Wykłady 13 i 14: Zadania mikrobiologii żywności. Metody konserwacji żywności.

Zadania mikrobiologii żywności.

Czynniki fizyczne wpływające na

żywotność drobnoustrojów w

żywności.

Sposoby konserwacji żywności.

Dorota Wultańska

Katedra Mikrobiologii Lekarskiej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

Zadania mikrobiologii żywności.

• Zastosowanie mikroorganizmów do

poprawienia jakości żywności.

• Kontrola procesów psucia się żywności.

• Bezpieczeństwo spożywanej żywności.

Zastosowanie mikroorganizmów do

poprawienie jakości żywności.

• Poprawienie jakości żywności poprzez wzrost

wartości odżywczych: witaminy, kwas

mlekowy, cukry proste, aminokwasy,

fermentacja laktozy.

• Poprawa właściwości organoleptycznych

żywności.

Zastosowanie mikroorganizmów

do

uzyskania pożądanych produktów

żywnościowych i używek.

• Żywność fermentowana (kiszonkarstwo).

• Żywność funkcjonalna z zastosowaniem

probiotyków.

• Fermentacja mlekowa, propionowa, octowa,

cytrynowa.

• Fermentacja etanolowa (gorzelnictwo, przemysł

Mleczne napoje fermentowane.

Definicja mlecznych napojów fermentowanych

 Wg Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej są to produkty otrzymywane z mleka odtłuszczonego lub pełnego przy

użyciu specyficznych mikroorganizmów.

 Mikroorganizmy powinny być żywe i aktywne w produkcie

(w ilości powyżej 107_{/g) do końca okresu trwałości.}

 Jeżeli produkt jest pasteryzowany lub termizowany wymagania dla żywej

mikroflory nie obowiązują. Produkt taki powinien być jednak oznakowany „fermentowane mleko poddane pasteryzacji (lub termizacji)”.

Generacje mlecznych napojów

fermentowanych.

• I generacja: fermentacja spontaniczna, zapoczątkowana kwasząca mikroflorą zakażającą mleko (wiele tysięcy lat temu).

• II generacja: fermentacja w wyniku szczepienia bakteriami mlekowymi (około 1900 roku).

• III generacja: fermentacja lub suplementacja jelitowymi bakteriami mlekowymi (około 1980 roku).

• IV generacja: fermentacja bakteriami probiotycznymi o udokumentowanych cechach zdrowotnych (około 1990 roku).

Udział drobnoustrojów w dojrzewaniu

kiełbas.

W dojrzewaniu kiełbas uczestniczą:

•

Bakterie kwasu mlekowego:

1. Wytwarzanie kwasu mlekowego.

2. Wytwarzanie czynników aromatyzujących. 3. Wytwarzanie bakteriocyn.

•

Mikrokoki:

1. Redukcja azotanów do azotynów.

2. Wytwarzanie nadtlenku wodoru (katalaza).

3. Wytwarzanie czynników aromatyzujących lub kwasu masłowego, octowego, propionowego, lipazy, peroksydazy itp.

Czynniki wpływające na rozwój

drobnoustrojów.

• Temperatura

• Stężenie jonów wodorowych (pH)

• Potencjał oksydoredukcyjny

• Aktywność wody w środowisku

• Ciśnienie hydrostatyczne.

Temperatura

• Temperatura

jest jednym z najważniejszych

czynników środowiskowych warunkujących procesy

życiowe drobnoustrojów.

• Funkcje życiowe drobnoustrojów mogą przebiegać w

zakresie temperatur -23ºC do +121ºC.

• W najniższej temperaturze rosną drobnoustroje w silnie

zasolonych zbiornikach wodnych na Antarktydzie: bakterie z rodzaju Corynebacterium sp. oraz grzyby Sporobolomyces sp.

• ale np. Sulfolobus acidocaldarius optymalnie rośnie w temperaturze 80ºC przy pH=3,0

Temperatura

Temperatura wpływa:



Bezpośrednio na:

szybkość wzrostu

aktywność enzymów

skład chemiczny komórek wymagania pokarmowe



Pośrednio

na:

 na regulację rozpuszczalności cząsteczek związków wewnątrzkomórkowych

 transport jonów i dyfuzję substancji chemicznych oraz zmianę właściwości osmotycznych błon komórkowych

Wpływ temperatury na szybkość wzrostu

drobnoustrojów.

Maksymalna szybkość większości reakcji

enzymatycznych

Krzepnięcie błony cytoplazmatycznej

Spowolnienie procesów transportu prowadzące do zahamowania rozwoju drobnoustrojów

optimum Denaturacja białek, uszkodzenie błony cytoplazmatycznej minimum maksimum temperatura

Podział drobnoustrojów w oparciu o

kardynalne temperatury rozwoju.

Drobnoustroje Minimum Optimum Maksimum

Psychrofile -23ºC - 0ºC ok. 15ºC <20ºC

Psychrotrofy 0ºC ok. 20ºC 20ºC - 25 ºC

Mezofile 10ºC 20ºC - 45ºC 50ºC

Termofile 25ºC - 45ºC wyższa niż 60ºC 90ºC

Psychrofile i psychrotrofy

 Psychrofile: 0ºC i poniżej a ich optymalna temperatura

wzrostu to 15ºC, a maksymalna 20ºC lub poniżej. Enzymy tych drobnoustrojów wykazują wyjątkową termowrażliwość (w temperaturze 20ºC ulegają inaktywacji).

 Białka szoku zimna (cold shock proteins), których zadaniem jest przystosowanie komórek do niskiej temperatury.

 Psychrotrofy to organizmy rosnące w temperaturze 0ºC a ich optymalna temperatura wzrostu jest wyższa od 20ºC, zwykle wynosi 20ºC - 25ºC. Rosną w temperaturze 7ºC

Psychrofile żyją w rejonach podbiegunowych, na szczytach gór, dnie oceanów, w osadach dennych głębokich jezior.

 Najczęściej spotykane psychrotrofy Gram ujemne to: Achromobacter, Pseudomonas, Flavobacterium, Serratia (te gatunki mogą rozwijać się w mięsie w chłodni, w

temperaturze 0ºC), Vibrio, Aeromonas, Acinetobacter, Alcaligenes,

Gram dodatnie to Micrococcus, Bacillus.

 Stanowią problem w przechowalnictwie żywności.

 Psychrofile spotykane są najczęściej w produktach żywnościowych pochodzenia morskiego, natomiast

psychrotrofy w nabiale, wędlinach, warzywach i owocach przechowywanych w niskich temperaturach

WAŻNE!!!

• W produktach przechowywanych w niskich

temperaturach w chłodni (czyli 4°C) szczególnie

groźne są:

Listeria monocytogenes (Gram +),

Yersinia enterocolitica (Gram-),

Bacillus cereus (Gram+).

Mezofile.

• Rosną w temperaturach umiarkowanych.

• Optymalna temperatura wzrostu 20ºC-45ºC,

• Minimalna temperatura wzrostu 10ºC-25ºC

• Maksymalna temperatura wzrostu 35ºC-50 ºC

• W obrębie tej grupy znajdują się saprofity jak i

drobnoustroje chorobotwórcze.

• W procesach biotechnologicznych stosowane są drożdże, Saccharomyces cerevisiae, bakterie kwasu mlekowego, bakterie octowe, pleśnie z rodzaju Aspergillus.

Termofile i hipertermofile

 Wysoka optymalna temperatura wzrostu.

 Termofile - optymalna temperatura wzrostu 45ºC.

Bakterie termofilne Gram – dodatnie, Geobacillus, Bacillus, Thermoanaerobacterium, Clostridium. Grzyby termofilne to: Absidia, Aspergillus, Rhizomucor a optymalna temperatura wzrostu to 60ºC - 62ºC

 Hipertermofile: optymalna temperatura wzrostu powyżej 80ºC.

Występują w środowiskach ciepłych i gorących jak gorące źródła, głębiny oceanów z gorącymi prądami ale też w kiszonkach,

kompoście itp.

Hipertermofilne bakterie to Thermotoga i Aquitex a maksymalna temperatura wzrostu to 90 - 95 ºC a także Pyrodictum, Pyrococcus, Thermus, Sulfolobus, Methanopyrus, Methanococcus. Najwyższą

Termofile.

 Drobnoustroje termofilne i ich enzymy mają duże zastosowanie praktyczne.

 Taq polimeraza wyizolowana z bakterii Thermus aquaticus

stosowana do PCR

 Procesy biotechnologiczne:

bakterie fementacji mlekowej np. Lactobacillus delbrueckii, stosowany w przemysłowej produkcji kwasu mlekowego

Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophilus

Krzywa przeżycia zależna od temperatury.

 Efekt letalny temperatury jest uwarunkowany wieloma parametrami: głównie wysokością temperatury i czasem jej działania.

 W stałej temperaturze obniżanie liczby drobnoustrojów zdolnych do życia jest wykładniczą funkcją czasu.

 Klasyczna krzywa przeżycia ma przebieg prostoliniowy

 Krzywa wypukła: występuje, gdy ogrzewamy formy przetrwalne.

 Krzywa wklęsła: gdy badana temperatura działa letalnie na spory jak i niezbyt głęboko uśpione bakterie

 Krzywa dwuczłonowa: gdy populacje drobnoustrojów tworzą komórki o różnej oporności cieplnej jak i kultury mieszane.

Krzywa przeżycia

D C

B A

Typy krzywych przeżycia:A-wypukła, B-logarytmiczna, C-wklęsła, D-dwuczłonowa.

Ciepłooporność drobnoustrojów.

• Decymalny czyli dziesięciokrotny czas redukcji (D). Im wyższy jest

współczynnik D tym bardziej ciepłooporny jest dany drobnoustrój.

• Szczególnie oporne na działanie wysokich temperatur są przetrwalniki

bakterii. Najbardziej oporne to np. Geobacillus stearothermophilus.

• Czynniki wpływające na ciepłooporność to wiek, stadium rozwoju, skład

chemiczny podłoża hodowlanego, temperatura inkubacji oraz parametry fizyczne i chemiczne.

• Tłuszcze, białka i cukry mogą działać ochronnie na komórki bakterii (np.

w konserwach poddawanych działaniu wysokiej temperatury). Kwaśne pH środowiska zwiększa wrażliwość a obojętne wzmaga oporność.

Temperatury niskie.

 Drobnoustroje mogą przeżywać nawet temperaturę w granicach zera absolutnego tj.-273ºC.

 W temperaturach subminimalnych tj. niższych od minimalnej temperatury wzrostu rozmnażanie, wzrost, większość procesów metabolicznych bakterii ulega zahamowaniu.

 Temperatury subminimalne dodatnie: mogą wywołać tzw. zimny szok letalny u Gram-ujemnych np. u Salmonella, Pseudomonas, Serratia. Szybkie obniżanie temperatury do 0ºC-5ºC powoduje krzepnięcie lipidów w błonach komórkowych.

 Temperatury subminimalne ujemne:

 Temperatury ujemne: liczba komórek zdolnych do wzrostu po procesie mrożenia i rozmnażania jest niższa niż przed

zamrożeniem. Przyczyną śmierci drobnoustrojów jest mechaniczne uszkodzenie komórek oraz szok osmotyczny.

Temperatury subminimalne

• Pod względem wrażliwości na temperatury subminimalne

ujemne drobnoustroje dzieli się na: 1. Przeżywające mrożenie i rozmrażanie

2. Niewrażliwe na proces zamrażania, ale wymierające w czasie przechowywania w stanie zamrożonym

3. Wrażliwe na proces zamrażania i wymierające w czasie przechowywania w stanie zamrożonym

4. Nie przeżywające procesu mrożenia, niezależnie od warunków środowiskowych

Stężenie jonów wodorowych (pH).

• Obok temperatury stężenie jonów wodorowych (pH) należy do najważniejszych czynników wpływających na wzrost

drobnoustrojów.

• Pod względem wrażliwości na pH drobnoustroje dzieli się na:

• Neutrofile

-większość drobnoustrojów rośnie w pH

bliskim obojętnemu, wartość pH=6,5-7,5.

• Acydofile

-kwasolubne, wartość pH=2,0-4,0.

• Alkalofile

-rosną w środowisku zasadowym, wartość

pH 8,0-11,0.

 Acydofile to drożdże, grzyby strzępkowe, Lactobacillus. Do najbardziej acidofilnych zalicza się Picrophilus oshimae i P. torridus, które rosną nawet w pH=O-O,5

 Alkalofile to Nitrosomonas i Nitobacter ale też Vibrio cholerae, Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecalis.

 Niektóre produkty celowo się zakwasza co hamuje wzrost

drobnoustrojów saprofitycznych i chorobotwórczych zwłaszcza przetrwalnikujących. W miarę obniżania pH zwiększa się

wrażliwość drobnoustrojów na ogrzewanie, co

wykorzystywane jest w procesie pasteryzacji owoców i

warzyw. Produkty kwaśne sterylizuje się w czasie krótszym niż produkty o pH bliskim obojętnemu.

Potencjał oksydoredukcyjny (Eh).

lub do ich przyjmowania.

 Zmiana Eh wiąże się z dostępnością tlenu oraz działalnością życiową drobnoustrojów.

 Pod względem zapotrzebowania na tlen bakterie dzielimy na:

1. Bezwzględne beztlenowce rosnące w nieobecności tlenu przy obniżeniu potencjału oksydoredukcyjnego Eh poniżej –0,2V. Clostridium, Bacteroides.

2. Względne beztlenowce rosnące zarówno w obecności tlenu jak i przy braku tlenu.E. Coli, Salmonella, Shigella, Saccharomyces.

3. Tlenowce rosnące tylko w obecności tlenu przy wartości Eh w zakresie 0,2-0,4 V takie jak Bacillus, Pseudomonas, pleśnie

Aktywność wody (a

) w środowisku (1).

 Życie mikroorganizmów jest możliwe tylko w obecności wody.

 Aktywność wody określa stosunek ciśnienia par danego roztworu do ciśnienia par czystej wody. Czysta chemicznie woda ma aktywność a_w=1.

 Aktywność wody (a_w) produktów spożywczych stanowi punkt krytyczny analizy ryzyka w procesach wytwarzania bezpiecznej

żywności. Bezpieczna żywność to żywność, w której aktywność wody wynosi poniżej 0,85.

 Większość drobnoustrojów rośnie przy a_w=0,95, ale niektóre z nich mogą rosnąć jeśli a_w=0,60

np. Xeromyces bisporus rośnie na suszonych śliwkach.

 Znajomość wpływu aktywności wody w środowisku na wzrost drobnoustrojów jest istotna w procesach utrwalania żywności.

 Minimalne wartości aktywności wody dla bakterii powodujących zatrucia pokarmowe wynoszą od 0,987 do 0,920.

Aktywność wody w środowisku (2).

• Drobnoustroje kserofilne

- rosną w niskiej

wilgotności

• Drobnoustroje osmofilne

- wykazujące wzrost w

środowisku o dużym stężeniu cukru Aspergillus

glaucus rośnie w roztworze 80% sacharozy.

• Drobnoustroje halofilne-

rosną w obecności dużego

stężenia chlorku sodu (NaCl).

Minimalna aktywność wody w środowisku

dla wzrostu drobnoustrojów.

Minimalna a_w Przykłady drobnoustrojów

0,95 Gram ujemne bakterie, niektóre drożdże

0,92 Glony morskie

0,91 Rodzaj Bacillus, Lactobacillus, niektóre

pleśnie

0,88 Większość drożdży

0,85 gronkowce

0,80 Większość pleśni

0,75 Bakterie halofilne, glony halofilne

Ciśnienie hydrostatyczne.

 Piezofile (dawniej barofile) wykazują maksymalną

szybkość wzrostu przy ciśnieniu przekraczającym 0,1 MPa (tj. 1000hPa)

Piezofile podzielono na:

 Piezotoleraty – wykazują optymalny wzrost pod ciśnieniem o,01 MPa a tolerują 50 MpPa

 Piezofile umiarkowane – najlepiej rosną w 0,1-40 MPa

 Piezofile ekstremalne – wymagają do wzrostu ciśnienia 40 MPa

Ograniczenie rozwoju szkodliwej

mikroflory w żywności.

Uzyskuje się poprzez:

• Stosowanie odpowiedniej temperatury, która w różnym zakresie może

stanowić czynnik selekcji. Niska temperatura hamuje rozmnażanie drobnoustrojów i prowadzi do stopniowego ich wymierania.

• Obniżenie pH-hamuje wzrost większości bakterii ale stwarza korzystne

warunki do rozwoju drożdży i pleśni.

• Obniżenie potencjału oksydoredukcyjnego (Eh).

• Stopień aktywności wodnej (aw) określony stosunkiem prężności pary

wodnej nad daną próbką żywności do prężności pary nad czystą wodą.

• Stosowanie flory współzawodniczącej np. w kiełbasach fermentowanych

czy w przemyśle mleczarskim

Konserwacja żywności

Konieczność konserwacji żywności jest

konsekwencją:

• Rozwoju cywilizacji i towarzyszącego mu wzrostowi

liczby mieszkańców Ziemi.

• Odmiennych warunków agroklimatycznych w

różnych częściach świata.

• Krótkotrwałych terminów zbiorów.

• Wzrastającego gwałtownie zaludnienia miast

Konserwacja żywności.

Straty wynikające z niewłaściwego

przechowywania oraz konieczności

transportu żywności ocenia się na 30% w

skali światowej mimo stosowania różnych

sposobów konserwacji.

Konserwacja żywności.

• Współczesne metody konserwacji żywności

obejmują takie procesy jak: suszenie, kiszenie,

peklowanie solenie ( sposoby stosowane od

stuleci). Puszkowanie, pasteryzację oraz fumigację

wprowadzono dopiero w czasach współczesnych.

Pojęcie konserwacji żywności.

• Pojęcie konserwowania żywności oznacza metody, które mają na celu:

1. zachowanie i utrzymanie żywności w niezmienionym stanie poprzez zabezpieczenie jej przed niekorzystnym wpływem czynników

chemicznych (utlenianie), fizycznych (temperatura, światło) lub biologicznych (mikroorganizmy).

2. Utrwalanie żywności pozwala na przedłużenie jej okresu przydatności do spożycia, dzięki czemu jest ona dostępna przez cały rok a nie tylko sezonowo.

3. Główną funkcją utrwalania żywności jest spowolnienie procesu psucia oraz zapobieganie wszelkim zmianom smaku, zapachu, a w niektórych przypadkach, również wyglądu.

Metody konserwacji żywności

• Fizyczne:

– wysokie i niskie temperatury

– obniżenie aktywności wody

– filtracja

– wirowanie

• Chemiczne

– substancje konserwujące

• Metody biologiczne

–

kwaszenie

Fizyczne metody konserwacji żywności z

wykorzystaniem niskich temperatur.

Chłodzenia i zamrażanie oraz przechowywanie żywności w chłodniach:

1. umożliwia zminimalizowanie strat substancjonalnych i jakościowych żywności (ocenianych na 25%-30%).

2. Ułatwia organizowanie racjonalnego i higienicznego odżywiania człowieka.

3. Umożliwia ich równomierną konsumpcję żywności przez cały rok kalendarzowy.

Fizyczne metody konserwacji żywności z

wykorzystaniem niskich temperatur.

• Chłodzenie: temperatury 0ºC do +10 ºC.

• Zamrażanie: temperatury -10ºC do -45ºC.

• Proces zamrażania uniemożliwia rozwój drobnoustrojów. • W czasie rozmnażania i po rozmrożeniu surowce i produkty

żywnościowe ulegają szybko zepsuciu pod wpływem drobnoustrojów, które przeżyły proces mrożenia.

Fizyczne metody konserwacji

z wykorzystaniem wysokich temperatur.

• Pasteryzacja

• Sterylizacja

• Suszenie

Fizyczne metody konserwacji

z wykorzystaniem wysokich temperatur

• Fasteryzacja (ang. Fast): błyskawiczne podgrzewanie, a

następnie pakowanie aseptyczne gorących lub ochłodzonych produktów

• Apertyzacja ( Mikołaj Appert): wyjaławianie produktu w hermetycznie napełnionych opakowaniach

Pasteryzacja- definicja.

• Pasteryzacja: ogrzewanie produktu do temperatur nie przekraczających 100ºC

(przeważnie 65ºC-85ºC) w urządzeniach nazywanych pasteryzatorami)

• Zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i

przedłużenie trwałości produktów wskutek unieszkodliwienia form wegetatywnych.

– Pasteryzacja niska lub długotrwała

, polegająca na

ogrzewaniu w temperaturze 63ºC-65ºC w czasie

20-30 minut.

– Pasteryzacja momentalna

polegająca na

ogrzewaniu do temp. 85ºC-100ºC i

natychmiastowym schłodzeniu.

– Pasteryzacja wysoka

, w której stosuje się

ogrzewanie w temp. od 85ºC do prawie 100ºC w

czasie od co najmniej 15 sek. do kilku a czasem do

kilkudziesięciu minut.

Jakie produkty pasteryzuje się?

•

Płynne

•

Kwaśne

1. Soki owocowe i koncentraty 2. Ogórki konserwowe.

Przykłady pasteryzacji

Dwa sposoby:

1. podgrzanie do temperatury 45ºC-50 ºC w płytowym wymienniku jednokomorowym i przesłanie do rozlewaczki

2. Pasteryzacja w temperaturze 80ºC przez co najmniej 20 sekund w trójsekcyjnym lub dwuskładnikowym wymienniku ciepła a następnie schłodzenie wina do temperatury 45-50ºC i przekazanie do rozlewaczki

Piwo:

Stabilność biologiczną piwa można uzyskać po usunięciu lub zniszczeniu form wegetatywnych na etapie filtracji oraz pasteryzacji wyrażonej jednostką PU (pasteurization unit). Wymagana jest wartość od 8 do 20 minut pasteryzacji.

Sterylizacja.

• Sterylizacja: temperatury 112ºC -121ºC.

• Sterylizacja jest to całkowite zniszczenie wszelkich form drobnoustrojów. • Sterylizuje się głównie konserwy, mleko.

• Sterylizacja okresowa prowadzona w autoklawach

• Sterylizacja systemem ciągłym czyli przepływowa połączona z

aseptycznym pakowaniem pozwala za pomocą wprowadzonej pod dużym ciśnieniem przegrzanej pary wodnej osiągnąć błyskawicznie temperaturę 130-150ºC.

• Proces sterylizacji trwający 2-3 sekundy w 140ºC nazywamy

Rodzaje bombażu.

• Biologiczny-

powstaje na skutek zbyt krótkiej

sterylizacji nie niszczącej całkowicie bakterii

beztlenowych powodujących rozkład białek i

wytwarzanie gazów.

• Chemiczny-

spowodowany jest wewnętrzną korozją

puszki nie dokładnie ocynowanej.

• Techniczny-

stwarza pozory bombażu; spowodowany

jest przepełnieniem puszki.

Chłodnicze przechowywanie żywności w

zmodyfikowanej lub kontrolowanej atmosferze

• MAP-modified atmosphere packaging (dwutlenek węgla, azot)

• CA - controlled atmosphere (owoce, warzywa)

• MAP- stosuje się do przechowywania jednostek detalicznych

• CA do przechowywania produktów o wielkiej masie kilku - kilkunastu ton w specjalnych komorach.

• ULO- ultra low oxygen : niska zawartość tlenu < 1%

np. 1,5% tlenu, 1-2,5% dwutlenku węgla i 92-95% azotu (owoce, warzywa)

Suszenie-definicja (1).

• Suszeniem nazywa się zespół operacji

technologicznych

, które mają na celu zredukowanie

zawartości wody w tym procesie przez jej

wyparowanie i zmniejszenie przez to aktywności

wody do wartości uniemożliwiających rozwój

drobnoustrojów przez ograniczenie do minimum

przemian enzymatycznych i nieenzymatycznych.

Suszenie (2).

• Zabezpieczenie żywności przed rozwojem drobnoustrojów i

pleśni uzyskuje się poprzez zmniejszenie zawartości wody w produkcie do około 15%.

• Zahamowanie przemian typu enzymatycznego i

nieenzymatycznego wymaga na ogół zmniejszenia

Podział systemów suszenia (3).

•

Suszenie naturalne.

Suszenie naturalne (4).

• Suszenie naturalne wykorzystuje bezpośrednio ciepło

promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w powietrzu

1. Suszenie słoneczno-powietrzne- stosowane w rejonach ciepłych, odznaczających się suchą i słoneczną jesienią np. w Kalifornii. Suszenie moreli, śliwek winogron czy daktyli.

2. Suszenie wietrzno-powietrzne-prowadzone w szopach o lekkiej konstrukcji lub na przestrzeniach tylko osłoniętych dachem zaopatrzonych w stelaże ze słupów z

Suszenie sztuczne (5).

•

Suszenie sztuczne

wykorzystuje najbardziej

typowe metody suszenia za pomocą ciepła

uzyskanego z różnych urządzeń grzejnych.

Podział systemów suszenia

sztucznego (6).

Ze względu na sposób dostarczania ciepła

rozróżnia się:

• Suszenie kondukcyjne-przez przewodzenie w wyniku kontaktu wilgotnego materiału z ogrzewanymi

wewnętrznie metalowymi półkami.

• Suszenie konwekcyjne- za pomocą powietrza lub innego gazu, metodą owiewu gorącym powietrzem lub innym gazem

Suszenie radiacyjne.

• Za pomocą promieniowania cieplnego

podczerwonego, wytwarzanego przez grzejniki lub

lampy elektryczne, zwane promiennikami

podczerwieni, elementów grzejnych odpowiednio

rozmieszczonych w komorze suszarki (owiew

Suszenie dielektryczne.

• Poprzez umieszczenie wilgotnego materiału między

okładkami kondensatora włączonego do obwodu

drgań elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości

Instantyzacja (1).

• Proces doprowadzenia rozdrobnionego

(sproszkowanego) koncentratu produktu

spożywczego do takiego stanu, w którym można go

łatwo, a przede wszystkim szybko rozprowadzić lub

rozpuścić w wodzie w celu bezpośredniego spożycia

lub natychmiastowego wykonania na nim kolejnych

czynności przygotowawczych (np. gotowanie).

Instantyzacja (2).

• Instantyzacja polega na pełnym przetworzeniu

danej żywności do produktu końcowego, a

następnie całkowitym usunięciu wody w ten

sposób, aby ziarna lub inna forma końcowa

posiadały odpowiednią strukturę umożliwiającą

natychmiastowe przyjęcie tej wody z powrotem.

Metody instantyzacji (3).

• liofilizacja

-polega na wymrożeniu wody zawartej

w produkcie a następnie usunięcie lodu przez

sublimację

• suszenie rozpyłowe

- produkt w stanie płynnym

jest rozpylany do gorącej atmosfery i przez

wyparowanie wody jest przekształcany w suche,

drobne cząstki

.

Liofilizacja.

 Jest to suszenie sublimacyjne, stosowane do produktów termolabilnych (nieodpornych na ogrzewanie), np.

preparatów farmaceutycznych, żywności.

 W procesie liofilizacji należy najpierw zamrozić suszony preparat (poniżej -40°C), a następnie wytworzyć próżnię (ok. 1 Pa) niezbędną do zapoczątkowania sublimacji

wody, po czym dostarczać w sposób kontrolowany ciepło podtrzymujące sublimację oraz usuwać (np. wymrażać) powstającą parę wodną.

Liofilizacja.

• Żywność z przeznaczeniem dla sportów ekstremalnych np.

wspinaczka górska, długie rejsy dookoła świata.

• Żywność taka daje możliwość najwyższej jakości odżywiania

oraz właściwego utrzymania zdrowia i energii u sportowców oraz osób spożywających tego typu produkty, poprzez

dostarczenie enzymów, witamin i minerałów oraz

aminokwasów zachowanych w formie naturalnej, a do tego o wysokiej przyswajalności dla organizmu - dobrze

wchłanialnej.

Nowe metody suszenia (1).

 Suszenie azeotropowe polega na dodaniu do żywności składnika dozwolonego, który tworzy z wodą mieszaninę azeotropową o temperaturze wrzenia niższej od temperatury wrzenia wody a następnie suszeniu aż do całkowitego usunięcia składnika

azeotropowego. W metodzie tej uzyskuje się dobrą jakość gotowego produktu co wynika z tego, że produkt suszy się w niskiej

temperaturze.

 Suszenie materiału płynnego w stanie spienionym pod normalnym albo obniżonym ciśnieniu, po uprzednim dodaniu do płynu gazu obojętnego, np. CO2. Duża powierzchnia spienionego materiału przyśpiesza suszenie.

Nowe metody suszenia (2).

 Suszenie w strumieniu gorącego gazu o temperaturze około 1400ºC płynącego z duża szybkością i pulsującego z częstotliwością 250 Hz dzięki rezonansowej komorze spalania. Materiał o zróżnicowanej konsystencji rozdrobniony, wprowadza się do strumienia gazu, gdzie zostaje momentalnie wysuszony i oddzielony od gazu.

 Suszenie żywności o konsystencji pastowatej:

po uprzednim uformowaniu jej na profilowanych walcach, metodą konwekcyjną na ruchomej, perforowanej taśmie lub kontaktowo, bezpośrednio na walcach rowkowanych, ogrzewanych od wewnątrz. Metoda ta przyśpiesza suszenie i polepsza jakość gotowego produktu, który nie tworzy skorupy i nie pęka.

Nowe metody suszenia (3).

• Suszenie fluidyzacyjne z wykorzystaniem wibracji i pulsacji w polu wirującym, w płytkim, drobnoziarnistym złożu i w gazie o oscylującej temperaturze.

• Metodą taką można suszyć owoce, warzywa i inne produkty

o wymiarach 6-40 mm. Suszenie w gazie o oscylującej temperaturze jest szczególnie przydatne do suszenia żywności wrażliwej na dłuższe działanie podwyższonej temperatury.

Tyndalizacja.

• Tyndalizacja

jest to powtarzana dwukrotnie lub

więcej razy 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 bakterie, które niszczy się

przez ponowne ogrzewanie.

Nowoczesne metody konserwacji

żywności.

• Radiacyjne metody konserwacji.

• Drgania dźwiękowe i naddźwiękowe jako czynnik

konserwujący.

• Utrwalanie przez usuwanie pewnych składników

niezbędnych dla drobnoustrojów.

Radiacyjne metody konserwacji

żywności (1).

• Pierwsze patenty dotyczące napromieniowania

żywności pojawiły się w latach 1921-1930 (USA,

Francja)

• Pierwsze technologie powstały w tym zakresie w

Radiacyjne metody konserwacji

żywności (2).

•

,,Norma ogólna dla napromieniowanej

żywności”

przyjęta na XV sesji Międzynarodowej Komisji

Kodeksu Żywnościowego w

1983

roku.

•

Dopuszczenie stosowania promieniowania

jonizującego jako metody konserwacji

•

Ograniczenia dotyczą tylko dawki, która nie może

przekraczać

10kGy

oraz źródła promieniowania.

Radiacyjne metody konserwacji żywności

(3).

• Źródłami promieniowania mogą być:

1. Promienie (fotony) gamma

emitowane przez

izotopy promieniotwórcze 60 Co lub 137 Cs.

2. Promienie X

wytwarzane w urządzeniach

elektrycznych o energiach 5 MeV lub niższych.

3. Elektrony

wytwarzane w urządzeniach

Radiacyjne metody konserwacji żywności

(5).

Napromieniowaniu poddawane są np.

• Owoce tropikalne atakowane przez muszkę

owocową.

• Ziarno i suszone owoce.

• Truskawki i pieczarki.

Ciśnienie hydrostatyczne jako metoda

konserwacji żywności.

 Metoda z wykorzystaniem wysokich ciśnień tzw. HP-technologia (High Pressue Technology).

 Jest to metoda nie termicznego utrwalania żywności, w której stosuje się ciśnienia rzędu 100-1000MPa.

 Do składowania żywności w warunkach hipobarii dochodzi po umieszczeniu żywności w opakowaniach gazoszczelnych, w których istotnie obniżono ciśnienie powietrza i szczelnie zamknięto.

Chemiczne metody

konserwacji żywności (1).



Cukrzenie

-jest to metoda konserwacji, w której

wykorzystuje się cukier. Ma ona zastosowanie do

konserwowania owoców i przetworów owocowych.



Solenie

-powoduje zmniejszenie ilości wody, zmianę

smaku, zapachu oraz pH produktu.



Marynowanie-

dodawanie związków chemicznych,

jak kwas octowy, mlekowy, winowy.

Chemiczne metody konserwacji żywności (2).

• Peklowanie-solenie połączone z dodaniem azotanu potasu KNO3

• Środki konserwujące (konserwanty)-substancje chemiczne przedłużające wartość konsumpcyjną żywności przez

zapobieganie zmianom wywoływanym przez czynniki

biologiczne (drobnoustroje) i fizykochemiczne (utlenianie). Środkami konserwującymi są np.: kwas benzoesowy, kwas mlekowy, kwas mrówkowy, kwas octowy, kwas salicylowy, saletra chilijska, tlenek siarki (IV).

Przykłady konserwantów stosowanych w

Unii Europejskiej.

E-numer Substancja/kategoria Przykładowe

zastosowanie

E200-203 Kwas sorbowy i jego

związki

Sery, wina, suszone owoce, kompoty

E210-213 Kwas benzoesowy i

benzoesan

Warzywa marynowane, dżemy, niskosłodzone, galaretki i

owoce kandyzowane, konserwy rybne, sosy owocowe.

E220-228 Dwutlenek siarki i

siarczyny

w suszone owoce, konfitury, produkty ziemniaczane, wina

E235 Natamycyna Do powierzchniowego

nacierania serów i wędlin.

Fizykochemiczne metody konserwacji

żywności -wędzenie (1).

• Wędzenie jest metodą konserwacji żywności

: mięsa

i przetworów mięsnych, ryb, serów itp. za pomocą

dymu.

W wyniku tego procesu produkty żywnościowe

uzyskują specyficzny zapach, smak i zabarwienie

powierzchni.

Fizykochemiczne metody konserwacji

żywności-wędzenie (2).

 wędzenie zimne: 16-22°C

 wędzenie ciepłe: 22-40°C

 wędzenie na gorąco: 40-90°C

• Do wędzenia używa się drewna drzew liściastych bukowego,

dębowego i jałowcowego.

• Znaczna część wyrobów mięsnych i większość rybnych,

poddawana jest procesowi wędzenia trwającego od ułamka godziny do paru tygodni (zależnie od temperatury i składu dymu oraz od charakteru wędzonego produktu).

Fizykochemiczne metody konserwacji

żywności-wędzenie (3).

• Wędzenie:



ceniony zapach i smak

otrzymanego w wyniku powolnego spalania (suchej destylacji) trocin uzyskanych z odpowiedniego gatunku drewna (buk, olcha, jałowiec, grusza, grab, jabłoń, klon);

 Obsuszenie:

zwiększenie wartości pokarmowej i

trwałości produktów wędzonych;

Biologiczne metody

konserwacji żywności.

• Kwaszenie

-

(kapusta, ogórki, itp) poddawany jest oddziaływaniu przez bakterie kwasu mlekowego. W wyniku kwaszenia otrzymuje się produkt spożywczy (np. kiszona kapusta, kiszone ogórki) możliwy do długotrwałego przechowywania.