W. 6.
UTRWALANIE ŻYWNOŚCI. METODY I ICH CHARAKTERYSTYKA.
Konserwacja ma na celu ochronę nietrwałych artykułów żywnościowych zarówno przed obniżeniem się wartości odżywczej i kulinarnej powodowanej przez enzymy, jak i przed niepożądanymi zmianami i psuciem powodowanym przez drobnoustroje. Nowoczesne przetwórstwo, szczególnie w odniesieniu do owoców i warzyw, postawiło sobie za zadanie stosowanie takich metod utrwalania, by o ile to możliwe jak najbardziej zachować ich pełną wartość odżywczą naturalny kolor aromat i smak.
Utrwalanie żywności ma duże znaczenie praktyczne, gdyż dzięki niemu żywność w stanie prawie nie zmienionym:
· może być przechowywana przez dłuższy czas i transportowana na większe odległości, niż żywność nie utrwalona,
· pozwala łagodzić zjawisko sezonowości produkcji żywności w rolnictwie,
· pozwala zaopatrywać w żywność duże ośrodki miejskie, leżące z dala od rejonów produkcji żywności,
· pozwala rozwijać handel zagraniczny żywnością,
· pozwala lepiej wykorzystywać żywność w gospodarstwach domowych, turystyce, żegludze, wojsku itd.
Utrwalanie żywności (albo konserwowanie żywności) jest to działanie, zmierzające do przedłużenia trwałości żywności poprzez:
§ niedopuszczenie do rozwoju i działalności drobnoustrojów (przez ich zabicie lub usunięcie z zabezpieczeniem przed zakażeniem wtórnym);
§ wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych (utleniania biologicznego, fermentacji, reakcji rozpadu różnych związków organicznych i ciemnienia katalizowanego przez różne enzymy itp.);
§ wstrzymanie zmian fizycznych (np. zbrylania się, żelowania, twardnienia, rozwarstwiania i innych zmian struktury i konsystencji);
§ wstrzymanie zmian chemicznych (np. autooksydacji tłuszczu, utleniania witamin, nieenzymatycznego brunatnienia);
§ zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem różnego rodzaju szkodników (np. szkodników magazynowych);
§ zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami fizycznymi, chemicznymi i pochodzenia organicznego (np. kurzem, ziemią, różnymi substancjami zapachowymi i barwnymi, sierścią itp.);
§ zabezpieczenie przed skażeniami (np. metalami ciężkimi, drobnoustrojami chorobotwórczymi i ich toksynami).
Utrwalanie żywności osiąga się w różny sposób, wykorzystując metody:
· fizyczne, jak obniżenie temperatury (chłodzenie i zamrażanie), ogrzewanie (pasteryzację sterylizację, tyndalizację), odwadnianie (zagęszczenie, suszenie),
· chemiczne (dodawanie chemicznych środków konserwujących,
· fizyko-chemiczne,(peklowanie, wędzenie);
· biotechnologiczne (biologiczne) , stosując różne fermentacje (mlekową, alkoholową, propionową)
Do zabiegów lub metod utrwalania żywności należy zaliczyć również odpowiednie opakowanie żywności, a szczególnie hermetyczne, z zastąpieniem powietrza przez gazy obojętne chemicznie (inertne), lub opakowanie aseptyczne.
FIZYCZNE METODY KONSERWACJI Z WYKORZYSTANIEM NISKICH TEMPERATUR
Utrwalanie żywności metodą chłodzenia i zamrażania
Obniżenie temperatury o 1O°C powoduje 2-3 krotne, średnio 2,5- krotne zwolnienie tempa reakcji chemicznych, co w pewnym odcinku temperatur stosuje się do rozwoju i działalności drobnoustrojów.
W metodach utrwalania żywności wykorzystujących zimno wyróżnia się, ze względu na stosowany w nich zakres temperatur, dwie grupy:
c h ł o d n i c t w o, w którym się stosuje temperatury w granicach od 10°C do O°C (tj. do punktu zamarzania żywności, tj. - 2°C),
z a m r a ż a l n i c t w o, w którym żywność jest oziębiona do temperatury -18°C i poniżej (ale zwykle nie poniżej - 30°C) i w tej temperaturze jest przechowywana.
Uwzględniając sposób przenoszenia się ciepła, metody szybkiego zamrażania można podzielić na dwie podstawowe grupy: 1) owiewowe, w którym przenoszenie ciepła odbywa się głównie na drodze konwekcji, 2) kontaktowe, gdzie zasadniczą rolę odgrywa przewodzenie.
W obrębie metod owiewowych (zamrażarki konwekcyjne) rozróżnia się następujące systemy:
Zamrażanie tunelowe - produkt umieszczony na tacach, półkach, wózkach lub zawieszony na stojaka, albo hakach kolejki jest mrożony w tunelach. Jeśli materiał po wprowadzeniu do tunelu pozostaje nieruchomy w czasie zamrażania to tunele noszą nazwę stacjonarnych, jeśli jest on przesuwany mechanicznie wzdłuż tunelu, to są to tunele przepychowe, przenośnikowe lub tacowo-ślizgowe.
Przesuwanie w tunelach odbywa się w wolnym tempie. Przy silnym krzyżowym owiewie powietrza o temp. od -30°C do -35°C, trwa ono 2-5 h, w zależności od chłodzonego produktu.
Zamrażanie taśmowe - żywność jest zamrażana w sposób ciągły na przenośniku przesuwającym się w izolowanej obudowie. Zależnie od ilości i typu przenośników zamrażanie może się odbywać w zamrażalnikach jednotaśmowych, wielotaśmowych lub karuzelowych.
Zamrażanie fluidyzacyjne - nadaje się do zamrażanie jednostek drobnych, o wyrównanych kształtach i masie np. groszku, jagód, truskawek, odpowiednio ciętych warzyw lub mięsa. Cząstki mrożonego materiału przechodzą w stan zawieszenia w przepływającym(do góry) powietrzu o temp. ok. -40°C. Czas zamrażania może wynosić tylko kilka minut a dodatkowa zaletą mrożenia fluidyzacyjnego jest sypki charakter mrożonek, ułatwiający ich przechowywanie i konfekcjonowanie.
W obrębie metod kontaktowych rozróżnia się systemy:
1) zamrażania żywności przez jej kontakt z oziębionymi od wewnątrz płytami;
2) zamrażania polegającego na bezpośrednim kontakcie żywności ze
skroplonymi lub zestalonymi gazami (zamrażanie immersyjne).
W obrębie pierwszego systemu można wyodrębnić:
Zamrażanie kontaktowe jednostronne - polegające np. na układaniu zawiniętych produktów na płaskich przewodach z wewnętrznym przepływem solanki chłodniczej lub na przewodach z bezpośrednią ekspansją czynnika chłodniczego.
Zamrażanie kontaktowe dwustronne - najważniejsze i najpowszechniej stosowane w postępowym zamrażalnictwie. Typowym przykładem jest tu wielopłytowy aparat w którym produkty zapakowane w płaskich pudełkach o pojemności 0,25-0,5 kg są układane w przestrzeniach międzypłytowych z wewnętrznym przepływem czynnika oziębiającego. Po wzajemnym dociśnięciu płyt produkty, dzięki dwustronnemu kontaktowi, ulegają zamrożeniu w ciągu 0,5 - 2 h.
W systemie drugim (zamrażanie immersyjne, zamrażanie kriogenne) występują także różne sposoby mrożenia. Cechą charakterystyczną metod polegających na bezpośrednim kontakcie żywności ze skroplonym lub zestalonym gazem jest bardzo szybkie mrożenie dzięki utrzymaniu dużej różnicy temperatur między zamrażanym produktem a czynnikiem chłodzącym i wykorzystywaniu ciepła przemiany fazowej czynnika oziębiającego. To szybkie zamrażanie, połączone z eliminowaniem tlenu zawartego w przestrzeniach wolnych w żywności i na jej powierzchni przez gazy inertne pozwala na uzyskanie wysokiej jakości wielu produktów.
FIZYCZNE METODY KONSERWACJI Z WYKORZYSTANIEM WYSOKIEJ TEMPERATURY
Pasteryzacja
Pasteryzacja polega na ogrzewaniu produktu do temperatur nie przekraczających 100oC (przeważnie 65 – 85o C). Ma ona na celu zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i przedłużenie trwałości produktów wskutek prawie całkowitego unieszkodliwienia form wegetatywnych.
Pasteryzuje się najczęściej produkty płynne (jak mleko, piwo, masa jajowa) i kwaśne (jak soki owocowe, ogórki konserwowe) przed lub po umieszczeniu ich w opakowaniach hermetycznych. Urządzenia, w których prowadzi się pasteryzację noszą nazwę pasteryzatorów.
Sterylizacja
Sterylizacja polega na ogrzewaniu produktów w temperaturach przekraczających 100OC. Jej celem jest praktycznie całkowite termiczne zniszczenie drobnoustrojów.
Tyndalizacja
Tyndalizacja jest to powtarzana dwukrotnie lub więcej pasteryzacja w odstępach 12-48 godzinnych. Przetwory po pierwszej pasteryzacji studzi się i pozostawia na 12-48 godzin, by w tym czasie z przetrwalników wytworzonych przez drobnoustroje wyrosły żywe drobnoustroje. Te niszczy się i zabija przez ponowną pasteryzację.
Suszenie
Suszeniem nazywa się zespół operacji technologicznych, mających na celu zredukowanie zawartości wody w produkcie przez jej wyparowanie i zmniejszenie przez to aktywności wody do wartości uniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów, jak również ograniczenie do minimum przemian enzymatycznych i nieenzymatycznych. O ile zabezpieczenie przed rozwojem drobnoustrojów i pleśni uzyskuje się już zwykle przy zmniejszeniu zawartości wody w produkcie do ok. 15%, o tyle zahamowanie przemian typu enzymatycznego (niebakteryjnego) wymaga na ogół zmniejszenia wartości wody poniżej 5% niekiedy nawet do 1 – 2%.
Cechą charakterystyczną suszonych produktów spożywczych bez względu na ich pierwotną konsystencję, jest uzyskanie przez susz konsystencji stałej.
Systemy suszenia
Podobnie jak inne operacje technologiczne, suszenie może być realizowane okresowo, sposobem półciągłym, ciągłym i ciągłym-zautomatyzowanym.
Ogólnie, mniej lub bardziej już klasyczne systemy suszenia żywności można podzielić na naturalne i sztuczne.
Suszenie naturalne wykorzystuje bezpośrednio ciepło promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w powietrzu
Suszenie sztuczne wykorzystuje najbardziej typowe metody suszenia na pomocą ciepła uzyskiwanego z urządzeń grzejnych.
Ze względu na sposób dostarczania ciepła rozróżnia się:
- suszenie kondukcyjne – przez przewodzenie, w wyniku kontaktu wilgotnego materiału z ogrzewanymi wewnętrznie metalowymi półkami, podłogą lub walcem;
- suszenie konwekcyjne – za pomocą powietrza lub innego gazu, czasem wprost spalinami, zatem ogólnie biorąc – metodą owiewu gorącym powietrzem lub innym gazem z rozróżnianiem dwu wariantów:
· owiew adiabatyczny – powietrze jest nagrzane tylko na początku w ogrzewnicy a następnie oddając swe ciepło materiałowi suszonemu, stopniowo stygnie;
· owiew izotermiczny – powietrze owiewające suszony materiał w miarę tracenia ciepła zużywanego do wyparowania wilgoci jest stale dogrzewane; w ten sposób powietrze podgrzane zewnętrznie w ogrzewnicy jest dogrzewane jeszcze wewnątrz suszarki, zwykle za pomocą grzejników, a więc utrzymuje swoją temperaturę przez cały czas niezmienioną.
Suszenie radiacyjne – a więc promieniowaniem cieplnym – podczerwonym, za pomocą grzejników lub lamp elektrycznych, zwanych promiennikami podczerwieni, elementów grzejnych odpowiednio rozmieszczonych w komorze suszarki, co zwykle się wiąże z owiewem izotermicznym.
Suszenie dielektryczne – przez umieszczenie wilgotnego materiału między okładkami kondensatora włączonego do obwodu drgań elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości.
Tempo schnięcia materiału w dużym stopniu zależy od suchości powietrza oraz od prędkości przepływu powietrza. Zatem parę zagęszczającą się nad suszonym materiałem trzeba jak najszybciej usuwać, najczęściej za pomocą następujących sposobów:
- konwekcyjnego, zwykle za pomocą powietrza, które spełnia podwójną rolę – nośnika ciepła i przenośnika wilgoci
- próżniowy, w wyniku różnicy ciśnień panujących nad materiałem suszonym i w skraplaczu, co wywołuje powstanie strumienia pary w kierunku skraplacza i pompy.
Postęp naukowy i techniczny wprowadza do systemów suszenia nowe metody i urządzenia oraz doskonali już istniejące. Oto kilka przykładów spośród wielu nowych rozwiązań:
Suszenie azeotropowe polegające na dodaniu do materiału składnika dozwolonego do żywności, tworzącego z wodą mieszaninę azeotropową o temperaturze wrzenia niższej od temperatury wrzenia wody i suszeniu aż do całkowitego usunięcia składnika azeotropowego. W metodzie tej uzyskuje się dobrą jakość gotowego produktu, wynikającego z suszenia w niskiej temperaturze.
...
t500