Technika konserwacji żywności metodą wysokich ciśnień.

Politechnika Gdaoska
SEMINARIUM Z PRZEDMIOTU
WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA.
Temat: Technika konserwacji żywności metodą wysokich ciśnieo.
Magdalena Pietruczuk
SiUChłiKl
Semestr IX
2010/2011
PODZIAŁ PRACY:
1. Wprowadzenie
2. Wpływ technologii HHP na produkty
3. Oddziaływanie wysokiego ciśnienia na drobnoustroje
4. Zastosowanie metody wysokich ciśnieo w konserwacji żywności
4.1 Warzywa i owoce
4.2 Soki owocowe
4.3 Mięso
4.4 Owoce morza
4.5 Ryż hypoalergiczny
5. Urządzenia technologiczne
6. Zalety i wady
7. Podsumowanie
8. Bibliografia
1. Wprowadzenie
Pod pojęciem konserwacji żywności rozumiemy różne sposoby przetwarzania oraz
przechowywania żywności, mające na celu wydłużenie jej terminu przydatności do spożycia. Bez
mozliwości utrwalania żywności, dostępna by była ona jedynie sezonowo, a także bardzo szybko
ulegałaby ona zepsuciu na skutek niekorzystnego wpływu czynników zewnętrznych, wśród których
rozróżniamy
czynniki
fizyczne
(temperatura),
chemiczne
(utlenianie)
lub
biologiczne
(mikroorganizmy).
Reasumując, konserwacja żywności uniemożliwia lub zmniejsza wpływ wyżej wymienionych
czynników, a także powoduje taką zmianę właściwości chemicznych pożywienia lub zapewnienie mu
takiego zamknięcia lub opakowania, aby ten wpływ był w przyszłości jak najmniejszy.
Obecnie można zaobserwowad wśród ludzi rosnącą świadomośd na temat wpływu diety na
życie i zdrowie człowieka, co zmusza producentów do stosowania metod konserwacji wymagających
minimalnego przetworzenia żywności bez użycia konserwantów, a jednocześnie bez zmiany smaku,
zapachu, a w częstych przypadkach również wyglądu. Dodatkowym wymaganiem jest także jak
najdłuższy termin przydatności do spożycia.
Najczęściej stosowanymi metodami konserwacji żywności w dzisiejszych czasach są
pasteryzacja, zamrażanie, wędzenie czy sterylizacyjna obróbka cieplna skojarzona z użyciem
hermetycznych opakowao (przede wszystkim puszek, wielowarstwowych, termokurczliwych folii).
Oprócz tych sposobów coraz częściej można spotkad się z nowoczesnymi metodami przetwarzania:

Napromieniowanie żywności

Homogenizacja wysokociśnieniowa

Pulsujące pola elektryczne

Pulsujące światło

Konserwacja pod wpływem wysokiego ciśnienia osmotycznego.
Sposoby konserwacji metodą wysokich ciśnieo były obiektem zainteresowania już na
przelomie XIX i XX wieku, jednak dopiero niedawno wznowiono dotyczące niej badania, a także
istnieją próby wprowadzenia jej na skalę przemysłową.
W 1897 roku B. Hite jako pierwszy wykazał niszczący wpływ podwyższonego ciśnienia na
drobnoustroje prowadzących do psucia się żywności. Obiektem jego badao było mleko, które w
temperaturze pokojowej poddał ciśnieniu równemu 680MPa przez czas wynoszący 10 minut. W
wyniku eksperymentu Hite oszacował, że ilośd mikroogranizmów w mleku uległa zmniejszeniu z 10 7
do 102. Również zakonserwowane w ten sposób mięso – poddane ciśnieniu 540MPa w temperaturze
520C w czasie jednej godziny – nie wykazało przez kolejne 3 tygonie przechowywania żadnych zmian
mikrobiologicznych.
2. Wpływ technologii HHP na produkty
W przeciwieostwie do innych sposobów konserwacji z użyciem
obróbki termicznej, metoda HHP nie powoduje spadku ilości witamin w
żywności, zmiany jej smaku, zapachu, a także w większości przypadków
jej koloru. W metodzie HHP nie występują siły tnące, proces zachodzi
inaczej niż w przypadku standardowej obróbki czyli natychmiastowo, nie
ponosi za sobą deformacji produktu, ponieważ działające na jego
powierzchnię ciśnienie osmotyczne jest jednakowe w każdym kierunku.
Dodatkowo woda zawarta w produkcie, chroni go przed zmiażdżeniem.
Widad zatem, że proponowane przetwory powstałe w wyniku obróbki z
wykorzystaniej wysokich ciśnieo, są wysokiej jakości – smakiem
przypominające żywnośd nieprzetworzoną, o większej zawartości
witamin oraz składników odżywczych. Proces HHP może byd
Rysunek 1 Oddziaływanie
wysokiego ciśnienia na produkty
żywnościowe [3]
przeprowadzany w temperaturze otoczenia, dzięki czemu zyskał miano
‘obróbki na zimno’.
3. Oddziaływanie wysokiego ciśnienia na drobnoustroje
Wysokie ciśnienie wpływa niszcząco na drobnoustroje powodujące psucie żywności. Mimo że
proces konserwacji HHP nie jest do kooca zrozumiany, można go porównad do konserwacji żywności
z wykorzystaniem obróbki cieplnej lub konserwacji chemicznej. Pod wpływem wysokiego ciśnienia
komórki drobnoustrojów są niszczone, dochodzi do uszkodzenia, rozrywania ich sieci oraz błon
komórkowych.
Rysunek 2 Oddziaływanie wysokiego ciśnienia na drobnoustroje [1]
Działanie niszczące wysokiego ciśnienia na przetrwalniki bakterii i enzymy nie jest jednak do
kooca potwierdzone. Niektóre badania pokazały, że częśd mikroorganizmów jest odporna na wartości
ciśnienia wykorzystywane w procesie.
W pełni udokumentowane zostało skuteczne oddziaływanie metody wysokich ciśnieo
przeciwko drobnoustrojom wegetatywnym, mniej skuteczne okazało się ono na przetrwalniki.
Bakterie Gram dodatnie i komórki w fazie rozwoju cechują się większą opornością na wpływ
czynników niekorzystnych czynników, które obejmują także wysokie ciśnienie, niż bakterie Gram
ujemne. Stopieo zniszczenia bakterii pod wpływem wysokiego ciśnienia zalęzy także od parametórw
procesu, czyli od wartości ciśnienia, temperatury, czasu, a także pH i składu chemicznego środowiska,
w którym mieszkają drobnoustroje. W literaturze podkreślana jest wyjątkowa skutecznośd
stosowania opisywanego procesu w dezaktywacji bakterii z rodzaju Salmonella, Campylobacter
jejuni, Listeria monocytogenes oraz Aeromonas hydrophila.
Tabela 1 Odpornośd bakterii na wysokie ciśnienia [5]
Drobnoustroje
Yersinia enterocolitica
Aeromonas hydrophila
Salmonella typhimurium
Listeria monocytogenes
Salmonella enteritdis
Escherichia coli
Staphylococcus ureus
Ciśnienie *Mpa+
275
300
350
375
500
680
700
Bakterie te mogą powodowad różne objawy oraz choroby u ludzi – od lekkich niestrawności
pokarmowych, zatrud (powodowanych np. przez pałeczki Salmonelli) aż do bardzo groźnych objawów
posoczniczych czy zapalenia opon mózgowych powodowanych np. przez pałeczki Listerii. W
przypadku Gronkowca złocistego objawy mogą gwałtownie narastad, w najgorszym wypadku
powodując zapaśd a nawet śmierd (bakterie te żyją w wędlinach, mięsie, mleku i jego przetworach,
lodach, ciastkach z kremem).
Z pewnością wymagane są dalsze badania nad tą nowoczesną metodą. Ogólnie ujmując
działanie niszczące tej metody jest tym większe im wyższe jest ciśnienie – niektóre mikroorganizmy są
bowiem odporne nawet na cisnienia sięgające 1200MPa, a bardzo niskie cisnienie może dodatkowo
przyśpieszyd ich wzrost. Dlatego często zaleca się połączenie wysokiego ciśnienia hydrostatycznego z
łagodnym ogrzewaniem.
4. Zastosowanie metody wysokich ciśnieo w konserwacji żywności
W światowej czołówce – zarówno pod względem ilości przeprowadzanych badao, jak i
wykorzystaniu na skalę przemysłową konserwacji żywności metodą HHP jest Japonia. W 1989r.
zostało utworzone stowarzyszenie R&D zajmująca się badaniami nad powyższą metodą. Jest ono w
50% finansowane przez rząd. To właśnie w Japoni przebadane zostały procesy a następnie żywnośd
poddana im żywnośd – mięsa, proteiny sojowe, jajka, dżemy, galaretki, surimi.
4.1. Warzywa i owoce
Dzięki
metodzie
wysokich
ciśnieo
możliwe jest uzyskanie przetworów warzywnych
i
owocowych
spełniających
bezpiecznie
wszelkie
zapakowanych,
wymagania
konsumentów dotyczące smaku, zapachu oraz
wyglądu produktu.
W celu uzyskania dżemu owocowego należy na Rysunek 3 Rysunek pobrany ze strony [3]
owoce oddziaływad ciśnieniem wynoszącym 400600 MPa przez okres 10-30 minut. W tym czasie następuje przyspieszone żelowanie z jednoczesną
pasteryzacją. Dżem taki może byd przechowywany przez ok. 4 miesiące w temperaturze 4 stopni
celcjusza, zaś cena gotowego produktu jest 2,5 razy wyższa od dżemu wyprodukowanego metodą
tradycyjną.
8.2 Soki owocowe
Soki owocowe traktowane są dosyd wysokim ciśnieniem
wynoszącym 600 MPa i więcej przez niespełna minutę. Dzięki temu
zabiegowi niszczone sa organizmy powodujące psucie się żywności, w
tym drożdże, a takie szkodliwe patogeny. Sok sprawia wrażenie świeżo
wyciśniętego, w temperaturze pokojowej zamknięty sok może stad
przez 3 miesiące, a jego cena jest dwukrotnie wyższa od soku
wyprodukowanego metodą tradycyjną.
Rysunek 4 Rysunek pobrany ze
strony [3]
8.3 Mięso
Tak samo jak poprzednie produkty
mięso
zachowuje
następuje
swój
smak
i
poprawa
wygląd,
własności
mikrobiologicznych, a także lepsze zatrzymanie
wody. Mięso należy początkowo wędzid przez
czas wynoszący ok. 90 minut, następnie poddad
działaniu ciśnienia w wysokości 250MPa przez
Rysunek 5 Rysunek pobrany ze strony [3]
trzy godziny. Proces konserwacji wysokim
ciśnien iem należy w tym przypadku przeprowadzad w wyższej temperaturze – 20-400C.
8.4 Owoce morza
Metoda HHP sprawia, że mozliwe staje się
uzyskanie 100% czystego mięsa, dokładnie oddzielonego od
skorupy krabów, ostryg i innych owoców morza – metoda
ta bowiem stwarza efekt łatwiejszego oddzielania mięsa od
skorupy. Dodatkowo zachowane i niezniszczone zostają
białka
Rysunek 6 Rysunek pobrany ze strony [3]
zawarte
w
produktach,
nastomiast
podczas
przechowywania i gotowania prod ukt traci mniej wody.
4.5 Ryż hypoalergiczny
Wydawałoby się, że ryż z natury nie powoduje reakcji alergicznej, jednak nie do kooca jest to
prawda, poniważ u niektórych osób produkty z pozoru mało alergizujące mogą wywoład reakcję
alergiczną. Dzięki konserwacji metodą wysokich ciśnieo w ryżu następuje eliminacja aż 95% białek
odpowiedzialnych za alergie u konsumentów. Następnie ryż jest gotowany na parze i pakowany w
woreczki aseptyczne.
5. Urządzenia technologiczne
Podstawowym elementem tworzącym linię technologiczną jest komora cisnieniowa
wykonana jako grubościenny, stalowy zbiornik o dużej wytrzymałości z układem wytwarzania
wysokiego ciśnienia. Wysokie ciśnienie hydrostatyczne jest wywierane zazwyczaj z pomoca użycia
czynnika pośredniczącego jakim może byd woda destylowana. Dzięki technologii z użyciem wody
możliwa jest obróbka żywności bez zmiany jej kształtu i wielkości.
Na poniższym rysunku pokazany jest schemat linii do konserwacji żywności metodą wysokich
ciśnieo o działaniu cyklicznym. Opakowane produkty załadowywane są do komory cisnieniowej
wypełnionej czynnikiem pośredniczącym, następnie poddawane działaniu ciśnienia i następnie
wyciągane z komory. Taki rodzaj systemu pozwala na szybkie zmiany rodzaju i wielkości produktu.
Rysunek 7 Linia technologiczna o działaniu cyklicznym [1]
Kolejny rysunek przedstawia linię o działaniu sekwencyjnym. Obrabiane są na niej produkty,
które można przetłoczyd pompą, np. jogurty, soki, sosy. Produkt w stanie płynnym pompowany jest
poprzez komorę ciśnieniową, gdzie zostaje poddawany działaniu wysokiego ciśnienia i następnie
przekazywany na aseptyczną linię pakowania (np. napełniania butelek). Przy użyciu takiego
rozwiącania linii produkcyjnej możliwe jest stałe utrzymanie strumienia produktu.
Rysunek 8 Linia o działaniu sekwencyjnym [1]
6. Zalety i wady
Zalety:

Zwiększona trwałośd produktów w wyniku destrukcji drobnoustrojów,

Modyfikacja biopolimerów, np. białek,

Aktywizacja jednych enzymów i inaktywacja innych,

Możliwośd ukierunkowania niektórych przemian, np. usuwanie białek wywołujących alergię,

Zachowanie dobrych własności organoleptycznych – barwy, smaku, zapachu.
Wady:

Koniecznośd stosowania opakowao elastycznych,

Duża odpornośd przetrwalników bakterii na działanie wysokich ciśnieo oraz związane z tym
bezpieczeoswto żywnościowe,

Duży nakład inwestycyjny,

Duże późniejsze koszty ekspoloatacyjne.
7. Podsumowanie
Metoda HHP jest procesem nowoczesnym i dopiero wprowadzanym na rynek, zatem nie
należy do tanich. Urządzenia, które są obecnie dostępne na naszym rynku, mają ograniczoną
wydajnośd przy stosunkowo dużym ich koszcie, zatem technologia ta jest opłacalna głównie przy
produktach typu premium – klient jest w stanie zapłacid więcej za wyższą jakośd.
W przyszłości należy się spodziewad wzrostu liczby produktów poddawanych obróbce
wysokim ciśnieniem. Wynika to z trendów rynkowych związanych z oczekiwaniami konsumentów w
zakresie oferowania produktów naturalnych i świeżych -bez żadnych dodatków i przy zachowaniu
naturalnego smaku i aromatu.
8. Bibliografia
[1]
Kulisiewicz L.: Konserwacja żywności metodą wysokich ciśnieo, „Technika
chłodnicza i klimatyzacyjna” 2003, nr 12, s.448-450
strony internetowe:
[2]
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pl&sl=en&tl=pl&u=http://www.allbu
siness.com/manufacturing/food-manufacturing/3351641.html&rurl=translate.google.pl&anno=2&usg=ALkJrhi0zhK85a2K0OsZ0lrhucF5A51PrQ
[3]
http://www.avure.com/food/applications/juice-and-beverages.asp
[4]
http://finanse.wp.pl/kat,83474,title,Zywnosc-pod-
cisnieniem,wid,12067565,wiadomosc_prasa.html?ticaid=1b081
[5]
http://www.pttz.org/zyw/wyd/czas/2010,%202(69)/02_Pietrzak.pdf