Στοιχεία Γεωπονίας και Αγροτικής Ανάπτυξης - Βιβλίο Μαθητή
7.1 Βασικές αρχές 7.3 Τεχνολογίες μεταποίησης Επιστροφή στην αρχική σελίδα του μαθήματος

7.2 Τεχνολογίες συντήρησης

Έχει αναπτυχθεί ένας σημαντικός αριθμός τεχνολογιών συντήρησης που βασίστηκαν είτε στις εμπειρικές μεθόδους των προγόνου μας είτε στη σύγχρονη ανάπτυξη της επιστήμης που οδήγησε στη γνώση των παραγόντων που οδηγούν στην αλλοίωση των τροφίμων. Όλες όμως οι τεχνολογίες αποβλέπουν να ελέγξουν τη δράση ενός ή περισσοτέρων από τα αίτια αλλοίωσης που αναφέρθηκαν προηγουμένως.

Οι τεχνολογίες αυτές μπορεί να αποτελούν αυτοτελείς διαδικασίες ή επιμέρους διαδικασία. Στη δεύτερη περίπτωση μπορεί να χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός τεχνολογιών συντήρησης και μεταποίησης για να καταλήξουμε στο προϊόν που θα διατεθεί στον καταναλωτή. Η ταξινόμηση των τεχνολογιών αυτών μπορεί να ακολουθήσει διαφορετικές προσεγγίσεις, στο βιβλίο όμως αυτό θεωρήσαμε ως πιό αποδεκτή την ταξινόμηση σύμφωνα με τους παράγοντες που επηρεάζουν τη δράση των αλλοιογόνων αιτιών:

  1. θερμοκρασία,
  2. διαθεσιμότητα νερού,
  3. παρουσία O2,
  4. pH και
  5. άλλες τεχνολογίες.

7.2.1 Θερμοκρασία

Στον έλεγχο της θερμοκρασίας μπορούμε να διακρίνουμε τρείς περιπτώσεις:

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

1. Κατάψυξη

Στην περίπτωση αυτή το τρόφιμο μεταφέρεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες κάτω του μηδενός, συνήθως σε -12 έως -18°C. Κατά τη διαδικασία της κατάψυξης το νερό μετατρέπεται από την υγρή στη στερεή μορφή. Επομένως κατά την κατάψυξη περιορίζεται σημαντικά η διαθεσιμότητα του νερού. Η ανάπτυξη των μικροοργανισμών αναστέλλεται και ένα μεγάλο μέρος αυτών καταστρέφεται κατά τη διαδικασία της κατάψυξης, καθώς επίσης και κατά τη διάρκεια της συντήρησης. Εν τούτοις δεν καταστρέφονται όλοι οι μικροοργανισμοί με την κατάψυξη. Ανάλογα με την σύνθεση του τροφίμου, ορισμένες ομάδες μικροοργανισμών (π.χ. αλατόφιλα) μπορούν να επιβιώσουν σε κάποιο βαθμό και στην κατάψυξη. Επομένως πρέπει να δίνεται προσοχή μετά την απόψυξη των τροφίμων, ώστε αυτά να μην παραμένουν προκειμένου να αναλωθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η μεγάλη παραμονή μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη των ομάδων των μικροοργανισμών που έχουν επιβιώσει. Μάλιστα οι μικροοργανισμοί αυτοί, λόγω έλλειψης ανταγωνισμού από άλλες ομάδες μικροοργανισμών, αναπτύσσονται γρήγορα σε μεγάλους αριθμούς προκαλώντας σημαντικές αλλοιώσεις στο τρόφιμο με πιθανότητα ακόμα και πρόκλησης τροφικών δηλητηριάσεων.

Η ενζυματική δραστηριότητα περιορίζεται σημαντικά στα κατεψυγμένα τρόφιμα, όμως ορισμένα ένζυμα δρουν και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και μπορεί να συντελέσουν στην ποιοτική υποβάθμιση (π.χ. λαχανικά). Για το λόγο αυτό τα λαχανικά πριν καταψυχθούν ζεματίζονται, έτσι ώστε να αδρανοποιηθούν τα ενυπάρχοντα ένζυμα.

Ο χρόνος συντήρησης των κατεψυγμένων τροφίμων, ανάλογα με τη σύσταση του τροφίμου, τη διαδικασία κατάψυξης και τη θερμοκρασία συντήρησης (-12 έως -18°C ) κυμαίνεται από 3-12 μήνες.

Ο σημαντικότερος παράγοντας κατά την κατάψυξη των φυτικών και ζωικών ιστών, που θα παίξει ρόλο στη διατήρηση της ποιότητας των προϊόντων αυτών, είναι ο ρυθμός κατάψυξης. Όταν η κατάψυξη γίνεται αργά ο σχηματισμός των παγοκρυστάλλων αρχίζει από τα μεσοκυττάρια διαστήματα και έτσι σχηματίζονται μεγάλοι σε μικρό αριθμό παγοκρύσταλλοι με συνέπεια τον τραυματισμό των κυτταρικών δομών. Αυτό οδηγεί στην απελευθέρωση των κυτταρικών υγρών και την υποβάθμιση της υφής του τροφίμου. Αντίθετα, εάν ο ρυθμός κατάψυξης είναι γρήγορος σχηματίζονται πολλοί και μικροί παγοκρύσταλλοι, ακόμη και εντός του κυττάρου, πράγμα που συμβάλλει στη διατήρηση της κυτταρικής δομής επομένως και της ποιότητας του τροφίμου.

2. Ψύξη

Η συντήρηση των προϊόντων με ψύξη σε νωπή κατάσταση γίνεται σε

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

θερμοκρασίες μικρότερες από αυτές του περιβάλλοντος (+15°C) και μεγαλύτερες από τη θερμοκρασία αρχόμενης κατάψυξης που διαφέρει ανάλογα με το προϊόν. Συνήθεις θερμοκρασίες ψύξης είναι γύρω στους 0°C. Ειδικότερα για τα φρούτα και λαχανικά, εκτός από την ψύξη, σημαντικό ρόλο για την καλή συντήρησή τους παίζει η υγρασία και η σύνθεση της ατμόσφαιρας του ψυκτικού χώρου αποθήκευσής τους.

Η διάρκεια συντήρησης των προϊόντων ποικίλει, ανάλογα με το είδος του προϊόντος, από μερικές μέρες μέχρι μερικούς μήνες.

Η συντήρηση των προϊόντων που εξασφαλίζεται με την ψύξη οφείλεται κυρίως:

  1. Στη δημιουργία δυσμενών συνθηκών και επομένως επιβράδυνση της δράσης των μικροοργανισμών και των ενζύμων. Τα τελευταία πάντως παρουσιάζουν μεγαλύτερη δραστηριότητα σε σχέση με τους μικροοργανισμούς. Μερικά ένζυμα π.χ. μπορούν να δράσουν και στους -20°C, ενώ ορισμένες κατηγορίες μικροοργανισμών μπορούν να αναπτύξουν δραστηριότητα στις συνήθεις θερμοκρασίες ψύξης. Αυτοί οι μικροργανισμοί λέγονται ψυχρόφιλοι και είναι οι ψευδομονάδες, ορισμένοι μύκητες και ζύμες.
  2. Στην επιβράδυνση των μεταβολικών δραστηριοτήτων των φυτικών ιστών (αναπνοή, αλλαγή χρώματος κ.λ.π.), καθώς και των ζωικών ιστών μετά τη σφαγή του ζώου (σίτεμα).
  3. Στην επιβράδυνση των χημικών αντιδράσεων υποβάθμισης των τροφίμων (οξείδωση λιπαρών ουσιών, χρωστικών, θρεπτικών ουσιών, βιταμινών κ.λ.π.).

3. Υψηλές Θερμοκρασίες

Με τη χρήση υψηλών θερμοκρασιών επιδιώκεται η καταστροφή των μικροοργανισμών και η αδρανοποίηση των ενζύμων τους.

Η καταστροφή όλων των μικροοργανισμών που είναι παρόντες σε ένα τρόφιμο με υψηλές θερμοκρασίες ονομάζεται αποστείρωση. Η επίτευξη της αποστείρωσης σε ένα τρόφιμο συνήθως απαιτεί έντονη θερμική επεξεργασία, η οποία όμως συντελεί και στην ποιοτική υποβάθμιση του προϊόντος. Στόχος της τεχνολογίας τροφίμων είναι να χρησιμοποιείται θερμική επεξεργασία τέτοια που να εξασφαλίζει μικροβιακή σταθερότητα στο προϊόν, χωρίς να υποβαθμίζεται σημαντικά η ποιότητά του. Με τον όρο μικροβιακή σταθερότητα νοείται η καταστροφή όλων των μικροοργανισμών που μπορούν να αναπτυχθούν στο συγκεκριμένο προϊόν και να προκαλέσουν αλλοίωση ή τροφική δηλητηρίαση.

Οι βασικές μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας είναι η παστερίωση και η αποστείρωση. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο μεθόδων είναι ότι η παστερίωση

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

(Pasteurization εκ του Pasteur) αναφέρεται σε σχετικά ήπιες μορφές θερμικής επεξεργασίας, συνήθως κάτω των 100°C, που εφαρμόζονται σε τρόφιμα τα οποία λόγω της φύσης τους δε δίνουν τη δυνατότητα ανάπτυξης στους πιο θερμοανθεκτικούς μικροοργανισμούς ή γιατί ψύχονται για να αποφευχθεί η ανάπτυξη των θερμοανθεκτικών μικροοργανισμών. Αντίθετα η αποστείρωση (Sterilization ή Appertization εκ του Appert) αναφέρεται σε έντονες μορφές θερμικής επεξεργασίας, που έχουν σαν στόχο να καταστρέψουν σχεδόν όλους τους μικροοργανισμούς που είναι παρόντες σε ένα τρόφιμο, άσχετα από τη θερμοανθεκτικότητά τους. Προφανώς δεν υπάρχει σαφές όριο διαχωρισμού μεταξύ των δύο μεθόδων (όρων), εκτός και αν χρησιμοποιηθεί η θερμοκρασία των 100°C σαν σημείο διαχωρισμού.

Υψηλές θερμοκρασίες χρησιμοποιούνται εκτός από τις διαδικασίες της παστερίωσης-αποστείρωσης και για τη γρήγορη αδρανοποίηση των ενζύμων π.χ. ζεμάτισμα λαχανικών - φρούτων πριν από την κατάψυξη.

Το μέγεθος της θερμικής επεξεργασίας στην οποία πρέπει να υποβληθεί ένα προϊόν εξαρτάται από: α) τη φύση του προϊόντος, β) το είδος των μικροβίων που πρέπει να καταστραφούν και γ) το χρόνο που θέλουμε να συντηρηθεί το προϊόν και τις συνθήκες συντήρησης.

Το pH του προϊόντος είναι καθοριστικός παράγοντας των μικροοργανισμών που μπορούν να αναπτυχθούν στο προϊόν. Το pH 4,5 είναι οριακό σημείο της θερμικής επεξεργασίας που πρέπει να υποστεί το προϊόν. Το pH αυτό είναι καθοριστικό, διότι σε προϊόντα που έχουν pH μεγαλύτερο του 4,5 μπορεί να αναπτυχθεί και να παράγει τοξίνη ο μικροοργανισμός ο υπεύθυνος για το βοτουλισμό. Ο μικροοργανισμός αυτός είναι ένα σποριογόνο βακτήριο (Clostridium botulinum) το οποίο παράγει τοξίνη.

Επίσης το pH επηρεάζει τη θερμοανθεκτικότητα των μικροοργανισμών (βακτηρίων και βακτηριακών σπορίων) που θέλουμε να θανατώσουμε με τη θερμική επεξεργασία. Η μέγιστη θερμοανθεκτικότητα των μικροοργανισμών παρατηρείται στο pH=7. Με τη μείωση του pH μειώνεται η θερμοανθεκτικότητα των μικροοργανισμών.

Η περιεκτικότητα του τροφίμου σε μη δεσμευμένο νερό επηρεάζει το είδος των μικροοργανισμών που μπορούν να αναπτυχθούν και τη θερμοανθεκτικότητα των μικροοργανισμών.

Η θερμοανθεκτικότητα των μικροοργανισμών που πρέπει να καταστραφούν καθορίζει το μέγεθος της θερμικής επεξεργασίας στην οποία πρέπει να υποβληθεί το προϊόν. Πράγματι έκθεση για 10 min σε θερμοκρασία 120°C απαιτείται για την καταστροφή του 90% του πληθυσμού των σπορίων ορισμένων βακτηρίων. Τα βακτηριακά σπόρια είναι από τις πιο θερμοανθεκτικές μορφές ζωής και τα πιο θερμοανθεκτικά σπόρια είναι του Bacillus stearothermophilus.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

Εάν θέλουμε ένα προϊόν να διατηρηθεί για μικρό χρονικό διάστημα και σε συνθήκες ψύξης, η απαιτούμενη θερμική επεξεργασία θα είναι πολύ μικρότερη σχετικά με τη θερμική επεξεργασία που πρέπει να υποβληθεί ένα άλλο προϊόν το οποίο πρόκειται να διατηρηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Τρόποι θερμικής επεξεργασίας

Ο τρόπος της θερμικής επεξεργασίας είναι συνάρτηση της φύσης του προϊόντος και βασικά εξαρτάται από το αν αυτό είναι στερεό ή υγρό με δυνατότητα μεταφοράς του με αντλίες.

1. Στερεά τρόφιμα: Στην περίπτωση των στερεών τροφίμων ή μεγάλων τεμαχίων σε υγρό, γίνεται πρώτα η συσκευασία στον περιέκτη και ακολουθεί η θερμική επεξεργασία. Τα μέσα συσκευασίας (περιέκτες) είναι κυρίως τα λευκοσιδηρά κουτιά (κονσέρβες, τα γυάλινα βάζα και οι σακούλες από Composite).

Εικόνα 7-2 Παστεριωτήρας κονσερβών τροφίμων συσκευασμένων σε λευκοσίδηρο κουτί.

Εικόνα 7-2
Παστεριωτήρας κονσερβών τροφίμων συσκευασμένων σε λευκοσίδηρο κουτί.

2. Υγρά η παχύρευστα τρόφιμα: Στα τρόφιμα αυτά, τα οποία μπορούν να μεταφερθούν δια μέσου σωληνώσεων με τη βοήθεια αντλιών, η θερμική επεξεργασία γίνεται βασικά με τη χρήση εναλλακτών θερμότητας. Οι κυριότεροι εναλλάκτες θερμότητας είναι οι σωληνωτοί και εναλλάκτες με πλάκες.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Μετά τη θέρμανση, το προϊόν μπορεί να ακολουθήσει δύο τρόπους επεξεργασίας:

  1. Ζεστό κλείσιμο (hot filling): Το προϊόν συσκευάζεται στη θερμοκρασία παστερίωσης και με αυτόν τον τρόπο θανατώνονται τυχόν μικροοργανισμοί που ενδεχομένως να υπάρχουν στο μέσο συσκευασίας. Στη συνέχεια ψύχεται στον περιέκτη σε μπάνιο, ή με καταιωνισμό κρύου νερού.
  2. Ασηπτική συσκευασία: Το προϊόν ψύχεται πολύ γρήγορα σε εναλλάκτες θερμότητας στους 35°C και συσκευάζεται σε αποστειρωμένο μέσο συσκευασίας. Η αποστείρωση στο μέσο συσκευασίας γίνεται την ώρα της συσκευασίας με χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2) και θερμότητας, ή έχει προκληθεί η αποστείρωσή του με γ-ακτινοβολία ή άλλα μέσα από τον κατασκευαστή του (Εικ. 7-3).

Εικόνα 7-3 Ασηπτική συσκευασία προϊόντων σε πλαστική σακκούλα 200kg

Εικόνα 7-3
Ασηπτική συσκευασία προϊόντων σε πλαστική σακκούλα 200kg

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

7.2.2 Διαθεσιμότητα του νερού

Η διαθεσιμότητα του νερού μπορεί να μειωθεί με διάφορες τεχνολογίες όπως:

  1. την ξήρανση,
  2. τη συμπύκνωση και
  3. την προσθήκη μακρομορίων ή μικρομορίων

1. Ξήρανση: Κατά την ξήρανση του προϊόντος μάζες νερού απομακρύνονται απ' αυτό, ώστε τελικά η περιεκτικότητα του σε νερό να είναι πολύ χαμηλή. Το νερό που παραμένει στο τρόφιμο είναι σχεδόν όλο δεσμευμένο και ως εκ τούτου η aw στο τρόφιμο είναι πολύ χαμηλή.

Επομένως στα αποξηραμένα τρόφιμα (σταφίδα, σύκα, βερίκοκα, σκόνη γάλα) λόγω της χαμηλής "ενεργότητας" δεν μπορούν να αναπτυχθούν μικροοργανισμοί. Σε ορισμένα προϊόντα όπως τα λαχανικά, τα οποία είναι ευαίσθητα στη δράση των ενζύμων, λόγω του ότι η διαδικασία ξήρανσης απαιτεί μεγάλο χρόνο, εφαρμόζεται ζεμάτισμα για την αδρανοποίηση των ενζύμων πριν από την έναρξη της ξήρανσης. Επίσης σε πολλά φρούτα (βερίκοκο, αχλάδι ) εφαρμόζεται θείωση, δηλαδή μια διαδικασία έκθεσης του προϊόντος σε καπνούς θείου, όπου το θείο απορροφόμενο από τους ιστούς του προϊόντος το προφυλάσσει από το μαύρισμα (ενζυματικό και μη).

Οι κύριες μέθοδοι ξήρανσης είναι:

  1. Ξήρανση στον ήλιο: Το προϊόν εκτίθεται για αρκετές ημέρες στον ήλιο. Η τεχνική αυτή μπορεί να εφαρμοσθεί τους καλοκαιρινούς μήνες όπου έχουμε υψηλές θερμοκρασίες και σπάνιες βροχές. Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται στη χώρα μας για τη ξήρανση της σταφίδας και των σύκων.
  2. Ξήρανση με θερμό αέρα: Η ξήρανση επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση του προϊόντος σε λεπτό στρώμα σε ειδικά τελάρα, τα οποία τοποθετούνται σε τούνελ όπου έχουμε υποχρεωτική κυκλοφορία ρεύματος θερμού αέρα θερμοκρασίας περίπου 70-75°C. Για την ξήρανση, ανάλογα με το μέγεθος και τη φύση του προϊόντος, απαιτούνται περίπου 3-8 ώρες.
  3. Με ψεκασμό του προϊόντος σε ρεύμα θερμού αέρα: Εφαρμόζεται σε υγρά τρόφιμα. Το υγρό τρόφιμο με τη βοήθεια ειδικών συσκευών μετατρέπεται σε ένα νέφος από μικρά σταγονίδια μέσα σε κατακόρυφο θάλαμο στον οποίο ταυτόχρονα εισέρχεται θερμός αέρας υψηλής θερμοκρασίας (150°C). Τα σταγονίδια του τροφίμου αφυδατώνονται σε ελάχιστο χρόνο και μετατρέπονται σε κόκκους σκόνης.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

  1. Ξήρανση σε τύμπανο: Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για υγρά και πολτώδη τρόφιμα. Ένα λεπτό στρώμα υγρού προϊόντος απλώνεται πάνω στην εξωτερική επιφάνεια ενός μεταλλικού τυμπάνου που περιστρέφεται και θερμαίνεται με ατμό. Το προϊόν ξηραίνεται μετά από 1/2 ή 3/4 περιστροφή του τυμπάνου, από την επιφάνεια του οποίου αποκολλάται με τη βοήθεια μιας μάχαιρας (ξέστρου) και στη συνέχεια μετατρέπεται σε σκόνη με θρυμματισμό. Η όλη αυτή διαδικασία αφυδάτωσης μπορεί να γίνει και υπό κενό, οπότε χρησιμοποιούνται μικρότερες θερμοκρασίες, ειδικά όταν πρόκειται για θερμοευαίσθητα προϊόντα.
  2. Λυοφιλίωση ή κρυοαφυδάτωση (freeze-drying, lyophilisation): Το προϊόν καταψύχεται στους -25°C ή και χαμηλότερα, μέχρι πλήρους στερεοποίησής του, και στη συνέχεια υπό υψηλό κενό, της τάξης 15-40 mm στήλης υδραργύρου, το νερό του εξαχνώνεται, δηλαδή μετατρέπεται από τη στερεή στην αέρια μορφή του, χωρίς να περάσει από την υγρή φάση. Τα λυοφιλιωμένα προϊόντα παρουσιάζουν ιδιάζουσα πορώδη υφή που δημιουργείται από τα κενά που παραμένουν στη θέση όπου προηγουμένως βρίσκονταν οι παγοκρύσταλλοι του προϊόντος που εξαχνώθηκε. Γι' αυτό και η ενυδάτωσή τους είναι εξαιρετικά εύκολη, ενώ διατηρούν σε άριστη κατάσταση τις αρωματικές και θρεπτικές ουσίες των προϊόντων (καφές λυοφιλιωμένος).

στ. Συμπύκνωση: Με τη συμπύκνωση των υγρών τροφίμων (χυμών φρούτων, γάλακτος κ.τ.λ) αποβλέπουμε στους παρακάτω σκοπούς:

  1. Στη μείωση του διαθέσιμου νερού με συνέπεια ελάττωση ή και αναστολή των φυσικοχημικών και βιολογικών δραστηριοτήτων, όταν το προϊόν ξεπεράσει σε διαλυτά στερεά το 65% και διατηρηθεί και συσκευαστεί κατάλληλα.
  2. Στη μείωση του όγκου του προϊόντος με συνέπεια διευκόλυνση της συσκευασίας, της μεταφοράς και αποθήκευσης του.

Η συμπύκνωση επιτυγχάνεται κυρίως με τη θερμική εξάτμιση του μεγαλύτερου μέρους νερού που περιέχει το προϊόν σε συνήθη ή ελαττωμένη πίεση.

Πρόσφατα έχουν αναπτυχθεί και άλλες τεχνικές συμπύκνωσης, όπως π.χ. η αντίστροφη ώσμωση και η υπερδιήθηση που βασίζονται στη δυνατότητα διαχωρισμού του προϊόντος από το νερό υπό την επενέργεια υψηλής πίεσης που το υποχρεώνει να περάσει από τους πόρους ειδικών μεμβρανών, οπότε το τρόφιμο που παραμένει στο εσωτερικό των μεμβρανών συμπυκνώνεται.

Η εξάτμιση υπό κενό είναι η μέθοδος συμπύκνωσης που προτιμάται, γιατί η θερμοκρασία των προϊόντων δεν ανεβαίνει σε υψηλά επίπεδα και

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

κατά συνέπεια δε βλάπτεται η οργανοληπτική κατάσταση των ευαίσθητων προϊόντων. Η δημιουργία όμως υψηλού κενού προκαλεί σημαντική απώλεια αρωματικών ουσιών, ιδίως στους χυμούς των φρούτων. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές ανάκτησης των αρωματικών ουσιών που επαναπροσθέτονται στο συμπυκνωμένο προϊόν.

Συνήθη συμπυκνωμένα προϊόντα είναι: ο χυμός τομάτας από 5ο Brix συμπυκνώνεται στους 30-35ο Brix, ο χυμός πορτοκαλιού από 12ο Brix συμπυκνώνεται στους 65ο Brix, το γάλα από 7% στα 35% κ.τ.λ.

Εφ' όσον η συμπύκνωση δεν είναι πολύ μεγάλη, είναι απαραίτητο να εφαρμοσθούν και άλλες τεχνικές συντήρησης, όπως θερμική επεξεργασία ή ψύξη.


ζ. Προσθήκη μικρομορίων-μακρομορίων: Η προσθήκη σακχάρων και η μερική αφυδάτωση με βρασμό (μαρμελάδες) και η ξήρανση σακχαρόπηκτων είναι μερικές εφαρμογές αυτής της μεθόδου.

Η προσθήκη μακρομορίων και μικρομορίων που έχουν την ικανότητα να δεσμεύουν το νερό έχει οδηγήσει στην παρασκευή μιας κατηγορίας τροφίμων ενδιαμέσου υγρασίας που ενώ στη μάσηση δεν φαίνονται ως αποξηραμένα η ενεργότητα του νερού aw είναι στα ίδια επίπεδα με τα αποξηραμένα τρόφιμα.

Η προσθήκη μεγάλων ποσοτήτων αλατιού συμβάλλει επίσης στην απομάκρυνση και δέσμευση ποσοτήτων νερού. Το ίδιο επίσης το αλάτι δρα ως παρεμποδιστικός παράγοντας στην ανάπτυξη μικροοργανισμών, καθώς και στη δράση κάποιων ενζύμων.

7.2.3 Έλεγχος παρουσίας Ο2

Ο έλεγχος της παρουσίας Ο2 παίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της φυσιολογικής δραστηριότητας των κλιμακτηριακών φρούτων και ως εκ τούτου στη συντήρησή τους. Κατά τη διαδικασία της αναπνοής απορροφάται οξυγόνο και εκλύεται διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2,). Είναι επόμενο ότι η συγκέντρωση αυτών των αερίων στην ατμόσφαιρα του χώρου αποθήκευσης θα επηρεάζει την ένταση της αναπνοής. Ο αέρας περιέχει 21% οξυγόνο και 0.3% διοξείδιο του άνθρακα. Ελάττωση της ποσότητας του οξυγόνου ή αύξηση του CΟ2 ελαττώνει την ένταση της αναπνοής. Επίσης η μείωση του οξυγόνου κάτω από ένα επίπεδο προκαλεί την εναλλαγή της αναπνοής από αερόβιο σε αναερόβιο με την παραγωγή και συγκέντρωση στην ατμόσφαιρα αιθυλικής αλκοόλης και ακεταλδεϋδης. Αντίθετα η υπερβολική συγκέντρωση CΟ2 προκαλεί αλλοιώσεις στους ιστούς. Με έλεγχο του εξαερισμού ή με έλεγχο της σύνθεσης του αέρα του

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

αποθηκευτικού χώρου μπορεί να ελεγχθεί η ένταση της αναπνοής, αν και τα όρια ρύθμισης που μπορούν να επιτευχθούν εξαρτώνται από το είδος του φρούτου και τη θερμοκρασία της αποθήκευσης.

Όπως ήδη αναφέραμε η αύξηση της περιεκτικότητας της ατμόσφαιρας σε CΟ2 ή και η μείωση του Ο2 συντελούν στην επιβράδυνση του ρυθμού της αναπνοής και συμβάλλουν στην αύξηση του χρόνου ζωής του προϊόντος. Δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται στη συντήρηση:

  1. Ελεγχόμενη ατμόσφαιρα (controlled atmosphere-CA): Η μέθοδος αυτή συνίσταται στην τροποποίηση και τον έλεγχο του αέρα σε ένα επιθυμητό συγκεκριμένο επίπεδο, καθ' όλη τη διάρκεια της αποθήκευσης. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως για προϊόντα που αποθηκεύονται σε μεγάλες ποσότητες σε μεγάλους αποθηκευτικούς χώρους-ψυγεία.
  2. Τροποποιημένη ατμόσφαιρα (modified atmosphere): Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται σε προϊόντα που έχουν συσκευαστεί σε μικρές συσκευασίες, όπου η σύνθεση του αέρα τροποποιείται κατά τη συσκευασία ή από την αναπνευστική συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (MAP).

Η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας άρχισε να εφαρμόζεται τα τελευταία χρόνια για μικρές συσκευασίες φρούτων, καθώς και κομμένα λαχανικά (σαλάτες). Στα φρούτα και λαχανικά η τροποποιημένη ατμόσφαιρα μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους:

  1. Τα κλιμακτηριακά φρούτα εφ' όσον συσκευασθούν σε μια επιθυμητή θερμοκρασία, γρήγορα θα επιτύχουν μια τροποποιημένη ατμόσφαιρα βάσει της φυσιολογικής τους λειτουργίας. Η ατμόσφαιρα αυτή θα σχετίζεται με τις εκλεκτικές περατότητες της μεμβράνης και την ένταση της αναπνοής του προϊόντος. Στόχος είναι να επιτύχουμε μια τέτοια ατμόσφαιρα η οποία σε συνδυασμό με χαμηλές θερμοκρασίες να περιορίσει τη φυσιολογική δραστηριότητα του προϊόντος.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

Εικόνα 7-4 Επίδραση της τροποποιημένης ατμόσφαιρας (Τ.Α.) σε συσκευασμένη τομάτα. Αριστερά ο μάρτυρας - υπερώριμη - μέσο τροποποιημένης ατμόσφαιρας - Δεξιά έχει διακοπές η Τ.Α με διάτρηση της συσκευασίας.

Εικόνα 7-4
Επίδραση της τροποποιημένης ατμόσφαιρας (Τ.Α.) σε συσκευασμένη
τομάτα. Αριστερά ο μάρτυρας - υπερώριμη - μέσο τροποποιημένης
ατμόσφαιρας - Δεξιά έχει διακοπές η Τ.Α με διάτρηση της συσκευασίας.

  1. Στην περίπτωση των μη κλιμακτηριακών φρούτων καθώς και των κομμένων λαχανικών (σαλάτες), η ατμόσφαιρα στη συσκευασία δημιουργείται με την απομάκρυνση του αέρα και την έγχυση μίγματος αερίων. Κύριος στόχος είναι ο περιορισμός της ανάπτυξης ανεπιθύμητων μικροοργανισμών (μύκητες, ζύμες, βακτήρια).

7.2.4 pH

Η ρύθμιση του pH μπορεί να γίνει με απλές μεθόδους όπως με προσθήκη οργανικών οξέων (κιτρικό, οξικό ή γαλακτικό οξύ) ή φυσικών προϊόντων που περιέχουν οργανικά οξέα (χυμός λεμονιού).

Άλλος τρόπος οξίνισης είναι οι φυσικές ζυμώσεις.

7.2.5 Άλλες τεχνολογίες

1. Ακτινοβόληση

Η ακτινοβόληση είναι μία τεχνολογία έτοιμη για χρήση υποστηριζόμενη από σχετική έρευνα περίπου 40 ετών. Η έρευνα αναφερόταν τόσο στη βελτίωση του

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

μηχανολογικού εξοπλισμού, την επίδραση της ραδιενέργειας στην καταστροφή μικροοργανισμών και εντόμων, την επίδραση στη φυσιολογική δραστηριότητα φρούτων και λαχανικών, τη σύσταση και δομή των τροφίμων και ιδιαίτερα στην πιθανή δημιουργία τοξικών ουσιών που θα μπορούσαν να προκαλέσουν βλάβη στον καταναλωτή.

Το 1980 συνήλθε στη Γενεύη μια επιτροπή ειδικών του FAO/IAEA/WHO η οποία κατέληξε ότι η ακτινοβόληση οποιουδήποτε τροφίμου μέχρι δόση ύψους 10kgy δεν παρουσιάζει κανένα τοξικολογικό κίνδυνο για τους καταναλωτές. Επομένως δε θεωρείται απαραίτητος ο τοξικολογικός έλεγχος των τροφίμων των οποίων έχει γίνει επεξεργασία με ακτινοβόληση δόσης κάτω των 10kgy.

Μετά από αυτή την απόφαση ο αριθμός των χωρών που χρησιμοποιούν ακτινοβόληση αυξήθηκε, καθώς και ο αριθμός των τροφίμων που υπόκεινται στη διαδικασία αυτού του είδους συντήρησης. Σήμερα περίπου 36 χώρες χρησιμοποιούν την ακτινοβόληση και περίπου 50 τρόφιμα ή πρόσθετα τροφίμων ακτινοβολούνται.

Ορολογία:

Gray (Gy): λέγεται η μονάδα ή το επίπεδο της ενέργειας που απορροφάται από το τρόφιμο ανά μονάδα μάζας από την ιονίζουσα ακτινοβολία, καθώς αυτό διέρχεται από το σύστημα ακτινοβόλησης.

Rad: Αλλη μονάδα μέτρησης της απορροφούμενης ενέργειας.
1kgy=100 rads= 1000 ergs/gram
10 Kgy= 1Mrad= 1000 Krad
1kgy= 0.24 calories/gram

Το είδος των ακτινοβολιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είναι οι ιονίζουσες ακτινοβολίες, γιατί λόγω της μεγάλης ενέργειας που εγκλείουν με την πρόσπτωσή τους πάνω σε ορισμένα στοιχεία αποσπούν ηλεκτρόνια και σχηματίζουν ανιόντα και κατιόντα.

Οι ιονίζουσες ακτινοβολίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είναι:

- δέσμες ηλεκτρονίων (ακτίνες β), ενέργειας μικρότερης από 10 MeV που παράγονται από ειδικούς επιταχυντές,

- ακτίνες Χ, που παράγονται από πρόσπτωση ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας πάνω σε ειδικό υλικό και

- ακτίνες γ που προέρχονται από τη διάσπαση του κοβαλτίου 60 ή του καισίου 137, τεχνητών ραδιοϊσοτόπων.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

Οι ακτίνες β είναι σωματιδιακής φύσης και γι' αυτό μικρής διεισδυτικότητας, ενώ οι Χ και γ ηλεκτρομαγνητικής φύσης και μεγάλης διεισδυτικότητας (π.χ. μπορούν να διαπεράσουν πλάκες μολύβδου πάχους αρκετών εκατοστών).

Στόχος της ακτινοβόλησης των τροφίμων είναι να επιτύχει ένα από τους παρακάτω σκοπούς:

α. Καταστροφή μικροοργανισμών, εντόμων και παρασίτων, ανάλογα με τη δόση χρησιμοποιώντας:

- απεντομώσεις,

- απολυμάνσεις που καταστρέφουν παθογόνους μικροοργανισμούς.

- παστερίωση - μείωση του μικροβιακού φορτίου - αύξηση του χρόνου ζωής και

- αποστείρωση, καταστροφή όλων των μικροοργανισμών


β. Φυσιολογικές δράσεις

Επηρεάζοντας τη φυσιολογική δραστηριότητα του προϊόντος η ακτινοβόληση μπορεί να επιτύχει:

- παρεμπόδιση της εκβλάστησης (πατάτες, κρεμμύδια) και

- καθυστέρηση της ωρίμανσης


γ. Αλλαγές στη φυσική δομή του προϊόντος.

Όπως ήδη αναφέρθηκε η δέσμη ηλεκτρονίων και η γ-ακτινοβολία προκαλούν ιονισμό των ατόμων.

Στα τρόφιμα υπάρχουν λίγα στοιχεία με μεγάλο ατομικό αριθμό και αυτά υπάρχουν σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις. Το κύριο ερώτημα είναι με τις δόσεις που εφαρμόζονται στην ακτινοβόληση αν υπάρχει η πιθανότητα δημιουργίας ραδιενεργών στοιχείων. Ένας πυρήνας ατόμου που έχει δεχθεί την ενέργεια της ακτινοβόλησης μπορεί να εκπέμψει νετρόνιο ή πρωτόνιο και να δημιουργηθεί ραδιενεργός πυρήνας. Για να δημιουργηθεί αυτή η αντίδραση χρειάζεται ένα ελάχιστο επίπεδο ενέργειας που διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από στοιχείο σε στοιχείο. Από τα κύρια στοιχεία που υπάρχουν στα τρόφιμα μόνο τρία μπορούν να διασπασθούν στα επίπεδα της ενέργειας που χρησιμοποιούνται για την ακτινοβόληση των τροφίμων. Αυτά τα στοιχεία είναι το Η2, Ο2, C. Ο χρόνος ημιζωής αυτών των ραδιενεργών στοιχείων είναι πολύ μικρός, ενώ η φυσική ραδιενέργεια που υπάρχει στα τρόφιμα όπως σε κάθε ύλη είναι πολλαπλάσια αυτής που πιθανόν δημιουργείται σε τρόφιμα κατά την ακτινοβόληση.

2. Υψηλή πίεση

Ο πρώτος που διερεύνησε τη δυνατότητα χρήσης της υδροστατικής πίεσης ως

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

μέθοδο επεξεργασίας των τροφίμων ήταν ο Β. Hite (1899). Ο Hite κατασκεύασε μία συσκευή που μπορούσε να αναπτύξει πιέσεις μέχρι 100.000 psi (περίπου 5800 atm) και μελέτησε την επίδραση της υδροστατικής πίεσης σε μεγάλη ποικιλία τροφίμων.

Μέχρι τις αρχές του 1980 λίγες προσπάθειες έγιναν για να μελετήσουν την επίδραση της πίεσης στη συντήρηση και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων. Οι προσπάθειες επικεντρώνονταν στην επίδραση της πίεσης στους μικροοργανισμούς, τα ένζυμα και τα εσωκυτταρικά οργανίδια.


Οι κύριες επιδράσεις της ΥΥΠ σε βιολογικά συστήματα και τα τρόφιμα συνίστανται:

  1. στην αδρανοποίηση μικροοργανισμών,
  2. στις τροποποιήσεις βιοπολυμερών όπως denaturation των πρωτεϊνών, την αδρανοποίηση ή ενεργοποίηση των ενζύμων, το σχηματισμό πηκτής,
  3. στη διατήρηση της ποιότητας (αρώματος, χρώματος) και
  4. στις λειτουργικές ιδιότητες των τροφίμων, όπως αλλαγές στην πυκνότητα, τη θερμοκρασία κατάψυξης και στα χαρακτηριστικά της υφής.

7.2.6 Συντηρητικά

Τα συντηρητικά ανήκουν σε μια ευρύτερη ομάδα ουσιών, των προσθέτων, που μπορούν να προστεθούν στα τρόφιμα για τη βελτίωση ορισμένων ποιοτικών χαρακτηριστικών.

Ορισμένα συντηρητικά (π.χ βενζοϊκό, σορβικό) δρουν ως παρεμποδιστικοί παράγοντες στην ανάπτυξη των μικροοργανισμών και άλλα δρουν ως παρεμποδιστές χημικών αντιδράσεων που οδηγούν στην ποιοτική υποβάθμιση του τροφίμου (π.χ. αντιοξειδωτικά).

Η τάση σήμερα είναι να μειωθούν, στο βαθμό που είναι δυνατό, τα χημικά πρόσθετα ή το πιο επιθυμητό να αντικατασταθούν από φυσικούς αντιμικροβιακούς παράγοντες.