9.3.2009

1

prof. dr. sc. Damir JežekSven Karlović, dipl.ing.

Laboratorij za tehnološke operacijePrehrambeno – biotehnološki fakultet

UREĐAJI ZA OBRADU NAMIRNICA VISOKIM TLAKOM

Tlakovi prilikom obrade kreću se i preko 1000 MPa(10000 bara)

Usporedbe radi, tlak u najdubljoj točci Zemlje u Marijanskoj brazdi je 10x manji (svega 108.6 MPa).

OSNOVNE JEDINICE

IZOSTATSKI TLAK- djeluje u svim točkama unutar cilindra istovremeno i istom silom (za razliku od npr. toplinskog tretiranja namirnica)

- po Le Chatelier-Braunovom zakonu djelovanje tlaka će uzrokvati promjenu volumena sustava

-sustav teži uravnoteženju, te sve rekacije (promjena faze, konformacije molekula…) u sustavu idu k smanjenju volumena. Ostale reakcije su inhibirane.

-Tekućine se također mogu tlačiti, ali do određene granice te će se volumen vode smanjiti za oko 15 % na 600 MPa

- Korištenjem fleksibilne ambalaže i zahvaljujući vodi u namirnicama moguće je provesti obradu visokim tlakom.

- Potpuno suhe namirnice (ili sa malim udjelom vode) bi se uništile

Obrada tekuće ili krute hrane• u fleksibilnoj ambalaži (do 15 % elastičnosti)• bez ambalaže

Tlak•preko 1000 MPa•obično 100-600 MPa u industriji

Temperatura • Ispod 0 oC do preko 100 oC

Volumen• od 0.1 mL do 687 L

OSNOVNE KARAKTERISTIKE UREĐAJA

Uređaj se sastoji od:spremnika za tretiranjeuređaja za generiranje tlakakontrolne jedinice

9.3.2009

2

Namirnica (u fleksibilnoj ambalaži)

Okvir

Cilindar

Žičani namotaj

Tlačna tekućina

1• Punjenje namirnica u ambalažu• (opcionalno, može i bez ambalaže)

2• Ubacivanje pakiranih namirnica u prihvatnu posudu• Ubacivanje prihvatne posude u cilindar

3• Punjenje cilindra tekućinom• Tlačenje tekućine unutar cilindra

4• Zadržavanje tlaka kroz određeni vremenski period• Snižavanje tlaka na atmosferski

5 • Vađenje namirnica iz ambalaže

Primjer industrijskog postrojenja za obradu namirnica visokim tlakom

Podjela sustava za obradu• Diskontinuirani sustavi

– ručno ili robotizirano punjenje namirnica u cilindar– danas najčešći postupak zbog relativno niske

cijene uređaja– Najduže vrijeme trajanja postupka

-Jedini način obrade krutih namirnica- Uređaji u industriji od 2 – 350 L

Podjela sustava za obradu• Polukontinuirani sustavi

• Nakon zatvaranja cilindra medij se komprimira.

• Nakon obrade proizvod se prebacuje u drugi spremnik

• Ulančavanjem više spremnika uz pomak u fazi dolazi do konstantnog toka materijala

9.3.2009

3

Podjela sustava za obradu• Polukontinuirani sustavi za tekućine Zamjena ili nadopuna pasterizaciji i sterilizaciji

• mlijeka• voćnih i povrtnih sokova• umaka• jogurta, dresinga i dr.

Zamjena za pasterizaciju mesa i povrća

Smrzavanje i odmrzavanje namirnica

UTJECAJ NA MIKROORGANIZME

300 MPa

ireverzibilna denaturacija proteina istjecanje staničnog sadržaja

200 MPa

oštećenje membrane

180 MPa

granica smrtnosti

100 MPa

reverzibilna denaturacija proteina

50 MPa

inhibicija sinteze proteina

rod Escherichia (400 MPa)

rod Listeria (360 MPa)

rod Staphylococcus (450 MPa)

rod Salmonella (345 MPa)

drugim patogenim i nepatogenim bakterijama

Redukcija broja ili potpuno uništenje virusa, spora, plijesni, kvasaca, priona i dr.

Efikasno inaktivira mikroorganizme, ispitano na: DJELOVANJE NA SASTOJKE HRANE

VODA

-smanjuje se volumen za cca 15 % (pri 600 MPa)

-raste temperatura (oko 3 oC za svakih 100 MPa)

-ubrzava se samoionizacija vode, te se smanjuje pH (oko 0-3-0.5 za svakih 100 MPa)

9.3.2009

4

DJELOVANJE NA SASTOJKE HRANE

PROTEINI

- mijenja se konformacija

- djeluje na nekovalentne interakcije

- mijenja se hidratacija i volumen proteina

DJELOVANJE NA SASTOJKE HRANE

LIPIDI

-reverzibilan fazni prijelaz lipida

-smanjenje specifičnog volumena

-posljedično dolazi do kristalizacije

UTJECAJ OBRADE VISOKIM TLAKOM NA BOJU PREHRAMBENOG PROIZVODA

-promjene u proteinima mogu dovesti do promjene boje

-mioglobulin u mesu se moze promijeniti (istiskivanje hema ili otpuštanje i oksidacija atoma željeza)

-zbog toga može doći do promjene boje svježeg mesa (ali ne i već kuhanog ili polukuhanog).

- na bijelom mesu, ribi i sl. nema promjena u boji

UTJECAJ OBRADE VISOKIM TLAKOM NA TEKSTURU PREHRAMBENOG PROIZVODA

-fizička struktura namirnica sa većom količinom vode ostaje netaknuta

-kod namirnica koje sadrže neki plin može doći do istiskivanja plina iz namirnice, te nadomještanja s tekućinom

-dolazi do promjene oblika namirnice

UTJECAJ OBRADE VISOKIM TLAKOM NA TEKSTURU PREHRAMBENOG PROIZVODA

-promjena u teksturi kod nekih namirnica je dobrodošla-stvaraju se novi proizvodi

-povećava se funkcionalnost nekih sastojaka

-Mlijeko se bolje pjeni, Mozzarella sir ima bolju topljivost, i sl.

UTJECAJ OBRADE VISOKIM TLAKOM NA ORGANOLEPTIČKA SVOJSTVA PREHRAMBENOG PROIZVODA

- produžuje se trajnost obrađenih proizvoda te se pri tome zadržavaju organoleptička svojstva

-panelisti nisu uspjeli razlikovati toplinski obrađeno meso od obrađenog HPP

-kod nekih namirnica dolazi do razlike u okusu, ali u prilog HP obrađenoj hrani

9.3.2009

5

UTJECAJ OBRADE VISOKIM TLAKOM NA PRINOS- prinos je vrlo važni faktor za proizvođača prehrambenih proizvoda

-gubitak na masi je značajno manji kod namirnice obrađene visokim tlakom u usporedbi sa toplinskom obradom

-obrada traje puno kraće nego sterilizacija ili pasterizacija, te je uz to postupak (osim inicijalnog ulaganja) znatno jeftiniji

Upotreba visokog tlaka za smrzavanje i odmrzavanje namirnica

Primjena obrade visokim tlakom

Procesi potpomognuti tlakom (1 → 2 → 5 → 6)- promjena faza odvija se pri konstantnom tlaku

Procesi s pomakom(1 → 2 → 3 → 7 → 8)- fazna promjena posljedica je promjene (povišenja) tlaka

Procesi uzrokovani tlakom (1→ 2 → 3 → 4)- početak faznog prijelaza je posljedica djelovanja visokog tlaka- prijelaz se nastavlja odvijati pri konstantnom tlaku