Politechnika Gdaoska

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 10 2. Również zakonserwowane w ten sposób mięso poddane ciśnieniu 540MPa w temperaturze 52 0 C 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 Rysunek 1 Oddziaływanie wysokiego ciśnienia na produkty żywnościowe [3] 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 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 Ciśnienie *Mpa+ Yersinia enterocolitica 275 Aeromonas hydrophila 300 Salmonella typhimurium 350 Listeria monocytogenes 375 Salmonella enteritdis 500 Escherichia coli 680 Staphylococcus ureus 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 bezpiecznie zapakowanych, spełniających wszelkie 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 400-600 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 swój smak i wygląd, następuje poprawa własności mikrobiologicznych, a także lepsze zatrzymanie wody. Mięso należy początkowo wędzid przez czas wynoszący ok. 90 minut, następnie poddad Rysunek 5 Rysunek pobrany ze strony [3] działaniu ciśnienia w wysokości 250MPa przez trzy godziny. Proces konserwacji wysokim ciśnien iem należy w tym przypadku przeprowadzad w wyższej temperaturze 20-40 0 C. 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 Rysunek 6 Rysunek pobrany ze strony [3] ta bowiem stwarza efekt łatwiejszego oddzielania mięsa od skorupy. Dodatkowo zachowane i niezniszczone zostają białka 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/335164-1.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-podcisnieniem,wid,12067565,wiadomosc_prasa.html?ticaid=1b081 [5] http://www.pttz.org/zyw/wyd/czas/2010,%202(69)/02_pietrzak.pdf