1 POLITECHNIKA ŁÓDZKA WYDZIAŁ BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWNOŚCI Prof. dr hab. inż. Jan Iciek Wymagane warunki uzyskania i kontroli czystości mikrobiologicznej produktów przemysłu cukrowniczego

2 Wymagania mikrobiologiczne cukru ustanowione przez: National Soft Drink Association, USA (Bottlers Standard)

3 Wymagania mikrobiologiczne cukru ustanowione przez: National Soft Drink Association, USA (Bottlers Standard)

4 Jednym z częściej stosowanych celów obróbki cieplnej żywności jest jej wyjaławianie. Proces termicznej sterylizacji jest procesem najbardziej skutecznym, stosowanym w celu uzyskania jałowości utrwalanego środowiska. (Abdul Ghani i wsp., 2002; Belliveau i wsp., 1992 i inni)

5

6

7 Przykładowe cele obróbki cieplnej środków spożywczych:  poprawa smaku lub ułatwienie ich przyswajania przez ludzki organizm (gotowanie, smażenie, pieczenie, itp.)  przedłużenie ich przydatności do spożycia (pasteryzacja, sterylizacja, suszenie, zatężanie, chłodzenie, itp.)  ułatwienie realizacji procesów technologicznych (denaturacja błon komórkowych, kleikowanie skrobi, itp.)

8 Grupy parametrów wpływające na właściwości i czystość mikrobiologiczną produktu Właściwości surowców oraz rodzaj i poziom ich mikrobiologicznego zanieczyszczenia Warunki obróbki surowców w ramach zastosowanej technologii Skuteczność eliminacji wtórnych zakażeń mikrobiologicznych produktu Właściwości i czystość mikrobiologiczna produktu

9 Kolejność procesów a jakość zagęszczonego mleka i koszty inwestycyjne oraz eksploatacyjne: ZagęszczaniePakowanieSterylizacja A. Zagęszczanie Sterylizacja Pakowanie B. SterylizacjaZagęszczaniePakowanie C.

10 Grupy parametrów wpływające na właściwości i czystość mikrobiologiczną produktu Właściwości surowców oraz rodzaj i poziom ich mikrobiologicznego zanieczyszczenia Warunki obróbki surowców w ramach zastosowanej technologii Skuteczność eliminacji wtórnych zakażeń mikrobiologicznych produktu Właściwości i czystość mikrobiologiczna produktu

11 Ogólna liczba drobnoustrojów zanieczyszczająca buraki cukrowe: 10 5 – 10 8 jtk/g dominują bakterie z rodzajów: Clostridium Bacillus Micrococcus Flavobacterium

12 Wśród mikroorganizmów obecnych w soku surowym dominują gatunki mezofilne i termofilne, których liczba zależy od zainfekowania krajanki, tj.: 1.W soku dyfuzyjnym, pochodzącym z buraków zdrowych, liczba drobnoustrojów oznaczonych metodą płytkową wynosi: termofile od 0,0005 do 0,09 mln/1 ml mezofile od 0,06 do 2,5 mln/1 ml 2.W soku dyfuzyjnym, pochodzącym z buraków gnijących i śluzowatych liczba drobnoustrojów oznaczonych metodą płytkową wynosi: termofile od 0,002 do 0,25 mln/1 ml mezofile od 10,0 do 150,0 mln/1 ml

13 Mikroflora soku surowego: 1.Bakterie Lactobacillus : Lb. brevis, Lb. buchneri, Lb. plantarum Leuconostoc: Ln. mesenteroides, Ln. mesenteroides subsp. dextranicum Bacillus: B. subtilis, B. coagulans Geobacillus: G. stearothermophilus Clostridium: C. paradoxum, C. thermoalcaliphilium Enterobacter: Enterobacter aerogenes Escherichia coli 2.Drożdże Saccharomyces: S. cerevisiae, S. fragilis Candida

14 Podział drobnoustrojów w zależności od wpływu temperatury na ich rozwój Drobnoustroje Temperatura rozwoju ( o C) minimalnaoptymalnamaksymalna psychrofile -23 ÷ 0ok. 15  20 mezofile 10 ÷ 2520 ÷ 4035 ÷ 50 termofile 25 ÷ 4545 ÷ 6560 ÷ 90

15 Podstawowe cele uwzględniane przy doborze warunków sterylizacji termicznej żywności:  całkowita inaktywacja drobnoustrojów,  minimalna degradacja labilnych składników,  minimalizacja zużycia energii cieplnej i wody chłodzącej.

16 Stany fizjologiczne spor

17 Typy krzywych przeżycia spor podczas ich destrukcji termicznej w stałej temperaturze

18 wymagane warunki do inaktywacji termicznej drobnoustrojów dopuszczalne warunki obróbki termicznej medium Dobór optymalnych warunków sterylizacji temperatura czas

19 Ilustracja zjawiska „ogonowania” w procesie inaktywacji termicznej spor Geobacillus stearothermophilus w mleku Burton H.: Ultra-high-temperature processing of milk and milk products, Elsevier Appl. Sci. Publishers, London, New York, 1988

20 Przykłady stosowanych warunków termicznego wyjaławiania mediów PasteryzacjaSterylizacja 65°C75°C85°C121°C140°C 30 min1 min5 sek. 15 ÷ 30 min 10 ÷ 90 sek.

21 Schemat przeponowego (płytowego) wymiennika ciepła

22 Schemat blokowy instalacji ciągłej (w przepływie) pasteryzacji lub sterylizacji płynów z zastosowaniem przeponowych wymienników ciepła 123 PARA 4 MEDIUM NIEJAŁOWE WODA CHŁODZĄCA MEDIUM WYJAŁOWIONE RUROWA SEKCJA PRZEPŁYWOWA

23 Czas dziesięciokrotnej redukcji D definiowany jest jako czas redukcji populacji o 90% (zmiana w liczbie drobnoustrojów o rząd wielkości) w danej temperaturze Czas dziesięciokrotnej redukcji liczby drobnoustrojów

24

25

26

27

28 Kolejność procesów a jakość zagęszczonego mleka i koszty inwestycyjne oraz eksploatacyjne: ZagęszczaniePakowanieSterylizacja A. Zagęszczanie Sterylizacja Pakowanie B. SterylizacjaZagęszczaniePakowanie C.

29

30

31 POLITECHNIKA ŁÓDZKA WYDZIAŁ BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWNOŚCI Zalecane etapy pracy instalacji i tanków

32 Etapy pracy instalacji: 1.napełnianie wodą, 2.wyjaławianie (pasteryzacja lub sterylizacja) instalacji krążącą w obiegu gorącą wodą, 3.regulacja parametrów pracy na wodzie (temp., ciśnienie, wydajność), 4.usuwanie wody z instalacji za pomocą soku (medium), 5.produkcja 6.usuwanie soku (medium) z instalacji wodą, 7.mycie instalacji, 8.usunięcie wody z instalacji.

33 Schemat instalacji ciągłej sterylizacji termicznej mediów

34 Przykład rozwiązania zapobiegającego wtórnemu zakażeniu produktu i znacznego stopnia odzysku ciepła w instalacji do sterylizacji mediów

35 1.wyjaławianie (pasteryzacja lub sterylizacja) parą wodną tanku wraz z zamontowanymi przy nim zaworami i filtrem mikrobiologicznym, 2.likwidacja próżni w tanku powietrzem wprowadzonym przez filtr mikrobiologiczny, 3.napełnianie tanku jałowym sokiem (medium), 4.opróżnianie jałowe tanku (jednocześnie wprowadzanie do niego jałowego powietrza), 5.mycie. Etapy pracy tanków:

36 POLITECHNIKA ŁÓDZKA WYDZIAŁ BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWNOŚCI Dziękuję bardzo za uwagę

37 Możliwości pasteryzacji termicznej mleka surowego wysokiej jakości 1. podgrzewanie w naczyniu z mieszaniem do temperatury 75 o C w czasie do 2 minut, 2. przetrzymanie w temperaturze 75 o C przez 20 sekund, 3. schładzanie do temperatury pokojowej w czasie poniżej 2 minut.

38 Zalecane warunki obróbki cieplnej i sterylizacji termicznej mleka surowego wysokiej jakości:  ogrzewanie przeponowe do 80 o C, ok. 30 sek.  ogrzewanie bezprzeponowe od 80 o C do 140 o C (w czasie 0,5 sek.),  sterylizacja: temperatura 140 o C; czas 2 sek.  bezprzeponowe schłodzenie: od 140 o C do 78 o C w czasie 0,5 sek.  dochładzanie przeponowe, ok. 30 sek. Dopuszczalna obróbka cieplna mleka surowego: w zakresie 80 o C 140 o C 80 o C poniżej 4 sek.

39 Schemat instalacji do sterylizacji mleka surowego wysokiej jakości

40 Porównanie modeli matematycznych Sapru, Rodrigueza i Shulla z modelem konwencjonalnym