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
