egzamin-1, Studia, I o, rok III, sem V, Ogólna technologia żywności [egz]


Rozdzielanie zawiesin i emulsji, piany i aerozole (rozdzielamy wykorzystując różnice gęstości fazy rozproszonej i ciągłej).

1.Metody sedymentacyjne

polegają na samoczynnym rozwarstwianiu się zawiesin w skutek różnic gęstości cząstek zawieszonych(ośrodka zdyspergowanego) w stosunku do gęstości ośrodka dyspersyjnego(wody lub soku komórkowego). Rozdzielanie następuje przy pomocy sił ciężkości. Rozdzielone fazy odseparujemy przy pomocy lewarów. Przykładem tego typu jest stosowany dawniej sposób oddzielania śmietanki od mleka chudego przez pozostawienie mleka przez kilka godzin ,co umożliwia uformowanie się górnej warstwy śmietany o zaw.15-20% tł. d = 0,91 - 0,93 oraz dolnej warstwy mleka chudego o zaw. 0,5-1 % tł. d = 1,035 g/cm3. Oddzielanie wody owocowej z owocowego mleczka krochmalowego w odstojnikach.

2. Flotacja

Elektroflotacja - polega na elektrolizie ścieków, na elektrodach powstaje gaz, który wnosi cząsteczki zanieczyszczeń do góry. Jest procesem odwrotnym do sedymentacji, stosowanym do zagęszczania osadów w oczyszczalniach i usuwania z nich tłuszczu. Wykorzystujemy różnicę gęstości, interesuje nas faza lżejsza od środowiska wodnego, która gromadzi się na górze.

W mieszaczach flotacyjnych osad w wyniku flotacji wypływa ku górze, a woda zawarta w osadzie oddziela się w dolnej części zagęszczacza. Flotację uzyskuje się bądź przez podgrzanie osadu do temp. 35° C i w wydzieleniu w ten sposób pęcherzyków gazów o flotującym działaniu bądź przez wprowadzenie do osadu -bezpośrednio przed doprowadzeniem go do zagęszczacza-powietrza pod ciśnieniem. Po wprowadzeniu osadu wraz z rozpuszczonym w nim powietrzem do bezciśnieniowego zbiornika ( zagęszczacza) wydzielają się pęcherzyki powietrza powodując proces flotacji cząstek osadu.

3.Filtracja

Filtracją nazywa się proces rozdzielania układów niejednorodnych, czyli proces oddzielania cząstek fazy rozproszonej od cieczy stanowiącej fazę rozpraszającą. Oddzielanie faz zachodzi w czasie przepływu cieczy przez powierzchnię porowatą, na której zatrzymują się cząstki ciała stałego o średnicy większej od średnicy otworów przegrody. Przepływ cieczy odbywa się w wyniku różnicy ciśnień po 0bu stronach przegrody i zależy 0d wielkości otworów przegrody, która stwarza opór hydrauliczny przepływającej cieczy.

Rodzaje filtracji

Rodzaje filtrów

Prędkość filtracji zależy od:

-właściwości przegrody porowatej,

-właściwości oddzielanego osadu, jego ściśliwości, porowatości,

- temperatury filtrowanej zawiesiny,

- ciśnienia podczas procesu filtracji.

Przykłady: oddzielanie brzeczki piwnej od reszty chmielu; produkcja soków owocowych; oddzielanie wina od resztek drożdży; wydzielanie drożdży z mleka drożdżowego; filtracja drożdży podczas uzdatniania; filtracja ścieków.

4.Rozdzielanie metodą wirowania

Metodą wirowania rozdziela się pod działaniem siły odśrodkowej, mieszaniny niejednorodne ciał stałych z cieczami, cieczy z cieczami lub mieszaniny dwóch cieczy z ciałem stałym. Rozdział faz następuje przez wprowadzenie mieszanin w ruch obrotowy, dzięki czemu cząsteczki cięższe są odrzucane z większą siłą ku obwodowi, a cząsteczki lżejsze układają się w warstwie bliższej osi obrotu.

Wirówki: 1.sedymentacyjne (okresowe, półciągłe, ciągłe); filtracyjne; talerzowe 2. odtłuszczające otwarte; zamknięte; hermetyczne.

Funkcje wirówek:

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Destylacja- nazywamy proces rozdzielenia mieszaniny ciekłej, składającej się z dwóch lub większej liczby lotnych składników.

Stosunek zawartości alkoholu w parze do zawartości alkoholu w cieczy nosi nazwę współczynnika lotności alkoholu etylowego Kα.

Zanieczyszczenia surówki można podzielić na:

Do przedgonów zalicza się te związki, które są bardziej lotne niż etanol (np. aldehyd octowy i octan etylu), a ich temp. wrzenia jest niższa niż etanolu.

Niedogony mają temp. wrzenia wyższą od etanolu, a mniejszą lotność (np. wyższe alkohole).

Zanieczyszczenia o charakterze pośrednim trudno oddzielić od etanolu(np. izomaślan i izowalerian etylu).

Możliwości oddzielenia zanieczysz. określa również współ. rektyfikacji K, czyli stosunek współczynnika lotności określonego składnika i współczynnika lotności alkoholu etylowego.

Metody destylacji

1.Destylacja prosta

Destylacja prosta polega na ogrzewaniu mieszaniny cieczy do wrzenia pod stałym ciśnieniem i skropleniu powstających oparów

W destylacji prostej z deflegmatorem destylat zawiera więcej składnika niżej wrzącego . W metodzie tej następuje częściowe skroplenie pary zawierającej składnik niżej wrzący, wskutek czego pozostająca faza wzbogaca się w składnik wyżej wrzący. Częściowe skraplanie zachodzące w deflegmatorze połączone ze zmianą składu faz nazywa się deflegmacją. Tworząca się faza ciekła nosi nazwę flegmy.

2. Destylacja wielokrotna (rektyfikacja)

Przy częściowym odparowywaniu mieszaniny cieczy i częściowym skropleniu

oparów można stosunkowo dokładnie rozdzielić ciecze, jeżeli różnica temperatur wrzenia składników jest znaczna. Gdy w skład mieszaniny wchodzi kilka cieczy o zbliżonych temperaturach wrzenia, dokładny rozdział cieczy jest możliwy jedynie wówczas, gdy czynność odparowywania i skraplania oparów powtórzymy wielokrotnie. Wielokrotna destylacja prosta nosi nazwę rektyfikacji.

3.Destylacja prosta pod zmniejszonym ciśnieniem

Podczas destylacji mieszaniny cieczy pod zmniejszonym ciśnieniem obniża się temperaturę wrzenia cieczy, co zapobiega rozkładowi substancji termolabilnych. Skraplacz (chłodnica) jest połączony z pompą próżniową, usuwającą nie skroplone gazy. Zachodzi przy tym naruszenie równowagi fazowej.

4.Destylacja z parą wodną

Podczas destylacji cieczy nierozpuszczalnych w wodzie przez wprowadzenie pary do kotła destylacyjnego lub wprowadzenie wody wraz z destylowaną cieczą do kotła i ogrzewanie możemy oddestylować związki w niższej temperaturze niż temperatura wrzenia czystego związku, pod warunkiem jednak, że są one lotne z parą wodną, tzn. wykazują pewną prężność swych par w temp. poniżej 1000C.

5.Destylacja równowagowa

Destylacja równowagowa jest to proces destylacji, w którym faza ciekła i parowa kontaktują się ze sobą przez cały czas trwania odparowania, a dopiero na jego końcu się rozdzielają. Ciecz, zawierająca składniki o różnej lotności dopływa do wymiennika ciepła, w którym ogrzewa się i odparowuje. Wypływająca z podgrzewacza mieszanina pary i cieczy dopływa do parownika, w którym następuje natychmiastowe rozdzielenie mieszaniny na ciecz i parę, które przestają kontaktować się ze sobą.

6.Destylacja cząsteczkowa (molekularna)

Destylację cząsteczkową stosuje się do rozdzielania mieszanin związków o dużym ciężarze cząsteczkowym, nieodpornych na działanie wyższych temperatur i tlenu z powietrza. W destylacji molekularnej rolę podstawową odgrywają : następujące czynniki:

- sprawne usuwanie substancji ubocznych (wody, gazów, łatwo poruszającej cieczy), przeciwdziałających destylacji molekularnej.

7.Destylacja azeotropowa

Metodą rektyfikacji nie można otrzymać 1000 alkoholu etylowego, ponieważ tworzy on z wodą mieszaninę azeotropową (95,57% wag. wodny roztwór etanolu), który destyluje bez zmiany składu.

Destylacja azeotropowa polega na dodaniu do układu składnika, który tworzy ze składnikami cieczy surowej jeden lub kilka azeotropów i występuje na większości półek kolumny w większym stężeniu niż wynika to z prawa Raoulta.

Czynniki azeotropowe powinny spełniać następujące warunki:

- mieć niskie ciepło parowania oraz porywać jak największą ilość wody i jak najmniejszą alkoholu

- łatwo oddzielać się od wody i alkoholu,

- być tanie i łatwe do otrzymania,

- nie wywoływać korozji aparatury,

- wykazywać możliwie dużą różnicę między temperaturą wrzenia azeotropu, a temperaturą wrzenia etanolu,

- pozostałość czynnika przechodząca ewentualnie do spirytusu nie powinna obniżać jego jakości.

8.Destylacja ekstrakcyjna

Gdy lotność względna jest zbliżona do jedności, jest potrzebna olbrzymia nierealna liczba półek. W tej sytuacji stosuje się dodatek trzeciego składnika, zmieniającego lotność względną i polepszającego warunki rektyfikacji. .Składnik "ekstrahujący" R powinien odznaczać się małą lotnością. Kilka półek nad miejscem doprowadzenia składnika R do kolumny kondensuje małe ilości jego pary . Dzięki zmianom lotności składnik A oddestylowuje, natomiast składnik B wraz ze składnikiem R spływają w dół kolumny. Efekt jest taki, jakby składnik B był ekstrahowany przez spływającą w dół ciecz R, stąd nazwa procesu. W drugiej kolumnie następuje oddzielenie składnika B od mało lotnego składnika R, zawracanego do obiegu.

Zagęszczanie-polega na zwiększeniu koncentracji skł. suchej subst., a w konsekwencji jej utrwalenia. Większość znanych metod zagęszczania polega na usuwaniu wody, a tylko nieliczne na zwiększeniu stężenia skł. suchej subst. przez dodatek skład., np. sacharozy w technol. dźemu.

WODA- W produktach spożywczych woda występuje w różnych postaciach, ogólnie i dzieli się na wolną i związaną. Część wody obecnej w żywności jest silnie i powiązana ze specyficznymi centrami, którymi najczęściej są: grupy hydroksylowe polisacharydów, grupy karbonylowe i aminowe białek. Część wody (wilgoci) i w żywności, oprócz adsorbowanej w specyficznych centrach, znajduje się w kapilarach, w których prężność jej par jest obniżona.

Woda jest rozpuszczalnikiem wielu składników, wpływa na prędkość reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych i mikrobiologicznych. W oda, która odgrywa rolę rozpuszczalnika, ma obniżoną prężność pary ze względu na i obecność substancji rozpuszczonych.

Stosunek p/po określa się symbolem "aw" i nazywa się aktywnością wodną.

Liczbowo aktywność wodna odpowiada równoważnej wilgotności względnej podzielonej przez 100. Aktywność wodna przyjmuje wartość od 1,0 dla "czystej' wody do 0,0 dla środowiska o nieskończenie małej zawartości wody. W l-molowym roztworze, rozpatrywanym w przykładzie, aktywność wodna wynosi 0,9823.

Współzależność, jaka występuje pomiędzy zawartością wody w środowisku, a współczynnikiem aktywności wodnej "aw", można przedstawić graficznie w postaci izotermy sorpcji wody, która dla wszystkich produktów ma charakter sigmoidalny, zróżnicowany zależnie od środowiska. Obniżenie zawartości wody o 1% dla różnych przedziałów i w różnych produktach będzie niejednakowym stopniu decydowało o obniżeniu wartości „aw”.

Proces zagęszczania charakter. się stopniem koncentracji, który określa się stosunkiem masy roztworu przed zagęszczaniem do masy roztw. zagęszczonego lub stosunkiem procentowej zawart. suchej subst. w komcentracie i w roztworze przed zagęszczaniem.

WYPARKI

W zależności od ciśnienia wewnątrz aparatu, wyparki można podzielić na pracujące pod ciśnieniem podwyższonym, atmosferycznym i obniżonym.

Ciśnienie podwyższone stosuje się tylko wtedy, gdy opary mogą być wykorzystane jako czynnik grzejny w innych aparatach.

Obniżone ciśnienie stosuję się wówczas, gdy:

- należy zwiększyć intensywność

odparowania wody.

KRIOKONCENTRACJA- czyli zagęszczanie przez wymrażanie wody. Prowadzi się w celu wyeliminowania strat substancji aromatycznych podczas zagęszczania roztworów np. soków owocowych. Zagęszczanie przez wymrażanie jest procesem zmierzającym do otrzymania wysokowartościowych koncentratów przy zmniejszonym zużyciu energii w porównaniu z odparowaniem w wyparkach.

Zamrażanie soków prowadzi się powyżej punktu eutektycznego. Przeważnie ze względu na problemy związane z wydzielaniem lodu z roztworów o dużej lepkości, proces można prowadzić tylko nieco poniżej tego punktu. Niekiedy konieczna jest depektynizacja soku przed wymrażaniem, co zapobiega jego gęstnieniu podczas zagęszczania i po zagęszczeniu. Przyjmuje się, że, zagęszczanie można prowadzić do momentu, kiedy koncentrat ma konsystencję umożliwiającą jego transport pompą.

Suszenie-prowadzi do obniżenia (poniżej 10%)zaw. wody w produkcie. Proces suszenia odbywa się w zasadzie przez nie ustaloną dyfuzję cząsteczkową wody z materiału suszonego.

Bezwzględna zaw. wody w produkcie (U)-jest to stosunek zawartej w nim wilgoci do suchej masy produktu. U=Gw/Gs (kg wody/kg suchej substancji).

Szybkością suszenia- nazywamy wyrażenie określające wielkość zmiany średniej zawartości wody w suszonym produkcie w jednostce czasu. Szybkość suszenia jest pochodną średniej zawartości wody do czasu suszenia i może być przedstawiona w postaci różniczki dw/dt.

Metody suszenia

Suszenie żywności można podzielić na naturalne (słoneczno- powietrzne i wietrzno- powietrzne) - zależne od warunków klimatycznych - oraz sztuczne.

Do konwencjonalnych sposobów suszenia przyjęto zaliczać kondukcyjne i konwekcyjne.

Suszenie kondukcyjne polega na odprowadzeniu wody z produktu przez przekazanie kontaktowe ciepła z ogrzanego wewnętrznie materiału.

Suszenie konwekcyjne odbywa się za pomocą owiewu suszonego produktu gorącym ---powietrzem lub innym gazem. Przebieg suszenia konwekcyjnego przedstawia się następująco

- przejmowanie ciepła od czynnika suszącego przez suszony produkt,

- zamiana wody znajdującej się w produkcie w parę, dzięki ciepłu przejętemu od czynnika suszącego,

- przejmowanie wody (w postaci pary) 0d ciepła stałego przez czynnik suszący,

- przemieszczanie się wody wewnątrz suszonego produktu od jego wnętrza ku powierzchni.

Proces suszenia jest procesem wymiany ciepła i masy oraz odbywającej się przemiany fazowej (parowania wody). Suszenie konwekcyjne jest procesem niestacjonarnym, tzn. zarówno temperatura produktu suszonego, jak i zawartość w nim wody ulegają ciągłej zmianie w czasie trwania procesu.

1.Suszenie fluidyzacyjne- polega na oddolnym przepuszczeniu przez sypki, ziarnisty materiał powietrza ogrzanego (suchego) o tak dobranej prędkości, że cała masa ziarnista zostaje uniesiona, tworząc stan "półzawieszony", czyli fluidalny , w którym suszony materiał zachowuje stałą swobodę ruchów. Zjawisko upłynniania materiału suszonego nazywamy fluidyzacją.

2.Suszenie promiennikowe- materiał umieszcza się w suszarni (najczęściej suszarnię stanowi tunel z ruchomą taśmą), w której ścianach umieszcza się promienniki podczerwieni. Powierzchnia suszonego materiału szybko nagrzewa się przez napromieniowanie, w wyniku czego w pobliżu powierzchni odbywa się szybkie suszenie materiału. Jednocześnie przez suszarnię przepływa powietrze, do którego odparowuje woda z rozgrzanej powierzchni.

3.Suszenie azeotropowe- polega na włączeniu wody obecnej w produktach spożywczych w mieszaninę azeotropową z rozpuszczalnikami, organicznymi, które są dopuszczone do stosowania w technologii żywności (np. ksylen, benzen, octan etylu). W dehydratacji żywności od rozpuszczalników wymaga się również, aby ich temperatura wrzenia była niższa od temperatury wrzenia wody. Przedstawione wymagania spełnia octan etylu, który dodany do produktów spożywczych, np. owoców, warzyw, tworzy mieszaninę azeotropową z obecną w nich wodą. Otrzymanie mieszaniny azeotropowej umożliwia łączne odparowanie wody i rozpuszczalnika.

4.Suszenie pianowe- polega na intensyfikacji usuwania wilgoci oraz na poprawie jakości produktu po suszeniu. Znaczące korzyści w tym zakresie uzyskuje się po suszeniu spienionych cieczy. Otwarta, porowata struktura powstająca podczas spienienia, pozwala na zwiększenie intensywności przenoszenia wilgoci oraz umożliwia skrócenie czasu suszenia. Po suszeniu struktura produktu jest porowata, co znacznie poprawia ich roztwarzalność w wodzie. Spienienie cieczy uzyskuje się najczęściej przez zastosowanie próżni nad cieczą, do której wprowadzono gaz, np. CO 2, lub spienienie cieczy bezpośrednio przed suszeniem. Niekiedy, w celu łatwiejszego uzyskania piany, do cieczy dodaje się substancji powierzchniowo czynnych i stabilizatorów piany. Suszenie pian prowadzi się na tacach, porowatych taśmach lub w innych urządzeniach o dużej powierzchni. Niekiedy piany suszy się metodą sublimacyjną.

Suszenie pianowe stosuje się do odwadniania produktów takich, jak: koncentraty białek mleka, koncentraty lub izolaty białek roślinnych, koncentraty owocowo-warzywne, np. koncentrat pomidorowy.

5.Suszenie sublimacyjne- podobne jest do konwencjonalnego suszenia w próżni, z tą różnicą, że woda z produktów jest usuwana wskutek przemiany fazy stałej w parę, z pominięciem fazy ciekłej. Aby przebieg procesu sublimacji był prawidłowy, jest konieczne wytworzenie próżni w komorze suszarniczej, w której jest umieszczony suszony produkt.

ZALETY:

- materiał suszony w stanie zamrożonym nie zmienia objętości, nie pieni się, nie koaguluje, a po wysuszeniu przybiera gąbczastą strukturę, wskutek czego może być szybko regenerowany;

- niska temp. procesu hamuje wiele procesów fizykochemicznych oraz eliminuje rozwój drobnoustrojów.

Krzywe oddzielające 3 fazy skupienia wody- stałą, ciekłą i gazową nazywa się krzywymi granicznymi, a miejsce ich przecięcia - punktem potrójnym. W punkcie potrójnym istnieje możliwość (przy odpowiednich wartościach ciśnienia i temperatury) równoczesnego występowania wody w trzech stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym).Poniżej punktu potrójnego (pod ciśnieniem pary niższym 0d 5 kPa) woda występuje tylko w fazie stałej (lód) lub gazowej (para).

PROCESY TERMICZNE

Procesy termiczne są związane z działaniem ciepła na produkty podczas ich ogrzewania i ochładzania. Ciepło przenika do produktu poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie. Proces wymiany ciepła między nośnikiem ciepła, a produktem jest najczęściej realizowany sposobem przeponowym.

Zamrażanie - cel:

- wytworzenia struktury lodów; ,

- zagęszczenia produktów ciekłych metodą kriokoncentracji;

-wysuszenia produktów metodą liofilizacji, podczas której zamrażanie jest etapem poprzedzającym sublimację.

Proces zamrażania produktu przebiega w trzech fazach .

W pierwszej fazie temperatura produktu obniża się do temperatury zamarzania, która dla większości produktów żywnościowych zawiera się w przedziale 0d - 1 do - 5°C. Druga faza odpowiada zamrażaniu właściwemu i teoretycznie temperatura produktu powinna utrzymywać się na stałym poziomie. W rzeczywistości, w miarę postępującego wymrażania wody, wzrasta stężenie roztworu soku komórkowego, wskutek czego obniża się zarówno temperatura zamarzania, jak i temperatura produktu. Przyjmuje się, że proces właściwego zamrażania zachodzi w temp. -40C, co dla większości produktów żywnościowych odpowiada wymrożeniu ok. 70% ogólnej ilości wody. W trzeciej fazie zachodzi domrażanie, podczas którego produkt ochładza się do temperatury założonej w procesie technologicznym (np. - 300C). W fazie domrażania, wskutek wzrostu stężenia soku komórkowego, zwiększa się opór dyfuzyjny, który hamuje proces krystalizacji wody.

Nominalny czas zamrażania jest to czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od temp.00C do temp.- 15°C w środku termicznym produktu.

Efektywny- czas określa czas konieczny do obniżenia temperatury produktu o określonym kształcie od temperatury początkowej produktu do temperatury określonej technologią zamrażania tego produktu.

Czas zamrażania wyznacza prędkość zamrażania. Prędkość zamrażania (nominalma lub efektywna) jest ilorazem połowy grubości produktu mierzonej przez jego środek termiczny i czasu zamrażania (nominalnego lub efektywnego). Na ogół prędkość zamrażania w pływa na jakość produktów mrożonych.

Metody zamrażania

1.Zamrażanie kontaktowe (płytowe) produkt w kształcie płaskich bloków wstawia się między metalowe płyty, wewnątrz których przepływa czynnik chłodzący . Płyty są następnie dociskane do produktu, co zapewnia bardzo dobre przewodnictwo cieplne między produktem a płytą. Czas zamrażania produktów wynosi od 15 do 60 min.

2.Zamrażalnie fluidyzacyjne są to urządzenia tunelowo- owiewowe, w których produkt pod wpływem silnego podmuchu zimnego powietrza tworzy z nim zawiesinę, przesuwającą się wzdłuż tunelu w stronę wylotu zamrażalni . Technika fluidyzacyjna jest stosowana do zamrażania produktów drobnych o wyrównanych kształtach. Czas zamrażania wynosi do 20 min.

3.Zamrażalnie immersyjne- produkty są zamrażane przez zanurzenie lub natryskiwanie czynnikiem chłodzącym, np. roztworem soli, glikolu lub alkoholu etylowego. Produkt zamrażany immersyjnie musi być chroniony szczelnym, ściśle przylegającym opakowaniem. Czas zamrażania wynosi od 20 do 40 min.

Proces rozmrażania polega na podwyższaniu temperatury produktu zamrożonego do temperatury zamarzania w termicznym środku produktu. W warunkach porównywalnych różnic temperatur, rozmrażanie przebiega wolniej niż zamrażanie. Czas rozmrożenia produktu zależy od metody rozmrażania

Metody rozmrażania dzielą się na dwie zasadnicze grupy:# metody ogrzewania powierzchniowego i *ogrzewania wewnętrznego.

Metody rozmrażania

#Rozmrażanie w powietrzu prowadzi się w temperaturze otoczenia nie wyższej niż 200C przy wilgotności względnej powietrza niższej niż 90%.W pierwszym etapie rozmrażania w powietrzu produkt jest ogrzewany do temperatury zamarzania na jego powierzchni. Etap drugi, w którym zachodzi właściwe rozmrażanie, charakteryzuje się zmianą stanu agregacji wody w całej masie produktu.

#Rozmrażanie próżniowe- wykorzystuje się utajone ciepło skraplania pary wodnej na powierzchni produktu zamrożonego. Zamrożony produkt jest umieszczany w komorze próżniowej, do której jest doprowadzana para wodna o temp. 20 - 250C. Para wodna skraplając się na powierzchni produktu zamrożonego ogrzewa go. Skropliny są usuwane przez parowanie. Temperaturę parowania wody reguluje się wielkością wytworzonej próżni (zwykle ciśnienie obniża się do 0,665 kPa)- Czas rozmrażania w próżni zależy od rodzaju produktu i jego grubości, np. prod. o grub. 9 - 10 cm i masie 31 -45 kg są rozmrażane przez 1 -4,5 h.

#Rozmrażanie w cieczach (woda lub 5% roztwór soli kuchennej) jest powszechnie stosowane do rozmrażania ryb i polega na zanurzeniu lub natryskiwaniu wodą o temp. ok. 200C. Rozmrażanie w wodzie stosuje się tylko do produktów opakowanych, co zapobiega dyfuzji rozpuszczalnych składników żywności.

#Rozmrażanie kontaktowe stosuje się do produktów o regularnych kształtach, uprzednio zamrożonych również metodą kontaktową. Rozmrażanie kontaktowe polega na ogrzaniu produktu, umieszczonego między stalowymi płytami o temp. ok. 25°C.

*Podczas rozmrażania mikrofalowego wykorzystuje się mikrofale o częstotliwości 915 lub 2450 MHz, których energia jest doprowadzana do komory rozmrażalniczej przez specjalną antenę. Częstotliwość mikrofal stosowanych w urządzeniach mikrofalowych zależy od grubości rozmrażanych produktów.

*Rozmrażania pojemnościowego (dielektrycznego) pole elektryczne jest wytwarzane przez elektrody otaczające produkt, lecz nie będące z nim , w bezpośredniej styczności. Pole elektryczne jest wytwarzane przez prąd ,o częstotliwości w zakresie od 27 do 100 MHz .

*Rozmrażanie opornościowe polega na przepuszczeniu prądu elektrycznego przez rozmrażany produkt, umieszczony pomiędzy elektrodami. Napięcie prądu , nie przekracza na ogół 50v przy częstotliwości 50 Hz. Produkt jest uprzednio , lekko podgrzewany w celu uzyskania dobrego kontaktu z elektrodami. Metoda opornościowa jest stosowana wyłącznie do rozmrażania małych bloków filetów rybnych o masie do 3 kg i grubości do 5 cm.

Przyczyną powstawania wycieku są denaturacyjne zmiany białek, prowadzące do zmniejszenia ich wodochłonności. Wyciek wody powoduje pogorszenie konsystencji i wyglądu zewnętrznego produktu oraz przyśpiesza jego zmiany mikrobiologiczne i enzymatyczne. Z tego względu produkty rozmrożone są nietrwałe i wymagają szybkiego przerobu lub spożycia.

Ogrzewanie

Podgrzewanie polega na ogrzaniu produktu do temperatury najkorzystniejszej dla przebiegu procesów fizykochemicznych, enzymatycznych i mikrobiologicznych związanych z przemianami białek i węglowodanów. Zakres temperatury i czas jej działania zależą od rodzaju enzymów i drobnoustrojów czynnych w surowcu od pożądanego stopnia przemian białek i węglowodanów.

Gotowaniem lub warzeniem nazywa się zabieg, w którym płynny lub półpłynny produkt utrzymuje się przez dłuższy czas w stanie wrzenia.

Cele gotowania są następujące: zmiana struktury i konsystencji produktu w następstwie częściowego odparowania wody oraz rozkładu cukrów złożonych; inaktywacja enzymów, głównie proteolitycznych i amylolitycznych; inaktywacja drobnoustrojów; podniesienie wartości odżywczej i konsumpcyjnej. Czas gotowania nie przekracza zwykle 2,5 h.

Blanszowanie polega na krótkotrwałym ogrzaniu produktu, np. owoców do temp. 65 - 700C, pozostałych produktów do 80 - 1000C, i następnie szybkim ochłodzeniu do temp. poniżej 100 C.

Blanszowanie wodne, tj. zanurzanie produktu w wodzie lub wodnych roztworach soli i cukru,

Blanszowanie parowe - ogrzanie produktu nasyconą parą wodną pod ciśnieniem atmosferycznym w urządzeniach nazvwanvch blanszownikami .

Celem blanszowania jest: inaktywacja oksydaz na powierzchni produktu, zapobiegająca reakcjom utleniania związków fenolowych, witaminy C i hydroksyaminokwasów, prowadzącym do ciemnienia produktów; usunięcie z produktu powietrza, przez co zapobiega się reakcjom utleniania w masie produktu oraz intensyfikuje proces wymiany ciepła w późniejszych etapach przetwarzania; inaktywacja powierzchniowej mikroflory wegetatywnej; powierzchniowa denaturaja białek zapobiegająca nadmiernemu wyciekowi soku komórkowego.

Rozparzanie lub parowanie polega na ogrzaniu produktu parą wodną o ciśnieniu 0,4- 0,5 MPa, co odpowiada temp. 140 - 1500C .Ten rodzaj zabiegu stosuje się wyłącznie do surowców roślinnych.

Celem rozparzania jest: upłynnienie produktu wskutek rozkładu cukrów złożonych(skrobi, protopektyn, celulozy);inaktywacja enzymów, głównie pektynaz, amylaz i oksydaz; inaktywacja mikroflory; usunięcie powietrza. Czas trwania operacji wynosi zwykle 0d 0,5 do 1,5 h.

Prażenie polega na ogrzaniu produktu na sucho w temp. 150 -2500C w piecach (prażniach) do prażenia celu wytworzenia w nim związków barwnych i aromatycznych.

Prażenie łagodne, w którym temperatura nie przekracza 1400C - do prażenia nasion kakao;

Prażenie silne w temp. 150 - 2500C przy produkcji koncentratów śniadaniowych i dekstryn.

Smażenie polega na ogrzaniu produktu w tłuszczu lub syropie z cukru w temp. 150 - 2000C, lub na bezpośrednim ogrzaniu produktu na płytkach elektrycznych w temp. 120- 1300C .

Celem smażenia jest częściowe usunięcie wody i nadanie produktom atrakcyjnych cech sensorycznych.

Czas smażenia wynosi 10-20 min.

Pieczenie-polega na ogrzewaniu produkty gorącym i suchym powietrzem w temp. 180-2500C.

Procesy cieplne, w których czas działania wysokiej temperatury wynosi kilka sekund, przyjęto określać symbolem HTST. Procesy HTST stosuje się głównie podczas utrwalania żywności ciekłej.

Skuteczność ogrzewania jest określana stopniem inaktywacji ciepłoopornych enzymów lub czasem niezbędnym do zredukowania ilości drobnoustrojów do żądanego poziomu.

Pasteryzacja polega na ogrzaniu w środowisku wilgotnym do temp. nie przekraczającej 1000C W wyniku pasteryzacji ulega zniszczeniu mikroflora wegetatywna - w co najmniej 99% - i chorobotwórcza nieprzetrwalnikująca w 100%.

Sterylizacja- produkty ogrzewa się do temp. powyżej 1000C w celu zniszczenia wszystkich drobnoustrojów, w tym również ciepłoopornych form przetrwalnikowych.

Uperyzacja-(sterylizacja przepływowa ciągła) stosowana do wyjaławiania ciekłych prod. mleczarskich. Polega na prawie natychmiastowym ogrzaniu cieczy do temp- 135- 1500C, parosekundowym przetrzymaniu, a następnie szybkim ochłodzeniu. Ogrzewanie przeprowadza się metodą iniekcyjno-

próżniową bezpośrednio wprowadzając parę jako czynnik grzejny do rozpylonej cieczy. Ochładzanie do temp. 800C w wyniku gwałtownej redukcji ciśnienia powoduje intensywne parowanie cieczy i usunięcie wody skroplonej w czasie ogrzewania

Minimum botulinowego, które jest kryterium skuteczności sterylizacji produktów niekwaśnych. Minimum botulinowe oznacza, że po procesie cieplnym dopuszcza się teoretycznie możliwość przeżycia jednego przetrwalnika Clostridium botulinum na co najmniej 1012 puszek.

Dializa

Dializą nazywamy nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy. Proces przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząsteczek (o różnej wielkości) przez membrany półprzepuszczalne. Silą napędową dializy jest różnica stężeń odpowiednich składników w roztworze po obu stronach membrany. Teoretyczne podstawy dializy wyjaśnia prawo Ficka. W zbiorniku, w którym roztwór i czysty rozpuszczalnik albo dwa roztwory tej samej substancji, lecz o różnym stężeniu są rozdzielone przegrodą półprzepuszczalną, składniki rozpuszczone będą przenikały przez membranę z obszaru większego stężenia do obszaru o mniejszym stężeniu.

Osmoza

Jest to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielającą roztwory o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Zgodnie z prawem Ficka rozpuszczalnik (woda) przenika z roztworu o mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu (większej zawartości składników rozpuszczonych). Jest to zjawisko towarzyszące dializie, zależne od właściwości membrany. Cząsteczki wody są mniejsze od cząstek substancji rozpuszczonych w roztworze. Membrany oddzielające dwa roztwory są przepuszczalne dla cząsteczek wody, a nieprzepuszczalne dla cząstek większych. W tych warunkach dyfuzja wody jest możliwa tak długo aż ciśnienie wywierane ze strony roztworu o większym stężeniu składników rozpuszczonych na membranę nie zostanie zrównoważone.

Siłę, z jaką roztwór ten przeciwstawia się dyfuzji wody (przypadającą na jednostkę powierzchni membrany), nazywa się ciśnieniem osomotycznym. Ciśnienie osmotyczne jest siłą napędową procesu i gwarantuje przepływ rozpuszczalnika z roztworu mniej stężonego do roztworu bardziej stężonego.

Odwrócona osmoza

Kierunek osmozy można zmienić, jeżeli od strony roztworu o wyższym stężeniu składników zastosuje się z zewnątrz ciśnienie wyższe od osmotycznego. Zmieni się wówczas kierunek dyfuzji wody i niskocząsteczkowych składników. Woda przenika z roztworu bardziej stężonego do mniej stężonego, a więc odwrotnie niż podczas osmozy. Wielkość ciśnienia niezbędnego do zmiany kierunku osmozy wynosi od 1 do 10 MPa i zależy od rodzaju filtrowanej cieczy i budowy membrany (ściślej - wielkości porów.

Ekstrakcja

Operacja lub zespół operacji wydobywania z mieszaniny stałej, płynnej lub gazowej określonego składnika lub grupy składników przy użyciu odpowiedniego rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny mają niejednakową rozpuszczalność

Szybkość ekstrakcji. - zależy od powierzchni zetknięcia międzyfazowego, temp. przeprowadzonego procesu, różnicy stężeń, różnicy rozpuszczalności, rodzaju rozpuszczalnika, stosowania przeciwprądowego ruchu faz.

Prędkość ekstrakcji - jest wprost proporcjonalna do różnicy stężeń składnika ekstrahowanego w ekstrakcie i rafinacie oraz odwrotnie proporcjonalna do oporu dyfuzyjnego.

Czas ekstrakcji - zależy od: zawartości składnika ekstrahowanego, założonego stopnia wyekstrahowania, jakości surowca, sposobu przygotowania surowca do ekstrakcji, metody ekstrakcji.

Intensyfikacja ekstrakcji- uzyskuje się przez: rozdrobnienie i kondycjonowanie surowca, wymuszenie ruchu burzliwego rozpuszczalnika, stosowanie przeciwprądowego kierunku przepływu rozpuszczalnika względem surowca, podwyższenie temperatury procesu.

Wydajność ekstrakcji- zależy od jakości surowca i metody ekstrakcji.

Czystość rafinatu - obok współczynnika wyekstrahowania jest miernikiem wydajności ekstrakcji. Określa się stosunkiem wyekstrahowanej ilości składników do ilości ogółem zawartej w surowcu. W praktyce przemysłowej stopień czystości na filtrze ustala się na poziomie poniżej 1%, czas nie przekracza 100 min.

Rozpuszczalniki stosowane w procesie ekstrakcji i ich cechy technologiczne.

Do stosowania rozpuszczalników należą:

Rozpuszczalniki stosowane do ekstrakcji powinny charakteryzować się:

Powinny wykazywać właściwości, które warunkują opłacalność procesu, nieszkodliwość dla zdrowia i bezpieczeństwo pracy

Prawo Nernsta - stan równowagi w układach fazowych określa prawo podziału Nernsta. Substancja rozpuszczalna w dwóch cieczach nie mieszających się ze sobą, w stanie równowagi dzieli się między nimi w stałym stosunku, określonym współczynnikiem podziału.

Współczynnik podziału-

Wartość współczynnika podziału wyraża się wzorem k=c/co

gdzie: c- stężenie składnika w ekstrakcie (kmol/m3),

co - stężenie składnika w rafinacie (kmol/m3).

Teoretycznie wartość współczynnika podziału w danym układzie rozpuszczalników jest wielkością stałą w stałej temperaturze i nie zależy od stężenia tego składnika, jak również od obecności innych substancji. W rzeczywistości stwierdza się odstępstwa od tej zasady. Przyczyną zmiany wartości współczynnika podziału jest częściowa wzajemna rozpuszczalność rozpuszczalników polarnych i niepolarnych oraz zmiany prędkości rozpuszczania, zachodzące wskutek solwatacji, asocjacji, dysocjacji, reakcji kompleksowania i reakcji z rozpuszczalnikiem składnika rozpuszczonego. W roztworach elektrolitów współczynnik podziału zależy również od stałej dysocjacji i pH. Współczynnik podziału jest, podobnie jak selektywność rozpuszczalnika, kryterium skuteczności rozdziału składników. Pomiędzy selektywnością a współczynnikiem podziału istnieje zależność wyrażona wzorem: B=kB/kA

gdzie: B - współczynnik selektywności,

kB- współczynnik podziału składnika B mieszaniny w danym rozpuszczalniku,

kA - współczynnik podziału składnika A mieszaniny w danym rozpuszcmlniku.

Współczynnik selektywności- informuje o stopniu trudności w przebiegu ekstrakcji. Ekstrakcja jest niemożliwa do przeprowadzenia, ze względu na brak selektywności rozpuszczalnika, jeżeli B = 1. Ekstrakcja rozpuszczalnikiem o współczynniku selektywności większym od jedności zachodzi łatwo. Gdy wartość współczynnika selektywności jest zbliżona do jedności, proces ekstrakcji jest utrudniony i wymaga ekstrakcji frakcjonowanej, tj. przy użyciu kilku rozpuszczalników w kolejności zwiększającej się selektywności.

Selektywność - rozpuszczalnika oznacza zdolność niejednakowo intensywnego rozpuszczania składników mieszaniny ciekłej lub stałej. Zależy od: budowy chemicznej substancji tworzących dany układ ekstrakcyjny, temperatury (maleje ze wzrostem).

Perkolacja (wypieranie)

Należy do bardziej wydajnych metod ekstrakcji. Podczas perkolacji rozpuszczalnik spływa pod wpływem siły grawitacyjnej przez masę surowca. W praktyce przemysłowej perkolacja ma kilka rozwiązań technologicznych i przystosowywanych do rodzaju surowca: ekstraktor koszowy Bollmanna, ekstraktor taśmowy typu De Smeta. Metoda perkolacji pozwala ekstrachować składniki w układzie ciecz-ciecz oraz ciało stałe - ciecz. Ruch materiału ekstrahowanego odbywa się za pomocą podnośników kubełkowych lub taśm poziomych. Podczas ruchu jest on zalewany lub zraszany rozpuszczalnikiem.

Ekstraktor Ballmanna -koszowy pionowy. W gazoszczelnej, wieżowej obudowie, na pionowo umieszczonym ruchomym łańcuchu bez końca są zamontowane liczne metalowe kosze, na które od góry spływa benzyna, stopniowo wzbogacająca się w tłuszcz, w miarę jej opadania ku dołowi. Wyciekająca z koszy i zbierająca się na dole miscela jest pompowana do zbiornika nad wieżą, skąd ponownie spływa do śruty. W najwyższym punkcie kosze kolejno wywracają się i wyrzucają do ślimakowego urządzenia transportowego wyekstrahowaną śrutę. Zachowana zasada przeciwprądu. Miscela nie mniej niż 25 - 30% oleju.

Maceracja - (wymoczenie lub zmiękczanie) - polega na zalaniu rozdrobnionego surowca rozpuszczalnikiem o temperaturze 15 - 20 O C na określony czas, a następnie oddzieleniu ekstraktu przez sączenie, wyciskanie lub odwirowanie.

Digestia (wytrawienie) - polega na maceracji w podwyższonej temp. 30 - 40OC

Infuzja (naparzanie) - polega na zalaniu surowca wrzącą wodą i ewentualnie krótkotrwałym ogrzewaniem temp. powyżej 60 O C.

Dekokcja (wygotowywanie) - różni się od infuzji dłuższym czasem ekstrakcji. Temp. powyżej 60 OC.

Koncentrat białkowy - to produkt , który zawiera min. 65% białka w suchej masie. Uzyskuje się go przez oddzielenie składników towarzyszących. Prowadzi się ekstrakcję w celu usunięcia substancji niskocząsteczkowych, tzn. cukrów, soli mineralnych, barwników i związków azotowych niebiałkowych. Składniki ekstrahuje się: wodą, wodnymi roztworami kwasów i alkoholu etylowego.

Ekstrakcję wodną stosuje się tylko wówczas, gdy zawarte w surowcu białko zostało uprzednio zdenaturowane termicznie.

Ekstrakcję kwaśną - wodą zakwaszoną HCl do pH 4 - 5, białka wykazują najmniejszą rozpuszczalność

Ekstrakcja wodnym roztworem alkoholu etylowego (60 - 80%) - usuwa niebiałkowe związki azotowe, barwniki i związki zapachowe (metodą imersyjną lub przez macerację, ekstrakcja około 60 min, oddzielenie ekstraktu (filtrowanie, wirowanie), odwadnianie rafinatu, wydajność 60 - 80 %.

Nasiona soi - czyszczenie, obłuszczanie, rozdrabnianie - ekstrakcja rozpuszczalnikiem - płatkowanie - przemywanie wodą lub roztworem alkoholu - koncentrat.

Izolat białkowy - produkt zawierający min. 90 %białek w suchej masie. Z płatków prowadzimy ekstrakcję białek (ługujemy - NaOH pH 7 - 9, wymywamy białko). Rozpuszczalnikiem jest woda lub lekko alkaliczny roztwór, w którym białka najlepiej się rozpuszczają. Proces prowadzi się w temperaturze 55-60 oC - czas od 15 min do dwóch godzin. Ekstrakt oddziela się od rafinatu (sita wibracyjne, wirówki). Białko przez koagulację wytrąca się w punkcie izoelektrycznym (pH 4-5) roztworem HCl lub CH3COOH. Koagulat trzeba przemyć (wodą lub alkoholem etylowym), aby usunąć sole i ochłodzić w suszarce.

Nasiona soi - czyszczenie, obłuszczenie, rozdrobnienie - ekstrakcja rozpuszczalnikiem - płatkowanie - ługowanie, koagulacja białek - izolat białkowy; wydajność 30%

Ekstrakcja w przemyśle spożywczym

W przemyśle spożywczym ekstrakcję wykorzystuje się do otrzymywania: sacharozy (cukru), tłuszczu, witamin, białek.

W procesach przetwórczych ekstrakcję stosuje się głównie w: piwowarstwie, gorzelnictwie, koncentraty spożywcze.

Cukier z buraków cukrowych (odpady, wysłodki, melasa, osad saturacyjny).

Tłuszcz z nasion roślin oleistych ( śruta - do pasz i koncentratów białkowych, lecytyna - do choliny i kefaliny.

Białko - nasiona roślin oleistych.

Ekstrakcja - przykład z wodą

Energochłonność skumulowana - energochłonność związana z pozyskiwaniem, przetwarzaniem, transportem oraz dystrybucją surowców i materiałów niezbędnych do wytworzenia gotowego produktu.

Energochłonność skumulowana = energochłonność na etapie pozyskiwania surowca + energochłonność przetwarzania.

Energochłonność bezpośrednia

Przemysł spożywczy charakteryzuje się stosunkowo wysoką energochłonnością bezpośrednią. W miarę postępu technicznego i rozwoju gospodarczego wzrasta zależność produkcji środków spożywczych od zwiększających się ciągle nakładów energetycznych. Tendencje takie szczególnie wyraźnie zaznaczają się w rolnictwie i transporcie, dziedzinach bardzo związanych w przemysłem spożywczym, co z kolei wpływa na wzrost energochłonności skumulowanej produktów spożywczych.

Energochłonność bezpośrednia produkcji uwarunkowana jest następującymi czynnikami:

uzdatnianie wody, oczyszczanie

- zdolnością produkcyjną zakładu,

- jakością surowca i równomiernością zaopatrzenia.

Wartość energochłonności bezpośredniej uzależniona jest ponadto od ciągłości pracy, kultury technicznej obsługi i stanu technicznego instalacji energetycznych.

W zależności od przeznaczenia opakowania dzieli się na:

0pakowania jednostkowe, zawierające porcję produktu sprzedawaną w handlu detalicznym (np. butelki do mleka, puszki konserwowe). Opakowania te stykają się bezpośrednio z produktem;

0pakowania transportowe , przeznaczone do zapakowania produktu w takiej ilości, jaka stanowi w czasie transportu najwłaściwszą jednostkę manipulacyjną (np. worek do mąki, skrzynka do owoców). Opakowania te mogą bezpośrednio stykać się z produktem lub służą do przewozów towarów w opakowaniach jednostkowych (np. pudła, skrzynie);

0pakowania zbiorcze, zawierające kilkanaście opakowań jednostkowych. Opakowania te docierają do handlu detalicznego, nie są jednak przeznaczone do detalicznej sprzedaży (nie docierają do konsumenta).

Wyjaśnij zapis D65=8

Jest to czas obumierania komórek bakteryjnych wyznaczany na podstawie krzywej przeżywalności drobnoustrojów w temp. 650 i w czasie 8 min.



Wyszukiwarka