6B. Előadás Élelmiszeripari műveletek mikrobiológiai vonatkozásainak áttekintése Mikrobiológiai vonatkozások Egyensúlyi műveletek Mikroorganizmusok fajtái Mikrobiológiai változások Armillaria_mellea Mikroorganizmus szerepe: Penészek! - hasznos: szükséges a termék-kialakításhoz E.coli S.cerevisiae Spinellus fusiger - káros: minőségromlást okoz, toint termel Baktériumok Élesztők Penészek Wikipedia Mikroorganizmusok szaporodása Mikroorganizmusok szaporodása Szaporodás törvényszerűségeit tárgyalja: eponenciális növ. gyorsuló növekedés - (Élelmiszer) mikrobiológia: mikrobák sajátosságai pl.: aerob, anaerob, fakultatív anaerob, stb. - BIM: szaporodás, szaporítás általános törvényszerűségei: lappangási fázis Szaporodás feltételei, befolyásoló tényezők: - - hőmérséklet - ph - oigén - tápanyagok - egyéb: mikroelem, vitamin, stb hanyatló fázis amiből idő µ: fajlagos növ. seb. BIM:4.1 video 1
Mikroorganizmusok szaporodása Mikroorganizmusok szaporodása Okok: - metabolit-gátlás - térkitöltés - limitáló szubsztrát pusztulási fázis stacioner fázis eponenciális növ. hanyatló fázis N µ<µma idő µ= Innen a száraz sejttömeg koncentráció állandó µ=µma µ=µma µ= µ<µma µ<µma gyorsuló növekedés idő µ<µma µ: fajlagos növ. seb. amiből lappangási fázis N hanyatló fázis µ= Szaporodás törvényszerűségei: µ= eponenciális növ. lappangási fázis gyorsuló növekedés Szaporodás törvényszerűségei: Innen a száraz sejttömeg koncentráció állandó, de az élő sejtek száma nem BIM:4.3 video Környezeti tényezők hatása a szaporodásra Hőmérséklet: Arrhenius függés! Érvényes: mind a szaporodásra, mind a denaturációra optimális hőmérséklet µ BIM:4.4 video A patogének szaporodásához szükséges hőmérsékleti tartomány Hőmérséklet ( C) tmin 1 2 3 4 növekedési tartomány t [ C] 5 tma együttes hatás eredménye: Salmonella Campylobacter E. coli S. aureus C. botulinum (proteolytic) C. botulinum (non-proteolytic) B. cereus Min. Opt. Ma. 5 3 1 6.5 1 3.3 4 35-37 42 37 37-4 47 47 48 48 5 25-37 48-5 3-35 NyME (ea. dia képek, 28) A tointermelő penészek szaporodásához szükséges hőmérsékleti tartomány Mikroorganizmusok elleni védekezés Hőmérséklet ( C) Min. Opt. Ma. Penicillium verrucosum 2 31 Aspergillus ochraceus 8 28 37 Aspergillus flavus 1 32 42 Fusarium moniliforme 3 25 37 Eltávolítás: válogatás, mosás, szűrés, membránszűrés Távoltartás: aszeptikus technológia Működés, szaporodás gátlás a aktivitás (aw) csökkentésével: - megkötése: OD - cukrozás, sózás - eltávolítás: bepárlás, szárítás, kifagyasztás, liofilezés, membránműveletek Működés, szaporodás gátlás hűtéssel: hűtés, fagyasztás Működés, szaporodás gátlás vegyszerek alkalmazásával: ph változtatás, tartósítószerek Elpusztításuk: hőkezeléssel, sugárzással, vegyszerekkel (H2O2, antibiotikum, etilén- v. propilén-oid) NyME (ea. dia képek, 28) 2
Mechanikai (fizikai) műveletek Egyensúlyi: alapja: anyagátadás cél: összetétel megváltoztatása, egyes komponensek előállítása tisztább formában: Szét(el)választás Anyagátadási művelet: ha komponens megy át Élelmiszeriparban gyakori egyensúlyi műveletek áttekintése egymással nem elegyedő fázisok között; OKA: a valós és az egyensúlyi koncentráció eltérése DE: gyakran cél ennek ellenkezője: keverés! Pl. összetett élelmiszerek előállítása: sózás, cukrozás, fűszerezés, stb. Egyensúlyi műveletek c cai 1. Egymással nem elegyedő fázisok között 2. Egymástól elválasztott azonos fázisok között: cbi természetes és mesterséges membránműveletek 3. Homogén fázisbeli különbség Egyensúly megközelítése műveletek során: - diffúzióval: lassú - keveréssel, áramoltatással: gyorsítás Gyakorlatban e két folyamat együtt lép fel!, de: c cai T T Mégis főleg konvektív anyagtranszport: (anyagátadás diffúzióval + szállítással) c c cai Filmelmélettel: cai ahol Dt >> DAB ca lamináris laminár átmeneti turbulens áramlás réteg zóna turbulens δ 3
Anyagátbocsátási folyamat gyorsítása Gibbs fázis-szabály F=C-P+2 Kétfilmelmélettel anyagátbocsátás: F: szabadsági fokok száma C: komponensek száma P: fázisok száma Whitman 1923 δy JA = Ky.(y*A - ya) δ y*ai yai Példa: desztilláció: C=2; P=2 F=2 Ha az összetétel ismert, csak a nyomás választható! például vákuum desztilláció A ya Ai A gőzfázis összetétele és a rendszer forrpontja az egyensúlyból következik. Mechanikai (fizikai) műveletek Egyensúlyi: Diffúziós műveletek fizikai alapja: anyagátadás cél: összetétel megváltoztatása Szét(el)választás össze(be)keverés ok: a valós és az egyensúlyi koncentráció eltérése Diffúziós műveletek: ozmózis ozmotikus egyensúly ozmózis µv µv reverz-ozmózis µv p Δp=Δπ Porozitás (ε): V(pórus)/V(test) =,3-,7 Tortuozitás (τ): pórushossz/membránvastagság p p Pórusméret (d): változó Δp-Δπ Δπ Diffúziós műveletek: membránszűrés és szeparáció Δp>Δπ 4
Pórusméret (d) Porozitás (ε): V(pórus)/V(test) =,3-,7 Tortuozitás (τ): pórushossz/membránvastagság Membránszűrés elvi megoldásai 5
Minimal processing: Kíméletes (energia és anyagkímélő) feldolgozási művelet: elvonás és dúsítás (2-in-1) OD: Ozmotikus Dehidratálás OD jelentősége Szövetszerkezet élelmiszer előállítás a biztonságos táplálkozás érdekében élelmiszer előállítás az egészséges táplálkozás érdekében rostban, vitaminban, nyomelemekben, savakban gazdag élelmiszerek egyszerű technológia, kis hőterhelés, alacsony aktivitás, magas ozmotikus nyomás. Hasznos anyagok bomlása és a károsak keletkezése kismértékű: minimal processed food funkcionális élelmiszer előállításának lehetősége biológiailag aktív, vagy más szerepű komponens bevitele, pl. nyomelemek, vitaminok, gyógyhatású komponensek, stb. sejtmembrán sejtfal tonoplast SEJT sejtmembrán szövetfelület sejtfal tonoplast OZMOTIKUM SEJT szövet felülete OZMOTIKUM vakuolum vakuolum citoplazma sejtközötti tér citoplazma sejtközötti tér 6
sejtmembrán sejtfal tonoplast SEJT sejtmembrán szövetfelület OZMOTIKUM sejtfal tonoplast SEJT szövetfelület OZMOTIKUM vakuolum vakuolum citoplazma sejtközötti tér citoplazma sejtközötti tér Hagyományos kandírozás Egyszerű immerzió Hagyományos+agitáció Hagyományos+szirupmozgatás 7
Folyamatos húzatás Folyamatos húzatás Szakaszos vákuumhúzatás Vákuumhúzatás recirkulációval OD fő hatásai OD hatása a külső megjelenésre Összetétel változása: ozmotikum konc. tartalom, aw Sűrűség Alak Méret: zsugorodás Állomány szerkezet OD kezelt vákuum + OD kezelt eredeti 8