PREDNOSTI LIOFILIZACIJE KAO SAVREMENOG NA INA …• transport, • skladištenje. 31. Međunarodni kongres o procesnoj industriji, Bajina Bašta, 6–8.6.2018. 31stInternational Congress

PREDNOSTI LIOFILIZACIJE KAO SAVREMENOG NAČINA SUŠENJA

Snežana M. Stevanović

Univerzitet u Beogradu, Poljoprivredni fakultet, Odsek za prehrambenu tehnologiju, Beograd-Zemun, Nemanjina 6

[email protected]

31. Međunarodni kongres o procesnoj industriji, Bajina Bašta, 6–8.6.2018.31st on Process Industry Bajina Bašta June 8International Congress , , 6–8 201

1

Tržište hrane - proizvode koji ne sadrže konzervanse i dodate hemikalije, već kvalitet sličan svežim uzorcima (fresh product quality).

Sušenje je našlo veliku primenu u prehrambenoj industriji• produženje roka trajanja prehrambenih proizvoda i • dostupni tokom cele godine.

Sušenjem se:• značajno smanjuje sadržaj vode u uzorcima, • onemogućava aktivnost mikroorganizama i • povećava ukupnu stabilnost,• smanjuje se težina proizvoda, • pojednostavljuje pakovanje, • transport, • skladištenje.


2

Sušenje hrane se koristi vekovima i ranije se zasnivalo na korišćenju sunca i vetra

• loš kvalitet i • kontaminacija proizvoda - dovela je do razvoja alternativnih načina sušenja.

Danas se koristi veliki broj različitih metoda sušenja, izbor zavisi od: vrste proizvoda, dostupnosti sušara, troškova procesa dehidracije, kvaliteta finalnog proizvoda.

U odabiru tehnike sušenja važne parametre predstavljaju - potrošnja energije i- kvalitet energenata.

Da bi se smanjilo korišćenje fosilnih goriva, u novije vreme pažnja je usmerena ka primeni alternativnih izvora energije za sušenje - iz obnovljivih izvora kao što je

solarna energija snaga vetra hidroenergija.


3

Najveću primenu ima sušenje zagrejanim vazduhom (air-drying)- vlaga se uklanja isparavanjem, - složen proces istovremenog prenosa toplote i mase. Nedostaci: • dugo trajanje procesa sušenja, • promene u svojstvima hrane i • mali kapacitet rehidracije.

Fizičke promene: promena oblika, skupljanje i smežuravanje plodova, otvrdnjavanje i stvaranje kore, promena strukture i poroznosti tkiva.Kao posledica - manja je sposobnost rehidracije i

- menjaju se senzorna svojstva: gubitak bojepromena teksture

Hemijske promene: utiču na sadržaj hranjivih sastojaka vitamini, antioksidansi, ukus, aroma i druga organska jedinjenja - nisu otporni na

termičke tretmane - značajan gubitak kvaliteta.


4

REHIDRACIJA

Nakon procesa sušenja - očekuje se da je moguće obnoviti karakteristike svežih uzoraka - putem rehidracije osušenih.

Sposobnost rehidracije - zavisi od stepena ćelijskih i strukturnih promena, - smatra se merom oštećenja u strukturi usled sušenja.

Povišena temperatura pri konvektivnom sušenju- uzrok gubitka kvalitetaSnižavanje temperature - daje mogućnost za poboljšanje kvaliteta sušenih proizvoda.


5

LIOFILIZACIJA Savremen postupak sušenja koji se sve više koristi i pri preradi hrane u

industrijskim razmerama. Proces odstranjivanja vode - iz zamrznutog stanja - sublimacijom leda pod

vakuumom.

Pod tim uslovima mogu bolje da se očuvaju: • struktura i oblik, • termolabilne komponente i • hemijski sastav

1906. godine - prvi put opisana liofilizacija kao proces sušenja zamrznutih proizvoda korišćenjem vakuuma,- ostala je laboratorijska tehnika do II svetskog rata, - korišćena je kao industrijski proces za očuvanje plazme kada je potražnja dostigla

velike razmere.


6

Proces liofilizacije se sastoji od nekoliko različitih operacija: 1. smrzavanje, 2. primarno sušenje (sublimacija) i 3. sekundarno sušenje (desorpcija).


7

1. Hlađenje uzoraka; 2. Početak kristalizacije;3. Smrzavanje;4. Spušta se pritisak – sublimacija –led -para pri p i t nižim od trojne tačke. 5. Temperatura se povećava - mreža otvorenih pora-put za desorpciju vode


8


9

Liofilizacija je postala jedan od najvažnijih procesa za očuvanjebioloških materijala osetljivih na toplotu.

Primena:• hrana, • složeni biotehnološki ili farmaceutski proizvodi, • živi mikroorganizmi.

Konzervisanje prehrambenih proizvoda (kafa, čaj, sušeno-hrskavo voće i povrće, komponente za gotovu hranu i aromatično bilje),

cveće, mikroorganizmi, farmaceutski proizvodi, medicinski preparati i kozmetika, neke posebne hemikalije i pigmenti, enzimi i keramički prahovi.


10

Ovaj rad je fokusiran na analizi liofilizacije kao savremenog načina sušenja, u cilju razvoja u oblasti sušenja hrane i stvaranja prostora za bolji kvalitet sušenja u budućnosti.

Ispitivanja su vršena sa plodovima maline i kupine- imaju veliki privredni značaj za Srbiju, - predstavljaju značajne izvozne proizvode.

Osim očuvanja kvaliteta, postoji potreba da se inostranom tržištu ponude različiti prehrambeni proizvodi i prerađevine, a ne samo zamrznute maline i kupine.


11


12

MATERIJAL I METODE RADA

Ispitivanje je obavljeno sa plodovima maline sorte Vilamet (Willamette) i kupine sorte Tornfri (ThornFree).


13

Maline i kupine - vrlo niska mehanička otpornost - otežava njihovu preradu, branje, pakovanje, manipulaciju i transport.

Plodovi maline i kupine - visoke biološke vrednosti, bogat su izvor vitamina i minerala, karakteriše ih i visok antioksidativni potencijal

Plodovi su sočni, osvežavajući, sa specifičnom, karakterističnom aromom. Konzervisanjem i preradom treba sačuvati njihove početne karakteristike i

omogućiti korišćenje ovog vrlo kvalitetnog voća i van sezone sazrevanja. .


14

Cilj rada je da se ispita uticaj liofilizacije, kao savremenog načina sušenja, - na očuvanje kvaliteta maline i kupine i - rezultati uporede sa promenama kod konvektivno sušenih plodova

ovog voća,- da se ukaže na prednosti i nedostatke oba procesa u cilju daljeg

razvoja i optimizacije.


15


Liofilizacija - Labconco (FreeZone 4,5, Kansas City), Temperatura - od -40 do -55°C, pritisak od 0,07 bar. Temperatura u toku desorpcije - nije prelazila 30°C. Dehidracija je vršena do postizanja oko 20% vlage.

Konvektivno sušenje - u struji zagrejanog vazduha (air-drying). ACBP 10, EMA.Temperatura vazduha 60°C.Plodovi su poređani na 4 police u jednom sloju. Dehidracija je vršena do postizanja oko 20% vlage, što plodove čini stabilnim i u normalnim, atmosferskim uslovima.


16


17


U cilju praćenja promene kvaliteta određivan je sadržaj: Suve materije, ukupne - prema JUS ISO 939/1997, sušenjem na 105°C, do konstantne mase. Sadržaj šećera - refraktometrom RF-3, Br. 776, na temperaturi 20°C. Sadržaj ukupnih kiselina - metodom neutralizacije sa NaOH, izražen preko limunske kiselineVitamin C - jodometrijskom metodom, Aktivnost vode - na aparatu Termokonstanter NOVASINA CTD-33 pri temperaturi 25°C. Rehidracija osušenih plodova - vršena je na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku vodom temperature 20°C. Osušeni plodovi su mereni, potapani u vodu i nakon 120 minuta vađeni i oceđeni mereni. Senzorna analiza kvaliteta ispitivanih uzoraka vršena je metodom bodovanja.


18

Tabela 1. Vrednosti sadržaja suve materije i aktivnost vode Aw maline i kupine


19

Uzorak Suva

materija [%]

Voda [%]

Aw

Malina

Sveža 14,82 85,18 0,978

Liofilizovana 80,17 19,83 0,551

Sušena 81,28 18,72 0,537

Kupina

Sveža 15,37 84,63 0,971


Sušena 80,60 19,40 0,542

REZULTATI I DISKUSIJA


20

Tabela 2. Vrednosti sadržaja ukupnih šećera, kiselina i stepen rehidracije maline i kupine


21

Uzorak Ukupni šećeri

[g/g sm] Ukupne kiseline

[g/g sm] Stepen

rehidracije

Malina

Sveža 0,434 0,145 -


Sušena 0,427 0,104 2,43

Kupina

Sveža 0,524 0,092 -


Sušena 0,510 0,061 2,32


22


23


24

Tabela 3. Rezultati senzorne analize


25

Parametar

Max Ocena

Boja 5

Ukus 5

Aroma 5

Konziste- ncija

5

Ukupna ocena

Malina

Sveža 5,00 5,00 5,00 5,00 20,00

Liofilizovana 4,86 4,14 4,43 4,16 17,59

Sušena 2,43 2,29 2,57 2,64 9,93

Kupina

Sveža 5,00 5,00 5,00 5,00 20,00

Liofilizovana 4,92 4,07 4,28 4, 21 17,48

Sušena 3,86 2,36 2,43 2, 47 11,12


26

ZAKLJUČAK Na osnovu izvršenih ispitivanja i prikazanih rezultata može se izvesti zaključak da:• na kvalitet proizvoda značajan uticaj ima proces prerade, a kvalitet postaje sve

značajniji kriterijum za izbor potrošača i od industrijskih prehrambenih proizvoda se očekuje da su ukusni, bezbedni, da imaju povoljan uticaj na zdravlje i da se malo razlikuju od svežih.

• Prikazani rezultati ukazuju da liofilizacija ima značajne prednosti u očuvanju kvaliteta u odnosu na konvektivno sušenje zagrejanim vazduhom.

• Urađene analize su pokazale da pri liofilizaciji dolazi do neznatnih promena fizičko-hemijskih parametara kvaliteta maline i kupine,

• utvrđen je i vrlo mali gubitak u sadržaju termolabilnog vitamina C, koji se smatra i indikatorom očuvanja kvaliteta.

• Senzorni parametri kvaliteta su mnogo bolje ocenjeni kod liofilizovanih uzoraka i utisak je da jako podsećaju na sveže plodove, jer su im oblik i veličina ostali gotovo nepromenjeni, boja je tipična za vrstu voća, aroma karakteristična i intenzivna.

• Porozna struktura liofilizovanih uzoraka je omogućila rehidraciju u većem stepenu u odnosu na konvektivno sušene, zbog očuvane mikrostrukture.

• Na osnovu urađenih analiza može se izvesti zaključak da liofilizacija predstavlja vrlo podesan način za preradu osetljivih plodova maline i kupine,

• dobijeni rezultati ukazuju na brojne prednosti liofilizacije. • Ovim savremenim postupkom dobijaju se proizvodi koji su vrlo slični svežim.


27

HVALA NA PAŽNJI


28

Documents

PREDNOSTI LIOFILIZACIJE KAO SAVREMENOG NA INA …• transport, • skladištenje. 31. Međunarodni kongres o procesnoj industriji, Bajina Bašta, 6–8.6.2018. 31stInternational Congress