metode fiziČkog i hemijskog konzervisanja namirnica …namirnice.vet.bg.ac.rs/001 studentski...
TRANSCRIPT
1
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
SPECIJALISTIČKE AKADEMSKE STUDIJE
METODE FIZIČKOG I HEMIJSKOG KONZERVISANJA NAMIRNICA
-hidrostatički pritisak--jonizujuće zračenje-
-toplotna obrada-
Doc. dr Dragan Vasilev
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
HIDROSTATIČKI PRITISAK
Letalni efekat na mikroorganizme
Proizvodi od mesa upakovani – vakuum
Obrada u HIDROSTATU –medijum koji prenosi pritisak najčešće VODA
Pritisak 400 – 800 MPa odn. 4000-8000 bara (1 bar = 1,103 atm = 105 Pa)
REDUKCIJA MIKROORGANIZAMA – zavisi od: → pritiska
→ dužine delovanja
→ temperature
Primer: 600 MPa pri 0oC u toku 10 min → 4-5 decimalnih redukcija
Negativno: vrlo visok pritisak ili dugo delovanje → deformacija pakovanja
→ promena konzistencije
→ promene na prot. i lip.
Rezervoar sa vodom
1)
2)
3)nizak pritisak
voda pod niskim pritiskom
voda pod niskim pritiskom
ULAZ I IZLAZ PROIZVODA
PUNJENJE SISTEMA
DELOVANJE VISOKOG PRITISKA
visok pritisak
visok pritisak
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
2
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
JONIZUJUĆE ZRAČENJE
Letalni efekat na mikroorganizme
γ-zraci – izotopi kobalta (60Co) i cezijuma (137Cs)
Jedinica: kGy (količina apsorbovane energije)
Broj mikroorganizama se smanjuje logaritamski (decimalna radukcija)
D-vrednost j.z. – doza zračenja koja broj mikroorganizama smanji 10 puta
Otpornost mikroorganizama: - najotporniji: virusi, spore plesni i bakterija
- osetljiviji: gram poz. bakterije
- najosetljiviji: gram neg. bakterije i paraziti
Manje doze: → površinska dekontaminacija upakovanog i zamrznutog mesa
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
JONIZUJUĆE ZRAČENJEZA JEDNU DECIMALNU REDUKCIJU potrebno je:
E. coli i Salmonella spp.: 0,2 – 0,45 kGy
Enterococcus faecium: 0,6 – 1,4 kGy
Spore plesni (Aspergillus, Penicillium): 0,5 – 0,7 kGy
Spore klostridija (C. botulinum, i C. sporogenes): 1,5 – 2,5 kGy
UKUPNA LETALNOST= D-vredost x log broja mikroorganizama
LETALNA DOZA za mikroorganizme:
- vegetativni oblici bakterija (radiopasterizacija): 8 – 10 kGy
- spore bacila i klostridija (radiosterilizacija): 25 – 60 kGy
- paraziti (Trichinella, Tenia): 0,1 – 0,8 kGy
3
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
JONIZUJUĆE ZRAČENJE
NEGATIVNI EFEKTI:
- skupa postrojenja
- moguć nepovoljan uticaj na senzorna svojstva
- oksidacija mioglobina
- oksidacija masnih kiselina
- odbojnost kod potrošača
• American Medical Association• American Dietetic Association• American Council on Science and Health• Centers for Disease Control• Council for Agricultural Science and Technology• United State's Department of Agriculture (USDA)• U.S. Food and Drug Administration (FDA)• World Health Organization• American Veterinarian Medical Association• Institute of Food Technologsts• Produce Marketing Association
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
JONIZUJUĆE ZRAČENJE
Kao metod konzervisanja hrane odobren od strane:RADURA LOGO:
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
4
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
TOPLOTNA OBRADA
Uništavanje mikroorganizama
Inaktivacija tkivnih enzima
Fizičko-hemijske promene (boja, SVV, miris, ukus, tekstura, hranljiva vrednost)
UNIŠTAVANJE MIKROORGANIZAMA
Temperatura
Vreme
Prirodna otpornost mikroorganizama
Broj mikroorganizama
Faza razmnožavanja mikroorganizama
Osobine supstrata
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
TOPLOTNA OBRADA
Prirodna otpornost mikroorganizama na dejstvo visoke temperature:
Bakterije otpornije od kvasaca i plesni
Gram pozitivne otpornije od gram negativnih
Kokoidni oblici otporniji od štapićastih
Bakterije koje formiraju grupe otpornije od pojedinačnih
Spore bakterija otpornije od vegetativnih
Otpornost spora: 1. spore termofilnih bacila i klostridija
2. spore mezofilnih klostridija
3. spore mezofilnih bacila i psihrotrofnih klostridija
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
TOPLOTNA OBRADA
Uticaj faze razmnožavanja mikroorganizama:
Bakterije otpornije u fazi stacionalnog rasta
Manje otporne u fazi logaritamskog rasta
Uticaj supstrata:
Bakterije otpornije u povoljnijem supstratu
Proteini i masti štite bakterije od visokih temperatura
Bakterije otpornije u supstratima sa manje vode i sa niskim aw –vrednostima
Od aditiva, samo nitriti smanjuju otpornost bakterija na toplotu
pH-vrednost: - veća otpornost u neutralnoj sredini
- manja otpornost pri nižim pH vrednostima
5
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
TOPLOTNA OBRADA
Uticaj pH vrednosti:Na osnovu najniže pH vrednosti (4,6) pri kojoj C. botulinum stvara toksine
Slabo kisela hrana: pH > 4,5
Kisela hrana: pH = 4,0 – 4,5
Jako kisela hrana: pH < 4,0
Letalni efekat u zavisnosti od pH-vrednosti hrane:
sterilizacija slabo kisele hr. = kuvanje kisele hr. = pasterizacija jako kisele hr.
= =
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
TOPLOTNA OBRADA
Efekat visoke temperature na mikroorganizme:
Inaktivacija (privremeni gubitak sposobnosti razmnožavanja)
Trajni gubitak sposobnosti razmnožavanja
Smanjenje broja mikroorganizama u populaciji:
→ odumiru postepeno u toku toplotne obrade
→ u jednakom intervalu vremena odumire isti % mikroorganizama
→ broj mikroorganizama se smanjuje logaritamski
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
DECIMALNA REDUKCIJA MIKROORGANIZAMA
Kriva preživljavanja i D-vrednost mikroorganizama
Vreme (min)
Broj
spo
ra
D-vrednost:
vreme (min) za koje se pri stalnoj temperaturi broj mikroorganizama smanji 10 puta ili za 90 %
Dr – pri referentnoj temperaturi
DtoC – pri nekoj temperaturi
D121,1 – D-vrednost pri 121,1 oC
D100 – D-vrednost pri 100 oC
D65,6 – D-vrednost pri 65,6 oC
D-vrednost
6
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
RELATIVNA TERMOREZISTENTNOST
z-vrednost:
broj stepeni (oC ili F)za koliko se povećatemperaturazagrevanja, tako dase D-vrednost smanji10 puta
Temperatura (oC)
D-v
redn
ost (
min
)
z=10oC
10min
1min115oC 125oC
TDT-kriva (kriva toplotnog letalnog vremena)i z-vrednost spora C. botulinum
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
D- i z-vrednosti mikroorganizama od značaja za toplotnu obradu
hrane različite kiselostiSlabo kisela hrana (pH>4,5) D121 (min) z (oC)Spore termofilnih bakterija:B. stearothermophilus (stvara kiseline)C. thermosaccharolyticum (stvara gasove)C. nigrificans (stvara sulfide)Spore mezofilnih bakterija:C. botulinum A, B (neurotoksičan)C. sporogenes (truležni anaerob)
4-53-42-3
0,1-0,210,5-1,5
8-129-129-12
8-108-10
Kisela hrana (pH 4,0-4,5) D100 (min) z (oC)Spore termofilnih bakterija:B. coagulans (fakultativni mezofil)Spore mezofilnih bakterija:B. polymyxa, B.maceransC. pasteurianum (anaerob buterne kiseline)
0,01-0,07
0,1-0,50,1-0,5
8-10
6-86-8
Jako kisela hrana (pH<4,0) D65,5 (min) z (oC)Lactobacillus, Leuconostoc, kvasci i plesni 0,5-1,0 4-6
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Letalni efekat temperature (L)1.) L = 1/t (recipročna vrednost toplotnog letalnog vremena)
Primer:
Za uništavanje spora C. botulinum pri 111 oC potrebno je 25 min. Koliki je letalni efekat?
L = 1/25 = 0,04
2.) L=10 (Tx-Tr)/z
Tx= letalna temperatura
Tr= referentna temperatura toplotne obrade
z=relativna termorezistentnost
7
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
L-vrednosti temperatura izračunate za z=10oC
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
JEDINICA LETALNOSTI- letalnost koja se ostvaruje zagrevanjem u trajanju od 1 min pri referentnoj temperaturi
Referentne temperature:
Sterilizacija: 121,1 oC
Kuvanje: 100 oC
Pasterizacija: 65,6 oC (meso 70 oC)
F-vrednost:
Fo = letalnost za z=10oC
F12 = letalnost za z=12oC
Fs = letalnost u celom proizvodu
Fc = letalnost u geometrijskom središtu
Fλ = letalnost u bilo kojoj tački izvan središta
TDT kriva, z-vrednost (10oC) i jedinica letalnosti postupka sterilizacije Fo=1
z=10oC
Fo=1
temperatura (oC)
Vrem
e (m
in)
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Letalnost toplotne obrade:
Fs=Dr (log No-log N)Dr = vreme decimalne redukcije pri referentnoj temperaturi toplotne obrade
No = početni broj mikroorganizama
N = broj mikroorganizama na kraju toplotne obrade (broj izvršenih decimalnih redukcija)
Za C. botulinum (12 D koncept):
Fs=0,21(log 1 – log 10-12)= 0,21 (0+12) = 2,52 min
Za C. sporogenes (5D koncept):
Fs=1,0(log 1 – log 10-5)= 1,0 (0+5) = 5,0 min
Za Enterococcus faecium (5D koncept): pr.: kuvana šunka mase 6,35 kgF70=2,95 [log (106 x 6350) – log 10-5)]= 2,95 (6+3,8+5)= 43,7 min
8
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Parametri od značaja za određivanje letalnosti (Fs) različitih
procesa toplotne obrade
Mikroorganizam Temperatura (oC)
Dr vrednost (min)
D koncept Fs vrednost (min)
C. Botulinum, A i BC. Sporogenes, P.A.
3679
121,1 0,211,0
125
> 2,55,0
C. Botulinum, tip E 82,2 3,0 10 30
Enterococcus faecium
70,0 2,95 5 44
S. SenftenbergStaph. Aureus
E. Coli O157:H7
65,6 1,02,00,1
151510
15301
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Proces toplotne obradeTemperatura
Vreme trajanja
1. Vreme zagrevanja (B=process time)
- vreme zagrevanja autoklava (CuT= come-up time)
- operativno vreme procesa (Pt = operator’s process time)
2. Vreme hlađenja
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Formula sterilizacije
15’ + 30’ + 15’120 oC
9
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Vreme zagrevanja konzervi zavisi od:
- letalnosti koju treba ostvariti
- temperature toplotne obrade (viša temp. → brži prenos toplote)
- sastava sadržaja (masno tkivo i masti → sporiji prenos toplote)
- usitnjenosti sadržaja (veći stepen usitnjenosti → sporiji prenost t.)
- formata i mase konzerve (manja masa, mala visina, veći prečnik → brži prenos toplote)
- načina obrade u autoklavu (rotacija → brži prenos toplote)
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Pritisak autoklava i konzervi
- temperatura autoklava
- pritisak autoklava (autoklavi sa normalnim pritiskom i natpritiskom)
- veličina i oblik konzerve (manji prečnik → veći pritisak u konzervi)
- veličina praznog prostora u konzervipritisak
Pritisak u autoklavu
Hlađenje dovodi do smanjenja pritiska
Pritisak u konzervi se održava izvesno vreme posle početka hlađenja
vreme
10
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Kontrola toplotne obrade- toplotna obrada – CCP
Registrovanje temperature i vremena zagrevanja (termografska lista autoklava)
Merenje temperature u konzervama
Termostatiranje (7 dana pri 30oC; 4 dana pri 37oC)
F-vrednost – najpouzdaniji način
Merenje temperature:
Sonda (termoelement, termopar) Pt-100 ili Pt-1000
Hladna tačka
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Položaj hladne tačke u konzervi
Kondukcija KonvenkcijaKonvenkcija pri rotacionoj sterilizaciji
11
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Metode određivanja F-vrednosti
Adiciona
Grafička
Brza (računarska) metoda
1. ADICIONA METODA
- Zbrajanje L-vrednosti temperatura izmerenih u hladnoj tački u svakomminutu procesa toplotne obrade
period zagrevanja period hlađenja
min oC L min oC L
0456789
10
10100107112116
118,5120
120,5
-0,0080,0390,1230,3080,5480,7750,869
11121314152023
121118,51121061005540
0,9750,5480,1230,0310,008
--
ΣL = 2,67 ΣL = 1,68
Fo = 2,67 + 1,68 = 4,35 min
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
ODREĐIVANJE F-VREDNOSTI ADICIONIM METODOM ZA POSTUPAK STERILIZACIJE KONZERVI “HRENOVKE U LIMENCI”
12
GRAFIČKA METODA
1. Konstruisanje linije koja pokazuje tok temperature u autoklavu
2. Konstruisanje linije koja pokazuje tok temperature u termalnom centru konzerve za svaki minut procesa
GRAFIČKA METODA
3. Konstruisanje letalne krive
GRAFIČKA METODA
3. Konstruisanje letalne krive
4. Izračunavanje površine koju ograničava letalna kriva i x-osa
13
GRAFIČKA METODA
5. Konstruisanje površine jedinice letalnosti Fo=1
6. Izračunavanje F-vrednosti:
a) Deljenjem površine ispod letalne krive sa površinom jedinice letalnosti
F = 43:10 = 4,3
a) Množenjem površine ispod letalne krive sa letalnom vrednošću jednog kvadratnog centimetra
F= 43 x 0,1 = 4,3
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
14
BRZA RAČUNARSKA METODA
DATA LOGGER
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
15
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Kriterijumi letalnosti toplotne obradaSTERILIZACIJA
3/4 sterilisane konzerve:
105-110oC; Fo=0,6-0,8
uništene psihrotrofne klostridije i mezofilni bacili
održivost: 12 meseci; do 10 OC
Sterilisane konzerve:
110-125oC; Fo>3
uništene spore mezofilnih tipova A i B C.botulinum
održivost: 4 godine; do 25oC
Visoko sterilisane kobzerve (tropske konzerve):
125-130oC; Fo=12-14
uništene spore termofilnih bacila i klostridija
održivost: do 12 meseci; preko 40oC
16
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Kriterijumi letalnosti toplotne obradeSHELF-STABLE canned cured meats (Codex alimentarius)
Fo< 3; 150 mg/kg nitrita; pH 6,0-6,7; % NaCl; Dobra hermetičnost
Luncheon meat i chopped meat
Fo=1,0-1,5 + koncentracija soli u vodi 3,0-4,0 %
Fo=1,0 + koncentracija soli u vodi 4,0-4,5%
Fo=0,5-1,0 + koncentracija soli u vodi 4,5-5,0%
Fo=0,5 + koncentracija soli u vodi 5,0-5,5%
Kobasice u konzervi
Fo= 1,5 + koncentracija soli u vodi 2,5%
Šunka i plećka u konzervi
Fo=0,3-0,5 + koncentracija soli u vodi 3,3%
Fo=0,2-0,3 + koncentracija soli u vodi 3,7%
Fo=0,1-0,2 + koncentracija soli u vodi 4,0%
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Kriterijumi letalnosti toplotne obradaKUVANJE
Temperatura klučanja vode (96-98 oC)
Fo > 0,5
Uništene spore psihrotrofnih neoproteolitičkih tipova B i E C.botulinum
Održivost do 12 meseci; t < 10 oC
PASTERIZACIJA
Temperatura 75-85 oC
Temperatura u termalnom centru > 70 oC
Uništeni vegetativni oblici bakterija; preživljavaju spore bacila i klostridija
F70=44 (5D koncept; uništavanje Enterococcus faecium)
Održivost: konzerve do 6 meseci; kobasice 30-90 dana; t < 4oC;
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Co-VREDNOSTSmanjenje hranljive vrednosti toplotom obrađenih proizvoda pri referentnoj temperaturi od 100 oC (212 oF)
Smanjenje hr.vr. se odvija logaritamski
z-vrednost – Relativna otpornost sastojaka hrane na temperaturi toplotne obrade
- broj stepeni posle kojih se C-vrednost samnji 10 puta (90 %)
z=33 oC – prosečna relativna otpornost hranljivih sastojaka na toplotu
Izračunavanje Co- Integracija efekata toplotnog smanjenja hranljive vrednosti:
- adiciona metoda
- grafička metoda
17
Određivanje Co-vrednosti na polulogaritamskom TDT-dijagramu
Co=1 Fo=1Co=1
(1 min;100oC; z=33oC)
Fo=1
(1 min;121,1oC; z=10oC)
Temperatura (oC)
Vrem
e (m
in)
Co=1 Fo=1
Fo=4,3
Određivanje Co-vrednosti na polulogaritamskom TDT-dijagramu
a) Povući liniju kroz tačku Fo=4,3, paralelna sa Fo=1
Temperatura (oC)
Vrem
e (m
in)
Co=1 Fo=1
Fo=4,3
Određivanje Co-vrednosti na polulogaritamskom TDT-dijagramu
b) Povući liniju od 12. minuta da preseče krivu Fo=4,3
(12 minuta je temperatura bila iznad 100 oC)
12
Temperatura (oC)
Vrem
e (m
in)
18
Određivanje Co-vrednosti na polulogaritamskom TDT-dijagramu
12
Co=1 Fo=1
Fo=4,3
40
c) Kroz tačku preseka se povlači linija paralelna sa Co=1 tako da preseče y osu
Temperatura (oC)
Vrem
e (m
in)
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
FORMIRANJE DVOSTRUKOG SPOJA (ŠAVA) – PRVI KORAK
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
FORMIRANJE DVOSTRUKOG SPOJA (ŠAVA) – DRUGI KORAK
19
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Presek pravilno formiranog dvostrukog spoja
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Presek NEpravilno formiranog dvostrukog spoja
Kontrola hermetičnosti aluminijumskih posuda