TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI-dział wiedzy technicznej obejmujący metody wytwarzania (lub przetwarzania) surowców (spożywczych) , półproduktów i wyrobów.
ŻYWNOŚĆ-surowce roślinne i zwierzęce, które w stanie naturalnym lub po obróbce przemysłowej kulinarnej lub obydwu na raz tj. (przemysłowej i kulinarnej) oraz niejednokrotnie po uzupełnianiu składnikami dodatkowymi (np.witaminy, zw. mineralne, sól, aromaty, barwniki, środki konserwujące, emulgatory)mogą być spożywane przez człowieka.
SUROWCE-materiał naturalny pochodzenia roślinnego, zwierzęcego lub mineralnego, stanowiący produkt przemysłu wydobywczego, rolnictwa albo leśnictwa, podlegający dalszej obróbce na półprodukty lub wyroby gotowe. Są przeznaczone do dalszego przetwarzania.
ETAPY PRZETWARZANIA SUROWCÓW W PRODUKTY SPOŻYWCZE:
Gospodarstwo rolne, zasoby wód i lasówÞsurowce(jakość mikrobiologiczna, teksturalna, sensoryczna, wartość odżywcza, bezpieczeństwo chemiczne)proces przetwórczy(w gospodarstwie)Þobróbka wstępna(czyszczenie, segregowanie, pakowanie)Þtransport i dystrybucja do zakładu przetwórczegoÞproces technologiczny w zakładach przetwórczych
PROCES TECHNOLOGICZNY-zespół zorganizowanych czynności i celowo przeprowadzonych zjawisk fizycznych lub chemicznych mających na celu przemianę w zakładzie przemysłowym określonego zestawu surowców w żądane produkty. W przemyśle spożywczym proces technologiczny obejmuje technologiczne procesy działowe związane często z porą roku(sezonowością). Każdy pr. tech.składa się z szeregu procesów jednostkowych lub operacji jednostkowych zwanych procesami podstawowymi.
OPERACJE JEDNOSTKOWE-czynności wykonywane na surowcu prowadzące do zmiany jego właściwości fizycznych(np. rozdrabnianie , przesiewanie, mieszanie..)
PROCESY JEDNOSTKOWE-podstawowe procesy (etapy) o charakterze głównie chemicznym, jakie można wyróżnić w ciągu technologicznym. Pr. jedn. można dzielić wg typu reakcji chem.(utlenianie, siarkowanie)wg rodzaju faz biorących udziałw reakcji(procesy ciecz-gaz , ciecz-ciecz)oraz wg warunków prowadzenia procesu (np. wysokotemp. , ciśnieniowe)
PODZIAŁ OPERACJI I PROCESÓW JEDNOSTKOWYCH:
1.Operacje mechaniczne podlegające prawom mechaniki ciał stałych i płynnych(rozdrabnianie, mieszanie, dozowanie, rozdział, transport wew., w zakładzie produkcyjnym)
2.Operacje cieplne związane z przenoszeniem ciepła , polegające na zmianie stanu termicznego środowiska(podgrzewanie, ogrzewanie, rozparzanie, pieczenie…)
3.Op.dyfuzyjne- związki z prawami przenikania i wymiany mas. Są związane z przemieszczaniem się składników lub składnika między fazami wywołane różnicą potencjału chemicznego i dążnością układu do uzyskania stanu równowagi termodynamicznej(ekstrakcja, destylacja, suszenie)
4.Op. fizykochemiczne polegające na zmianie stanu skupienia
5.Procesy chem.(reakcjach)np. hydroliza, uwodnienie
6.Procesy biochemiczne związane z zastosowaniem czynników biochemicznych , takich jak drobnoustroje, enzymy.
PROCES PRODUKCYJNY-zbiór świadomych czynności zmierzających do przekształcenia surowców roślinnych i zwierzęcych produkty spoż. o jak największej wartości użytkowej.W Pr. Produkt. można wyróżnić: czynności zasadnicze, pomocnicze i usługowe
PÓŁPRODYKTY - surowce żywnościowe poddane częściowej obróbce tech., wymagające przed spożyciem jeszcze odpowiedniego przygotowania .Półproduktami są: ziemniaki obrane, frytki mrożone, warzywa mrożone…
PRODUKTY SPÓŻYWCZE- środki spożywcze powstałe w wyniku procesu produkcyjnego
PRODUKT ZYWNOŻSCIOWY:
-odpow. Jakość mikrobiologiczna(produkt musi być bezpieczny dla konsumenta)
-odpow. Cechy teksturalne- jednolita nierozdzielająca się struktura, odpowiednia twardość, elastyczność, kruchość)
-odpow. Bezpieczeństwo chemiczne(brak skażeń chem)
-odpow. Zawartość skł. Odżywczych(wysoka warość żywieniowa)
-atrakcyjne cechy sensoryczne(wygląd ogólny , barwa, zapach…)
-właściwa trwałość(gwarancja zachowania wszystkich cech jakościowych okresie przydatności do spożycia)
-odpow. Opakowanie(zabezpieczenie przed szkodliwym oddziaływaniem czynników zew)
-powtarzalność cech jakościowych każdej partii produktu
SKAŻENIA ŻYWNOŚCI(ZANIECZYSZCZENIA) - Czynniki chemiczne , mechaniczne ,mikrobiol., radiologiczne, które mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla zdrowia człowieka. Obnizają one jakość zdrowotną żywności
DODATKI DO ŻYWNOŚCI- subst.normalnie same nie spożywane jako zywność , nie będące typowymi składnikami żywności , posiadające lub nie posiadające wartości odżywczej , których celowe uzycie technologiczne w czasie produkcji, przetwarzania, paczkowania…spowoduje zamierzone lub spodziewane rezultaty w środku spożywczym albo w półproduktach będących jego komponentami. NP: barwniki, aromaty, subst.konserwujące, przeciwutleniacze, kwasy i regulatory kwasowości
UŻYWKI- subst lub mieszaniny nie zawierające skł. odżywczych lub zawierające je w ilościach nie mających znaczenia dla odżywiania organizmu ludzkiego, które ze względu na swoje oddziaływanie fizjologiczne lub cechy sensoryczne są przeznaczone do spożycia lub w inny sposób są wprowadzane do organizmu ludzkiego(np. drogami oddechowymi)do używek zaliczamy: kawę, herbatę, kakao, alkohol i niektóre przyprawy
Trucizny w żywności(skażenia żywnośći)
metale cieżkie(Hg, Cd, As, Po, Zn, Sn, Cu)\pestycydy\ WWA\ azotany i azotyny\ polichlorowane bifenyle\ radionuklioly?\ miotoksyny (produkty przem grzybów), patuliny
Proces technologiczny-1)zespół zorganizowanych czynności celowo przeprowadzonych zjawisk fizycznych i chemicznych mających na celu przemianę w zakł. Przemysłowycm określonego zestawu surowców w żądane produkty. W przemyśle spożyw. proces tech obejmuje technolog procesy działowe związane z porą roku(sezonowość). Każdy proces technologiczny składa się zazwyczaj z szeregu procesów jednostkowych lub operacji jednostkowych zwanych procesami podstawowymi.
2)nazywa cię ciąg operacji i procesów jednostkowych, następujących w określonej sekwencji czasowej, począwszy ok. chwili odbioru surowca do chwili otrzymania gotowego produktu.
Operacje jednostkowe
1)czynniki wykonywane na surowcu prowadzące do zmiany jego właściwości fizycznych(rozdrobnienie przesiewanie, mieszanie itd.)
2)podstawowe procesy o charakterze głównie fizycznym jakie można wyróżnić w ciągu technologicznym. Operacje jednostkowe dzieli się na dynamiczne(mieszanie rozdrabnianie) cieplne(ogrzewanie, chłodzenie) i dyfuzyjne.
Procesy jednostkowe1)Chemiczne, biochemiczne lub biologiczne zmiany surowca
2)podstawowe procesy o charakterze głównie chemicznym jakie można wyróżnić w ciągu technologicznym. Proces jednostkowy można dzielić według typu reakcji chemicz czy faz biorących udział w reakcji.
Podział operacji i procesów jednostkowch1) operacje mechaniczne podlegającym procesom mechaniki ciał stałych i płynnych(mieszanie rozd, transp wew)
2) operacje cieplne związane z przenoszeniem ciepła. Polegające na zmianie stanu termicznego środowiska(podgrzwanie pieczenie, gotowanie)
3)operacje dyfuzyjne związane z prawami przenikania i wymiany mas. Związane z przemieszaniem się składników miedzy fazami(lub w ramach tej samej fazy) wywołane różnicą potęcjałów chemicznych i dążnością układu do uzyskania stanu równowagi termodynamicznej(ekstrakcja destylacja, zagęszczenie)
4)operacje fizykochemiczne polegające na zmianie stanu skupienie lub rozproszenie ciał
5) procesy chemiczne np. hydroliza,modyfikacja białek i cukrów
6)procesy biochemiczne związane z zastosowaniem czynników biologicznych takich jak: drobnoustroje i enzymy.
Proces produkcyjny
1)zbiów świadomych czynności zmierzających do przekształcenia surowców roślinnych i zwierzęcych w produkty spożywcze o jak największej wartości użytkowej.
2)całokształt czynności technicznych związanych z utrzymaniem danego oddziału produkcyjnego w ruchu. Proces prod obejmuje opruucz procesu technolog transport wew, magazynowanie kontrole róchu, gosp energetyczną, kontrole techniczną
W procesie produkcyjnym wyróżniamy
Czynności zasadnicze, czynności pomocnicze, usługowe
Półprodukty
Surowce żywnościowe poddane częściowej obróbce technologicznej, wymagające przd spożyciem jeszcze odpowiedniego przygotowania. Półproduktami są:ziemniaki obrane, frytki warzywa mrożone itp.
ROZDRABNIANIE:
Zmniejszanie wymiarów cząst.materiał. i uzyskanie różnego nieregularnego ich kształtu i rozmiarów (regularne kształty-krajanie)
-materiał poddawany działaniu sił zew:
ściskanie ,ścinanie, uderzanie
-przyłożona siła musi być większa od siły wew.cząst.w mat. W przeciwnym razie dostarczona energ. zamienia się w ciepło
CEL:
-rozwinięcie powierzchni materiału-szybszy przebieg procesów chem i fiz.(ekstrakcja,szuszenie,przekazywanie ciepła)
-niezbędna, wstępna wieloetapowa operacja do dalszych procesów
-połączone z odciskaniem-uzyskanie frakcji o określonych rozmiarach cząstek .wykorzyst. do dalszego przerobu
- dezintegrując tkanki zapoczątkowuję procesy psucia
TYPY ROZDRABNIANIA
Szarpanie-szarparki/gniecenie/rozcieranie/ przecieranie -owoce,warzywa śrutowanie/drobnienie,mielenie-nasiona,ziarna/kutrowanie-mięsko
MASZYNY *Zgniatające- mlewniki,śrutowarki,gniotowniki,płatkownice *szarpiące-szararki,tarki *scinające *łamiące *tnące
MIESZANIE:
Polega na wzajemnym przemieszczaniu się różnych czast. środowiska w celu uzyskania jego jednorodności
- umożliwia wytworzenie właściwych cech fiz mieszaniny i zastosowanie jej do dalszej obróbki
-zabezpiecza układ przed rozdzielaniem się komponentów oraz zapobiega przypalaniu produktów
-wywołuje zjawiska: zmaślanie, krystalizacja, wytwarzanie emulsji
OŚRODKI i urządzenia
-środowisko ciekłe –mieszalniki
-ciała sypkie – mieszarki
- plastyczne –mieszarki, zgniatarki
- gazy
- rozdrabianie f. stałej w cieczy =zawisina
- rozdrab f.stałej w gazie=areozol
MECHANIZM MIESZANIA
§ Konwekcja – w aparatach z obrotowymi mieszadłami
§ Ścinanie-fontannowanie-(najskuteczniejsze)składniki poruszają się z dużą prędkością do góry w centralnej czesci aparatu i opadaja na zew
§ Dyfuzja –zachodzi losowo na skutek oddziaływania term otoczenia
§ Ugniatanie(zgniatanie)-dla płynów o dużej lepkości, mas plastycznych
§ Fałdowanie
§ Cięcie – rozrywanie
M.ROZDZIElania
*zawiesin i emulsji:
Sedymentacje/filtrowanie/wirowanie
*materiałów sypkich: przesiewanie/sortowanie
*mater półstałych-soczystych:wytłaczanie
*oddzielanie f.gazowej od ciekłej/stałej:odpylania
WIROWANIE:
- odseparowanie niemieszajacych się ze sobą faz ciekłych lub ciekłych od stałych
- związane z różnicą gęstości rozdzielanych faz na skutek działania siły odśrodkowej
- cz. o większej gęstości są odrzucane od osi obrotu/mniejsze bliżej osi.
AKTYWNOŚĆ WODY
-stosunek ciśnienia pary wodnej nad żywnością p do ciśnienia pary wodnej nad czystą wodą po w tej samej temp
- RWW-równowagowa wilgotność względna, przy której produkt nie traci i nie zyskuje wilgoci. aw=RWW/100=p/po
- im większa jest koncentracja sub.rozpuszcoznych tym mniejsze aw
Woda w żywności:
-wolna-ciśnienie pary równe ciśnieniu pary czystej wody
-związana- nie zamarza, nie wchodzi w reakcje, nie ma wł.rozpuszczania
aw w żywności:
aw>0,98 struktura tkankowa-warzywa,mięso,ryby
aw<0,6 koncentraty spożywcze-chudy proszek mleczny
aw 06-0,9 żyw.utrwalona różnymi metod.
Wpływ aw na drobnoustroje
-bakterie: rozw.hamowany przy aw=0,9
Wyjątek: halofilne rozwój przy aw=0,75
-drożdże: hamowany przy aw=0,88
Wyjątek: osmofilne rozwoj aw=0,61
-pleśnie hamowany aw=0,8
Wyjątek: kserofilne rozwój aw=0,65
Utrwalanie przez odparowanie H20
-zagęszczanie – usuwanie H20 z materiałów płynnych zazwyczaj do zawartości wody 30%
Urządzenie -Wyparki
-suszenie-usuwanie H20 z materiałów o róznym stopniu sztywności do zawartości wody 10-15% w zależności o rodz.materiałów
PASTERYZACJA-polega na ogrzew w tem. 65-850C surowcow o pH<4,5.Przy takim pH nie rozwijaja się drobnoustroje przetrwalnikowe i mikroorganizmy krytyczne,dlatego nie ma konieczności stosowania tem>1000C. W procesie tym dostajemy dostatecznie wyjałowiony produkt.Pasteryzuje się:owoce,przetwory owocowe,mleko,piwo.
STERYLIZACJA-wykorzystuje się tu tem >1000C(najczesciej 121,10C).Stosuje się ja do surowcow o pH>4,5 –warzywa,przetwory miesne.Stosowanie wys. temp ma na celu usuniecie przetrwalnikow powodujących psucie się żywności i wytwarzających szkodliwe dla zdrowia toksyny. RODZAJE STERYLIZACJI: -produktu zapakowanego(produkt pakuje się w opakowania hermetyczne i ogrzewa); -produktu niezapakowanego i aseptyczne pakowani; -dwustopniowa(gwarancja pelnej jałowości wyrobu).Obliczanie czasu sterylizacji: F=D*lnN0/N [min]
TERMIZACJA-ogrzewanie mleka surowego przez ok. 15 min 57-680C w celu krótkotrwałego przedłużenia trwałości mleka przeznaczonego do dalszego przerobu.
***Do pasteryzacji słuza pasteryzatory, w których medium przenoszącym cieplo jej goraca woda,para wodna,goracy surowiec ogrzany,np. mleko lub sok. Najczesciej stosowane pasteryzatory to pasteryzatory plytowe.Elementami roboczymi sa tloczone z nierdzewnej blachy-ryflowane plyty.Plyty montuje się jedna za druga.W każdej sekcji z jednej strony plyty przeplywa czynnik ogrzewany,a z drugiej-czynnik grzejny.Medium wpływa otworem wprowadzającym pomiedzy dwie złożone ze soba plyty,jest ogrzewany lub chlodzony i dostaje się do otworu wyprowadzającego,prowadzacego do przestrzeni miedzy innymi złożonymi ze soba plytami.***Do pasteryzacji jak i sterylizacji stosuje się także wymienniki rurowe. Można jes stosowac do płynów o roznych lepkosciach..Maja one postac rur, w których przepływa czynnik ogrzewany,a na zewnatrz-czynnik ogrzewający.
PRZETARZANIE MLEKA
SYSTEMY PROD. MLEKA PASTERYZOWANEGO-*Długotrwała(62-65oC,30min);*HTST(71-74oC,15s);*momentalna(85-90oC,2-4sek);*termizacja(63-65oC).
Schemat prod.m.past.: *odbiór mleka i jego składowanie przed prod.; *czyszczenie mleka(hermetyczne wirówki oczyszczające działania ciągłego;filtry;mikrofiltracja z zast. filtrów ceramicznych>usunięcie zanieczyszczeń mech. gł. szlamu i kom. somatycznych);*normalizacja=standaryzacja(odtłuszczanie mleka do odpowiedniej zawartości tł.;polega na monitorowaniu szybkości przepływu mieszaniny i pomiarze jej gęstości>rozdział mleka w wirówce odtłuszczającej na frakcję odtłuszczona i śmietankę, a następnie ponowne jej dodawanie lecz w odpowiedniej ilości);*homogenizacja(rozdrobnienie kuleczek tł.do rozmiarów średnicy<2μm, w celu wyeliminowania tzw.zjawiska postoju tłuszczu=oddzieleniu się fazy tłuszczowej od wodnej; proces przebiega w homogenizatorach ciśnieniowych, gdzie kuleczki tł.są rozdrabniane, do żądanych rozmiarów, na skutek przepływu emulsji pod ciśnieniem przez szczelinę w głowicy homogenizatora);*pasteryzacja(w płytowych wymiennikach ciepła);*rozlew do opakowań jedn.
Prod.mleka sterylizowanego(UHT)(duże straty wit., skł. mineralnych;duża,do kilku miesięcy, trwałość w temp. pokojowej)Isposób* bezpośrednie wprowadzenie pary wodnej do mleka(mleko opuszczające tank>wstępne ogrz. W temp75oC w wymienniku płytowym>przepływ przez dyszę do komory infuzyjnej i osadzenie się w jej środkowej części)>z boku komory dostarczana jest para wodna celu ogrzania prod.>wydobywające się powietrze usuwane jest górną częścią komory, natomiast dolna częś jest chłodzona, aby zapobiec przywieraniu produktu do komory>przepływ do przytrzymywacza temp.mleka143oC>komora próżniowa(odpar. Wody, temp.75oC)>chłodzenie25oC>homogenizacja
IIsp.*wstępne podgrzanie mleka w wymienniku do90oC>odparowanie wody w kom.próż.>podgrz. prod. do temp.150oCw kom infuzyjnej>schłodzenie w wymieniku75oC>homogenizacja>chłodzenie>napełnianie opakowań.
Mleko ogrzewane met. Pure-Lac(trwałośc produktu >40dni w war.chłodniczych;dobre cechy sens. i żywieniowe mleka, wysoka jakość mikrobiol.)*ogrzanie mleka do125-145oCw czasie<1s>natychmiastowe chłodzenie w kom.ekspansywnej w t<0,3s>ogrzew. para wodną w kom.infuzyjnej>napełnianie opakowań w sp. aseptyczny
ZAMRAŻANIE –odebranie ciepła z surowca zamrażanego i uzyskanie w jego środku geometrycznym żądanej temp
Etapy zamr: 1.ochłodzenie do temp zamr- do temp krioskopowej 2.właściwe mrożenie- przemiana wody w lód 3.domrażanie do żądanej temp
Etapy zamrażania skroplonymi gazami: 1wstepne schłodzenie surowca-(azot o temp -20 do -100oC) 2.intensywne zamraż-(azot w temp-100 do-190oC 3.natryskiwanie czynnika chłodniczego-całkowite zamroz produktu 4.wyrownanie temp na powierzchni i w środku produktu
Rodzaje zamr: *powolne-najmniej korzystne ze względu na cechy jakościowe produktu, długi okres przemiany fazowej, tworzące się duże kryształy lodu przyczyniają się do rozrywania komórek produktu oraz drobnoustrojów*szybkie- powstające kryształki lodu są mniejsze, tkanki w mniejszym stopniu niszczone, lepiej zachowują się komórki drobnoust. z których większość przeżywa*szokowe -najlepszy ze względu na zachowanie tekstury, wykorzystuje ciekły azot i zestalony CO2, okres tworzenia się kryształów jest krótki, a kryształy są małe, krzywa mrożenia wykazuje przebieg zbliżony do pionowego
Zalety mroż szokowego: szybkie; dobre cechy jakościowe produktu; szybkość mroż powoduje wcześniejsze zahamowanie procesów enzymatycz, chem, mikrobiol; powstaje mniejsza osuszka, co ogranicza straty ilościowe surowca; azot chroni produkt w czasie procesu i stabilizuje podczas składowania; stosowane dla produktów trudnych do mroz
Metody mroz: *owiewowe- zimnym powietrzem np. w zamrażarkach komoro tunelo taśmo spiral fluidyzacyjnych *kontaktowe – kontakt czynnika chłod z produktem np zam kontaktowe jedno- i dwustronne
Zam tunelowe- do pracy ciągłej, wprowadzenie umieszczonego na przenośnikach taśmowych surowca z jednej str i odbiór z drugiej str tunelu, na końcu tunelu-dysze natryskowe dozujące czynnik mroźniczy, którego ruch wymuszony jest przez wentylatory i następuje w przeciwprądzie w stosunku do drogi materiału
Zam spiralne- działania ciągłego, mają postać usytuowanego centralnie bębna, wokół którego jest umieszczony spiralnie przenośnik taśmowy biegnący w kierunku od dołu do góry, natomiast powietrze jest wprowadzane poziomo
Zam taśm- produkt rozrzucany mechanicznie na pierwszej taśmie cienka warstwą, a na drugiej jest podawany zamrażaniu fluidyzacyjnemu
Zam zanurzeniowe (immersyjne)- o pracy ciągłej,surowiec jest transportowany przenośnikiem taś przez wannę z ciekłym azotem i schładzany w krótkim czasie, stosowane jako urządzenia do wstępnego omrażania lub końcowego domrażania surowców metodami owiewowymi
Zam komorowe- o pracy okresowej, w postaci szaf z sitowymi półkami na których umieszcza się surowiec, poddawany działaniu cyrkulującego czynnika chłodniczego
COOK-CHILL(COOK- FREEZE)system produkcji i przechowyw.żywności stos.w cateringu polegający na całkowitym przygotowaniu posiłku,następującym po nim schłodzeniu(w Cook-freeze zamrażaniu)po którym produkt przechowuje się w kontrolow. warunkach chłodniczych(obnizona temp.)przez max.okres 5 dni. Po okresie przechowywania żywność poddawana restytucji-odgrzaniu(w Cook-freeze przed restytucją musi być rozmrożony).Schemat produkcji żywności: wybór surowca®obróbka wstępna®przechowywanie®obróbka termiczna®porcjowanie®schładzanie(do uzyskania 3°C w ciągu max.90 min;-18°C to temp. zamrażnia w Cook-freeze)®przechowywanie po schładzaniu(temp.3°C max.5 dni)®regeneracja(45 min.do uzyskania w najzimniejszym punkcie 70°...
Chucher1