Conservare Curs

1 of 72

CORNELIA LUNGU

PRINCIPII GENERALE DE CONSERVARE A PRODUSELOR ALIMENTARE

2002

2 of 72

CUPRINS 1. Principii generale de conservare a produselor alimentare 2. Conservarea prin frig a produselor alimentare 2.1. ConsideraŃii generale 2.2. Carne şi produse din carne inclusiv grăsimi 2.2.1. Carne în carcase 2.2.2. Carne tranşată 2.2.3. Păsări 2.3. Lapte şi produse lactate 2.3.1. Lapte de consum 2.3.2. Smântâna 2.3.3. Untul 2.3.4. Brânzeturi 2.3.5. ÎngheŃata 2.4. Ouă 2.5. Peşte 2.6. Fructe şi legume 2.7. Alte domenii de utilizare a frigului 3. Conservarea prin sărare a produselor alimentare 4. Conservarea produselor alimentare prin afumare 5. Conservarea cu ajutorul zahărului 6. Conservarea prin acidificare artificială 7. Conservarea prin acidificare naturală 8. Conservarea cu ajutorul substanŃelor antiseptice 9. Conservarea sub presiune de CO2 10. Filtrarea sterilizantă 11. Conservarea prin concentrare 12. Conservarea prin uscare 12.1. ConsideraŃii generale 12.2. Tehnici de uscare utilizate în industria alimentară 12.3. Depozitarea produselor uscate 12.4. Rehidratarea produselor uscate 13. Conservarea produselor alimentare prin pasteurizare şi sterilizare termică 13.1. ConsideraŃii generale 13.2. Pasteurizarea produselor alimentare 13.3. Sterilizarea produselor alimentare 13.3.1. ConsideraŃii generale 13.3.2. Factorii care influenŃează regimul de sterilizare 13.3.3.Factorii care influenŃează distrugerea termică a microorganismelor 14. Metode moderne de conservare 14.1. Conservarea cu ajutorul presiunilor înalte 14.2. Conservarea cu ajutorul câmpului magnetic 14.3. Conservarea cu ajutorul radiaŃiilor ionizante 14.4. Conservarea cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu de înaltă intensitate (pef)

3 of 72

14.5. Conservarea cu impulsuri ultrascurte de lumină 14.6. Folosirea radiaŃiilor ultraviolete în industria cărnii pentru sterilizare şi prelungirea duratei de conservare 14.7. Conservarea prin încălzire cu microunde şi curenŃi de înaltă frecvenŃă 14.7.1. ConsideraŃii generale 14.7.2. Deosebirile dintre încălzirea cu microunde şi curenŃi de înaltă frecvenŃă 14.7.3. Utilizarea microundelor în scop de conservare 14.7.4. Alte utilizări ale microundelor 14.7.5. Avantajele folosirii microundelor 14.8. Conservarea prin încălzire ohmică . 14.8.1. Principiul încălzirii ohmice 14.8.2. Avantajele încălzirii ohmice 14.9. Conservarea prin încălzire cu unde de frecvenŃă radio 14.10. Conservarea prin încălzire indirectă cu efect joule (actijoule) 14.11. Conservarea cu radiaŃii infraroşii

4 of 72

1. PRINCIPII GENERALE DE CONSERVARE A PRODUSELOR ALIMENTARE Procedeele de conservare au fost grupate de către I.I. Nikitinschi pe baza principiilor biologice ce le caracterizează şi anume: - Anabioza reprezintă principiul biologic al vieŃii latente a agenŃilor biovătămători care pot produce alterarea alimentelor. Anabioza se poate realiza prin mijloace fizice (fizioanabioza) şi chimice (chimioanabioza). - Cenoanabioza constă în crearea în produsele alimentarea unor condiŃii sau produxcerea unor substanŃe care împiedică dezvoltarea microorganismelor şi se poate realiza prin mijloace fizice (fiziocecoanabioza) sau chimice şi biochimice (chimiocenoanabioza). - Abioza (lipsa de viaŃă) se realizează prin procedee fizice (fizioabioza), chimice (antiseptoabioza) şi mecanice (mecanoabioza). În tabelul următor se arată aplicaŃiile celor trei principii de bază la conservarea produselor alimentare.

5 of 72

Principii biologice de conservarea produselor alimentare Principiile biologice Procedee de conservare AplicaŃii practice Psihroanabioza Refrigerarea produselor alimentare şi depozitarea în stare refrigerată a acestora Crioanabioza Congelarea produselor alimentare Deshidratarea parŃială a produselor alimentare, în principal concentrare prin evaporare, crioconcentrare, concentrare prin FIZIOANABIOZA Xeroanabioza tehnici de membrană. Uscarea produselor alimentare prin tehnici convenŃionale (cu ajutorul aerului cald) şi prin tehnici neconvenŃionale (uscare cu infraroşii, microunde, etc.). Conservarea produselor alimentare cu ANABIOZA ajutorul sării (Haloosmoanabioza). Conservarea produselor alimentare cu Osmoanabioza ajutorul zahărului (Saccharoosmoanabioză). CHIMIOANABIOZA Acidoaanabioza Conservarea cu ajutorul oŃetului. Anoxianabioza Conservarea alimentelor în atmosferă de CO2 sau N2 Narcoanabioza Conservarea sucurilor de fructe cu ajutorul CO2

Principiile biologice FIZIOCENO-ANABIOZA

Procedee de conservare Halocenoanabioza Acidocenoanabioza

CENOANABIOZA

CHIMIO-ANABIOZA Alcoolocenoanabioza

ABIOZA

Termoabioza FIZIOABIOZA

6 of 72

Atermoabioza

AplicaŃii practice Conservarea unor produse alimentare prin sare Conservarea unor produse alimentare prin fermentaŃie lactică (produse de origine vegetală – murături, castraveŃi, varză), sucuri fermentate lactic, salamuri crude (parŃial), produse lactate acide (parŃial) Conservarea unor produse alimentare prin fermentaŃie alcoolică (vinuri, bere, cidru, etc.) Conservarea unor produse alimentare cu ajutorul presiunilor înalte, cu ajutorul câmpului magnetic, cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu, cu ajutorul impulsurilor ultrascurte de lumină. Conservarea unor produse alimentare cu ajutorul căldurii (pasteurizare şi sterilizare) prin tehnici clasice şi moderne (microunde, radiaŃii IR, încălzire ohmică, cu unde de frecvenŃă radio, încălzire indirectă cu efecte joule sau actijoule).

Principiile biologice

CHIMIOABIOZA

7 of 72

MECANOABIOZA

Procedee de conservare AplicaŃii practice Radioabioza (procedee Conservarea unor produse alimentare atermice) (radicidaŃie, radurizaŃie, radapertizare) cu ajutorul radiaŃiilor gama şi electroni acceleraŃi, cu radiaŃii ultraviolete. Antiseptoabioza Conservarea unor produse alimentare cu ajutorul antisepticilor, cu ajutorul bacteriocinelor (parŃial) şi antibioticelor secretate de microorganisme (parŃial). Sestoabioza Îndepărtarea microorganismelor prin filtrare sterilizantă (diferite tehnici de membrană). Aseptobioza Ambalarea produselor deja conservate în condiŃii aseptice (incinte aseptice).

8 of 72

2. CONSERVAREA PRIN FRIG A PRODUSELOR ALIMENTARE 2.1. CONSIDERAłII GENERALE Conservarea prin frig a produselor alimentare are la bază principiul anabiozei (fizioanabiozei), procedeele de conservare prin frig fiind psihroanabioza (refrigerarea şi depozitarea în stare refrigerată) şi crioanabioza (congelarea şi depozitarea în stare congelată). Refrigerarea este caracterizată prin răcirea produsului la temperaturi cuprinse de regulă între 0-4°C şi chiar mai mult. Refrigerarea produce: încetinirea dezvoltării microflorei provenită din contaminări interne şi externe; reducerea vitezei reacŃiilor hidrolitice şi oxidative catalizate de enzime; diminuarea unor procese fizice. Congelarea este caracterizată prin scăderea temperaturii produsului sub 0°C (în general aproape de -18°C)putându-se realiza o durată de conservare de câteva luni şi chiar mai mult. Congelarea produce blocarea multiplicării microorganismelor şi distrugerea unor germeni sensibili (criosterilizare); oprirea celor mai multe dintre reacŃiile biochimice. De remarcat că prin frig nu se pot controla reacŃiile chimice ca urmare a atacului oxigenului, deoarece autooxidarea implică un lanŃ de reacŃii chimice a căror energie de activare este mică, şi în consecinŃă, aceste reacŃii (contrar reacŃiilor enzimatice) sunt mai puŃin sensibile la acŃiunea frigului, adică nu urmează regula lui Van’t Hoff ( legea Q10).

2.2. CARNE ŞI PRODUSE DIN CARNE INCLUSIV GRĂSIMI 2.2.1. CARNE ÎN CARCASE Refrigerarea cărnii în carcase. Refrigerarea semicarcaselor de carne se realizează curent prin răcire cu aer, în încăperi frigorifice prevăzute cu linii aeriene, cu respectarea unor norme de încărcare. La refrigerarea cărnii se poate aplica refrigerarea lentă şi rapidă (într-o singură fază şi în două faze). În prezent se practică refrigerarea rapidă în tunele cu convecŃie forŃată a aerului şi mai ales refrigerarea rapidă în două faze, avantajele acestei modalităŃi de refrigerare fiind: reducerea pierderilor în greutate; calitate microbiologică mai bună. Depozitarea cărnii refrigerate. Depozitarea poate fi făcută în acelaşi spaŃiu în care s-a făcut refrigerarea sau în spaŃii diferite prevăzute cu linii aeriene. În timpul depozitării carnea iese din rigiditate şi intră în faza de maturare. La depozitarea carcaselor refrigerate se au în vedere următoarele: circulaŃia aerului redusă (1m3 aer/h pentru fiecare Kcal/h frig produsă de răcitor); necesarul de frig este de 25-35 Kcal/h pentru fiecare 1 m3 spaŃiu răcit (se compensează căldura pătrunsă din exterior prin izolaŃie);

9 of 72

-

depozitul se dimensionează pentru o producŃie 2-3 zile a abatorului. Congelarea cărnii în carcasă. De regulă se execută congelarea cu aer răcit în tunele cu circulaŃie forŃată a aerului, carcasele, semicarcasele sau sferturile fiind agăŃate în cârlige pe linii aeriene sau stelaje mobile, cu respectarea încărcăturilor specifice . Depozitarea carcaselor congelate. Depozitarea se face în camere frigorifice cu înălŃimi care permit paletizarea containerelor. IzolaŃia se calculează pentru un flux termic de 6-8 kcal/m2h. La depozitarea carcaselor congelate este necesar să se respecte:
debit aer recirculat ~1m3/h pentru fiecare Kcal/h de căldură ce trebuie evacuată;
respectarea temperaturii şi duratei maxime de depozitare. La depozitare trebuie să avem în vedere următoarele: • să nu depăşească în nici un caz durata maximă de depozitare, pentru că produsul pierde mult din calitate; • să nu existe fluctuaŃii de temperatură pentru a nu se produce recristalizări ale gheŃii formate în produs (formarea de cristale mari pe seama celor mici); • uşile să fie protejate prin perdele de aer şi să fie cu deschidere mecanizată sau automatizată; • să existe în interior sistem de alarmă pentru “om închis în interior”. 2.2.2. CARNE TRANŞATĂ Se pot supune conservării prin frig porŃiuni anatomice rezultate din tranşare carne vită, porc, oaie sau porŃiunile respective se pot dezosa iar carnea clasificată pe calităŃi după alegere. OperaŃiile respective se execută în spaŃii climatizate care trebuie să respecte următoarele: temperatura aerului 8-10°C; umezeala relativă a aerului 24 luni). La congelarea gălbenuşului, pentru evitarea fenomenului de plastificare (coagulare) la gălbenuşul ce se omogenizează se poate adăuga sare 5 – 10% sau zahăr 10%. La utilizarea produselor menŃionate, acestea se decongelează (în apă, în aer) până ce temperatura în produs ajunge la ~ 7 – 10 °C. produsele în stare decongelată se folosesc imediat.

2.5. PEŞTE Peştele în general se alterează mult mai rapid decât cărnurile provenite de la animale datorită acŃiunii conjugate a microorganismelor, enzimelor proprii oxidării mai rapide a lipidelor. Din motivul menŃionat se impune conservarea cât mai rapidă a peştelui, inclusiv prin frig. Refrigerarea peştelui se poate face: - la bordul navelor de pescuit cu ajutorul apei de mare, răcită într-un răcitor care utilizează ca agent de răcire o saramură răcită la rândul său în vaporizatorul unei instalaŃii frigorifice cu freon; refrigerarea cu gheaŃă, recipientele fiind plasate într-o cameră cu temperatura de 0…-1°C, în care caz durata de păstrare poate fi 5 zile pentru speciile de peşte sensibile şi de 18-20 zile pentru speciile mai rezistente; - la Ńărm, refrigerarea peştelui se face cu gheaŃă în proporŃie de 1: 2 până la 1,4:2 faŃă de greutatea peştelui. Congelarea peştelui la bordul navelor şi la Ńărm se poate face cu aer răcit; în contact cu suprafeŃe ,metalice răcite (congelatoare cu plăci orizontale sau verticale); în contact cu agenŃi intermediari răciŃi; în contact cu lichide criogenice. Congelarea în aer se face la taer= -35…-40°C, aerul având o viteză de 3-7 m/s. Peştele congelat se supune apoi glasării prin imersie sau stropire. Glasarea prin imersie se face în apă la temperatura de 2°C(imersie de 2-3 ori cu pauze de ~ 25s). glazura reprezintă 2-4,5% din greutatea peştelui şi are grosimea de 1-3mm. După glasarea peştelui (individual sau în bloc) are loc ambalarea acestuia în cutii de carton căptuşite cu folie de material plastic. Peştele ambalat se depozitează în spaŃii frigorifice cu temperatura aerului de – 18°C…-30°C.

2.6. FRUCTE ŞI LEGUME Alegerea metodei de refrigerare şi congelare este în funcŃie de gradul de perisabilitate al acestora, produsele cu perisabilitate mare trebuind să fie răcite foarte rapid. Din punct de vedere al perisabilităŃii, fructele şi legumele se împart în următoarele grupe: - produse extrem de perisabile: afine, căpşuni, coacăze, mure, zmeură, dude, smochine proaspete, spanac, măcriş, creson, Ńelină pentru peŃiol; - produse foarte perisabile: caise, cireşe, gutui, mere timpurii, pere timpurii, piersici, prune, struguri cu pieliŃa fină, ceapa verde, ciuperci castraveŃi Cornichon,

16 of 72

dovlecei, fasole verde, mazăre verde boabe, morcovi cu frunze, pătrunjel frunze, praz timpuriu, ridichi de lună, salată, sfeclă roşie, sparanghel, Ńelină verde, usturoi verde, varză timpurie; - produse perisabile: pere de vară, struguri, măsline, anghinare, ardei, bame, bob, conopidă, fasole verde păstăi, morcov, pepene galben, tomate, varză de toamnă, varză de Bruxelles, vinete, praz; - produse puŃin perisabile: mere de toamnă, pere de toamnă, castane, cartofi, ceapă, hrean, păstârnac rădăcini, sfeclă roşie, usturi căpăŃâni. Refrigerarea fructelor şi legumelor se face după o prealabilă pregătire a acestora (spălare, sortare, calibrare, opărire – în unele cazuri -, iradiere şi tratare cu substanŃe fungicide şi de încetinire a maturării – în alte cazuri - , şi în final ambalare). Refrigerarea propriu-zisă se pate face: - în curent de aer rece cu temperatura 1 – 2°C şi viteza de 2 – 5 m/s la nivelul produselor; - refrigerarea în apă glacială (hydrocooling) care se aplică pentru unele legume; - refrigerarea sub vid cu umectare prealabilă a produselor (hydro – vacuum cooling) şi fără umectare prealabilă a produselor (vacuum cooling). Se aplică pentru salate, spanac, varză de Bruxelles, andive, mazăre verde, ciuperci, castraveŃi Cornichon, ardei gras tăiat, flori destinate exportului; - refrigerarea cu aer umed (ice bank coling system) care se aplică la varza albă, sparanghel, salată, castraveŃi, fasole verde, porumb zaharat, mazăre verde, tomate, fragi, zmeură, caise, struguri, andive. Umezirea aerului de retur se face cu apă glacială cu temperatura de 1°C, astfel încât aerul de retur cu temperatura >5°C se răceşte până la 2,5°C, fiind în acelaşi timp umidificat până aproape de saturaŃie (98%). Depozitarea produselor horticole (fructe, legume) se face în spaŃii frigorifice cu atmosferă normală sau cu atmosferă modificată. Congelarea se aplică numai pentru anumite fructe şi legume. Înainte de congelare, fructele şi legumele suferă unele tratamente preliminarii: curăŃire, spălare, sortare – calibrare, blanşare, tratamente fizico-chimice (imersare în soluŃii de acid citric, tartric sau acoperire cu sirop de zahăr). La congelare se pretează: fructele de pădure, căpşuni, vişine, piersici, caise, mazăre verde, fasole verde, spanacul, morcovi. Fructele pot fi congelate întregi, în stare zdrobită, piureuri îndulcite (prin adaus de zahăr sau sirop de zahăr). Pentru congelare se preferă fructe şi legume recoltate înainte de a fi complet maturizate. Congelarea produselor neambalate se face în pat fix sau fluidizat, în aparate de congelare cu funcŃionare discontinuă, semicontinuă, continuă. Produsele ambalate se congelează în curent de aer rece, în aparate cu plăci (prin contact cu suprafeŃe răcite), în contact cu agenŃi de răcire intermediari (freoni) sau în contact cu agenŃi de răcire criogenici ( azot lichid). Depozitarea produselor horticole congelate se face numai în stare ambalată.

17 of 72

2.7. ALTE DOMENII DE UTILIZARE A FRIGULUI INDUSTRIA BERII
Depozitarea orzului maturizat: se utilizează aer cu temperatura la intrare de 10 – 12°C şi ϕ =75 – 80%.
Laptele de drojdie se depozitează la 2-4°C şi ϕ = 80 – 85% timp de maximum 7 zile.
Germinarea orzului se face la temperaturi ale aerului introdus în germinator de 16°C în primele 3 zile şi 10,5°C în ultimele 3 zile. MalŃul germinat este răcit la 20°C.
Răcirea mustului după fierbere se face până la 6 – 7°C în cazul fermentaŃiei inferioare şi până la 12 - 18°C în cazul fermentaŃiei superioare (răcirea se face în schimbătoare cu plăci).
Filtrarea mustului se face la temperatura acestuia de ~0°C.
FermentaŃia primară se face la temperatura mustului de 15 - 20°C (în linuri de răcire). SpaŃiul de fermentare primară se răceşte utilizând răcitoare de aer.
FermentaŃia secundară se realizează în final la temperatura produsului de 1 - 2°C, spaŃiul în care se află tancurile de fermentare (răcite şi ele) fiind răcit prin intermediul răcitoarelor de aer.
Limpezirea berii se face la temperatura acesteia de –1…-2°C.
Îmbutelierea berii se face în spaŃii răcite la 6 - 8°C.
Navetele cu sticle de bere sunt depozitate în spaŃii cu temperatura aerului de 2 5°C.

INDUSTRIA VINULUI
Mustul de struguri după obŃinere se răceşte la 6 - 12°C pentru a nu începe fermentarea şi pentru a se putea face limpezirea.
În timpul fermentaŃiei trebuie menŃinută o temperatura a mustului de maximum 32°C pentru vinurile roşii şi 25°C pentru cele albe.
Limpezirea vinurilor tinere destinate îmbutelierii timpurii, fabricării şampaniei sau vermutului se face în condiŃiile în care vinul este răcit până la –2…-3°C, cu menŃinere la această temperatura timp de 7 – 8 zile.
Depozitarea vinurilor în butoaie de lemn, recipiente metalice, beton, material plastic, se face în spaŃii răcite la 7 - 11°C pentru vinurile albe şi 10 – 12°C pentru vinurile roşii. Umezeala relativă a aerului în spaŃiile de depozitare este de 90 –95 %. SpaŃiile sunt răcite cu răcitoare de aer.
Concentrarea mustului (ca de altfel şi a sucurilor de fructe şi legume) se poate face şi prin crioconcentrare (congelare urmată de separare mecanică a gheŃii).
Fermentarea zahărului adăugat la fabricarea vinurilor spumoase se realizează la temperaturi de 9 – 11°C timp de ~6 săptămâni.

18 of 72

3. CONSERVAREA PRIN SĂRARE A PRODUSELOR ALIMENTARE Conservarea prin sărare a produselor alimentare are la bază principiul haloosmoanabiozei şi al osmocenoanabiozei. Sărarea se poate aplica: ca metodă de ameliorare a capacităŃii de conservare a produselor alimentare şi de îmbunătăŃire a proprietăŃilor senzoriale (textură, gust) în care caz se asociază cu o altă metodă de conservare (refrigerarea sau afumarea în cazul cărnii şi peştelui, brânzeturilor sau cu pasteurizarea în cazul unor produse vegetale); ca metodă de sine stătătoare care se aplică în special la peşte şi în unele cazuri la produsele din carne. AcŃiunea conservantă a sării este explicată prin: creşterea concentraŃiei sucurilor celulare, deci creşterea presiunii osmotice, din care cauză microorganismele de alterare îşi pierd vitalitatea; deshidratarea produsului şi deci micşorarea cantităŃii de apă disponibilă pentru activitatea microorganismele (modificarea activităŃii apei; fixarea ionilor de Na+, Cl- la locul legăturilor peptidice, deci la locul de scindare a acestora sub acŃiunea enzimelor proteolitice proprii Ńesutului muscular sau a celor secretate de microorganisme; micşorarea solubilităŃi oxigenului în saramură (cazul sărări prin imersie) care conduce la inhibarea parŃială a dezvoltării microorganismelor de alterare aerobe; acŃiunea azotitului (bacteriostatică/bactericidă) prin aşa numitul “efect Perido” (combinaŃia dintre azotit şi grupările amino din structura proteinelor din citoplasma microorganismele ) Din punct de vedere tehnologic NaCl influenŃează pozitiv capacitatea de hidratarea a cărnii până la concentraŃia de 3 – 5%, la concentraŃii mai mari producând denaturarea proteinelor prin “salifiere” şi deci scăderea solubilităŃii lor cu consecinŃe negative asupra capacităŃii de emulsionare şi legare. La sărarea cărnii şi peştelui intervin procese fizice (difuzie şi osmoză), procese biochimice (denaturarea proteinelor şi modificarea activităŃii enzimatice a Ńesutului muscular la sărarea puternică), procese microbiologice (în principal la sărarea cărnii în saramură) care influenŃează calitatea senzorială a cărnii. Din punct de vedere a cineticii, sărarea de lungă durată este caracterizată prin două faze: faza dinamică, care se manifestă prin pătrunderea sării în interiorul produsului şi eliminarea apei din produs, această fază fiind caracterizată prin viteza de difuzie; faza statică, care are loc după realizarea echilibrului fizico-chimic (acesta se atinge când concentraŃia de sare în Ńesutul muscular reprezintă 80% din concentraŃia saramurii) şi poate fi considerată ca un echilibru de membrană de tip Donnan. Factorii care influenŃează durata sărării sunt: compoziŃia chimică şi gradul de mărunŃire al sării; grosimea bucăŃii de carne sau peşte; temperatura saramurii şi concentraŃia acesteia; caracterul mişcării saramurii (la sărarea cărnii şi peştelui în saramură); structura cărnii şi peştelui (deschisă/închisă) şi raportul dintre Ńesuturi (muscular/gras/conjunctiv).

19 of 72

La sărarea cărnii şi peştelui prin metoda uscată sau umedă (dacă saramura nu este sterilizată şi purificată) pe lângă microorganismele din carne şi peşte şi de la suprafaŃa cărnii şi peştelui, intervin microorganismele aduse de ingredientele de sărare (NaCl, NaNO3/NaNO2, polifosfaŃi, zahăr) precum şi de apă. Specific la sărarea cărnii pentru preparate din carne, semiconserve şi unele conserve este folosirea de azotaŃi/azotiŃi pentru formarea nitrozopigmenŃilor care conferă produselor din carne culoarea roşie aprins, stabilă în timp, mai ales după aplicarea tratamentului termic. ReacŃiile care conduc la formarea nitrozopigmenŃilor sunt următoarele: 2H NaNO3 reducere bacterianã NaNO2

2 HNO2

pH acid (acid lactic HR)

NaNO2+ H2O HNO2 + NaR

substante reducatoare din carne sau adãugate, pH acid si actiune bacterii reducatoare

NO + Mb (Hb) 2 HNO2 + C6H8O6

NO + NO2 + H2O

NO - Mb sau NO - Hb 2 NO + 2 H2O+ C6H6O6

La sărarea peştelui, metodele de sărare pot fi clasificate şi după temperatura la care se face sărarea: la cald, la rece, după congelare. Se pot supune sărării toate speciile de peşti de apă dulce, marini. Specific produselor de peşte sărate, având în vedere durata mare de sărare, este maturarea acestora, în care intervin atât enzimele proprii Ńesutului muscular, cât şi enzimele proteolitice digestive (la peştele sărat întreg) şi cele elaborate de unele bacterii aduse de sărare. Maturarea îmbunătăŃeşte substanŃial caracteristicile senzoriale ale peştelui sărat (în principal gust şi consistenŃă). În funcŃie de conŃinutul de sare, produsele de peşte sărate pot fi: slab sărate (6-10% NaCl); mediu sărate (1014%NaCl) şi puternic sărate (>14% NaCl). Intensitatea gustului de sărat este în funcŃie de concentraŃia sării în produs ( mai precis în faza apoasă a produsului).Gustul de sărat poate fi: foarte puŃin sărat (< 2% NaCl); slab sărat (până la 3% NaCl); potrivit de sărat (până la 3,5% NaCl); sărat (până la 4,5% NaCl); puternic sărat (> 4,5% NaCl). Saramurile utilizate la sărarea cărnii şi peştelui pot fi: saramuri proaspete, care se utilizează o singură dată (de regulă se şi sterilizează); saramuri maturate, care au fost folosite la sărarea mai multor partide de carne după o prealabilă purificare prin fierbere, urmată de filtrare sau centrifugare. Din punct de vedere al concentraŃiei în NaCl, saramurile pot fi: slabe (până la 10 % NaCl);medii (până la 18 % NaCl) şi tari (> 18 % NaCl). După modul lor de folosire

20 of 72

saramurile pot fi de acoperire (imersare), de injectare (intramuscular şi intraarterial), de malaxare (se practică la pregătirea semifabricatelor bradt şi şrot destinate fabricări preparatelor de carne – salamuri, cârnaŃi – şi pentru carnea destinată unor specialităŃi (şunca Băniei, Şuncă dietetică din carne de mânzat, etc.) De regulă saramurile folosite în industria cărnii, pe lângă NaCl, conŃin şi NaNO2, polifosfaŃi, iar pentru anumite destinaŃii mai conŃin şi zahăr precum şi erisorbat (sare de sodiu a acidului izoascorbic). Saramurile reutilizate, nesterilizate, nepurificate şi păstrate la temperaturi mai mari de 10°C se degradează, degradarea manifestându-se prin modificări de gust şi miros, formare de spumă, schimbarea culorii, apariŃia de tulburări, formarea de precipitat, devin alcaline, potenŃialul redox (mV) având valori negative (scade până la –150…400mV), saramura în ansamblul ei fiind alterată. În aceste saramuri azotatul şi azotitul sunt transformate în N2, NH2 – OH (hidroxilamină) şi NH3, deci nu mai au capacitatea de înroşire a cărnii. La sărarea umedă a cărnii (prin imersie) se pierd o serie de substanŃe utile din carne care trec în saramură (substanŃe proteice, substanŃe extractive azotate şi neazotate, substanŃe minerale, vitamine). Şi la sărarea uscată şi umedă a peştelui au loc pierderi de compuşi cu azot. La sărarea umedă pierderile de substanŃe azotoase sunt mai mari (ajung la 1,1 – 1,2%) faŃă de masa peştelui, la sărarea în saramură/peşte=3:1, chiar după 48 ore de saramurare. Pierderile de grăsime la sărarea peştelui sunt foarte reduse (0,1%), deoarece grăsimea nu se solubilizează în soluŃia salină şi nici nu trece prin membrana celulară.

21 of 72

4. CONSERVAREA PRODUSELOR ALIMENTARE PRIN AFUMARE Afumarea, ca metodă de conservare, are la bază principiul abiozei prin acŃiunea substanŃelor antiseptice din fum (chimioabioză) şi în măsură mică şi principiul xeroanabiozei, prin deshidratarea parŃială a produselor. Afumarea de scurtă durată este considerată ca o metodă de ameliorare a capacităŃii de conservare, în care caz se asociază cu altă metodă de conservare (coacere, pasteurizare, sărare) şi de îmbunătăŃire a proprietăŃilor senzoriale (cazul preparatelor din carne, al unor brânzeturi). Fumul, ca aerosol produs în generatoarele de fum clasice, rezultă dintr-un proces de ardere completă a rumeguşului cuplat cu distilare uscată (piroliza). Componentele lemnului (rumeguşului) care intervin în producerea fumului sunt celuloza, hemiceluloza şi lignina. Din punct de vedere chimic, fumul conŃine: acizi organici, compuşi carbonilici (aldehide, cetone), alcooli, fenoli şi esteri ai fenolului, hidrocarburi aromatice, compuşi heterociclici. În fumul – aerosol – se pot găsi în suspensie rumeguş nears, cenuşă şi funingine, îndepărtarea acestora presupunând purificarea fumului prin intermediul decantoarelor umede ataşate la generatorul de fum. Depunerea componentelor utile din fum la suprafaŃa produselor supuse afumării este influenŃată de: concentraŃia substanŃelor utile din fumul – aerosol, starea suprafeŃei produsului, viteza medie de afumare (amestec aer/fum) şi temperatura acestuia, durata afumării. În funcŃie de temperatura mediului de afumare substanŃele organice utile din fum se pot afla sub formă de vapori sau sub formă de picături foarte fine. Penetrarea substanŃelor utile de la suprafaŃa produsului în interiorul acestuia va fi influenŃată de: structura chimică a componentelor depuse; felul afumări şi durata acesteia; structura şi compoziŃia chimică a produsului supus afumării; natura membranei (acolo unde există), umezeala relativă a fumului. Viteza de pătrundere a componentelor utile din fum în produse este mai mare la produsele fără membrană iar în cazul celor în membrane permeabilitatea cea mai mare o au membranele naturale şi semisintetice (colagene de tipul naturinului şi cutizinului), faŃă de membranele sintetice (pe bază de poliamide). Procesul de afumare poate fi accelerat la afumarea în câmp electrostatic. Având în vedere că în funcŃie de temperatura de producere a fumului se pot forma şi substanŃe cancerigene (3,4 – benzpiren, fenantren, fluorantren, etc.) este necesar să se utilizeze numai lemne (rumeguş) de esenŃă tare cu umiditate ~ 30 – 35 %, iar temperatura de ardere mocnită (de producere a fumului) să nu depăşească 400°C. ConsecinŃele afumării asupra calităŃi produselor pot fi: conferire de aromă specifică (contribuie fenolii, carbonilii); culoare (contribuie în principal carbonilii şi fenoli); conservabilitate (în principal difenolii care acŃionează ca antioxidanŃi şi fenolii, formaldehida şi acizii organici care pot exercita acŃiune bacteriostatică, bactericidă).

22 of 72

O metodă modernă de aromatizare a produselor din carne şi peşte cu aromă de fum este cea de folosire a lichidelor de afumare care prezintă următoarele avantaje: lichidele de afumare sunt libere de hidrocarburi policiclice condensate cu acŃiune cancerigenă; permit dozarea exactă a substanŃelor de afumare în produs; se simplifică tehnologia de prelucrare termică (afumarea); se eliberează spaŃii constructive şi instalaŃii costisitoare; se reduce consumul de material lemnos, mai ales în cazul folosiri celulelor clasice de afumare; se îmbunătăŃesc condiŃiile igienico-sanitare de muncă din secŃia de tratament termic; se creează posibilitatea mecanizări şi automatizări procesului; creşte productivitatea munci. Lichidele de afumare pot fi utilizate pentru: pulverizare în incinta de afumare; pentru imersare produse; pentru încorporare în compoziŃie (cea mai des folosită metodă) la cuter sau malaxor (aplicată în industria cărnii). Pentru lichidele de afumare din import cu densitate de 1,062 – 1,063 se recomandă circa 20 g/100 Kg compoziŃie, cantitatea putând fi mărită în funcŃie de gustul consumatorilor şi de tipul preparatelor din carne.

23 of 72

5. CONSERVAREA CU AJUTORUL ZAHĂRULUI Principiul biologic al acestui procedeu de conservare este saccharo-osmo-anabioza, care se realizează prin adăugare de zahăr în cantitate necesară creşterii presiunii osmotice a fazei lichide a produselor alimentare care să împiedice dezvoltarea microorganismelor (peste 60% zahăr în produsul finit). Cu cât presiunea osmotică a soluŃiilor este mai mare cu atât efectul de plasmoliză al celulelor microbiene este mai mare 8presiunea osmotică normală a celulelor microbiene este de 4 – 6 at.). în timpul plasmolizei se elimină apa liberă şi o parte din apa legată coloidal în citoplasma celulelor microbiene. Pe de altă parte, adausul de zahăr conduce şi la reducerea umidităŃii produsului, deci la reducerea activităŃii apei sub limitele de dezvoltare a microorganismelor. Cu cât raportul zahăr invertit/zaharoză este mai mare cu atât acŃiunea inhibitoare a zahărului total este mai mare. Factorii care influenŃează acŃiunea conservantă a zahărului sunt: - conŃinutul final de apă al produsului; cu cât acesta va fi mai mic cu atât acŃiunea conservantă va fi mai mare; - cantitatea procentuală de zaharoză adăugată şi gradul de invertire realizat; acestea măresc de asemenea acŃiunea de conservare; - cantitatea procentuală de zaharuri din materia primă (fructe), care influenŃează pozitiv acŃiunea de conservare; - temperatura şi durata de fierbere a produsului în decursul procesului tehnologic care pot intensifica acŃiunea conservantă; - prezenŃa pectinei care măreşte vâscozitatea fazei lichide ceea ce îngreunează accesul substanŃelor nutritive şi a apei la celulele microbiene; - valoarea pH-ului acŃionează indirect asupra conservării prin formarea gelului pectină – zahăr – acid. AcŃiunea de conservare a zahărului este influenŃată negativ de următorii factori: - scăderea presiunii osmotice şi deci mărirea activităŃi apei din faza lichidă a produsului; se poate petrece la păstrarea produselor neambalate în contact cu aer cu umezeala relativă mare; - cristalizarea unuia din zaharurile aflate în exces în produsul finit; aceasta conduce la scăderea concentraŃiei în zahăr a fazei lichide şi deci la reducerea corespunzătoare a presiunii osmotice; - fermentarea produselor finite caramelizate în timpul fabricări lor, deoarece caramelizarea este însoŃită de o reducere a potenŃialului de oxido-reducere a produsului. Un potenŃial redox scăzut favorizează dezvoltarea drojdiilor care pot fermenta marmeladele şi gemurile. De remarcat că, drojdiile osmofile pot suporta concentraŃii de zahăr de până la 80% şi deci pot provoca alterarea marmeladelor şi produselor similare. Având în vedere că la conservarea cu ajutorul zahărului activitatea apei este redusă la mai puŃin de 0,845, suficientă pentru împiedicarea bacteriilor şi drojdiilor neosmofile,

24 of 72

nu poate împiedica dezvoltarea mucegaiurilor. Pentru a împiedica dezvoltarea mucegaiurilor se poate utiliza: pasteurizarea produselor finite (gemuri, jeleuri, dulceŃuri); antiseptizarea suprafeŃei acestor produse cu agenŃi chimici. Având în vedere că mucegaiurile sunt distruse în procesul de fierbere, rezultă că infectarea ulterioară cu spori de mucegai, ca şi cu drojdii osmofile, se face din mediul exterior, ceea ce implică o igienizare perfectă a procesului tehnologic şi ambalarea adecvată a produselor respective. Conservarea cu ajutorul zahărului se aplică la: - fabricarea produselor gelificate (gel pectină – zahăr – acid): geluri de fructe (60% zahăr adăugat; 65-67% extract refractometric), marmelade (55% zahăr adăugat; minim 64% extract refractometric), gemuri de fructe (60-65% zahăr adăugat; minimum 6568% extract refractometric); - fabricarea produselor negelificate: dulceŃuri de fructe (minimum 72% extract refractometric dat în principal de zahărul adăugat), magiunuri (50-70% extract refractometric dat de zahărul din fructe), paste de fructe (zahăr adăugat 65%; extract refractometric 70 – 75%), siropuri de fructe (minimum 68% dat în principal de zahărul adăugat, parte din zahăr fiind invertit); - fabricarea laptelui concentrat cu zahăr (adaus de minimum 62%zahăr).

25 of 72

6. CONSERVAREA PRIN ACIDIFICARE ARTIFICIALĂ Acest tip de conservarea are la bază principiul acidoanabiozei şi în practică conservarea se realizează cu ajutorul acidului acetic sub formă de oŃet. AcŃiunea conservantă a acidului acetic este dependentă de:
concentraŃia mediului de conservant în acid acetic: între 0,6 – 4% concentraŃie de acid acetic în mediu, acŃiunea bacteriostatică, iar la peste 4% acŃiunea poate fi bactericidă;
specia microorganismelor: bacteriile sunt puŃin rezistente în mediul acid. În concentraŃie de până la 4% acidul acetic inhibă dezvoltarea bacteriilor saprofite; între 4 - 6 %sunt distruse formele nesporogene îar peste 6% sunt distruse şi sporii . Mucegaiurile şi drojdiile au o acidorezistenŃă mai mare;
pH-ul produsului alimentar la care s-a adăugat acid acetic. Acidul acetic având un grad de disociere mai mare decât al acidului lactic, rezultă că nivelul concentraŃiei de hidrogen va fi mai mare şi deci pH-ul mai scăzut. La acŃiunea conservantă a acidului acetic trebuie să avem în vedere şi radicalul – concentraŃia de NaCl şi zahăr. Aceste două substanŃe potenŃează efectul conservant al acidului acetic. Conservarea cu ajutorul acidului acetic se aplică la: - fabricarea semiconservelor de peşte denumite “marinate”; concentraŃia de acid acetic fiind în acest scop de 4%; - obŃinerea unor produse vegetale cum ar fi: castraveŃi în oŃet, gogoşari în oŃet, varză roşie în oŃet, ardei capia în oŃet, ardei iuŃi în oŃet, conopidă în oŃet, hrean în oŃet, varză albă tăiată în oŃet, etc. pentru că oŃetul în aceste produse nu asigură protecŃie şi faŃă drojdii şi mucegaiuri, conservarea prin marinare se dublează cu conservarea prin pasteurizare/sterilizare termică. - conservarea maionezelor (contribuie şi muştarul şi faptul că maionezele au un conŃinut redus de apă şi unul ridicat de ulei).

26 of 72

7. CONSERVAREA PRIN ACIDIFICARE NATURALĂ Conservarea prin acidificare naturală, denumită şi conservarea biochimică, are la bază acŃiunea antiseptică, în principal, a acidului lactic produs prin fermentaŃia lactică (care conduce şi la scăderea pH-ului), conservare ajutată şi de producerea de bacteriocine în mediul de fermentare (produşi secundari de fermentaŃie), producere de H2O2 (de către unele bacterii lactice) şi prin competiŃia pentru nutrienŃi între bacteriile lactice şi cele de alterare. Se conservă prin fermentaŃie lactică: varza căpăŃâni şi tocată, castraveŃii, murăturile (gogonelele)şi măslinele dar şi unele sucuri de legume şi fructe, pentru obŃinerea de produse cu valoare terapeutică. Fazele fermentaŃiei lactice sunt următoarele:
Faza preliminară, în care predomină L.mesenteroides (heterofermentativ) spre sfârşitul acestei faze, care fermentează glucidele cu formare de acid lactic, acetic, alcool etilic, metanol, dioxid de carbon, se creează un mediu anaerob ce permite dezvoltarea bacteriilor lactice homofermentative. Faza preliminară este caracterizată prin degajare mare de dioxid de carbon , durează 2-3 zile, aciditatea mediului ajungând la 0,7 –1%.
Faza primară (principală),care sete caracterizată prin predominaŃia bacteriilor lactice homofermentative (L. plantarum, P. pentosaceus) faŃă de cele heterofermentative (L. brevis, L. mezenteroides). În această fază sunt fermentate glucidele nefermentate în prima fază inclusiv manitolul format în faza anterioară. Această fază durează 21-30 zile în funcŃie de : concentraŃia saramurii, temperatura de fermentare, gradul de anaerobioză rezultat, etc. fermentaŃia primară se consideră terminată când pH-ul mediului ajunge la 3,8-4,1 (aciditate totală 2%). Se consideră că în ultima parte a fazei primare acŃionează în principal P. pentosaceus (heterofermentativ), care produce din nou acid lactic, acetic, alcool etilic, manitol, CO2. Dacă fermentaŃia continuă, calitatea produselor se înrăutăŃeşte, fazele cu influenŃă negativă fiind: - Faza secundară, care constă în fermentarea zaharurilor reziduale de către drojdiile fermentative, în condiŃiile în care bacteriile lactice sunt inhibate în dezvoltarea lor de către pH-ul scăzut . în acest caz se ajunge la o oarecare tulbureală a zemii. - Faza post-fermenatre. Dacă produsele vegetale bine fermentate se Ńin în recipiente ermetic închise, ferite de aer şi lumină difuză, acestea se pot păstra foarte bine, atunci când recipientele sunt deschise, produsele se pot infecta la suprafaŃa saramurii (zemii) cu drojdii oxidative, mucegaiuri şi bacterii aerobe. Drojdiile şi mucegaiurile consumă acid lactic, creând condiŃii pentru dezvoltarea bacteriilor aerobe de alterare. Mucegaiurile sunt deosebit de periculoase deoarece secretă poligalacturonaze ce afectează consistenŃa produselor conservate prin acidifiere naturală (înmuierea castraveŃilor şi măslinelor verzi). Factorii care influenŃează acidifierea naturală sunt:

27 of 72

- Adausul de sare, care are următoarele roluri: influenŃează direct tipul de bacterii lactice ce se dezvoltă (rol selectiv faŃă de microorganismele , cele lactice fiind halotolerante); influenŃează gradul de acidificare; previne înmuierea produselor; extrage prin difuzie sucul celular care conŃine, printre altele, zaharuri fermentescibile, extracŃia fiind mai mare în cazul verzii tocate. Varza tocată se sărează cu saramură de 2-3%, cea în căpăŃâni cu saramură de 5-6%, castraveŃii cu saramură 5-8%, iar măslinele verzi cu saramură 4-7%. Pentru a fermenta castraveŃi în saramură de 1-4% este necesar să se folosească o apă cu duritate de ~20° germane. Dacă apa are duritate mică (0,4 iar reacŃiile hidrolitice la aw>0,5 (vezi fig.26). Produsele uscate, cu umiditate 2 – 8% au aw=0.1 – 0,3 deci se pot păstra o perioadă îndelungată dacă se ambalează în folii impermeabile la oxigen şi vapori de apă. Dacă ambalajul nu îndeplineşte aceste condiŃii şi dacă oxigenul existent în produs va depăşi nivelul de 0,01 mg/g produs (este deci necesară ambalarea sub vid sau în atmosferă modificată ), produsul se va autooxida, reacŃiile de autooxidare fiind favorizate de prezenŃa metalelor (în special cupru), temperatură şi lumină. Prevenirea şi diminuarea oxidării lipidelor nesaturate poate fi realizată prin: ambalare sub vid sau în atmosferă de gaz inert (N2); păstrarea la temperaturi scăzute; folosirea de antioxidanŃi. AntioxidanŃii pot fi: inhibitori ai iniŃierii lanŃului de reacŃii, deci substanŃe captatoare de OH, substanŃe care complexează fierul Fe2+ sau care împiedică transformarea Fe2+ în Fe3+; inhibitori ai reacŃiilor de propagare, deci substanŃe care reacŃionează cu radicalii liberi cu formare de produşi stabili (se întrerupe lanŃul de propagare); Rezultă că o moleculă de antioxidant (AH2) poate îndepărta doi radicali liberi. Când antioxidanŃii sunt consumaŃi, oxidarea are loc rapid. Activitatea antioxidanŃilor poate fi prelungită în prezenŃa agenŃilor reducători (RSH); AntioxidanŃii sunt deci regeneraŃi până în momentul în care agentul reducător este epuizat. ReacŃiile de oxidare (radicalii liberi) pot conduce şi la : modificarea culorii; apariŃia de gust şi miros de rânced; distrugerea unor aminoacizi (arginină, serină, acid glutanic, metionină, tirozină, triptofan, fenilalanină, treonină); polimerizări ale proteinelor şi în consecinŃă scăderea solubilităŃii acestora; scindarea proteinelor; legarea lanŃurilor polipeptidice prin legături transversale. Aceste reacŃii împreună cu reacŃiile din grăsimile peroxidate şi proteine, reduc digestibilitatea şi biodisponibilitatea atât a proteinelor cât şi lipidelor din produsul respectiv.

47 of 72

ExplicaŃia faptului că produsele alimentare cu aw = 0,75 – 0,85 (produse cu umiditate de 25 – 45%, deci parŃial deshidratate) se exodează mai greu se datorează; - legării hidroperoxizilor şi inhibarea reactivităŃii lor; - hidratarea metalelor catalizatoare şi reducerea capacităŃii lor de a accelera oxidarea; - transformarea metalelor în hidroxizi insolubili care nu mai au capacitatea de a lua parte la oxidare şi de a genera radicali liberi; - hidratarea radicalilor liberi însăşi şi deci diminuarea reactivităŃii lor. În funcŃie de conŃinutul în umiditate şi respectiv aw, dacă produsele iniŃiale nu au suferit un tratament termic adecvat, în produsul muscat pot rămâne active lipazele şi lipooxidazele (chiar la aw< 0,3), proteazele (aw>0,5) care pot degrada la rândul lor glutation – peroxidaza, catalaza, care sunt importante în protejarea faŃă de autooxidare (distrug H2O2) precum şi polifenoloxidazele care produc îmbrunări enzimatice. În mod normal, enzimele sunt inactivate prin tratament termic preliminar (pasteurizare) sau prin tratament chimic (folosire de SO2 sau sulfiŃi pentru produse vegetale ca mere, pere, cartofi, caise etc.). În timpul depozitării produselor uscate, în funcŃie de aw (aw >0,5) pot avea loc şi reacŃii de îmbrumare neenzimatică (reacŃie Maillard). Îmbrumarea Maillard implică reacŃia dintre grupările α şi ε - amino din proteine şi zaharurile reducătoare, reacŃie favorizată de preîncălzire, concentrare, uscare şi depozitare. Se modifică gustul şi mirosul (apare miros de clei, de carton), culoarea (datorită pigmenŃilor melanoidinici), scade solubilitatea proteinelor şi valoarea nutritivă a acestora (în special prin blocarea grupării ε - amino din lizină). Din punct de vedere microbiologic, produsele uscate pot conŃine microorganisme care provin din două surse: au supravieŃuit procesului tehnologice – termofile şi cele formatoare de spori, inclusiv toxinele produse de patogeni); au recontaminat produsul finit din cauza unei ambalări necorespunzătoare. Valoarea nutriŃională a produselor uscate poate fi redusă şi datorită pierderii unor vitamine hidrosolubile (în principal vitamina C) atât datorită operaŃiilor preliminării (spălare, tăiere, blanşare) cât şi datorită uscării, precum şi de vitamine liposolubile care sunt pierdute mai ales la depozitare când reacŃionează cu radicalii liberi rezultaŃi din oxidarea lipidelor, în calitate de antioxidanŃi naturali (numai dacă are loc oxidarea lipidelor). Tianina este pierdută în proporŃie de 10 –15% în procesul de uscare şi până la 50% la depozitare timp de 9 – 12 luni a produselor uscate. Celelalte vitamine hidrosolubile sunt puŃin afectate la depozitarea produselor uscate (ribloflavina, nicotinamida, acidul pantoteic, piridoxina).

12.4. REHIDRATAREA PRODUSELOR USCATE Rehidratarea produselor uscate este influenŃată de durata de rehidratare dorită; temperatura la care se face rehidratarea; structura fizică a produsului uscat; pH-ul apei de rehidratare; tăria ionică a produsului şi a apei folosită la rehidratare. Cu privire la rehidratare sunt menŃionat următoarele:

48 of 72

- rehidratarea este rapidă la pulberile instante; - structura poroasă favorizează rehidratarea, o structură poroasă rigidă favorizând atât rehidratarea cât şi desorbŃia gazelor incluse; - denaturarea proteinelor afectează viteza de rehidratare; - pentru produsele vegetale, la rehidratare trebuie menŃionată textura (pretratamentul cu CaCl2 al produselor vegetale înainte de uscare favorizează menŃinerea texturii); - puterea ionică a soluŃiei de rehidratare are influenŃă asupra constituenŃilor proteici, de aceea apa trebuie să fie liberă de substanŃe ionice şi în acelaşi timp fără miros, în caz contrar se afectează calitatea produsului rehidratat; - un conŃinut ridicat de lipide în produsul uscat afectează negativ rehidratarea deoarece astupă porii; - în cazul pulberilor, la contactul cu apa de rehidratare, acestea trebuie să se umecteze, apoi trebuie să intre în lichid, să se disperseze şi să se dizolve. Pulberile fine tind să formeze cocoloaşe la suprafaŃa lichidului de rehidratare care flotează împiedicând rehidratarea prin formarea unui strat semidizolvat. Se preferă pulberi insantizate care au particule mari, poroase, cu capacitate mare de umectare, de penetrare în lichid, de dispersare şi solubilizare.

49 of 72

13. CONSERVAREA PRODUSELOR ALIMENTARE PRIN PASTEURIZARE ŞI STERILIZARE TERMICĂ 13.1. CONSIDERAłII GENERALE Pasteurizarea are drept scop distrugerea microorganismelor, forme vegetative, în special a celor patogene, precum şi inactivarea enzimelor responsabile de modificări biochimice nedorite, pentru a asigura stabilitatea biologică a produsului finit. Sterilizarea are drept scop distrugerea tuturor microorganismelor forme vegetative şi spori, a toxinelor microbiene şi inactivarea enzimelor tisulare şi microbiene dintr-un produs alimentar. Şi într-un caz şi în altul, produsul alimentar poate fi ambalat de la început într-un recipient ermetic închis sau acesta se ambalează, după pasteurizare sau sterilizare în vrac, în condiŃii aseptice. Distrugerea microorganismelor cu ajutorul căldurii este îmbunătăŃită în prezenŃa unor compuşi antimicrobieni: ioni de hidrogen, alcool etilic, CO2, bacteriene, fitoncide, componentele amare din hamei, uleiuri eterice etc. OperaŃiile de pasteurizare şi sterilizare trebuie astfel optimizate încât să nu fie afectate calităŃile produsului finit.

13.2. PASTEURIZAREA PRODUSELOR ALIMENTARE Produsele alimentare lichide pot fi supse următoarelor tratamente termice:
Termizare: LTST (Low-Temperature Short-Time), care se realizează la ~ 63oC, timp de câteva secunde (∼ 15s).
Pasteurizarea, care poate fi realizată în sistem: - LTLT (Low-Temperature Long-Time) –63 +65oC, 15 – 30 min.; - HTST ( High –Temperature Short-Time) – 72+78oC, 15s; - VHTST (Very High Temperature Short-Time) – 87+105oC, 10 –15s; - VHTVST (Very High Temperature Very Short – Time) – 105oC, 1-2s; - XL (Extended Life) – 127+143oC, 0,5 – 2s. Produsele alimentare solide (produse de carne, peşte etc.) trebuie astfel pasteurizate încât să se atingă în centrul termic minim 69,5oC, temperatură care trebuie menŃinută minim 10 minute. Din punct de vedere termic, pasteurizarea produselor de carne, peşte etc. se poate realiza:
într-o singură treaptă de temperatură a mediului de încălzire (74 –75oC);
în mai multe trepte de temperatură a mediului de încălzire (pasteurizare selectivă)(prima treaptă începe la 60oC, iar ultima treaptă are loc la 74 –75o);

50 of 72


în gradient de temperatură (∆t treatment), în care caz, până la atingerea temperaturii de pasteurizate, între temperatura mediului de încălzire şi temperatura produsului (centrul termic) trebuie să existe un ∆t = 25oC.

13.3. STERILIZAREA PRODUSELOR ALIMENTARE Sterilizarea produselor alimentare poate fi realizată în ambalaje, în care caz baremul de sterilizare este în funcŃie de tipul de produs şi în vrac (în sistem UHT – Ultra High – Temperature) care se realizează de regulă la 135 - 145oC, timp de 2 - 6 secunde. În cele ce urmează se dau detalii în legătură cu sterilizarea produselor alimentare în ambalaje ermetic închis. 13.3.1. CONSIDERAłII GENERALE După criterii microbiologice, conservele alimentare sterilizate se clasifică în două grupe: 1. Conserve absolut sterile; 2. Conserve cu “sterilitate comercială”. 1. Conservele absolut sterile pot fi preparate în cazul în care la sterilizare se folosesc temperaturi ridicate un timp îndelungat. Folosirea acestor temperaturi provoacă însă transformări profunde în produsul conservat, care conduc la scăderea calităŃii acestuia. Asemenea conserve, absolut sterile, se caracterizează prin: absenŃa totală a formelor vegetative şi a sporilor; absenŃa toxinelor microbiene; inactivarea completă a enzimelor tisulare şi microbiene. 2. Conservele cu “sterilitate comercială” sunt acele conserve care pot să mai conŃină unii spori termorezistenŃi, dar care nu mai pot germina şi dezvolta la temperatura ulterioară de depozitare, care trebuie să fie sub minimum temperaturii de germinare şi dezvoltare. Asemenea conserve se caracterizează prin: păstrează în mare măsură însuşirile senzoriale şi nutriŃionale; nu conŃin microorganisme (forme vegetative şi spori) sau toxine dăunătoare sănătăŃii omului; au stabilitate mare în condiŃii de depozitare normale ( < 25oC ). Clasificarea conservelor după aciditatea conŃinutului. După Cameron şi Esty, conservele pot fi clasificate în: - Conserve cu aciditate mică: pH ≥ 0,5; - Conserve cu aciditate medie: pH = 5,0 - 4,5; - Conserve acide: pH = 4,5 - 3,7; - Conserve foarte acide: pH ≤ 3,7. AlŃi autori clasifică conservele numai în 3 grupe: - Conserve cu aciditate mică: pH > 4,5; - Conserve acide: pH = 4,0 - 4,5; - Conserve cu aciditate foarte mare: pH < 4,0. Se consideră ca limită între conservele acide şi neacide pH = 4,5, deoarece anumite suşe de Cl. botulium se pot dezvolta şi produce alterare în conservele cu aciditate mică (pH = 4,5 - 5,0).

51 of 72

13.3.2. FACTORII CARE INFLUENłEAZĂ REGIMUL DE STERILIZARE După modul de acŃionare asupra regimului de sterilizare, factorii pot fi îndepărtaŃi în două grupe: 1) factori care influenŃează viteza de termopenetraŃie (viteza de pătrundere a căldurii în recipientul cu produs supus sterilizării); 2) factori care acŃionează asupra rezistenŃei la căldură a microorganismelor. Din prima categorie fac parte: dimensiunile recipientului şi materialul din care este confecŃionat; starea produsului supus sterilizării; sistemul de încălzire; agitarea recipientelor în timpul sterilizării; modul de aşezare a alimentelor în recipient. a) Dimensiunile recipientului şi materialul din care este confecŃionat Pentru recipienŃii metalici – cilindrici – se deosebesc două cazuri:
când dimensiunile se schimbă odată cu modificarea volumului, în care caz durata sterilizării este în funcŃie distanŃa din centru recipientului şi suprafaŃa exterioară a acestuia precum şi de raportul dintre suprafaŃa exterioară şi volumul recipientului;
când volumul recipientului V = ct. şi înălŃimea H a acestuia este variabilă. În acest caz, dacă D < H, timpul de pătrundere a căldurii în centrul recipientului variază proporŃional cu pătratul razei (R12/R22 = τ1 = τ2 ); dacă D =H, factorul hotărâtor este suprafaŃa totală a recipientului, 2/3 din căldură transmiŃându-se prin suprafaŃa laterală şi 1/3 prin capace; dacă D > H, cea mai mare parte din căldură se transmite prin capace. Materialul din care este confecŃionat recipientul intervine în termopenetraŃie prin grosimea δ şi conductibilitatea termică λ. b) InfluenŃa stării produsului În legătură cu acest factor de influenŃă se are în vedere consistenŃa produsului determinată de compoziŃia acestuia, raportul solid / lichid şi vâscozitatea fazei lichide, conservele pot aparŃine la două grupe principale: • conserve cu conŃinut compact, omogen, cu particule fine sau mai mari, la care transmiterea căldurii spre centrul termic se face prin conducŃie; • conserve cu un anumit raport solid / lichid, la care căldura se transmite prin conducŃie/convecŃie, raportul dintre acestea fiind determinat de raportul solid/lichid şi de evoluŃia fazei lichide în timpul sterilizării (creşterea sau scăderea vâscozităŃii acesteia); • conserve cu conŃinut lichid, la care transmiterea căldurii se face numai prin convecŃie, c) InfluenŃa temperaturii iniŃiale a produsului Temperatura iniŃială a produsului exercită o mare influenŃă asupra termopenetraŃiei, în special la produsele cu consistenŃă (vâscozitate) mare, unde transmiterea căldurii se face prin conducŃie. Luând în considerare viteza de pătrundere a căldurii exprimată drept cantitatea de căldură/unitatea de timp transmisă produsului. dQ = AK∆t m dτ

52 of 72

în care: A - suprafaŃa exterioară a recipientului, în m2; K – coeficientul global de transfer termic, în kcal/m2.h.grad; ∆tm = ta – [( tI + tf)/2] – diferenŃa dintre temperatura agentului de încălzire (ta) şi temperatura medie a recipientului, (tI + tf)/2, în oC. Din relaŃia menŃionată, rezultă că viteza de pătrundere a căldurii în recipient este proporŃională cu ∆tm a cărei valoare este cu atât mai mare cu cât ta este mai ridicată şi tI mai mică. Ar rezulta că viteza de pătrundere a căldurii în interiorul recipientului scade la creşterea lui th datorită micşorării diferenŃei ∆tm. Cu toate acestea, durata necesară atingerii temperaturii de sterilizare în interiorul recipientului scade la creşterea lui tI, mai ales la produsele care posedă vâscozitate mare sau un raport solid /lichid ridicat. ExcepŃia acestei aparenŃe contradicŃii, între scăderea vitezei de termopenetraŃie şi reducerea duratei de termopenetraŃie, este dată de faptul că odată cu creşterea lui tI scade şi calitatea de căldură necesară ridicării temperaturii recipientului, iar această scădere este mult mai mare faŃă de micşorarea vitezei de termopenetraŃie. d) InfluenŃa sistemului de încălzire Sterilizarea se poate face în abur, în abur /aer, în apă în regim fără circulaŃie şi sub presiune, cu apă supraîncălzită prin stropire în regim de circulaŃie şi sub presiune. - Încălzirea în abur saturat se practică numai pentru sterilizarea conservelor în ambalaje metalice. Se obŃine o încălzire rapidă a produsului datorită cantităŃii mari de căldură, cedată de vapori, la condensarea pe suprafaŃa cutiilor (aburul cedează căldura latentă de condensare care este de circa ∼500 Kcal/kg vapori condensaŃi). În cazul acestui sistem de încălzire trebuie eliminat aburul din autoclavă deoarece prezenŃa acestuia produce o distribuŃie neuniformă a temperaturii prin formarea “pungilor de aer” datorită cărora scade viteza de transmitere a căldurii la recipiente creând condiŃii pentru substerilizare. Acest mod de încălzire nu poate fi aplicat ambalajelor din sticlă, flexibile sau semirigide care necesită o contrapresiune de aer pentru a păstra integritatea ambalajului şi a închiderii, având în vedere creşterea presiunii interioare în ambalaj în timpul ridicării temperaturii, menŃinerii acesteia şi la începutul răcirii. Pentru a verifica dacă există sau nu aer în autoclavă, trebuie urmărită temperatura la termometrul de buzunar cât şi presiunea monometrului de pe autoclav, datele respective trebuind să fie în perfectă concordanŃă. Dacă aceste date nu concordă între ele, presiunea la manometru fiind mai ridicată, înseamnă că aerul nu a fost complet eliminat din autoclavă. De asemenea, este necesar ca, în tot timpul sterilizării, ventilul de aerisire să fie uşor întredeschis, pentru a se asigura eliminarea continuă a aerului care, eventual a rămas în ambalaje, sau care este introdus în autoclavă împreună cu aburul. - Sterilizarea în abur /aer se poate aplica la toate tipurile de ambalaje, în care caz căldura este cedată ambalajelor tot prin condensare, care poate fi condensare în picături microscopice sau sub forma unui film lichid continuu. Prin folosirea amestecului abur /aer transferul de căldură la recipiente se reduce. Factorii care influenŃează transferul termic de la amestecul abur /aer la suprafaŃa ambalajelor (exceptând transferul termic prin condensarea aburului) se referă la: -

53 of 72

coeficientul de transfer termic prin convenŃie; - temperatura amestecului abur /aer; temperatura suprafeŃei ambalajelor şi orientarea lor în coşul din autoclav; - vâscozitatea amestecului abur /aer; - vâscozitatea filmului de apă de la suprafaŃa ambalajelor şi grosimea acestuia; grosimea stratului de aer de la suprafaŃa filmului de apă. În cazul folosirii sterilizării în amestec abur/aer, autoclava trebuie să fie prevăzută cu un ventilator pentru a se realiza o circulaŃie forŃată a amestecului respectiv şi deci o îmbunătăŃire a transferului termic prin convecŃie (de la amestec abur/aer la ambalaj). - Sterilizarea în apă în regim fără circulaŃie, se aplică atât la sterilizarea produselor în ambalaje metalice cât şi din sticlă, datorită faptului că se poate lucra cu contrapresiune de aer. În acest caz nu mai este necesară aerisirea autoclavei. Sterilizarea în apă reprezintă avantajul unei distribuiri mai uniforme a temperaturii în autoclavă, iar viteza de încălzire a produselor este aproximativ aceeaşi ca şi la sterilizarea în abur saturat, deoarece numărul moleculelor de apă ce transferă energia calorică ambalajelor cu produs este foarte mare în comparaŃie cu numărul moleculelor de apă care formează aburul (aburul prezintă avantajul unei entalpii ridicate). Este necesar (mai ales atunci când se lucrează cu contrapresiune de aer) ca nivelul apei din autoclavă să depăşească cu ∼10 cm înălŃimea ultimului strat de ambalaje din coş, deoarece, în caz contrar, în spaŃiul amestecului de vapori/aer, din cauza formării “pungilor de aer”, transmiterea căldurii este mult diminuată, existând posibilitatea substerilizării la ambalajele neacoperite de apă. Contrapresiunea de aer (din exterior) este obligatorie pentru ambalajele din sticlă. La cele metalice, cu umplere cât mai mare (fără spaŃiu liber sub capac), contrapresiunea este realizată de amestecul abur/aer ce se formează deasupra nivelului de apă ce acoperă ambalajele. - Sterilizarea cu apă supraîncălzită prin stropire, în regim de circulaŃie şi contrapresiune, poate fi aplicată la toate tipurile de ambalaje, necesarul de apă supraîncălzită fiind de ∼100l/coş, iar debitul de apă supraîncălzită, în circulaŃie de 38 m3/m3 coş. Apa poate fi supraîncălzită la 145 oC. Stropirea “în ploaie” se realizează printr-un sistem de Ńevi cu duze, Ńevi montate la partea superioară a incintei autoclavei (care este orizontală). Aceeaşi apă se foloseşte atât pentru încălzire cât şi pentru răcire, deci se lucrează în circuit închis. Închiderea / răcirea apei în circulaŃie se face prin intermediul unor schimbătoare de căldură. e) InfluenŃa agitării recipientelor Accelerarea pătrunderii căldurii în recipient, acolo unde căldura este transmisă prin convecŃie (sau şi prin convecŃie) se realizează şi prin agitarea recipientelor în timpul sterilizării. Agitarea produce o intensificare a curenŃilor de convecŃie ca viteză şi direcŃie (curgere tulburentă). Agitarea se realizează după două procedee:
procedeul rotirii cutiilor în jurul axului utilajului de sterilizare, (rotomat), respectiv în jurul axului utilajului dar şi în raport cu axul lor (cazul instalaŃiei de sterilizare continuă cu rotor IMC/FMC ).Acest procedeu se aplică în special la

54 of 72

produsele cu viteză mică de penetraŃie în care intră o mare parte din conservele mixte (care au raport solid /lichid). Este necesară o rotaŃie de 30 – 40 rot. /min. a cutiilor sau a coşurilor cu cutii:
procedeul rotirii cutiilor peste cap, asigură cea mai mare viteză de termopenetraŃie şi constă în rostogolirea cutiilor în jurul unei axe perpendiculare pe axele cutiilor situată în exteriorul acestora. Creşterea vitezei de termopenetraŃie în acest caz este determinată de traversarea produsului de către spaŃiul liber din cutii, la rostogolirea acestora. În funcŃie de viteza de rotaŃie, volumul de aer din spaŃiul liber al cutiei trece prin masa produsului în diferite poziŃii, în funcŃie de raportul dintre forŃa centrifugă care ia naştere şi masa produsului. Viteza cea mai mare de termopenetraŃie se obŃine atunci când forŃa centrifugă este aproximativ egală cu masa produsului, în care caz spaŃiul liber (aerul) trece prin produs în mijlocul cutiei. Acest procedeu se aplică la produsele care au raport solid /lichid ce permite o intensificare a curenŃilor, mărimea spaŃiului liber de sub capac influenŃând pozitiv transmiterea căldurii în regim de rostogolire peste cap. f) InfluenŃa modului de aşezare a alimentelor în recipiente Acest factor de influenŃă se referă numai la conservele cu un anumit raport solid /lichid, la care curenŃii de convecŃie, când recipientele sunt neagitate, au o direcŃie de mişcare verticală (ascensională). Când întâlnesc particulele solide curenŃii sunt nevoiŃi să le ocolească, pierzând din viteza de înaintare. Din această cauză, se recomandă o anumită aşezare a produsului în recipient, care este impusă şi de aspectul comercial (cazul conservelor de fasole păstăi sau al unor sortimente de peşte la care produsele (păstăile şi trunchiurile de peşte) se aşează în poziŃie verticală în recipient). În cazul conservelor de carne mixte nu se poate realiza această stratificare, bucăŃile de carne fiind de regulă relativ mari (> 20 mm).

13.3.3. FACTORII CARE INFLUENłEAZĂ DISTRUGEREA TERMICĂ A MICROORGANISMELOR Din cea de a doua categorie de factori interesează: temperatura de sterilizare; pH-ul produsului; gradul de infectare iniŃială a produsului; prezenŃa substanŃelor proteice şi grăsimilor; prezenŃa aerului; conŃinutul de NaCl şi zahăr; alŃi factori. a) InfluenŃa temperaturii de sterilizare. În general, este în avantajul calităŃii produsului finit să se lucreze la temperaturi ridicate de sterilizare cu reducerea corespunzătoare a timpului. O ridicare a temperaturii de sterilizare în progresie aritmetică creează posibilitatea reducerii timpului în progresie geometrică, obŃinându-se acelaşi efect de sterilizare. Totuşi, la folosirea temperaturii înalte de sterilizare, la produsele cu vâscozitate mare (pateuri, haşeuri, carne mărunŃită) se poate influenŃa negativ calitatea, datorită expunerii îndelungate a structurilor periferice la temperaturi înalte (caramelizări).

55 of 72

b) InfluenŃa pH-ului. Diferitele produse alimentare, prelucrate în aceeaşi condiŃii, necesită regimul de sterilizare, în funcŃie de valoarea pH-ului. Microorganismele au un maxim de rezistenŃă la pH 6 –7, rezistenŃa termică a acestora scăzând odată cu micşorarea pH-ului. Produsele cu pH mai ridicat (pH> 4,5) trebuie τ

N t = N 0 ⋅ 10 D

sterilizate la temperaturi >110oC. Se întâlnesc cazuri când produse care au iniŃial acelaşi pH necesită regimuri de sterilizare diferite, acest fapt fiind pus pe seama modificării pHului, în timpul sterilizării, datorită decarboxilării şi desulfurizării lor cu formare de CO2, H2S, iar pe de altă parte ca urmare a precipitării (coagulării) unor substanŃe cu proprietăŃi tampon (proteine, fosfaŃi). c) InfluenŃa gradului de infectare iniŃială a produsului. Între concentraŃia în microorganisme a produsului (celule sau spori) şi durata de pasteurizare/sterilizare există o dependenŃă manifestată prin mărirea timpului de pasteurizare/sterilizare la creşterea concentraŃiei microorganismelor. La aceasta se ajunge dacă examinăm relaŃia: În care: Nt – este timpul de supravieŃuitori la timpul τ; N0 – numărul iniŃial de microorganisme viabile; τ - timpul, minute; D – timpul de reducere decimală, minute. Din ecuaŃie se poate constata că pentru aceeaşi valoare a lui τ şi D, concentraŃia în celule sau sporit, Nt variază proporŃional cu NO. Acest fenomen se pune pe seama variabilităŃii rezistenŃei termice a celulelor sau sporilor individuali, ceea ce face să crească posibilitatea de a găsi şi celule sau spori mai rezistenŃi la căldură atunci când creşte concentraŃia lor în produsul iniŃial (N0). Gradul de infectare al produsului înainte de aplicarea tratamentului termic este determinat în principal de: gradul de infectare a materiilor prime şi auxiliare, ambalajelor precum şi condiŃiile şi durata depozitării; respectarea procesului tehnologic (curăŃire, spălare, opărire etc., a materiilor prime); gradul de igienizare ambalaje; viteza operaŃiilor de prelucrare (evitarea întreruperilor procesului tehnologic); starea sanitară a secŃiilor de prelucrare; igiena individuală a personalului. d) InfluenŃa substanŃelor proteice şi a grăsimilor. SubstanŃele proteice şi grăsimile pot juca rol protector în jurul microorganismelor, mărind astfel rezistenŃa acestora la căldură. Fenomenul de protecŃie a microorganismelor de către grăsimi (în special ulei) se exercită atunci când bacteriile, respectiv sporii, se găsesc în faza grasă (ulei) în cazul în care acesta reprezintă faza unică lichidă sau faza din sistemul ulei/apă. Microorganismele (sporii) care au rămas în faza ulei după sterilizare nu conduc la alterarea produsului la depozitarea acestuia. Dacă ele migrează în faza apoasă, în urma manipulărilor brutale ale conservelor, revifierea şi proliferarea lor sub formă vegetativă devine posibilă. e) InfluenŃa aerului. Aerul rămas în recipient după închidere sau Ńesuturi, pe lângă efectele nefavorabile pe care le provoacă în timpul sterilizării (presiune mare în recipient, intensificarea coroziunii cutiilor din tablă de oŃel cositorită şi nevernisată,

56 of 72

pierderile de vitamina C, modificări de culoare, gust, miros) mai poate juca şi rol protector al microorganismelor prin formarea unui strat izolator în jurul lor, ceea ce poate duce uneori la accidente de substerilizare (alterarea produsului). f) InfluenŃa NaCl şi zahărului. In general. NaCl la concentraŃii de până la 5% măreşte rezistenŃa termică a microorganismelor. Zaharurile măresc rezistenŃa la căldură a microorganismelor cu atât mai mult cu cât concentraŃia zaharurilor este mai mare. g) AlŃi factori. Aceştia se referă la prezenŃa unor substanŃe fitoncide în produsele de origine vegetală sau a pigmenŃilor antocianici care micşorează rezistenŃa termică a microorganismelor. Fitoncidele se găsesc în roşii, morcovi, hrean, pătrunjel (frunze şi rădăcini), ceapă, mărar, coriandru, muştar, usturoi.

57 of 72

14. METODE MODERNE DE CONSERVARE Printre metodele moderne de conservare menŃionăm pe cele atermice şi termice diferite de cele clasice. Metodele de conservare atermice mai importante sunt: conservarea cu ajutorul presiunilor înalte; conservarea cu ajutorul câmpului magnetic; conservarea cu ajutorul radiaŃiilor ionizante; conservarea cu ajutorul câmpului magnetic pulsatoriu; conservarea cu ajutorul impulsurilor ultrascurte de lumină; conservarea cu ajutorul radiaŃiilor ultraviolete. Metodele de termice de conservare mai importante sunt: conservarea prin încălzire cu microunde; conservarea prin încălzire ohmică; conservarea prin încălzire cu unde de frecvenŃă radio; conservarea prin încălzire indirectă cu efect Joule (actiJoule).

14.1. CONSERVAREA CU AJUTORUL PRESIUNILOR ÎNALTE Presiunile înalte (4000 … 10000 bar) distrug microorganismele, în principal formele vegetative şi mai puŃin sporii. Distrugerea microorganismelor este consecinŃa modificării structurii membranei celulare (modificarea permeabilităŃii prin acŃiunea asupra fosfolipidelor – constituenŃi ai membranei celulare) precum şi a inactivării enzimelor implicate în reacŃiile biochimice vitale (inactivare prin denaturare). Efectul letal al presiunilor înalte este funcŃie de compoziŃia chimică a produsului (proteine, lipide, poliglucide care au efect protector asupra microorganismelor), pH, activitatea apei. Alimentele acide pot fi procesate la presiuni moderate (300 MPa) şi la temperatură ambiantă, iar cele neacide trebuiesc procesate la presiuni mai ridicate (600 …800 MPa) şi la temperaturi moderate (50 –60ºC) sau se recomandă repetarea ciclurilor de pasteurizare la mai multe nivele (în acest caz se distrug sporii). Dacă în produsul ce se procesează se adaugă lizozim sau bacteriocine, sau dacă pasteurizarea se asociază cu conservarea ulterioară prin frig, se poate lucra cu presiuni mai scăzute. În orice caz, în cazul produselor cu pH neutru, presiunile înalte nu pot realiza o sterilizare. Conservarea cu presiuni înalte se poate aplica la diferite produse carnate cu compoziŃie sensibilă, plante condimentare, condimente, sucuri de fructe, compoturi de fructe, melanj de ouă, produse lactate acide, brânzeturi, sosuri, dressinguri pentru salate. Produsele solide (nepompabile) se presurizează ambalate în ambalaje flexibile, în care caz se foloseşte o instalaŃie cu funcŃionare discontinuă iar cele lichide se

58 of 72

pasteurizează în vrac urmate de ambalare aseptică, în care caz se folosesc instalaŃii cu funcŃionare semicontinuă şi continuă. Având în vedere că presiunile înalte afectează legăturile de H, hidrofobice şi ionice ale macromoleculelor (dar nu au nici o influenŃă asupra moleculelor mici cum ar fi vitaminele, substanŃele de gust şi miros) ele mai pot avea şi următoarele efecte: - inactivarea unor enzime datorită denaturării părŃii proteice a acestora, ceea ce este important pentru păstrarea calităŃii unor fructe şi legume 8inactivarea tirozinazei şi peroxidazei; sunt inactivate şi aminopeptidazele şi carboxipeptidazele la 5000 şi respectiv 4000 bar); - stimularea unor enzime cum ar fi termolizina şi celulazele; - scăderea activităŃii unor enzime, cum ar fi tripsina şi carboxipeptidaza; - modificarea polimerilor de tipul proteinelor, în sensul denaturării lor, consecinŃa dezorganizării structurii terŃiare şi cuaternare, creşterea digestibilitaŃii şi mărirea susceptibilităŃii proteinelor la atacul proteazelor; - polimerii glucidici (amidonul) pot gelifica la 600 – 900 Mpa şi 20 – 53ºC, gelurile obŃinute fiind transparente. Se creează, deci, posibilitatea obŃinerii unor produse pe bază de cartofi, porumb, grâu, orez, paste făinoase care necesită o preparare termică minimă. Polimerizarea glucidelor este importantă în obŃinerea sosurilor, deserturilor, etc.; - gelificarea proteinelor din carne de peşte, vită, porc, soia, ouă, lapte aflate în soluŃie de o anumită concentraŃie, la un anumit pH şi un anumit conŃinut de NaCl. Se obŃin geluri diferite de cele obŃinute pe cale termică în ceea ce priveşte caracteristicile senzoriale; - presurizarea urmată de depresurizare conduce la reformarea structurii unor proteine, efect care este folosit pentru obŃinerea cărnii restructurate de peşte, vită şi porc separate mecanic de pe oase, frăgezirea cărnii şi la aglomerarea prin adeziune/lipire a muşchilor sau fileurilor de peşte de talie mică; - presurizarea modifică punctul de topire al grăsimilor, mărimea cristalelor de trigliceride, formarea şi ordonarea acestor cristale şi aceste efect stă la baza temperării masei de ciocolată (100 MPa); - presurizarea la ~ 200 MPa şi temperaturi scăzute dă posibilitatea de a conserva produsele alimentare la –20ºC fără ca acestea să îngheŃe. Presurizarea urmată de depresurizare bruscă conduce la obŃinerea de cristale mici de gheaŃă, ceea ce este important la fabricarea îngheŃatei (călirea acesteia) şi la decongelarea cărnii respective (pierderi mici de suc); - intensificarea aromei unor produse alimentare prin dezorganizarea unor organite celulare (lizozomi) care eliberează enzime proteolitice ce acŃionează asupra proteinelor cu formare de substanŃei de gust; - impregnarea fructelor prin creşterea presiunii osmotice, efect ce stă la baza obŃinerii de fructe confiate.

59 of 72

14.2. CONSERVAREA CU AJUTORUL CÂMPULUI MAGNETIC Câmpurile magnetice pot fi statice (SMF) şi oscilante (OMF), ambele putând fi omogene şi eterogene. În cazul câmpului omogen, intensitatea câmpului magnetic este uniformă în aria închisă în interiorul magnetului, în timp ce în cazul câmpului eterogen, intensitatea câmpului magnetic este neuniformă şi scade pe măsură ce distanŃa de la centrul electromagnetului creşte. Câmpul magnetic eterogen exercită o forŃă de accelerare asupra particulelor diamagnetice şi paramagnetice aflate în câmp, în timp ce câmpul magnetic omogen nu exercită o asemenea forŃă. La SMF intensitatea este constantă în timp, iar la OMF, care aplică sub formă de impulsuri, intensitatea fiecărui impuls scade odată cu timpul până aproape de 10% din intensitatea iniŃială, inversânduse sensul câmpului la fiecare impuls. AcŃiunea câmpului magnetic asupra microorganismelor. Câmpul magnetic SMF şi OMF exercită efect letal asupra microorganismelor, efect explicat prin următoarele acŃiuni: - acŃiune deteriorantă asupra membranelor celulare care prezintă o orientare puternică în câmpul magnetic din cauza structurii anizotrope intrinsece. Felul orientării membranei, paralelă sau perpendiculară pe câmpul magnetic aplicat, depinde de anizotropia totală a proteinelor componente ale membranei celulare. Proteinele din membrane având o legătură peptidică care rezonează între două structuri din care una cu dublă legătură, face ca membrana celulară să prezinte anizotropie diamagnetică şi prin urmare se orientează paralel cu câmpul magnetic extern; - acŃiune deteriorativă asupra ADN în sensul ruperii legăturilor covalente din AND şi acŃiune de modificare a sintezei ADN; - acŃiune de modificare a fluxului de ioni (în special Ca2+) prin membrana celulară, afectându-se astfel activităŃi metabolice care necesită ionii de Ca2+; - ambalajul să fie din material plastic; - rezistivitatea electrică a produsului să fie mai mare de 10 - 25( cm; - intensitatea câmpului magnetic să fie aleasă în funcŃie de rezistivitatea electrică a produselor şi grosimea acestuia (intensitatea câmpului magnetic este mai mare dacă rezistivitatea electrică este mică şi grosimea mare). Surse de generare a câmpului magnetic oscilatoriu. Câmpul magnetic oscilatoriu (OMF) poate fi generat de electromagneŃi superconductori şi electromagneŃi care sunt energizaŃi prin descărcarea energiei electrice înmagazinate într-un condensator (capacitor). MagneŃii superconductori generează câmpuri magnetice de intensitate mare (până la 20T) fără a produce încălziri prin efect Joule. MagneŃii superconductori sunt “ îmbrăcaŃi” într-o manta cu heliu pentru a asigura răcirea înfăşurării. MagneŃii energizaŃi de un condensator pot genera câmpuri magnetice >30T. condensatorul de 8 – 16 KJ poate genera OMF de 5 – 50 T în electromagnetul din circuit, frecvenŃa câmpului magnetic fiind determinată de capacitanŃa condensatorului, de rezistenŃa şi inductanŃa înfăşurării magnetului. Avantajele folosirii câmpul magnetic sunt următoarele:

60 of 72

- se păstrează calitatea senzorială şi nutriŃională a produselor deoarece temperatura acestuia creşte doar cu 2-5ºC; - produsul alimentar poate fi tratat în ambalaje plastice flexibile (suple); - aplicarea câmpului magnetic nu este periculoasă pentru operator, câmpul magnetic de intensitate mare existând numai în interiorul electromagnetului şi imediat în jurul acestuia. Astfel, dacă intensitatea câmpului magnetic în interiorul magnetului este de ~7 T, la 2 m distanŃă de ieşire, intensitatea scade la 7 ·10-5 T, intensitate comparabilă cu cea a câmpului magnetic; - necesarul de energie este relativ redus.

14.3. CONSERVAREA IONIZANTE

CU

AJUTORUL

RADIAłIILOR

În categoria radiaŃiilor ionizante, cu folosire în industria alimentară intră radiaŃiile γ şi X, care sunt de natură electromagnetică (fotoni), caracterizate prin energia E = hγ, în care E este energia fotonilor (eV), h – constanta lui Plank (ergi), ν - frecvenŃa ( vibraŃii/s), acestea din urmă fiind raportul dintre c/λ, unde c – viteza luminii ( c=3.1010 cm/s) iar λ este lungimea de undă (λ- distanŃa parcursă de undă pe parcursul unui ciclu). RadiaŃiile ionizante au λ ≅ 0,01 µm. Sursele de radiaŃii ionizante sunt: - acceleratoarele de electroni care pot atinge puteri de până la 30 KW şi care produc electroni acceleraŃi din electroni de joasă energie, emişi de un catod. Energia fasciculului de electroni acceleraŃi nu trebuie să de păşească 10 MeV. Electronii acceleraŃi pot fi folosiŃi ca atare sau pot fi convertiŃi în radiaŃii X prin interacŃiune cu o Ńintă, energia fotonilor X trebuind să fie de maximum 5MeV; - radioizotopi artificiali: Co60, Cs137 care emit radiaŃii ( al căror nivel de energie este de 1,17 şi 1,33 MeV pentru Co60 şi 0,60 MeV pentru Cs137. RadiaŃiile ionizante ( în principal γ) sunt utilizate pentru conservarea produselor alimentare (inclusiv carne şi produse din carne) şi anume în scop de : - eliminarea microorganismelor patogene (radicaŃie), dozele folosite fiind de 1 – 4 kGy; - eliminarea microorganismelor de alterare – forme vegetative (radurizaŃie, respectiv radiopasteurizare), dozele folosite fiind de 1 – 6 kGy; - eliminarea microorganismelor – forme vegetative şi spori respectiv radaperizare sau radiosterilizare, dozele folosite fiind de 15 – 60 kGy. Distrugerea microorganismelor cu ajutorul radiaŃiilor ionizante este consecinŃa rupturilor ce survin în molecula de acid dezoxiribonucleic, acŃiunii deteriorative a proteinelor şi lipidelor din structura membranei şi citoplasmei precum şi a enzimelor din membrane, citoplasmă, organite celulare. La aceste acŃiuni participă şi produşii de radioliză ai apei conŃinută în celula microbiană. Cu titlu de informaŃie, menŃionăm că radiaŃiile ionizante mai pot fi folosite pentru: - inhibarea germinării la cartofi, ceapă, usturoi cu doze de 0,05 – 0,15 kGy;

61 of 72

- dezinsectizarea la cereale şi leguminoase uscate, fructe proaspete şi uscate, făinuri proteice cu doze de 0,15 – 0,50 kGy şi chiar 1kGy; - deparazitare cărnuri de vită, porc, oaie cu doze de 1-3 kGy; - realizarea unui proces fiziologic (întârzierea maturării la banane, mango, papaya) cu doze de 0,5 – 1 kGy; - decontaminarea unor aditivi alimentari şi ingrediente alimentare (preparate enzimatice, condimente, gume naturale, gelatină, ouă, făină de sânge, carne, peşte, legume deshidratate, amidon, pudră cacao, fructe uscate) cu doze de 10 – 50 kGy; - ameliorarea proprietăŃilor foliilor de polietilenă care după iradiere capătă o stabilitate mai mare termică, creşte termoretractibilitatea, rezistenŃa mecanică şi rezistenŃa la solvenŃi organici. Iradierea se face cu doze de ≥ 50kGy; - aseptizarea ambalajelor folosite la condiŃionarea aseptică a produselor alimentare cu doze ca cele utilizate pentru radiopasteurizare sau radiosterilizare. AcŃiunea electronilor acceleraŃi şi radiaŃiilor γ se manifestă la nivel de atomi şi la nivel de molecule. La nivel de atomi, felul interacŃiunii este în funcŃie de nivelul energetic al electronilor acceleraŃi şi radiaŃiilor γ şi X. Dacă energia electronilor acceleraŃi este mai mare de 10 – 13 MeV, aceştia acŃionează nu numai asupra electronilor din straturile periferice ale atomilor dar şi asupra nucleului, inducând radioactivitate în produsul iradiat. La folosirea electronilor acceleraŃi ca energie < 10 MeV, electronii incidenŃi pot fi capturaŃi de învelişul electronic al atomului din materialul Ńintă, devenind ioni negativi. În ceea ce priveşte radiaŃiile γ (fotoni), aceştia pot acŃiona cu atomii Ńintă prin trei efecte: efectul fotoelectric, efectul Compton şi efectul formării de perechi. - Efectul fotoelectric apare la întâlnirea fotonului incident (radiaŃia γ şi X) cu un electron care se găseşte pe una din orbitele atomului. În aceste condiŃii, electronul ciocnit primeşte întreaga energie a fotonului şi este expulzat din atom cu o energie cinetică Ec egală cu diferenŃa dintre energia Eγ a fotonului incident şi energia de legătură Ee a electronului pe orbita respectivă. În urma expulzării electronului din atom, locul rămas liber pe orbită este ocupat de un alt electron, procesul putându-se repeta de mai multe ori. Aceste tranziŃii de electroni sunt însoŃite de apariŃia de radiaŃii X caracteristice. Efectul fotoelectric apare deci atunci când Eγ >Ee. - Efectul Compton are loc atunci când fotonul incident γ se întâlneşte cu un electron liber sau uşor legat. În acest caz, fotonul incident cedează electronului ciocnit o parte din energia sa şi deviază de la direcŃia sa. Electronul ciocnit, denumit şi electron de recul sau electron Compton, este expulzat din atom. Fotonii împrăştiaŃi, care au energie mai scăzută interacŃionează din nou până la epuizarea întregii lor energii. Electronii ejectaŃi pot ioniza atomii cu care interacŃionează (devin ioni negativi). - Efectul formării de perechi are loc atunci când energia fotonilor incidenŃi este ai mare de 1,3 MeV, în care caz el poate fi absorbit de câmpul coulumbian al nucleului, consecinŃa fiind apariŃia perechii de particule electron – pozitron. Acestea din urmă are o viaŃă scurtă şi prin întâlnire cu un electron se anihilează cu formare de doi fotoni de 0,5 MeV (radiaŃii γ de anihilare). Electronii din perechea respectivă îşi pierd energia

62 of 72

prin ionizarea şi excitarea atomilor întâlniŃi. Dacă fotonii incidenŃi au energie mare ei pot ejecta un proton sau neutron din nucleu şi în acest caz în materialul iradiat se induce radioactivitate. La nivel de molecule, radiaŃiile ionizante la doze de radapertizare pot afecta glucidele, proteinele, lipidele, apa, vitaminele şi enzimele, după cum urmează: - poliglucidele pot fi depolimerizate iar cele simple pot fi degradate la acizi organici şi produşi de oxidare; - proteinele pot suferi transformări fizice şi chimice cum ar fi scăderea solubilităŃii, denaturare, scindare, polimerizare, modificarea activităŃii enzimatice, reducerea conŃinutului de aminoacizi (triptofan, metionină, cisteină). În mediu apos, sensibilitatea proteinelor la acŃiunea radiaŃiilor ionizante este mai mare decât atunci când acestea se află într-un mediu complex (cazul proteinelor din produsele alimentare), lipidele exercitând un rol protector. Prin iradierea aminoacizilor liberi din produsele alimentare se formează produşi carbonilici şi peroxidici; - lipidele pot suferi o multitudine de degradări sub acŃiunea directă a radiaŃiilor ionizante, degradările fiind influenŃate de prezenŃa sau absenŃa oxigenului, prezenŃa sau absenŃa antioxidanŃilor. Produsele care rezultă din acŃiunea directă a radiaŃiilor ionizante asupra lipidelor reprezintă 1% din masa acestora; - apa din produsele alimentare suferă o radioliză cu formare de trei produşi reactivi intermediari: electronul hidratic (eaq), radicali hidroxil (OH) şi radicali de hidrogen (H). Aceşti radicali favorizează acŃiunea radiaŃiilor ionizante asupra componenŃilor nutritivi din produsele alimentare; - vitaminele sunt parŃial distruse sub influenŃa radiaŃiilor ionizante, cea mai sensibilă fiind vitamina C, după care urmează vitaminele B1, B6, B12, PP şi apoi vitaminele A, E, K. distrugerea vitaminelor este mai mare în prezenŃa aerului şi se continuă şi în timpul depozitării produselor alimentare iradiate. La doze de radapertizare (15 – 50 kGy) pierderile de vitamine sunt comparabile cu cele înregistrate la sterilizarea termică; - enzimele rezistă chiar la doze de 50 kGy, fapt ce impune tratamentul termic prealabil al produselor ce se supun iradierii (opărire, blanşare). Ca efect al radiaŃiilor ionizante asupra componentelor alimentelor se pot modifica gustul, mirosul, culoarea şi textura produselor alimentare, gradul de modificare fiind dependent de doza utilizată. La doze mici, modificările senzoriale sunt imperceptibile, ele devenind evidente la doze de sterilizare. Modificările senzoriale au fost bine studiate la iradierea cărnii. Astfel, până la doze de 20 kGy textura rămâne nemodificată, iar la doze de 40 kGy este afectată sensibil. Modificarea culorii este evidentă la doze mai mari de 9 kGy, în prezenŃa O2 formându-se sulfmioglobina, iar în prezenŃa azotului gazos, se regenerează oximioglobina din metmioglobină. La iradiere sub 40 kGy mirosul cărnii este asemănător cu cel al cerealelor umede, iar la doze mai mari de 100 kGy mirosul este asemănător cu cel al părului umed de câine. Mai poate apare şi miros de bulion sau legume răsfirete (varza). Datorită iradierii apar substanŃe cu prag de percepŃie ridicat (H2S, mercaptani, amine, aldehide).

63 of 72

RadiaŃiile ionizante pot influenŃa şi ambalajele, după cum urmează: - ambalajele plastice sunt în general sensibile la acŃiunea radiaŃiilor ionizante. La doze mai mari de 10 kGy, din ambalaj poate migra în produs aditivii folosiŃi la confecŃionarea materialului plastic respectiv (citrat de sodiu, sulfat de lauril şi sodiu, clorura de polivinil, amidele acidului erucic, linoleic, palmitic, stearic, stearatul de aluminiu, calciu, magneziu, potasiu, sodiu, propionat de calciu şi sodiu, BHA, BHT, trietilenglicol); - ambalajele de sticlă nu au prezintă modificări fizice şi chimice la dozele folosite pentru radiosterilizare; - ambalajele metalice. La nivelurile dozelor utilizate, radiaŃiile ionizante nu afectează nucleul atomic şi deci nu induc radioactivitate. Răşinile epoxi-fenolice folosite la vernisare îşi păstrează adezivitatea şi supleŃea iar materialele termocolante îşi menŃin proprietăŃile fizice; - materialele celulozice la doze < 10kGy nu sunt modificate sensibil. La doze mai mari scade rezistenŃa la tracŃiune datorită ruperii legăturilor covalente în cazul celulozei, acetatului de celuloză, celofanului.

14.4. CONSERVAREA CU AJUTORUL CÂMPULUI ELECTRIC PULSATORIU DE ÎNALTĂ INTENSITATE (PEF) Câmpul electric pulsatoriu de înaltă intensitate se utilizează pentru pasteurizarea/sterilizarea produselor alimentare în stare lichidă (sucuri de fructe, lapte degresat, melanj de ouă, supe concentrate de legume, sosuri). Se consideră că distrugerea microorganismelor cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu de înaltă intensitate (PEF) se datorează unei modificări ireversibile a membranei celulare prin formarea de pori în membrană şi liza acestuia atunci când potenŃialul de transmemebrană celulară depăşeşte valoarea critică de 1 volt în membrana celulară. Efectul letal este funcŃie de intensitatea câmpului, durata tratamentului (durata unui impuls x numărul de impulsuri). Procedeul ca atare nu are efecte negative asupra valorii nutritive şi proprietăŃilor senzoriale ale produselor tratate. Se folosesc câmpuri electrice pulsatorii cu intensitate de 16 kV/cm – 75 kV/cm, durata unui impuls de 2 (secunde, iar numărul de impulsuri între 10 – 342 în funcŃie de produs. Creşterea temperaturii produsului este de max. 0,3ºC pentru fiecare impuls. În cazul sporilor, distrugerea s-ar datora produşilor de electroliză formaŃi la tratamentul cu PEF (efect indirect bactericid). InstalaŃia PEF este formată în principal din generatorul de impulsuri de înaltă tensiune (capacitor cu descărcare modulată), camera de tratare propriu-zisă unde impulsurile de înaltă tensiune sunt transformat în PEF de înaltă intensitate, cameră dotată cu doi electrozi a căror temperatură este controlată prin intermediul unui sistem de răcire care recirculă apă printre electrozi, serpentină de răcire a produsului, pompă pentru lichidul de trata, recipient pentru produsul de tratat şi pentru produsul finit, traductoare de temperatură, sistem de monitorizare (computer şi osciloscop digital). Tratamentul PEF poate fi combinat cu un regim termic moderat (45 – 55ºC).

64 of 72

14.5. CONSERVAREA CU IMPULSURI ULTRASCURTE DE LUMINĂ Impulsurile ultrascurte de lumină produse de generatori tip laser sau generatori tip lămpi flash (lămpi cu străpungere în gaz în regim de impuls) pot provoca distrugerea microorganismelor de la suprafaŃa produselor alimentare şi suprafaŃa interioară a ambalajelor, astfel că prin ambalarea aseptică a produselor tratate se poate prelungi durata de conservare mai ales dacă depozitarea ulterioară a produselor se face în condiŃii de refrigerare sau congelare. Impulsurile ultrascurte de lumină au fost utilizate şi pentru deshidratarea unor vegetale (cartofi, morcovi) la un regim termic de aproximativ 30ºC. în acest caz, straturile exterioare ale produsului absorb energia radiată care este transformată în căldură, ce determină o vaporizare a apei, vaporii de apă fiind preluaŃi de un curent de aer. După o pauză (~20 s), necesară migrării apei din interior spre suprafaŃă, se aplică un nou impuls, ciclul repetându-se.

14.6. FOLOSIREA RADIAłIILOR ULTRAVIOLETE ÎN INDUSTRIA CĂRNII PENTRU STERILIZARE ŞI PRELUNGIREA DURATEI DE CONSERVARE RadiaŃiile ultraviolete sunt de natură electromagnetică şi au lungimi de undă cuprinse între 0,2 (200 nm) şi 0,4µ (400 nm) putându-se clasifica în: radiaŃii UV-A cu λ= 400 – 315 nm; radiaŃii UV-B cu λ= 315 – 280 nm; radiaŃii UV-C cu λ= 280 – 210 nm. În industria alimentară (şi deci în industria cărnii) se folosesc radiaŃii UV-C, în special cele cu λ= 240 nm, deoarece au o puternică acŃiune bactericidă şi germicidă. Efectul letal este dependent de doza de iradiere, unitatea de doză de iradiere fiind produsul dintre intensitatea de iradiere (µW/cm2) şi durata de iradiere (secunde). AcŃiunea sterilizantă se poate exprima prin aşa numita unitate U care reprezintă acŃiunea unei doze de 10 µW/cm2 timp de 60 secunde. AcŃiunea letală a radiaŃiilor UV-C este explicată prin: inhibarea, inactivarea unor enzime care conŃin grupări SH- active, acŃiunii unor produşi de radioliză ai apei (anion superoxidic, oxigen singlet, radical hidroxil, radical hidrogen, anion hidroxil, peroxid de hidrogen), dezorganizării structurii proteinelor, mai ales prin scindarea legăturilor –SSşi chiar ruperea legăturilor peptidice, formarea dimerilor de timină care determină distorsionarea macromoleculei de ADN la nivelul timinelor intercaternare, ce se apropie şi se leagă ciclobutanic, având drept rezultat slăbirea legăturilor de hidrogen, prin care se leagă de adeninele complementare. Având în vedere că radiaŃiile UV au o putere penetrantă redusă, ele se folosesc pentru sterilizarea de suprafaŃă a cărnii, nemodificând componentele chimice sensibile la acŃiunea nemijlocită a radiaŃiilor UV. În straturile interioare ( cele de 0,1 mm de suprafaŃă) acŃiunea radiaŃiilor UV este nulă. Având în vedere cele menŃionate, radiaŃiile UV se folosesc la prelungirea duratei de păstrare a cărnii în semicarcase sau sferturi în

65 of 72

combinaŃie cu frigul. Având în vedere că sub acŃiunea radiaŃiilor UV are loc o sterilizare a aerului din depozitele frigorifice, se poate mări umezeala relativă a aerului din depozite, ceea ce contribuie la micşorarea pierderilor în greutate ale cărnii în carcase, semicarcase, sferturi, neambalate. În condiŃiile folosirii radiaŃiilor UV se poate accelera şi procesul de maturare al cărnii prin menŃinerea acesteia în prima etapă la temperatura de ~ 16ºC şi ϕ = 85 – 90%, timp de 24 – 48 ore, lămpile UV fiind montate deasupra liniilor aeriene din depozite, pe care sunt suspendate carcasele, semicarcasele, sferturile. Iradierea se face intermitent, la intervale de 10 – 12 ore, intensitatea de iradiere fiind 150 µW/cm2. După terminarea maturării, cărnurile se refrigerează rapid şi se păstrează la temperatura aerului de ~2ºC. Având în vedere penetrarea redusă a radiaŃiilor UV, acestea sunt folosite şi pentru sterilizarea saramurilor de injectare şi acoperire, în strat subŃire la suprafaŃa a două răcitoare – panouri ondulate, între care se montează două rânduri de lămpi tip TUV30W (şase lămpi/rând). RadiaŃiile UV sunt folosite şi pentru sterilizarea aerului din depozitele de maturare a salamurilor crude, pentru a se evita pătrunderea de mucegaiuri banale sau toxicogene, care s-ar dezvolta în dauna celor nobile ( dorite) cu care se însămânŃează suprafaŃa batoanelor (sub formă de spori). În acest sens, lămpile UV sunt montate în canale de aducŃiune a aerului în scopul ventilării artificiale a depozitelor de salamuri crude.

14. 7. CONSERVAREA PRIN ÎNCĂLZIRE CU MICROUNDE ŞI CURENłI DE ÎNALTĂ FRECVENłĂ 14. 7. 1. CONSIDERAłII GENERALE Microundele sau undele de frecvenŃă superînaltă (SHF) şi curenŃii de înaltă frecvenŃă (UHF) sunt formate din două câmpuri ( electric şi magnetic) şi se caracterizează prin frecvenŃă (Hz), viteză (c = 300.000 km/s)şi lungimea de undă (λ). În practică se utilizează microunde cu frecvenŃa de 915 ± 25 MHz şi 2450 ± 50 MHz, lungimile de undă fiind 32,8 cm şi respectiv 12 cm. În cazul curenŃilor de înaltă frecvenŃă se utilizează în mod obişnuit următoarele frecvenŃe: 13,5 MHz şi λ = 3.000 cm, 27 MHz şi λ = 1.700 cm, 40 MHz şi λ= 1.200 cm. Microundele se caracterizează prin următoarele proprietăŃi: traversează aerul, materialele plastice, porŃelanul şi sticla; sunt reflectate de suprafeŃele metalice; sunt absorbite de apă, alimente. AbsorbŃia microundelor de către produsele alimentare se manifestă prin transformarea energiei lor în căldură prin următoarele mecanisme: conducŃie ionică; rotaŃia dipolului; electrostricŃiune; piezoelectricitate; rezonanŃă fero- şi ferimagnetică. Cele mai importante mecanisme sunt conducŃia ionică şi rotaŃia dipolului.

66 of 72

ConducŃia ionică se datorează faptului că în orice produs alimentar se găsesc şi substanŃe cu sarcini electrice libere, capabile să se deplaseze sub influenŃa câmpului magnetic şi să întâlnească în calea lor substanŃe cu sarcina electrică nulă. În funcŃie de numărul şi frecvenŃa şocurilor de “întâlnire”, energia microundelor se transformă într-o multitudine de energii cinetice slabe – dezordonate care, însumate formează energia termică, mare parte din aceasta fiind acumulată în produs în funcŃie de capacitatea termică masică, iar cealaltă parte, mai mică, este difuzată mediului înconjurător. SubstanŃele din alimente care au sarcini electrice legate sunt organizate în dipoli (în principal apa din produsul alimentar dar şi proteinele şi glucidele), sub influenŃa undelor electromagnetice de înaltă frecvenŃă intră în rotaŃie, cu revenire la starea iniŃială la schimbarea de frecvenŃă. RotaŃia produce frecare iar aceasta din urmă generează energie termică, care va fi cu atât mai mare cu cât frecvenŃa undelor electromagnetice este mai mare. Rezultă că în produsul alimentar au loc polarizări sub influenŃa undelor electromagnetice, cele mai importante fiind:
polarizarea electronică (Pe) care duce la apariŃia momentului dipol;
polarizare atomică (Pa) caracterizată prin orientarea ionilor în reŃeaua cristalină;
polarizare dipol (Pd) care rezultă în urma acŃiunii câmpului electromagnetic asupra moleculelor polare care prezintă momentul dipol propriu (în principal apa);
polarizare microstructurală (Pm) care apare ca rezultat al orientării electronilor şi ionilor;
polarizare electrolitică (Pel). Cele mai importante polarizări sunt Pd şi P, efectul total de polarizare fiind dependent de mărimea moleculelor, frecvenŃa undelor electromagnetice, starea mediului (lichidă, semisolidă, solidă). 14.7.2. DEOSEBIRILE DINTRE ÎNCĂLZIREA CU MICROUNDE ŞI CURENłI DE ÎNALTĂ FRECVENłĂ Atât în cazul microundelor, cât şi al curenŃilor de înaltă frecvenŃă, încălzirea este de volum şi se bazează pe proprietăŃile dielectrice ale produselor alimentare. Deosebirea între microunde şi curenŃii de înaltă frecvenŃă (exceptând diferenŃele de lungime de undă şi frecvenŃă) sunt următoarele: • Modul de cedare a energiei către produs. În cazul curenŃilor de înaltă frecvenŃă, produsul alimentar trebuie să facă parte integrantă din circuitul electric, în sensul că se plasează între doi electrozi – plăci, acŃionând deci ca un condensator. Acesta impune anumite restricŃii privind grosimea produsului. În cazul microundelor, energia este condusă de la generator la incinta în care se află produsul, prin canale de ghidare, variaŃiile de greutate, grosime şi conŃinutul de umiditate al produsului (dielectricului) având efect minim asupra generatorului de microunde, dar influenŃează viteza procesului;

67 of 72

• Intensitatea câmpului electromagnetic într-o cameră de încălzire cu curenŃi de înaltă frecvenŃă trebuie să fie mai mare decât într-o cameră de încălzire cu microunde, în vederea obŃinerii aceluiaşi efect de încălzire; • La încălzirea cu curenŃi de înaltă frecvenŃă, spaŃiul dintre electrozii – plăci, este redus, fiind o fracŃiune din λ în timp ce la încălzirea cu microunde, dimensiunile camerei sunt mai mari decât λ0, aceasta reflectându-se în dimensiunile produselor ce se pot trata. 14.7.3. UTILIZAREA MICROUNDELOR ÎN SCOP DE CONSERVARE Microundele pot fi utilizate fie pentru pasteurizarea diferitelor produse alimentare în prealabil ambalate, fie pentru sterilizare, în care caz produsele sunt ambalate în ambalaje ermetic închise. Pasteurizarea se execută la presiune atmosferică în timp ce sterilizarea se execută cu contrapresiune de aer. Distrugerea microorganismelor – forme vegetative şi spori – este realizată prin efect termic şi nu prin efectul direct al microundelor, deoarece acestea nu posedă suficientă energie (cuanta de energie pentru microunde cu frecvenŃa de 2450 MHz este de 0,000012 eV) pentru a produce modificări în structura celulelor microbiene sau să scindeze diferitele legături chimice ale proteinelor din citoplasmă. Pentru pasteurizare poate fi utilizat orice tip de instalaŃie cu condiŃia ca energia emisă de magnetron să fie suficientă pentru a asigura încălzirea produselor în centrul termic până la cel puŃin 70ºC. Pentru sterilizare se foloseşte de regulă o instalaŃie cu funcŃionare continuă care lucrează la o suprapresiune de aer de aproximativ 2,5 bar. O asemenea instalaŃie îndeplineşte şase funcŃiuni: comprimare, încălzire, echilibrare, menŃinere, răcire, decompresie. 14.7.4. ALTE UTILIZĂRI ALE MICROUNDELOR Microundele mai pot fi utilizate pentru: - decongelare cărnii, peştelui, fructelor şi legumelor; - prăjirea nucilor, boabelor de cafea şi boabelor de cacao; - coacerea pâinii, gogoşilor, prăjiturilor; - uscarea pastelor, cartofilor prăjiŃi, morcovilor, cepei, etc.; - liofilizarea cărnurilor, peştelui, fructelor, vegetalelor, sucurilor, etc.; - aseptizarea produselor biologice în sensul dezinsectizării cerealelor, făinurilor şi în sensul controlului florei microbiene cum este cazul orezului polisat în care caz se îmbunătăŃeşte şi fierberea şi expansiunea; - termoliza materialelor biologice respectiv plasmoliza microorganismelor în vederea extracŃiei componenŃilor celulari; - detoxifierea, respectiv distrugerea factorilor antinutriŃionali şi a micotoxinelor, în special aflatoxine: - omogenizarea laptelui, cremelor, maionezelor, sosurilor şi sucurilor de fructe concentrate, brânzeturi, produselor lactate acide, muştarului;

68 of 72

- stabilizarea sucurilor de fructe obŃinute rin presare (cu pulpă) pentru ca pulpa să rămână în suspensie; - obŃinerea de emulsii de tipul A/U pentru ungerea tăvilor la coacerea pâinii, checurilor, cozonacilor; - topirea grăsimilor animale şi vegetale solide, a blocurilor de ciocolată şi a brânzeturilor; - coagularea compoziŃiilor din carne pentru prospături; - determinări analitice şi controlul nivelului lichidelor în recipiente opace. CurenŃii de înaltă frecvenŃă au utilizări mai restrânse şi anume, sunt folosiŃi pentru deshidratare, decongelare (cel mai frecvent), coacerea drobului (pâine de carne) în forme metalice, obŃinerea de peliculă coagulată în vederea fabricării cremvurştilor fără membrană (aceasta este cea mai interesantă utilizare şi s-a materializat în realizarea de instalaŃii de tip Auto – Frank. 14.7.5. AVANTAJELE FOLOSIRII MICROUNDELOR. Larga răspândire a echipamentelor cu microunde se datorează următoarelor avantaje pe care le oferă procesarea cu microunde şi anume:
energia microundelor este disponibilă instantaneu, ea fiind trimisă la distanŃă în incinta de tratare a produselor aflate în atmosfera variată: sub vid, sub presiune, în atmosferă rece, caldă sau ventilată;
încălzirea cu microunde este economică, în sensul că nu sunt pierderi substanŃiale de energie;
încălzirea cu microunde nu este poluantă, în sensul că nu ridică temperatura mediului ambiant;
tratamentul produselor este de scurtă durată deoarece transferul de energie al microundelor la produs este rapid;
temperaturile ridicate în produs se ating fără o încălzire prealabilă prin alte metode şi fără supraîncălziri locale;
selectivitatea microundelor permite o acŃiune specifică asupra produselor prin alegerea dozelor de intensitate şi a duratei de aplicare;
instalaŃiile sunt uşor de realizat în funcŃie de produs şi calităŃile ce urmează a fi tratate;
includerea tratamentului cu microunde într-un lanŃ tehnologic este simplă, datorită faptului că tratamentul este de scurtă durată;
produsele pot fi tratate în starea lor iniŃială;
instalaŃiile pot fi complet automatizate şi computerizate.
spaŃiul ocupat este redus.

14.8. CONSERVAREA PRIN ÎNCĂLZIRE OHMICĂ Încălzirea ohmică este utilizată pentru pasteurizarea sau sterilizarea unor produse alimentare lichide mai mult sau mai puŃin vâscoase, produse cu un anumit raport

69 of 72

solid/lichid (mâncăruri gata preparate), compoziŃii pentru cremvurşti, parizer, polonez, francfurter, etc. 14.8.1. PRINCIPIUL ÎNCĂLZIRII OHMICE Încălzirea ohmică (I2R) are loc atunci când curentul electric alternativ de 50 – 60 Hz, trece printr-un produs alimentar de rezistenŃă R. Curentul electric alimentează doi electrozi speciali şi având în vedere câmpul electric de ordinul a câŃiva KV/m se elimină posibilitatea de a apare efectul de electroliză a produsului. La încălzirea ohmică, gradientul de temperatură în interiorul produsului nu este mare şi atât faza lichidă cât şi cea solidă (particule) ale unui produs alimentar sunt încălzite aproape simultan, neexistând pericolul supraîncălzirii fazei lichide. În plus, nu se pun probleme de formare a crustelor la supârafaŃa schimbătorului de căldură şi deci este exclusă posibilitatea de transfer a particulelor arse de pe pereŃi în produsul ce se tratează. Totodată, în schimbătorul ohmic, este posibil să alegem şi un regim de curgere laminar pentru a păstra integritatea particulelor fragile în textură. łinând cont de durata mică de încălzire, lungimea tubului care-l parcurge produsul este redusă şi acest lucru permite limitarea influenŃei duratei de staŃionare a particulelor în aparat şi o mai bună omogenitate a tratamentului termic asupra produsului în ansamblul său. Aplicabilitatea încălzirii ohmice este deci dependentă de conductivitatea electrică a produsului care conŃine o anumită cantitate de apă în care sunt dizolvate săruri minerale. Cercetările efectuate la încălzirea ohmică a unui produs cu raport solid/lichid, într-un încălzitor ohmic static, au condus la următoarele concluzii:
o particulă solidă cu conductivitate electrică mare are tendinŃa de întârzia instalarea regimului termic datorită densităŃii mari de curent. Totuşi, dacă particula are o anumită mărime şi orientare care să împiedice trecerea curentului electric, particula se poate încălzi mai repede decât lichidul;
dacă se măreşte concentraŃia particulelor cu conductivitate electrică mai mică decât a lichidului, viteza de încălzire a particulelor poate să crească şi chiar să depăşească pe cea a lichidului, deşi viteza de încălzire a mixturii însăşi poate fi mai mică din cauza creşterii rezistenŃei în general;
viteza de încălzire la tensiune constantă creşte odată cu timpul, ca rezultat al creşterii conductivităŃii electrice; Studiile efectuate pe un încălzitor ohmic continuu au condus la următoarele concluzii:
într-o mixtură cu un număr redus de particule solide faza solidă se va încălzi cu o viteză mai redusă decât lichidul;
atunci când conductivităŃile electrice ale celor două faze sunt egale, iar faza solidă este în concentraŃie mare, temperatura punctelor reci ale particulelor (colŃurile cuburilor) depăşeşte uşor temperatura lichidului, în timp ce temperatura în centrul particulelor solide este mult mai ridicată decât cea a lichidului;
dacă faza solidă are conductivitate electrică scăzută, curba de încălzire este asemănătoare ca evoluŃie, dar creşterea temperaturii mixturii este numai cu câteva grade

70 of 72

mai mare. Particulele solide se încălzesc mai repede decât lichidul, dar viteza de încălzire a mixturii este mai scăzută. 14.8.2. AVANTAJELE ÎNCĂLZIRII OHMICE Aceste avantaje sunt următoarele: • Încălzirea ohmică este rapidă atât pentru faza lichidă cât şi pentru cea solidă, viteza de încălzire variind între 0,3 – 5°C/min., ceea ce face ca valorile de sterilizare (F0) pentru cele două faze să fie aproape identice. Este deci posibil să încălzim la 135 140°C particulele (în centrul termic) fără riscul ca faza lichidă să se supraîncălzească.
În limitele de pompabilitate ale produsului alimentar atât fracŃiunea masică de particule cât şi vâscozitatea fazei lichide nu sunt parametri importanŃi la încălzirea ohmică.
Prelucrarea termică este continuă şi nu necesită suprafeŃe de schimb de căldură.
Prelucrarea termică este rapidă fără degradarea calităŃii produsului.
Prelucrarea termică este ideală pentru produsele cu textură moale, fragilă, din cauza curgerii laminare şi a vitezei scăzute de curgere.
SubstanŃele nutritive sunt reŃinute la un grad înalt (Cooking value scăzută).
Se obŃin produse cu calităŃi senzoriale superioare.
Procesul se desfăşoară fără poluare sonică.
Puterea electrică necesară este proporŃională cu debitul de produs ce se tratează şi ajunge la 0,1kW/Kg şi h.
Randamentul conversiei energiei electrice în energie termică este foarte bun, nefiind afectat de pierderile datorate izolării imperfecte a instalaŃiilor de încălzire clasice.
Consumul mediu de energie (pompa+încălzire) este de ~ 0,15KWh/Kg produs finit.
Costurile de întreŃinere ale instalaŃiei sunt reduse.
Produsul se poate păstra la temperatura ambiantă dacă încălzirea ohmică este urmată de ambalare aseptică.
În comparaŃie cu procedeele convenŃionale de încălzire, încălzirea ohmică prezintă caracteristici net superioare.

14.9. CONSERVAREA FRECVENłĂ RADIO

PRIN

ÎNCĂLZIRE

CU

UNDE

DE

Cu ajutorul undelor de frecvenŃă radio se poate realiza concomitent pasteurizarea şi coagularea în flux continuu a compoziŃiilor de carne destinate obŃinerii produselor de carne cu diametrul de până la 50 mm. Pasteurizarea – coagularea cu unde de frecvenŃă radio este o încălzire în dielectric. Undele cu frecvenŃă radio au lungimea de undă cuprinsă între 10 – 100m şi frecvenŃa între 3 – 30 MHz (unde radio scurte). Unitatea de bază a instalaŃiei este un tub de borosilicat prin care este împinsă compoziŃia de carne, tub care este plasat axial în centrul unei incinte paralelipipedice din policarbonat, incintă umplută cu apă demineralizată, care este recirculată printr-un

71 of 72

răcitor la o temperatură care reprezintă media dintre temperatura compoziŃiei la intrare în tubul de borosilicat şi temperatura produsului la ieşirea din tub.Tubul de borosilicat cu φ ≤ 50 mm este plasat între doi electrozi plaŃi de aluminiu din care unul este electrod de înaltă tensiune iar cel de al doilea este electrodul de punere la pământ.

14.10. CONSERVAREA PRIN ÎNCĂLZIRE INDIRECTĂ CU EFECT JOULE (ACTIJOULE) Prin efect Joule (actijoule) se poate realiza pasteurizarea sau sterilizarea în vrac a unor produse alimentare pompabile cum ar fi compoziŃiile pentru pateuri de ficat, sosuri pentru diferite sortimente de carne, dressinguri pentru salate dar şi pentru alte produse cum ar fi laptele, sucurile de fructe, piureurile de fructe, siropuri, crème, etc., toate produsele menŃionate urmând să fie ambalate aseptic în recipiente de plastic, sticlă, metal, carton în funcŃie de produs şi de tratamentul realizat. Principiul încălzirii prin efectul Joule constă în faptul că energia calorică generată prin efect joule în masa unui tub metalic este transmisă prin convecŃie forŃată produsului care circulă prin tub. Deoarece peretele tubului este încălzit electric jucând rol de rezistenŃă, densitatea fluxului caloric este perfect controlabilă.

14.11. CONSERVAREA CU RADIAłII INFRAROŞII RadiaŃiile infraroşii (IR) sunt radiaŃii electromagnetice şi pot fi: cu lungime de undă scurtă (λ=0,75 – 2,5 µ); cu lungime de undă medie (λ=2,5 – 25 µ) şi cu lungime de undă mare (λ = 25 – 750 µ). Ele sunt produse cu ajutorul unor surse care pot fi: lămpi (emit radiaŃii IR scurte), radiatoare tubulare cu încălzire electrică, radiatoare ceramice cu încălzire electrică cu gaze (emit radiaŃii IR medii şi lungi). RadiaŃiile IR pot fi utilizate pentru pasteurizarea şi sterilizarea cărnii şi subproduselor din carne pe baza efectului de încălzire al fluxului de radiaŃii IR absorbit, care reprezintă în acest caz componenta cea mai importantă a fluxului total de radiaŃii IR. Tot în industria cărnii radiaŃiile IR pot fi utilizate pentru frigerea, decongelarea, deshidratarea cărnii, putând fi utilizate şi în combinaŃie cu câmpul electrostatic. RadiaŃiile IR mai pot fi folosite la uscarea lactozei, la uscarea cerealelor, la coacerea pâinii şi biscuiŃilor şi produselor de patiserie, la pasteurizarea siropurilor, la liofilizarea diferitelor produse alimentare, inclusiv carne, ca sursă de încălzire pentru plăcile între care se aşează produsul congelat, în vederea sublimării gheŃii şi pentru desicarea secundară. De asemenea, radiaŃiile IR sunt utilizate în determinări analitice (determinarea indirectă a umidităŃii, determinarea directă a apei şi a altor componenŃi ai produselor alimentare).

72 of 72

BIBLIOGRAFIE 1. Amarfi, F.R., ş.a., Procesarea minimă atermică şi termică în industria alimentară Editura Alma, GalaŃi 1996 2. Banu,C., ş.a., Progrese tehnice, tehnologice şi ştiinŃifice în industria alimentară, vol. I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1993 3. Banu,C., ş.a., Procesarea industrială a cărnii, Editura Tehnică, Bucureşti, 1988 4. Chambray, V., Physiologie et temperature des produits frais decoupés. In: Revue Generale du Froid, 3, 1989, p. 78 5. Ciobanu, A., ş.a., Frigul artificial în fabricarea şi conservarea produselor alimentare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1981 6. Corbineau, F., Lome, D., Problèmes biologiques par les produits de quatrième gamme. In: Revue Generale du Froid, 9, 1993, p. 21 7. Gac, A., L’embalage des produits congelés ou surgelés. . In: Revue Generale du Froid, 6, 1994, p. 20 8. Ioancea, L., Kathrein, I., CondiŃionarea şi valorificarea superioară a materiilor prime vegetale în scopuri alimentare, Editura Ceres, Bucureşti, 1988 9. Marcellin, P., Conservation des fruits et légumes en atmosphère controlée, à l’aide des membranes des polymers. . In: Revue Generale du Froid, 3, 1974, p. 217 10. NiculiŃă, P., Îndrumătorul specialiştilor frigotehnişti din industria alimentară. Editura Ceres, Bucureşti, 1991 11. Rosset, R., Sécurite alimentaire et froid. Le problème des psichrotrophe. In: Revue Generale du Froid, 6, 1993, p.16 12. Satinover, N., Marinescu, I., Conservarea industrială a alimentelor. Editura Tehnică, Bucureşti, 1962 13. Segal, B., Balint ConstanŃa, Procedee de îmbunătăŃire a calităŃii şi stabilităŃii produselor alimentare. Editura Tehnică, Bucureşti, 1982 14. xxx Beer passteurisation. Published by Getränke Fachverlag Hans Carl, 1995 15. xxx Encyclopaedia of Food Science, Food Technology and Nutrition. Academic Press, Generale du Froid, 1993, 6, p. 16 16. xxx Refrigeration Science and Technology Proceedings. New Development in Refrigeration for Food Safety and Quality, Octomber 2-4, 1996, Lexington, Kentuchy – United States, 1996 17. xxx Refrigeration Science and Technology Proceedings. Refrigeration climate control and energy conservation, Feb. 11-14, 1996, Lexington, Melbourne - Australia