Conservarea Si Pastrarea Produselor

PROCEDEE DE CONSERVARE

FOLOSITE ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

Conservarea produselor alimentare constituie o verigă importantă în asigurarea calităţii acestora. Modalităţile prin care se realizează acest deziderat cuprind o gamă largă de tehnici de conservare, clasificate în două grupe : metode termice şi atermice.

Conservarea (produselor alimentare) în vederea fie a prelungirii duratei de valabilitate, fie pentru modificarea caracteristicilor senzoriale a apărut încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, în scrierile istorice sunt amintite: uscarea la soare, prin ventilaţie naturală, sau pe un foc cu lemne; sărarea şi afumarea cărnii; eliminarea apei (deshidratarea) şi conservarea în grăsime sau zahăr; păstrarea măslinelor în apă – în palatul din Cnossos s-au găsit ulcioare în care se păstrau măsline acum cca. 4000 de ani .

Acest procedeu se practica şi în cazul fructelor, condimentelor menţinute în alcool sau oţet, sau conservarea ouălor în soluţie slab acidifiată.

Fermentarea se aplica la pâine, ea fiind atestată în Turcia de acum 900 de ani, la obţinerea băuturilor alcoolice – bere, vin, cidru – şi la fructe, când se depozitau în vrac.

Conservarea cu ajutorul frigului artificial a fost aplicată de aproximativ 4000 de ani la graniţa austro-italiană (în Tyrol) de vânători care, la o altitudine de 3200 m, păstrau

în gheaţă vânatul. Romanii conservau peştele din Rin, langustele din Sardinia şi stridiile în gheaţă pentru a se păstra proaspete până la Roma. Nordicii îngropau carnea de vânat sau peştele în zăpadă sau gheaţă pentru a se păstra peste iarnă. Alexandru cel Mare şi Nero serveau îngheţată de fructe şi miere. În incinta palatului de la Versailles, Ludovic al XIV-lea a amenajat răcitoare în vederea păstrării alimentelor.

Există, deci, câteva atestări documentare care ilustrează aplicarea diferitelor metode de conservare a alimentelor din cele mai vechi timpuri.

Clasificare. O clasificare succintă a procedeelor de conservare a alimentelor ar fi următoarea:

1. Eliminarea microorganismelor prin separare fizică:

– microfiltrare;

– ultracentrifugare.

2. Distrugerea microorganismelor (sterilizare)prin :

● acţiunea căldurii:

– fierbere clasică (100ºC);

– sterilizare – apertizare (110...140ºC);

– UHT;

● radiaţii ionizante (sterilizare la rece):

– electroni acceleraţi;

– raze γ şi X;

– radiaţii ultraviolete;

● folosirea antisepticelor lichide sau gazoase:

– alcooli;

– acizi;

– conservanţi chimici.

3. Efect de oprire a proliferării microorganismelor – efect de protecţie (nu de eliminare):

● utilizarea temperaturilor scăzute:

– refrigerarea prin scăderea temperaturii la 0...3ºC şi refrigerare în vid;

– congelare;

– supracongelare;

● reducerea conţinutului de apă (eliminarea a 60- 70% din apa de constituţie):

– uscare şi uscare-afumare;

– deshidratare;

– liofilizare;

● protecţie prin încorporare, înglobare de inhibitori:

– sărare uscată şi umedă;

– conservare în saramură;

– conservare cu zahăr;

– afumare;

– conservare în oţet (marinare);

– fermentaţie (produse lactate).

4. Procedee mixte (utilizând cel puţin două procedee) :

– refrigerare în atmosferă controlată;

– tratament termic urmat de refrigerare;

– tratament cu radiaţii ionizante şi refrigerare;

– prin fermentare şi pasteurizare sau sterilizare;

– prin acţiunea asupra activităţii apei (aw);

– prin acţiunea asupra pH-ului.

Nichitinschi a grupat procedeele de conservare pe baza principiului biologic ce le caracterizează, şi anume:

I. Anabioza – principiul biologic al vieţii latente a agenţilor biovătămători ce pot produce alterarea alimentelor. Se poate realiza prin mijloace fizice – fizioanabioza, şi chimice – chimioanabioza.

II. Cenoanabioza – crearea în produsele alimentare a unor condiţii sau producerea de substanţe care împiedică dezvoltarea microorganismelor. Se poate realiza prin mijloace

fizice (fiziocenoanabioza) sau chimice şi biochimice (chimiocenoanabioza).

III. Abioza sau lipsa de viaţă – se realizează prin procedee:

– fizice – fizioabioza; Conservarea si Pastrarea Produselor

– chimice – antiseptabioza;

– mecanice – mecanoabioza.

Fizioanabioza cuprinde:

– psihroanabioza – refrigerare;

– crioanabioza –congelare;

– xeroanabioza – deshidratare şi uscare;

– osmoanabioza – sărare (haloosmoanabioza), conservare cu zahăr (saccharoanabioza).

Refrigerarea se realizează prin răcirea produsului până la temperaturi cuprinse între 0 şi 4ºC şi are ca efecte :

– încetinirea dezvoltării microflorei provenite din contaminări interne şi externe;

– reducerea vitezei reacţiilor hidrolitice şi oxidative catalizate de enzime;

– diminuarea unor procese fizice.

Congelarea este caracterizată prin scăderea temperaturii produsului sub 0ºC (~ –18ºC), putându-se realiza o durată de conservare de câteva luni şi chiar mai mult. Are ca efecte:

– blocarea multiplicării microorganismelor şi distrugerea unor germeni sensibili (criosterilizare);

– oprirea celor mai multe dintre reacţiile biochimice.

Deshidratarea se realizează prin evaporarea apei care ajunge treptat la suprafaţa produsului supus deshidratării până la valoarea aw < 0,7 care să împiedice dezvoltarea microorganismelor. În funcţie de natura aportului de căldură, uscarea poate fi:

– prin convecţie – de la agent la produs;

– prin conducţie –prin produs;

– prin radiaţie – de la surse exterioare;

– încălzire în dielectric (uscare cu curenţi de înaltă frecvenţă, microunde).

După modul în care se execută îndepărtarea vaporilor se deosebesc:

● uscare în aer;

● uscare în vid;

● uscare prin convecţie la presiune atmosferică (cea mai utilizată în practica industrială) – se poate realiza în următoarele variante :

– uscare clasică – în camere, tunele, cu benzi;

– uscare în strat vibrator – variantă a uscării prin fluidizare ( produse bucăţi sau granule);

– uscare în strat fluidizat – legume feliate, cereale, sare, făină, zahăr, carne cuburi.

● uscare în strat de spumă – materialul lichid adus în strat de piure ( prin concentrare sub vid prealabilă) este amestecat cu o substanţă emulgatoare şi transformat într-o spumă prin insuflare de gaz inert sub presiune (azot). Această spumă se aplică pe o suprafaţă netedă (bandă) şi este uscată cu aer cald. Spuma uscată sub formă de foaie

spongioasă este măcinată şi transformată în pulbere fină. Se aplică la sucuri şi piureuri de fructe şi legume, infuzie de cafea, ceai, extractele de carne, ouă, brânzeturi. Are următoarele variante : uscare în fileu subţire de spumă, în strat (străpuns de spumă);

● uscare prin dispersie – a produselor lichide, piureuri, paste – nu se aplică produselor solide. Se realizează la temperatură ambiantă într-o incintă de deshidratare cu ajutorul unui curent de gaz uscat (N2) în circuit închis. Se păstrează în întregime principiile nutritive şi proprietăţile senzoriale ale produsului iniţial;

● uscare prin pulverizare, cu variantele :

– uscare prin pulverizare cu spumă;

– uscare prin pulverizare în aer la temperatură ambiantă (procedeul Birs) – aplicată produselor lichide şi semilichide;

● uscarea prin conducţie la presiune atmosferică – se realizează prin contactul produsului cu o suprafaţă fierbinte, având astfel loc evaporarea apei. Produsul se îndepărtează de pe suprafaţă prin radere cu un cuţit. Uscătoarele folosite sunt de tip tambure rotative, iar produsele care se pot usca sunt într-o stare lichidă concentrată şi cu structură granulară. Dezavantajele sunt majore, cu influenţă negativă asupra produsului uscat: solubilitate scăzută (proteine denaturate), culoare modificată (reacţia Maillard, caramelizare), valoare alimentară redusă, iar produsele necesită o măcinare ulterioară;

● uscare sub presiune – se realizează în strat de spumă şi în strat subţire (peliculă) şi are următoarele avantaje: calităţi senzoriale şi nutriţionale superioare ale produselor datorită temperaturii mai scăzute de uscare şi a lipsei oxigenului.

Alte procedee particulare de uscare sunt:

– uscare cu radiaţii infraroşii;

– uscare cu microunde;

– uscare favorizată de ultrasunete;

– uscare azeotropă;

– uscare parţial osmotică.

Procedeele de conservare combinate cu uscarea, mai des utilizate în industrie, sunt :

– uscare combinată cu blanşare – la fructe;

– uscare combinată cu blanşare şi expandare – cartofi, morcovi, rădăcinoase felii;

– uscare combinată cu încălzire – expandare;

– uscare combinată cu expandare prin extrudare termoplastică;

– dehidrocongelarea –scăderea umidităţii până la 50% la congelare;

– criodeshidratarea – liofilizare.

Conservarea prin sărare se explică prin creşterea concentraţiei sucului celular (mărirea presiunii osmotice), ducând la pierderea vitalităţii microorganismelor, deshidratarea produsului, respectiv micşorarea cantităţii de apă disponibilă pentru microorganisme, fixarea ionilor de Na+ şi de Cl- la legăturile peptidice în locul de acţiune al enzimelor proteolitice proprii ţesutului muscular sau secretate de microorganisme, micşorarea solubilităţii oxigenului în saramură (inhibarea parţială a dezvoltării microorganismelor la sărare prin imersie), activitatea azotitului prin efectul Perigo (legătura azotit -NH2 din proteinele citoplasmei microorganismelor).

Rolul sărării constă în:

– ameliorarea capacităţii de conservare a produselor alimentare;

– îmbunătăţirea proprietăţilor senzoriale (textură, gust) în care caz se combină cu o altă metodă de conservare (refrigerare sau afumare – carne, peşte, brânzeturi, sau cu pasteurizarea – la produse vegetale).

Conservarea cu ajutorul zahărului se realizează prin adăugarea de zahăr în cantităţi necesare creşterii presiunii osmotice a fazei lichide a produsului alimentar, care să

împiedice dezvoltarea microorganismelor (peste 60% de zahăr în produs finit), când are loc plasmoliza celulelor microbiene şi reducerea umidităţii produsului, respectiv scăderea aw sub limita de dezvoltare a microorganismelor .

Chimioanabioza cuprinde :

– acidoanabioza – conservarea cu ajutorul oţetului (sau acidifierea artificială);

– anoxianabioza – conservarea alimentelor în atmosferă de CO2 sau N2;

– narcoanabioza – conservarea sucurilor de fructe cu CO2 (saturaţie în masa lichidului şi crearea unui strat de CO2 la suprafaţă);

– conservarea în atmosferă controlată (10% CO2) a cărnii, combinată cu temperatura scăzută, şi a merelor şi strugurilor de masă.

Din grupa de conservare ce are la bază cenoanabioza se cunosc:

– halocenoanabioza – conservarea prin sărare;

– acidocenoanabioza – conservarea unor produse alimentare prin fermentaţie lactică (murături castraveţi, varză, sucuri fermentate lactic, salamuri crude, produse lactate

acide parţial ).

Abioza cuprinde o serie de procedee fizice (fizioabioza), chimice (chimioabioza) şi mecanice (mecanoabioza).

În cazul procedeelor fizice sunt aplicate următoarele tipuri de conservări :

– termoabioza – conservarea produselor alimentare cu ajutorul căldurii (pasteurizarea şi sterilizarea) prin tehnici clasice şi moderne (microunde, radiaţii IR, încălzire indirectă cu efect Joule şi Actijoule).

– atermoabioza – conservarea produselor alimentare cu ajutorul presiunilor înalte, cu ajutorul câmpului magnetic, cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu şi impulsurilor ultrascurte de lumină;

– radioabioza (procedee atermice) – conservarea produselor alimentare cu ajutorul radiaţiilor gama şi electronilor acceleraţi, cu radiaţii UV;

– antiseptabioza – conservarea produselor alimentare cu ajutorul substanţelor antiseptice, bacteriocinelor (parţial) şi antibioticelor secretate de microorganisme (parţial);

– sestobioza – îndepărtarea microorganismelor prin filtrare sterilizantă (diferite tehnici de membrană);

– aseptoabioza – ambalarea produselor deja conservate în condiţii aseptice (spaţii aseptice).

Grupa metodelor moderne de conservare se împarte în metode termice şi atermice.

Metodele de conservare atermice mai importante sunt:

● conservarea cu ajutorul presiunilor înalte – distrugerea formelor vegetative de microorganisme sub acţiunea presiunilor înalte (4000-10 000 bar). Presiunile înalte afectează legăturile de hidrogen, hidrofobe, ionice ale microorganismelor, având următoarele efecte :

– inactivarea unor enzime datorită denaturării părţii proteice a acestora (păstrarea legumelor şi fructelor);

– stimularea unor enzime cum ar fi termolizina şi celulazele;

– scăderea activităţii unor enzime cum ar fi trepsina şi carboxipeptidaza;

– modificarea structurii terţiare şi cuaternare a proteinelor, creşterea digestibilităţii şi mărirea susceptibilităţii acestora la atacul proteazelor;

– gelificarea amidonului şi proteinelor;

– modificarea punctului de topire al grăsimilor, al măririi cristalelor de trigliceride;

– intensificarea aromei unor produse alimentare prin dezorganizarea unor organite celulare care eliberează enzime proteolitice ce acţionează asupra proteinelor cu formare de substanţe de gust;

● conservarea cu ajutorul câmpului magnetic – câmpul magnetic oscilant şi static exercită efect letal asupra microorganismelor datorită următoarelor acţiuni deteriorative:

– la nivelul membranelor celulare;

– asupra ADN şi modificarea sintezei ADN;

– modificarea fluxului de ioni (Ca2+) prin membrană.

Avantajele metodei sunt următoarele :

– păstrează calitatea senzorială şi nutriţională a produsului (temperatura creşte cu maximum 5 oC);

– produsul alimentar poate fi tratat în ambalaje plastice flexibile;

– aplicarea câmpului magnetic nu este periculoasă pentru operator.

● conservarea cu ajutorul radiaţiilor ionizante (în principal γ ) este utilizată în următoarele scopuri :

– eliminarea microorganismrelor patogene (radicidaţie – 1-4 kGy);

– eliminarea microorganismrelor de alterare – forme vegetative (radurizare – radiopasteurizare 1-6 kGy);

– eliminarea microorganismelor – forme vegetative şi spori, respectiv radapertizare sau radiosterilizare (15-60 kGy).

Acţiunea electronilor acceleraţi şi a radiaţiilor γ se manifestă la nivel de atomi şi la nivel de molecule cu efecte negative asupra principiilor nutritive şi enzimelor din alimente.

● conservarea cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu de înaltă tensiune – se aplică la produse lichide, efectul manifestându-se când potenţialul de transmembrană depăşeşte

1 V în membrană celulară . Procedeul nu are efecte negative asupra valorii nutritive şi proprietăţilor senzoriale ale produselor tratate;

● conservarea cu impulsuri ultrascurte de lumină – produse de generatoare laser sau lămpi (flash); are loc o distrugere a microorganismelor de la suprafaţa interioară a ambalajelor, ducând la prelungirea duratei de conservare, mai ales când se practică depozitarea în stare refrigerată sau congelată;

● conservarea / prelungirea duratei de depozitare cu ajutorul radiaţiilor UV – cu aplicabilitate în industria cărnii. Sunt trei categorii de radiaţii UV: A) λ= 400-315 nm,

B) λ= 315-280 nm; C) λ= 280-210 nm (cele mai active).

Acţiunea letală a radiaţiilor UV-C este explicabilă prin:

– inhibarea, inactivarea unor enzime ce conţin grupări

– SH active;

– acţiunea unor produşi de radioliză a apei;

– dezorganizarea structurii proteinelor, prin scindarea legăturilor –SS– şi ruperea legăturilor peptidice;

– formarea dimerilor de timină care determină distorsiunea ADN .

Procedeele de conservare termice moderne sunt următoarele

– conservarea prin încălzire ohmică – se aplică produselor alimentare lichide mai mult sau mai puţin vâscoase, cu un anumit raport solid / lichid . Acest procedeu se încadrează ca un sistem UHT şi efectul letal asupra microorganismelor este datorat căldurii şi curentului electric;

– conservarea prin încălzire cu unde radio – este un procedeu considerat ca încălzire în dielectric, realizându-se concomitent pasteurizarea şi congelarea în flux continuu a compoziţiilor de carne, destinate obţinerii produselor din carne cu diametrul de până la 50 mm. Caracteristicile câmpului de unde sunt λ = 10-100 mm, frecvenţă de 3-30 MHz (unde radio scurte);

– conservarea prin încălzire indirectă cu efect Joule (Actijoule) – principiul acestui procedeu constă în faptul că energia calorică, generată prin efect Joule în masa unui tub metalic, este transmisă prin convecţie forţată produsului care circulă prin tub. Se aplică produselor alimentare panipabile: compoziţii pentru pateuri de ficat, sosuri, dressinguri pentru salate, lapte, sucuri de fructe, piureuri de fructe, siropuri, creme;

– conservarea cu radiaţii infraroşii – acestea pot fi cu λ = 0,75-2,5 μ (scurtă), λ= 2,5-25 μ (medie), λ = 25- 750 μ (mare). Se folosesc în industria cărnii, la uscarea cerealelor, lactozei, coacerea pâinii, biscuiţilor şi produselor de patiserie;

– conservarea cu ajutorul substanţelor antiseptice – antisepticele sunt substanţe care opresc dezvoltarea şi acţiunea unor microorganisme (substanţe bacteriostatice) sau le distrug (substanţe bactericide), în funcţie de concentraţie şi de specia microorganismului. Factorii care influenţează acţiunea antisepticelor sunt: concentraţia substanţelor, durata de contact, temperatura, specia şi numărul de microorganisme din substrat, stadiul de dezvoltare al microorganismelor, compoziţia chimică a mediului şi pH-ul acestuia. Principalele substanţe antiseptice, substratul de acţiune şi domeniul de utilizare sunt prezentate în tabelul 1;

– filtrarea sterilizantă (sestoabioză) – constă în reţinerea microorganismelor de către anumite membrane filtrante care permit trecerea lichidelor ce urmează a fi conservate, acestea din urmă trebuind să fie ambalate în condiţii aseptice. Se pot utiliza două tehnici de filtrare – microfiltrare şi ultrafiltrare .

La microfiltrare sunt reţinute particule cu diametrul mai mare de 0,1 μm (bacterii, virusuri) şi macromolecule cu masa moleculară mai mare de 500 000. Se aplică pentru

zer, vin, bere, sucuri limpezi de fructe, apă potabilă.

Prin ultrafiltrare se reţin particule cu dimensiuni 0,001- 0,1 μ, MM = 500-500 000. Se aplică numai la vinuri şi bere pentru îndepărtarea coloizilor.

Tabelul 1. Principalele substanţe antiseptice folosite în industria alimentară