Nowe technologie konserwacji żywności z wykorzystaniem

POLITECHNIKA GDAŃSKA
WYDZIAŁ MECHANICZNY
Specjalność:
SYSTEMY I URZĄDZENIA CHŁODNICZNE I KLIMATYZACYJNE
WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAśANIA
Temat: Nowe technologie konserwacji Ŝywności z wykorzystaniem wysokich ciśnień
Wykonał:
Robert Świtała SUChiK
PODZIAŁ PRACY:
1. Wprowadzenie
2. Metody konserwacji Ŝywności
3. Krótka historia konserwacji Ŝywności metodą wysokich ciśnień
4. Wpływ technologii HHP na produkty
5. Urządzenie technologiczne
6. Zalety i wady
7. Bibliografia
1. Wprowadzenie
Pojęcie konserwowania Ŝywności oznacza metody, które mają na celu zachowanie i
utrzymanie Ŝywności w niezmienionym stanie poprzez zabezpieczenie jej przed
niekorzystnym wpływem czynników chemicznych (utlenianie), fizycznych (temperatura,
światło) lub biologicznych (mikroorganizmy). Utrwalanie Ŝywności pozwala na przedłuŜenie
jej okresu przydatności do spoŜycia, dzięki czemu jest ona dostępna przez cały rok, a nie
tylko sezonowo. Tak więc główną funkcją utrwalania Ŝywności jest spowolnienie procesu
psucia oraz zapobieganie wszelkim zmianom smaku, zapachu, a w niektórych przypadkach,
równieŜ wyglądu. Cel ten moŜliwy jest do zrealizowania poprzez zastosowanie róŜnych
metod utrwalania Ŝywności;
2. Metody konserwacji Ŝywności
a) Fizyczne metody konserwacji Ŝywności z wykorzystaniem niskich temperatur
o Chłodzenie i zamraŜanie
b) Fizyczne metody konserwacji Ŝywności z wykorzystaniem wysokich temperatur
o Pasterylizacja
o Sterylizacja
o Suszenie
o Tyndalizacja
c) Chemiczne metody konserwacji
o Cukrzenie
o Solenie
o Marynowanie
o Peklowanie
o Środki konserwujące
d) Fizykochemiczne metody konserwacji
o Wędzenie
e) Biologiczne metody konserwacji
o Kwaszenie
f) Nowoczesne metody konserwacji
o Radiacyjne metody konserwacji
o Drgania dźwiękowe i naddźwiękowe jako czynnik konserwujący
o Mechaniczne metody konserwacji Ŝywności
Usuwanie drobnoustrojów metodą filtrowania
Usuwanie drobnoustrojów metodą wirowania
Niszczenie drobnoustrojów przy pomocy wysokich ciśnień
o Usuwanie pewnych składników niezbędnych dla drobnoustrojów
o Skojarzone metody utrwalania Ŝywności
3. Krótka historia konserwacji Ŝywności metodą wysokich ciśnień
Po raz pierwszy wpływ wysokiego ciśnienia hydrostatycznego wykazał B. Hite juŜ w
1899 roku. Poddawał on mleko ciśnieniu 680 MPa w temperaturze pokojowej w ciągu 10
min i stwierdził, Ŝe liczba Ŝywych drobnoustrojów zmniejszyła się w nim z 10 000 000 do
100. RównieŜ mięso poddawane ciśnieniu 540 MPa w temp 52ºC w ciągu 1 godziny nie
wykazywało zmian mikrobiologicznych w czasie 3-tygodniowego przechowywania. W
następnych latach prowadzono badania nad wpływem wysokiego ciśnienia m.in. na białka,
enzymy, elementy strukturalne komórki i na całe drobnoustroje.
Pierwsze komercyjne zastosowanie wysokiego ciśnienia w technologii Ŝywności miało
miejsce stosunkowo niedawno. Po raz pierwszy w roku 1990 ukazał się na rynku w Japonii
dŜem utrwalony technologią wysokich ciśnień, a w następnym roku dalsze produkty
spoŜywcze, jak jogurty owocowe, galaretki owocowe, przyprawy majonezowe do sałatek itp.
W 1991 roku zainstalowano takŜe w Japonii pierwszą półautomatyczną linię do produkcji
soków cytrusowych. Od tej chwili moŜna więc mówić o nowej technologicznej metodzie
utrwalania Ŝywności wykorzystującej wysokie ciśnienie hydrostatyczne, tzw. technologii
HHP (High Hydrostatic Pressure);
4. Wpływ technologii HHP na produkty
Produkty poddawane wysokiemu ciśnieniu zachowują swój kształt i strukturę oraz (co jest
bardzo atrakcyjną cechą technologii HHP) właściwości organoleptyczne, zwłaszcza barwę i
aromat.
Rys. 1 Obumieranie drobnoustrojów pod wpływem wysokiego ciśnienia wg [2]
Niekorzystne działanie HHP na drobnoustroje, podobnie jak chemicznych środków
konserwujących, polega na zmianach morfologicznych komórki, uszkodzeniu mechanizmu
genetycznego, wywołaniu niekorzystnych reakcji biochemicznych oraz zmian w błonie
komórkowej i błonie form przetrwalnikowych.
Ogólnie to działanie destrukcyjne jest tym większe, im wyŜsze jest ciśnienie i im dłuŜszy
czas trwania ciśnienia, chociaŜ są wyjątki od tej reguły, wskazujące na złoŜony charakter
oporności drobnoustrojów na wysokie ciśnienie.
Względnie najbardziej wraŜliwe na działanie wysokiego cieśnienia są wygenerowane
komórki bakterii Gram-ujemnych. Ciśnienie hydrostatyczne powyŜej 100 MPa powoduje
gwałtowną ich inaktywację. Wytrzymalsze są na ogół bakterie Gram-dodatnie, a zwłaszcza
formy przetrwalnikowe. Doniesienia literaturowe wskazują, Ŝe niektóre przetrwalniki mogą
wytrzymać ciśnienie nawet 1200 MPa, natomiast łagodne ciśnienie hydrostatyczne rzędu 25
MPa moŜe przyspieszyć kiełkowanie przetrwalników.
DroŜdŜe i pleśnie charakteryzują się opornością pośrednią pomiędzy opornością bakterii
Gram-ujemnych i Gram-dodatnich.
Czynniki hamujące rozwój drobnoustrojów, jak ogrzewanie, małe pH czy zmniejszona
aktywność wody na ogół zwiększają efekt niszczący HHP.
5. Urządzenie technologiczne
Typowa linia HHP (rys. 2) składa się z komory ciśnieniowej z zamknięciem, z układu
wytwarzającego wysokie ciśnienie, urządzeń do kontrolowania temperatury i do
transportowania materiału do i z komory. NajwaŜniejszym urządzeniem jest grubościenna
komora ciśnieniowa, którą stanowi monolityczny zbiornik zbudowany ze stopu stali o
wysokiej wytrzymałości mechanicznej. W komorze znajduje się ośrodek (medium)
przenoszący cieśnienie. Jest nim zwykle woda destylowana. Urządzenie pracuje okresowo, w
jednym cyklu wykonuje następujące czynności: załadunek i zamknięcie komory, wytworzenie
ciśnienia (i ewentualne ogrzanie komory), utrzymanie ciśnienia przez zaprogramowany czas,
redukcja nadciśnienia, otwarcie komory i jej wyładunek.
Rys. 2 Zintegrowany
system maszyn i urządzeń
występujący w
technologii HHP wg [1];
1-automatyczna prasa,
2-urządzenie do
załadowania pojemnika
do naczynia
wysokociśnieniowego,
3-urządzenie do
napełnienia pojemnika,
4-kabina do mycia,
5-kabina do suszenia,
6-automat do
zdejmowania pojemnika
z transportera,
7-transporter,
8-pojemnik;
Wysokie ciśnienie w komorze moŜe być uzyskiwane:
a) Sposobem bezpośrednim przez spręŜenie medium za pomocą tłoka (rys. 3a),
stosowane zwykle w urządzeniach laboratoryjnych i półtechnicznych
b) Sposobem pośrednim za pomocą pompy (rys. 3b), stosowanym w urządzeniach
technicznych
Rys.3 Sposoby
wytwarzania ciśnienia
w HHP wg [1]:
a)ciśnienie
bezpośrednie,
b)ciśnienie pośrednie;
1-tłok,
2-obudowa prasy,
3-komora ciśnieniowa,
4-zamknięcie dolne,
5-zamknięcie górne,
6-pompa,
7-zbiornik z wodą;
Po uzyskaniu wymaganego ciśnienia w komorze zatrzymuje się tłok lub zamyka zawory,
co umoŜliwia utrzymanie stałego ciśnienia przez poŜądany czas, bez dalszego nakładu
energii.
6. Zalety i wady
ZALETY:
Zwiększenie trwałości produktów w wyniku niszczenia drobnoustrojów
Modyfikacja biopolimerów, np. białek
Aktywizacja jednych enzymów i inaktywizacja innych
Ukierunkowanie odpowiednich przemian, np. usuwanie białek powodujących alergię u
konsumentów
Zachowanie dobrej jakości organoleptycznej, zwłaszcza barwy i zapachu, wynikające
z tego, Ŝe w metodzie HHP nie uszkadza się wiązań kowalencyjnych
Zwiększenie dyspozycyjności produktu, poprzez zmianę jego zwartości, temperatury
zamarzania i topnienia
WADY:
DuŜa odporność przetrwalników bakterii na działanie wysokich ciśnień i związane z
tym bezpieczeństwo Ŝywnościowe
DuŜy nakład inwestycyjny
DuŜe późniejsze nakłady eksploatacyjne
7. Bibliografia
[1]
Pijanowski E. i in.: „Ogólna technologia Ŝywności” Warszawa, WNT 2004;
[2]
Kulisiewicz L.: Konserwacja Ŝywności metodą wysokich ciśnień, „Technika
chłodnicza i klimatyzacyjna” 2003, nr 12, s.448-450;
Strony internetowe