Nyíregyházi Főiskola Műszaki és Mezőgazdasági Kar. Korszerű élelmiszeripari technológiák. Élelmiszeripari tréning június 2.

Átírás

1 Nyíregyházi Főiskola Műszaki és Mezőgazdasági Kar Korszerű élelmiszeripari technológiák Prof. dr. habil Kerekes Benedek tudományos dékán-helyettes Élelmiszeripari tréning június 2.

2 A versenyképességet meghatározó tényezők

3 Kapcsolatrendszer

4 A minőségre ható tényezők

5 Az élelmiszer-előállítás általános folyamata

6 Az élelmiszer-tartósítás módszerei

7 Gyártás és folyamatfejlesztés Új technológiai folyamat bevezetése A már meglévő technológiai folyamat fejlesztése - kapacitás növelés - költségcsökkentés - új termékhez igazítás - élelmiszerbiztonsági, higiéniai megfelelés, stb.

8 A technológiai fejlesztés szempontjai Rendszerszemlélet Funkcióban való gondolkodás Költségszempontok Kockázatok figyelembe vétele Kompromisszumok elve SWOT analízis Benchmarking (konkurens cégek adottságai, lehetőségei

9 Új feldolgozási technológiák Cél: tökéletesebb és kíméletesebb feldolgozás hosszabb eltarthatósági idő friss küllemű termékek előállítása az élelmiszer-biztonság megőrzése, fokozása Mód: alternatív hőkezelési módszerek nem hőkezelésen alapuló módszerek

10 Az eltarthatósági idő növelése Cél: az enzim-működés csökkentése, leállítása a mikroorganizmusok szaporodásának megállítása az eredeti minőség megőrzése Eszköz: a tartósítás-technológia fejlesztése korszerű laboratóriumi háttér kialakítása a nyomonkövetés biztosítása

11 Kíméletes élelmiszer kezelések Hőhatáson alapuló: rádiófrekvenciás módszer (RH); mikrohullámú kezelés (MW); infravörös sugárzással (IR); ohmikus (elektr. ellenállásos) eljárás. Nem hőkezelésen alapuló: besugárzás; ultraibolya sugárzás (UV); ultrahang kezelés (UH), nagynyomású technológia (HPP); pulzáló elektromos térerő (PEF).

12 Működési elv: Rádiófrekvenciás módszer Az elektróda és a nulla feszültségű pont között létrejött elektromágneses energiaátvitel (13,57 és 27,123 MHz frekvencia tartomány) fűti a terméket. Feltétel: kellő víztartalom. Felhasználható: utósűrítésre; Utószárításra; fagyasztott termék felengedtetésére.

13 Működési elv: Mikrohullámú kezelés Mikrohullámú térben a vízmolekula és az élelmiszerben lévő dipolaritású ion követi az igen gyorsan irányt váltott erőteret, amely a molekulák mozgása, súrlódása által hőt termel (2450 MHz frekvencia, azaz 12 cm-es hullámhossz). Feltétel: kellő víztartalom. Felhasználható: pasztőrözéshez, sterilezéshez; fagyasztott termék felengedtetésére; a szárítási folyamat gyorsítására.

14 Infravörös sugárzásos kezelés Működési elv: Az infravörös (nem látható elektromágneses) sugarak (780 nm és 1 mm hullámhossz között) a sugárzóból kiindulva és a környezet felületeiről visszaverődve, az élelmiszer felületén elnyelődnek, és ez az energia az élelmiszer felületén hővé alakul. Felhasználható: étel melegítésre.

15 Működési elv: Ohmikus (ellenállásos) eljárás az elektromos áramot elektródokkal közvetlenül a termékbe vezetik, 5 kv feszültséget alkalmazva. Feltétel: a terméket elektromos áramot vezető folyadékba kell helyezni (pl. enyhén sós oldat). Felhasználható: gyors felmelegítéshez; előfőzéshez.

16 Működési elv: Ultraibolya sugárzásos kezelés mikrobiológiailag a 240 és 280 nm közötti UV tartomány a leghatásosabb (a mikrobasejtek nukleinsavainak károsítására). Feltétel: a mikrobák színezettsége. Felhasználható: a levegő mikrobáinak csökkentése; az aszeptikus gyártóvonalakban a folyadékok (gyümölcslevek, tej, stb.) töltésénél; a szeletelt kenyér csomagolásánál; sajtok, húsipari szárazáruk érlelő helyiségeiben és hűtőtárolókban.

17 Ultrahang kezelés Az ultrahang 16 khz frekvencia feletti mechanikai (az emberi fül számára hallhatatlan) hullámokat jelent. Anyagtulajdonságok vizsgálata: 1 W/cm2 teljesítmény alatt, e felett az anyag tulajdonságainak megváltoztatására használják: - csírátlanítás, keverés; - húspácolás gyorsítása; - húsok, csontok vágása; - szeparáció, ülepítés; - konzervek zárás előtti habzásának megszüntetése; - fagyasztott húsok felengedése; - tészták kelesztésének gyorsítása; - a tejsavbaktériumok élettevékenységének serkentése, stb.

18 Működési elv: Nagynyomású technológia az élelmiszereket megnövelt nyomásnak ( MPa-nak) teszik ki, annak érdekében, hogy inaktiválják a bennük lévő káros mikroorganizmusokat. Előnye: a tartósítás eredménye független az élelmiszer méretétől, formájától és állományától. Felhasználás: a friss tej eltarthatósági ideje (600 MPa, 1 óra, szobahőmérséklet) kb. 4 napra hosszabbítható; gyümölcslevek, szószok, dzsemek és lekvárok tartósítása.

19 Pulzáló elektromos térerő alkalmazása Működési elv: két elektróda között külső elektromos erőtér rövid idejű, nagyfeszültségű impulzusokkal gyakorol hatást az élő sejtre,s ez a mikroorganizmusok sejtmembránjainak roncsolásában, pórusok keletkezésében nyilvánul meg. A feszültség 2-50 kv, az elektródok közötti távolság 0,2-7 cm, az elektromos térerő intenzitása kv/cm, az impulzusok száma között ingadozhat. Előny: a készterméknek magasabb a vitamin tartalma, jobb az íze. Felhasználható: folyékony, hűtve tárolt élelmiszerek kíméletes tartósítására.

20 Membrán-filtráció alkalmazása Porózus membrán vagy filter használata a folyadék különböző részecskéinek elkülönítésére és koncentrációjára. A részecskék méretük, vagy alakjuk alapján kerülnek elkülönítésre, nyomás valamint különböző nagyságú pórusokkal rendelkező speciális membránok használatával. Különböző membrán-filtrációs módok léteznek: reverz ozmózis, nano-filtráció, ultra-filtráció, mikro-filtráció, a pórusnövekedés sorrendjében. Fő élelmiszeripari alkalmazások: üdítőitalok: - derítése, - üledék eltávolítása, - koncentrálása, - frakcionálása, tisztítása.

21 Példák a nano technika jövőjére Alacsony nátriumtartalmú, mégis sós ízű élelmiszerek előállítása (a nyelvvel történő kölcsönhatások következtében). Tápanyag szállító rendszerek (nano kapszulák alkalmazásával), a mikro-tápanyagok, antioxidánsok vagy gyógyszerek eljuttatásához, kijelölt időben, a test meghatározott részeihez. Olyan élelmiszerek, melyekből megfelelő mennyiségű kalcium szabadul fel a kezdődő csontritkulásos fogyasztóknál. Okos szűrőikkel csapdába ejtik azokat a molekulákat, melyek allergiás reakciót válthatnak ki.

22 Új csomagolási technológiák Vákuum-csomagolás: a terméket egy műanyag vagy alumínium tasakba helyezik, majd eltávolítják a levegő nagy részét; a csomagolás az élelmiszer körül megőrzi a belső atmoszférát, ezért az friss és biztonságos marad. Felhasználható: kávé, fűszer, rizsfélék. Módosított atmoszférás csomagolás: A levegőt gázzal vagy gázkeverékkel helyettesítik, majd ezt 3 C- nál alacsonyabb hőmérsékleten való tárolással kombinálják. Felhasználható: magas zsírtartalmú élelmiszereknél.

23 Aktív csomagolás A gázkeverék összetételének tárolás alatti módosításához különféle anyagokat adnak. Az oxigénelnyelő anyagok jelenléte redukálja a csomagoláson belüli oxigénszintet, mely által lelassul az aerob mikroorganizmusok növekedése, késleltetve a zsírok romlását. Konyhakész ételek csomagolása Az élelmiszert vákuumban csomagolják, majd felmelegítik, hogy meghosszabbítsák az eltarthatóságát, miközben megőrzik az élelmiszer eredeti tápanyagtartalmát, ízét és állagát. Fogyasztás előtt az élelmiszert a csomagolásban újra kell melegíteni.

24 Mikrohullámú sütőben való elkészítéshez: Olyan hőálló műanyagokat használnak tárolóként, mint pl. a kristályosított polietilén tereftalát (CPET), vagy a polipropilén. Környezetbarát csomagolás Speciális műanyagipari adalékanyagot tartalmaz, amely egyes poliolefin alapanyaghoz (PE, PP) megfelelő mennyiségben adagolva, azokat környezetbarát módon lebonthatóvá teszi. A műanyag termék lebomlása napfény, mérsékelt hő, víz és levegő hatására indul meg. Előre meghatározható idő alatt bomlik le: - bevásárló reklámtáskák; - élelmiszeripari csomagolások; - zsugorfóliák, takarófóliák (kertészet).

25 A jövő: intelligens csomagoló rendszerek Az élelmiszerek jobb védelmét és kifinomult felügyeleti módszereket eredményeznek, melyekkel az étel a termelőtől a tányérig nyomon követhető. Könnyebbek, rugalmasabbak, jobban ellenállnak a melegnek, fénynek, a mechanikai és más ártalmaknak. Képesek elnyelni az oxigént és a nedvességet, segítik az élelmiszerek hosszabb ideig való frissen tartását. Antimikrobás tulajdonsággal rendelkező nanorészecskék. Szennyeződés taszító felületek az élelmiszergyártási folyamat csomagolóanyagainál. A csomagolás színének megváltozása figyelmezteti a fogyasztót a romlottságra vagy szennyezettségre.

26 Gyakorlati technológiák

27

28 Gyökérzöldségek gyorsfagyasztása

29 A joghurt gyártása

30

31

32 A kezelés négy lépésből áll: Fagyasztva szárítás 1) Fagyasztás az alacsony hőmérsékletű szárítás feltételeinek biztosításához, 2) Vákuum alkalmazása, hogy lehetővé tegye a megfagyott víz/oldószer elpárolgását, anélkül, hogy az átmenne folyadékfázisba, azaz szublimáljon, 3) Hő alkalmazása a szublimáció gyorsítására, és 4) Kondenzáció az elpárolgott oldószer eltávolításához a vákuumkamrából, szilárd állapotba visszaalakítva azt.

33 A liofilezés jellemzői A vákuumállapotban az alacsony nyomás megelőzi a fagyott termék kiolvadását és felgyorsítja a folyamat következő szakaszát, az elsődleges szárítási fokozatot. A jég szublimációja biztosítja a termék szerkezetének épségét. 3 Az első szárítási lépésben a víz mintegy 95%-a eltávolításra kerül a termékből. A szárítás második fokozatában amely néha magasabb hőmérsékleten megy végbe- a termékben lévő fehérjékhez és szénhidrátokhoz kötött víz is eltávolításra kerül.

34 A fagyasztva szárított termékek jellemzői A fagyasztva szárítás 1-4%-os, extrém alacsony nedvességtartalmat is eredményezhet, megelőzve ezzel a baktériumok és penészek szaporodását és az enzimek terméket károsító kémiai reakciókat indukáló működését. A fagyasztva szárított termékeknek hosszú az eltarthatósági idejük: lezárt, nedvességtől, fénytől és oxigéntől védő csomagolásban szobahőmérsékleten évekig tárolhatók. A rehidrálást követően a fagyasztva szárított termékeknek - összehasonlítva néhány más tartósítási eljárással - jobb íze, állaga és megjelenése lehet. Például a gyümölcsök meleg levegős szárítása zsugorodást okoz, ez egy olyan jelenség, ami nem fordul elő a fagyasztva szárításnál.

35 A liofilezés alkalmazási területei A fagyasztva szárítást csak azoknál a termékeknél alkalmazzák, ahol a minőség a legfontosabb, mint a gyógyélelmiszereknél, az oltóanyagoknál, az antibiotikumoknál, az instant kávénál, zöldségeknél, gyógy- és fűszernövényeknél, instant készételeknél, a reggelizőpelyhek gyümölcseinél, az űrhajósoknak készített élelmiszereknél, minőségi instant leveseknél, értékes vegyületeknél és színezékeknél. Költségcsökkentés: Az egyik irányvonal a hagyományos előszárítást követő fagyasztva szárításra, mint végső lépésre koncentrál ez csökkenti a szárítási időt és az energiafelhasználást.