Reklama
Inwestowanie
A A A

Utrwalanie w wysokich temperaturach

Twórcą cieplnego utrwalania żywności był kucharz francuski Miko­łaj Appert, który w 1810 roku wygrał konkurs na najlepszą metodę konserwowania. Zaproponowana przez niego metoda polegała na utrwa­laniu produktu przez długotrwałe ogrzewanie go w nieszczelnie za­mkniętym naczyniu. Nieszczelność naczynia sprzyjała ujściu powietrza z jego wnętrza. Pod koniec ogrzewania naczynie z produktem należało całkowicie uszczelnić przez mocniejsze wbicie korka w otwór wieczka. Chociaż tłumaczenie przez Apperta istoty zagadnienia i wyników konserwowania w wysokiej temperaturze było błędne, jednak osiągnię­ty efekt był prawidłowy, a jego sposób przyjął się i rozpowszechnił na całym świecie, ulegając w miarę upływu czasu modyfikacjom i udosko­naleniom. Od jego nazwiska utrwalanie w wysokich temperaturach nazwano apertyzacją. Pierwszym, który prawidłowo wyjaśnił istotę konserwowania w wy­sokich temperaturach był Ludwik Pasteur. Uzasadnił on, że psucie się pokarmów wywołuje nie powietrze, jak twierdził Appert, lecz mikro­organizmy, które znajdują się wszędzie, a więc również w produkcie i w powietrzu. Wyjaśnił, że gotowanie produktu w naczyniu ma na celu nie tylko usunięcie z niego powietrza, lecz również zabicie mikroorga­nizmów. Hermetyczne zamknięcie zaś stanowi ochronę przed wtargnięciem do puszki powietrza zakażonego drobnoustrojami. Osiągane odpowietrze­nie w czasie ogrzewania, tzn. usunięcie powietrza z wnętrza naczynia (opakowania), jest dodatkową korzyścią, jaką osiąga się przy tym spo­sobie konserwowania. Na cześć Pasteura konserwowanie w wyższych temperaturach (w zasadzie do 100°C) nazwano pasteryzacją. Jakkolwiek temperatura 100°C nie zabija wszystkich form mikroorganizmów, lecz tylko formy wegetatywne, to jednak w zespole innnych czynników po­woduje utrwalenie produktów, zwłaszcza kwaśnych. Dla uzyskania sterylności (wyjałowienia) produktów niekwaśnych stosuje się temperatury ponad 100°C. Konserwowanie w takich tempe­raturach nazwano sterylizacją, od słowa sterilis — jałowy. Najczęściej stosowaną temperaturą w sterylizacji jest temperatura około 120°C. Sterylizacja zabija zarówno formy wegetatywne, jak i przetrwalnikowe mikroorganizmów. Sterylizację stosuje się do utrwalania produktów z warzyw i grzy­bów, które są bardziej zakażone drobnoustrojami przetrwalnikującymi (stykanie się z ziemią) i nie są kwaśne. Wegetatywna forma mikroorganizmów jest to taka forma, w której organizmy te żyją pełnym życiem, tzn. intensywnie pobierają pokarm, rozmnażają się, oddychają i są wrażliwe na bodźce zewnętrzne. Plazma (substancja białkowa) w tej formie jest uwodniona, jest więc wrażliwa na działanie wyższej temperatury. Temperatura około 100°C powoduje ścięcie się białka, czyli denarurację plazmy w komórce bakteryjnej (utratę biologicznych właściwości białka). Jest to przyczyną śmierci ko­mórek bakteryjnych, a tym samym ich likwidacji. Przetrwalnikowa forma mikroorganizmów (przetrwalniki) jest to stan mikroorganizmów, w którym będąc w stanie żywym nie przejawiają one procesów życiowych. Ich białko jest częściowo odwodnione, a więc jest mniej wrażliwe na działanie wyższej temperatury. Przetrwalniki pozo­stają w stanie spoczynku tak długo, dopóki nie nastąpią sprzyjające dla nich warunki umożliwiające przejście w formy wegetatywne. Nie wszystkie mikroorganizmy tworzą formy przetrwalnikowe. Wytwarzają je tylko niektóre bakterie. Poza sterylizacją wyjałowienie produktów niekwaśnych można rów­nież uzyskać drogą kilkakrotnej pasteryzacji, zastosowanej w odstępach 24-godzinnych. W czasie pierwszej pasteryzacji giną formy wegetatyw­ne, lecz pozostają formy przetrwalnikowe. Pozostawienie spasteryzowa-nego produktu przez 24 godziny w temperaturze około 30°C stwarza dogodne warunki dla „zakiełkowania przetrwalników", tj. do przejścia ich w formę wegetatywną. Powtórzenie pasteryzacji niszczy powstałe z przetrwalników formy wegetatywne (wszystkie przetrwalniki, które w wytworzonych korzystnych warunkach zostały zmuszone do przejścia w formę wegetatywną). Kilkakrotną pasteryzację, stosowaną w odstę­pach 24-godzinnych, nazywamy tyndylizacją. Z wymienionych części składowych, na które dzieli się apertyzacja (pasteryzacja, sterylizacja i tyndalizacja), przemysł owocowo-warzywny wykorzystuje do utrwalenia pasteryzację i sterylizację. Czas, jaki potrzebny jest do przeprowadzenia utrwalenia termicz­nego, np. sterylizacji, można podzielić na trzy okresy: czas potrzebny do uzyskania temperatury sterylizacji, czas właściwej sterylizacji, czas obniżania temperatury, czyli chłodzenia. Czas uzyskania temperatury sterylizacji zależy od wielu czynników, np. od początkowej temperatury, jaką ma konserwowany produkt. Im jest ona niższa, tym ogrzewanie musi być dłuższe. Może zależeć rów­nież od temperatury sterylizacji. Im ma być ona wyższa, tym dłużej na­leży ogrzewać. Zależy także od konsystencji konserwowanego produktu. W zależności od niej w różny sposób dociera ciepło do środka produktu. Jeśli ma on konsystencję ciekłą, wówczas partie cieczy ogrzane od ścia­nek naczynia unoszą się jako lżejsze do góry, a na ich miejsce napływają partie zimniejsze. Przez powstanie prądów konwekcyjnych następuje sa­moczynne wymieszanie cieczy, co skraca czas uzyskiwania pożądanej temperatury dla całości produktu. Gdy zawartość opakowania jest gęsta, mazista i prądy konwekcyjne nie występują, ciepło przenika do środka produktu tylko w drodze przewodnictwa. Przewodnictwo substancji organicznej jest małe i dlatego czas potrzebny do osiągnięcia pożądanej temperatury wewnątrz produktu musi być dłuższy. Na długość czasu potrzebnego do uzyskania temperatury sterylizacji ma także wpływ rodzaj tworzywa, z którego wykonane jest opakowanie. Ponieważ szkło gorzej przewodzi ciepło niż np. metal, dlatego produkty w opakowaniach metalowych (puszkach) szybciej uzyskują pożądaną temperaturę aniżeli w szklanych. Ostatnim działającym czynnikiem jest stopień odpowietrze­nia. Ponieważ powietrze jest złym przewodnikiem ciepła, czas potrzebny do uzyskania odpowiedniej temperatury wewnątrz konserwy nie odpo­wietrzonej będzie dłuższy. Efekt apertyzacji, czyli jej skuteczność, zależy od kilku czynników: czasu przetrzymywania w podwyższonej temperaturze, wysokości temperatury, odczynu konserwy, stopnia i rodzaju zakażenia konserwy. Czas utrwalania i wysokość temperatury wzajemnie się uzupełniają. Jeżeli czas utrwalania zostanie skrócony, wówczas, by uzyskać ten sam efekt, należy podwyższyć temperaturę. Przy niższej temperaturze czas jej działania musi być dłuższy. Ostatnio obserwuje się tendencję skra­cania czasu sterylizacji i podnoszenia jej temperatury. Daje to w konser­wowaniu produktów lepsze wyniki. Następnym czynnikiem wywierającym wpływ na efekt apertyzacji jest odczyn środowiska. Kwasy wzmagają utrwalające działanie podwyż­szonej temperatury. Produkty kwaśne można więc utrwalać stosując niż­szą temperaturę niż przy utrwalaniu tych samych produktów o mniejszej kwasowości. Dla utrwalania, np. marynat warzywnych, wystarczy stoso­wanie pasteryzacji, gdyż są one kwaśne. Natomiast warzywa z zalewą słoną (bez kwasu) muszą być sterylizowane. Stopień i rodzaj zakażenia odgrywają bardzo ważną rolę w procesie apertyzacji. Zakażenie produktu może być wywołane drobnoustrojami przetrwalnikującymi lub nie przetrwalnikującymi. Zależy to między innymi od stopnia zetknięcia się surowca z ziemią, która jest środowis­kiem wielu bakterii przetrwalnikujących. Warzywa bardziej kontaktujące się z ziemią są więcej zakażone mikroflorą przetrwalnikującą niż np. owo­ce. Im bardziej zakażony jest surowiec, tym parametry utrwalania ter­micznego muszą być ostrzejsze. Wszystkie zabiegi zmierzające do obniże­nia zakażenia, jak mycie, blanszowanie (krótkotrwałe obgotowanie), ułat­wiają proces konserwowania. Czas obniżenia temperatury, czyli chłodzenia, zależy od podobnych warunków, jak uzyskanie temperatury utrwalania. Ochłodzenie powinno być możliwie szybkie w celu przerwania ujemnego wpływu wysokiej tem­peratury na produkt (zbyt duże zmiękczenie surowca i utrata niektórych witamin). Przy chłodzeniu należy zwrócić uwagę na jego przebieg dla uniknięcia pękania, np. opakowań szklanych z powodu gwałtownego spad­ku temperatury oraz uszkadzania zamknięć opakowań, wywołanego du­żym ciśnieniem w ich wnętrzu. Ciśnienie wewnątrz słoja w czasie sterylizacji przekracza często 2 at. Temperatura, zarówno wewnątrz opakowania, jak i wewnątrz auto­klawu (sterylizatora) wynosi w czasie sterylizacji około 120°C. Przy obniżeniu ciśnienia wewnątrz autoklawu istniejące ciśnienie wewnątrz słoja i nie znajdujące przeciwdziałania najczęściej powoduje uszkadzanie zamknięć opakowań. Aby temu zapobiec, chłodzenie konserw w opakowa­niach należy przeprowadzać po sterylizacji za pomocą zimnej wody pod ciśnieniem dla wytworzenia wspomnianego, koniecznego przeciwdziałania ciśnieniu, jakie panuje wewnątrz opakowania. W tym celu wprowadza się do autoklawu zimną wodę pod ciśnieniem, odprowadzając jednocześnie gorącą tak, aby ciśnienie utrzymywało się na jednakowym poziomie do czasu ochłodzenia. Podobnie jak przy sterylizacji, ze względu na wysokość stosowanej temperatury i czas jej działania, rozróżniamy kilka rodzajów pasteryza­cji, a mianowicie: pasteryzację powolną — utrwalanie w czasie 15—30 minut, przy temperaturze 80—85 °C, pasteryzację szybką — utrwalanie w czasie 10—20 minut, w tem­peraturze 85—90°C, pasteryzację błyskawiczną — utrwalanie w czasie 5—30 sekund, przy temperaturze około 100°C, uperyzację (ultrapasteryzację) — utrwalanie w czasie do kilku se­kund, przy temperaturze 100—105°C. Do przeprowadzania apertyzacji potrzebne są odpowiednie urządzenia: pasteryzatory — do pasteryzacji oraz autoklawy (sterylizatory) — do sterylizacji. Mogą to być urządzenia o działaniu ciągłym lub okresowym (periodycznym). Ciągła pasteryzacja ma miejsce wówczas, gdy produkt (np. płyn) jest podawany do pasteryzacji w sposób ciągły i taki sam jest odbiór spasteryzowanego produktu. W czasie przepływu produktu przez pasteryzator jest on podgrzany i spasteryzowany, a nawet ochłodzony w odpowiednich komorach.