METODY UTRWALANIA I PRZECHOWYWANIA ŻYWNOŚCI.doc

Aleksandra Miałkowska

Marta Kamińska

TiR, gr. 31

METODY UTRWALANIA  I PRZECHOWYWANIA ŻYWNOŚCI

Utrwalanie albo konserwowanie żywności jest to działanie zmierzające do przedłużenia trwałości żywności poprzez:

- Niedopuszczenie do rozwoju i działalności drobnoustrojów, przez ich zabicie lub usunięcie połączone z zabezpieczeniem przed zakażeniem wtórnym,

-  Wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych, np. utleniania biologicznego, fermentacji, reakcji enzymatycznego rozpadu różnych związków organicznych oraz brunatnienia,

-  Wstrzymanie zmian fizycznych, jak zbrylania się,  żelowania, twardnienia, rozwarstwiania i in. zmian struktury oraz konsystencji,

-  Hamowanie zmian chemicznych, np. autooksydacji tłuszczu, utleniania witamin, nie enzymatycznego brązowienia,

-  Zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem różnego rodzaju szkodników, np.:

szkodników magazynowych (gryzoni, owadów, roztoczy itp.),

-  Zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami fizycznymi, chemicznymi i pochodzenia organicznego, np. kurzem, różnymi substancjami zapachowymi i barwnymi, sierścią itd.

Utrwalanie żywności osiąga się w różny sposób, wykorzystując metody: fizyczne, chemiczne i biotechnologiczne oraz kombinację (kojarzenie) tych metod. Do metod

utrwalania  żywności zaliczyć należy również odpowiednie opakowanie  żywności,

a szczególnie hermetyczne; z zastąpieniem w opakowaniu powietrza przez gazy obojętne chemicznie lub pakowane aseptycznie.

PODZIAŁ METOD UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

1. Metody fizyczne utrwalania żywności

Polegają na wykorzystaniu zjawisk fizycznych lub stosowaniu substancji zwiększających ciśnienie osmotyczne, którymi często są składniki  środków żywnościowych (sól, cukier).

Utrwalanie  środków  żywnościowych metodami fizycznymi polega na stosowaniu

w przetwórstwie wysokich i niskich temperatur, odwodnienia, solenia i cukrzenia.

UTRWALANIE NISKIMI TEMPERATURAMI

a) Chłodnictwo żywności

Stosuje się w nim temperatury w granicach od 10°C do 0°C, niektórzy podają tu szerszy zakres temperatur, od 13-16°C do punktu zamarzania  żywności, tj. do około - 2°C. Obniżenie temperatury o 10°C powoduje 2-3-krotne (średnio 2,5-krotne) zmniejszenie szybkości reakcji chemicznych. Ogólnie przyjmuje się,  że przez obniżenie pokojowej temperatury do około 0°C zmniejsza się 5-10-krotnie szybkość przemian biologicznych surowców, półproduktów i gotowych produktów żywnościowych i w takim samym stosunku przedłuża się okres ich przydatności do przerobu czy spożycia. Nie każda żywność może być chłodzona. Jeśli temperatura owoców jest np. obniżona poniżej ich specyficznego optimum, występują tzw. Uszkodzenia chłodnicze spowodowane różnymi zmianami fizjologicznymi, jak wewnętrzne lub zewnętrzne brązowienie, brak dojrzewania, plamy na skórze. Uszkodzenia obserwuje się np.: w jabłkach przechowywanych w temp. niższej niż 2-3°C, w pomidorach w temp. niższej niż 7-10°C, czy bananach w temp. niższej niż 12-13°C.

  Bardzo ważne jest, aby schłodzenie surowców żywnościowych , w których zachodzą jeszcze procesy biologiczne, nastąpiło jak najszybciej, gdyż procesy te prowadzą z reguły do niekorzystnych zmian barwy, zapachu, struktury i konsystencji i innych cech organoleptycznych, a także do wydzielania się ciepła i samozagrzewania.

b) Zamrażalnictwo żywności

Zamrażanie polega na szybkim schłodzeniu produktu do temperatury -20°C do -40°C

(ale zwykle nie poniżej -30°C i rzadko dochodzącej do -40°C) i utrzymaniu jej poniżej

-18°C w czasie całego okresu przechowywania produktów w chłodni. Zamrażanie

wstrzymuje rozwój i działanie drobnoustrojów powodujących psucie  żywności i

wywołujących zatrucia. Dzięki niskiej temperaturze znacznie zwalnia się przebieg reakcji

chemicznych oraz procesów enzymatycznych i biochemicznych, jakie zachodzą w żywności nie zamrożonej. Zamiana wody w lód, przy jednoczesnym zwiększeniu stężenia substancji rozpuszczalnych, stwarza warunki, w których drobnoustroje nie mogą się rozwijać.

UTRWALANIE WYSOKIMI TEMPERATURAMI.

a) Pasteryzacja

Pasteryzacja polega na ogrzewaniu materiału do temperatury nie przekraczającej 100°C (przeważnie 65-85°C), ma ona na celu zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych

i unieszkodliwienie form wegetatywnych innych mikroorganizmów.

Wyróżnia się następujące sposoby pasteryzacji:

-  pasteryzację niską lub długotrwałą, polegającą na ogrzewaniu w temp. 63-65°C

w czasie 20-30 minut,

-  pasteryzację momentalną, polegającą na ogrzaniu do temp. 85-90°C i natychmiastowym schłodzeniu,

-  pasteryzację wysoką w której stosuje się ogrzewanie w temp. od 85°C do prawie 100°C w czasie od co najmniej 15s do kilku, a czasem i kilkudziesięciu minut. W czasie pasteryzacji giną formy wegetatywne drobnoustrojów. Kwasy zawarte w niektórych produktach (owoce, niektóre warzywa) w czasie pasteryzacji stwarzają warunki do zniszczenia również przetrwalników bakterii. Ogrzewanie unieczynnia zawarte w produkcie enzymy, których działanie wpływa niekorzystnie na jakość otrzymanego wyrobu. Hermetyczne zamknięcie naczyń pozwala na utrzymanie produktu w warunkach beztlenowych i zapobiega wtórnemu zakażeniu.

b) Sterylizacja (wyjaławianie)

Sterylizacja; proces prowadzący do usunięcia lub zabicia wszystkich mikroorganizmów z danego środowiska, również przetrwalników. Najczęściej stosowanym czynnikiem wyjaławiającym jest wysoka temperatura.

Sterylizacja polega na ogrzewaniu produktu najczęściej w temperaturze 100-210°C. Sterylizację termiczną przeprowadza się albo stosując suche, gorące powietrze

(160-180°C, przez 1-1,5 godz.), albo gorącą parą wodną w procesie tyndalizacji w 100°C, w autoklawie w temp. 121-123°C,  przez 15-30minut, w nasyconej parze wodnej pod nadciśnieniem i atmosfery. Inne metody wyjaławiania to sączenie roztworów przez filtry bakteriologiczne. Należy jednak pamiętać, że płyny jałowione przez filtrowanie są pozbawione bakterii, ale nie wirusów, nie można więc ich nazwać jałowymi. Naczynia plastykowe, niszczone przez podwyższoną temperaturę można sterylizować chemicznie, np. stosując tlenek etylenu lub mniej szkodliwy tlenek propylenu.

Promieniowanie UV jest słabo przenikliwe, dlatego jest stosowane do jałowienia blatów stołów i powietrza w laboratoriach i innych pomieszczeniach.

W przemyśle są stosowane dwie metody tego procesu:

-  sterylizacja żywności w opakowaniach hermetycznych, czyli tzw. apertyzacja,

-  sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie.

c) Termizacja

Jest to  łagodniejsze niż podczas pasteryzacji ogrzewanie płynnej  żywności. Nie pozwala

ona na skuteczne wyeliminowanie drobnoustrojów chorobotwórczych; a jej celem jest

przedłużenie trwałości żywności, np. mleka surowego przez ogrzanie go w temp. 55-65°C

przez około 15s. Termizacja może być połączona z hermetycznym pakowaniem i stanowi

wtedy dodatkowy, bardziej efektywny, zabieg utrwalający, np. delikatnych sosów czy

niektórych przetworów mleczarskich.

UTRWALANIE PRZEZ ODWODNIENIE

a) Suszenie

Suszenie produktów ma na celu obniżenie w nich zawartości wody do 15% lub jeszcze

mniej (1-3%), dzięki czemu nie mogą zachodzić procesy enzymatyczne i procesy życiowe drobnoustrojów. Odwodnienie surowca można przeprowadzić różnymi sposobami, np.:

-  przez suszenie w podwyższonej temperaturze (odparowanie wody),

-  suszenie w przeciwprądzie gorącego powietrza drobno rozpylonych cząsteczek płynu,

-  za pomocą promieni podczerwonych,

-  suszenie próżniowe pod zmniejszonym ciśnieniem.

b) Zagęszczanie

Zagęszczanie, czyli koncentracja, polega na częściowym usunięciu wody z ciał płynnych,

zwykle do zawartości ok. 30%. Powoduje to skoncentrowanie składników suchej substancji w mniejszej masie produktu, który nosi wtedy nazwę koncentratu. Metody

stosowane do zagęszczania  żywności można podzielić na takie, w których:

  1.Zachodzi przemiana fazowa wody i maksymalne oddzielenie wody w momencie

osiągnięcia równowagi fazowej tzw. Koncentracji równowagowej; należą tutaj:

odparowanie i kriokoncentracja (zamrożenie  żywności i usunięcie z niej kryształków

lodu),

  2. Nie zachodzi przemiana faz i woda usuwana jest w tzw. koncentracji nierównowagowej; należą tutaj metody stosujące półprzepuszczalne błony (metody

membranowe, jak np. odwrócona osmoza, mikrofiltracja, ultrafiltracja).

c) Liofilizacja

Liofilizacja polega na odwodnieniu produktu przez sublimację lodu, tj. przejście wody

ze stanu stałego bezpośrednio w stan pary z pominięciem fazy ciekłej, pod zmniejszonym

ciśnieniem. Dzięki temu,  że produkt jest suszony ze stanu zamrożonego i w niskich

temperaturach to nie ulegają degradacji jego najcenniejsze składniki i właściwości:

witaminy, białka, składniki mineralne, zapach, smak, kolor. Dobrze zachowana struktura

komórkowa pozwala na szybkie ponowne uwodnienie produktu. Produkty liofilizowane są

bardzo higroskopijne i wymagają odpowiednich opakowań zabezpieczających przed

niekorzystnymi zmianami.

METODY OSMOAKTYWNE

Metody te polegają na dodawaniu do  żywności substancji podwyższających ciśnienie osmotyczne. Substancjami stosowanymi do podwyższania tego ciśnienia są: cukier (sacharoza) i sól kuchenna (chlorek sodu).

a) Utrwalanie przez solenie

Konserwujące działanie dużej ilości soli kuchennej (12-16%) polega na silnym odwodnieniu środowiska oraz samych komórek drobnoustrojów, związanym ze wzrostem

ciśnienia osmotycznego w komórce, co uniemożliwia rozwój mikroflory.

b) Utrwalanie przez zwiększenie koncentracji cukru

Koncentracja cukru powyżej 60% powoduje bardzo duże zwiększenie ciśnienia

osmotycznego i działa odwadniająco na komórki drobnoustrojów (podobnie jak solenie).

Dodatek cukru do  żywności w ilości zapewniającej jego stężenie 25-35% w środowisku

wodnym skutecznie hamuje rozwój większości bakterii, natomiast aby zahamować rozwój

drożdży trzeba zwiększyć stężenie cukru do 65%, a w przypadku pleśni nawet do

ok. 75-80%. Dlatego produkty w rodzaju marmolad lub marmoladek, zawierające zwykle 55-65% cukru, wymagają obsuszenia (powstania suchej skórki na powierzchni), co uniemożliwia powierzchniowy rozwój pleśni.

2. Metody chemiczne utrwalania żywności

Utrwalanie metodami chemicznymi polega na dodaniu do przetworów w małych dawkach

związków chemicznych, które hamują rozwój lub niszczą drobnoustroje, a nie wpływają

ujemnie na smak i zapach gotowego wyrobu oraz są nieszkodliwe dla zdrowia konsumenta.

a) Utrwalanie za pomocą chemicznych  środków konserwujących stosowanych w małych dawkach

Środków chemicznych używa się głównie do utrwalenia półprzetworów. W Polsce

są dozwolone następujące konserwanty:

-  roztwór wodny lub gazowy dwutlenku siarki (SO2) jest stosowany do

utrwalania półprzetworów owocowych (pulpy, przeciery, soki) w dawkach 0,1-0,3%. Podczas przetwarzania półprzetworów na gotowe wyroby SO2 usuwa się z produktu, lecz pewna jego część pozostaje w wyrobach gotowych. Dwutlenek siarki wstrzymuje rozwój bakterii, dzikich drożdży i pleśni;

-   kwas benzoesowy (C6H5COOH) jest słabo rozpuszczalny w wodzie i w związku z tym częściej używa się dobrze rozpuszczalną w wodzie sól sodową benzoesan sodu (C6H5COONa). Stosowany jest do zabezpieczenia powierzchni marmolady  przed rozwojem pleśni. Dozwolona dawka wynosi 0,1%;

-  kwas mrówkowy (HCOOH) hamuje rozwój drożdży i pleśni, jest stosowany do

utrwalania półprzetworów w dawkach 0,1-0,15%;

-  kwas sorbowy (CH3-CH=CH-CH=CH-COOH) lub jego sole działają hamująco

na rozwój drożdży i pleśni. Dozwolona dawka wynosi 0,1%.

b) Utrwalanie za pomocą kwasów organicznych

Czynnikiem konserwującym w marynowanych owocach i warzywach jest kwas octowy

dodany do przetworów, często z domieszką kwasu mlekowego. Stężenie kwasu

w marynatach  łagodnych wynosi 0,45-0,80%, w  średnio ostrych 1-1,5%, w ostrych do

3%. Marynaty utrwala się za pomocą pasteryzacji. Mają one charakter używek. Marynaty z  owoców wymagają dodatku 10-25% cukru, do marynat warzywnych cukier dodaje się w małych ilościach.

c) Utrwalanie za pomocą kwasów nieorganicznych

Zastosowanie kwasów nieorganicznych  jest bardzo ograniczone. Sprowadza się ono

w praktyce do ukwaszania, a tym samym i utrwalania różnych napojów chłodzących,

zwykłych i gazowanych przez dodanie do nich kwasu o-fosforowego lub dwutlenku węgla.

Kwas o-fosforowy dopuszczalny jest u nas jako dodatek do napojów typu Cola, w ilości

0,6 g/l. Nawet w tak małej dawce może on skutecznie obniżyć pH środowiska i hamować,

czy nawet uniemożliwić rozwój bakterii i drożdży.

Dwutlenek węgla CO2 stosuje się do różnych napojów gazowanych (np. wody sodowej,

wód mineralnych). W roztworach alkoholowych wysyconych CO2 dodatkowe

konserwujące działanie spowodowane jest połączeniem CO2 i alkoholu.

d) Wędzenie

Wędzenie jest to specyficzny rodzaj utrwalania mięsa, w którym produkt poddaje się

działaniu ciepła i związków chemicznych zawartych w dymie otrzymanym podczas

spalania drewna. Fenole i aldehydy znajdujące się w dymie zwalniają procesy autolityczny w produkcie oraz działają bakteriobójczo na mikroflorę. W czasie wędzenia obsycha powierzchnia produktu oraz osiadają na niej składniki dymu, tworząc warstwy silnie nasycone o intensywnej barwie, zapachu i połysku. Z technologicznego punktu widzenia rozróżnia się wędzenie zimne w temperaturze 16-22°C, ciepłe w temperaturze 22-40°C

i gorące w temperaturze 45°C.

e) Peklowanie

Peklowanie polega na poddaniu mięsa działaniu mieszanki peklującej, w skład której

wchodzą: sól, azotany, azotyny, cukier, kwas askorbinowy oraz inne składniki. Proces

peklowania przeprowadza się metodą na sucho, na mokro i mieszaną. Mięso peklowane

odznacza się charakterystyczną różową barwą, utrzymującą się po ugotowaniu,

przyjemnym smakiem oraz aromatem.

3. Metody biologiczne utrwalania żywności

a) Kiszenie

Czynnikiem utrwalającym podczas kiszenia jest kwas mlekowy wytwarzany przez bakterie kwasu mlekowego z cukru znajdującego się w produkcie. Oprócz bakterii kwasu

mlekowego w procesie kiszenia biorą udział również inne bakterie i drożdże wytwarzające

alkohol. Trwałość produktów kiszonych uzyskuje się przy pH poniżej 3,5 oraz kwasowości ogólnej 1-1,8%. Powstający w czasie fermentacji mlekowej kwas mlekowy chroni produkt przed gniciem, nie zabezpiecza natomiast przed pleśnieniem. Kiszonki należy chronić przed rozwojem pleśni przed odcięcie dostępu tlenu i stosownie  możliwie niskiej temperatury przechowywania (0-10°C). Do produktów przeznaczonych do kiszenia dodaje się soli kuchennej nie tylko ze względów smakowych. Pobudza ona wydzielanie soku, co przyspiesza jego mieszanie się z płynem zewnętrznym. Sól kuchenna dodana w ilości około 3% przyspiesza rozwój bakterii kwasu mlekowego i osłabia działalność bakterii niepożądanych.

4. Utrwalanie  żywności metodami niekonwencjonalnymi i metodami skojarzonymi

a) Metody niekonwencjonalne utrwalania żywności

Są to metody nietypowe, z reguły nowoczesne, z wykorzystaniem najnowszych urządzeń

technicznych. Przykładowo, są to metody wykorzystujące w celu utrwalania żywności:

-  promieniowanie jonizujące,

-  promieniowanie nadfioletowe,

-  drgania dźwiękowe i naddźwiękowe,

-  wysokie hydrostatyczne ciśnienie (HHP),

-  pulsujące pole magnetyczne,

-  pulsujące pole elektryczne,

-  pulsujące światło.

b) Skojarzone albo kombinowane metody utrwalania żywności

Są to metody (procesy technologiczne), w których wykorzystuje się nie jeden czynnik

konserwujący (oziębienie, ogrzewanie, odwodnienie, zakwaszanie itd.) ale więcej, przy

czym czynniki te mogą występować jednocześnie, bądź następować po sobie, stanowiąc

kolejne bariery, przeciwdziałające szkodliwemu działaniu drobnoustrojów i innych

czynników destrukcyjnych. Metoda kombinowana, nazywana też technologią płotków daje dobre wyniki w utrwalaniu  żywności, gdyż wykorzystuje się w niej bardzo skuteczne

sumaryczne działanie wielu czynników konserwujących, z których każdy oddzielnie nie

jest w stanie zagwarantować pożądanej trwałości i jakości żywności.

...