalniczemu:

-mrozić po rigor mortis (szczególnie dla mięso krótko składowanego)

-ATP powoli rozkłada się nawet w -20^oC → długotrwałe składowanie mięsa → powolny rozkład ATP i brak zesztywnienia rozmrażalniczego

-mięso przed całkowitym rozmrożeniem trzymać w T ok. 3^oC (Rozpad ATP) np. jagnięta 3dni

Powyższe zjawiska szczególnie istotne dla mięsa baraniego i wołowego (drób i ryby - nieistotne)

Łańcuch chłodniczy - produkt po wytworzeniu lub surowiec po pozyskaniu powinien być niezwłocznie schłodzony lub zamrożony w sposób dla niego optymalny, a następnie przebywać w możliwie niezmienionych warunkach aż do czasu przygotowania do konsumpcji

Ogniwa łańcucha chłodniczego- chłodnie produkcyjne, składowe, dystrybucja, punkty sprzedaży detalicznej, zamrażarki i lodówki domowe.

Transport chłodniczy łączy poszczególne ogniwa łańcucha chłodniczego.

Składowanie żywności chłodzonej

Aby utrzymać dobrą jakość produktu należy:

-dobrać właściwą temp. składowania

-przeciwdziałać wahaniom temp. (składowanie i dystrybucja)

-utrzymywać odpowiednio dużą wilgotność względną powietrza

-nie doprowadzać do nadmiernego przedłużania czasu składowania FIFO

-zapobiegać mechanicznym uszkodzeniom produktów i ich opakowań

Składowanie zamrażalnicze → -18^oC- -30^oC

Niższa T→

-przedłużanie okresu składowania

-<ususzka i <rekrystalizacja przy tych samych wahaniach T

-<przenoszenie zapachów

-FIFO - nie koniecznie

-produkt dłużej „odporny” na działanie podwyższonej T

Ususzka podczas składowania np. mięsa/miesiąc

-10^oC → 0,6%

-20 ^oC → 0,25%

-30 ^oC → 0,1%

Nadmierna ususzka

-oparzelina mrozowa (drób, dziczyzna, ryby, podroby, fasola, groch)

-zmiana barwy, zapachu, konsystencji

-denaturacja białek, wolne przestrzenie → jełczenie tłuszczów

Metody zapobiegania ususzce:

-stosowanie właściwych parametrów przechowywania (niskie T, małe ΔT, dużeΦ, mała różnica między T parownika a T produktu)

- stosowanie dobrze przylegających opakowań paroszczelnych

-nakładanie na produkty powłok ochronnych (np. acetylowane monoglicerydy, plandeki)

-glazurowanie produktu

Teoria TTT (zależność czasowo-temperaturowa dla mrożonej żywności)

1. Dla każdego produktu mrożonego istnieje prosta zależność pomiędzy temp. składowania a czasem, w którym następuje określona strata jakości. Każdej temp. składowania odpowiada określona, dzienna strata jakości produktu mrożonego.

2. Wpływ czasu i temperatury w całym okresie składowania kumuluje się, przy czym jakość produktu przechowywanego w zmiennej temp. zależy od średniej temp. cyklu składowania. Utrata jest nieodwracalna i addytowana.

Krzywe TTT

Okres zachowywania najwyższej jakości: HQL

PSL - praktyczny okres przechowywania od czasu kiedy nie będzie się już nadawał do wprowadzenia na rynek

Przechowalnictwo mrożonej żywności -PPP- surowiec, przetwórstwo, opakowanie

CIEPLNE UTRWALANIE ŻYWNOŚCI

PASTERYZACJA I STERYLIZACJA

Nicolas Appert - odkrywca i pierwszy wytwórca konserw

Pierwsze konserwy → zamykane korkiem w naczyniach szklanych, zanurzane w gorącej wodzie (1804r.)

Konstrukcja opakowań do konserw:

-podstawa → szczelność (hermetyczność)

-kształty i rozmiary puszek są normowane

-b.ważna wytrzymałość termiczna i na ciśnienie (np. puszki do piwa) → wysokie i wąskie bo ciśnienie podczas pasteryzacji ok. 600 kP

Puszki → tłoczone (2 częściowe) → 1 Toczenie (spód + denko)

(blachy głębokotłoczone)

→ składane (3 częściowe) → 3 Toczenia (denko + płaszcz, płaszcz + wieczko, bok płaszcza)

Płaszcz i wieczko → często tłoczone dla wzmocnienia konstrukcji

Zakładka podwójna - połączenia blachy (metali)

-składa się z 5 warstw blachy (w miejscu szwu płaszcza z 7 warstw)

-najbardziej krytyczne miejsce → zakładka podwójna w miejscu spotkania ze szwem płaszcza

-fazy wykonywania zakładki podwójnej

-urządzenia → zamykarki z krążkami zawijającymi i dociskającymi

Pasteryzacja - łagodne ogrzewanie materiału do temp. nie przekraczającej 100^oC

Cel- zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i przedłużenie trwałości produktu na skutek prawie całkowitego unieszkodliwienia form wegetatywnych

Typy pasteryzacji:

-niska (długotrwała) = 63-65^oC (20-30min)

-krótkotrwała = ok.65^oC (15s)

-momentalna = 85-90^oC

- wysoka = 85-100^oC (15s -kilkadziesiąt min)

Pasteryzatory: okresowe (np. wannowe)

ciągłe ( np. rurowe, tunelowe, płytowe)

Sterylizacja - ogrzewanie produktu w temperaturach >100^oC

Cel - praktyczne całkowite zniszczenie drobnoustrojów (teoretyczne całkowite

zniszczenie → γ→∞)

→ tzw. sterylność handlowa (techniczna) - zniszczenie wszystkich drobnoustrojów chorobotwórczych i zredukowanie mikroflory saprofitycznej do poziomu bezpiecznego

Praktyczna sterylizacja - konieczność osiągnięcia określonej dawki cieplnej we wszystkich miejscach w konserwie (ważna płynność wsadu (konwekcja), wielkość, agitacja)

Systemy sterylizacji

1. apertyzacja (sterylizacja w opakowaniach hermetycznych)

2. sterylizacja przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie

Urządzenia do sterylizacji - sterylizatory (autoklawy)

1. wsadowe

2. o pracy ciągłej - główne typy: obrotowe, wielośluzowe, hydrostatyczne, płomieniowe

Pisała :

Ilona Pilarz

T↓ →Φ↑

w↓

T↑. →Φ ↑↑↑↑↑↑↓mmm mmm

w↑↑

T<

Wolna przestrzeń - powietrze

Osadzanie wilgotności (lodu) na wew. części opakowania; ususzka wewnętrzna

T↓ Φ↑ w↓

parownik

Produkt

---