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.
...
aleksandra-adamkiewicz