Prerada Voca Interna Skripta

Valentina Obradovid

TEHNOLOGIJA KONZERVIRANJA I PRERADE VOĆA I POVRĆA-interna skripta

Požega, 2011. god.

Autor: Valentina Obradović Naslov: Tehnologija konzerviranja i prerade voća i povrća – interna skripta Nakladnik: Veleuĉilište u Poţegi Recenzenti: dr.sc. Drago Šubarić dr.sc.Jurislav Babić Lektorica: Maja Hula, prof. Napomena: Zahtjev sustava PDF viewer

ISBN 978-953-7744-15-1 Odluka Struĉnog vijeća Veleuĉilišta u Poţegi na 1. sjednici odrţanoj datuma 14.11.2011.

PROIZVODNA PODRUČJA ZA UZGOJ VODA U REPUBLICI HRVATSKOJ U ODNOSU NA KLIMATSKE PRILIKE ..................................................................................................................................................... 1 PROIZVODNA PODRUČJA ZA UZGOJ POVRDA U HRVATSKOJ U ODNOSU NA KLIMATSKE PRILIKE ......... 1 VODE I POVRDE KAO SIROVINA ............................................................................................................... 2 Klasifikacija voda i povrda: ................................................................................................................... 3 ZRENJE I DOZRIJEVANJE VODA I POVRDA ................................................................................................ 6 Određivanje fiziološke zrelosti ............................................................................................................ 7 Dozrijevanje voda .............................................................................................................................. 10 Regulacija procesa zrenja i dozrijevanja............................................................................................ 13 KEMIJSKI SASTAV VODA I POVRDA ........................................................................................................ 18 Voda................................................................................................................................................... 18 Ugljikohidrati ..................................................................................................................................... 19 Šederi ............................................................................................................................................. 19 Škrob i ostali polisaharidi............................................................................................................... 21 Kiseline .............................................................................................................................................. 21 Mineralne tvari .................................................................................................................................. 23 Vitamini ............................................................................................................................................. 24 Pektinske tvari ................................................................................................................................... 24 Protopektin .................................................................................................................................... 25 Pektin ili pektininska kiselina ......................................................................................................... 26 Modificirani (amidirani) pektini ..................................................................................................... 27 Želiranje pektina ............................................................................................................................ 28 Pektinolitički enzimi....................................................................................................................... 29 Boje voda i povrda.............................................................................................................................. 31 Flavonoidi ...................................................................................................................................... 33 Antocijani....................................................................................................................................... 34 Betalaini ......................................................................................................................................... 39 Klorofilni pigmenti ......................................................................................................................... 40 Karotenoidni pigmenti................................................................................................................... 43 Tanini ................................................................................................................................................. 45 Tvari arome ....................................................................................................................................... 46 ENZIMSKO I NEENZIMSKO POSMEĐIVANJE .......................................................................................... 49 KONZERVIRANJE VODA I POVRDA PAKIRANJEM U MODIFICIRANOJ ATMOSFERI I SKLADIŠTENJE U KONTROLIRANOJ ATMOSFERI ............................................................................................................... 55 KONZERVIRANJE HLAĐENJEM ............................................................................................................... 63

KONZERVIRANJE ZAMRZAVANJEM ....................................................................................................... 64 KONZERVIRANJE TERMIČKOM STERILIZACIJOM ................................................................................... 72 KONZERVIRANJE KONCENTRIRANJEM .................................................................................................. 78 Koncentriranje uparavanjem ............................................................................................................. 78 Koncentriranje zamrzavanjem .......................................................................................................... 80 Koncentriranje membranskim procesima ......................................................................................... 80 Konzerviranje sušenjem .................................................................................................................... 82 Priprema voda i povrda za sušenje................................................................................................. 84 Postupci i uređaji za sušenje .......................................................................................................... 84 Liofilizacija ......................................................................................................................................... 90 PROIZVODNJA VODNIH SOKOVA ........................................................................................................... 91 Postupci tijekom prerade voda u bistre i kašaste sokove.............................................................. 94 Proizvodnja sokova od agruma ................................................................................................... 101 Koncentriranje vodnih sokova ..................................................................................................... 103 PROIZVODI NA BAZI PEKTINSKOG GELA .............................................................................................. 104 Vodni žele ........................................................................................................................................ 105 Marmelada ...................................................................................................................................... 106 Džem ................................................................................................................................................ 107 KOMPOTI ............................................................................................................................................. 108 KANDIRANO VODE ............................................................................................................................... 110 PROIZVODI OD RAJČICE ....................................................................................................................... 112 Proizvodnja koncentrata rajčice ...................................................................................................... 113 Proizvodnja soka od rajčice za pide ................................................................................................. 115 Proizvodnja pelata ........................................................................................................................... 115 Proizvodnja ketchupa ...................................................................................................................... 116 BIOLOŠKO KONZERVIRANJE POVRDA .................................................................................................. 117 Biološko konzerviranje kupusa ........................................................................................................ 119 MARINIRANO (PASTERIZIRANO) POVRDE U SLANO-KISELOM NALJEVU ............................................. 121 Konzerviranje krastavaca ................................................................................................................ 122 Konzerviranje paprike...................................................................................................................... 124 Konzerviranje maslina ..................................................................................................................... 125 PROIZVODI OD KRUMPIRA .................................................................................................................. 128 LITERATURA ......................................................................................................................................... 131

PROIZVODNA PODRUČJA ZA UZGOJ VOĆA U REPUBLICI HRVATSKOJ U ODNOSU NA KLIMATSKE PRILIKE •

U Hrvatskoj postoje 2 osnovne regije za uzgoj voća:

1. Kontinentalna 2. Primorsko-mediteranska •

KONTINENTALNO PODRUĈJE:

1. Sjeverozapadna Hrvatska, uzgajaju se: - zimske sorte jabuka i krušaka - srednje kasne i kasne sorte trešanja 2. Slavonsko-moslavaĉko-bilogorsko podruĉje, uzgajaju se: - zimske sorte jabuka i krušaka - šljive, trešnje, višnje, breskve, lijeska, orah i jagodasto voće 3. Istoĉno-slavonsko podruĉje, uzgajaju se: - kasne sorte jabuka i krušaka - višnje, trešnje, marelice, breskva, lijeska, orah 4. Gorski kotar, Kordun, Banovina, slabo pogodni, osim okolice Graĉaca. •

PRIMORSKO (MEDITERANSKO) PODRUĈJE Uzgajaju se maslina, smokva, badem, višnja maraska, agrumi, šipak, rogaĉ…

PROIZVODNA PODRUČJA ZA UZGOJ POVRĆA U HRVATSKOJ U ODNOSU NA KLIMATSKE PRILIKE 1. SREDNJA HRVATSKA (41,6%): krumpir, kelj, kupus, mrkva, grah 2. SLAVONIJA I BARANJA (25%): krumpir, luk, ĉešnjak 3. PRIMORSKO PODRUĈJE(od Istre do Dalmacije 21-24%): rajĉica, luk, grašak, mahune 4. GORANSKO-LIĈKO PODRUĈJE (10%): krumpir, kelj, kupus, luk 1

VOĆE I POVRĆE KAO SIROVINA ZADATAK TEHNOLOGIJE VOĆA I POVRĆA •

Provesti konzerviranje ili preradu pa onda konzerviranje s ciljem produţenja trajnosti i stabilnosti sirovina, ne samo u mikrobiološkom, nego i u kemijskom smislu

•

Potrebno je namirnicu adekvatno skladištiti nakon prerade kako bi bila saĉuvana od kemijskog kvarenja

VOĆE je višegodišnja drvenasta ili zeljasta biljka, kultivirana ili samonikla, namijenjena za ljudsku ishranu. Ovdje se podrazumijeva plod, ali ne u strogo botaniĉkom smislu (jer su bademi zapravo sjemenke ili npr. povrće). POVRĆE su dijelovi povrtlarskog bilja, jednogodišnjeg ili višegodišnjeg, namijenjeni ljudskoj ishrani. PLOD je u pomološkom smislu za jelo pogodan ili za preradu upotrebljiv biljni organ, nastao metamorfozom pojedinih dijelova cvijeta. Jestivi dio voća, u najvećem broju sluĉajeva, je mesnati dio perikarpa ili tkiva koje okruţuje sjemenku. Plod se sastoji od: 1.

Perikarpa (usplođa),može biti mesnat ili suh, dijelovi su mu:

a) b) c)

egzokarp ili pokoţica - izvana mezokarp ili mesnato usploĊe endokarp ili tvrda koštica

2.

Sjemenke koja sadrži:

a) b) c)

sjemenu ljusku endosperm klicu

BRESKVA

mezokarp sjemenka Slika 1. GraĊa ploda breskve 2

KLASIFIKACIJA VOĆA I POVRĆA: 1. BOTANIĈKA KLASIFIKACIJA bazira se na poznavanju porijekla, geneze i morfoloških osobina. 2. POMOLOŠKA KLASIFIKACIJA bazira se na poznavanju morfoloških osobina i karakteristika pojedinih vrsta voća i povrća 3. POMOLOŠKO-TEHNOLOŠKA temelji se na kombiniranom poznavanju porijekla (geneze), morfoloških osobina i uvjeta uzgoja 4. TRGOVAĈKA KLASIFIKACIJA bazira se na podjeli prema kvalitetnim kategorijama

Prema BOTANIĈKOJ klasifikaciji, svi plodovi voća mogu se podijeliti na prave i neprave. Pravi su plodovi oni koji nastaju samo iz plodnice cvijeta, a nepravi nastaju i iz drugih dijelova cvijeta. Pravi se plodovi dijele na: jednostavne sastavljene skupne Nepravi su kombinirani JEDNOSTAVNI PLODOVI razvijaju se samo iz jedne plodnice (breskva, višnja, trešnja)

SASTAVLJENI PLODOVI razvijaju se iz više plodnica jednog cvijeta pa više jednostavnih plodova raste zajedno (malina, kupina)

3

SKUPNI PLODOVI razvijaju se iz mnogo plodnica cvata (smokva) ili iz više cvjetova (karfiol, brokula)

KOMBINIRANI PLODOVI razvijaju se iz jedne ili više plodnica i drugih dijelova cvijeta (cvjetište, ĉaška, ĉaškini listići, cvjetna loţa, stanice omotaĉa sjemenog zametka), jagode i jabuĉasto voće (kruška, dunja)

POMOLOŠKO-TEHNOLOŠKA KLASIFIKACIJA VOĆA 1. plodovima JABUĈASTO ILI JEZGRIĈAVO VOĆE - ubraja se u neprave plodove i kombinirane plodove, za njih je specifiĉna sjemenjaĉa koja je graĊena od sjemene loţe i sjemenke u središnjem dijelu ploda. To su jabuka, kruška, dunja, oskoruša, mušmula. Jedino je mušmula pravi sastavljeni plod. 2. KOŠTUNIĈAVO VOĆE zove se još i koštunice, to su pravi jednostavni plodovi. Imaju mesnato usploĊe, najĉešće jednu sjemenku. Tu se ubrajaju šljiva, breskva, višnja, trešnja, kajsija, bademi, datulje, masline. 3. LUPINASTO ILI LJUSKAVO VOĆE zove se još i jezgrasto voće. U vrijeme zriobe mesnato usploĊe pukne i otpadne. To su pravi jednostavni plodovi. Orah, lješnjak, badem, kesten. 4. BOBIĈASTO VOĆE, pripadaju pravim jednostavnim plodovima, groţĊe, ogrozd, ribizl, borovnica, brusnica, najĉešće imaju mnogo sjemenki. 5. JAGODASTO VOĆE sadrţi razliĉite plodove u odnosu na genezu. Malina i kupina su pravi sastavljeni plodovi, jagoda je nepravi kombinirani plod, dud je pravi skupni plod.

4

6. JUŢNO VOĆE sadrţi razliĉite plodove u odnosu na genezu. Klasificiraju se prema klimatskim uvjetima uzgoja. To su citrusi koji pripadaju pravim jednostavnim. Smokva i dud su pravi skupni plodovi. To su maslina, smokva, rogaĉ, ananas, banana, citrusi, datulje, bademi… POMOLOŠKO-TEHNOLOŠKO-BOTANIĈKA KLASIFIKACIJA POVRĆA 1. GLAVIĈASTO I LISNATO POVRĆE a) Krstašice: kupus, kelj, kelj pupĉar, cvjetaĉa, kineski kupus b) Lobodnjaĉe: špinat, blitva c) Glavoĉike: zelena salata, endivija, radić, matovilac 2. MAHUNASTO POVRĆE ILI LEGUMINOZE obuhvaćaju jednu botaniĉku porodicu, lepirnjaĉe: grašak, mahune, grah, bob, slanutak, leće 3. KORJENASTO POVRĆE I LUKOVICE a) b) c) d)

Štitarke: mrkva, celer, peršin, krumpir, pastrnjak Krstašice: rotkva, hren, rotkvica, koraba Lobodnjaĉe: cikla Ljiljani: luk, poriluk, ljutika, luk vlasac

4. PLODOVITO POVRĆE a) Pomoćnice: rajĉice, paprika, patlidţan b) Tikvenjaĉe: krastavac 5. DINJE I LUBENICE: dinje, lubenice, tikve i tikvice 6. VIŠEGODIŠNJE POVRĆE (povrće izdanci): šparoga, artiĉoka i drugo manje rasprostranjeno povrće

5

ZRENJE I DOZRIJEVANJE VOĆA I POVRĆA U stanicama ploda, u voću nakon branja, nakon odvajanja od biljke i dalje se odvijaju metaboliĉki procesi. Odvijaju se procesi respiracije i transpiracije koji su usko povezani sa zrenjem, dozrijevanjem i starenjem (ili senescencijom). Rast, zrenje, dozrijevanje i starenje (senescencija) vaţne su faze u razvoju ploda voća. Rast voća poĉinje diobom stanica i povećanjem ploda do konaĉne veliĉine. Paralelno s rastom ploda odigravaju se i procesi dozrijevanja. Kako bi se razlikovali procesi dozrijevanja u plodu dok je ono još na stablu i procesi nakon što je voćka ubrana, najĉešće se procesi do berbe nazivaju ZRENJE, a procesi nakon branja DOZRIJEVANJE. Ova dva pojma (zrenje i dozrijevanje) nisu strogo odvojena. Obiĉno kaţemo da su rast i zrenje stadiji razvoja voća kada ono nije odvojeno od matiĉne biljke. Dozrijevanje se moţe smatrati skupom procesa koji poĉinju u kasnoj fazi zrenja i koji se mogu smatrati poĉetkom starenja. Starenje je razdoblje kada biokemijski procesi sinteze ustupe mjesto degradativnim procesima koji vode starenju i u konaĉnici odumiranju tkiva. •

Tijekom razvitka ploda odvijaju se tri temeljna stadija zrelosti:

1. BOTANIĈKA ILI FIZIOLOŠKA ZRELOST 2. TEHNOLOŠKA ZRELOST 3. KONZUMNA ZRELOST Botaniĉka ili fiziološka zrelost oznaĉava onaj stadij ploda kada je ubrani plod sposoban za reprodukciju tj. kada je razvijeno sjeme. Kod voća u pravilu najprije nastupa fiziološka ili botaniĉka zrelost, dok tehnološka ili konzumna zrelost nastupaju kasnije. Za razliku od voća, kod povrća u pravilu najprije dolazi do tehnološke ili konzumne zrelosti, a faza botaniĉke zrelosti slijedi kasnije. Procesi dozrijevanja koji se odigravaju u voću nakon branja obiĉno dovode do konzumne zrelosti. Tehnološka je zrelost stadij u razvoju voća kada je voće prikladno za preradu. Kao što se fiziološka i konzumna zrelost mogu, ali i ne moraju podudarati, tako se i konzumna i tehnološka zrelost mogu i ne moraju podudarati. Kod jabuĉastog voća najprije nastupa tehnološka, a potom konzumna zrelost (mora zreti nakon branja), npr. zimske sorte jabuka i krušaka. Sliĉno se dogaĊa i u povrću, ali ne u svom, nego samo u plodovitom. Kod ostalog povrća odvijaju se istovremeno rast, zrenje i dozrijevanje. Kod rajĉice je konzumna zrelost jednaka tehnološkoj ukoliko se ţeli dobiti pire, meĊutim ukoliko se koristi rajĉica za ukiseljavanje, tehnološka zrelost je ostvarena prije konzumne.

6

ODREĐIVANJE FIZIOLOŠKE ZRELOSTI FIZIOLOŠKA ZRELOST MOŢE SE ODREDITI SUBJEKTIVNIM I OBJEKTIVNIM METODAMA Subjektivni znakovi: odvajanje peteljke od grane, broj dana od cvjetanja do berbe, boja pokoţice Objektivni znakovi: fizikalni – tvrdoća i disanje kemijski – odreĊivanje škroba, šećera, kiselina, odreĊivanje arome te topive i netopive suhe tvari koja je u korelaciji s tvrdoćom Kombinacijom većeg broja znakova toĉnije se definira faza fiziološke zrelosti. Odvajanje peteljke od grane Ovaj znak zrelosti za utvrĊivanje optimalnog termina berbe plodova treba koristiti oprezno, jer se ĉesto dogaĊa da uslijed varijabilnih uvjeta ekološke sredine nastane i prerano i jaĉe otpadanje plodova koji još nisu dovoljno fiziološki zreli. Pri berbi, a katkad i pri spontanom otpadanju, plodovi se odvajaju od voćke na dva mjesta: - izmeĊu voća i peteljke (marelica, breskva, malina, kupina, borovnica i ruţin šipak) - izmeĊu peteljke i grane (jabuka, kruška, dunja i dr. odvajaju se uvijek s peteljkom) Jezgrasto voće odvaja se na taj naĉin što se oslobaĊa svoje lupine, koja takoĊer moţe otpasti s peteljkom itd. Broj dana od cvjetanja do razvitka voća Vrijeme od punog cvjetanja do potpune razvijenosti i fiziološke zrelosti plodova za pojedine vrste karakterizirano je odreĊenim brojem dana, meĊutim ni to nije dovoljno pouzdan znak fiziološke zrelosti i vremena berbe plodova zbog klimatskih varijacija. Boja pokoţice, mesnatog dijela i sjemenke U većini sluĉajeva boja pokoţice je u korelaciji s fiziološkom zrelošću plodova i moţe se sasvim pouzdano koristiti za precizno utvrĊivanje vremena berbe brojnih vrsta voća. Zbog varijabilnosti boja epidermisa pri istoj zrelosti, ĉesto se koriste ureĊaji kalibratori. OdreĊivanje se temelji na bazi prolaska svjetlosti kroz plod pod utjecajem nijanse boje pokoţice od zelenkaste do ţute. Mlaz svjetlosti od 9.600 do 7.400 A prolazi kroz plodove i mjeri se suprotnoj strani pomoću fotoosjetljive cijevi. Prema nijansi boje epidermisa plodovi se razvrstavaju u pet kategorija.

7

Čvrstoća mesnatog dijela ploda Tvrdoća plodova predstavlja jedan od najpouzdanijih znakova fiziološke zrelosti plodova i kriterija za odreĊivanje optimalnog termina berbe voća. Ĉvrstoća se uporabom razliĉitih ureĊaja moţe objektivno mjeriti. Za mjerenje ĉvrstoće u praksi koriste se jednostavne sprave penetrometri (mjere otpor u N, na 1 cm dubine). Zrenjem plodova tvrdoća se smanjuje. Ali postoje i drugi utjecaji na tvrdoću plodova pri istom stupnju zrelosti, a to su: krupnoća, izloţenost sunĉevim zrakama - mjesto ploda na grani, meteorološki uvjeti tijekom vegetacije itd.

Promjena kemijskog sastava: razgradnja škroba, povećanje količine šećera, smanjenje količine kiselina Jedan od naĉina utvrĊivanja zrelosti i odreĊivanja vremena berbe je i test na jod (škrob u prisutnost joda poplavi). Primjer: Izuzme se reprezentativni uzorak plodova (20 s 20 voćaka); pripremi se otopina kalijjodida (4 g na 1 litru vode); doda se još 1 g joda. U posudicu s ovom otopinom stavi se tanka kriška ploda voća odrezana uspravno na uzduţnu os i drţi 1 minutu. Po rasporedu i intenzitetu plave boje procjenjuje se i prisutnost škroba u plodu, a time i stupanj zrelosti.

Crnoplava boja na cijeloj površini presjeka – potpuno zeleni plodovi

Površina ploda oko sjemene kućice i provodnih kanala je neobojena, a ostala je površina presjeka crnoplava - zapoĉela je faza dozrijevanja ploda

Na tamnoj osnovi cijelog presjeka ploda javlja se prosvjetljavanje, a parenhim ploda je obojen tamnoplavo samo pod pokoţicom - optimalno stanje za 8

dugotrajno ĉuvanje

Tamno obojenje ispod pokoţice plodova i dijela parenhima oko provodnih kanala - plodovi su samo za kraće ĉuvanje i prijevoz

Plodovi su ispod pokoţice na presjeku neznatno potamnjeni ili potpuno svijetli - konzumna zrelost Slika 2. OdreĊivanje zrelosti voća testom na škrob Odnos soka i mesnatog dijela i udio ekstraktibilnog soka Ekstraktibilni sok odreĊenih sorata jabuka direktno je proporcionalan intenzitetu disanja (respiracije), a obrnuto proporcionalan ĉvrstoći voća kada ono dozrijeva na stablu. TakoĊer utjeĉe i krupnoća plodova - krupniji plodovi jabuka izraţavaju jaĉu respiraciju i imaju više ekstraktibilnog soka nego sitniji plodovi. Kemijski sastav i zrelost voća Ispitujući kemijski sastav i tvrdoću u razliĉitim stupnjevima zrelosti, utvrdio se niz korelacija koje se mogu koristiti za odreĊivanje optimalnog stupnja zrelosti i termina za berbu. Zrenjem se povećava sadrţaj ukupnih šećera, askorbinske kiseline i biljnih pigmenata, a smanjuje se tvrdoća, te sadrţaj ukupnih pektina, tanina i kiselina. Sinteza aromatičnih spojeva Direktna analiza hlapljivih spojeva pomoću plinske kromatografije moţe se takoĊer uspješno primjenjivati za procjenu stupnja zrelosti nekih vrsta voća (npr. kruške, breskve, jagode i dr.) Razvijaju se: esteri, aldehidi, ketoni itd. Optička i akustička svojstva Pokazalo se kako je moguće uspješno odreĊivanje fiziološke zrelosti plodova pomoću njihovih akustiĉkih svojstava, utvrĊenih na osnovu mjerenja nivoa frekvencije. Frekvencije zavise od krupnoće i tvrdoće plodova, što je uvjetovano uglavnom stupnjem njihove zrelosti, odnosno kemijskim sastavom (promjenom pektinskih tvari). Prednost ovog postupka je naroĉito u tome što se plodovi ne moraju ozljeĊivati, to je nedestruktivna metoda. 9

Respiracija (klimakterijski maksimum) S razvitkom ploda slabi respiracija do jednog trenutka tzv. predklimakterijskog minimuma (plod jabuke je fiziološki zreo, pa moţe normalno dozreti ako se ubere, kao na stablu).

DOZRIJEVANJE VOĆA DOZRIJEVANJE podrazumijeva niz kompleksnih, meĊusobno ovisnih fizioloških pojava koje nastaju kao posljedica biokemijskih reakcija u stanicama (na substaniĉnom i molekularnom nivou), ograniĉenih najĉešće na tkivo ploda. To je faza karaterizirana s visokom kataboliĉkom i anaboliĉkom aktivnošću, uvjetovanom aktivnošću enzimskih sustava i fitohormona. Proces dozrijevanja voća karakteriziran je: • •

pojaĉanom respiracijom, povećanjem koncentracije etilena (fitohormon zrenja voća, sintetizira se u plodovima, regulira rast, razvoj, senescenciju, fiziološki je aktivan u tragovima (manje od 0,1ppm),

• • • • •

većom aktivnosti postojećih i sintezom novih enzima (pod utjecajem etilena), promjenom boje pokoţice (epiderme) i usploĊa (mezokarpa), formiranjem voštanog sloja na epidermi, pojavom hlapljivih aromatiĉnih spojeva, mekšanjem mezokarpa itd.

Slika 3. Etilen KEMIJSKI I BIOKEMIJSKI PROCESI NAKON ZRENJA: 1.

RAZGRADNJA UGLJIKOHIDRATA Razgradnja hemiceluloze, celuloze, protopektina, pektina, škroba, saharoze, putem endogenih enzima (pod utjecajem enzima razgraĊuje se staniĉna stjenka, postaje mekša, tanja, elastiĉnija i staniĉni sok prelazi u meĊustaniĉne prostore, bubri s vodom, naroĉito pektin, pa meso postaje mekše i soĉnije).

10

2.

SNIŢENJE UKUPNE KISELOSTI Kiseline se koriste za nastajanje aromatskih i nearomatskih estera te se troše u hidrolitiĉkim procesima. 3.

FORMIRANJE SPECIFIĈNIH TVARI BOJE I AROME Korofil se transformira ovisno o voću u antocijane ili karotene.

Slika 4. Promjene u sastavu bobica groţĊa tijekom zrenja 25 20 saharoza

15

%

škrob invert

10

glukoza

5 0 0

2

4

6

8

10

Slika 5. Promjene koliĉine ugljikohidrata tijekom zrenja jabuke

DISANJE je interakcija izmeĊu sastojaka ploda, ugljikohidrata, kiselina i kisika uz nastajanje CO2, H2O, etilena i topline.

11

Intenzitet ili stupanj respiracije moţe biti pokazatelj mogućeg vremena ĉuvanja voća odnosno povrća u svjeţem stanju (opada sa “starenjem” ploda). U većini sluĉajeva dozrijevanje voća poĉinje pojavom pojaĉane respiracije odnosno klimakterijskog uspona. Klimakterijski uspon respiracije otkriven je 1925. godine i smatra se prijelaznom fazom u ţivotu plodova od rasta i zrenja do faze starenja i dokaz je njihove fiziološke zrelosti. Wills i suradnici (1981.) voće su podijelili na voće s klimakterijskom fazom i voće bez klimakterijske faze. Voće koje ima izraţenu KLIMAKTERIJSKU fazu nakon branja ima fazu dozrijevanja, dok voće koje ima slabo izraţenu klimakterijsku fazu ne zahtijeva dozrijevanje, već je dozrelo kada je završeno zrenje. Kod plodovitog povrća intenzitet disanja je kao kod voća. Tablica 1. Podjela voća na klimakterijsko i neklimakterijsko voće

KLIMAKTERIJSKO VOĆE Jabuka Marelica Šljiva Avokado Smokva Dinja Guava

NEKLIMAKTERIJSKO VOĆE Borovnica GroţĊe Grejp Limun Maslina Naranĉa Jagode Višnja, trešnja

Pojavu dozrijevanja može se pratiti preko promjene intenziteta disanja. Intenzitet disanja izraţava se u ml ili mg razvijenog CO2 ili apsorbiranog O2/kg h atm. Koliĉina CO2 je najviša u poĉetnom stadiju, a najniţa u završnoj fazi zrenja.

12

Slika 6. Intenzitet disanja jabuke na drvetu i nakon branja ĉuvanjem na temperaturi 20˚C S razvitkom ploda slabi respiracija do jednog trenutka tzv. predklimakterijskog minimuma (plod jabuke je fiziološki zreo pa moţe normalno dozreti ako se ubere, kao na stablu), koji oznaĉava poĉetak procesa dozrijevanja (pojaĉana respiracija i formiranje arome i okusa). Dozrijevanje završava potpunom dozrelosti plodova i to u ĉasu maksimalne respiracije – klimakterijskog maksimuma nakon kojeg slijedi senescencija ili starenje kada plod postane nepoţeljno mekan, brašnjave teksture i lošeg okusa. Postklimakterijska faza je faza truljenja. Uslijed nepravilnog disanja troši se unutrašnja energija, te dolazi do nestajanja šećera. Takav plod više nije za uporabu.

Slika 7. Tijek respiracije klimakterijskog voća (avokado) i neklimakterijskog voća (limun)

REGULACIJA PROCESA ZRENJA I DOZRIJEVANJA Zrenje i dozrijevanje voća procesi su koji se mogu na razliĉite naĉine usporavati ili ubrzavati. Mehanizmi regulacije zasnivaju se na poznavanju mehanizama tih procesa, bioloških i ekoloških uvjeta itd. To u suvremenom prometu plodova voća ima veliki znaĉaj, jer omogućuje da se berba i transport obave na optimalni naĉin, a naroĉito je vaţno produţenje 13

trajnosti plodova uz minimalno narušavanje nutritivne vrijednosti tj maksimalno oĉuvanje kvalitete voća. OdgaĊanjem pojave klimakterijskog maksimuma produţujemo klimakterijsku fazu, odgaĊamo dozrijevanje, a time produţujemo trajnost i uporabnu vrijednost ploda. Na pojavu klimakterijske faze utjeĉu unutarnji i vanjski ĉimbenici ploda: UNUTARNJI: • Kiselost • Intenzitet disanja • Razvoj etilena

Na njih se ne moţe direktno utjecati jer su karakteristika vrste i sorte

VANJSKI • Sastav atmosfere • Temperatura • Utjecaj obrade s nekim kemikalijama npr. etilenom

Na njih se djeluje kako bi se regulirala brzina respiracije

Tablica 2. Intenzitet disanja nekih sorti jabuka u ovisnosti o kiselosti Sorte jabuke

Kiselost (g jab. kis./kg)

0°C

cm3 CO2/h kg 30 °C

RENETA

13,5

6,84

155,5

KANADSKA

7,0

2,65

19,9

Kiselije sorte jabuka pokazuju veću brzinu respiracije, bez obzira na temperaturu ĉuvanja. Tablica 3. Toplina respiracije nekih vrsta voća i povrća

Krumpir ima manju toplinu respiracije od špinata moţe se duţe ĉuvati

14

Toplina disanja ovisi ne samo o vrsti, nego i o sorti unutar pojedine vrste voća. Rana kruška razvija više topline nego kasna što znaĉi da su rane kruške i jabuke slabije odrţive od kasnih sorti. UTJECAJ TEMPERATURE SKLADIŠTENJA NA BRZINU DISANJA • Respiracija se usporava kod niţih temperatura • Respiracija prestaje kod temperatura smrzavanja • Porast temperatura rezultira većom brzinom respiracije do trenutka kad je temperatura suviše visoka pa dolazi do pada brzine respiracije i kvarenja

Slika 8. Ovisnost intenziteta disanja o temperaturi skladištenja

UTJECAJ SASTAVA ATMOSFERE NA INTENZITET DISANJA

Slika 9. Brzina respiracije u ovisnosti o udjelu kisika u atmosferi 15

Smanjenjem udjela kisika u okolnoj atmosferi dolazi do usporavanja respiracije. Ukoliko nema kisika prestaje aerobna respiracija i poĉinje anaerobna respiracija. Porastom koncentracije CO2 respiracija se usporava. U uvjetima kontrolirane atmosfere skladištenja najĉešće se koristi: • • • • •

Visoka koncentracija CO2 (oko 2-5%) Niska koncentracija O2 ( oko 3%) Niska temperatura skladištenja (oko 5 ˚C) Visoka relativna vlaţnost (pribliţno 90%) Vrši se uklanjanje etilena (skrubiranje)

U hipobariĉnim uvjetima skladištenja uvjeti su sliĉni kako i kod skladištenja u kontroliranoj atmosferi uz dodatak slabog vakuuma koji reducira kisik i uklanja etilen iz prostora u kojem je skladišteno voće, ali i iz tkiva plodova. Oštećeni, inficirani ili zgnjeĉeni plodovi imaju brţu respiraciju u usporedbi sa zdravim tkivom.

UTJECAJ OBRADE ETILENOM NA BRZINU DISANJA Što je veća koncentracija etilena, brţe se javlja klimakterijski maksimum.

Slika 10. Ovisnost intenziteta disanja o koncentraciji dodanog etilena Kod neklimakterijskih plodova, klimakterijski maksimum se javlja samo prvi dan nakon obrade etilenom, nakon toga intenzitet disanja naglo pada.

16

Slika 11. Ovisnost intenziteta disanja neklimakterijskog voća o koncentraciji dodanog etilena REGULACIJA PROCESA ZRENJA Na usporavanje i ubrzavanje procesa zrenja voća moguće je djelovati: izborom sortimenta, izborom podloge, sistemom uzgoja, korištenjem fitotehnike i kemijskih sredstava. Moţe se djelovati prije podizanja voćnjaka, prije i poslije berbe. Utjecaj vremena berbe voća Ukoliko je berba ranija, dozrijevanje voća je sporije. Ali berba se ne smije obaviti prerano, prije poĉetka fiziološke zrelosti plodova (nepovoljno bi se odrazilo na kvalitetu voća).

Utjecaj visoke temperature Visoka temperatura ubrzava zrenje i dozrijevanje voća, naroĉito 3-5 tjedana prije fiziološke zrelosti plodova, ali i tijekom berbe voća. Plodovi voća i povrća pokvarljiva su sirovina i ograniĉenog roka trajnosti i vrijednosti. Zato je posebno vaţno dobro procijeniti: -

stupanj zrelosti tj. optimalno vrijeme berbe, naĉin i organizaciju branja i transporta, vrijeme od berbe do prerade mora biti što kraće kako ne bi došlo do nepoţeljnih biokemijskih i mikrobioloških promjena, odnosno do smanjenja kvalitete gotovog proizvoda.

17

KEMIJSKI SASTAV VOĆA I POVRĆA Kemijski sastav voća i povrća znaĉajan je kako s gledišta prehrane (nutritivna vrijednost voća i povrća) tako i s gledišta tehnologije (koji tehnološki postupak će se primijeniti, koje reakcije se mogu oĉekivati tijekom prerade, kao i kakav proizvod i kolika koliĉina proizvoda će se dobiti). Pod kemijskim sastavom podrazumijeva se udio svih sastojaka u proizvodu ukljuĉujući i vodu. Komponente kemijskog sastav koliĉinom i meĊusobnim odnosima formiraju senzorska svojstva, nutritivna svojstva i biološka svojstva proizvoda. Kemijski i mehaniĉki sastav specifiĉan je za svaku vrstu i sortu. Ova specifiĉnost karakterizirana je variranjem u odreĊenim granicama u ovisnosti o klimatskim uvjetima, agrotehniĉkim mjerama i stupnju zrelosti. Najveći dio kemijskog sastava voća i povrća ĉini voda, a svi ostali sastojci ĉine suhu tvar. Suha tvar TOPIVA (kristaloidi ili koloidi) Ugljikohidrati Kiseline Pektinske tvari Biljni pigmenti (ne svi) Taninske tvari Aromatske tvari (ne sve) Enzimi Vitamini (ne svi) Bjelanĉevine

NETOPIVA (suspenzoidi) Neke pektinske tvari Neki vitamini Neke tvari arome

VODA Biljne stanice sadrţe znaĉajne koliĉine vode koja ima vitalnu ulogu u razvoju i reprodukciji stanice i fiziološkim procesima. Ona utjeĉe na duljinu vremena skladištenja i na potrošnju rezervnih tvari u tkivu. U biljnim stanicama voda se nalazi kao: 1. prava otopina - voda u kojoj su otopljene razliĉite mineralne i organske tvari 2. koloidno vezana voda koja je prisutna u membranama, citoplazmi i nukleusu, ovu vodu je teško ukloniti u procesu sušenja/dehidratacije 3. konstitucijska voda koja je direktno vezana za kemijske komponente i koja se takoĊer teško uklanja. 18

Povrće sadrţi oko 90-96% vode, dok je uobiĉajeni udio vode u voću 80-90 %.

Funkcija vode je višestruka: - otapalo sastojaka - transport tvari kroz biljku - sudjeluje u brojnim reakcijama (kao reaktant)

UGLJIKOHIDRATI U skupinu ugljikohidrata ulaze šećeri (monosaharidi i disaharidi), škrob i polisaharidi, te ĉine najveći dio suhe tvari voća. ŠEĆERI Zajedno sa kiselinama šećeri ĉine temeljne komponente okusa svjeţeg i preraĊenog voća i povrća, te osim toga utjeĉu na vaţne procese: 1. Pojavu ţeliranja u prisustvu pektinskih tvari 2. Neenzimsko posmeĊivanje

Koliĉina šećera u voću i povrću ovisi o vrsti, sorti, klimi, stupnju zrelosti. Kod voća prevladavaju monosaharidi, uglavnom fruktoza i glukoza, dok kod povrća prevladavaju disaharidi, uglavnom saharoza. Razlike u udjelu pojedinih šećera odraţavaju se na okus jer su neki šećeri «slaĊi» od drugih (fruktoza je slaĊa od saharoze, saharoza je slaĊa od glukoze).

19

Tablica 4. Relativna slatkoća pojedinih šećera

*invertni šećer je ekvimolarna smjesa glukoze i fruktoze Tablica 5. Pribliţna koliĉina šećera u pojedinim vrstama voća Jagodasto vode

Do 15 % šedera

Prevladava fruktoza

Bobičasto vode

Do 25 % šedera

Prevladava fruktoza

Koštuničavo vode

Do 15 % šedera

Prevladava fruktoza

Jabučasto vode

Do 17 % šedera

Prevladava glukoza

Južno vode

Do 17 % šedera

Prevladava fruktoza

Saharoza se u trešnjama, groţĊu i šipku nalazi u tragovima, dok je u bananama ima i do 9%. U groţdu su šećeri iskljuĉivo u obliku monosaharida (u fazi zrelosti odnos fruktoza: glukoza = 1 : 1). Kod jagoda 60% od ukupne koliĉine šećera je fruktoza, oko 35% glukoza, a samo 5 % saharoza. 20

U limunu je odnos saharoze i invertnog šećera pribliţno isti. Od monosaharida najzastupljenija je fruktoza. U povrću koliĉina šećera iznosi 1,4-6%, naroĉito bogato povrće su mrkva (iznad 5%), kupus, grašak, luk, paprika. U kupusu je najzastupljenija glukoza, a u grašku saharoza. Mrkva ima podjednak odnos saharoze i invertnog šećera. ŠKROB I OSTALI POLISAHARIDI ŠKROB: u nezrelom voću nalazi se u obliku malih granula. Tijekom zrenja se razlaţe i nastaju monosaharidi. Nema ga u zrelom voću! OSTALI POLISAHARIDI: PEKTINSKE TVARI: pektin u uţem smislu ĉini polimer α 1,4-galaktouronske kiseline esterificirane metilnim alkoholom, mijenja se tijekom zrenja. Netopivi protopektin prelazi u topivi pektin. CELULOZA: više se nalazi u sjemenkama i voćnom mesu. Breskve, trešnje 0,2 – 1 % Jabuke 0,9 – 1,9 % Kruške 0,3 – 4,1% HEMICELULOZA: to su ksilan, manan galaktani. Funkcija joj je povezivanje celuloznih lanaca LIGNIN: polimer fenil propanoidnih jedinica; osigurava mehaniĉku ĉvrstoću staniĉnih stijenki. Navedeni polisaharidi se nalaze preteţno u staniĉnim stjenkama, a udio im varira ovisno o brojnim ĉimbenicima. Ove velike molekule kidaju se na manje i bolje topljive komponente što rezultira omekšavanjem voća u procesu zrenja.

KISELINE Kiselost voća i povrća potjeĉe od organskih kiselina i njihovih soli. Organske kiseline u voću i povrću mogu se nalaziti kao slobodne ili vezane u obliku aromatskih estera. Kiseline koje dominiraju su jabuĉna, limunska (juţno voće), vinska (groţĊe). Nalaze se i druge kiseline u znatno manjim koliĉinama, doprinose povećanju kiselosti i sudjeluju u raznim obojenim reakcijama: oksalna, fosforna, benzojeva, octena, mravlja, mlijeĉna, cijanovodiĉna, salicilna. Salicilna i benzojeva kiselina se nalaze u ribizlu. Cijanovodiĉna kiselina nalazi se u vezanom obliku glikozida u sjemenkama koštuniĉavog i jezgriĉavog voća (breskvama, marelicama, šljivama). 21

LIMUNSKA KISELINA

JABUČNA KISELINA

VINSKA KISELINA

Udio kiselina je znatno veći u voću, nego u povrću, izuzetak je rajĉica koja sadrţi oko 0,4% kiseline. • •

VOĆE SADRŢI 0,2-1,2 % KISELINE, pH VOĆA oko 3,5 POVRĆE SADRŢI 0-0,1 % KISELINE, pH POVRĆA oko 5,8

Kiseline utjeĉu na izbor termiĉkog reţima konzerviranja. Kod proizvoda s pH iznad 4,5 za toplinsko konzerviranje koriste se reţimi sterilizacije s temperaturom iznad 100˚C . U ovu grupu spadaju sve vrste povrća osim ukoliko im se tijekom tehnološkog postupka ne poveća kiselost dodatkom octene ili neke druge kiseline ili biološkom fermentacijom. Kiselost sredine kao najefikasniji ĉimbenik kemijskog sastava uvjetuje epifitnu mikrofloru, kao i mikrofloru koja je uzroĉnik kvarenja proizvoda. Osim pri konzerviranju toplinom, kiselost se javlja kao sinergistiĉki faktor i pri drugim naĉinima konzerviranja. Proizvodi koji imaju pH niţi od 4,5, konzerviraju se blaţim termiĉkim reţimom tj. pasterizacijom.

Tablica 6. podjela voća i povrća prema pH vrijednosti: SLABO KISELO

pH > 5

SREDNJE KISELO

pH = 4,5-5

KISELO

pH = 3,7-4,5

JAKO KISELO

pH < 3,7

Kiselost je uz slatkoću osnovna komponenta okusa voća i povrća, pri tome je osobito vaţan odnos šećera i kiselina koji se izraţava numeriĉkom vrijednosti nazvanom KOEFICIJENT SLASTI. Optimalni odnos je 9-10 dijelova šećera i jedan dio kiselina.

22

Mnoge kiseline imaju sposobnost stvaranja spojeva s metalima - kelata, što dovodi do smanjenja koncentracije potrebnih minerala u organizmu.

MINERALNE TVARI Koliĉina mineralnih tvari u voću i povrću premašuje koliĉine u mnogim drugim namirnicama: 0,3-0,8%. Najviše prisutni: K, Ca, Fe, Mg, Mn, Na, S, P TakoĊer prisutni: Cu, Zn, I, F, Mo… Najrašireniji element je KALIJ (50 % u odnosu na ukupnu koliĉinu mineralnih tvari). Od velikog je znaĉenja za organizam jer o njemu ovisi alkalnost krvi. Smatra se kako ĉovjek treba uzimati 2 g kalija dnevno (kod normalne prehrane). Zato je dozvoljeno njegovo dodavanje proizvodima u obliku KCl-a. Ĉesto je povezan s povećanim aciditetom i ljepšom bojom voća. Kalij je vaţan za rad srca, imunološki odgovor organizma, neophodan je za funkcioniranje ţivĉanog sustava. Topljiv je u vodi.

KALCIJ je drugi mineral po zastupljenosti, primarno je vezan uz staniĉnu stjenku. Visoki udio Ca smanjuje brzinu nastajanja C2H4 i usporava zrenje, smanjuje pojavu fizioloških poremećaja i produţava vijek trajanja. MAGNEZIJ je dio molekule klorofila koja daje zelenu boju svjeţeg proizvoda.

FOSFOR je sastojak citoplazme i proteina jezgre i vaţan je za metabolizam ugljikohidrata i transfer energije. Visok udio fosfora moţe rezultirati niţim aciditetom kod nekog voća. Mogu se naći i tragovi nekih drugih minerala npr. iz vode za pranje ili blanširanje, ili kao rezultat interakcije s drugim spojevima npr. Cu, Al itd. Mineralne tvari se tijekom prerade, skladištenja i konzerviranja ne mijenjaju, to su stabilne tvari. Ne podlijeţu degradativnim kemijskim reakcijama, već se njihov gubitak javlja uslijed uklanjanja fizikalnim postupcima npr. guljenje, pranje, kuhanje, uslijed interakcije s kiselinama, osobito oksalnom i fitinskom (nastaju netopivi kelati koje organizam ne moţe iskoristiti).

23

VITAMINI Vitamini topivi u vodi su: vitamin C, tiamin, riboflavin, niacin, vitamin B6, vitamin B12, biotin, i pantotenska kiselina. Vitamini topljivi u mastima su: A, D, E, K. Gubitak vitamina nakon berbe manje je vezan uz vitamine topljive u mastima. Askorbinska kiselina je vitamin koji najlakše podlijeţe razgradnji ukoliko voće i povrće nije adekvatno skladišteno ili ukoliko rukovanje nakon berbe nije bilo pravilno. Gubici su vezani uz produljeno skladištenje, više temperature, manju relativnu vlaţnost, fiziĉka oštećenja. Gubitak vitamina A i vitamina B nakon berbe je znatno manji u usporedbi s gubitkom vitamina C. MeĊutim, i ovi vitamini podlijeţu procesima degradacije kod viših temperatura u prisutnosti kisika.

PEKTINSKE TVARI Pod pojmom PEKTINSKE TVARI podrazumijevaju se sve tvari bogate poligalaktouronskom kiselinom, visokog stupnja polimerizacije i razliĉitog stupnja esterifikacije. Osnovna jedinica u izgradnji pektina je α-D-galaktouronska kiselina. 1 – karboksilna skupina galakturonske kiseline 2 – esterificirana karboksilna skupina metilnim alkoholom

Slika 12. Strukturna formula pektina Najĉešće se nalaze u kori (pokoţici) ploda i srţi ploda. Prosjeĉni udio pektinskih tvari u voću kreće se oko 0,1 – 0,3 %. Pojedine vrste voća bogate su pektinskim tvarima (kora naranĉe sadrţi 3 – 5 %; srţ jezgriĉavog voća sadrţi oko 2-4 %). Citrusi su bogati pektinima i kora citrusa koja zaostane u procesu proizvodnje moţe se upotrijebiti kao sirovina za proizvodnju pektina. Najveći dio pektinske tvari vezan je uz celulozu i hemicelulozu i zajedno s njima izgraĊuje staniĉnu stjenku i primarne staniĉne membrane (mlade stanice).

Pektinske tvari mogu biti topive i netopive u vodi. NETOPIVE tvari su vaţne za odrţavanje mehaniĉkih svojstava i elastiĉnost te za teksturu sirovine (daju ĉvrstoću tkivima).

24

Jedna od najvaţnijih osobina TOPIVIH tvari je bubrenje u vodi i pojava ţeliranja (povećanje viskoznosti sredine). Bubre i veţu na sebe zajedno s vodom tvari kao što su šećeri, minerali, boja i aroma.

Zbog toga topive pektinske tvari imaju slijedeća svojstva: 1. 2. 3. 4.

Utjeĉu na senzorska svojstva proizvoda Utjeĉu na odigravanje brojnih biokemijskih reakcija Utjeĉu na procese ţeliranja proizvoda na bazi voća i povrća Utjeĉu na stabilizaciju kašastih sokova i koncentrata

Sve pektinske tvari mogu se podijeliti u 5 skupina: 1. PROTOPEKTIN, netopiv u vodi i staniĉnom soku 2. PEKTIN ILI PEKTININSKA KISELINA , topiv u vodi i staniĉnom soku, koloidnih svojstava 3. PEKINATI, soli pektina odnosno pektininske kiseline, topivi su u vodi, koloidnih svojstava 4. PEKTINSKA KISELINA, netopiva u vodi i staniĉnom soku, a nastaje deesterifikacijom pektina, nema koloidnih svojstava 5. PEKTATI, soli pektinske kiseline, netopivi u vodi i staniĉnom soku, nemaju koloidna svojstva

PROTOPEKTIN To je polimer velike molekulske mase. Sadrţi puno esterificiranih poligalakturonskih kiselina koje su meĊusobno vezane preko molekula šećera, najĉešće monosaharida, kiselina (aminokiseline i fosforna kiselina) i iona metala (Ca, Mg, Fe). Netopivost tih spojeva proizlazi iz njihove povezanosti s hemicelulozom i celulozom. Protopektin se naziva i “meĊstaniĉni cement”, ne zna se još potpuno kako je nastao u biljnom tkivu. Poznavanje koliĉine protopektina je vaţno jer o njemu ovisi izbor sirovine za preradu. Sirovina koja ima više protopektina upotrebljava se za proizvode koji se ukuhavaju kako bi taj protopektin prešao u topivi oblik. Ako sirovina sadrţi manje protopektina, koristi se za proizvodnju kompota (potrebna ĉvršća struktura, ne previše mekana) i sokova. Protopektin kuhanjem u kiselom mediju ili djelovanjem enzima (protopektinaze) prelazi u pektin, hemicelulozu i celulozu. 25

PEKTIN ILI PEKTININSKA KISELINA Topiv u vodi i staniĉnom soku, ima koloidna svojstva. To je tvar sastavljena preteţno od ravnog lanca poligalakturonske kiseline ĉije su karboksilne skupine parcijalno esterificirane metilnim alkoholom. Molekula pektina sadrţi i raĉvasti (boĉni) dio koji se sastoji od L-ramnoze na koju su kovalentno vezani lanci neutralnih šećera. Pektin takoĊer sadrţi manje koliĉine D-galaktana i arabinana u svojim boĉnim razgranatim lancima, a u znatno manjoj mjeri moţe se naći i šećer ksiloza vezan na kratke boĉne lance. SVOJSTVA PEKTINA 1. zbog prisutnosti većeg broja karboksilnih i hidroksilnih skupina koje u vodi daju naboj, pektin je elektrolit 2. moţe stupati u reakcije s drugim tvarima 3. zbog bubrenja u vodi ima sposobnost ţeliranja (dţem, marmelada, ţele) 4. velika moć hidratacije zbog hidroksilnih skupina, ako koncentracija suhe tvari prelazi 10% teško se otapa u vodi 5. tvori viskoznu otopinu što oteţava taloţenje (pektin zbog koloidnih svojstava smeta pri proizvodnji bistrih sokova)

Pektini se meĊusobno razlikuju prema STUPNJU POLIMERIZACIJE i prema STUPNJU ESTERIFIKACIJE. Stupanj polimerizacije je proporcionalan molekulskoj masi pektina, što je molekulska masa pektina veća to je veća moć ţeliranja, ali se smanjuje topljivost u vodi. Molekulska masa pektina kreće se od 50 000 do 300 000 ( ukoliko je manja od 90 000 – slaba moć ţeliranja). Stupanj esterifikacije pektina vezan je uz ekvivalentnu masu pektina, predstavlja odnos slobodnih i esterificiranih karboksilnih skupina. Porastom stupnja esterifikacije raste brzina ţeliranja i njegova topljivost u vodi. Ekvivalentna masa odgovara onoj koliĉini pektina izraţenoj u gramima koja sadrţi ekvivalent karboksilnih skupina sposobnih za disocijaciju.

26

Krajnje vrijednosti ekvivalenta mase su 176 ili beskonaĉno. Ekvivalent mase od 176 odgovara potpuno deesterificiranom pektinu, a beskonaĉno potpuno esterificiranom pektinu. Stupanj esterifikacije moţe se izraziti i kao % ukupnog broja esterificiranih karboksilnih skupina ili kao udio metoksila u ukupnoj koliĉini pektina. 100% esterificiranog = 16,32% metoksiliranog pektina U industriji se najĉešće upotrebljavaju pektini s visokim stupnjem esterifikacije 70-75% odnosno 12% metoksila.

Pektini se s obzirom na stupanj esterifikacije mogu podijeliti u 2 grupe: 1. VISOKOESTERIFICIRANI (HM high metoksil), stupanj esterifikacije 50-75% 2. NISKOESTERIFICIRANI (LM low metoksil) , stupanj esterifikacije manji od 50% Visokoesterificirani se dijele na sporo i brzo ţelirajuće .Veći stupanj esterifikacije znaĉi brţe ţeliranje. Visokoesterificirani ţeliraju u sredini s više od 55% topive suhe tvari i podruĉju pH 2,8-3,4. Niskoesterificirani pektini će postići ţeliranje u širem rasponu suhe tvari 10-80% i pH 1,8-6,5, ali u prisutnosti kontrolirane koliĉine Ca iona .

MODIFICIRANI (AMIDIRANI) PEKTINI

Dobivaju se saponifikacijom visokoesterificiranih pektina s NH3 pa se metoksilne skupine – OCH3 zamjenjuju sa amidnim skupinama – ONH2. Ubrajaju se u niskoesterificirane pektine.

Svojstva modificiranih pektina: •

Mogu ţelirati sa i bez prisutnosti Ca iona

•

Zahtijevaju sredinu sa 30-65% suhe tvari, ali gdje ima manje od 30% suhe tvari ne preporuĉuje se njihova primjena

•

Ţeliraju u pH podruĉju izmeĊu 2.5 – 6.5

•

Vrlo su povoljni za pripravljanje toplinski reverzibilnih gelova (preljevi za trorte i sl.)

27

ŽELIRANJE PEKTINA Proces ţeliranja je kemijski proces koji obuhvaća djelomiĉno taloţenje pektina kada on prelazi iz topivog u netopivi pektin.  Topivi oblik je SOL STANJE  Netopivi oblik je GEL STANJE U sol stanju sve su molekule pektina pokretne, dok su u gelu imobilizirane i meĊusobno vezane ionskim i vodikovim vezama. Da bi došlo do promjene elektriĉnog naboja moraju se ukloniti svi ĉimbenici odgovorni za stabilnost u sol-stanju. Potrebno je dodati one tvari koje potiskuju disocijaciju karboksilne skupine (kiseline) i smanjuju hidrataciju hidroksilne skupine (šećeri) molekule pektina. COO- + H+

COOH

Dodatkom šećera će se ukloniti sve molekule vode koje obavijaju hidroksilne skupine u molekuli pektina, tako dolazi do zbliţavanja molekula pektina. Posljedica djelovanja pektina, kiselina i šećera je fina trodimenzionalna mreţa pektina koja uklapa svu tekućinu. Sve tri komponente moraju biti u odreĊenom stehiometrijskom odnosu. Kiselost mora biti aktivna te izraţena u vidu slobodnih H+ iona, a ne u sklopu soli.

PEKTINI GRADE 2 VRSTE PEKTINSKIH GELOVA: 1) revezibilne gelove 2) irevezibilne gelove

REVERZIBILNI GEL Gel sporednih valencija koji nastaje izmeĊu hidroksilnih i karboksilnih skupina pektina putem vodikovih mostova. Oni mogu nastati unutar COOH skupina i OH skupina pektina i šećera. Reverzibilan je pod utjecajem topline (zbog vodikovih mostova). Reverzibilan gel grade uglavnom visokoesterificirani pektini kod pH 2,8 –3,4 i koncentracije šećera 70 –80% (dţem, marmelada, ţele). Reverzibilan gel se pod utjecajem topline vraća iz gel u sol stanje.

28

IREVERZIBILNI GEL Nastaje uslijed povezivanja putem glavnih valencija i to ionskom ili kovalentnom vezom. Veze nastaju izmeĊu slobodnih karboksilnih skupina i dvovalentnih kationa najĉešće Ca2+ i Mg2+. Tvore ga NISKOESTERIFICIRANI pektini ĉiji je sadrţaj metoksila ispod 7%. Ireverzibilni gel je ĉvršći od reverzibilnog, šećer i kiselina se uglavnom dodaju zbog okusa, a ţeliranje se dogaĊa pri velikom rasponu pH i šećera (jer se molekule ne veţu zbog njihova prisustva kao u reverzibilnim gelovima). Niskoesterificirani pektini se koriste za niskokaloriĉne proizvode jer se moţe dodati i manja koliĉina šećera. PEKTINOLITIČKI ENZIMI U svakom voću nalaze se pektinolitiĉki enzimi koji će pod odreĊenim uvjetima razgraditi pektinsku molekulu. U neoštećenom voću su inaktivni, a aktiviraju se tek u oštećenom tkivu.

Sa tehnološkog stajališta vaţni su: 1. PROTOPEKTINAZE - prevode netopivi protopektin u topivi pektin. Obiĉno se radi o smjesi razliĉitih enzima jer je protopektin kompleksna molekula. To mogu biti pektinaze, pektaze, arabinaze, galakturonaze, celulaze i proteaze. 2. PEKTINAZE (pektin depolimeraze) To su enzimi koji omogućuju hidrolitiĉko cijepanje molekule pektina tj. cijepaju α-1,4 glikozidne veze odnosno depolimeriziraju pektinsku molekulu.

• • •

Mogu biti slijedeći enzimi: Pektin poligalakturonaze (LM) Pektin liaze (HM) Pektat liaze (LM) Enzimi poligalakturonaze i pektat liaze razgraĊuju niskoesterificirani pektin pa zahtijevaju prisutnost metalnih iona u molekuli, najbolje djeluju pri pH 8-9. Pektin liaze depolimeriziraju visokoesterificirane pektine. Posljedica djelovanja ovih enzima je opadanje moći ţeliranja, viskoziteta i povećanje redukcijskih svojstava zbog oslobaĊanja aldehidnih skupina.

3. PEKTAZE (pektin esteraze, pektin metoksilaze) Hidroliziraju estersku vezu izmeĊu karboksilnih skupina galakturonske kiseline i metilnog alkohola, optimum djelovanja je oko pH 7. Deesterifikacijom se povećava kiselost medija i takav pektin je vrlo reaktivan s Ca2+ ionima. 29

Slika 13. Djelovanje enzima na molekulu pektina Pomoću ovih triju vrsta enzima postiţemo potpunu degradaciju pektinske molekule, pa ju moţemo ukloniti iz otopine. Na aktivnost enzima utjeĉu: konfiguracija molekule, duţina lanca, poboĉne skupine (graĊa molekule).

PEKTINOLITIĈKI ENZIMSKI PREPARATI Poznat je veliki broj preparata, a njihova primjena ovisi o vrsti proizvoda. Svi pektinolitiĉki preparati mogu se podijeliti u 2 gupe: 1. SEPARACIJSKI (FILTRACIJSKI) U grupu separacijskih enzima spadaju enzimi kojima se postiţe potpuna deesterifikacija i depolimerizacija pektinske molekule. Upotrebljavaju se u dobivanju bistrih sokova jer se postiţe bolje prešanje, lakše bistrenje i ugušćivanje. Obiĉno sadrţe poligalakturonazu i pektin esterazu ili samo pektin liaze. 2. MACERACIJSKI U grupu maceracijskih enzima spadaju mješavine enzima koje imaju cilj osloboditi visokomolekularne i visokoesterificirane molekule pektina iz netopivog protopektina. U funkciji su razgradnje središte lamele. Enzimska reakcija ne smije ići predaleko tako da se zadrţi pektin sa visokim stupnjem esterifikacije. POSLJEDICE: veća viskoznost, veća stabilnost sustava u kojem se on stvara pa su ovi enzimi pogodni za dobivanje kašastih sokova. 30

Njima pojaĉavamo usitnjavanje (dezintegraciju) biljnog tkiva i obogaćujemo sok i drugim sastojcima prisutnim u središnjoj lameli i tako postiţemo bolje ekonomsko iskorištenje.

BOJE VOĆA I POVRĆA Boja svjeţeg voća i povrća specifiĉna je za svaku vrstu sirovine. U procjeni kakvoće svjeţeg voća i povrća i njihovih preraĊevina boja se smatra jednim od najznaĉajnijih parametara. U gotovom proizvodu nastoji se što više saĉuvati boju u izvornom obliku, specifiĉnom za sirovinu od koje je proizvod dobiven. U kojoj mjeri će se boja saĉuvati ovisi o vrsti i svojstvima izvornog pigmenta i tehnološkom procesu. U sluĉajevima kada se pigment gubi ili se lako mijenja, vrši se korekcija boje sukladno vaţećim zakonskim propisima. Voće i povrće osobito su privlaĉni zbog svoje atraktivne boje koja potjeĉe od pigmenata koje sadrţe . PIGMENTI – prirodne tvari koje se nalaze u stanicama i tkivima biljaka (i ţivotinja). Prirodni pigmenti su vrlo podloţni kemijskim promjenama kao npr. pri zrenju voća. Osjetljivi na kemijske i fizikalne utjecaje tijekom procesiranja hrane. Biljni (i ţivotinjski) pigmenti su organizirani u tkivnim stanicama i organelama. Preradom izlaze van te utjecajem kisika i drugih procesnih parametara dolazi do degradacije. Boja moţe potjecati i od sekundarnih nespecifiĉnih pigmenata koji nastaju iz neobojenih spojeva. Sekundarni pigmenti obuhvaćaju naknadno formirane pigmente koji nisu prisutni u zdravom plodu već nastaju: 1) iz neobojenih spojeva procesima posmeĊivanja (enzimsko i ne-enzimsko posmeĊivanje) 2) degradacijom primarnih pigmenata

31

Slika 14. Opća shema degradacije boje Nespecifiĉni pigmenti utjeĉu i na aromu, ne samo na boju.

PODJELA PIGMENTA PREMA TOPIVOSTI Svi pigmenti mogu se, obzirom na topljivost, podijeliti u dvije velike grupe: 1. PIGMENTI TOPIVI U VODI I STANIĈNOM SOKU 2. PIGMENTI NETOPIVI U VODI I STANIĈNOM SOKU

Pigmenti topivi u vodi locirani su u vakuolama stanica i tijekom prerade prelaze u sok. U ovu grupu pigmenta ubrajaju se: - FLAVONOIDNI PIGMENTI - KROMOALKALOIDI Flavonoidni pigmenti se dijele na: 1. Flavone i flavonole 2. Flavanone 3. Antocijane Kromoalkaloidi s dijele na: 1. Betacijane 2. Betaksantine

Betalaini

32

Pigmenti netopivi u vodi i staniĉnom soku nalaze se locirani u staniĉnim mikrostrukturama koje se zovu kromoplasti pa su po tome dobili još i ime plastidni pigmenti. Ovi pigmenti su vezani uz protoplazmu, topivi su u mastima i otapalima za masti. U ovu grupu pigmenata ubrajaju se: -

KAROTENOIDNI PIGMENTI

-

KLOROFILNI PIGMENTI

-

PRIMJERI ZA NEKE VRSTE VOĆA: Jabuĉastu voće sadrţe flavonoide Jagodasto voće sadrţi antocijane Cikla sadrţi betacijane i betaksantine – betalaine Agrumi sadrţe karotenide Marelica, breskva - sadrţe karotenoide Lisnato povrće sadrţi klorofil

FLAVONOIDI

Kemijski spojevi koji posjeduju benzpiransku jezgru s jednim nekondenziranim benzenskim prstenom (C6-C3-C6 kostur). Prisutni su u svim dijelovima biljke, uglavnom u kombinaciji s drugim biljnim pigmentima. Pojavljuju se obiĉno kao glikozidi u kojima je jedna ili više fenolnih OH skupina vezana za šećer .

33

Slika 15. Struktura šest glavnih grupa flavonoida

FLAVONI I FLAVONOLI su benzpironi .Vaţni su jer biljnom tkivu daju ţućkasto obojenje. Razlika izmeĊu flavona i flavonola je u hidroksilnoj skupini. •

Najtipiĉniji flavon je APIGENIN, a flavonol KVERCETIN.

Flavonoli i flavonoli pod odreĊenim uvjetima prelaze iz neobojenih odnosno slabo obojenih spojeva u ţarke boje, u kiseloj sredini ili uz Zn ili Al (kao katalizator). ANTOCIJANI ANTOCIJANI su nositelji crveno-ljubiĉasto-plave boje koje susrećemo u cvijeću, lišću i plodovima voća i povrća. Prisutni su u vakuolama stanica, a mogu se naći u pokoţici (šljive) ili u mezokarpu (mesnom dijelu višanja, trešanja, jagoda, kupina…). U prirodi dolaze u obliku glikozida (vezani na šećere). U tom obliku imaju najjaĉu obojenost i najstabilniji su. Od šećera na antocijanidinsku molekulu najĉešće dolazi adirana glukoza.

34

Antocijanidin se moţe naći kod drugih tvari boje, zove se aglikon tj. nema šećer u svom sastavu. Neki antocijani dolaze u obliku estera (esterifikacija preko OH skupina molekule antocijanidina ili molekule šećera). U prirodi dolaze u 20-tak oblika, od kojih je 6 najvaţnijih. 3 su temeljna, a 3 su njihovi derivati. 1. PELARGONIDIN (R=R1=H)- jagoda, rotkvice 2. CIJANIDIN (R=OH, R1=H)-trešnja, višnja, kupina, crveni kupus 3. DELFINIDIN (R=R1=OH)-borovnice 4. PEONIDIN (R=OCH3, R1=H)-brusnice 5. PETUNIDIN (R=OH, R1=OCH3)-borovnice 6. MALVIDIN (R=R1=OCH3)- koţica groţĊa

Broj OH skupina utjeĉe na intenzitet obojenja, više OH skupina, jaĉe obojenje.

SVOJSTVA ANTOCIJANA Svojstva antocijana ovise o njegovoj strukturi, a ona ovisi o pH sredine. U neoštećenom biljnom tkivu i pH podruĉju do 2, antocijani su prisutni u formi crveno obojenog kationa R+, u oštećenom tkivu antocijan kation mijenja intenzitet obojenosti i stoji u ravnoteţi s bezbojnom leukoformom •

Do pH 2,0 – antocijan kation – crven

•

Od 2,0-5,0 – leukobaza bezbojna

•

Od 5,0-7,0 – nalazi se u ravnoteţi s ljubiĉastom anhidrobazom

•

Od 7,0-10,0 – stvara se sol anhidrobaze koja je plavo obojena i ima oblik aniona

•

Od 10,0-14,0 - antocijan se razgraĊuje na halkon ţute boje

Najnestabilniji oblici su leukobaza i halkon.

35

Slika 16. Razliĉiti oblici antocijana KOPIGMENTACIJA je svojstvo antocijana da se kondenziraju sami sa sobom, ali i drugim organskim spojevima. Slabe komplekse tvore s proteinima, taninima te drugim flavonoidima i polisaharidima. Polimeri nastali kondenzacijom otporni su na promjenu pH i obezbojenje pomoću SO2 (veza na C-4) .

ĈIMBENICI KOJI UTJEĈU NA RAZGRADNJU ANTOCIJANA 1. pH vrijednost – što je pH niţi, stabilnost je veća jer je prisutan crveni antocijan kation, a što je pH viši manje je stabilan jer je prisutna leukoforma. 36

BRUSNICA

Izvorni pH 2,8

Slika 17. Promjena boje antocijana iz brusnica u ovisnosti o pH vrijednosti 2. POVIŠENA TEMPERATURA - djelovanjem povišene temperature dolazi do hidrolize glikozidne veze, nastajanja manje stabilnog i slabije obojenog antocijanidina. Duljim izlaganjem povišenoj temperaturi dolazi do nastajanja smeĊih spojeva. 3. KISIK - djelovanjem kisika pri povišenoj temperaturi dolazi do gubitka nekondenziranog benzenskog prstena u molekuli antocijana. 4. ASKORBINSKA KISELINA - ima negativan utjecaj na stabilnost antocijana. Ona reagira preko razgradnog produkta H2O2 koji nastaje u kataliziranim uvjetima. On stvara bezbojni nestabilni spoj. 5. SO2 (antioksidans, bakteriostatik), koristi se za spreĉavanje posmeĊivanja i kao konzervans za zaštitu od mikrobiološkog kvarenja. Iako ima pozitivnu ulogu, negativno djeluje na stabilnost odnosno obojenost antocijana. Dolazi do izbjeljivanja. Zakiseljavanjem sredine ili uklanjanjem SO2 povišenjem temperature, reakcija je reverzibilna. Maline

Dodatak boje Na metabisulfita Slika 18. Promjena antocijana iz maline s dodatkom Na metabisulfita

37

Slika 19. Reakcija vezanja SO2 i antocijana SO2 se u vinskoj industriji koristi kako bi sprijeĉio posmeĊivanje i mikrobiološku aktivnost. Ukoliko bi crveno vino sadrţavalo samo slobodne antocijane, boja ne bi bila intenzivno crvena, nego sliĉnija rose vinima. Unatoĉ tomu, vino zadrţava svoju intenzivnu boju zbog toga što su ĉetvrti (drugi) ugljikovi atomi već vezani sa drugim spojevima u reakcijama polimerizacije i kondenzacije. 6. SVJETLO I IONIZIRAJUĆE ZRAĈENJE - svjetlo negativno utjeĉe na stabilnost antocijana jer prevodi antocijan kation u halkon. Što je pH niţi to je stabilnost pod utjecajem ionizirajućeg zraĉenja veća. 7. ŠEĆERI - šećeri i produkti njihove razgradnje negativno utjeĉu na stabilnost antocijana. Porastom koncentracije šećera raste gubitak antocijana zbog nastajanja razgradnog produkta furfurala i hidroksimetilfurfurala (HMF). Svi uvjeti koji dovode do njihovog nastajanja su nespecifiĉni u preradi, pa se ovi spojevi mogu smatrati kriterijem u odreĊivanju intenziteta termiĉke obrade i uvjeta skladištenja proizvoda od voća i povrća. 8. IONI METALA - dokazano je kako antocijani koji imaju 2 hidroksilne skupine u nekondenziranom benzenskom prstenu u orto poloţaju mogu graditi metalne komplekse (kelate). Ti kompleksi su plavo obojeni i manje topivi od antocijana. Tijekom vremena se taloţe. To je bitno kod ambalaţiranja u metalnu ambalaţu jer antocijani djeluju kao depolarizatori metala – korozija. 9. ENZIMI – dvije vrste enzima mogu utjecati na molekulu antocijana: - Antocijanaze dovode do hidrolize glikozidne veze uz nastajanje antocijanidina. - PPO (polifenol oksidaza) oksidira o-difenol u o-benzokinon, koji reagira s antocijanima neenzimskim mehanizmom. Blanširanje u trajanju 45-60 sekundi, na temperaturi 90-100˚C uspješno inaktivira ove enzime. 38

BETALAINI

Slika 20. Struktura betalaina Sastoje se od crvenih betacijana i ţutih betaksantina topivih u vodi. Betacijani su sliĉno obojeni antocijanima (crveno-ljubiĉasti), ali meĊusobno se iskljuĉuju. Od heteroatoma u molekuli sadrţe N umjesto O (kod antocijana). Po kemijskoj graĊi su sliĉni alkaloidima pa ih ubrajamo u grupu kromoalkaloida. Hidrolizom betacijana dobivamo šećer i aglikon (betacijanidin). Od betacijana najprisutniji (u cikli) je betanin, a od betaksantina vulgaksantin.

STABILNOST BETALAINA U uvjetima procesiranja hrane betacijani su relativno stabilni. Pod utjecajem topline, u srednje alkalnim uvjetima dolazi do degradacije betanina (uz nastajanje betalaminske kiseline). Za reakciju je potrebna voda i ovisna je o pH sredine. To je reverzibilna reakcija. Askorbinska kiselina štiti crvenu boju ĉak i pri sterilizaciji. Uz prisutnost zraka i neutralnog pH dolazi do razgradnje na smeĊe komponente. Ispod pH 4,0 i iznad 7,0 dolazi do promjene boje. Betalaini su vrlo osjetljivi na prisutnost kisika osobito uz istovremeno djelovanje svjetlosti. Djeluju kao antioksidansi. Betacijani su stabilni pri niskim temperaturama, koriste se za bojanje sladoleda i mlijeĉnih napitaka. 39

KLOROFILNI PIGMENTI Klorofili daju razliĉite nijanse zelene boje lišću i plodovima. Više ih ima u nedozrelom voću, nego u zrelom. Nalaze se u specifiĉnim strukturama kloroplastima gdje su vezani na lipide i proteine u obliku lipoproteinskog kompleksa. Tijekom dozrijevanja prelaze iz kloroplasta u kromoplaste – strukture fino dispergirane u vodenoj otopini stanice. Zajedno s klorofilima u kromoplastima dolaze i karotenoidni pigmenti. Oni nisu fotosintetska tkiva, ali prenose sunĉevu energiju na klorofil. Klorofila ima u raznom voću u kojem su prekriveni drugim pigmentima (promjena boje lišća u jesen).

Slika 21. Struktura molekule klorofila Molekula klorofila je makrocikliĉka struktura koja sadrţi 4 pirolna prstena vezana preko ugljika, u kojoj je kelatno vezan Mg i prisutan alkohol fitol. Klorofili su esteri dikarbonske kiseline (na octenoj je vezan metanol, a na propionskoj fitol). Klorofil a i b se u zelenim biljkama nalaze u omjeru 3:1. Razlikuju se prema radikalu na C-3 atomu i boji – klorofil a sadrţi metil i plavo-zelene je boje, klorofil b formil i ţuto-zelene je boje. Klorofil je indikator svjeţine i zrenja voća i povrća, već na prvi pogled se moţe reći je li grašak zamrznut ili konzerviran.

40

Slika 22. Grašak konzerviran zamrzavanjem

Slika 23. Grašak konzerviran termiĉkom sterilizacijom Tijekom skladištenja povrća kao što su mrkva ili krumpir, moţe doći do biosinteze klorofila. To je nepoţeljno zbog toga što takoĊer dolazi do nakupljanja toksiĉnog melanina.

Slika 24. Nakupljanje klorofila u krumpiru PROMJENE KLOROFILA -

UTJECAJ ENZIMA Jedini poznati enzim koji ima direktno djelovanje na molekulu klorofila je klorofilaza. To je esteraza koja uklanja alkohol fitol pri ĉemu nastaje klorofilid. Ako klorofilid dodatno zagrijavamo, osobito uz zakiseljavanje sredine, doći će do zamjene (supstitucije) atoma magnezija s atomom vodika i nastajanja maslinasto zelenog feoforbida. To se dogaĊa tijekom fermentacije krastavaca.

41

-

UTJECAJ TOPLINE I KISELINE Tijekom zagrijavanja u kiselom mediju se atomi magnezija mijenjaju s atomima vodika (izomerizacija) i nastaju feofitini (pirofeofitini). Njihova boja je maslinasto smeĊa. U stanicama biljaka pigmenti i kiseline su odvojeni membranama, kuhanjem dolazi do kontakta zbog degradacije membrana koje ih u nativnom stanju razdvajaju. Reakcija je ireverzibilna. Blanširanje i sterilizacija mogu reducirati sadrţaj klorofila 80-100%. Klorofil b je stabilniji od klorofila a.

Slika 25. Reakcije razgradnje klorofila

-

UTJECAJ IONA METALA Vodikovi atomi u derivatima klorofila se vrlo lako zamjene s ionima cinka ili bakra i tvore komplekse zelene boje. Klorofilini su spojevi klorofila u kojem je Mg zamijenjen ionom nekog drugog metala Cu, Fe, Zn, Al. To su spojevi plavo-zelene boje, a znatno su stabilniji od klorofila. Mogu biti netopivi i topivi u vodi. Netopivi sadrţe alkohol fitol i esterske skupine dikarbonske kiseline. Ako sadrţe fitol, nazivaju se feofitini (Cu feofotin). 42

Topivi u vodi ne sadrţe fitol, a karboksilne skupine su prevedene u sol sa nekom luţinom (NaOH, KOH). Ako se povrće kuha u alkalnoj vodi dolazi do saponifikacije formilne i metilne esterske grupe. Takvo povrće nema dobru strukturu jer dolazi do razgradnje hemiceluloze . Topivi oblici klorofilina se upotrebljavaju za bojanje prehrambenih proizvoda. Spomenutii metali su vrlo ĉvrsto vezani u molekuli klorofilina i ne apsorbiraju se u organizmu. Izlaze iz organizma nepromijenjeni pa zato nisu toksiĉni. Procesi koji uzrokuju promjene na klorofilu: ALOMERIZACIJA – oksidacija klorofila uslijed otapanja u alkoholu ili drugim otapalima, te uslijed izloţenosti zraku (plavo-zeleni produkti). FOTODEGRADACIJA – pod utjecajem svjetla klorofil degradira ako izgubi zaštitu lipida i karotenoida (starenje biljke, oštećenje stanice uslijed procesiranja itd.) KAROTENOIDNI PIGMENTI To su pigmenti ţuto-naranĉaste i crvene boje, većim djelom nalaze se u kromoplastima ili slobodni u kapljicama masti. Neki predstavnici karotenoida su: •

NARANĈASTI – karoteni (mrkva, marelica, agrumi)

•

CRVENI – likopen (rajĉica, lubenica)

•

ŢUTO–NARANĈASTI – ksantofil (kukuruz, paprika, bundeva)

•

ŢUTO–NARANĈASTI – krocetin (šafran)

Dijele se na 2 skupine: 1. KAROTENI 2. KSANTOFILI •

Ksantofili su –oksi, -epoksi,-hidroksi derivati karotena ţute do naranĉaste boje.

•

Osnovni karoteni su α,β,γ karoteni i likopen (rajĉica).

43

Većina voća i povrća sadrţi kompleksne smjese karotenoida. Najveće koncentracije karotenoida su u tkivima s najvećim sadrţajem klorofila. Karotenoidi skupljaju svjetlosnu energiju. Tijekom zrenja voća dolazi do povećanja udjela, a nastavak je i nakon branja jer svjetlost stimulira biosintezu.

U prirodi ima preko 100 razliĉitih oblika: kao ugljikovodici, alkoholi, ketoni i kiseline, ali osnovna molekula karotenoida je izopren.

Izopren

Karotenoidi mogu bit alifatske i alifatsko-cikliĉke strukture, ali je uvijek osnovna graĊevna jedinica molekula izoprena (najĉešće osam molekula izoprena). Sadrţe velik broj konjugiranih dvostrukih veza. Gotovo sve karotenoide moţemo prikazati s 3 temeljne stukture:

Slika 26. Struktura karotenoida

NAJVAŢNIJE NUTRITIVNO SVOJSTVO KAROTENOIDA: Karotenoidi su provitamin A. β-karoten i kriptoksantin imaju najveće provitaminsko svojstvo. Od jedne molekule β-karotena nastaju dvije molekule vitamina A.

44

STABILNOST KAROTENOIDA Najvaţniji proces degradacije karotenoida je OKSIDACIJA. Lako se oksidiraju zbog velikog broja dvostrukih veza, što dovodi do gubitka boje. Unutar tkiva pigmenti su zaštićeni od oksidacije, ali oštećenjem tkiva ili ekstrakcijom povećava se osjetljivost. Produkti degradacije su vrlo kompleksni. Enzimi LIPOKSIGENAZE kataliziraju oksidaciju masnih kiselina uslijed ĉega nastaje vodikov peroksid. Dobiveni peroksid reagira s karotenoidima i dolazi do njihovog obezbojenja. Budući da se sami vrlo lako oksidiraju, karotenoidi djeluju kao ANTIOKSIDANSI tj. štite stanice od oksidativnih oštećenja tako što “zarobljavaju” reaktivne molekule kisika. Smatra se kako je likopen osobito uspješan antioksidans. Tijekom procesiranja, karotenoidi su priliĉno otporni na toplinu, pH, tretiranje vodom. MeĊutim, Osjetljivi su na oksidaciju. Osobito je osjetljivo dehidratirano povrće. Zamrzavanje uzrokuje male promjene. Sterilizacija i zagrijavanje na visokoj temperaturi (u ulju) uzrokuju cis/trans izomerizaciju (konjugirane dvostruke veze u nativnoj formi su u trans obliku) i nastajanje hlapivih produkata. Izomerizacija je povećana u prisutnosti kiselina. Stoga se preporuĉuje se blanširanje prije sušenja kako bi se inaktivirala lipoksigenaza. -

Zbog specifiĉne obojenosti i provitaminskih svojstava, dozvoljeni su za bojenje prehrambenih proizvoda, bilo kao ekstrakti ili sintetski pripremljene tvari. Svojstvo netopivosti u vodi klorofilnih i karotenoidnih pigmenata, ima veliko tehnološko znaĉenje jer se takva sirovina ne može koristiti za proizvodnju bistrih sokova. To je vaţan kriterij za odabir sirovine za preradu jer takva sirovina koristi se samo za kašaste sokove.

TANINI Tanini su heterogene grupe prirodnih polifenola, koji su srodni flavonoidima, a nastaju sekundarnim metabolizmom viših biljaka. Preteţno su neobojeni, ali ima ih i ţute ili smeĊe boje, amorfnog su karaktera pa ih je teško izolirati iz smjese u ĉistom stanju. Glavni predstavnici tanina su: •

Katehini

•

Leukoantocijani 45

•

Hidroksi (fenolne) kiseline

Slika 27. Strukture nekih tanina Tanina je više u nedozrelim plodovima, ali tijekom procesa dozrijevanja dolazi do hidrolize pod utjecajem autohtonih enzima i prelaze u spoj drugaĉijeg okusa.

SVOJSTVA TANINA: 1. Utjeĉu na senzorska svojstva jer su nosioci trpkog i gorkog okusa. 2. Sudjeluju u reakcijama enzimskog i neenzimskog posmeĊivanja, a prisutni u manjim koliĉinama u proizvodima, doprinose boljem okusu. 3. Djeluju kao antioksidansi. 4. Grade obojene komplekse s metalima, kelate. 5. Grade komplekse s proteinima, polisaharidima, alkaloidima i antocijanima (detoksikacija organizma). 6. Pomaţu bistrenje voćnih sokova, vina i piva. U neutralnoj otopini molekula je negativno nabijena, veţe se za pozitivno nabijenom ţelatinom i tako pomaţe bistrenju.

TVARI AROME Aroma je ukupni utisak doţivljen konzumiranjem hrane i pića. •

Tvari odgovorne za miris-hlapive

•

Tvari odgovorne za okus-nehlapive

Tvari arome objedinjuju mnogo razliĉitih spojeva. To su: esteri, aldehidi, ketoni, alkoholi, terpeni, organske kiseline, npr. ĉaj sadrţi 800 sastojaka tvari arome, voće sadrţi 100-200 razliĉitih tvari arome. OdreĊuju se plinskom kromatografijom. 46

Tvari arome su vrlo vaţne pri ocjeni kakvoće voća i povrća i njihovih preraĊevina. Mogu se podijeliti na: 1. Poţeljne tvari arome 2. Nepoţeljne tvari arome (nastaju degradacijom nehlapivih sastojaka koji postaju hlapivi) Svi spojevi arome su u izrazito malim koncentracijama, najviše 1 mg. Ukupnu aromu odreĊuje broj komponenata, koncentracija te njihov meĊusobni odnos. Postoje spojevi tzv. potencijatori okusa i mirisa npr. Na-glutaminat u ĉijoj su prisutnosti osjeti intenzivniji. Spojevi razliĉitih kemijskih struktura daju ponekad isti ĉulni osjet, a postoje i spojevi sliĉne strukture koji izrazito razliĉito mirišu. OSNOVNE KARAKTERISTIKE TVARI AROME: 1. Tvari arome ĉini veliki broj spojeva. Većina je prisutna u maloj koncentraciji. 2. Neke tvari arome prisutne u malim koncentracijama izazivaju jak ĉulni osjet. 3. Specifiĉnost mirisa ovisi o konfiguraciji molekule. 4. Termolabilne su. 5. Tvari arome imaju fiziološku vrijednost. 6. Karakteristiĉan miris kod nekog voća i povrća javlja se tek nakon oštećenja ploda (odcjepljenje mirisnog od nemirisnog dijela molekula prekursora). 7. Mogu nastati iz prekursora putem reakcija kataliziranih enzimima.

Postoji više podjela tvari arome: Klasifikacija tvari arome po Gierschneru-u: 1. AROMATSKI KOMPLEKS SPECIFIĈAN ZA SORTU VOĆA, najmanje istraţeni jer je veliki broj sorti. 2. AROMATSKI KOMPLEKS SPECIFIĈAN ZA VRSTU VOĆA. 3. OPĆI AROMATSKI KOMPLEKS, tvari koje daju opći utisak na voće i povrće, to su teţe hlapive tvari. Ne moţe se precizirati na koje je to voće miris. 4. NOSAĈI AROME, razne makromolekule, nehlapive (ugljikohidrati, pektini, škrob, proteini, lipidi). 5. NEPOŢELJNI AROMATSKI KOMPLEKS, nastaje djelovanjem enzima ili mikroorganizama tijekom transporta, skladištenja i prerade npr. steckerovom 47

degradacijom aminokiselina tijekom neenzimskog posmeĊivanja nastaje aldehid s jednim C atomom manje od izvorne aminokiseline. Podjela prema isparivosti: 1. Lako isparive tvari: kvantitativno ispare kod stupnja isparenja 15-20% (jabuka) 2. Teţe isparive tvari kvantitativno ispare kod stupnja isparenja oko 45-50% (kruška, šljiva, groţĊe) 3. Teško isparive tvari: kvantitativno ispare pri stupnju isparenja 60% (breskva, marelica) 4. Vrlo teško isparive: potreban stupanj isparenja 90% (jagoda, kupina), tvari arome ĉine azeotropne smjese i vrlo teško se odvajaju.

Kad se koncentriraju voćni sokovi, prvo se mora provesti dearomatizacija voćnog soka. Osnovni cilj je izdvojiti aromu i ona se posebno koncentrira pa se poslije miješaju aroma i koncentrirani dearomatizirani sok. Koncentrati arome moraju se ĉuvati na hladnom jer hlape, a takoĊer im smeta i svjetlost. Posebno se ĉuva dearomatizirani koncentrirani sok, a posebno koncentrirana aroma. Kod citrusa tvari arome su topive u eteriĉnim uljima pa se teško ponovno dobije jedinstvena struktura. Kod dearomatizacije soka ili kaše prije koncentriranja provodi se:  ISPARAVANJE u isparivaĉima; sok ili kaša se vrlo kratko zadrţava, ispari dio vode s hlapivim tvarima. Tvari arome se zatim odvode u ureĊaj za koncentriranje tvari arome.  Za koncentriranje se koristi REKTIFIKACIJSKA KOLONA, na nju su povezani kondenzatori u kojima se kondenziraju razliĉite frakcije tvari arome.

Tvari arome se takoĊer mogu podijeliti na: 1. Specifiĉne spojeve, tvari nositelji specifiĉnog okusa i mirisa, obiĉno ih ĉini više komponenti, ali moţe biti i jedna. 2. Nespecifiĉne spojeve koji nastaju metabolizmom aminokiselina, cimetne kis, terpena i uslijed fermentacije. 3. Neutralne tvari arome: alkohol. 4. Sintetske tvari arome. Sintetske arome proizvode se iz nespecifiĉnih. Promjenom koncentracije jedne od komponenti već se mijenja ĉulni utisak.

48

Postoje 4 spoja za koje se smatra da su bitni za odreĊivanje ĉulnih osjeta, njihovom kombinacijom mogu se dobiti razni okusi, to su: -

Etilni ester octene kiseline u udjelu 420 Izoamilni ester octene kiseline u udjelu 250 Etilni ester mravlje kiseline u udjelu 250 Amilni ester maslaĉne kiseline u udjelu 80 To je baza za imitaciju razliĉitih voćnih aroma. Ako se pojaĉa udio drugog spoja – aroma na bananu. Ako se poveća udio 4. spoja – aroma na marelicu.

PRAG OSJETLJIVOSTI je minimalna koncentracija neke tvari koja se moţe osjetiti.

Koncentracija tvari u supstratu VRIJEDNOST AROME = Koncentracija praga osjetljivosti

ENZIMSKO I NEENZIMSKO POSMEĐIVANJE Boja hrane je znaĉajan ĉimbenik za prihvatljivost prehrambenih proizvoda. Tijekom ĉuvanja i prerade dolazi do razliĉitih poţeljnih ili nepoţeljnih promjena boje. Ovim promjenama je posebno podloţno voće i povrće tijekom procesa prerade. U procesu prerade voća i povrća procesi posmeĊivanja jedan su od najvećih problema. Do promjene boje moţe doći u 3 faze (3 proizvodna koraka) kroz koje proizvod prolazi od sirovina do konaĉnog proizvoda: 1. U FAZI SVJEŢEG PLODA - (kao posljedica oštećenja ploda). 2. TIJEKOM PRERADE - razliĉite faze prerade (guljenje, ljuštenje, blanširanje, ĉišćenje, sušenje, koncentriranje, centrifugiranje, raspršivanje). 3. TIJEKOM SKLADIŠTENJA – (faktori: temperatura, svjetlost, O2, vlaţnost, adekvatnost ambalaţnog materijala).

49

ENZIMSKO POSMEĐIVANJE

To je niz reakcija koje dovode do propadanja voća i povrća odnosno njihovih preraĊevina. Predstavlja negativnu pojavu koja je vezana za promjene boje i sastava voća i povrća kojemu je narušena osnovna struktura (guljenje, rezanje, drobljenje). Da bi došlo do enzimskog posmeĊivanja potrebni su : 1. SUPSTRAT 2. ENZIM (polifenoloksidaza) 3. KISIK

Promjena boje je kompleksan proces tijekom kojega se monofenolni spojevi uz prisutnost enzima polifenoloksidaze i kisika hidroksiliraju o o-difenole, koji se kasnije oksidiraju do okinona, koji su vrlo reaktivni i u neenzimskim reakcijama daju smeĊe do crno obojene melanoidne pigmente. Ovim procesima zajedniĉko je da zapoĉinju kontaktom izmeĊu fenolnih spojeva (u vakuolama) i enzima (u citoplazmi) koji stupaju u kontakt tek kada je narušena staniĉna struktura.

Slika 28. Reakcije enzimskog posmeĊivanja Enzim koji katalizira oksidaciju fenola poznat je kao polifenoloksidaza (PPO). Naziva se još i tirozinaza, monofenol monooksigenaza, katehol oksidaza, kisik oksidoreduktaza. To je enzim koji sadrţi Cu kao prostetsku skupinu. PPO je zastupljena u mikroorganizmima, biljkama i ţivotinjama. U svim sluĉajevima enzim se povezuje sa sintezom smeĊih pigmenata. Mikroorganizmi i biljke sadrţe velik broj strukturno razliĉitih monofenola, difenola i polifenola koji su supstrati polifenoloksidazi. Sklonost nekog voća posmeĊivanju ovisi o mnogo ĉimbenika kao što su fiziološko stanje, zdravlje, sorta, tretiranje. Aktivnost PPO je otkrivena u svim dijelovima voća (koţice, meso i jezgra).

50

Najznaĉajniji supstrati polifenoloksidaze su fenolni spojevi: tanini, flavoni, flavonoli, leukoantocijani i razne fenolne kiseline kao što su galna kiselina, kava kiselina, kvercitinska i klorogenska kiselina. Spreĉavanje reakcija enzimskog posmeĊivanja: 1. ELIMINACIJA KISIKA - s kontaktne površine voća i povrća usporava reakcije posmeĊivanja. Uklanjanje kisika obuhvaća postupke imerzije (narezanih ili oštećenih, ili oguljenih plodova) u vodu, sirup, rasol ili primjena vakuuma. Ako je voda zakiseljena pojavljuje se dodatni element djelovanja na enzim. 2. DJELOVANJE NA ENZIM a) Aktivnost enzima ovisi o prisutnosti prostetske grupe – Cu. Dodavanje kelatnih agensa omogućuje uklanjanje bakra. b) Inaktivacija enzima PPO toplinskim tretiranjem, kao blanširanje u pari je efikasan naĉin kontroliranja posmeĊivanja voća i povrća koje se konzervira u limenke ili zamrzava. Tretiranje toplinom nije prikladno kod skladištenja svjeţeg voća. c) Promjena pH (zakiseljavanje organskim kiselinama) 3. DJELOVANJE NA SUPSTRAT a) PPO kataliziraju oksidaciju fenolnog supstrata kao što su kava kiselina, protokatehinska, klorogenska kiselina ili tirozin. Kemijskom modifikacijom ovih supstrata moţe se prevenirati oksidacija. Supstrat se drţi u neaktivnom stanju tako što se dodaje tvar koja ima veću sposobnost vezanja kisika. To funkcionira samo u zatvorenom sustavu (boca, tank, kutija) gdje postoji toĉno odreĊena koliĉina kisika za ĉije vezanje se mora dodati dovoljna koliĉinu tvari koja će se oksidirati. Tako se saĉuva supstrat od procesa posmeĊivanja.

b) Neki kemijski spojevi reagiraju s produktima oksidacije PPO i spreĉavaju nastajanje obojenog produkta, odnosno ne-enzimatskog dijela reakcije koji rezultira nastajanjem melanina. Budući da supstrat drţe u reduciranom obliku, nazivaju se reducirajuća sredstva. To su sulfiti, askorbinska kiselina i sliĉno. Askorbinska kiselina štiti supstrat jer se brţe oksidira od supstrata iako moţe i ona biti supstrat za posmeĊivanje pa je treba dodati u odreĊenoj koliĉini.

51

Slika 29. Djelovanje reducirajućih sredstava na reakcije enzimskog posmeĊivanja Što se tiĉe djelovanja enzima na antocijane pretpostavlja se da PPO ne utjeĉe izravno na pigment, nego da je promjena boje posljedica reakcije antocijana s nastalim kinonima.

NEENZIMSKO POSMEĐIVANJE Predstavlja negativnu promjenu koja dovodi ne samo do promjene boje nego i drugih promjena kao što su degradacija sastojaka hrane (aminokiseline, askorbinska kiselina), smanjuje probavljivost proteina, a u nekim sluĉajevima dovodi do tvorbe toksiĉnih spojeva. Reakcije ne-enzimskog posmeĊivanja obuhvaćaju: 1. Maillardovu reakciju: KARBONIL – AMIN reakcija - reakcije izmeĊu aldehida , ketona i reducirajućih šećera s aminima ili aminokiselinama. 2. Reakcije tipa KARAMELIZACIJE - odvijaju se bez prisutnosti amino-spojeva ali kod viših temperatura. Reagiraju samo šećeri. 3. Reakcije OKSIDACIJE na polifenolnim spojevima pri ĉemu nastaju polikarbonilni spojevi (reakcije oksidacije su prisutne i kod enzimskog posmedivanja).

52

MAILLARDOVE REAKCIJE To su reakcije izmeĊu aminokiselina i šećera koje dovode do nastajanja melanoidnih pigmenata. Uvjeti koji pogoduju neenzimskom posmeĊivanju: •

visoka koncentracija suhe tvari (koncentrirani voćni sokovi, 60-70% suhe tvari)

•

prisutnost Cu i Fe koji kataliziraju reakcije posmeĊivanja (u neispravnim postrojenjima)

Hodge je razvrstao ove reakcije u tri stupnja:

1. INICIJALNI ILI POĈETNI STUPANJ karakteriziran neobojenim produktima. U tu grupu spadaju dva tipa reakcija: - kondenzacija šećera i amina - tzv. amadorijevo premještanje odnosno 1,2 enolizacija glikozilamina. Nastaje aminoderivat pogodan za daljnje reakcije (amadorijev spoj 1-amino-1-deoksi-Dfruktoza)

Slika 30. Reakcije poĉetnog stadija neenzimskog posmeĊivanja

53

2. INTERMEDIJARNI STADIJ, karakteriziraju ga bezbojni ili ţućkasti produkti. Karakteristiĉna 3 tipa reakcija: - dehidratacija šećera - cijepanje šećera - degradacija aminokiselina Dehidratacija šećera moţe ići iz amadorijevog spoja i iz šećera, ali kraj je uvijek HMF (5-hidroksimetil-2-furaldehid ili hidroksimetil furfural).

Slika 31. Reakcije intermedijarnog stadija neenzimskog posmeĊivanja Tijekom degradacije aminokiselina tzv. Steckerove degradacije, dolazi do izdvajanja CO2, nastaje aldehid s jednim C atomom manje. Takvi aldehidi su nepoţeljni i nositelji su neugodne arome.

Slika 32. Reakcije Steckerove degradacije 3. FINALNI STADIJ karakteriziran jako obojenim melanoidnim pigmentima, nastalima polimerizacijom i kondenzacijom reaktivnih spojeva koji su nastali u prethodnim stadijima.

54

Askorbinska kiselina u odreĊenim uvjetima moţe postati supstrat za neenzimsko posmeĊivanje. U sluĉaju blago povišene temperature u skladištima citrus sokova moţe doći do naglog posmeĊivanja uz prisutnost kisika. Neenzimsko posmeĊivanje proizvoda na bazi jabuke takoĊer je ĉest predmet istraţivanja. Osobito su brojna istraţivanja vezana uz koncentrirani sok jabuke, bistri sok jabuke, te sušene jabuke.

Metode za spreĉavanje neenzimskog posmeĊivanja: 1. primjena niske temperature, 2. primjena sulfita, 3. smanjenje koliĉine amino spojeva ili proteina, 4. smanjenje koliĉine reducirajućih šećera (odabirom sorti, zamjenom), 5. što niţa relativna vlaţnost (20%).

Iako je neenzimsko posmeĊivanje u proizvodima od voća nepoţeljno, u prehrambenoj industriji ne predstavlja uvijek negativnu pojavu. Naime produkti su spojevi odreĊene boje i arome koji su u nekim sluĉajevima poţeljni i veoma bitni za prihvaćanje nekih proizvoda od strane potrošaĉa (pekarski poizvodi, peĉeno meso, prţena kava, ĉips).

KONZERVIRANJE VOĆA I POVRĆA PAKIRANJEM U MODIFICIRANOJ ATMOSFERI I SKLADIŠTENJE U KONTROLIRANOJ ATMOSFERI KONTROLIRANA ATMOSFERA je atmosfera koja se bitno razlikuje od okolnog zraka (niţa koncentracija kisika, a viša koncentracija dušika i CO2). Najĉešće je rijeĉ o sniţenju koncentracije kisika s 21 na 3%, a povećanje koncentracije ugljiĉnog dioksida na 2-5%. Kontrolirana atmosfera ne zaustavlja kvarenje, ali moţe produljiti trajnost proizvoda od nekoliko dana do nekoliko mjeseci, ovisno o primijenjenim uvjetima i sorti voća i povrća.

55

Tri su najĉešća tipa kontrolirane atmosfere: TIP I: atmosfera relativno bogata kisikom: O2 16-11 % CO2 5-10 % N2 79 % TIP II: atmosfera siromašna kisikom: : O2 2-3 % CO2 2-5 % N2 92 % TIP III: atmosfera niskog sadrţaja kisika: O2 2-5 % CO2 0-2 % Skladištenje se provodi u velikim prostorima u kojima se razliĉitim ureĊajima kontrolira sastav plinova i tako se utjeĉe na uvjete skladištenja, npr. dozrijevaju banane i agrumi (beru se nedozreli).

Slika 33. Komora za skladištenje svjeţeg voća i povrća u kontroliranoj atmosferi

56

Slika 34. Vrata na komori za skladištenje voća u kontroliranoj atmosferi HIPOBARIĈNA ATMOSFERA je oblik kontrolirane atmosfere ĉiji je tlak manji za 10-20% od atmosferskog i ĉija se vlaţnost odrţava na odgovarajućoj razini radi izbjegavanja dehidracije proizvoda. MODIFICIRANA ATMOSFERA podrazumijeva pakiranje voća i povrća u manjim jediniĉnim pakiranjima – u ambalaţi od polimernih filmova selektivne propusnosti, npr. polietilenske vrećice u koje se stavlja proizvod. METODE USPOSTAVLJANJA MODIFICIRANE ATMOSFERE 1. Primjenom plastiĉne ambalaţe koja omogućuje proizvodu da sam generira atmosferu modificiranog sastava – metoda pasivne modifikacije 2. Vakuumiranjem ambalaţe i ubacivanjem pojedinaĉnih ili smjese plinova poznatih koncentracija u ambalaţu prije zatvaranja – aktivna modifikacija 3. Primjenom aditiva koji veţu ili otpuštaju plinove, vodenu paru i ostale produkte disanja – aktivna modifikacija

57

RELATIVNE PROMJENE CO2 I O2 TIJEKOM PASIVNE MODIFIKACIJE ATM U PAKIRANJU 25

%O2 ILI CO2

20 15 10 5 0 0

5

10

15

20

DANI

Slika 35. Promjene u sastavu plinova tijekom pasivne modifikacije atmosfere Uslijed procesa disanja troši se O2 i stvara CO2, pa izmeĊu 5. i 10. dana nastaje modificirana atmosfera, proizvod je dugo izloţen O2 što je nepovoljno. Omjer izmeĊu nastalog CO2 i utrošenog O2 zove se RESPIRACIJSKI KVOCIJENT, kreće se od 0,7-1,3.

RELATIVNE PROMJENE CO2 I O2 TIJEKOM AKTIVNE MODIFIKACIJE ATM U PAKIRANJU 25

%O2 ILI CO2

20 15 10 5 0 0

5

10

15

20

DANI

Slika 36. Promjene u sastavu plinova tijekom aktivne modifikacije atmosfere Kod aktivne modifikacije ubacuje se poznati sastav plinova u ambalaţu, tako da je već na samom poĉetku poţeljan sastav plinova. 58

Osim standardne modificirane atmosfere sa sniţenom koncentracijom kisika i povećanom koncentracijom CO2, danas se koriste i novi sastavi modificirane atmosfere pri pakiranju voća kao npr. s inertnim plinovima N2O ili Ar ili atmosfera s visokom koncentracijom kisika. Atmosfera bogata kisikom pokazala se vrlo uspješnom u uklanjanju nedostataka klasiĉne modificirane atmosfere sa sniţenom koncentracijom kisika. Osobito je uspješna u sprjeĉavanju gubitka boje uzrokovanog enzimima, anaerobnog disanja i inhibiranju bakterijskog rasta. TakoĊer uspješno sprjeĉava gubitke vlage i mirisa. Eksperimentalni podaci pokazuju da inhibira rast i aerobnih i anaerobnih mikroorganizama. Tablica 7. Trajanje skladištenja pojedinog voća i povrća u razliĉitim tipovima MA Proizvod

Standardna MA niskog sadržaja O2 (dani)

MA visokog sadržaja O2 (dani)

Iceberg salata

2-4

4-11

rezane banane

2

4

cvjetovi brokule

2

9

jagode

1-2

4

mladi špinat

7

9

radić

3

4

peršin

4

9

korijander

4

7

maline

5-7

9

Rezane gljive

2

6

Kod aktivnog pakiranja, dodatno povećanje odrţivosti proizvoda pakiranih u modificiranoj atmosferi postiţe se primjenom razliĉitih aditiva. Aditivi mogu biti:  ugraĊeni u plastiĉnu ambalaţu  u obliku malih paketića koji se ubacuju u ambalaţu Aditivi sluţe za: 1. Apsorpciju O2, CO2, etilena, vlage 2. OslobaĊanje etanola i drugih konzervansa 3. Odrţavanje konstantne temperature proizvoda

59

Ĉimbenici koji utjeĉu na odabir materijala za pakiranje povrća u modificiranoj atmosferi:

PARAMETRI SIROVINE KOJI UTJEĈU NA USPOSTAVLJANJE MODIFICIRANE ATMOSFERE 1. intenzitet disanja, 2. respiratorni kvocijent , 3. optimalni sastav atmosfere u pakiranju, 4. masa sirovine, 5. vrsta i varietet sirovine, 6. mikrobiološka aktivnost, 7. obrada sirovine. Istraţivanja su pokazala da guljenje i rezanje kod minimalno procesiranog voća povećava intenzitet disanja 3 do 5 puta u odnosu na neoštećeno voće.

60

Tablica 8. Klasifikacija biljnih materijala u odnosu na brzinu disanja Biljni materijal

Brzina respiracije mg CO2/kg sat atm

Grupa

Orasi, datulje, osušeno voće i povrće

<5

Vrlo niska

Jabuka, limun, grape, kivi, bijeli i crveni luk, krumpir

5-10

Niska

Marelice, banane, breskve, trešnje, šljive, svjeţe smokve, kupus, mrkva, zelena salata, paprika, rajĉica

10-20

Umjerena

Jagode, kupus, maline, avokado, karfiol

20-40

Visoka

Artiĉoke, zeleni luk, prokulice

40-60

Vrlo visoka

Šparoge, brokule, gljive, špinat, kukuruz šećerac, grašak

> 60

Ekstremno visoka

Obavezno se provodi minimalno procesiranje ili primarna obrada svog voća i povrća prije nego se pakira u modificiranoj atmosferi. SVJEŢA SIROVINA (oĉišćena, obrezana, oprana)

KONTROLA KVALITETE

HLADNO SKLADIŠTENJE

RUĈNO DOĈIŠĆAVANJE I INSPEKCIJA

PRANJE

GULJENJE

SJECKANJE (TRGANJE)

INSPEKCIJA DEZINFEKCIJA U VODI

RIBANJE ILI REZANJE NA KRIŠKE

RIBANJE ILI REZANJE NA KRIŠKE

DEZINFEKCIJA U VODI

ISPIRANJE

UKLANJANJE VODE (centrifugiranje)

DEZINFEKCIJA U VODI

ISPIRANJE

SUŠENJE ZRAKOM

PAKIRANJE

SKLADIŠTENJE KORJENASTO I GOMOLJASTO POVRĆE

Slika 37. Shema pripreme svjeţeg voća i povrća za pakiranje u modificiranoj atmosferi 61

LISNATO POVRĆE

PARAMETRI PLASTIĈNE FOLIJE KOJI UTJEĈU NA USPOSTAVLJANJE MODIFICIRANE ATMOSFERE • • • • •

neoštećenost, propustljivost za O2, CO2 i vodenu paru, propustljivost u funkciji relativne vlage i temperature, površina filma, otpornost na vanjske utjecaje.

Plastiĉne folije bi trebale imati 3-6 puta veću propusnost za CO2 nego za O2, to znaĉi otpuštati CO2 van, ali ne puštati O2 unutra. OSTALI PARAMETRI KOJI UTJEĈU NA USPOSTAVLJANJE MODIFICIRANE ATMOSFERE • •

slobodan volumen, brzina zraka, temperatura i relativna vlaţnost izvan pakiranja.

Polimeri koji se koriste u proizvodnji plastiĉnih folija: • polietilen niske gustoće, • polipropilen, • polistiren , • polivinilklorid , • drugi materijali… MONOSLOJNE FOLIJE koriste se za sirovine koje imaju nisku i umjerenu brzinu respiracije. MIKROPERFORIRANE ILI PI plus FOLIJE, za povrće koje je prošlo primarnu obradu i za ono koje ima veliku brzinu respiracije. KOEKSTRUDIRANE FOLIJE ILI LAMINATI se koriste za pakiranje proizvoda koji se prethodno odnosno dodatno vakuumiraju (bez obzira na brzinu respiracije). Sastoje se od više slojeva razliĉitih polimernih filmova. SISTEMI PAKIRANJA: 1. Vrećice od plastiĉnih folija – od polietilena ili polipropilena. 2. Ĉvrsti ili poluĉvrsti plastiĉni podlošci obavijeni plastiĉnom folijom koja je na krajevima slijepljena. Podlošci su od ekspandirane plastike ili kartona. 3. Ĉvrsti ili poluĉvrsti plastiĉni podlošci obavijeni plastiĉnom folijom koja je na krajevima toplinski zavarena.

• 1. 2. 3.

PREDNOSTI PAKIRANJA U MA smanjenje brzine disanja, povećanje trajnosti, oĉuvanje kvalitete, 62

4. sprejĉavanje kvarenja koje uzrokuju mikroorganizmi i pojave senescencije, 5. kontrola temperature, 6. smanjenje otpada.

• 1. 2. 3. 4.

NEDOSTACI dodatni troškovi (plastiĉni materijal, plinovi), promjenjivi zahtjevi sirovine, specijalna oprema, mogućnost razvoja anaerobnih i patogenih mikroorganizama.

KONZERVIRANJE HLAĐENJEM Sniţenjem temperature usporavaju se kemijske promjene u namirnici koje su posljedica djelovanja enzima ili mikroorganizama. Prednosti konzerviranja hlaĊenjem: To je metoda kojom se najmanje mijenjaju izvorna svojstva namirnice. Nedostaci konzerviranja hlaĊenjem: Trajnost proizvoda se povećava samo za relativno kratko vrijeme. Kako bi se dodatno produţila trajnost hlaĊenje se kombinira s primjenom kontrolirane atmosfere te se mogu koristiti razliĉita sredstva za reduciranje mikrobiološke aktivnosti (fungicidi, antibiotici, zraĉenja…) ili za sprjeĉavanje dehidratacije (umatanje u zaštitne folije, obrada površine voća voskom itd.). Konzerviranje hlaĊenjem se ostvaruje na temperaturama do iznad toĉke smrzavanja staniĉnog soka. Preniske temperature dovode do oštećenja hladnoćom što se oĉituje u promjeni teksture i posmeĊivanju tkiva voća. Kritiĉne temperature pojedinog voća su nešto više npr. kod banana su izmeĊu 12 do 15˚C. PrethlaĊenje predstavlja brzo ohlaĊivanje koje se primjenjuje kako bi se povećala trajnost voća i povrća pri prijevozu i manipulaciji te kako bi se izbjegla fluktuacija temperature pri unošenju u rashladne komore. Osim temperature vaţno je odrţavanje i relativne vlaţnosti zraka u rashladnom komorama. Previsoka vlaţnost uzrokuje razvoj plijesni i drugih mikroorganizama, a preniska vlaţnost moţe dovesti do dehidratacije, gubitka na teţini, smeţuranja voća itd.

63

Tablica 9. Uvjeti skladištenja i trajnost voća i povrća u skladištu Vrsta voća Limuni Grejp Naranĉe Valencija Banane Poyo Jabuke delišes Jabuke Belfler Kruška Viljamovka Celer, mrkva, kupus krumpir Rajĉica

Temperatura (˚C) 12-14 3-5 10-11 6-8 12 -0,5 3-4 3-4 -0,5

Relativna vlažnost (%)

4 5

-

Trajanje skladištenja 4-5 mjeseci

90-95

3 mjeseca 6-8 tjedana 14 dana 1-9 mjeseci

90-95 -

1-7 mjeseci 6-9 mjeseci

85-90

6-9 mjeseci 7-10 dana

KONZERVIRANJE ZAMRZAVANJEM Zamrzavanjem se, za razliku od hlaĊenja, moţe konzervirati neka namirnica na mnogo dulje, gotovo neograniĉeno, ukoliko se poštuju odreĊeni uvjeti. Konzerviranje zamrzavanjem se temelji na ĉinjenici da su izdvajanjem vode u obliku kristala leda i sniţenjem temperature praktiĉno zaustavljeni kemijski, biokemijski i mikrobiološki procesi. Promjene u biološkom materijalu koje se dogaĊaju tijekom smrzavanja su posljedica stvaranja leda. Veliĉina tih promjena ovisi o brzini zamrzavanja: što je zamrzavanje brţe, promjene su manje i obrnuto. Kod sporog zamrzavanja nastaju veliki kristali leda u ekstracelularnim prostorima i dolazi do velikog oštećenja tkiva. Kod brzog zamrzavanja stvaraju se mali kristali leda. Za namirnice koje sadrţe manju koliĉinu vode vrijeme zamrzavanja nije tako znaĉajan ĉimbenik. Degradacija biološkog materijala tijekom zamrzavanja je posljedica: denaturacije koloida, promjene pH, precipitacije proteina iz otopine zbog dehidratacije, mehaniĉkog oštećenja strukturnih elemenata izazvanog rastom kristala, direktnog utjecaja zbog uklanjanja strukturno vaţne vode.

64

Postupci zamrzavanja hrane se mogu podijeliti: -

Prema brzini prodiranja topline dijele se na: Spore – brzina kretanja fronte leda 0,1 do 0,2 cm/sat Brze – kretanje fronte leda 0,5 do 3 cm/sat Vrlo brze – brzina kretanja fronte leda 5-10 ili više cm/sat

-

Prema naĉinu odvoĊenja topline dijele se na:

-

Zamrzavanje strujom ohlaĊenog zraka – primjenjuju se komore ili tunelski uređaji razliĉitih izvedbi. Ovisno o veliĉini komada, rasporedu, temperaturi i brzini strujanja zraka, zamrzavanje traje od nekoliko sati do nekoliko dana. Za zamrzavanje odvojenih manjih komadića hrane (voća i povrća) koristi se postupak zamrzavanja u lebdećem sloju. Prednost ovog postupka je velika površina izmjene topline koja se ostvaruje fluidizacijom i uz turbulenciju koja ubrzava izmjenu topline.

-

Zamrzavanje dodirom s hlaĊenim površinama – toplina se prenosi kondukcijom, ureĊaji s hlaĊenim ploĉama mogu se upotrebljavati za smrzavanje prethodno pakiranih ili nepakiranih proizvoda. Mogu biti vodoravno ili okomito poloţene ploĉe, rotirajući bubnjevi itd.

-

Zamrzavanje uranjanjem u rashladno sredstvo. Rashladna sredstva mogu biti: 1. Tekućine niske temperature, npr. otopine šećera (-21˚C, 62 %), soli, glicerola 2. Kriogene tekućine kao što su tekući dušik (vrelište -196˚C) ili tekući CO2 (-79˚C) Zbog vrlo niske temperature i opasnosti od pucanja, voće se uglavnom ne uranja direktno u kriogene tekućine, nego se one raspršuju po proizvodu.

KONZERVIRANJE VOĆA I POVRĆA SMRZAVANJEM Na kakvoću proizvoda utjeĉe brzina smrzavanja, što je osobito vaţno za proizvode kod kojih treba saĉuvati tkivo (teksturu) u što većoj mjeri. U tu svrhu je pogodno smrzavanje u lebdećem sloju i s kriogenim tekućinama i to za smrzavanje voća i povrća u rasutom stanju. Kod voćnih kaša koriste se ploĉasti izmjenjivaĉi – dodir s rashladnom površinom. Dodaje im se sirup i šećer u kristalnom obliku. Vrlo je vaţan utjecaj uvjeta skladištenja smrznutog proizvoda. Vijek trajanja ovisi o uvjetima skladištenja, trajnost je duţa i bolja ako se skladišti pri niţim temperaturama. Vaţno je izbjegavati fluktuaciju temperature tijekom skladištenja jer brzim smrzavanjem moţemo ostvariti male kristale, ali o skladištenju ovisi daljnja trajnost i kvaliteta, tj. još uvijek 65

moţe doći do stvaranja velikih kristala, odnosno do rasta velikih kristala na raĉun malih (rekristalizacija leda). TakoĊer tijekom skladištenja moţe doći i do dehidratacije smrznutih proizvoda. Pri temperaturama zamrzavanja aktivnost mikroorganizama smanjena je na minimum, pa je iskljuĉeno kvarenje pomoću mikroorganizama, meĊutim aktivnost enzima ostaje, ali je u funkciji temperature. Zbog toga se prije zamrzavanja provodi inaktivacija enzima: 1. blanširanjem (obiĉno kod povrća), 2. dodatkom askorbinske kiseline (za voće), 3. sniţenjem pH (dodatkom kiseline), 4. uklanjanjem kisika. Jabuĉasto voće

Koštuniĉavo (krupno) voće

Jagodasto voće

Koštuniĉavo (sitno) voće

PRIHVAT

PRIHVAT

PRIHVAT

PRIHVAT

PRANJE I PROBIRANJE

PRANJE I PROBIRANJE

(PRANJE) PROBIRANJE

(PRANJE) PROBIRANJE

POLOVLJENJE I OTKOŠTIĈAVANJE

GULJENJE (mehaniĉko)

UKLANJANJE PETELJKI

GULJENJE (kemijsko)

UKLANJANJE SJEMENE LOŢE

ISPIRANJE INSPEKCIJA

REZANJE

OBRADA ASKORBINSKOM + LIMUNSKOM KISELINOM

MJEŠANJE SA ŠEĆERNIM SIRUPOM

OTKOŠTIĈAVANJE

OCJEĐIVANJE

ZAMRZAVANJE FLUIDIZACIJOM

SKLADIŠTENJE

PROBIRANJE SORTIRANJE

PUNJENJE U AMBALAŢU PAKIRANJE

ZAMRZAVANJE

PAKIRANJE U SKUPNU AMBALAŢU

Slika 38. Shema proizvodnje zamrznutog voća

66

Voće se u manjoj mjeri smrzava kao proizvod za neposrednu upotrebu, ali više kao poluproizvod za daljnju preradu, za proizvodnju soka, sirupa, koncentrata, za proizvode na bazi pektinskog gela, za mlijeĉno voćne napitke... Moţe biti kao voćna kaša ili kao pelati. Voće za neposrednu uporabu se uglavnom konzervira uz dodatak šećera, šećernog sirupa ili dodatak askorbinske kiseline u sirup. Dodatak šećera i sirupa pospješuje bolje oĉuvanje arome, boje i teksture. Kod smrzavanja JAGODASTOG I BOBIĈAVOG VOĆA šećer se dodaje u omjeru 3 (voće):1 (šećer), tako da se voće prekrije šećerom ili 50 % sirupom. JABUKA ILI KRUŠKA se prethodno obradi, oguli, izreţe na kriške i prekrije sa šećernim sirupom ili se provodi uranjanje u otopinu limunske kiseline. BRESKVA, MARELICA krupno koštuniĉavo voće se takoĊer prekriva sa šećerom ili šećernim sirupom. Jagodasto voće se uvijek prekriva sa šećerom jer ono već i samo ”pusti sok”. Kod smrzavanja u rastresitom stanju, provodi se smrzavanje u fluidiziranom sloju u struji zraka koji odvodi toplinu. Zrak odrţava proizvod u lebdećem stanju. Potrebno je pranje i ocjeĊivanje voća. Kalibriranje – razvrstavanje po veliĉini se provodi nakon smrzavanja, ovakvi proizvodi imaju IQF svojstva (individually quick frozen). Višnje, trešnje se otkoštiĉavaju prije smrzavanja, ali se u novije vrijeme otkoštiĉavaju kada su djelomiĉno smrznute jer je manji gubitak soka. Kod smrzavanja kaše (koja se koristi za daljnju preradu), smrzava se u vidu blokova. Kaša se sipa u plastiĉnu vreću i zamrzava u ploĉastim zamrzivaĉima kontaktnim putem. Voće se moţe zamrzavati i u vidu peleta.

67

mahune

Grašak kukuruz

PRIHVAT

PRIHVAT

MOKRO ĈIŠĆENJE (flotacija)

KOMUŠANJE

RAZDVAJANJE BLIZANACA

OTKIDANJE VRHOVA

POVRAT NEOBRAĐENE MAHUNE

paprika

Kelj pupĉar cvjetaĉa

PRIHVAT

PRIHVAT

PRIHVAT

PRANJE

VAĐENJE SJEMENE LOŢE

UKLANJANJE KAMENA

UKLANJANJE SJEMENE LOŢE

Korjenasto povrće

KRUNJENJE

PRIHVAT ZRNA

SUHO ĈIŠĆENJE

VAĐENJE SRŢI I RAZDVAJANJE CVATOVA

INSPEKCIJA GULJENJE (parom)

PRANJE

INSPEKCIJA

PRANJE

Uklanjanje koţice REZANJE inspekcija

REZANJE

MOKRO ĈIŠĆENJE (flotacija)

REZANJE

UKLANJANJE SITNIH DJELOVA

PRANJE BLANŠIRANJE

BLANŠIRANJE

ISPIRANJE I HLAĐENJE

ZAMRZAVANJE

PAKIRANJE

Slika 39. Shema proizvodnje zamrznutog povrća Povrće se priprema kao i za konzerviranje sterilizacijom. Priprema ukljuĉuje uklanjanje nejestivih dijelova, rezanje, blanširanje i sliĉno. Blanširanje se provodi radi inaktivacije enzima. Špinat se obiĉno usitnjava ili se pasira da se dobije pire koji se smrzava u obliku peleta (kašasti proizvod), u vidu paketa ili malih blokova. Paprika se npr. moţe i ne mora blanširati prije smrzavanja, a najprije se vadi sjemena loţa, a onda se reţe. Grašak se kalibrira pa smrzava, kukuruz (šećerac) se takoĊer smrzava u zrnu, ali je teško skinuti zrno od klipa (rezanjem).

68

Naĉin smrzavanja ovisi o vrsti povrća i o proizvodu kojeg ţelimo dobiti. Tablica 10. Vrijeme blanširanja za neke vrste povrća prije smrzavanja POVRĆE

VRIJEME BLANŠIRANJA (min)

Mrkva izrezana

3

Mahune

3

Reţu se

Cvjetaĉa

3

Razdvajaju se cvatovi

Kelj pupĉar

3-5

Paprika

2-3

Špinat

1.5-2

Grašak

1.5

Kukuruz u klipu

7-11

Šparoge

2-4

Artiĉoke

3-10

Celer

3

NAPOMENA

Vrlo osjetljiv

Blanširanje je poţeljno provoditi u pari jer je manje ispiranje suhe tvari (za gotovo sve povrće, osim špinata koji se blanšira u vodi pri temperaturi od oko 80˚ C, zbog oĉuvanja boje koju bi oštetio zrak kojeg ima puno u vodenoj pari).

Slika 40. Zadrţavanje kakvoće zamrznute hrane tijekom ĉuvanja

69

Oĉuvanje kakvoće je veće na niţoj temperaturi. Na - 20°C će se mijenjati kakvoća, ali sporije u usporedbi sa skladištenjem hrane koja se ĉuva na -5°C. Kakvoća hrane se prati pomoću odreĊenih parametara npr. koliĉina vitamina.

Slika 41. Mrkva narezana na kockice pripremljena za zamrzavanje

Slika 42. Zamrznuti komadići mrkve na izlazu iz ureĊaja za zamrzavanje

70

Slika 43. Dio ureĊaja za zamrzavanje

71

Slika 44. Komora za ĉuvanje zamrznutih proizvoda (-21˚C)

KONZERVIRANJE TERMIČKOM STERILIZACIJOM Cilj toplinske sterilizacije namirnica je uništenje mikroorganizama i inaktivacija enzima sposobnih da u normalnim uvjetima skladištenja izazovu kvarenje namirnica spremljenih u hermetiĉki zatvorenu ambalaţu ili da naruše zdravlje potrošaĉa. Vegetativne stanice mikroorganizama uglavnom ugibaju pri temperaturama toplinske obrade do 100˚C, dok je za uništenje spora potrebno primijeniti dulju toplinsku obradu i više temperature (preko 100˚C). Smatra se da je proces termiĉke sterilizacije zadovoljavajući ukoliko doĊe do kvarenja maksimalno 1 od 10 000 konzervi, ali ukoliko je rijeĉ o uvjetno patogenim mikroorganizmima kao što je Clostridium botulinum, proces se smatra uĉinkovitim ako je vjerojatnost za preţivljavanje spora 1 spora u 1012 ili više konzervi. Za uĉinkovitu provedbu procesa termiĉke sterilizacije potrebno je znati koji mikroorganizmi dolaze kao potencijalni kontaminanti. Odabire se referentni mikroorganizam za koji se smatra 72

da ukoliko je proces uĉinkovit za njega, onda je i za sve ostale mikroorganizme koji se mogu naći u dotiĉnoj namirnici.

Letalni uvjeti za neki mikroorganizam su definirani vremenom toplinske smrti (TDT), vremenom toplinske redukcije (TRT) i vremenom decimalne redukcije (D). TDT (thermal death time) – vrijeme potrebno za uništenje svih spora u suspenziji standardnog broja pri odreĊenoj temperaturi. TRT (thermal reduction time) – vrijeme potrebno za reduciranje broja mikroorganizama na neku funkciju od poĉetnog broja. D – (decimal reduction time) – trajanje termiĉkog tretiranja u minutama kojim se poĉetni broj mikroorganizama smanjuje za 90 %. Budući da nije moguće postići apsolutnu sterilnost, uveden je pojam komercijalne sterilnosti – to je postupak kojim je rizik kvarenja sveden u predviĊene granice. Ako se radi o patogenom mikroorganizmu, tretiranje je odgovarajuće ako osigurava 12 do 15 decimalnih redukcija.

NAĈINI PROVEDBE TERMIĈKE STERILIZACIJE 1. Prije punjenja u ambalaţu (za tekuće i polutekuće proizvode) - Namirnica se puni još vruća ĉime se sterilizira i unutarnja površina ambalaţe. - Aseptiĉni postupci u kojima se namirnica sterilizira, zatim hladi i puni u sterilnu ambalaţu u aseptiĉnim uvjetima. Izbjegava se sporo hlaĊenje koje dovodi do degradativnih promjena. Za sterilizaciju tekućih i polutekućih namirnica se koriste izmjenjivaĉi topline (ploĉasti, cjevni, s brišućom površinom…). 2. Nakon punjenja i zatvaranja u ambalaţu (za krute namirnice) Sterilizacija se provodi u kontinuiranim ili diskontinuiranim ureĊajima kao što su autoklavi, tunelski pasterizatori i sl. Sterilizacija u autoklavima moţe se obaviti u vodenoj kupelji ili u vodenoj pari. Sterilizacija u vodi smanjuje opasnost stvaranja zraĉnih jastuka, ali je sterilizacija vodenom parom ekonomiĉnija. PRIPREMA HRANE ZA TERMIĈKU STERILIZACIJU -

-

Blanširanje – obrada vrućom vodom ili vodenom parom u svrhu inaktivacije enzima, odstranjivanja zraka iz staniĉnog tkiva, uklanjanje nepoţeljnih okusa i mirisa. Ekshaustiranje – napunjene limenke se prije zatvaranja provode kroz vodenu kupelj.

73

-

Deaeracija – uklanjanje zraka iz tekuće i polutekuće hrane raspršivanjem u komorama pod sniţenim tlakom

KVARENJA PROIZVODA KONZERVIRANIH TOPLINSKOM STERILIZACIJOM Kvarenje ovih proizvoda se ponekad oĉituje bombaţom. Bombaţa moţe biti: o Fizikalna, nije zapravo posljedica kvarenja, nego je došlo do oslobaĊanja plinova prisutnih u hrani prije zatvaranja, povećanjem volumena zbog bubrenja ili zamrzavanja. o Kemijska, predstavlja vodik nastao reakcijom kiselih sastojaka hrane s neprikladnim ili nedovoljno zaštićenim materijalom limenke. o Mikrobiološka – najopasnija. Nastaje zbog nepravilne sterilizacije (prisutna jedna vrsta mikroorganizama) ili zbog nedovoljne hermetiĉnosti (prisutna mješovita mikroflora). MeĊutim, neki mikroorganizmi kvare konzerve metabolizmom bez razvijanja plinova odnosno pojave bombaţe. To su tzv. flat-sour bakterije koje samo povećavaju kiselost hrane. KONZERVIRANJE POVRĆA TERMIĈKOM STERILIZACIJOM Kako je povrće slabo kiseli proizvod, konzervira se pri višim temperaturama – sterilizacijom. To se odnosi na proizvode kojima nije povećana kiselost dodatkom octene kiseline. Tablica 11. pH nekih vrsta povrća Šparoge

5.5-6.0

Mahune

5.2-5.7

Grašak

6.0-6.2

Cikla

5.2-5.5

Mrkva

5.1-5.3

Kukuruz (šećerac)

6.1-6.3

Cvjetaĉa

5.7-6.1

Gljive

6.0-6.5

Masline

6.9

Krumpir

5.4-5.8

Špinat

5.4-6.0

Rajĉica

3.7-4.9

74

Danas se najĉešće na ovaj naĉin konzerviraju mahune i grašak. Grašak je u kvanititativnom smislu jedan od najtraţenijih proizvoda. Osim njih moţe se konzervirati i mrkva, ali i drugo povrće kao što su šparoge, artiĉoke ...

PRIHVAT I OSNOVNA OBRADA

BLANŠIRANJE

HLAĐENJE

DOPREMA AMBALAŢE

SORTIRANJE I INSPEKCIJA

PRIPREMA NALJEVA

PUNJENJE I ZATVARANJE

TOPLINSKA OBRADA

HLAĐENJE

SUŠENJE

PAKIRANJE

SKLADIŠTENJE

Slika 45. Opća shema konzerviranja povrća sterilizacijom PROSJEĈNI SASTAV GRAŠKA • Suha tvar: 16-22% ovisno o stadiju zrelosti • Šećer: oko 6% • Škrob: oko 7% • Tvari sa dušikom 5% • Vit C, sirova vlakna

75

Što je grašak mlaĊi, veći je udio šećera, a manji je udio škroba. Mora biti što kraći razmak izmeĊu berbe i prerade jer respiracijom dolazi i do gubitka šećera tj. do smanjenja kvalitete. Potrebno je saditi sorte koje imaju ujednaĉenu zrelost kad se beru. Kako je poţeljno što više “razvući” vrijeme prerade (kampanju) postoje rane, srednje rane, srednje kasne i kasne sorte. Kampanja bi trebala trajati bar 25 dana. Konzerviranje graška se sa stajališta postrojenja povezuje sa konzerviranjem mahuna. Razliĉiti su poĉetni procesi, ali daljnji su identiĉni. Osim toga ne dospijevaju u isto vrijeme što omogućuje korištenje istih strojeva. Mahune dospijevaju iza graška. grašak

mahune

PRIHVAT (SIROVINE)

PRIHVAT (SIROVINE)

ĈIŠĆENJE RAZDVAJANJE BLIZANACA

PRANJE I ĈIŠĆENJE (FLOTACIJA)

ĈIŠĆENJE

SORTIRANJE

SORTIRANJE Sol,voda,šeć.

Priprema naljeva

PRANJE

MIJEŠANJE KOMPONENATA

98°c, 3-5 min cijele BLANŠIRANJE

FILTRIRANJE

HLAĐENJE

rezane

ODSJECANJE VRHOVA

INSPEKCIJA

ZAGRIJAVANJE

PUNJENJE (u ambalaţu)

TRANSPORT (pumpom)

grašak

REZANJE (POREĈNO)

DOZIRANJE NALJEVA

DEAERACIJA (Odzraĉivenje)

PRIPREMA AMBALAŢE

ZATVARANJE

STERILIZACIJA I HLAĐENJE

Slika 46. Shematski prikaz proizvodnje Steriliziranog povrća (graška i mahuna)

76

U prethodnoj shemi se pod pojmom ĉišćenje ne podrazumijeva komušanje, već se pretpostavlja oĉišćeno zrno uz ostatke komušine. Ĉišćenje moţe biti suho, mehaniĉko, s razliĉitim aspiratorima pomoću struje zraka, ili pomoću vode (flotacija). Sortiranje- razvrstavanje zrna po veliĉini • Najmanje: 5 mm • II. klasa : 5-7 mm • III. klasa : 7-8 mm • IV. klasa : 8-9 mm • V. klasa : > 9 mm Sortiranje se provodi u bubnjevima s otvorima razliĉitih veliĉina npr. u poĉetku su sitni otvori pa sve veći i veći. Razvrstavanje se provodi i po “stupnju zrelosti” na principu specifiĉne teţine – primjenjuju se otopine soli razliĉite koncentracije (najĉešće 9-11% ili 12-14%) te grašak s obzirom na stupanj zrelosti ima veću ili manju specifiĉnu teţinu. Sortiranje mahuna s obzirom na promjer • ZELENE MAHUNE do 7 mm • 7 – 9 mm • > 9 mm • ŢUTE MAHUNE do 5 mm • 5 – 7 mm • > 7 mm • Deblje mahune reţu se poprijeko Odsijecanje vrhova vrši se u ureĊajima u obliku bubnjeva s otvorima u koje upadaju mahune tako da im viri vrh, kojeg zatim reţu noţevi. I grašak i mahune se blanširaju. Kod graška se tako uklanjaju sluzave i gorke tvari, omekšava tkivo, inaktiviraju enzimi. Blanširanje se moţe provoditi i u vodi i u vodenoj pari. Ako se provodi u vodi, voda mora biti meka kako ne bi došlo do otvrdnjavanja zrna. Voda za naljev takoĊer mora biti omekšana. Pomiješaju se sol, voda i šećer, otopina se filtrira, pa zagrijava. Dodaje se vrući naljev jer se tako skraćuje faza zagrijavanja u sterilizaciji te se tako vrši i deaeracija. Provodi se ekshaustiranje tako da se prilikom zatvaranja ukloni zrak u što većoj mjeri. Duljinu sterilizacije uvjetuje dimenzija i materijal ambalaţe (ovisi o koeficijentu prijelaza topline). Doziranje naljeva je odreĊeno pravilnicima i standardima: kod graška je u 1 kg konzerve, 600 g graška i 400 g naljeva. Kod mahuna je to nešto drugaĉije (625 g cijelih, a 550-575 g narezanih mahuna u 1 kg konzerve).

77

KONZERVIRANJE KONCENTRIRANJEM Uklanjanje vode iz namirnica provodi se zbog razliĉitih razloga: -

Povećanja stabilnosti Smanjenja troškova skladištenja i transporta (zbog smanjenja volumena)

Procesi kojima se uklanja voda se nazivaju DEHIDRATACIJA, a dijele se na: -

Koncentriranje (udio vode u koncentriranoj namirnici 25 do 30%) Sušenje (udio vode u osušenoj namirnici ispod 10 %)

Uklanjanje vode se moţe provesti na više naĉina:    

Isparavanjem kod sušenja ili uparavanja Sublimacijom u postupku liofilizacije Kristalizacijom tijekom koncentriranja zamrzavanjem Difuzijom u membranskim filtracijama kao što su reverzna osmoza, ultrafiltracija

KONCENTRIRANJE UPARAVANJEM Koncentriranje tekućih prehrambenih proizvoda se najĉešće provodi uparavanjem u pravilu pri sniţenom tlaku tj. u vakuumu. Usprkos širokoj primjeni ovaj naĉin konzerviranja ima niz nedostataka: 1. 2. 3. 4.

Stvaranje taloga na mjestima izmjene topline na ogrjevnim tijelima Gubitak tvari arome Toplinsko oštećenje proizvoda PosmeĊivanje u tijeku procesa ili tijekom skladištenja

Osobito veliki problem kod uparavanja voćnih sokova je gubitak tvari arome koje odlaze sa suparom. On se djelomiĉno moţe nadoknaditi: -

Dodatkom svjeţeg soka u koncentrat (nepoţeljno jer se smanjuje suha tvar koncentrata, a sadrţaj arome se tek neznatno povećava), Rekuperacijom aromatiĉnih sastojaka iz supare, rektifikacijom i apsorpcijom te naknadnim dodatkom u koncentrat. Problem je što se vrlo hlapivi sastojci arome vrlo teško izdvajaju iz pare. To je razlog što je unatoĉ rekuperaciji gubitak tvari arome 40 i više posto.

78

Kod toplinski osjetljivih namirnica kao što su voćni sokovi potrebno je ostvariti koncentriranje u što kraćem vremenu na što niţim temperaturama. To je osobito vaţno za sokove koji sadrţe netopive ĉestice i koloide kao što su kašasti voćni sokovi. Uparavanje moţe biti : - u jednom stupnju - u više stupnjeva

Slika 47. Višestupanjska uparivaĉka stanica za koncentriranje voćnih sokova Prema prirodi ogrjevne površine isparivaĉi se mogu podijeliti: 1. s cijevnom grijalicom s prirodnom ili prisilnom cirkulacijom, - Vertikalne cijevi s uzlaznim filmom - Vertikalne cijevi s padajućim filmom 79

-

Koso poloţene cijevi Horizontalne cijevi

2. s ploĉastom grijalicom, 3. sa stacionarnom cijevnom ogrjevnom površinom i pokretnim filmom (tankoslojni isparivaĉi), 4. s cilindriĉnom ogrjevnom površinom, 5. sa stacionarnom konusnom ogrjevnom površinom, 6. s rotirajućom konusnom ogrjevnom površinom.

KONCENTRIRANJE ZAMRZAVANJEM Ovim postupkom su eliminirani neki nedostatci koncentriranja uparavanjem kao što su gubitak tvari arome i termiĉke degradativne promjene. Nedostatak ove metode je gubitak dijela otopljenih tvari s izdvojenim ledom te visoki proizvodni troškovi. Princip ove metode je u izdvajanju vode kristalizacijom u obliku leda, a zatim se led odvaja separacijom. Dva su osnovna naĉina ove metode: 1. Step freeze proces – sastoji se od pet sukcesivnih faza zamrzavanja vode pri sve niţim temperaturama uz izdvajanje vode centrifugiranjem. Uveden za koncentriranje sokova citrusa. 2. Grenco postupak – faza nukleacije i faza rasta kristala su odvojene, a umjesto centrifuga za izdvajanje leda se koristi kolona za ispiranje.

KONCENTRIRANJE MEMBRANSKIM PROCESIMA Klasiĉna filtracija se moţe definirati kao separacija dvije ili više komponenti (krutih ĉestica) iz tekuće ili plinovite faze. To znaĉi da se na porama filtra zadrţavaju ĉestice koje su veće od pora filtara. Membranskom filtracijom se na membrani zadrţavaju molekule ili ioni ovisno o njihovoj molekularnoj veliĉini. ULTRAFILTRACIJA (UF) – membranska filtracija kod koje je prolaz ograniĉen na molekule ĉija je molekulska masa najviše 500. Primjenjuju se tlakovi do 10 bara. REVERZNA OSMOZA ili HIPERFILTRACIJA (RO) podrazumijeva proces filtracije kroz semipermeabilnu membranu koja ne dozvoljava prolaz anorganskih iona i drugih dovoljno

80

malih molekula koje u otopini razvijaju znaĉajan osmotski tlak. Zbog toga se RO provodi pri vrlo visokim tlakovima 40 do 150 bara. Glavna razlika izmeĊu UF i RO je u strukturi i funkciji membrane. Kod RO voda kroz membranu prolazi procesom otapanja i molekularne difuzije kroz homogenu polimernu fazu. Kod UF kroz membranu prolaze molekule koje su manjih dimenzija od pora na membrani (princip sita).

Slika 48. Shematski prikaz membranskog procesa U tehnologiji bistrih voćnih sokova reverzna osmoza i nanofiltracija koriste se za koncentriranje bistrih voćnih sokova. MeĊutim, koncentracija suhe tvari koja se ovim metodama moţe ostvariti je samo do 30 %, pa se obiĉno koristi u kombinaciji s nekim drugim metodama koncentriranja. Mikrofiltracija se koristi za bistrenje bistrih voćnih sokova.

81

Slika 49. Shematski prikaz razliĉitih vrsta membranskih procesa

KONZERVIRANJE SUŠENJEM Sušenje je jedna od najstarijih i najraširenijih metoda konzerviranja. Moţe se provesti kao prirodno i kao umjetno. Prirodnim sušenjem se voda odstranjuje sunĉevim zraĉenjem i prirodnim strujanjem zraka, a umjetno sušenje se provodi pod nadziranim mikroklimatskim uvjetima. Sušenjem se iz hrane uklanja i hidratna i konstitucijska voda pa nastaju velike promjene, neke od njih su ireverzibilne. Oĉituju se smanjenjem moći rehidratacije, posmeĊivanjem koje ne nastaje djelovanjem enzima, gubitkom nekih vaţnih sastojaka kao što su tvari arome te razgradnjom termolabilnih sastojaka.

82

CILJ: dobiti proizvod porozne strukture, dobre moći rehidratacije sa što manje promijenjenim organoleptiĉkim svojstvima s obzirom na svojstva sirovine. Proces dehidratacije zrakom kod konstantnih uvjeta okoline se moţe podijeliti na period KONSTANTNE BRZINE i period PADAJUĆE BRZINE sušenja. Za vrijeme konstantne brzine sušenja uklonjena voda s površine se neprestano nadograĊuje kapilarnim tokom. Kraj tog perioda je onda kada dotok vode ne moţe omogućiti zasićenje površine. Materijale koji se podvrgavaju sušenju moţemo podijeliti na: Higroskopične materijale - parcijalni tlak vode postaje manji od tlaka para vode kod istog kritiĉnog sadrţaja vlage, sušenje se sastoji od tri perioda Nehigroskopične materijale - parcijalni tlak vode u njima jednak je tlaku para (ĉiste) vode, sušenje se sastoji od dva perioda

Slika 50. Shematski prikaz sušenja nehigroskopiĉnih i higroskopiĉnihh materijala sušenih u struji zraka konstantne temperature i vlaţnosti Prethodno navedene promjene koje nastaju tijekom sušenja nastaju uglavnom tijekom padajuće brzine sušenja, a ovise o temperaturi sušenja i sastavu samog materijala koji se suši. Najvaţniji kriterij za odreĊivanje uspješnosti procesa dehidratacije je sposobnost rehidratacije. Izraţava se kao rehidratacioni omjer i koeficijent rehidratacije. Masa ocijeĊenog rehidratiranog uzorka

Rehidratacioni omjer = ----------------------------------------------Masa osušenog materijala

83

Masa ocijeĊenog rehidratiranog uzorka

Koeficijent rehidratacije =------------------------------------------------Masa prije sušenja

PRIPREMA VOĆA I POVRĆA ZA SUŠENJE Priprema ukljuĉuje neke opće operacije kao što su: pranje, kalibriranje, rezanje, ljuštenje, usitnjavanje itd. Specifiĉni postupci su: blanširanje, sumporenje, sulfitiranje i dipovanje. Sumporenje ili suho sulfitiranje je tretiranje voća plinovitim SO2 u zatvorenim komorama tijekom nekoliko sati. Sulfitiranje se provodi uranjanjem voća u otopinu sumporaste kiseline (0,1-0,5 %) ili soli sumporaste kiseline. Navedeni postupci provode se u svrhu sprjeĉavanja posmeĊivanja (enzimskog i neenzimskog). U svrhu pospješivanja procesa dehidratacije kod nekih vrsta voća (šljive i groţĊe) vrši se prethodno kratkotrajno uranjanje u zagrijanu otopinu NaOH (0,5 %). Uranjanje se provodi u svrhu uklanjanja voštane ovojnice (tzv. kutikule). Taj postupak naziva se dipovanje. POSTUPCI I UREĐAJI ZA SUŠENJE S obzirom na prijenos topline i mase sušnice se mogu svrstati u adijabatske i kontaktne. ADIJABATSKE SUŠNICE: za grijanje i odvoĊenje pare sluţe vrući plinovi (zrak, dimni plinovi, pregrijana para). KONTAKTNE SUŠNICE: toplina se prenosi kroz metalne plohe koje su nosaĉi hrane pri sušenju, proces se vodi ili na zraku ili u vakumskim komorama pod sniţenim tlakom uz usisavanje i ukapljivanje razvijene supare. Sušnice mogu biti s infracrvenim, dielektriĉnim i mikrovalnim grijanjem, ali im je upotreba ograniĉena. Hrana se moţe sušiti i desikantima (silikagel, kalcij–kloridom i fosfor (V)– oksidom) koji sluţe uglavnom za dosušivanje u zatvorenoj ambalaţi.

84

Sušnica

Hrana koja se moţe sušiti

Vrsta

Tip

Adijabatska

komorni

ĉvrsta u komadićima

tunelski (s kolicima)

ĉvrsta u komadićima

kontinualni (s trakom)

ĉvrsta, kašasta, tekuća

rotirajući

ĉvrsta

pneumatski

ĉvrsta u komadićima ili granulama

s fluidiziranim slojem

ĉvrsta u komadićima ili granulama

s raspršivanjem

tekuća, kašasta

Otvoreni

tekuća, kašasta

Vakuumski

tekuća, kašasta

S policama (ploĉama)

ĉvrsta

S trakom

tekuća, kašasta

liofilizatori

ĉvrsta, tekuća, kašasta

S valjcima

Vakuumska

Upotrebljivost ureĊaja za sušenje (sušnica) Komorne sušnice - najjednostavnije su, u pravilu su diskontinuirane, sastoje se od jedne izolirane komore – prostora za smještaj materijala (obiĉno na lesama), ventilatora i grijaĉa.

Slika 51. Komorna sušnica

Tunelske sušnice - obiĉno su polukontinuirane, lese s pripremljenim voćem ili povrćem smještaju se i provode kroz sušnicu na kolicima. Sušenje moţe biti sustrujno (istosmjerno) i protustrujno.

85

Slika 52. Princip rada istostrujne tunelske sušnice

Slika 53. Princip rada protustrujne tunelske sušnice

Sušnica s trakom - Vrlo je sliĉna tunelskoj. Materijal se rasporeĊuje i transportira na perforiranim trakama od pletiva što omogućuje kontinuiranost procesa i dobar kontakt sa zrakom, dok se prebacivanjem s gornje na donju traku postiţe okretanje materijala i ujednaĉenost sušenja pojedinih dijelova proizvoda.

86

Slika 54. Princip rada sušnice s trakom Sušenje fluidizacijom - (u lebdećem sloju) primjenjuje se kao samostalni proces dehidratacije (sušenje materijala u granulama, manjih komadića, kristala) ili u sklopu tzv. višefaznih postupaka u kombinaciji s drugim jediniĉnim procesima u završnoj fazi dosušivanja i ohlaĊivanja. Princip: primjena struje zagrijanog ili odvlaţenog zraka takvih svojstava da se materijal podvrgnut dehidrataciji odrţava u lebdećem stanju iznad perforirane plohe i ujedno suši. Pneumatske sušnice - vlaţni materijal je suspendiran u struji zagrijanog zraka koji ga pokreće kroz ureĊaj za sušenje. To uzrokuje i veće brzine strujanja zraka nego kod sušenja fluidizacijom. Primjena pneumatske sušnice je kod materijala sliĉnih svojstava onima koji se suše fluidizacijom (npr. krumpirove granule ili pahuljice, sitni komadići mesa, sjemenke i sl.) Proces je kontinuiran i relativno brz.

Postupci koji se primjenjuju za dehidrataciju pojedinih vrsta tekućih i polutekućih namirnica:        

sušenje raspršivanjem, sušenje na valjcima, sušenje u vakuumu, liofilizacija, Birsov postupak, UTAG postupak, sušenje nadimanjem, sušenje pomoću pjene.

87

Sušenje raspršivanjem - najrašireniji postupak za sušenje namirnica u vidu otopina, suspenzija ili kaše. Prednosti:  velika površina na kojoj se vrši izmjena tvari i topline tj. kratko vrijeme operacije (nekoliko sekundi),  relativno niska temperatura proizvoda u odnosu na relativno visoku temperaturu ulaznog zraka,  materijal se dehidratira tako da ne dolazi u dodir s toplom metalnom površinom,  pulverzirani proizvod je stabilan i prikladan za rukovanje i transport,  ekonomiĉnost i mogući veliki kapaciteti.

Sastoji se od ĉetiri stupnja: 1. Raspršivanje namirnica (atomizacija) 2. Ostvarivanje kontakta raspršene namirnice sa zrakom kojim se vrši dehidratacija 3. Isparivanje vode iz raspršenih kapljica 4. Odvajanje osušenog praha od izlazećeg zraka

Slika 55. Sušenje raspršivanjem

Sušenje na valjcima - koristi se za sušenje tekućih, polutekućih i najĉešće kašastih proizvoda (npr. dehidrirana djeĉja hrana). Sušenje se provodi kod atmosferskog tlaka ili u vakuumu na jednom ili više šupljih valjaka, unutar kojih cirkulira ogrjevni medij (para ili vruća voda). Da ne bi došlo do nabiranja osušenog materijal pri struganju na valjcima, proizvod treba ohladiti i ukrutiti dok je još na valjku, proizvod je u obliku pahuljica. Postupak nije prikladan za sušenje proizvoda koji sadrţe šećere (ljepljivost). 88

Slika 56. Sušenje na valjcima Sušenje nadimanjem - modifikacija sušenja u vakuumu, primjenjuje se za guste tekuće ili polutekuće namirnice koje sadrţe preteţno topljivu suhu tvar. Karakteristike:  Postiţe se fina porozna ili otvorena struktura.  Izlazi vodena para, a uklopljeni zrak uvjetuje nastajanje ekspandirane strukture.  Volumen mase povećava se za oko 20 puta. Uspješno se primjenjuje za sušenje soka naranĉe. Sušenje u pjeni - noviji postupak dehidratacije tekućih i polutekućih namirnica. Karakteristike:  PrevoĊenje tekuće i polutekuće hrane u stabilnu pjenu koja se u vidu tankog sloja suši zagrijanim zrakom kod atmosferskog tlaka.  Koriste se tekućine sa minimalno 20 % suhe tvari.  Za dobivanje pjene upotrebljavaju se sredstva za upjenjavanje (monogliceridi viših masnih kiselina) u koncentraciji od 0,1 – 4%.  Upjenjavanje se provodi pomoću netoksiĉnih plinova (ugljiĉni dioksid, dušik) koji se inkomporiraju u namirnicu intenzivnim miješanjem u ureĊaju.  Volumen pjene treba se povećati bar 1,5 do 2 puta.  Pjena se nanosi na traku ili perforirane lese u tankom jednoliĉnom sloju. Nedostatak: mali kapaciteti i visoki troškovi, moţe se primijeniti u sušenju voćnih sokova.

89

LIOFILIZACIJA Liofilizacija je postupak sušenja namirnica u zamrznutom stanju. Obuhvaća operacije zamrzavanja i dehidratacije (sublimacijom i desorpcijom) te kondicioniranja. Prednosti liofilizacije: -

Povećava trajnost proizvoda,

-

odrţanje strukture i vanjskog oblika,

-

dobra topljivost proizvoda u prahu,

-

dobra rekonstrukcija,

-

porozna struktura podesna za bubrenje,

-

neznatne promjene boje, arome i okusa,

-

minimalan gubitak vitamina,

-

moguće je odstranjivati vodu i iz osjetljivih materijala.

PRINCIP LIOFILIZACIJE: iz prethodno zamrznutog proizvoda voda se uklanja sublimacijom leda. To se realizira podvrgavanjem zamrznutog proizvoda djelovanju topline pod odgovarajućim podtlakom (vakuumom). Kristali leda kod namirnica sa staniĉnom strukturom moraju biti manji od dimenzija stanice kako bi se sprijeĉilo kidanje staniĉnog tkiva, dok kod kašastih i tekućih namirnica kristali trebaju biti što veći. Voda sadrţana u proizvodu podvrgnutom liofilzaciji uklanja se u dva stadija. U primarnoj dehidrataciji (stadij sublimacije) uklanja se voda u vidu leda (tzv. slobodna voda). Zagrijavanjem zaleĊenog proizvoda dolazi do neposredne sublimacije kristala leda, voda se ne pojavljuje u tekućem stanju. Materijal se dehidratira i poprima finu poroznu srukturu. Tijekom ove faze proizvod mora ostati zamrznut, zagrijavanje treba provoditi tako da se u materijalu konstantno odrţava niska temperatura koja rezultira iz ravnoteţe izmeĊu koliĉine dovedene topline i one potrebne za sublimaciju. Proces završava trenutkom išĉezavanja leda. U sekundarnoj dehidrataciji (stadij izotermne desorpcije) uklanja se kapilarna voda ili ona koja nije bila izdvojena u vidu leda, zagrijavanjem proizvoda na +30°C do +60°C pod vakuumom. Proces desorpcije je kontinuiran i s fizikalnog stajališta nema završne toĉke.

90

PROIZVODNJA VOĆNIH SOKOVA Voćni sokovi i njima srodni proizvodi su jedna od najznaĉajnijih skupina voćnih preraĊevina s prehrambenog i gospodarskog stajališta. Voćni sokovi mogu se podijeliti prema odreĊenim fizikalnim svojstvima ili prema naĉinu proizvodnje.

BISTRI sokovi su kristalno bistri, prave otopine. Sadrţe kristaloide topive u vodi. Nema nikakvog taloţenja. Tipiĉan bistri sok je sok od jabuke ili višnje. MUTNI sokovi ili opalescentni – mogu biti prisutne koloidne ĉestice ili manji suspenzoidi koji se ne taloţe. Tipiĉan mutni sok je sok od naranĉe. KAŠASTI sokovi su po svom sastavu najsliĉniji izvornoj sirovini, nalaze se i suspenzoidi koji se djelomiĉno mogu taloţiti. Tipiĉan kašasti sok je sok od marelice (tvari boje karotenoidi). Kristaloide ĉine šećeri, kiseline, mineralne tvari, vitamini, tvari boje (npr. antocijani). Suspenzoidi su dijelovi staniĉnog tkiva, membrana, celuloze, hemiceluloze, potopektin, karotenoidi, klorofil…

Danas se u tijeku sezone dospijeća voća u većini sluĉajeva vrši prerada u tzv. poluproizvod ili meĊuproizvod. To moţe biti sirovi ili matiĉni sok koji se privremeno skladišti u aseptiĉnim uvjetima ili se moţe koncentrirati uz rekupraciju arome. SIROVI SOK je poluproizvod koji se dobiva tiještenjem svjeţeg ili zamrznutog voća ili pulpe, kemijski konzerviran. Upotrebljava se za proizvodnju sirupa i koncentriranog voćnog soka ili za proizvodnju ţelea. 91

MATIĈNI SOK je poluproizvod dobiven tiještenjem svjeţeg ili zamrznutog voća, konzerviran pasterizacijom. Ima širu primjenu nego sirovi sok i sluţi za proizvodnju bistrih i mutnih sokova. NEKTAR – korigirani voćni sok u kojem je dio suhe tvari voća nadomješten šećernim sirupom, proizvodi se iz kaše koja moţe biti konzervirana termiĉki ili smrzavanjem.

Slika 57. Nektar sokovi pakirani u uobiĉajenu ambalaţu SIRUPI - proizvodi dobiveni na bazi voćnog soka i šećera sa 65-67% suhe tvari. Mogu sadrţavati 5% suhe tvari voća u suhoj tvari, a ostalo su šećeri i kiseline (limunska, vinska).

Slika 58. Voćni sirupi pakirani u uobiĉajenu ambalaţu

92

PRIKLADNOST NEKOG VOĆA ZA PROIZVODNJU ODREĐENE VRSTE SOKA (bistrog, mutnog ili kašastog) OVISI PRIJE SVEGA O BILJNIM PIGMENTIMA, NOSITELJIMA SVOJSTVENE BOJE TOGA VOĆA. Na primjer voće ĉija boja potjeĉe od tvari topljivih u vodi kao što su antocijani ili flavonoidi prikladni su za proizvodnju bilo kojeg bilo kojeg tipa soka, iako se u pravilu proizvode bistri sokovi. To su npr. višnja, malina, kupina, borovnica, ribizl, jabuka… U sokovima tih vrsta voća i nakon bistrenja i filtracije sadrţana je izvorna boja, što nije sluĉaj kod marelice, naranĉe ili rajĉice. Budući da tvari boje marelice ili naranĉe, karotenoidni pigmenti nisu u vodi topljivi, te se odvajaju pri filtraciji, iz tih vrsta voća se proizvode samo mutni odnosno kašasti sokovi.

PRIHVAT SIROVINE

PRANJE I PROBIRANJE

MLJEVENJE

OBRADA ENZIMIMA

PREŠANJE

BISTRENJE I DEPEKTINIZACIJA

CENTRIFUGIRANJE

CENTRIFUGIRANJE

IZDVAJANJE AROME

FILTRIRANJE

BISTRENJE (DEPEKTINIZACIJA)

CENTRIFUGIRANJE

DEAERACIJA (ODZRAĈIVANJE)

FILTRIRANJE

PASTERIZACIJA (HLAĐENJE)

KONCENTIRANJE SKLADIŠTENJE U ASEPTIĈNIM UVJETIMA

Koncentrat arome

RAZRJEĐIVANJE

Koncentirani sok

Slika 59. Shema proizvodnje bistrih, mutnih i koncentriranih sokova od jabuĉastog voća

SKLADIŠTENJE U CISTERNAMA BISTRENJE (FILTRIRANJE

PASTERIZACIJA

PUNJENJE U AMBALAŢU (aseptiĉno ili uz naknadnu past.)

Mutni sok

Bistri sok

93

Postupci proizvodnje voćnih sokova bitno se razlikuju ovisno o tome proizvode li se bistri, mutni, kašasti ili koncentrirani sokovi. Proizvodnja bistrih sokova temelji se na operacijama kojima je cilj uklanjanje netopivih ĉestica i razgradnja sastojaka koji rezultiraju mutnoćom kao što je pektin. Upravo razgradnjom pektina (depektinizacijom) smanjuje se viskoznost i omogućuje odvajanje netopljivih ĉestica taloţenjem, centrifugiranjem i /ili filtriranjem. Nasuprot tome, u proizvodnji mutnih i osobito kašastih sokova nastoji se zadrţati što jednakomjernija raspodjela ĉestica mutnoće u soku i smanjiti mogućnost njihovog taloţenja. To se ostvaruje stabilizacijom sloţenog sustava kakav je sok – oĉuvanjem pektina u soku, a time i veće viskoznosti te homogeniziranjem soka. Naime pektin djeluje kao stabilizator polidisperznog sustava spreĉavajući taloţenje drugih ĉestica i povećava stabilnost tog koloidnog sustava. POSTUPCI TIJEKOM PRERADE VOĆA U BISTRE I KAŠASTE SOKOVE  PRANJE - Sirovina najprije ide u strojeve za pranje i druge vrste ĉišćenja npr. skidanje peteljki. Nije potrebno sortiranje iako se ponekad provodi. Strojevi za pranje mogu biti sa ĉetkama (mrkva, naranĉa), valjcima, bubnjem…  TRANSPORT - Transport do strojeva za pranje ovisi o vrsti voća i kapacitetu. Tu je poţeljno primijeniti hidrotransport, osobito za jabuke, uglavnom kod većih kapaciteta. GroţĊe je osjetljivo na transport (ne smije zapoĉeti fermentacija).  PROBIRANJE – ovisi o vrsti voća  PRIMARNA TOPLINSKA OBRADA provodi se kod kašastih sokova i bistrih ukoliko se proizvode od voća koje sadrţi antocijane. Podrazumijeva zagrijavanje voća na oko 85˚C u svrhu olakšavanja pasiranja i inaktivacije enzima. Tako se sprjeĉava degradacija boje uzrokovana enzimima, prvenstveno oksidazama (PPO). Kod proizvodnje soka od groţĊa, crveno groţĊe ide na primarnu termiĉku obradu, a bijelo ne. Naime, kod povišene temperature poboljšana se ekstrakcija boje tj. antocijana koji se nalaze u vakuolama; termiĉkom obradom pregrade se degradiraju i razaraju, te je bolja ekstrakcija pigmenta u sok. Toplinskom obradom inaktivira se enzim antocijanaza. Iako se toplinskom obradom razgraĊuje i dio samih pigmenata, vaţnije je inaktivirati antocijanazu. IZNIMKA: sok od jagode koji se u pravilu provodi kao kašasti sok. Njenu boju je vrlo teško saĉuvati, vrlo je osjetljiva na toplinsku obradu. Zato se pri proizvodnji smrznute voćne kaše od jagode ne provodi se toplinska obrada, nego se dodatkom kiseline sniţava pH te inaktiviraju enzimi.

94

 OBRADA ENZIMIMA PRIJE PREŠANJA kako bi se pospješila ekstrakcija soka tijekom prešanja. TakoĊer se nastoji olabaviti struktura tkiva da bi dobili što bolje iskorištenje. U tu svrhu se razgraĊuju odreĊeni makromolekularni spojevi koji se nalaze u membranama te se vrši obrada sa tzv. maceracijskim enzimima (pektolitiĉki i celulolitiĉki) kojima se osim pektinskih tvari djelomiĉno razgraĊuje i celulozna odnosno hemicelulozna molekula. Ovaj postupak odvija se pri temperaturi 50-55˚C tijekom 1-2 sata. Klasiĉna depektinizacija koja se vrši u proizvodnji bistrih sokova radi se nakon prešanja.  PREŠANJE I PASIRANJE: kod bistrih sokova sok se cijedi pomoću preša, a kod kašastih pasiranjem. Kod voća ĉvrste teksture (jabuka, kruška) prije prešanja primjenjuju se razliĉiti mlinovi ili dezintegratori. Najĉešće mlin ĉekićar, a veliĉina otvora na perforiranoj ploĉi koja ograĊuje mlin ovisi o ĉvrstoći tkiva, što je ĉvršća, to je otvor manji. Moţe posluţiti i mlin sa strugaĉima (noţevi na valjku smješteni paralelno i rotiraju. Na njih padaju plodovi koji se usitnjavaju). Koriste se za jezgriĉavo voće (jabuka ili dunja). Kod koštuniĉavog voća potrebno je prije prešanja provesti otkoštiĉavanje npr. kod bresaka. Kod višnje se vrši djelomiĉno drobljenje koštice kako bi se ekstrahirao amigdalin. Kod proizvodnje kašastih sokova primjenjuje se sustav pasirki, a kod bistrih moguće je korištenje pasirke samo za odvajanje koštica. VRSTE PREŠA KOJE SE KORISTE U PROIZVODNJI VOĆNIH SOKOVA: 1. Hidrauliĉne, mogu biti vertikalne i hoizontalne. Sastoji se od filterskog platna izmeĊu kojeg je smještena sirovina, a sve je uĉvršćeno okvirima. To su šarţni postupci.

(b) (a)

Slika 60. Hidrauliĉne preše 2. Bucherove preše – velike horizontalne hidrauliĉne preše, diskontinuirane su, sastoje se od klipa koji tlaĉi masu na perforirane rešetke kroz koje izlazi usitnjena masa voća. 95

Slika 61. Velika Bucher preša 3. Horizontalna pneumatska preša u sredini cilindra je gumena cijev u koju se tlaĉi zrak. IzmeĊu tog cilindra i cijevi umeće se voćna kaša i kako se ta gumena cijev širi, tako se cijedi sok

Slika 62. Pneumatska preša

96

4. Vijĉane preše sastoje se od puţnice koja tlaĉi masu na zid cilindra i istiskuje sok. To su kontinuirane preše. 5. Trakaste preše - cijeĊenje se vrši izmeĊu dviju traka od kojih je jedna pokretna, izmeĊu njih se ubacuje dezintegrirana voćna masa. Iznad trake su valjci koji ju tlaĉe.

 BISTRENJE U svrhu bistrenja kod proizvodnje bistrih sokova najprije se provodi depektinizacija koja ima za cilj: 1. Destabilizirati polidisperzni sustav 2. Ukloniti funkciju pektina kao zaštitnog koloida 3. Smanjiti viskoznost 4. Olakšati separaciju netopivih ĉestica •   

Depektinizacija se moţe ostvariti: Enzimatski pomoću pektolitiĉkih enzimi Pomoću agenasa (npr. kiseline) Kombinacijom ovih dvaju postupaka

Postupak se provodi u spremnicima za depektinizaciju. Ovisno o koncentraciji u kojoj se dodaju enzimi vrijeme djelovanja je 1 – 2 sata, a optimum djelovanja je 50°C.

Slika 63. Princip djelovanja pektolitiĉkih enzima Pektin ima negativni naboj i okruţuje molekulu proteina koja ima pozitivan naboj – stabilna pektinska suspenzija. Nakon obrade pektolitiĉkim enzimom, dio molekule se razgradi i dolazi do stvaranja nakupina preko elektrostatske privlaĉnosti. Aglomeracijom ĉestica dolazi do povlaĉenja dugih ĉestica mutnoće kao suspenzoida i izdvajanja u obliku taloga.

97

Ubrzavanje taloţenja postiţe se dodatkom agensa kao što su:  ţelatina, kazein koji imaju pozitivan naboj  tanin koji ima negativan naboj

Talog koji nastane uklanja se: • •

Sedimentacijom i dekantiranjem Centrifugiranjem

To je gubo bistrenje i vrši se prije pasterizacije i skladištenja matiĉnog soka. Za potpuno bistrenje nuţno primijeniti i filtraciju uz centrifugalne separatore. U proizvodnji sokova najĉešće se primjenjuju okvirni filtri uz pomoćna sredstva za filtraciju kao što je dijatomejska zemlja. Ovi filtri rade pod predtlakom tako da pumpa tjera sok kroz barijeru.

98

Slika 64. Ploĉasti filter

Slika 65. „Filtar kolaĉ“ zaostao nakon filtriranja Nasuprot njima vakuum filtri rade s podtlakom (u unutrašnjosti je podtlak koji odsisava tekućinu).

99

Slika 66. Rotacijski vakuum filtar U novije vrijeme koristi se ultrafiltracija.

 UKLANJANJE TARTARATA (soli vinske kiseline) prilikom proizvodnje soka od groţĊa je vaţno radi spreĉavanja naknadnog zamućivanja i stvaranja taloga. Osobito kod koncentriranja jer se povećava njihova taloţivost.

• • •

Izdvajanje tartarata se moţe postići: Depektinizacijom (smanjenjem viskoznosti) HlaĊenjem (smanjuje se topivost – brţa kristalizacija) Dodatak “centara kristalizacije”, tartarata u obliku finog praha

 HOMOGENIZACIJA omogućuje što jednoliĉniju raspodjelu netopivih ĉestica u viskoznoj tekućini, provodi se u homogenizatorima i koloidnim mlinovima. Budući da je kod kašastih sokova vaţna viskoznost, vrši se inaktivacija pektolitiĉkih enzima kako bi se zadrţao pektin. Mogu se dodati i sredstva za povećanje viskoznosti, hidrokoloidi (agar-agar, karagen, metil celuloza, brašno rogaĉa itd).  PASTERIZACIJA I PUNJENJE Danas se uglavnom koristi HTST (high temperature short time) i flesh pasterizacija. Prilikom pasterizacije bistrih sokova koriste se ploĉasti pasterizatori bez obzira puni li se vruće ili u aseptiĉnim uvjetima. 100

Ukoliko se provodi punjenje u aseptiĉnim uvjetima, sve cisterne i armatura (cijevi, ventili) moraju bit sterilni (sterilizacija vodnom parom). U cijevi se uvodi pasterizirani i ohlaĊeni sok (kako ne bi došlo do neenzimskog posmeĊivanja). Cisterne moraju imati posebne filtre kroz koje ne ulazi vanjski zrak tzv. EK filtri ili filtri sa sumpornom kiselinom. Kod punjenja soka mora biti sterilizirana i ambalaţa, obiĉno pomoću H2O2 (35% zagrijan na temperaturu 80-85°C). PROIZVODNJA SOKOVA OD AGRUMA

1 .

2

Slika 67. Shema proizvodnje sokova od agruma Od agruma se u pravilu proizvode mutni sokovi, nema usitnjavanja, drobljenja niti prešanja kao kod drugog voća. Osnovne razlike su u ekstrakciji soka. OSNOVNI POSTUPCI U DOBIVANJU SOKA OD AGRUMA: Pranje se vrši radi odstranjivanja insekticida i mikroorganizama sa plodova. Pranje se vrši najprije s vodom u koju je dodan deterdţent, a zatim ispire s ĉistom vodom. Izdvajanje eteričnih ulja koja se nalaze u kori citrusa, a nije poţeljno u soku jer je podloţno oksidaciji i narušava kvalitetu samog soka.

101

Slika 68. GraĊa kore agruma Flavedo je ţuto-naranĉasti dio kore kojem boju daju pigmenti karotenoidi. U flavedu se nalaze male mješinice s eteriĉnim uljima (naranĉa, limun). Albedo je bijeli dio kore, sadrţi znaĉajan udio pektinskih tvari (4%), glavna je sirovina za dobivanje pektina. Postoje 2 naĉina odvajanja eteriĉnih ulja: -

Europski naĉin Ameriĉki naĉin

U europskom pristupu izdvajanje eteriĉnih ulja provodi se prije ekstrakcije samog soka, odmah nakon pranja. Izdvajanje eteriĉnih ulja vrši se pomoću ureĊaja koji perforiraju koru, struţu je ili bodu (izgledaju kao pile koje vibriraju). Ulje izlazi iz mješinica, tuševi iznad tog ureĊaja ispiru ulje vodom. Dobiva se emulzija ulja i vode. Centifugiranjem se izdvoji ulje, a iz njega se izdvajaju voštane tvari, terpeni, seskvi terpeni i upotrebljava se u prehrambenoj industriji i kozmetici. Nakon toga slijedi ekstrakcija soka iz plodova. U ameriĉkom se pristupu odmah nakon pranja vrši ekstrakcija soka, tako da sok sadrţi i eteriĉna ulja iz kore. S obzirom da su eteriĉna ulja lako hlapiva, izdvajaju se destilacijom. Sok se zagrijava na oko 52˚C te isparavaju eteriĉna ulja zajedno sa oko 3-6 % soka. Nakon hlaĊenja, kondenzat se podvrgava centrifugiranju kako bi se odvojila uljna faza od vodene. Vodeni dio (sok) se vraća nazad u proizvodnju i miješa sa preostalim sokom. Ekstrakcija soka - Sok se ne dobiva dezintegracijom cijelog ploda, nego pomoću posebnih ureĊaja tzv. ekstraktora, tako da ne dolazi do drobljenja kore. Prije ekstrakcije provodi se sortiranje voća po veliĉini zbog izgleda samog ekstraktora.

Plod se nakon sortiranja reţe na polovice koje upadaju na udubljenja u ekstraktoru. Iznad udubljenja na bubnju postoje mehanizmi koji rotiraju i ulaze u meso ploda te dolazi do istiskivanja soka. Takav sok sadrţi puno voćnog mesa koje se zatim odvaja na sitima ili pasiranjem.

102

Iskorištenje na soku je 35-40% (u groţĊu 80%, jabuci 70%). Meso se moţe upotrijebiti za proizvodnju dţema. Kora se upotrebljava za: 1. Proizvodnju “baza” za dobivanje gaziranih napitaka 2. Za dobivanje pektina 3. Kao stoĉna hrana (suši se i melje) 4. Moţe se privremeno konzervirati i sluţiti za kandiranje 5. Za proizvodnju dţemova Homogenizacija se moţe provesti prije deaeracije, ali nije preporuĉljiva, jer se stvaraju aglomerati koji flokuliraju i taloţe se. Deaeracija kod sokova od agruma je vaţna jer otopljeni kisik sniţava koliĉinu vitamina C i uzrokuje uništavanje tvari arome. Koncentriranje sokova agruma obiĉno se provodi uparavanjem ili koncentriranjem zamrzavanjem. KONCENTRIRANJE VOĆNIH SOKOVA Stupanj koncentriranja ovisi o vrsti voća:  Bistri jabuĉni ili groţĊani sok koncentrira se na 65-70% suhe tvari  Bobiĉavo, osjetljivo voće (kao jagoda) na 45% suhe tvari  Agrumi, citrus voće 42-max 56 % suhe tvari ekstrakcijom na posebnim ureĊajima

Kod koncentriranja uparavanjem dolazi do gubitka tvari arome – estera, aldehida i ketona, eteriĉnih ulja tj. lako hlapivih spojeva. Kako bi se smanjili gubici, nastoji se rekuperirati i koncentrirati aroma. Kombiniraju se isparne stanice s hvataĉima arome. Arome se koncentrira tako da se ispari odreĊena koliĉina vode, razliĉita za razliĉita voća: •

Za koncentrat jabuke potrebno je ispariti 15%

•

Za koncentrat višnje potrebno ispariti 30%

Kada se proizvodi sok, dodaje se koncentrat aroma. Konentriranu aromu mora se skladištiti pri niskim temperaturama kako ne bi došlo do hidrolitiĉke razgradnje. Naime, u koncentratu arome najviše se izdvaja etanol od svih tvari arome koje su u tragovima. O stupnju

103

koncentriranja i udjelu etanola ovisi stabilnost arome – što je više etanola, veća je stabilnost arome (što manje vode).

•

HVATAĈI AROME

Rektifikacijske i destilacijske kolone s deflegmatorom i nisko hlaĊeni kondenzator.

Slika 69. Kotao s deflegmatorom Isparne stanice se rade na principu visoke temperature i kratkog vremena zadrţavanja.

PROIZVODI NA BAZI PEKTINSKOG GELA U spomenutu skupinu proizvoda ulaze marmelada, dţem i ţele. Da bi moglo doći do ţeliranja šećer, kiselina i pektin moraju biti u odreĊenom omjeru. Poţeljni pH je od 2,8-3,2, ne smije biti veći od 3,4 niti manji od 2,2. Koncentracija kiseline postiţe se dodatkom limunske kiseline. Potrebno je znati pH voća da bi se moglo izraĉunati koliĉinu kiseline koju je potrebno dodati. Šećer se dodaje tako da mu je koncentracija 60-65%, a najmanje 50%. Šećer koji se dodaje utjeĉe na ĉvrstoću pektinskog gela, stabilnost proizvoda i na oĉuvanje tijekom kuhanja jer se aroma veţe za šećer. Od šećera se najĉešće dodaju saharoza, glukoza, fruktoza, glukozni sirup. Ako se doda previše šećera i ne provede dovoljno kuhanje, moţe doći do kristalizacije na površini. Ako se dodaje glukozni sirup ili glukoza, onda se kombiniraju sa saharozom. Pektin se dodaje u koncentraciji ovisno o koliĉini pektina u voću, što ovisi o sorti i stupnju zrelosti voća. U nezrelom voću nalazi se protopektin koji se razgraĊuje tijekom zrenja i uzrokuje mekšanje voća. Pektin se dodaje u koncentraciji od 0,2-1%. Najĉešće se koriste visokoesterificirani pektini (stupanj esterifikacije iznad 50%).

104

Visokoesterificirani pektini dijele se na sporo i brzo ţelirajuće 1. Sporo ţelirajući – pH optimum od 3,05-3,15 2. Brzo ţelirajući - pH optimum od 3,35 – 3,45 Kod proizvodnje marmelade poţeljnije je sporo ţeliranje kako bi se marmelada mogla napuniti u staklenke prije nego ţelira. Kod Ċemova se mogu koristiti i brzo ţelirajući jer im tekstura nije tako ĉvrsta Niskoesterificirani pektini imaju šire podruĉje djelovanja (pH 1,8-6,5), ĉvrsti gel daju uz dodatak Ca iona tako da se moţe varirati koncentracija kiseline i šećera. Uglavnom se koriste za marmelade za dijabetiĉare. Ca ioni dodaju se u obliku CaCl2.

Kakvoća pektinskog preparata se oznaĉava sa stupnjem ţeliranja. •

Poţeljan je stupanj ţeliranja 180-250

Standardna ĉvrstoća pektinskog gela je 50 g/cm2.

VOĆNI ŽELE Proizvod dobiven ukuhavanjem svjeţe iscijeĊenog ili polupreraĊenog voćnog soka s dodatkom šećera. Prema Pravilniku ţele mora sadrţavati najmanje 67% suhe tvari, od toga 6% mora potjecati od voća. •

CILJ: što bolje saĉuvati boju i aromu izvorne sirovine i postići ĉvrstoću koja je potrebna

Za proizvodnju ţelea se moţe koristiti razliĉito voće, a mogu biti proizvedeni iz mješavine voća. Nuţno je voditi brigu o koliĉini kiselina i pektina u voću. Šećer se uvijek mora dodavati. Ako se koriste jabuka, groţĊe, limun, kisele kupine, oni imaju dovoljno pektina i nije ga potrebno dodavati dok jagodama, marelicama treba dodati pektin. Najpoţeljnije vrste voća su one s izraţenom karakteristiĉnom bojom i aromom koja će ostati saĉuvana tijekom proizvodnje.

105

PRIPREMA ŢELEA 1. Ukuhavanje voća u manjoj koliĉini vode, ako je krupno potrebno ga je usitniti. Kuha se u posudama s duplim dnom. 2. Pasiranje – odmah nakon kuhanja 3. Bistrenje, taloţenje, filtriranje, centrifugiranje. 4. Dodavanje šećera, kiseline i pektina te kuhanje do ţeljene ĉvrstoće gela i suhe tvari ( suha tvar mjeri se refraktometrom). Kuhanje se provodi u vakuumu kako ne bi došlo do degradacije boje i arome te se još vruće puni u ambalaţu. Takav ţele mora stajati 24 sata bez potresanja jer svako pomicanje moţe destabilizirati strukturu.

MARMELADA Ţelirani proizvod dobiven ukuhavanjem svjeţih ili polupreraĊenih procijeĊenih plodova voća s dodatkom šećera i šećernog sirupa. Minimalni udio suhe tvari je 67%, od toga najmanje 7% mora biti iz voća. Uglavnom se proizvodi iz kaše. Ona je homogeni proizvod, ĉvrste strukture, maziva, ali se moţe i rezati. Za nju je karakteristiĉno da moţe biti iz jedne ili više vrsta voća. Moţe se proizvesti iz smrznute ili kemijski konzervirane pulpe. Ukoliko je pulpa konzervirana sa SO2 najprije ga je potrebno ukloniti (kuhanjem pri sniţenom tlaku). •

MARK je dezintegrirano, blanširano i propasirano voće. Ukoliko je konzervirano sa SO2 maksimalna koncentracija SO2 smije biti 0,2%.

•

PULPA se sastoji od cijelih plodova voća. Ukoliko je konzervirana sa SO2 maksimalna dozvoljena koncentracija je 0,25%.

PRIPREMA MARMELADE Prvo se kuha voćna masa sa šećerom. Pred kraj kuhanja dodaje se pektin i kiselina kako tijekom kuhanja ne bi došlo do pretjerane hidrolize pektina u prisutnosti kiselina. Prekidom kuhanja (kad se postigne odgovarajuća koncentracija suhe tvari) vruć proizvod puni se u ambalaţu, zatvara i hladi. Ponekad se proizvod zaštićuje s kemijskim sredstvima (mravlja kiselina ili kalijev sorbat).

106

DŽEM Ţelirani proizvod dobiven ukuhavanjem svjeţih, smrznutih ili polupreraĊenih cijelih plodova voća ili dijelova voća s dodatkom šećera ili šećernog sirupa. Ti dijelovi voća moraju biti vidljivi – tekstura nije homogena. Dţem se uvijek radi od jedne vrste voća. Ako se radi o krupnijem voću npr. breskvama, treba ih oguliti i usitniti. Dodatak šećera ovisi o udjelu šećera u voću i nakon što se doda šećer, provodi se kuhanje u posudama koje se zagrijavaju parom. Zatim se dodaju kiseline i pektin. Pektin je teško topiv, pa postoji opasnost od stvaranja grudica. Zato se on ili otapa u vodi ili izmiješa sa šećerom.

Moţe se provesti i kuhanje u vakuumu, prednosti su: • • • •

Niţa temperatura Skraćeno vrijeme Oĉuvanje boje i arome Sprijeĉeno zagaranje mase

Glavne razlike izmeĊu marmelade i džema •

Marmelada se obiĉno dobiva iz marka, moţe biti od jedne ili više vrsta voća, homogene je teksture. To je ĉvrsto ţelirani proizvod.

•

Dţem se proizvodi iz pulpe, iskljuĉivo iz jedne vrste voća, sadrţi cijele ili dijelove plodova u ujednaĉenoj ţeliranoj masi i spada u tzv. slabije ţelirane proizvode.

PEKMEZ – ţelirani proizvod bez dodatka šećera ili uz dodatak do 20%. Mane marmelade: 1. Kristalizacija šećera dogaĊa se u sluĉaju neadekvatnog odnosa glukoze i fruktoze. Naime, saharoza se tijekom kuhanja djelomiĉni invertira (poţeljno je da 30% invertira). Ako u tijeku proizvodnje nije došlo do inverzije (potrebna je kiselina, optimalna temperatura i vrijeme kuhanja), doći će do kristalizacije. Ako su temperature kuhanja preniske, takoĊer dolazi do kristalizacije. 2. Sinereza je izdvajanje tekućine na površinu. DogaĊa se ako je bio neadekvatan dodatak pektina, preniska koncentracija pektina i šećera, neadekvatan pH, predugo kuhanje ili prenaglo hlaĊenje. 107

3. Pojava plijesni je posljedica izdvajanja vode na površinu, ako je nedovoljno ĉista ambalaţa ili nedovoljna pasterizacija.

KOMPOTI Proizvodi dobiveni od pripremljenih cijelih ili sjeĉenih plodova voća, prelivenih šećernim sirupom, konzervirani toplinom u hermetiĉki zatvorenoj ambalaţi. Moţe biti od jedne vrste voća ili miješani kompot. Svako voće zahtjeva posebne tehnološke uvjete: optimalni stadij zrelosti ( u sluĉaju prezrelih plodova došlo bi do raspada strukture plodova), što aromatiĉnije sorte ujednaĉene veliĉine i boje, npr. breskve sa ţutim mesom i bez crvenog dijela uz košticu. Kruške se beru blago nezrele i dozrijevaju u skladištu (2 tjedna 1-2°C + 5-7 dana 21-22 °C da se ne bi dobila kamena struktura). Brašnasta struktura breskve moţe se dobiti skladištenjem na niskim temperaturama još nedovoljno zrelog voća.

108

Višnja,trešnja,šljiva

Jabuka,kruška,dunja

Breskva,marelica

PRIHVAT (sirovine)

PRIHVAT

PRIHVAT

PROBIRANJE

PROBIRANJE

PROBIRANJE

SORTIRANJE

SORTIRANJE

SORTIRANJE

PRANJE

PRANJE

OTKOŠTIĈAVANJE

GULJENJE (mehaniĉko)

INSPEKCIJA

Sijeĉenje i uklanjanje sjemene loţe

SIJEĈENJE NA POLOVICE I OTKOŠTIĈAVANJE GULJENJE (kemijsko) PRANJE I UKLANJANJE KOŢICE

PUNJENJE

BLANŠIRANJE

INSPEKCIJA

DOZIRANJE SIRUPA

PUNJENJE

PUNJENJE

DEAERACIJA

DOZIRANJE SIRUPA

DOZIRANJE SIRUPA

ZATVARANJE

DEAERACIJA

DEAERACIJA

ZATVARANJE

ZATVARANJE

PASTERIZACIJA I HLAĐENJE Priprema sirupa MIJEŠANE SASTOJAKA ZAGRIJAVANJE

FILTRIRANJE

TRANSPORT (pumpom)

Slika 70. Shema proizvodnje kompota

Neovisno o sirovini poĉetak proizvodnje kompota je isti: 1. 2. 3. 4.

Prihvat Probiranje Sortiranje Pranje – kod bresaka i marelica nema pranja, guljenje se provodi kemijskim putem

109

Daljnje operacije ovise o sirovini: 5. Sjeĉenje na polovice (kod bresaka i marelica) 6. Otkoštiĉavanje (kod trešanja i višanja odmah nakon pranja) 7. Guljenje – kemijskim putem kod bresaka i marelica, pomoću vruće otopine NaOH (1,25%). NaOH se raspršuje po breskvama koje se nalaze na beskonaĉnoj traci. NaOH se raspršuje 30-60 sekundi, a zatim se raspršuje puno vode kako bi se isprala luţina. Prskanje se provodi pod visokim pritiskom tako da se ujedno skida i koţica. Za ispiranje luţine moţe se koristiti blaga otopina HCl-a (0,25-0,5%) ili limunske kiseline. Ako se luţina dobro ne ispere dolazi do promjena na tkivu: promjena boje prema smeĊoj i promjena strukture (stvaranje ţelatinoznog sloja nakon termiĉke obrade). - kod jabuka i krušaka guljenje se provodi mehaniĉki pomoću noţeva 8. Sjeĉenje, uklanjanje sjemene loţe (kod jabuka i krušaka) 9. Blanširanje u vodi na 95°C kratko vrijeme kako bi se inaktivirali enzimi posmeĊivanja (kod jabuka i krušaka). 10. Kontrola 11. Doziranje sirupa. Omjer voće : sirup = 60 : 40. Šećer koji se dolijeva je maksimalno 30% saharoza, ali se moţe zamijeniti i s glukoznim sirupom. Moţe se dodavati vruć, ali i ne mora. Ako nije vruć, mora se provesti deaeracija nakon doziranja sirupa. Još otvorena ambalaţa uranja se u zagrijanu vodenu kupelj 5-6 min. Tako se sadrţaj zagrije, zrak se istjera van. 12. Zatvaranje, pasterizacija i hlaĊenje

KANDIRANO VOĆE KANDIRANJE – konzerviranje visokim sadrţajem šećera. Kandirano voće je proizvod dobiven impregniranjem (natapanjem) cijelih plodova ili dijelova plodova gustim šećernim sirupom. Sadrţi najmanje 75% suhe tvari. Tijekom procesa proizvodnje dolazi do difuzije šećera u tkivo voća. To se postiţe postepenim povećanjem koncentracije šećera u otopini u koju se uranja voće.

Vaţno je saĉuvati oblik voća, strukturu tkiva, ne smije doći do stvaranja smeţuranog voća. Kvalitetno kandirano voće mora imati kvalitetnu strukturu, mora doći do blagog povećanja 110

volumena, ali ne smije biti mekano. TakoĊer se mora saĉuvati boja i voće mora postati prozirno (staklasto). Prozirnost i boja se postiţu uporabom otopine šećera sa što većom koncentracijom suhe tvari. Gotovi proizvod koristi se u sladoledima, kolaĉima, za kreme… Voće se prije kandiranja moţe konzervirati sa SO2 ili NaCl (potapanjem u njihove otopine se sprjeĉava posmeĊivanje voća odnosno povrća). Voće se moţe kandirati u cijelosti (trešnje) ili se reţe na manje komadiće (marelice). Kandiranje se moţe provesti na dva naĉina: 1. Spori postupak – voće se uranja u sirup koncentracije najviše do 5% veće od udjela suhe tvari sirovine. Veća koncentracija suhe tvari šećernog sirupa izazvala bi izlazak soka iz sirovine i smeţuranje tkiva. Voće i sirup se zagrijavaju na 82-88°C, hlade se i ostave stajati 24 - 48 sati. Zatim se voće iscijedi i prebaci u sirup s 5% većom koncentracijom suhe tvari od prethodnog sirupa. Taj postupak se ponavlja dok se ne postigne ţeljena suha tvar voća, 75 -80 %. Slijedi ocjĊivanje i sušenje u sušionicima kod 60 - 65°C. Budući da ne smije doći do sljepljivanja komadića, mogu se uvaljati u kristalni šećer ili se potapati u otopinu pektina. Na kraju se dobiju komadići s prozirnim slojem na površini. 2. Brzi postupak - koristi se u industriji. Voće se u vakuumu kuha u šećernom sirupu i zbog toga se kreće s većom poĉetnom koncentracijom suhe tvari sirupa nego kod sporog postupka. Preporuĉuje se 20 % veća koncentracija suhe tvari sirupa od suhe tvari voća. S obzirom da se proces odvija u vakuumu, omogućena je brţa difuzija šećera u tkivo voća (smanjuje se viskoznost). Voće kandirano na ovaj naĉin ima bolju konzistenciju. Kandiranje omogućuje bojanje voća. Boje koje se smiju koristiti u prehrambenoj industriji, stavljaju se u šećerne sirupe u toku impregniranja te difundiraju u tkivo voća zajedno sa šećernim sirupom. Ukoliko je voće konzervirano sa SO2, moţe doći do izbjeljivanja voća, što omogućuje da se bojanje sa sintetskim bojama provede što jednoliĉnije. Iskorištenje kod kandiranja: •

Od 100 kg otkoštićenih trešnji dobije se 115-118 kg ocijeĊenih trešnji.

Kod kandiranja moţe doći do kristalizacije šećera, zato se koriste otopine saharoze, glukoznog sirupa i fruktoze ili škrobni sirup. Ĉista saharoza moţe se koristiti na poĉetku procesa gdje su koncentracije šećera niske.

111

Kandirano voće moţe se podvrgnuti glaziranju. Glaziranje podrazumijeva potapanje osušenih komadića u otopinu šećera i glukoznog sirupa. Nakon cijeĊenja suši se na 49°C. Takav proizvod je siguran od sljepljivanja.

PROIZVODI OD RAJČICE Tipiĉne preraĊevine rajĉice su: koncentrati, sok, pelati, ketchup i dehidratirani proizvodi. Sortiment rajĉice se neprestano mijenja i proširuje, a proizvoĊaĉi moraju odabrati one sorte koje sa tehnološkog stajališta zadovoljavaju zahtjeve odreĊene namjene. Sirovina za koncentrat mora imati više topive suhe tvari (šećera), bolju boju, nešto veću kiselost, dok sirovina za pelate mora biti ĉvršće teksture kako bi izdrţala cijeli proces proizvodnje. Za mehaniĉku berbu sorte moraju biti ĉvršće strukture, one imaju u sebi više netopive suhe tvari, zato se mora paziti kod odabira sorti. •

PODJELA SORTI RAJĈICE:

1. Prema vremenu dozrijevanja: rane, srednje rane, srednje kasne i kasne 2. Prema namjeni: prikladne za potrošnju i preradu u svjeţem stanju 3. Prema naĉinu berbe: prikladne za mehaniĉku ili ruĉnu berbu 4. Prema obliku: okrugli plodovi, ovalni (za pelate – ĉvršća konzistencija), kruškoliki

Rajĉica ima jako malo otpada, 97% soka i mesa, 2% sjemenki, 1% epiderma i koţice.

•

KEMIJSKI SASTAV RAJĈICE:

 94% voda  6% suhe tvari  Reducirajući šećeri – 3,3%  Ukupne kiseline 0,4%  Celuloza 0,6%  Bjelanĉevine 0,9%  Mast 0,9%  Mineralne tvari 0,4% 112

Iako plodovi rajĉice sadrţe malo suhe tvari, sadrţe veliki udio mineralnih tvari, vitamina C i beta karotena, iz ĉega proizlazi njihova prehrambena vrijednost.

PROIZVODNJA KONCENTRATA RAJČICE Koncentrati su proizvodi dobiveni uparavanjem soka proizvedenog pasiranjem zdrobljenih i toplinski obraĊenih plodova rajĉice. Vrste koncentrata: 1. Jednostruki koncentrat 14-16% suhe tvari 2. Dvostruki koncentrat 28-30% suhe tvari 3. Trostruki koncentrat 38-40% suhe tvari 4. Višestruki koncentrat 50% suhe tvari i više

A

KLASIĈNI PROCES PROIZVODNJE 1. Berba i transport 2. Prihvat prilikom kojeg se odbacuju truli plodovi 3. Pranje se provodi u 2 koraka: a) plodovi se potapaju u vodi uz kretanje, izaziva se barbotiranje b) pranje tuševima 4. Inspekcija - uklanjaju se zaostali, nedovoljno oprani, nezreli i truli plodovi 5. Drobljenje – dezintegracija ploda na valjcima sa zupcima, dobiva se kaša. 6. Izdvajanje sjemenki provodi se grubim pasiranjem kroz stroj promjera pora 1,6 mm. Centrifugiranjem se izdvaja sok od sjemenki. Sok se dodaje pulpi i dalje ide u proces. 7. Predgrijavanje – postoji mogućnost predgrijavanja prije drobljenja, ali to ovisi o sorti. S obzirom na predgrijavanje razlikuje se tzv. hladni i topli postupak. U hladnom se postupku plodovi rajĉice drobe na sobnoj temperaturi. Enzimi ostaju aktivni i razgraĊuju pektin. To se u sortama s puno pektina ne smatra kao nedostatak. Posljedica je manja viskoznost soka. U ovom postupku predgrijavanje se vrši tek nakon izdvajanja sjemenki. U toplom postupku cijeli plodovi zagrijavaju se prije drobljenja u svrhu inaktivacije enzima. Poţeljno kod sorti s malo pektina. 113

8. Pasiranje – zagrijana masa se lakše pasira. Pasiranje se provodi u pasirnim strojevima (obiĉno 3 meĊusobno povezana stroja). 1. stroj promjer otvora sita 1-1,2 mm, uklanjaju se eventualno zaostale sjemenke 2. stroj promjer otvora sita 0,7-0,8 mm, uklanjaju se grubi dijelovi tkiva i homogenizira se sok 3. stoj promjer otvora sita 0,4-0,5 mm Nakon pasiranja dobiva se sok sa 93-96% vode, a iskorištenje je oko 95 %. 9. Koncentriranje uparavanjem provodi se u isparnim stanicama pod vakuumom, obiĉno su to dvostupanjske isparne stanice. U prvoj stanici je temperatura do 80 °C, sok se upari na oko 16% suhe tvari. U drugom isparivaĉu je temperatura do 40 °C, uparavanje se provodi do ţeljene koncentracije suhe tvari koja se prati refraktometrom.

m's.p.,2

m's.p.,1

m'0

I

II

ogrjevna para

kondenzat

m'1

m'2

Slika 71. Dvostupanjski uparivaĉ

10. Pasterizacija obiĉno na 90°C, ako je potrebno i više jer kod mehaniĉke berbe postoji dosta neĉistoća 11. Punjenje (vrućeg proizvoda) i zatvaranje, nakon zatvaranja limenke se okreću da bi se uništili eventualno zaostali mikroorganizmi na poklopcu, najĉešće se pune limenke od bijelog lima ili u aluminijske tube. S unutrašnje strane se nalazi zaštitni premaz. Moţe se puniti i u staklenke. Moţe se provesti i dodatna u tunelskim pasterizatorima, nakon ĉega se vrši brzo hlaĊenje limenki potapanjem u hladnu vodu.

B SERUM POSTUPAK Ovaj postupak razlikuje se od klasiĉnog po tome što se nakon dobivanja soka ne vrši koncentriranje, nego se izdvoji ĉvrsta faza od tekuće. Samo se tekuća faza (serum) upućuje na koncentriranje do 60-70% suhe tvari. Takav koncentrirani serum miješa se s ĉvrstom fazom, 114

odvojenom u 1. koraku. Ovakav proizvod nije izloţen termiĉkom tretmanu ĉvrste faze, stoga je organoleptiĉki sliĉniji izvornoj sirovini.

PROIZVODNJA SOKA OD RAJČICE ZA PIĆE Razlika u odnosu na proizvodnju koncentrata je u pasiranju. Naime, iskorištenje kod pasiranja ne smije biti veće od 70%, jer bi se dobila grublja konzistencija. Umjesto strojeva za pasiranje, koristi se puţni ekstraktor kojim se moţe postići da u ukupnoj suhoj tvari nema više od 6% netopive suhe tvari. Tzv. mokri ostatak (oko 30%) koristi se tako da se vraća na liniju za proizvodnju koncentrata. Kod proizvodnje soka vaţno je saĉuvati pektin jer on daje punoću i homogenost. Operacije tijekom proizvodnje soka: -

pranje probiranje i izdvajanje sjemenki ekstrakcija soka homognizacija deaeracija ( u vakuumu) pasterizacija (oko 120 °C) punjenje, zatvaranje, hlaĊenje

Sok od rajĉice ima pH 4,2-4,3 i odnos šećer: kiselina 7:1, pa je potrebna visoka temperatura paterizacije.

PROIZVODNJA PELATA Pelati su oguljene rajĉice konzervirane u limenkama ili staklenkama u naljevu ili vlastitom soku. To su obiĉno manji plodovi uglavnom ovalnog oblika. Za proizvodnju pelata vrlo je bitan stupanj zrelosti, plodovi ne smiju biti prezreli. Postupak proizvodnje: 1. Prihvat 2. Pranje 3. Probiranje 4. Guljenje – uranjanjem u vruću vodu, tretiranje vrućim plinovima ili smrzavanjem. 115

Ako se rajĉice griju potrebno je nakon toga hlaĊenje (uranjanjem u vodu ili tuširanjem), ako se radi o smrzavanju, primjenjuje se uranjanje u rashladno sredstvo na -30°C kratko vrijeme tako da se smrzava samo površinski sloj. Nakon smrzavanja plodovi se zagrijavaju na temperaturu 40-50 °C, uranjanjem u toplu vodu. Takav tretman omogućuje kidanje pektinskih veza pokoţice i mesnog tkiva. 5. Skidanje koţice moţe biti mehaniĉki i ruĉno. 6. Inspekcija 7. Punjenje u ambalaţu automatski ili ruĉno. Puni se tako da ostane 60% slobodnog prostora. Naljev se radi od soka koji je kod guljenja ostao kao otpad u koji se dodaje NaCl . 8. Odzraĉivanje uranjanjem limenki u vruću vodu ili primjenom vakuuma 9. Zatvaranje 10. Pasterizacija u tunelskim pasterizatorima na oko 100 °C 11. HlaĊenje

PROIZVODNJA KETCHUPA Ketchup je umak na osnovi rajĉice koji se proizvodi iz djelomiĉno ugušćenog soka rajĉice ili iz razrijeĊenog dvostruko ili trostruko koncentriranog soka uz dodatak zaĉina ( šećer, škrobni sirup, ocat, kuhinjska sol, mirodije). Ukupna suha tvar proizvoda iznosi 25-35%, moţe biti i manja što je utvrĊeno pravilnikom (kod nas je 8%). U proizvodnji se upotrebljava sok kao jednostruki koncentrat u koji se dodaju zaĉini, ponekad i crveni i bijeli luk. Mogu se dodati direktno u masu, a moţe se i naĉiniti ekstrakt zaĉina u octu. Ako se zaĉini dodaju direktno, homogenizacija se vrši pasiranjem preko sita 0,4 mm. Dodatkom zaĉina se razrjeĊuje masa, pa je potrebno ugušćivanje u vakuumu do odreĊenog % suhe tvari. •

PROSJEĈAN SASTAV:

• • • •

Suha tvar 25-36% Ukupni šećeri 12-24% Ukupna kiselost 1,1-1,7% Pepeo 3,2-3,7% 116

BIOLOŠKO KONZERVIRANJE POVRĆA Biološki konzervirano povrće obuhvaća proizvode dobivene mlijeĉno – kiselim vrenjem uz prethodni dodatak kuhinjske soli. Mlijeĉno kiselo vrenje postiţe se kontroliranim djelovanjem bakterija mlijeĉne kiseline ĉiji produkt metabolizma je mlijeĉna kiselina. Najvaţniji proizvodi iz ove grupe su kiseli kupus, kiseli krastavci i masline. Udio mlijeĉne kiseline koja tim procesom nastaje se kreće u gotovom proizvodu izmeĊu 0,71,8 %. Bakterije za proizvodnju mlijeĉne kiseline koriste razliĉite šećere: prije svega pentoze i heksoze . Dodatak kuhinjske soli u odreĊenoj koliĉini omogućuje izlazak staniĉnog soka ĉime se stvara pogodna podloga za razvoj poţeljnih mikroorganizama – bakterija mlijeĉno kiselog vrenja, a istodobno se potiskuje aktivnost nepoţeljnih mikroorganizama. Ponekad se da bi se pospješila fermentacija dodaje i manja koliĉina šećera. Dodani NaCl i stvorena kiselina predstavljaju temeljne ĉimbenike biološkog konzerviranja jer djeluju kao prirodni konzervansi, a istodobno djeluju na selektivni razvoj mikroorganizama. U procesu mlijeĉno-kiselog vrenja sudjeluje nekoliko fakultativno anaerobnih bakterija: 1. Leuconostoc mezenteroides – heterofermentativna 2. Lactobacillus brevis – heterofermentativna 3. Lactobacillus pentoaceticus – heterofermentativna 4. Streptococcus faecalis – homofermentativna 5. Pediococcus cerevisiae – homofermentativna 6. Lactobacillus plantarum – homofermentativna 7. Lactobacillus cucumeris - homofermentativna Produkt metabolizma homofermentativnih bakterija je 90 % mlijeĉna kiselina, a heterofermentativnih bakterija je 60 % mlijeĉna kiselina, a 40 % ostali produkti kao što su etanol, octena kiselina CO2, H2 i td.

Navedeni mikroorganizmi dolaze sa sirovinom i predstavljaju prirodnu mikrofloru povrća. MeĊutim, osim ovih poţeljnih, dolaze sa sirovinom i neki drugi mikroorganizmi kao što su kvasci, aerobne bakterije i plijesni. Bit ispravno voĊenog procesa je u tome da se stvore povoljni uvjeti da se razviju poţeljni mikroorganizmi, a nepovoljni uvjeti za nepoţeljne mikrobe.

117

Ovaj fermentacijski proces je sloţen biokemijski proces ĉiji intenzitet i smjer ovisi o djelovanju razliĉitih ĉimbenika kao što su koncentracija NaCl, temperatura fermentacije i skladištenja, anaerobnost sredine te kemijski sastav supstrata odnosno sirovine. Nakon perioda optimalne fermentacije 2-3 tjedna, proizvod se skladišti pri temperaturi 0-5°C ili se povećava koncentracija soli do 15% ako skladištenje traje dulje. KEMIJSKE PROMJENE TIJEKOM BIOLOŠKOG KONZERVIRANJA Na samom poĉetku procesa dolazi do razliĉitih fizikalnih i kemijskih promjena. Alkoholnom fermentacijom iz pirogroţĊane kiseline nastaju acetaldehid i CO2. Acetaldehid redukcijom prelazi u etanol, a oksidacijom u octenu kiselinu. Pored heksoza i pentoze mogu posluţiti kao supstrat za stvaranje mlijeĉne i octene kiseline (1 mol mlijeĉne kiseline, 1 mol octene kiseline). Pored ovih kiselina u procesu fermentacije mogu nastati i jantarna, propionska kiselina, manitol, dekstran te još neki produkti koji mogu biti nepoţeljni u pravilnom voĊenju fermentacije. Iz EtOH i kiselina nastaju sloţeni esteri koji daju karakteristiĉnu aromu gotovom proizvodu. U nekim sluĉajevima u procesu fermentacije mogu sudjelovati i bakterije maslaĉnog vrenja koje kao izvor ugljika pored šećera, koriste i soli organskih kiselina npr. mlijeĉne kiseline, škrob, pektinske tvari i glicerin. Razvoj maslaĉnih bakterija u bilo kojoj fazi je nepoţeljan jer proizvod poprima karakteristiĉan nepoţeljan miris. Usporedno s razgradnjom šećera dolazi i do gubitka dušiĉnih tvari potrebnih za razvoj mikroorganizama.

FAZE BIOLOŠKOG MIKROORGANIZAMA

KONZERVIRANJA

U

ODNOSU

NA

RAZVOJ

1. Razvoj aerobnih bakterija i kvasaca odvija se zbog prisutnosti zraka i slabe kiselosti sredine. U ovoj fazi pod utjecajem NaCl-a dolazi do izdvajanja staniĉnog soka iz supstrata. Odvijaju se procesi osmoze i difuzije staniĉnog soka i NaCl-a. Nastaje oko 0.2% mlijeĉne kiseline, octena, mravlja kis, etanol i CO2. Ova faza treba biti što kraća jer svi produkti metabolizma aerobnih bakterija nisu poţeljni. 2. Razvoj fakultativno anaerobnih bakterija mliječno kiselog vrenja heterofermentativnih pa homofermentativnih. Anaerobnost procesa stvaraju nastali CO2 i mlijeĉna kiselina. U ovoj fazi dolazi do znatnog sniţenja pH vrijednosti tj. do povećanja koliĉine mlijeĉne kiseline. Homofermentativne bakterije su vrlo otporne na djelovanje mlijeĉne kiseline do 2,4%. Pored mlijeĉne kiseline i CO2, nastaje acetilkolin, octena kiselina i etanol. Proces završava obiĉno razvojem heterofermentativnih bakterija kao što su Lactobacillus brevis koje fermentiraju heksoze i pentoze. 118

3. Razvoj nepoţeljnih mo kao što su oksidativni kvasci (Torula, Hansenula) i bakterija maslačnog vrenja (ova faza ne mora obavezno postojati). Nepoţeljni mikroorganizmi razgraĊuju produkte nastale djelovanjem mlijeĉno kiselih bakterija. Ta je faza nepoţeljna i ukazuje na nepravilno voĊenje procesa.

DJELOVANJE NaCl-a U PROCESU MLIJEĈNO-KISELOG VRENJA 1. Pojaĉava osmotske i difuzijske procese 2. Utjeĉe na okus proizvoda i ĉvrstoću tkiva 3. Djeluje kao konzervans (bakterostatik) Previsoke koncentracije utjeĉu na pojavu ţilavosti, a premale na omekšavanje tkiva.

BIOLOŠKO KONZERVIRANJE KUPUSA Za konzerviranje se upotrebljavaju kasne sorte koje se odlikuju većim sadrţajem suhe tvari i šećera. Udio šećera ne bi trebao biti ispod 3%. Sorte za konzerviranje trebaju imati ĉvrste i zrele glavice jer zeleni kupus nema još dovoljno šećera. Kod prerade prezrelog kupusa i napuklih glavica moţe doći do nepoţeljnog mekšanja tkiva. Kupus se moţe kiseliti kao rezani i u glavicama. Za industrijsku proizvodnju pogodniji je rezani jer se lakše pasterizira i pakira. Proizvodnja kiselog kupusa u glavicama zahtjeva znatno više prostora bilo za fermentaciju bilo za distribuciju. OPERACIJE TIJEKOM PROIZVODNJE KISELOG KUPUSA:

1. Odstranjivanje vanjskih listova 2. Rezanje skraćivanje korijena 3. Pregled (inspekcija) kupusa 4. Rezanje na rezance debljine oko 5 mm 5. Soljenje kupusa sa 2-2,5% otopinom NaCl (kod glavica 5-6% otopina NaCl) 6. Fermentacija kupusa pri temperaturi 15-21˚C do kiselosti od 1,5-1,8%, pH 3,8-4,1. Što je niţa temperatura, proces je dugotrajniji.

119

7. Pasterizacija pri temperaturi 75 ˚C 8. Punjenje u ambalaţu 9. Doziranje naljeva koji sadrţi 1,2-1,5 % otopinu mlijeĉne kiseline. 10. Zatvaranje ambalaţe 11. HlaĊenje ambalaţe do 35 ˚C Soljenje se moţe provesti na 2 naĉina: 1. Najjednostavnije u kacama, sol se dozira tako da se nanosi red kupusa, pa odreĊena koliĉina soli, ali tako da bude koncentracija 2-2,5%. Ako se kisele glavice, ne sole se s kristalima, već se priprema salamura. Salamura se prvo profiltrira i pasterizira. Glavice se obiĉno pakiraju u vakuumu. 2. U kontinuiranim postrojenjima kupus putuje transportnom trakom iznad koje je ureĊaj za doziranje. VRLO VAŢNO je da se sol jednoliĉno nanese na rezani kupus. Kupus se u kacama prekriva folijama obiĉno polietilenskom u koju se stavlja voda ili 2-3% otopina soli u obliku vodenih jastuka koji tlaĉe kupus i istiskuje se zrak iz meĊuprostora, stvaraju se anaerobni uvjeti. •

SASTAV KISELOG KUPUSA:

•

Mlijeĉna kiselina

•

Octena kiselina

•

Etanol i CO2

•

Manitol i dekstran – meĊuprodukti (0,8-2,5%)

•

Sporedni sastojci:

•

Acetaldehid (tragovi)

•

Esteri octene kiseline (tragovi)

•

Propanol (tragovi)

•

Glicerol (tragovi)

•

Propionska kiselina

•

Maslaĉna kiselina

•

Palmitinska kiselina (produkt hidrolize masti)

4:1

Do 0,1 mg/kg

120

•

NEPOŢELJNE POJAVE KOD KISELOG KUPUSA

1. Bombaţa limenke, izdvajanje vodika uslijed reakcije kiseline i metala 2. Potamnjivanje kupusa uslijed oksidacija fenolnih tvari 3. Pojava ruţiĉaste boje, razvoj posebnih vrsta kvasaca koji i maju sposobnost stvaranja obojenih pigmenata 4. Omekšavanje tkiva, razvoj specifiĉnih vrsta aerobnih bakterija koje razgraĊuju pektin i celulozu

MARINIRANO (PASTERIZIRANO) POVRĆE U SLANO-KISELOM NALJEVU Marinirano povrće je proizvod u slano-kiselom naljevu sastavljeno od otopine NaCl-a i octene kiseline i dodatno konzervirano pasterizacijom. Ovaj naĉin konzerviranja zasniva se na naĉelu anabioze. Djelovanje octene kiseline proizlazi iz zakiseljavanja sredine (acidoanabioza) u kojoj se mogu nalaziti mikroorganizmi, a mnogi od njih ne podnose kiselu sredinu tj. pH ispod 4,0-4,2. Budući da ipak ima mikroorganizama koji mogu podnositi niske pH vrijednosti, primjenjuju se i veće koncentracije kiseline 1,5-3% i više, a njeno djelovanje pojaĉava se dodatkom kuhinjske soli ili dodatnom pasterizacijom. Osim octene kiseline i kuhinjske soli moţe se dodati i 1-2% šećera, te razne mirodije.

121

KONZERVIRANJE KRASTAVACA

Slika 72. Konzerviranje krastavaca mlijeĉno-kiselim vrenjem i mariniranjem

Konzerviranje moţe biti direktno iz svjeţe sirovine ili sirovine koja je prethodno djelomiĉno privremeno konzervirana u otopini NaCl-a veće koncentracije, mlijeĉno kiselim vrenjem ili u otopini octene kiseline veće koncentracije. Ako se konzervira bez termiĉkog tretiranja, potrebne su otopine većih koncentracija. Ako je dodatak kiseline do 3% ili NaCl-a do 2%-potrebna je pasterizacija. Odnos krastavci : naljev je definiran pravilnicima, otprilike je 45% : 55%.

122

•

Krastavci za konzerviranje moraju udovoljavati slijedećim uvjetima:

1. Optimalni stadij tehnološke zrelosti 2. Slabo razvijeno sjeme 3. Kompaktnost tkiva u sredini ploda (bez šupljina) 4. Svjeţi, ĉvrste teksture i pravilno razvijeni 5. Ujednaĉene veliĉine i tamno zelene boje 6. Bez mehaniĉkih i fizioloških oštećenja 7. Glatke površine bez izboĉina na pokoţici

Krastavci se nakon branja moraju što prije preraditi. U pogonu se prvo kalibriraju – sortiraju po dimenzijama: 1. klasa 3-6 cm 2. klasa 6-9 cm 3. klasa 9-12 cm (kornišoni ispod 5 cm) Krastavci veći od 12 cm sluţe za rezanje i kombiniranje sa ostalim vrstama povrća. Nakon kalibriranja slijedi pranje pa probiranje, ulaganje u ambalaţu (ruĉno ili strojno). Slijedi nalijevanje naljevom, moţe hladnim, ali je obiĉno vrući naljev – octena kiselina i otopina soli (tako da bude 1,5-2% kiseline u gotovom proizvodu). Na kraju je zatvaranje i pasterizacija, a vrijeme pasterizacije ovisi o veliĉini proizvoda. •

NEPOŢELJNE POJAVE KOD BIOLOŠKI KONZERVIRANIH KRASTAVACA

1. OMEKŠANJE PLODOVA, djelovanjem pektolitiĉkih i celulolitiĉkih enzima ili uslijed previsoke kiselosti 2. STVARANJE ŠUPLJINA U SREDIŠTU PLODA uslijed razvoja bakterija i kvasaca koji proizvode plin, ili kao sortna karakteristika ili prezrelost plodova 3. GUBITAK ZELENE BOJE uslijed konverzije klorofila u feofitine ili utjecaja CaCl2 dodanog radi ĉvrstoće tkiva 4. SMEŢURAVANJE PLODOVA, plazmoliza stanica uslijed velike koncentracije NaCl-a

123

KONZERVIRANJE PAPRIKE

Slika 73. Shema konzerviranja povrća mariniranjem Zajedno sa sjemenom loţom se konzervira tzv. Rotunda paprika (okrugla). Kod drugih paprika se provodi filetiranje ili se reţu u rezance (ĉešće u miješanim salatama). Za filet papriku ili rezance potrebno je provesti operaciju izbijanja sjemene loţe.

124

KONZERVIRANJE MASLINA Masline se preraĊuju : •

Za dobivanje ulja

•

Za jelo (konzervirane)

Konzervirane stolne masline mogu biti: 1. Zelene (u salamuri) 2. “šarene” – djelomiĉno zrele (u salamuri) 3. Crne (u otopini soli ili kristalnoj soli)

Za pojedine proizvode zahtjevi za sirovinu su razliĉiti u pogledu teksture, boje, kemijskog sastava, krupnoće, udjela mesa i koštice. Masline za jelo moraju imati: •

manje od 16% ulja

•

što veći plod i što povoljniji odnos meso : koštica

•

ĉvršću teksturu

Kod nas je poznata sorta oblica koja ima namjenu i za proizvodnju ulja i za konzerviranje. Zelene i crne masline beru se u razliĉito vrijeme. Crne masline konzerviraju se u NaCl-u veće koncentracije. Zelene se masline u pravilu podvrgavaju mlijeĉno kiseloj fermentaciji, a crne ne. Iz zelenih se moţe izbiti koštica i puniti s paprikom ili bademom ili filetom inćuna.

Bitan sastojak u maslinama je glukozid oleuropein. Nositelj je gorke tvari maslina i u pravilu je jedan od karakteristiĉnih procesa u tehnologiji konzerviranja maslina ODGORĈAVANJE. Odgorĉavanje se provodi sa 1-3% NaOH. Praćenje odgorĉavanja vrši se na presjeku ploda pomoću fenolftaleina i proces je završen kad je luţina prodrla do 2/3 do ¾ presjeka od površine do koštice.

125

Slika 74. Postupak konzerviranja maslina

126

Slika 75. Konzerviranje maslina “suhom” fermentacijom u “suhoj” soli Oksidacija na stolovima provodi se radi oksidacije fenolnih tvari (enzimsko posmeĊivanje) što dovodi do nastajanja zagasito tamne boje.

127

PROIZVODI OD KRUMPIRA 1. Proizvodi konzervirani toplinskom obradom pasterizacijom ili sterilizacijom uz prethodno vakuum pakiranje 2. Dehidratirani proizvodi osušeni krumpir izrezan na ploške, kockice, ploĉice razliĉitih veliĉina, kaša, granule ili brašno, pahuljice 3. Zamrznuti proizvodi POMFRIT moţe biti prethodno (djelomiĉno) prţen ili bez prethodnog prţenja 4. Djelomiĉno osušeni zamrznuti pire 5. Ĉips

Skladištenje krumpira vrlo je vaţno za distribuciju i daljnju preradu. Za konzumiranje u svjeţem stanju povoljne temperature ĉuvanja 3-6˚C (4-7˚C) s 95-98% relativne vlaţnosti. Vaţna je cirkulacija zraka i spreĉavanje skladištenja bez pristupa svjetla kako ne bi došlo do sinteze klorofila u krumpiru. Za preradu su prikladnije nešto više temperature ĉuvanja jer temperature ispod 4˚C pogoduju nakupljanju reducirajućih šećera. Velika koliĉina reducirajućih šećera moţe dovesti do posmeĊivanja tijekom prerade. Temperature skladištenja ovise i o sorti te vremenu ĉuvanja.

Krumpir se moţe skladištiti rinfuzno tako da je osigurana ventilacija kroz u rešetkama u podu ili se moţe skladištiti u paletama. Mora se obavezno osigurati cirkulacija zraka i odvoĊenje CO2. Skladišta su bez prozora. Priprema krumpira za razliĉite prerade je manje-više jednaka. To ukljuĉuje odstranjivanje neĉistoća, kalibriranje i guljenje. Guljenje se moţe provesti mehaniĉki (abrazivno guljenje silicijevim karbidom), kemijski (luţinom ili IC zrakama tzv. suho guljenje) ili toplinom (djelovanjem pare 8-10 bara ili sagorjevnih plinova). Gubici pri guljenju ovise o samoj metodi i vrsti proizvoda, a kreću se od 5-10 % kod ĉipsa, pa do 40 % prilikom konzerviranja cijelih malih gomolja. „U vakuumu ” se obiĉno pripremaju mali sitni gomolji jednake veliĉine, oguljeni spremljeni u ambalaţu od folije, vakuumirani i toplinski obraĊeni.

128

Slika 76. Shema prerade krumpira u pomfrit i krokete S obzirom da se za pomfrit koriste samo štapići duljine 7-10 cm, iskorištenje pri proizvodnji pomfrita je samo 40%. Sitni komadići (otpad) preraĊuju se u neke druge proizvode npr. krokete. Ispiranje (blanširanje) se provodi da bi se isprao šećer kako ne bi došlo do posmeĊivanja. Za prţenje se koriste hidrogenirana ulja i masti npr. palmino ulje. Apsorpcija ulja u pomfritu je 4-6%, a u ĉipsu 30-40%. Kod proizvodnje ĉipsa guljenje se provodi abrazivno, veći su

129

gubici, ali kod termiĉkog guljenja ostaju “prstenovi” što nije poţeljno kod ĉipsa. Listići rezanog krumpira za proizvodnju ĉipsa su debljine 0,8-1,7 mm. Najznaĉajniji dehidratirani proizvod od krumpira je pire u obliku brašna, granula ili pahuljica. Pahuljice se uglavnom dobiju sušenjem na valjcima. Vrlo je vaţan odreĊen slijed termiĉkog tretiranja kuhanja i hlaĊenja zbog retrogradacije škroba. Prije sušenja krumpir se najĉešće obraĊuje sulfitiranjem uz mogući dodatak nekog antioksidansa.

130

LITERATURA

1. Belitz HD, Grosch W, Schieberle P: Food chemistry, Springer, Berlin, 2004. 2. Hui Y.H.: Handbook of fruits and fruit processing. Blackwell publishing, Ames, 2006. 3. Katalinić V.: Kemija mediteranskog voća i tehnologija prerade, Kemijsko tehnološki fakultet u Splitu, 2006. 4. Lovrić T: Procesi u prehrambenoj industriji s osnovama prehrambenog inţinjerstva, Hinus, Zagreb, 2003. 5. Lovrić T, Piliţota V: Konzerviranje i prerada voća i povrća, Globus, Zagreb, 1994. 6. Salunkhe DK, Kadam SS:Handbook of fruit science and technology. Production, Composition, Storage, and Processing. CRC Press, Boca Raton, 1995.

131