Přednáška 10 - Ústav konzervace potravin

10.5.2016
Konzervace sníženou
teplotou
Historie
•
•
40000 př. n. l - přirozené zmrazování
10000 př. n. l. - přirozené zmrazování
Římané - ukládání v ledu
1840 vynález chladicího stroje
1880 Evropa - používání chladících strojů na lodích a ve vlacích pro
transport masa a ryb
80.l. 19.stol. – vyrobena první domácí chladnička
konec 19.stol. -zahájena průmyslová výroba chladniček
•
2.svět.válka – USA - rychlý rozvoj chladírenství a mrazírenství
v průmyslovém zpracování potravin
•
Po druhé světové válce – postupné rozšíření chladniček a mrazniček
v domácnostech
•
60.-70.l. 20.stol. – vzrůst popularity chlazených mražených potravin
•
80 l. 20 stol. – rozvoj postupů umožňujících prodloužení trvanlivosti
potravin (zdokonalování metod zmrazování, použití pro kyslík
nepropustných obalových materiálů, zdokonalení postupů vakuového
balení a dalších.)
•
•
Klasifikace mikroorganismů podle teploty růstu
Podmínky
Skupina
Termofilní mikroorganismy
Optimální teplota růstu je kolem 55 ° C
Rozsah růstů v rozmezí 45 až 70 °C
Minimální teplota růstu 30 – 40°C
Mezofilní mikroorganismy
Optimální teplota růstu je kolem 35 ° C,
Rozsah růstu mezi 10 a 45 °C,
Minimální teplota 5 – 10°C
Optimální teplota 20 – 30° C,
Minimální teplota <0 až 5°C
Psychrotrofní mikroorganismy
Optimální teplota růstu je 12 až 18 ° C,
Rozsah růstu mezi – 5 až 20 °C,
Minimální teplota <0 až 5 °C
Psychrofilní mikroorganismy
Nahrazení klasických metody konzervace – termosterilace
Zvýšení se podílu pasterovaných produktů skladovaných za
chladírenských podmínek.
Minimální teploty růstu a produkce toxinů potravinářsky významných
mikroorganismů a některých patogenních mikroorganismů
Teplota (°C)
Rody a druhy mikroorganismů (projev)
+15
Clostridium perfringens (produkce toxinů)
+12
Bacillus cereus
+10
Bacillus, Clostridium, Clostridium botulinum A,B (produkce toxinů),
Staphylococcus aureus (produkce toxinů)
+8,7
Staphylococcus (rozmnožování, růst)
+ 8,5
Clostridium perfringens (rozmnožování, růst)
+7
Proteus, Escherichia
+5
Micrococcus, Citrobacter, Salmonella (rozmnožování, růst), Vibrio
parahaemolyticum, S. aureus (rozmnožování, růst)
3,3
Clostridium botulinum E, B* (produkce toxinů)
2
B. thermosphacta, Yersinia enterolytica, Aeromonas hydrophila
0
Lactobacillus*, Streptococus*, Micrococcus*, Brochotris thermosphacta*,
Klebsiella, Enterobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Aermonas hydrophila
-2
B. thermosphacta, Yersinia enterocolytica, Aeromonashydrophila
-4
Pseudomonas fluorescens, P. putida
-5
Pseudomonas*, Acinetobacter*, Flavobacterium*, Moraxella
-6
Pseudomonas fragi, P. putrefaciens
-7
Kvasinky
-8
Mucor*, Rhizopus*, Thamnidium*
-12
Cryptococcus, Cladosporium
-18
Růstové křivky pro bakterii Listeria monocytogenes
při teplotách 1°C, 4°C, 7°C, 10°C; pH=6; aw=0,98
Počet mikroorganismů (log10 CFU/g)
•
•
•
•
•
Chlazení a uchování v chladu
10
10 °C
8
6
4 °C
7 °C
4
1 °C
2
0
100
200
300
400
500
600
700
Čas (h)
Fusarium*, Penicillium*
6
*) jednotlivé rody nebo kmeny
1
10.5.2016
Rozdělení chlazených potravin
podle teplot
Chlazení a uchování v chladu
1.
Teplota skladování −1°C až +1°C
(syrové ryby, syrové maso, mleté maso, polotovary ze syrového
masa)
2.
Teplota skladování 0°C až 5°C
(tepelně opracované maso, mléko, smetana, jogurt, majonézové
saláty, sendviče, syrová těsta, pizza)
3.
Teplota skladování 0°C až 8°C
(trvanlivé salámy, tepelně opracovaná masa, máslo, tuky, tvrdé
sýry, vařená rýže, ovocné šťávy, ovoce)
Použití nižších teplot do bodu tuhnutí vody („bod mrazu“) v potravině
za normálního tlaku tj. asi −1°C
Proces zahrnuje:
• rychlé zchlazení
• snížení teploty potraviny mimo rozsah optimálních teplot mezofilní
mikroflóry
• pozvolnější dochlazení na teploty kolem 0°C
• chladírenské skladování
Kombinace s dalšími postupy úchovy potravin:
• pasterace
• různé formy balení
• balení v modifikované nebo řízené atmosféře
• snižování aw
• chemoanabiosa
Rozdělení chlazených potravin
podle charakteru produktu
• Dýchající potraviny – rostlinná pletiva
(ovlivňování mikrobiologických změn a fyziologických
procesů živého plodu)
Dýchající potraviny
• Plody ovoce, zeleniny, části rostlin
• Nebyly tepelně nebo jinak opracovány
• Probíhají do určité míry metabolické procesy charakteristické
pro rostlinné pletivo
• Nedýchající potraviny - zpracované potraviny
(tlumení mikrobiologických procesů)
• Zabránění změnám – fyziologickým, nežádoucím enzymovým,
chemickým a zejména mikrobiologickým.
• Rychlost všech uvedených procesů je závislá na teplotě a také
na dalších faktorech jako jsou:
Faktory
•
Teplota
•
Druh ovoce nebo zeleniny, odrůda
•
Část rostliny (rychleji rostoucí části rostlin mají rychlejším metabolismus než
pomalu rostoucí části rostlin)
•
Stav plodiny po sklizni (míra mechanického poškození, mikrobiologické
kontaminace, stupeň zralosti atd.)
•
Teplota při sklizni, podmínky skladování, transportu, prodeje (zejména
teplota)
•
Relativní vlhkost vzduchu při skladování, dopravě a prodeji
12
2
10.5.2016
Dýchací křivky
Klimakterické plody
jablka, hrušky, švestky, meruňky, broskve, nektarinky,
rajčata, avokádo, banány, kivi, mango, papaya,
passion fruit, kaki, meloun cukrový, fíky
Klimakterické
Neklimakterické plody
třešně, višně, jahody, maliny, ostružiny, hrozny
vodní meloun, okurky, papriky, lilek, tykev, citrusy
ananas, liči, carambola, granátové jablko, datle
14
13
Optimální podmínky skladování vybraných druhů ovoce a zeleniny
Produkt
Banány
Teplota
Teplota (°C)
Relativní vlhkost vzduchu (%)
Trvanlivost (d)
11–15,5
85–90
7–10
Brambory
3–10
90–95
150–240
Brokolice
0
95
10–14
Broskve
−0,5–0
90
14–30
Celer
0
95
30–60
Citrón
10–14
85–90
30–180
Fazole (lusky)
7
90–95
7–10
Hlávkový salát
14–20
0–1
90–100
Houby
0
90
Jahody
3–4
−0,5–0
90–95
5–7
Lilek
7–10
90–95
7–10
Limeta
9–10
85–90
40–140
Meruňky
-0,5–0
90
7–14
Mrkev
0
98–100
28–42
Okurky
10–15
90–95
10–14
4–10
Rajčata
85–90
4–7
Špenát
0
95
10–14
Švestky
−1–0
90–95
14–30
−1
90–95
14–20
4–10
80–90
14-20
Višně
Meloun
(watermelon)
16
Bilance tepla
Ověření dostatečnosti výkonu chladícího zařízení
Odhad rychlosti dosažení požadovaných cílových teplot
Rychlost ohřívání prostoru chladírny vzduchem zvenčí - empirický vztah pro rozdíly
teplot od 22 do 67 °C:
kde w je šířka dveří (m), Δt rozdíl teploty uvnitř a vně boxu (°C), h výška dveří (m).
Zdroje tepla uvnitř chlazeného prostoru
Teplo generované pracovníky (příspěvek tepla na pracovníka asi 293 W,
teplo generované pracovníky vzrůstá s klesající teplotou)
Teplo generované dýcháním produktů.
Výpočet respiračního tepla:
17
kde: kde q je respirační teplo (mW/kg), t je teplota (°C), a a b jsou empirické konstanty,  je
18
čas
3
10.5.2016
Teplo vytvořené dýcháním
Nedýchající potraviny - zpracované potraviny
•
Tepelně opracovaná masa a masné výrobky, mléčné výrobky, syrová
těsta, polotovary, lahůdky atd.
•
Zpomalení nežádoucích chemických případně enzymových změn.
•
Zamezení růstu termofilní a mezofilní mikroflóry
•
Významné mikroorganismy - schopny růstu při teplotách pod 5°C
•
Patogenní nebo kazící mikroorganismy - pomnožení při jakémkoliv
zvýšení teploty potraviny (nedodržení technologického postupu,
přerušení chladícího řetězce apod.)
•
Výroba a manipulace z chlazenými potravinami – riziková
•
Nutné důsledné dodržování správné výrobní a hygienické praxe
(GMP/GHP)
•
Uplatňování preventivních opatření - funkční systémem kritických
bodů (HACCP).
20
19
Chladiva - přehled
Mechanické chladící zařízení
F-plyny
NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY (EU) č.
517/2014 ze dne 16. dubna 2014 o fluorovaných skleníkových plynech
Chladiva - regulace
Hypobarické chlazení
Proces zahrnuje
• Zchlazení produktu
Vlhké produkty – po umytí – umístění do prostoru s nižším
tlakem
(cca 0,5 kPa) – nižší tlak  rychlejší odpařování vody
z povrchu potraviny - výparné teplo potřebné k odpaření je
odebíráno z produktu  ochlazení produktu
Odpaření vody odpovídající cca 1 % hmotnosti vlhkého produktu
– snížení teploty produktu asi o 5 °C.
• Hypobarické skladování – snížený tlak a chladírenské teploty
řízená atmosféra -nižší tlak kyslíku
.
Použití
Potraviny s velkým povrchem - listová zelenina - hlávkový salát, zelí…
Rychlé ochlazení sklizeného ovoce a zeleniny v tropických oblastech
Řezané květiny
NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU
A RADY (EU) č. 517/2014 ze dne 16. dubna
2014 o fluorovaných skleníkových plynech
23
.
4
10.5.2016
Kryogenní chlazení
Imerzní chlazení
Chladivo – voda – hydrocooling - ponoření do chlazené vody
• plody ovoce a zeleniny - ponoření do chlazené vody
• sýry - namáčení do chlazeného solného nálevu
Vychlazená voda - chladivo ve výměnících
• kontinuální pastéry
Kryogenní chladivo
• změna skupenství -skupenské teplo se odebere z ochlazované potraviny
• ohřev chladiva - odebere z ochlazované potraviny
Chladiva
• tuhý oxid uhličitý (suchý led) – zlomky nebo pelety – nerovnoměrné chlazení
• kapalný oxid uhličitý- vstřikován do proudu vzduchu a vytváří "sníh„ rychlá sublimace
• kapalný dusík
Použití chladiva přímo do potraviny nebo na zabalený výrobek.
Sublimační teplo: tuhý oxid uhličitý 352 kJ/kg při teplotě −78,5 °C
Výparné teplo: kapalný dusík 358 kJ/kg při teplotě196 °C
Celkový chladicí účinek tuhého nebo kapalného oxidu uhličitého – asi 565 kJ/kg
Celkový chladicí účinek kapalného dusíku – asi 690 kJ/kg.
• výměníky se stíraným povrchem (výroba másla nebo ztužených tuků).
Chladírenské skladování
– podmínky skladování
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Chladírny s nuceným oběhem – kondenzace vody z chlazeného vzduchu na deskách
výparníku  vysušování prostředí chladírny nebo chladicího boxu  potraviny mohou
vysychat
Chladírny bez nuceného oběhu – „teplý“ vlhký vzduch  kondenzace vodní páry
na výparníku  stékající kondenzát - významný zdroj mikrobiologické kontaminace
potravin
Sklady – chlazení – proudící chlazený vzduch
Teplota skladu – trvale pod stanovenou hodnotou
Tepelné vlastnosti skladu a zařízení
Velikost vsádky
Způsob použití skladu (frekvence otvírání a vstupu do chlazeného prostoru, teplota
zaváženého zboží …)
Charakter chlazených potravin (dýchající produkty - kompenzace tepla vznikajícího
dýcháním).
Vlhkost – dýchající potraviny
Vliv chlazení na potraviny
•
zpomalení chemických, enzymových a fyzikálních změn
•
fyziologické procesy u dýchajících potravin
•
ztuhnutí tuků
•
enzymové reakce
•
autooxidace, warm-over-flavour (WOF)
•
retrogradace škrobu a ztráta křehkosti pečiva
•
migrace oleje z majonézy do zeleniny (zelí, salát) a změna jejich textury
•
synereze šťávy a omáček v důsledku změn konzistence škrobu
•
odpařováním vody u nezabalených potravin
•
nutriční změny - nejsou příliš významné
Ztráty vitamínů během chladírenského
skladování potravin
5