növényi nyersanyagok hőkezelése

 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái dr. Barta , József Berki , Ferenc Gion , Béla dr. Deák , Tibor dr. Farkas , József Hergár , Emil dr. Hidegkuti , Gyula Horváth Dénesné dr. dr. Körmendy , Imre Ott , József dr. Pátkai , Györgyi Stégerné dr. Máté , Mónika dr. Török , Szilveszter dr. Vukov , Konstantin Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái dr. Barta , József Berki , Ferenc Gion , Béla dr. Deák , Tibor dr. Farkas , József Hergár , Emil dr. Hidegkuti , Gyula Horváth Dénesné dr. dr. Körmendy , Imre Ott , József dr. Pátkai , Györgyi Stégerné dr. Máté , Mónika dr. Török , Szilveszter dr. Vukov , Konstantin Publication date 2007 Szerzői jog © 2007 dr. Barta József – dr. Körmendy Imre iii Tartalom Előszó .......................................................................................................................................................................................................... xv Bevezetés ..................................................................................................................................................................................................... xvi 1. Tartósító technológiai eljárások ...................................................................................................................................................................... 1 1.1. A sterilezés és pasztőrözés ipari technológiái ......................................................................................................................................... 1 1.1.1. Hőkezelő berendezések ............................................................................................................................................................ 1 1.1.2. Hőátvitel sterilezésnél és pasztőrözésnél .................................................................................................................................... 16 1.1.3. Konzervedények és egyéb csomagolóeszközök igénybevétele a hőkezelés alatt ................................................................................. 25 1.1.4. Tulajdonságváltozások sterilezéskor és pasztőrözéskor ................................................................................................................. 35 1.2. Aszeptikus technológia ..................................................................................................................................................................... 42 1.2.1. Az aszeptikus technikáról általában .......................................................................................................................................... 42 1.2.2. Az aszeptikus technika alkalmazásának feltételei, legfontosabb területei és megoldásai ...................................................................... 43 1.2.3. Különböző célú aszeptikus gyártóvonalak .................................................................................................................................. 55 1.2.4. Az aszeptikus technika szerelvényei, kisegítő és kiegészítő berendezései ......................................................................................... 65 1.3. Vízelvonás besűrítéssel ..................................................................................................................................................................... 67 1.3.1. Hővel történő bepárlás ........................................................................................................................................................... 68 1.3.2. Fagyasztva sűrítés .................................................................................................................................................................. 92 1.3.3. Fordított ozmózis (hiperszűrés) (reverse osmosis, counter osmosis = RO) ........................................................................................ 97 1.3.4. Ozmózisos vízelvonás darabos növényi nyersanyagokból ............................................................................................................. 99 1.4. Vízelvonás szárítással ....................................................................................................................................................................... 99 1.4.1. Xero- és ozmo-anabiózis ......................................................................................................................................................... 99 1.4.2. Az élelmiszerek vízállapota ................................................................................................................................................... 102 1.4.3. A szárítás technológiája ........................................................................................................................................................ 107 1.4.4. A szárítás technológiai számításai ........................................................................................................................................... 116 1.4.5. Porlasztva szárítás ................................................................................................................................................................ 118 1.4.6. A szárítás szabályozása ......................................................................................................................................................... 124 1.4.7. A szárítmányok minősége iránti követelmények ........................................................................................................................ 127 1.5. Vegyszeres tartósítás ....................................................................................................................................................................... 128 1.5.1. A témakor rövid történeti áttekintése ....................................................................................................................................... 128 1.5.2. Egészségügyi szempontok ..................................................................................................................................................... 128 1.5.3. Élelmiszeripari előírások, idevonatkozó szabványok ................................................................................................................... 129 1.5.4. A tartósítószerek hatásmechanizmusa ...................................................................................................................................... 130 1.5.5. A tartósítószerek hatékonyságát befolyásoló tényezők ................................................................................................................ 130 1.5.6. A konzervipari gyakorlatban használt legfontosabb tartósítószerek ................................................................................................ 131 1.6. Természetes és mesterséges savanyítás ............................................................................................................................................... 137 1.6.1. A tejsavas erjesztés .............................................................................................................................................................. 138 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái iv 1.6.2. Erjesztés mesterséges beoltással ............................................................................................................................................. 145 1.6.3. Mesterséges savanyítás ......................................................................................................................................................... 145 1.6.4. Romlási jelenségek .............................................................................................................................................................. 146 1.7. Kombinált tartósítás ........................................................................................................................................................................ 147 1.7.1. A kombinált tartósítás fogalma és a tartósítási tényezők/hatások kombinálásának céljai .................................................................... 147 1.7.2. A kölcsönhatások típusai, additív és szinergens hatások értelmezése ............................................................................................. 148 1.7.3. Fizikai tényezők kombinációi ................................................................................................................................................. 150 1.7.4. Kémiai ágensek kombinálása ................................................................................................................................................. 152 1.7.5. Fizikai és kémiai tényezők kombinációi ................................................................................................................................... 152 1.7.6. A további kutatás szükségessége ............................................................................................................................................ 154 2. A fontosabb termékek gyártástechnológiája ................................................................................................................................................... 155 2.1. Konzervipari előfeldolgozó telepek .................................................................................................................................................... 155 2.1.1. Zöldborsó előfeldolgozása ..................................................................................................................................................... 155 2.1.2. Paradicsom előfeldolgozása ................................................................................................................................................... 157 2.1.3. Hagyma előfeldolgozása ....................................................................................................................................................... 159 2.1.4. Szállítóeszközök mosása ....................................................................................................................................................... 160 2.2. Gyümölcskészítmények ................................................................................................................................................................... 162 2.2.1. Befőttfélék .......................................................................................................................................................................... 162 2.2.2. Dzsemek, ízek, lekvárok és alapanyagaik gyártása ..................................................................................................................... 164 2.2.3. Különleges gyümölcskészítmények ......................................................................................................................................... 169 2.3. Gyümölcs- és zöldséglevek, sűrítmények ............................................................................................................................................ 170 2.3.1. Gyártmányféleségek ............................................................................................................................................................. 170 2.3.2. Szűrt, derített levek, gyártása és továbbfeldolgozása .................................................................................................................. 171 2.3.3. A gyümölcslevek hőkezeléses tartósítása .................................................................................................................................. 171 2.3.4. A gyümölcslevek fagyasztása ................................................................................................................................................. 172 2.3.5. Szörpök készítése ................................................................................................................................................................ 172 2.3.6. Gyümölcslevek sűrítményei ................................................................................................................................................... 175 2.3.7. A melléktermékek hasznosítása .............................................................................................................................................. 177 2.3.8. Almalé (és sűrítmény) gyártása .............................................................................................................................................. 177 2.3.9. Színes gyümölcslevek gyártása (meggy, cseresznye, málna, szamóca, ribiszke) ............................................................................... 179 2.3.10. Rostos gyümölcslevek gyártása ............................................................................................................................................. 180 2.4. Zöldségkonzervek és -savanyúságok .................................................................................................................................................. 181 2.4.1. Általános ismeretek .............................................................................................................................................................. 181 2.4.2. Hőkezelt zöldborsókonzerv .................................................................................................................................................... 182 2.4.3. Hőkezelt hüvelyes zöldbabkonzerv ......................................................................................................................................... 185 2.4.4. Vegyesfőzelék- és finomfőzelék-konzerv ................................................................................................................................. 186 2.4.5. Csemegekukorica konzerv ..................................................................................................................................................... 187 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái v 2.4.6. Sűrített paradicsom gyártása .................................................................................................................................................. 188 2.4.7. Lecsókonzerv ...................................................................................................................................................................... 192 2.4.8 Csemegeuborka konzerv ........................................................................................................................................................ 193 2.5. Szárítmányok gyártása ..................................................................................................................................................................... 196 2.5.1. Általános ismeretek, szárítmányok csoportosítása ...................................................................................................................... 196 2.5.2. Darabos és folyékony (folyósított) gyümölcs- és zöldségfélék szárítása ......................................................................................... 197 2.5.3. Darabos gyümölcs- és zöldségfélék hagyományos, meleg levegős (konvekciós) szárítása .................................................................. 202 2.6. Különleges táplálkozási célú gyümölcs- és zöldségalapú élelmiszerek ...................................................................................................... 210 2.6.1. Bébiételek és bébiitalok ........................................................................................................................................................ 210 2.6.2. Cukormentes és diabetikus gyümölcs- és zöldségalapú készítmények ............................................................................................ 219 3. Irodalom .................................................................................................................................................................................................. 223 Irodalomjegyzék az 1. fejezethez ............................................................................................................................................................ 223 Irodalomjegyzék a 2. fejezethez .............................................................................................................................................................. 231 vi Az ábrák listája 1.1.1. Egyszerű hidrosztatikus sterilező működési elvét szemléltető ábra. 1. dobozbeadagolás; 2. a konzervdobozt tartó szerkezet (perforált cső, serleg, vagy motollás tartó stb.); 3. szállító rendszer; 4. nyomáskülönbséget létesítő melegítő vízfürdő; 5. gőztér (gőz és levegő tere); 6. nyomáscsökkentést létesítő hűtő vízfürdő; 7. U alakú hűtővízfürdő; 8. kivezető és dobozszárító ág; 9. dobozkiadagolás ................................................................................................. 4 1.1.2. OHS-3 típusú osztott hidrosztatikus berendezés működési elvét szemléltető ábra. 1. konzervedények beadagolása; 2. szállítórendszer; 3. buborékoltató tornyok; 4. konzervedények kiadagolása; M1…M6: melegítő fürdők; G: gőztér; U: U alakú hűtőfürdő; H6…H1: nyomáscsökkenést létesítő hűtőfürdők; p’K1, p’K2 …p’K5 = 0,39, 0,78, 1,18, 1,57, 1,96 bar túlnyomás; p’KG = 2,35 bar túlnyomás a jelölt gőz-levegő térben ........................................ 7 1.1.3. Hőmérséklet és nyomás alakulása egy OHS-3 típusú osztott hidrosztatikus sterilező berendezésben, a tartózkodási idő függvényében, v = 2,6 m ⋅ min–1 serlegsebességnél. 1. közeghőmérséklet (TK); 2. hőmérséklet a konzervedény hideg pontjában (Tc ); 3. abszolút nyomás a közegben (PK); 4. abszolút nyomás a konzervedényben (p); A: az M1 jelű fürdőbe való belépéstől az M6 jelű fürdőből való kilépésig terjedő szakasz; B: a gőztér szakasza; C: az U jelű fürdő szakasza; D: a H6 jelű fürdő levegő-gőz terébe való belépéstől a H1 jelű fürdő vízteréből való kilépésig terjedő szakasz ............................................. 8 1.1.4. Forróvíztárolóval ellátott fekvő autokláv körvonalrajza. 1. autoklávköpeny; 2. az autokláv ajtaja; 3. lefúvató szelep az ajtó nyitásához; 4. zárókerék az ajtóhoz; 5. hajtómű a dob forgatásához; 6. hűtővíz-betápláló szivattyú; 7. keringtető szivattyú meleg vagy hideg vízhez ; 8. gőzbevezetőszelep az autokláv fűtéséhez; 9. gőzbevezető szelep a forróvíztároló részére; 10. biztosítószelep az autoklávban; 11. szelep a forróvíztároló feltöltéséhez; 12. forróvízleeresztő szelep a tárolóból az autoklávba; 13. leürítőcsonk; 14. forróvíztároló ...................................................................................................................... 12 1.1.5. Forróvíztárolóval ellátott, forgódobos, fekvő autokláv kapcsolási sémája. 1. tartórekesz a konzervek részére; 2. forgódob; 3. hajtómű a dob forgatásához; 4. autoklávköpeny; 5. tartógörgő; 6. nyitható fedél; 7. forróvíztároló tartály; 8. ürítőszelep; 9. légtelenítőszelep; 10. meleg vagy hideg vizet keringtető szivattyú; 11. az összekötő vezetékbe épített szelep; 12. a túlnyomás szabályozására szolgáló levegőbevezető szelep; 13. légtelenítő szelep, nyomáscsökkentés céljából; 14. gőzbevezető szelep; 15. hűtővíz bevezető szelep ...................................................................................................... 13 1.1.6. Permetező rendszerű pasztőröző vázlatos felépítése. 1. beadagoló egység; 2. előmelegítő szakasz; 3. pasztőröző (melegítő) szakasz; 4. ellenáramú hűtő szakasz; 5. kiadagoló egység; 6. friss vízzel való hűtés; 7. langyos vízzel való hűtés; 8. meleg vizes hűtés; 9. vízpermetező fejek; 10. vízszivattyú; 11. szűrő a szivattyúhoz ....................................................................................................................................................................................... 14 1.1.7. Az autoklávtéri hőmérséklet (TK) a hőkezelési idő (t) függvényében, valamint lépcsős függvénnyel való közelítése a j-ik sorszámú időszakaszon belül. Az üres körök a futtató által a szakaszok elején, ill. végén bevitt adatpárokat ábrázolják. A Biot (Bi) számok szakaszonként változhatnak .................... 15 1.1.8. Az elemi hőmérlegek módszeréhez tartozó derékszögű háló felépítése és az elemi idomok (A, … I) keresztmetszetei a henger tengelyén áthaladó metszősíkban. 1. tengely; 2. csomópont; 3. palást; 4. alaplap; 5. fedőlap. A csomópontok sorszáma tengelyirányban: n, sugárirányban: l. ............................. 18 1.1.9. Hengeres konzervedények forgatásának és forgatva lengetésének különböző változatai: A) forgatás vagy lengetés a henger tengelye körül; B) forgatás vagy lengetés a henger tengelyével párhuzamos külső tengely körül; C) forgatás vagy lengetés a henger középpontján átmenő, de a henger tengelyére merőleges tengely körül (buktatva forgatás a középponton átmenő tengely körül); D) forgatás vagy lengetés a henger tengelyére merőleges külső tengely körül (buktatva forgatás külső tengely körül). 1. a forgatás iránya, 2. a lengetés változó irányai, 3. gáztér helyzete nyugalmi állapotban, 4. gáztér helyzete, amikor ; 5. a tehetetlenségi és gravitációs erők szempontjából vizsgált pont, α = a forgatott edény helyzetét megadó szög radiánban, a forgatástengely mindig vízszintes, x – ⋅ – x = a konzervedényhez rögzített koordinátatengely, ω = a szögsebesség, g = gravitációs gyorsulás ...................... 20 1.1.10. Az egységnyi tömegre ható gravitációs és tehetetlenségi erők eredő vektorának változása a konzervedényhez rögzített koordinátarendszerben, az 1.1.9. ábrának megfelelően. A) forgatás olyan szögsebességnél, melynél a tehetetlenségi (centrifugális) erő egyezik a gravitációs erővel; B) lassú forgatás, Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái vii a tehetetlenségi erő elhanyagolható; C) forgatva lengetés. Alsó helyzetben között az edény lassul és gyorsul = 2 g értékkel, egyébként állandó ω szögsebességgel forog váltakozó irányban. Leállás és irányváltás α = 0-nál. ω szögsebességnél a centrifugális erő egyezik a gravitációs erővel. 1. a vizsgált pont (a 1.1.9. ábrán 5-tel jelölve); 2. eredő vektor ............................................................................................................................................... 21 1.1.11. Forgatás hatása 1/1 jelű dobozba töltött konzervnél. A tartalom: fehérbab paradicsommártásban. A hőkezelés 125 °C-on történt. Fordulatszámok: 0, 10, 20, 25,35 és 53 min–1 az ábrán látható számok növekvő sorrendjében ................................................................................................................ 23 1.1.12. Mérőberendezés dobozok belső nyomása és térfogata közötti kapcsolat meghatározására. 1. mérőedény; 2. átlátszó fal; 3. átlátszó folyadék; 4. mérőcső (meniszkusz); 5. leeresztőszelep; 6. levegővezeték; 7. elzárószelep; 8. kompresszorhoz, ill. vákuumszivattyúhoz való csatlakozással a levegő be-, ill. kivezetése; 9. manovákuum-mérő műszer; 10. hőmérő; 11. üres konzervdoboz .................................................................................................... 29 1.1.13. Konzervdoboz viszonylagos térfogatváltozását a nyomáskülönbség függvényében szemléltető ábra. p: belső nyomás; pk: külső nyomás; ∆Vf /VfA: viszonylagos térfogatváltozás ........................................................................................................................................................................... 30 1.1.14. Rugalmas konzervedény (konzervdoboz) és a benne levő élelmiszer térfogatának alakulása. A) zárási állapot és hőtágulás hatására megnövekedett edénytérfogat, midőn a belső és külső nyomás egyenlő; B) a hőtágulás és külső nyomásnál (pk) nagyobb belső nyomás (p) hatására létrejött állapot; 1. gáztér; 2. élelmiszer az edényben; 3. az edény határoló fala; 4. hőtágulás hatására megnőtt fal; 5. hőtágulás és nyomáskülönbség hatására deformálódott (megnőtt) fal. A z index a zárási állapotra utal ................................................................................................................................................... 34 1.1.15. A hőmérséklet (T) és két egyenérték (F0’ E’) alakulása a hőkezelési idő (t) függvényében ................................................................................ 36 1.1.16. Példa átfolyó rendszerű pasztőröző melegítő egységében létrejövő mikrobapusztító hatás (vagy egyéb elsőrendű tulajdonságváltozás) számítására. A) az átlaghőmérséklet (T) a befutott felületi arány (a/A) függvényében; B) a hőcserélő sematikus ábrázolása és a jellemző műszaki adatok; C) a számításhoz felhasznált függvények. 1. a hőkezelt anyag hőfoka, , kA/cqm = 2,03, azaz T = 130 –80 ⋅ e–2,03 (a/A); 2. melegítő egység; 3. a tartózkodási idő sűrűségfüggvénye (f/t/); 4. a túlélő mikrobák száma a kezdeti szám arányában: a tartózkodási idő (t) függvényében. = a túlélő mikrobák száma a hőkezelés előtti mikrobaszámhoz viszonyítva ...................................................................................... 41 1.2.1. Közvetlen gőzbevezetéssel üzemelő hőcserélők. A) a VNIIKOP Intézet hőcserélője; B) a Kötting cég injektoros hőcserélője hígabb termékekhez; C) a Cherry-Burrel cég konstrukciója hígabb anyagokhoz; D) termékporlasztással üzemelő hőcserélő. 1. termékbevezetés; 2. a forró termék elvezetése; 3. gőzbevezetés; 4. a termék áramlását terelő spirális; 5. gőzcsatorna; 6. termékelosztó nyílások; 7. hőmérő; 8. forgó termékporlasztó; 9. kis gőzturbina; 10. keverőtér; 11. kitáplálószivattyú; 12. a nem kondenzáló gázok elvezetése ................................................................................................................ 46 1.2.2. Gőzinfúziós sterilező. 1. a termék bevezetése; 2. a termék elvezetése; 3. gőzbevezetés ....................................................................................... 47 1.2.3. Kapartfalú hőcserélő. 1. forgó tengely, melyre a kaparókések vannak felerősítve; 2. külső fűtőköpeny; 3. fűtőfelület; 4. az áthaladó termék; 5. kaparókések; 6. a termék belépése; 7. a kondenzvíz elvezetése .............................................................................................................................. 48 1.2.4. James Dole-féle aszeptikus rendszer. 1. gőz-túlhevítő csövek; 2. gázégők; 3. keringtető vezeték; 4., 5. töltőrések; 6. lezárt dobozok kiadagolása; 7. töltőegység; 8., 9., 10. szelepek; 11., 12. ellenőrző műszerek ................................................................................................................................. 50 1.2.5. A) Központi szűrő; B) egyedi szűrő; 1. fűtőköpeny a szűrő kiszárításához; 2. perforált henger; 3. szűrőréteg; 4. bilincsek a szűrőszövet rögzítéséhez; 5. biztonsági szelepek; 6. kondenzvíz-leeresztő csapok; 7. a szűrendő levegő belépése; 8. a szűrt levegő kilépése; 9. fenéklemez; 10. gyűrű és bilincs ............. 54 1.2.6. Steril levegőt előállító szűrő. 1. áttört támasztóköpeny rozsdamentes acélból; 2. az előszűrést megvalósító réteg; 3. mélységi szűrő kötőanyag nélküli mikrorostokból; 4. szilikon tömítőgyűrű ............................................................................................................................................................. 55 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái viii 1.2.7. Nagytartályos aszeptikus rendszer. 1. fogadó tartály; 2. szivattyú; 3. csöves hőcserélő; 4. hőntartó cső; 5. előhűtő; 6. véghűtő; 7. hőcserélő; 8. tartály; 9. egyedi levegőszűrő; 10. biztonsági vizet tartalmazó edény; 11. kezelő asztal ......................................................................................................... 56 1.2.8. Hordótöltő rendszere. A) Sterilező-hűtő blokk; B) töltő-manipuláló blokk. 1. fogadó tartály; 2. betápláló szivattyú; 3. kapart falú hőcserélők (felmelegítés); 4. hőntartó cső; 5. hűtő; 6. aszeptikus működésű kiegyenlítő tartály; 7. aszeptikus szivattyú; 8. zsáktöltő (bag in box); 9. hordótöltő; 10., 11., 12. görgős pálya; 13. CIP-rendszer ................................................................................................................................................................... 58 1.2.9. Hordótöltő (1.2.8. ábra 9. tételszám). 1. hordófeladás; 2. hordó helye töltéskor; 3. harang; 4. harangmozgató hidraulikus henger; 5. harang-rögzítők (alsó, ill. felső helyzetben); 6. légelszívó cső; 7. vezérlőszekrény; 8. világítás; 9. nézőablak; 10. termékbetápláló szerkezet szintérzékelő szondával ................ 59 1.2.10. „Bag in box” rendszerű töltőgép. 1. termékvezeték; 2. töltőfej; 3. körkamra; 4. vákuumcső; 5. jodoforadagoló cső; 6. a steril levegő vezetéke; 7. töltőcső; 8. levegő-elvezető cső; 9. hegesztő szerkezet; 10. vízhűtés; 11. a hálózati víz ki-, ill. beáramlási helyei; 12. a gőzáram vezetékei; 13. steril levegő, ill. inert gáz vezetéke ...................................................................................................................................................................................... 61 1.2.11. A Tetra Brik rendszerű csomagolás (Svédország) elvi vázlata. 1. többrétegű fóliaszalag; 2. H2O2-t felvivő hengerpár; 3. vegyszerkiszorító hengerpár; 4. hengerpár a hajtási helyek bevasalására; 5. a fóliaszalag kettéhajtása; 6. élhajlító szerkezet; 7. steril levegőt befúvó cső; 8. a steril lé bevezető csöve; 9. hegesztő szerkezet; 10. a folyadékszint szabályozása; 11. a dobozok lezárása; 12. a dobozformázás, leválasztás; 13. a dobozfülek hajtogatása ........... 62 1.2.12. Combibloc típusú töltőgép. A) elölnézet; B) oldalnézet .............................................................................................................................. 64 1.2.13. A CIP rendszer vázlata. 1. a mosó, ill. fertőtlenítő oldat kilépése a CIP rendszerből; 2. a cirkuláló oldat visszaérkezése; 3. a vízbetáplálás helye; 4. az elhasznált mosó, ill. fertőtlenítő oldat távozása; 5. keringtető szivattyú; 6. segédanyag-betápláló egység; 7. összekötő vezeték; 8., 9. tartályok a mosóvíz, ill. a fertőtlenítő oldat számára; 10. mintavevőcsap; 11. túlfolyók; 12. folyadékszűrő; 13. gőz betáplálás; 14. hőcserélő; 15. hőmérsékletérzékelő; 16. vegyszerkoncentráció-érzékelő; 17. elektromos vezetőképesség-érzékelő; 18. kondenzedény; 19. áramlásmérő; 20. automatikusan vezérelt pillangószelepek ............................................................................................................................................................................................. 66 1.2.14. A különböző szórófejek alkalmazási módjai fekvő, ill. álló tartályoknál. A) permetezés 360°-ban permetező, álló fejjel; B) permetezés forgó, aszimmetrikus fejjel; C) hosszú, fekvő, esetleg szállítható tartályoknál alkalmazott megoldás; D) tipikusan messzire hordó, aszimmetrikus szórófej; E) függőleges tartály sterilezése forgó szórófej-párral ............................................................................................................................................... 67 1.3.1. Egyfokozatú bepárló elvi sémája. A) bepárló barometrikus kondenzátorral; B) félbarometrikus kondenzátor. 1. a bepárló fűtőtere; 2. páraszeparátor; 3. barometrikus kondenzátor; 4. vákuumszivattyú; 5. hűtővíz szivattyú; 6. a híglé belépése; 7. a sűrítmény eltávozása; 8. a párák távozása a kondenzátorba; 9. hűtővíz belépés; 10. kondenzvíz-kilépés ......................................................................................................................................................... 70 1.3.2. Háromfokozatú egyenáramú bepárló elvi sémája. A fokozatok sorszáma lé- és gőzoldalon egyaránt érvényes. 1. az első fokozat; 2. a második fokozat; 3. a harmadik fokozat; 4. a gyümölcslé belépése; 5. a sűrítmény kilépése; 6. a 3. fokozat páráinak távozása a kondenzátorba; 7. a fűtőgőz belépése; 8. a kondenzvíz távozása az első testből .................................................................................................................................................................. 76 1.3.3. Gőzsugár-kompresszorral ellátott bepárló elvi sémája. 1. bepárlótest; 2. páraleválasztó; 3. gőzsugár-kompresszor; 4. a híglé belépése; 5. a sűrítmény kilépése; 6. a nagynyomású gőz belépése; 7. a friss gőz és a visszaszívott és komprimált páragőz keveréke; 8. a páragőz visszaszívott része; 9. a páragőznek a kondenzátorba távozó része ........................................................................................................................................................................... 77 1.3.4. Gőzsugárral működő termokompresszor jellemzői közötti kapcsolat diagramjai. ∆T = fűtőoldali és páratéri hőfokok különbsége, m = 1 kg friss gőzzel elpárologtatott víz mennyisége kg-ban. A görbéknél megadott nyomás a gőzsugárkompresszorba belépő friss gőz nyomása .............................................. 78 1.3.5. A tartózkodási idő eloszlásához tartozó sűrűségfüggvénnyel arányos jelzőanyag-koncentráció bepárlóban, különböző belépő tömegáramok mellett t = tartózkodási idő, a jelzőanyag beadásától mért idő; c = a jelzőanyag koncentrációja kilépésnél; qmB = belépő tömegáram ................................................. 79 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái ix 1.3.6. Gyümölcsök összes aromatartalmából kinyert aromaanyagok százalékos értéke (ε) az elpárologtatott víz mennyiségének függvényében. A vízszintes tengelyen P-vel az elpárologtatott víz az eredeti víztartalom százalékában található. P = 100(e–1)/e(1-wB), az (1.3.1) összefüggés jelöléseivel. 1. alma; 2. szilva; 3. szőlő; 4. fekete ribiszke; 5. körte; 6. meggy; 7. kajszi; 8. birsalma; 9. őszibarack; 10. málna; 11. fekete szeder; 12. szamóca ................................. 84 1.3.7. Gömbvákuum-üst vázlatos metszete. 1. anyagtér; 2. fűtőtér; 3. keverő; 4. cseppleválasztó; 5. terelőlemez .............................................................. 85 1.3.8. PR típusú besűrítő. 1. úszós szintszabályozó; 2. ejtőgyűrű; 3. forralócsövek; 4. cseppfogó; 5. félbarometrikus kondenzátor; 6. úszós szintszabályozó; 7. vízszivattyú; 8. cseppleválasztó; 9. vákuumszivattyú; 10. léátemelő szivattyú; 11. forralócsövek a léoldali második fokozatban; 12. külső ejtőcső; 13. szállító–keringtető csiga a sűrítmény részére; 14. beépített refraktométer; 15. sűrítménykitápláló szivattyú; 16. kitápláló szelep .......................................... 86 1.3.9. Magyar UT-F típusú bepárló, a Rossi cég (Olaszország) licencének átvétele alapján. 1. gőzoldalon első, léoldalon második fokozat; 2. gőzoldalon második, léoldalon harmadik fokozat; 3. gőzoldalon második, léoldalon negyedik fokozat (végsűrítő); 4. gőzoldalon harmadik, léoldalon első fokozat; 5. félbarometrikus kondenzátor; 6. gőztelítő; 7. kondenzvíz-tartály; 8. cirkuláltató szivattyúk a különböző mértékben besűrített anyag részére; 9. áttápláló szivattyú; 10. a beépített refraktométer keringtetőszivattyúja; 11. a sűrítmény kitáplálószivattyúja; 12. kondenzvíz-szivattyú; 13. vízszivattyú; 14. vákuumszivattyú. Belépő anyagok: G = gőz, H = hűtővíz, L = híglé. Kilépő anyagok: C = hűtővíz + lecsapott párák, K = kondenzvíz a gőzoldali első fokozatból, S = sűrítmény ............................................................................................................................................................................... 87 1.3.10. A Wiegand cég (német) egyenáramú, kétfokozatú, párakompressziós, esőáramú bepárlója, vákuumos hűtéssel ellátva. 1. első fokozat; 2. második fokozat; 3. gőzsugár-kompresszor; 4. expanziós hűtőedény a sűrítmény részére; 5. vákuum-rendszer kondenzátorral; 6. híglé-belépés; 7. sűrítmény-kilépés; 8. friss gőz belépései ...................................................................................................................................................................................... 88 1.3.11. Az APV cég (Anglia) esőfilmes, lemezes bepárlójának működési elve. 1. a híglé belépése; 2. bal oldali termékszekció; 3. gőzszekció; 4. páraleválasztó egység; 5. az elősűrítmény szivattyúja; 6. az elősűrítmény belépése a jobb oldali termékszekcióba; 7. gyűjtőedény a végsűrítmény részére; 8. sűrítménykitápláló szivattyú; 9. fűtőegység; 10. elősűrítmény és pára a leválasztóba; 11. végsűrítmény kitáplálása (a párák a 4 jelű páraszeparátorba kerülnek); 12. gőzbelépés; 13. kondenzvíz-kilépés ............................................................................................................................................... 89 1.3.12. Az Alfa-Laval cég (Svédország) Convap típusú bepárlójának vázlata. A) működési vázlat; B) a bepárlótest keresztmetszete. 1. bepárlótest; 2. páraleválasztó; 3. forgó kaparó-szerkezet; 4. sűrítendő anyag belépése; 5. sűrítménykilépés; 6. párák a kondenzátorhoz; 7. a fűtőgőz belépése; 8. a kondenzvíz eltávozása; 9. kaparókés; 10. a hőcserélő henger köpenye ..................................................................................................................... 90 1.3.13. Az Unipektin cég ( Svájc) kétfokozatú ellenáramú sűrítővel kombinált aroma-visszanyerő és töményítő berendezése. 1. gőzoldalon első bepárló fokozat; 2. gőzoldalon második fokozat, léoldalon első fokozat; 3. páraleválasztók; 4. páravezeték az aromavisszanyeréshez; 5. lemezes hőcserélő; 6. desztilláló oszlop; 7. felületi kondenzátor; 8. aromahűtő; 9. gázhűtő; 10. gázmosó; 11. a híglé belépése; 12. a sűrítmény (aromaszegény) kilépése; 13. a gőzoldali második fokozat párakondenzátumának vezetéke a desztilláló oszlopba; 14. a fenékvíz (luttervíz) kilépése; 15. az aromakoncentrátum elvezetése; 16. nem kondenzálható gázok elvezetése; 17. a fűtőgőz belépése; 18. a hűtővíz kilépése ............................................................................................ 91 1.3.14. Néhány élelmiszeripari anyag fagyáspontja (T) a vízoldható szárazanyag-tartalom (a, refr. %) függvényében. 1. szacharózoldat; 2. kávékivonat; 3. almalé, 4. szamócalé, 5. ribiszkelé és sűrítménye ................................................................................................................................................. 93 1.3.15. Példa gyümölcslé két lépésben történő sűrítésére a vízkifagyasztás módszerével. A diagram a fajlagos entalpia változását mutatja a 0 °C hőfokú oldatéhoz képest (∆h). X a szárazanyag-tartalom tömegtörtje százalékban kifejezve ................................................................................................... 94 1.3.16. Grenco rendszerű fagyasztva sűrítő elvi sémája. 1. kapart felületű hűtő; 2. kristálynövelő egység; 3. mosóoszlop; 4. perforált dugattyú; 5. fűtés; 6. expanziós edény; 7. betápláló szivattyú; 8. keringtető szivattyú; 9. a gyümölcslé belépése; 10. a hűtőközeg belépése; 11. a sűrítmény kilépése; 12. a megolvadt jég kilépése .................................................................................................................................................................................... 96 1.3.17. Különböző besűrítési eljárások relatív energiaköltségei (r) az elektromos energia árára vonatkoztatott gőzár (R) függvényében, r = 1 t víz elvonásának gőz + elektromos energia költsége, osztva az 1 t gőz költségével. R = 1 t gőz ára, osztva 1 kWh elektromos energia árával. 1. 4 fokozatú Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái x ellenáramú kifagyasztásos sűrítő (wS = 0,33), 2. 4 fokozatú, mint az 1 jelű (wS = 0,66), 3. 3 fokozatú termikus, 4. 4 fokozatú termikus, 5. 3 fokozat + gőzsugár kompresszor, 6. 6 fokozatú termikus, 7. 3 fokozat + mechanikus párakompresszor ....................................................................................... 97 1.3.18. Néhány vizes oldat ozmózisnyomása (π) a szárazanyag-tartalom tömegtörtjének (ws ) függvényében. 1. NaOH-oldat; 2. NaCl-oldat; 3. glükóz-, fruktózoldat; 4. szacharóz-, laktózoldat; 5. fehérjék .............................................................................................................................................. 98 1.3.19. Kétfokozatú, a fordított ozmózis (RO) elvén működő berendezés elvi sémája. 1. az első sűrítő fokozat; 2. második sűrítő fokozat; 3. cirkuláltató szivattyúk; 4. nagy nyomású betápláló szivattyú; 5. nyomásszabályozó szelep; 6. a sűrítendő anyag (pl. paradicsomlé) belépése; 7. a sűrítmény kilépése; 8S a permeátum (víz) távozása ............................................................................................................................................................................. 99 1.4.1. Élelmiszerek szorpciós izotermái ............................................................................................................................................................ 104 1.4.2. Mérőkészülék működési elve szorpciós izoterma felvételéhez ...................................................................................................................... 104 1.4.3. A szorpciós hiszterézis jelensége ............................................................................................................................................................ 105 1.4.4. Tárolási feltételek meghatározása szorpciós izotermából ............................................................................................................................. 106 1.4.5. A nedvesség eloszlása síklapban szárításkor. X: az anyag nedvességtartalma t időpontban; Xs : felületi anyagnedvesség; Yg: a levegő nedvességtartalma; Vs : felületi légnedvesség ..................................................................................................................................................... 109 1.4.6. Nedves anyag száradási görbéje. 1. kezdeti nedvességtartalom (Xk); 2. a nedvességtartalom eloszlása t időpontban; 3. átlagos nedvességtartalom t időpontban; 4. végnedvesség; 5. kezdeti szakasz; 6. állandó sebességű szakasz; 7. kritikus átlag-nedvességtartalom (Xc ); 8. a csökkenő sebesség szakasza; 9. egyensúlyi nedvességtartalom (Xe ) ............................................................................................................................................................... 110 1.4.7. Száradási sebességi görbe az idő függvényében ........................................................................................................................................ 111 1.4.8. Száradási sebességi görbe a nedvesség függvényében ................................................................................................................................ 111 1.4.9. Száradó anyag átlaghőmérséklete az idő függvényében .............................................................................................................................. 112 1.4.10. Az anyag méretének hatása a száradás folyamatára .................................................................................................................................. 113 1.4.11. Tárcsás porlasztó. A) tengely; B) az anyag betáplálása; C) radiális csatorna; D) elosztó .................................................................................. 119 1.4.12. Tárcsás porlasztó permetfelhője ............................................................................................................................................................ 120 1.4.13. Fúvókás porlasztó vázlatos metszete ...................................................................................................................................................... 120 1.4.14. Fúvókás porlasztó permetfelhője ........................................................................................................................................................... 121 1.4.15. Dobszárító berendezés. 1. Hő bevezetése; 2. levegő betáplálása; 3. forgató berendezés; 4. a levegő visszakeringtetése; 5. nyers termék betáplálása; 6. kilépő levegő; 7. késztermék ....................................................................................................................................................................... 125 1.6.1. A sótartalom (%-ban kifejezett tömegtört) a kiegyenlítődéshez szükséges idő (d = nap) függvényében ................................................................ 139 1.6.2. A fizikai jellemzők alakulása az uborkaerjesztésnél, az idő függvényében (d = nap). 1. a levegő térfogata; 2. szemcsesűrűség; 3. az uborka térfogata; 4. az uborka tömege (kiindulási tömeg 1000 g) ................................................................................................................................................. 139 1.6.3. A sótartalom (%-bán kifejezeti tömegtört) hatása az uborka fizikai jellemzőinek viszonylagos értékére (kiindulási érték: 100%) ............................... 140 1.6.4. A cukortartalom (%-ban kifejezett tömegtört) alakulása az idő függvényében uborka erjesztésekor ..................................................................... 141 1.6.5. Az összes savtartalom (%-ban kifejezett tömegtört), a pH-értékek és a gáztartalom alakulása uborka erjesztésekor az idő (d = nap) függvényében ........ 142 1.6.6. A főbb mikrobacsoportok darabszám-koncentrációjának változása, az idő (d = nap) függvényében az uborka erjesztésekor. A függőleges tengelyen a darabszám-koncentráció 10-es alapú logaritmusa látható ..................................................................................................................................... 144 1.7.1. Két különböző tartósítási eljárás (tényező) kombinált hatását szemléltető izobol diagram xA, xB: az A és B eljárás önmagában legkisebb hatásos adagjához viszonyított adagjai ........................................................................................................................................................................ 149 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái xi 2.1.1. Borsócséplő telep elrendezési vázlata. 1. zöldtermény-adagoló; 2. borsócséplő gépek szalmakihordóval; 3. keresztirányú szemgyűjtő szalag; 4., 6. hattyúnyakas elevátor; 5. utótisztító rosták; 7. szemgyűjtő tartályok; 8., 10. szállítószalagok; 9. szecskázógépek; 11. szecskagyűjtő tartályok; 12. kapcsolóirányító egység ............................................................................................................................................................................................. 156 2.1.2. Stabil zöldborsócséplő gép működési vázlata. 1. etető-felhordó; 2. külső dob; 3. belső cséplődob a lapátsorokkal; 4. fő gyűjtőszalag; 5. nyomóventilátor; 6. törekszalag; 7. szalmarázó; 8. szalmakihordó; 9. gyűjtőtartály ................................................................................................... 156 2.1.3. Paradicsomelőfeldolgozó gépsor elrendezési vázlata. 1. fogadógarat; 2. rögelválasztó garat; 3. iszapleválasztó; 4. előválogató; 5. szennyelhordó szalag; 6. öblítőgarat; 7. selejtező; 8. hulladékelhordó szalag; 9. mosó-tisztító berendezés; 10. szín szerinti válogató; 11. sárga és zöld bogyókat szállító szalag; 12. piros bogyókat felhordó elevátor; 13. roppantó-zúzó; 14. előtároló tartály; 15. kapcsolószekrény; 16. vezérlőasztal ......................................... 158 2.1.4. Folyamatos üzemű iszapleválasztó-víztisztító berendezés működési vázlata. 1. csővezeték; 2. ciklon; 3. ülepítő; 4. csillapító és elosztó csővezeték; 5. ülepítő-gyűjtő; 6. lemezes iszapleválasztó; 7. visszavezető cső ............................................................................................................................. 158 2.1.5. A hagymamanipuláló gépsor vonalas elrendezési vázlata. 1. felhordó az adagoló garattal; 2. szennyeződésleválasztó; 3. selejtező; 4. tisztítóberendezés; 5. minőség szerinti válogató; 6. méret szerinti osztályozó; 7. ülepítőciklon; 8. vezérlőasztal; 9. tartályládák ......................................... 159 2.1.6. Ládamosógép. 1. felhordó szállítószalag; 2. billentő-adagoló (állítható vezetőlemezekkel); 3. a szállító láncok feszítő szerkezete; 4. szállító lánc; 5. törmelékgyűjtő kocsi; 6. lúgoldat-szállító szivattyú; 7. lúgtartály; 8. hőfokszabályozó; 9. vízvezetékek; 10. gőzvezeték; 11. a forró víz tartálya; 12. szivattyú a forró víz részére; 13. hajtóműszabályozó szerkezet; 14. kiadó-billentő szerkezet (állítható vezetőlemezekkel); 15. fúvókák (rozsdamentes, cserélhető kivitelben); 16. ablak; 17. szűrőlemez a lúgtartályhoz; 18. csatlakozó csonk a páragőzök elvezetéséhez ....................................................................... 160 2.1.7. Tartálykocsik mosóállomásának vázlatos felülnézete Az ábrán látható lineáris méretek mm-ben értendők ............................................................ 161 2.3.1. Cukoroldatok viszkozitása (η) a hőmérséklet (T) függvényében, különböző, százalékban kifejezett tömegtörteknél ................................................ 174 2.3.2. Előírt (megengedett) legkisebb és legnagyobb hőkezelési idők (t) a hőmérséklet (T) függvényében gyümölcslevek bepárlásánál. 1. oxidáló enzimek inaktiválásának legkisebb ideje; 2. hidroxi-metil-furfurol képződés legnagyobb hőkezelési ideje; 3. antocián színezékek legnagyobb hőkezelési ideje ........... 176 2.4.1. Gyártóvonal zöldborsó feldolgozásához. 1. fogadótartály; 2. felhordó; 3. flotációs mosógép; 4. felhordó; 5. osztályozó berendezés; 6. borsószivattyú; 7. vízleválasztó; 8. előfőző; 9. szelektor; 10. felhordó; 11. töltő–levező egység; 12. zárógép; 13. hidrosztatikus sterilező berendezés .................................. 184 2.4.2. Gyártóvonal zöldbab feldolgozásához. 1. fogadó-adagoló berendezés; 2. szállítószalag; 3. serleges felhordó; 4. légfúvásos szelektor; 5. mosógép; 6. fürtbontó-előhegyező gép; 7. átadószalag; 8. véglevágó berendezés; 9. válogatószalag; 10. serleges felhordó; 11. szeletelőgép; 12. szelektáló berendezés; 13. serleges előfőző; 14. vibrációs szelektáló; 15. serleges felhordó; 16. töltő-levező egység; 17. zárógép; 18. osztott hidrosztatikus sterilező ........................... 186 2.4.3. Gyártóvonal csemegekukorica feldolgozásához. 1. teherkocsi felhajtó; 2. fogadótartály; 3. kihordószalag; 4. felhordószalag; 5. keresztirányú elosztó szalag; 6. háncslevél-lehúzó szerkezet; 7. átadószalag; 8. felhordószalag; 9. válogatószalag; 10. hibás csöveket elhordó szalag; 11. elosztó-szalag; 12. kukoricamorzsoló gépek; 13. úsztatóvályú a lemorzsolt szemek részére; 14. szemgyűjtő tartály szivattyúval; 15. habflotációs mosóberendezés; 16. légszelektor; 17. szállítószalag; 18. töltő-levező berendezés; 19. gép az előzáráshoz; 20. vákuumos dobozzáró; 21. osztott hidrosztatikus sterilező ................ 188 2.4.4. Előfeldolgozó állomás paradicsomzúzat készítéséhez. 1. billenőtartályos pótkocsi; 2. aknába helyezett mosóberendezés; 3. kihordó szalag; 4. válogatószalag; 5. hulladékelhordó szalag; 6. görgős mosó; 7. rendezőszalag; 8. szín szerinti osztályozó berendezés; 9. zöld és sárga bogyók elhordószalagja; 10. piros bogyók továbbítószalagja; 11. elevátor; 12. paradicsomroppantó (-zúzó); 13. durva fokozatú áttörőgép; 14. zúzat-tartály; 15. tartály a teherkocsikon levő szállítótartályok töltésére ..................................................................................................................................................... 189 2.4.5. Gyártóvonal paradicsomsűrítmény készítéséhez. 1. szállítótartály; 2. lefejtőtartály; 3. fogadótartály; 4. zúzatelőmelegítő; 5. tartály a meleg zúzat részére; 6. passzírozó-állomás (3 fokozattal); 7. tartály a passzírozott lé részére; 8. előmelegítő; 9. gőztelítő a bepárlóhoz; 10. a bepárló első fokozata; 11. a bepárló 2. és 3. fokozata; 12. tartály a sűrítmény részére; 13. püré-sterilező; 14. töltőgép; 15. zárógép; 16. kondenzvízgyűjtő tartályok; 17. párák elvezetése a gőzoldali utolsó fokozatból a kondenzátorhoz ................................................................................................................................................. 190 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái xii 2.4.6. Konzervgyár lecsógyártó gépsora. 1. kefés mosógép; 2. csumakinyomó berendezés; 3. kefés mosógép; 4. csumaleválasztó; 5. válogatószalag; 6. felhordó; 7. magelválasztó; 8. továbbítószalag; 9. csíkvágó gép; 10. felhordó; 11. előfőző berendezés; 12. keverőtartály (paradicsommártás + paprikacsíkok keverése); 13. keverékszivattyú; 14. ikerfejes töltőgép; 15. zárógép; 16. hidrosztatikus sterilező ................................................................................. 193 2.4.7. Gyártóvonal csemegeuborka konzerv gyártásához. 1. előmosó; 2. kefés mosógép; 3. felhordó; 4. melegvizes mosógép; 5. kefés mosógép; 6. felhordó; 7. válogatószalag; 8. üvegfeladás; 9. vibrációs töltőgép; 10. asztal a töltőtömeg kiegyenlítésére; 11. keverőberendezés; 12. gőzinjektálással létesített vákuum mellett működő zárógép; 13. alagútpasztőröző ................................................................................................................................................... 195 2.5.1. Vákuumos hengerszárító. 1. a folyékony élelmiszer felhordása; 2. acélszalag; 3. fűtött henger; 4. hűtött henger; 5. a szárítmány kiadagolására szolgáló zsilip; 6. vákuum alatt levő kamra; 7. elszívás a vákuumszivattyú irányába; 8. infravörös sugárzók; 9. lekaparó kés ....................................................... 197 2.5.2. Vákuum alatt üzemelő szalagszárító folyadék és pép jellegű élelmiszerekhez. 1. vákuum alatti hengeres tartály szárítószalagokkal és fűtőtestekkel; 2. keverős tartály betáplálószivattyúval; 3. szárítmánykitápláló zsilipek; 4. vákuumrendszer; 5. szárítmányőrlő berendezés ................................................. 198 2.5.3. A Niro cég porlasztva szárító berendezése paradicsompor gyártásához. 1. sűrítménybetápláló szivattyú; 2. porlasztófej; 3. szárító-kamra; 4. hűtőszalag; 5. vibrációs szita; 6. edény a szárítmány részére; 7. evakuálózáró egység; 8. léghevítő rendszer; 9. légelosztó; 10. levegőelszívó csonk; 11. porleválasztó ciklon, elszívó ventilátorral; 12. léghűtésű köpeny; 13. légkondicionáló egység; 14. csomagolótér ............................................................ 199 2.5.4. Habosítva porlasztó szárítóberendezés. 1. tartály a sűrítmény részére; 2. szivattyú; 3. előmelegítő; 4. szivattyú; 5. kompresszoros légbekeverő egység; 6. porlasztó fúvóka; 7. szárítókamra; 8. porkiadagoló szerkezet; 9. ventilátor és léghevítő a szárító levegő részére ......................................................... 200 2.5.5. A porlasztva szárítás „filter mat” (szűrő réteges) változata. 1. táptartály; 2. szivattyú; 3. porlasztófej; 4. porlasztó kamra; 5. szitaszövetből kialakított szállítószalag; 6. a forró levegő bevezetése; 7. száraz levegő bevezetése; 8. anyagréteg; 9. levegőelvezetések; 10. a szárítmány kilépése ............................. 201 2.5.6. Binder-féle szalagos szárító keresztmetszete. 1. meleg levegő bevezetés; 2. a távozó levegő; 3. visszacirkuláltatott levegő; 4. hőcserélő ..................... 206 2.5.7. A Proctor-Schwartz-féle háromszakaszú szalagos szárító. A) felülnézet; B) oldalnézet; C) keresztmetszet; D) szabályozható terítőszerkezet az anyag betáplálásánál. 1. lengő terítőszerkezet a betáplálásnál; 2. kefés szalagmosó; 3. porlasztásos szalagmosó; 4. leszedő-henger; 5. tüskés lazító; 6. szalagütögető szerkezet; 7. a szárítmány kilépése; 8. gázégős léghevítő változat; 9. gőzhevítéses változat; 10. szabályozható terítőszerkezet .......................................... 207 2.5.8. A kilépő levegő hőtartalmának hasznosítása folyadék közvetítésével. 1. a távozó levegő gáz-folyadék rendszerű hőcserélője; 2. a beszívott levegő folyadék–gáz rendszerű hőcserélője; 3. léghevítő (kalorifer); 4. szárítóberendezés .................................................................................................... 208 2.5.9. A kilépő levegő hőtartalmának hasznosítása levegő-levegő rendszerű hőcserélővel. 1. szárítóberendezés; 2. léghevítő ventilátorral; 3. elszívó ventilátor a távozó levegő részére; 4. hőcserélő (a távozó levegő hőtartalmát a belépő szárítólevegőnek adja át) ............................................................ 208 xiii A táblázatok listája 1.1.1. Hidrosztatikus sterilező berendezésekre vonatkozó néhány adat ....................................................................................................................... 5 1.1.2. OHS („Hunister”) berendezések főbb adatai ................................................................................................................................................ 6 1.1.3. Az OHS-3 típusú osztott hidrosztatikus berendezés főbb műszaki adatai ........................................................................................................... 9 1.1.4. Egyes csomagolóeszközök kritikus terhelésnek kitett részei és a kritikus értékek típusai ..................................................................................... 26 1.1.5. Csomagolószerekre vonatkozó néhány kritikus érték a szakirodalom alapján(12, 27, 55) ........................................................................................ 26 1.1.6. Néhány konzervipari anyag sűrűsége a hőmérséklet függvényében és köbös hőtágulási együtthatója(55, 115) ρ = a – bT, [T ........................................ 28 1.1.7. Néhány hőkezelésnek kitett csomagolóanyag köbös hőtágulási együtthatója (0< αVf) 20 és 130 °C között(55, 96) ...................................................... 28 1.1.8. Konzervekben előforduló gázok néhány fizikai jellemzője ............................................................................................................................ 31 1.1.9. Különféle zárási módok jellemzői ............................................................................................................................................................ 32 1.1.10. A szakirodalomban ajánlott F0-értékek Heiss és Eisner(35) nyomán. .............................................................................................................. 37 1.3.1. Vízelvonásos tartósítás műveletei és jellemzői ............................................................................................................................................ 68 1.3.2. Sűrítmények vízaktivitása ....................................................................................................................................................................... 69 1.3.3. Egyszerű bepárlási (besűrítési) folyamatban szereplő anyagmennyiségek (tömegek) számítására szolgáló összefüggések. A sűrítési arányt (e) ismertnek tételezzük fel ................................................................................................................................................................................... 71 1.3.4. Néhány gyümölcslésűrűség (ρ, kg·m-3) – tömegtört (w) – hőfok (T, °C) összefüggése ....................................................................................... 71 1.3.5. Gyümölcs- zöldséglevek és sűrítményeik reológiai jellemzése ....................................................................................................................... 71 1.3.6. Vizes cukoroldatok forrpontemelkedése a tömegtört függvényében 0,1 M Pa – 1 bar nyomáson .......................................................................... 73 1.3.7. Hőátadási tényezők irányértékei ............................................................................................................................................................... 74 1.3.8. Bepárlók gőzigénye, 1 kg víz elpárologtatásához szükséges gőz kg-ban .......................................................................................................... 76 1.3.9. Átlagos tartózkodási idők különféle bepárlótípusoknál ................................................................................................................................. 79 1.3.10. Néhány gyümölcssűrítmény szokásos szárazanyag-tartalma ......................................................................................................................... 80 1.3.11. Zöldség- és gyümölcsvelők jellemzői és sűríthetősége ................................................................................................................................ 81 1.3.12. Egyes gyümölcslevek aromáinak relatív illékonysága (αa ) 90%-os aromakihozatalnál az elpárolgási hányad függvényében ...................................... 83 1.3.13. Szárazanyag-veszteségek különféle fagyasztva sűrítő berendezésekben .......................................................................................................... 95 1.4.1. Néhány élelmiszer víztartalma ................................................................................................................................................................ 100 1.4.2. Szárítóberendezések szabályozásának lehetőségei ...................................................................................................................................... 126 1.5.1. A tartósítószerként alkalmazott gázok hatékonyságát befolyásoló tényezők(75) (av: vízaktivitásnak a hatékonyságot biztosító tartománya) ................... 131 1.5.2. Fűszerek fitomicid hatású vegyületei(75) ................................................................................................................................................... 137 1.6.1. A nyomás hatása az uborka fizikai jellemzőire ......................................................................................................................................... 140 1.6.2. Kémiai változatok az erjedés alatt; * mg/100 g ......................................................................................................................................... 142 1.6.3. Az uborka és a káposzta mikroflórájának összetétele ................................................................................................................................. 143 1.6.4. A tejsavbaktériumok erjesztésének savas termékei ..................................................................................................................................... 144 1.6.5. Az ecetsav szaporodásgátló hatása .......................................................................................................................................................... 146 1.6.6. Az ecetsav és a konzerválószerek tartósító hatása ...................................................................................................................................... 146 2.3.1. Koronadugóval zárt palackokban a pasztőrözés alatt uralkodó maximális nyomás ........................................................................................... 172 Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái xiv 2.3.2. Szacharóz- és invertcukor-oldatok százalékban kifejezett tömegtörtjeinek összetartozó értékei Abbé refraktométeren mért azonos törésmutatók mellett ........................................................................................................................................................................................................ 173 2.3.3. Telített cukoroldat töménysége a hőmérséklet ........................................................................................................................................... 174 2.4.1. Zöldborsókonzervek szem-méretei és az elnevezések ................................................................................................................................. 182 2.4.2. Zöldborsókonzervek zsengeségi osztályai ................................................................................................................................................. 183 2.4.3. Zöldborsó előfőzésénél alkalmazott paraméterek ....................................................................................................................................... 183 2.4.4. Zöldborsókonzervek tipikus töltési és sterilezési adatai ............................................................................................................................... 184 2.4.5. Zöldbabkonzervek tipikus töltési és sterilezési adatai ................................................................................................................................. 185 2.4.6. 28–30 refr.%-os sűrített paradicsomkészítmények tipikus töltési és hőkezelési adatai ....................................................................................... 191 2.4.7. Natúr lecsókonzerv töltési és hőkezelési adatai ......................................................................................................................................... 193 2.4.8. Konzervipari célra használt uborka méretei és elnevezése ........................................................................................................................... 194 2.4.9. Csemegeuborka-konzerv fűszereinek mennyisége g-ban, 100 db konzervhez .................................................................................................. 194 2.4.10. Csemegeuborka-konzervek töltési és hőkezelési adatai .............................................................................................................................. 195 2.5.1. Különböző szárítási eljárások összehasonlítása (A nyíl a növekvő költségek és a javuló minőség irányába mutat.) ................................................. 202 2.5.2. Előfőzve, előfőzés nélkül, valamint kénezve szárított zöldségfélék felsorolása ................................................................................................ 204 2.6.1. Csecsemők és kisgyermekek legfontosabb ásványianyag- és vitaminszükséglete (mg)(48) .................................................................................. 211 2.6.2. Hozzáadott tápanyagot tartalmazó bébiételek megengedett legmagasabb vitamin és ásványi anyag mennyiségei(44) ................................................ 217 2.6.3. Bébiételek és italok szennyező anyagainak felső határértékei (μg/kg)(45) ........................................................................................................ 218 xv Előszó A Növényi nyersanyagok hőközléses tartósító technológiái c. könyv célja a téma mérnöki szintű és tankönyv mélységű tárgyalása. A könyv szintetizálja a technológiai eljárások megértéséhez szükséges egyes élelmiszer-kémiai, mikrobiológiai, élelmiszer-ipari művelettani és gépészeti, valamint csomagolástechnikai tudnivalókat. Ez a könyv túlnyomóan hőközléses ipari tartósító eljárásokkal foglalkozik, azonban néhány egyéb eljárás ismertetésének is helyet adtunk: vegyszeres tartósítás, mesterséges és természetes savanyítás, kombinált tartósítás. Alapvető ismereteket nyújt a különböző nyersanyagok feldolgozásával kapcsolatos technológiai folyamatok elsajátításához. Az eljárások között nem szerepel a hűtőipar tevékenységi körébe tartozó tartósítóipari hűtés és fagyasztás témaköre. A könyv az egykori Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem Élelmiszeripari Karán 1990-ben kiadott Konzervtechnológia II. kötet (szerkesztők: dr. Körmendy Imre és dr. Török Szilveszter) átdolgozásával jött létre. Néhány fejezet kimaradt vagy lerövidült, új fejezetek és részek egészítik ki a könyvet. A szerzői gárda is kiegészült, az élelmiszertudomány területeiről különböző szakmai háttérrel rendelkező tizennégy szakember írta e könyvet. A könyv egyidejűleg szól az egyetemi hallgatókhoz, a feldolgozástechnológia területén működő szakemberekhez, vállalkozókhoz és tudományos kutatókhoz. A szerkesztők xvi Bevezetés A táplálék tartósításának célja az élelem megszerzésének és elfogyasztásának térben és időben való különválasztása. A latin „Conserve” szó megőrzést jelent. A gyűjtögetés, halászat, vadászat útján szerzett táplálék aszalását, szárítását, sózását, füstölését, savanyítását, erjesztését, hűtését az évezredekkel ezelőtt élt népek ugyanúgy alkalmazták, mint a mai legprimitívebb fokon álló néptörzsek. A civilizált társadalom már nem elégszik meg a mindennapi táplálék megszerzésével, hanem a táplálkozástudomány ismereteinek tudatos alkalmazásával a napi fehérje-, zsír-, szénhidrát-, ásványi só-, vitamin szükséglet kielégítésének követelményét támasztja a tartósítóiparral szemben. A tartósítóipar nyersanyagainak megtermelése földrajzi-, talaj- és klimatikus adottságok függvénye. Ahol ezek a feltételek hiányoznak, ott a lakosság kedvezőbb adottságok mellett termett, tartósított termékeket igényel. Így a tartósító tevékenység nemzetközi fontosságot nyert. A magyar tartósítóipar a gyümölcs- és zöldségnyersanyagból a félkész- és késztermékek széles választékát állítja elő. Késztermékek gyümölcs nyersanyagból: • A gyümölcsök többségét az ipar befőttek, dzsemek és ízek formájában tartósítja, kisebb jelentőségűek a puding gyümölcsök, vegyes saláták, gyümölcsbólék. Egyre népszerűbbek a csökkentett cukortartalmú energiaszegény, valamint a cukorhelyettesítőkkel édesített – diabetikus – készítmények. Dzsem- és ízgyártáshoz félkész termékként steril pulpok és velők szolgálnak. • A gyümölcsitalok csoportját a hőkezeléssel tartósított 100%-os gyümölcslevek és az előírás szerinti gyümölcshányaddal készülő nektárok alkotják. Vízzel hígítható ital-alapanyagként szolgálnak a különféle gyümölcsszörpök. • Vízelvonásos tartósítással állítják elő gyümölcsökből a különböző aszalványokat és szárítmányokat. Késztermékek zöldség-alapanyagból: • A zöldségkonzervek csoportját a natúr (cukros-sós felöntőlével készült) készítmények súlyozzák. Igen változatos megjelenésben és ízesítéssel készülnek a saláták, a különféle savanyított és marinált zöldségek. A zöldségkonzerven belül önálló gyártmánycsoportnak tekintjük a paradicsomkészítmények választékát. A paradicsom sokféle formában (hámozott és hámozatlanparadicsom, ivóié, sűrítmény, lecsó, vegyes savanyúság, paradicsompor, ketchup és mártások) hasznosul. • A szárítmányok legfontosabb alapanyagai a levélzöldségek és a paprika, de készülnek szárított termékek gyökér és gumós zöldségekből, és egyéb zöldségnövények részeiből is. Félkésztermékek gyümölcsökből: • Sűrítményeket főleg bogyósok és alma szűrt, derített levéből állítanak elő. • A gyümölcsvelő vagy püré a gyümölcsök áttört natúr húsát tartalmazó készítmény. Tartósítása aszeptikus technikával történik. Bevezetés xvii • A gyümölcspulp darabos gyümölcsöket tartalmazó féltermék. Félkésztermékek zöldségekből: • A zöldség-félkésztermékek legfontosabbika a sűrített paradicsomvelő. Tartósítása hőkezeléssel vagy aszeptikus technológiával történik. Speciális készítmények: • Önálló gyártmánycsoportot képeznek a natúr, valamint a tejjel, hússal komplettált gyümölcs-, zöldségalapú bébiételek, bébiitalok. • Egyre nagyobb a választéka az ételízesítőknek, mártásoknak, önteteknek. • A szárítóüzemek termékein alapulnak a levesporok és egyéb por-alapú ételkiegészítők. • Mennyiségét tekintve kisebb jelentőségű, de a nyersanyagok és konyhatechnikai eljárások sokfélesége miatt igen nagy számú gyártmányt képvisel a hőkezelt,fogyasztásra kész ételek – röviden készételek – csoportja. Jellemzőjük, hogy a zöldségféléken kívül általában húst is tartalmaznak. • A hús- és halkonzervek csoportja hideghúsokat, krémeket, étel konzerveket foglal magában.(147) 1 1. fejezet - Tartósító technológiai eljárások 1.1. A sterilezés és pasztőrözés ipari technológiái Az ebben a pontban közölt anyag alapozó jellegű ismeretekre épült(51, 146) és főleg az azokat felhasználó és meghaladó ipari eredményeket, vagy az ipari eljárásokhoz (is) felhasználható elméleti eredményeket tartalmaz. A konzervipari gyakorlat általában sterilezésnek hívja a (részben) 100 °C felett végbemenő hőkezelést és pasztőrözésnek a 100 °C alatti hőkezelést. A mikrobapusztító hatás szempontjából viszont pasztőrözés csak a vegetatív formák elölését jelenti, hőfokra való tekintet nélkül, míg sterilezésnél a spórás formák többsége is elpusztul. A kettős értelmezés a gyakorlatban nem okoz félreértést a kiegészítő információk alkalmazásával. 1.1.1. Hőkezelő berendezések 1.1.1.1. A hőkezelő berendezések csoportosítása A csoportosítást különböző szempontok szerint végezhetjük: 1. Csomagolt egységekre való bontás állapotában, vagy egységekre való bontás nélküli hőkezelés: 1.1. Konzervedénybe, vagy más csomagolószerbe csomagolt anyag hőkezelése 1.1.1. Fém csomagolószerek (acél-, alumínium dobozok, fém tubusok) 1.1.2. Üveg csomagolószerek (konzerves üvegek, palackok) 1.1.3. Műanyag csomagolószerek (kemény, félkemény műanyag dobozok, műanyag tasakok és ezek fémekkel történő kombinációi) 1.1.4. Tartályok (nagy és közepes űrtartalma tartályok, hordók, kannák) 1.2. Anyagok átfolyó rendszerben való hőkezelése a töltést és zárást megelőzően 1.3. Az 1.1. és 1.2. szerintiek kombinálása 2. A hőkezelésnél alkalmazott hőmérséklet szempontjából: Tartósító technológiai eljárások 2 2.1. 100 °C felett üzemelő berendezések 2.2. 100 °C alatt üzemelő berendezések 3. A hőkezelésnél alkalmazott nyomás szempontjából: 3.1. A berendezésben a nyomás túllépi a légköri nyomást 3.2. A berendezésben a nyomás nem lépi túl a légköri nyomást 4. Az üzemvitel szempontjából: 4.4. Szakaszos üzemű berendezések 4.2. Folytonos üzemű berendezések 5. A tartózkodási idő szempontjából: 5.1. A determinált tartózkodási idővel rendelkező berendezések 5.2. Indeterminált tartózkodási idővel rendelkező berendezések (ezek csak az 1.2. és 1.3. szerinti esetben fordulnak elő) 6. A hevítés és hűtés fizikai alapjai szerint: 6.1. A hevítés és hűtés túlnyomóan konvektív, ill. fázisváltozással járó hőközléssel történik a közeg oldalán 6.1.1. A hőkezelt anyag és a hőközlés közege egymástól el van választva (fém fallal) 6.1.1.1. A hőátadó, vagy -felvevő közeg folyadék (víz, olaj, speciális oldat) 6.1.1.2. A hőátadó, vagy -felvevő közeg gőz (víz-gőz, hűtőközeg gőze) 6.1.1.3. A hőátadó, vagy -felvevő közeg gáz (levegő, füstgáz stb.) 6.1.1.4. A 6.1.1.1. – 6.1.1.3. szerintiek kombinációja 6.1.2. A hőkezelt anyag és a hőátadó, vagy -felvevő közeg egymással keveredik 6.2. A hevítés túlnyomóan hősugárzással történik Tartósító technológiai eljárások 3 6.3. A hevítés hőgerjesztéssel történik (dielektromos hevítés): 6.3.1. Nagyfrekvenciás hevítés (10–50 MHz) 6.3.2. Mikrohullámú hevítés (400–3 ⋅ 104 MHz) Minden fajta csomagolószerbe töltött élelmiszert hőkezelő berendezés teljesítménye számítható az alábbi formulával: . Itt V a berendezés belső térfogata, mely a közegekkel, konzervekkel és szállítószerkezettel stb. van kitöltve (m3 ), W 1 db konzervedény térfogata (m3 ), N az időegységben hőkezelt konzervedények száma (min–1), t a hőkezelési idő (összidő, min.), Φ a térfogatkitöltési tényező, a berendezésben egyidejűleg levő konzervedények térfogata osztva a berendezés belső térfogatával. Azonos konzervre vonatkozóan általában az a berendezés előnyösebb, melynek nagyobb a térfogatkitöltési tényezője és kisebb a hőkezelési idő. Az előző a konstrukció megfelelő kialakítására, az utóbbi a hőkezelés intenzitására utal. 1.1.1.2. Hidrosztatikus sterilezők Hidrosztatikus sterilezőkben a konzervedények melegítésére szolgáló gőztérben uralkodó nyomással az edények be- és kivezetésére szolgáló vízoszlopok nyomása tart egyensúlyt. A bevezetésre szolgáló oszlop(ok) egyúttal melegítésre, a kivezetésre szolgáló oszlop(ok) egyúttal hűtésre is szolgálnak. A gőztérbe nyomás alatti levegőt vezetve, ott a hőmérséklethez tartozó vízgőztenziónál nagyobb nyomás is elérhető. Egyik legegyszerűbb hidrosztatikus sterilező felépítésének elvét az 1.1.1. ábra szemlélteti. Tartósító technológiai eljárások 4 1.1.1. ábra - Egyszerű hidrosztatikus sterilező működési elvét szemléltető ábra. 1. dobozbeadagolás; 2. a konzervdobozt tartó szerkezet (perforált cső, serleg, vagy motollás tartó stb.); 3. szállító rendszer; 4. nyomáskülönbséget létesítő melegítő vízfürdő; 5. gőztér (gőz és levegő tere); 6. nyomáscsökkentést létesítő hűtő vízfürdő; 7. U alakú hűtővízfürdő; 8. kivezető és dobozszárító ág; 9. dobozkiadagolás A vízoszlop magassága és a gőztér nyomása közötti összefüggés a következő: PG – Pb =Hρg. Itt H a vízoszlop magassága, az 1.1.1. ábra szerinti értelmezés alapján (m), g a gravitációs állandó (m ⋅ s–2), Pb a légköri nyomás értéke (N ⋅ m–2), PG a gőztéri nyomás értéke (N ⋅ m–2), ρ a víz sűrűsége (kg ⋅ m–3). A konzervedényre ható külső nyomás a melegítő oszlopba való belépéstől lineárisan növekszik és arányos a felső vízszinttől mért távolsággal. Világszerte számos hidrosztatikus sterilezőt konstruáltak és üzemeltetnek. Néhány megoldásnál a vízoszlopot több sorba kapcsolt rész-oszlopra osztják, így alacsonyabb berendezés építhető. Esetenként légköri nyomáson üzemelő utóhűtőket is alkalmaznak (lásd az 1.1.1. ábrát). Tartósító technológiai eljárások 5 A hidrosztatikus sterilezőknek viszonylag nagy a beruházási költsége, ezért ott gazdaságosak, ahol nagy teljesítmény, folytonos és tartós üzem mellett túlnyomás alatti hőkezelés szükséges. Az időegységben kezelt darabszám eléri az 1200 min–1 = 7,2 ⋅ 104 h–1 értéket. A hidrosztatikus sterilezők teljesítménye a szállítószalagokra érvényes formula megfelelő alakjával számítható: N = ϕ Kv. Itt N az időegységben hőkezelt konzervedények száma (teljesítmény, min–1), K az 1 m hosszú szállítószerkezeten elhelyezhető konzervedények száma (m–1), v a szállítószerkezet (lánc) sebessége (m ⋅ min–1). ϕ a kitöltési tényező (0 < ϕ ≤ 1), a ténylegesen szállított edények száma a maximálisan elhelyezhető edények számához viszonyítva. Az adott esetben kiválasztható legnagyobb láncsebesség (v) a hőközlés intenzitásától függ, hiszen a mikrobákat a megfelelő mértékben el kell pusztítani. A hőközlés intenzitása növelhető az edények áthaladás közbeni forgatásával. Forgatásnál a konzerv-edényeket csoportonként perforált falú csövekbe, serlegekbe, vagy motollás tartókba töltik, és ezeket forgatják a berendezésen való áthaladás alatt. A hidrosztatikus sterilezők gőzfogyasztása hőmérleg alapján számítható. A víz- és elektromos energiafogyasztást egyszerűbb méréssel megállapítani. A vízfogyasztásra vonatkozó számítás a konzerv és hűtővíz közötti hőátbocsátás ismeretén alapul, figyelembe veendő az indulási feltöltés vízmennyisége is. A hidrosztatikus sterilezők a legkisebb fajlagos (1 kg, vagy 1 db konzervre vonatkoztatott) gőz- és vízfogyasztással rendelkező berendezésék. Az 1.1.1. táblázatban néhány idevágó adat található. 1.1.1. táblázat - Hidrosztatikus sterilező berendezésekre vonatkozó néhány adat Gőztéri hőmérséklet 119–122 °C 127 °C Magasság 14,5–16,5 m 19 m Tipikus dobozméretek ∅72×102 mm ∅102×110 mm Egy sterilezőben beállítható tipikus tartózkodási idő 18–90 min Konzerv belépési hőmérséklet 75–80 °C Fajlagos gőzfelhasználás 1 kg konzervre 0,08–0,1 Fajlagos vízfelhasználás 1 kg konzervre (22 °C-os hűtővíznél) 1,8–3 1.1.1.3. Hazai gyártmányú osztott hidrosztatikus sterilezők (OHS, „Hunister”) A hazai kutatók, tervezők és gépgyártók ún. osztott hidrosztatikus sterilezőket fejlesztettek ki. Ezek összefoglaló adatai az 1.1.2. táblázatban találhatók. Tartósító technológiai eljárások 6 1.1.2. táblázat - OHS („Hunister”) berendezések főbb adatai Típusjel A testrendszer jelölése (1) Testosztás (mm) A serleg jellemzése (2) A k. edény min./max. átmérő (mm) Serlegosztás (mm) Serleg belső hossz (3) Vmax (4) m.min–1 OHS-3 (OHS- 1) 6M+2,5G + U +6H = normál 603 normál 70/110 150 2×690 4 OHS-9 6M + 5,5G +U + 6H + U0 603 normál 70/110 150 2×690 4 OHS-750-N-110 normál 753 normál 70/110 150 2×690 4 OHS-750-N-153 normál 753 módosított normál 90/153 150 1380 4,5 OHS-6 normál 603 kis iker 55/76 125 2×690 4 OHS-61 (OHS-6 50-1-76) 6M + 5,5G+U +6H+U0 653 kis iker 55/76 125 2×690 4 OHS-750-I-76 normál 753 kis iker 55/76 125–375 2×690 4 OHS-750-1-1C normál 753 nagy iker 70/105 160–375 2×690 4 OHS-600-1-76 normál 803 kis iker 55/76 125–375 2×1005 4 OHS-800-I-105 normál 803 nagy iker 70/105 150–375 2×1005 4 OHS-7 50-M 3-76 normál 753 motollás 3 rekesszel –/76 225–600 1380 5 OHS- 750-M3-105 normál 753 motollás 3 rekesszel –/105 300–600 1380 5 OHS-750-M4-76 normál 753 motollás 4 rekesszel –/76 225–600 1380 5 Az összes típus közös vonását az OHS-3 típusú berendezés bemutatásával érzékeltetjük(55, 96, 104). A sterilező felépítését az 1.1.2. ábra szemlélteti. Tartósító technológiai eljárások 7 1.1.2. ábra - OHS-3 típusú osztott hidrosztatikus berendezés működési elvét szemléltető ábra. 1. konzervedények beadagolása; 2. szállítórendszer; 3. buborékoltató tornyok; 4. konzervedények kiadagolása; M1…M6: melegítő fürdők; G: gőztér; U: U alakú hűtőfürdő; H6…H1: nyomáscsökkenést létesítő hűtőfürdők; p’K1, p’K2 …p’K5 = 0,39, 0,78, 1,18, 1,57, 1,96 bar túlnyomás; p’KG = 2,35 bar túlnyomás a jelölt gőz-levegő térben A G jelű gőztérben a túlnyomás értéke PG – Pb = 2,35 bar. Ezzel 6–6 db, egyenként 4 m magas vízoszlop nyomása tart egyensúlyt a melegítő és hűtő oldalon. Ilyen módon a berendezés magassága csupán kb. 6 m, míg egy-egy vízoszlop alkalmazásával legalább 26 m lenne. A nyomás és hőmérséklet változását a tartózkodási idő függvényében az 1.1.3. ábra szemlélteti. A külső nyomás értéke az U jelű fürdő alján a legnagyobb (kb. 2,8 bar túlnyomás), hiszen itt a gőztér nyomásához az U-fürdőben levő vízoszlop nyomása is hozzáadódik. Tartósító technológiai eljárások 8 1.1.3. ábra - Hőmérséklet és nyomás alakulása egy OHS-3 típusú osztott hidrosztatikus sterilező berendezésben, a tartózkodási idő függvényében, v = 2,6 m ⋅ min–1 serlegsebességnél. 1. közeghőmérséklet (TK); 2. hőmérséklet a konzervedény hideg pontjában (Tc ); 3. abszolút nyomás a közegben (PK); 4. abszolút nyomás a konzervedényben (p); A: az M1 jelű fürdőbe való belépéstől az M6 jelű fürdőből való kilépésig terjedő szakasz; B: a gőztér szakasza; C: az U jelű fürdő szakasza; D: a H6 jelű fürdő levegő-gőz terébe való belépéstől a H1 jelű fürdő vízteréből való kilépésig terjedő szakasz Hőkezelési technológiát a következőképpen kell megadni: meg kell adni a melegítő fürdők (M1…M6 jelű), a gőztér (G jelű), az U-fürdő (U jelű) és a hűtő fürdők (H6…H1 jelű) hőmérsékletét, a láncsebességet (v, m ⋅ min–1) és a hűtővíz belépő hőmérsékletét (TH, °C). A fürdő hőmérséklete nem érheti el a felszíne feletti térben uralkodó nyomáshoz tartozó forrponti értéket, sőt a levegő számára szükséges parciális nyomást is figyelembe kell venni. A nyomást azonban az üzemelés helyén előforduló legkisebb légköri nyomással kell számolni (hazánkban ez kb. 0,96 bar). Az OSH berendezésekhez a megfelelő technológiai változat kiválasztása, a hőkezelő közeg hőmérsékletének az áthaladási idő függvényében való gyors előállítása számítógépes programmal végezhető(56). Ez a hazai ipari gyakorlaton alapul. A vízoszlopok feletti nyomás és a vízgőz-tenzió közötti különbséget a jelenlevő levegő parciális nyomása egyenlíti ki. A G jelű gőztér és az U-fürdő feletti tér azonos nyomású. Ide kompresszor egységből kerül a levegő, míg az M és H jelű fürdők fölé az ún. buborékoltató tornyokon keresztül, ill. az azonos nyomású melegítő és hűtő fürdőket összekötő ún. kiegyenlítő vezetékeken keresztül. Minden egyes M és H jelű fürdőhöz tartozik tehát egy buborékoltató torony. Az M jelű fürdőknél a 4 m-es állandó vízszint különbséget a buborékoltató tornyok (alsó szint) és az úszós szintszabályozók (felső szint) létesítik. A H jelű fürdőknél a buborékoltató tornyok (alsó szint) és az ellenáramban szállító hűtővíz szivattyúk. Ez utóbbiak jelentősen több vizet szállítanak egyik fürdő aljáról a következő tetejére, mint amennyi a gőztér irányába áramlik. A különbség visszacsurog a szívó oldalra a válaszfal felső élén át és a konzervedényeket végigpermetezve, azok a légtérben Tartósító technológiai eljárások 9 is intenzív hűtést kapnak. A H1 jelű fürdő tetején történik a hálózati hűtővíz bevezetése, úszós szintszabályozón keresztül. Az U jelű fürdő szintszabályozását túlfolyó és úszó biztosítja. Vízhiány az edények beadagolásának kimaradásakor léphet fel a fürdőkben. Ilyenkor ui. a kimaradó edények térfogatát vízzel kell pótolni. A berendezés fontosabb műszaki adatait az 1.1.3. táblázat tartalmazza. 1.1.3. táblázat - Az OHS-3 típusú osztott hidrosztatikus berendezés főbb műszaki adatai A berendezés tömege víz és konzerv nélkül 90 t A berendezés tömege üzemi állapotban 150 t Legkisebb hálózati gőznyomás, túlnyomás 3,5 bar Láncsebesség (v) 1,058–4,040 m . min–1 Konzervtartó serlegek belső mérete ∅114×1380 mm *Fajlagos gőzfogyasztás (kg gőz 1 kg konzervre) 0,12 *Fajlagos vízfogyasztás (kg víz 1 kg konzervre, 20–25 °C hőmérsékletű hűtővíz) 2 Korróziógátló oktadecilamin fogyasztás 8 g . h–1 Levegőfogyasztás 46 kg . h–1 A hűtővíz megengedett keménysége (német keménységi fok) 2–12 NK° A konzervedények átmérője 70–105 mm Körvonal méretek műszerszekrény és szállítószalagok nélkül (hosszúság×szélesség×magasság) 12×2,5×6,1 m Beépített elektromos teljesítmény 14 kW Serlegek távolsága 0,15 m Kezelők száma 3 fő Darabszám teljesítmény 5/4 ü., zöldborsókonzervre (v = 2,597 m . min–1) 8070 h–1 *ún. hőhasznosító nélkül Az edényeknek a gép serlegeibe történő be- és kiadagolásáról szállító-adagoló szerkezetek gondoskodnak. Ezek a be- és elvezetést két-két párhuzamos ágban két oldalon végzik és a serlegekben középen válaszfal van. Így párhuzamosan két termék is hőkezelhető. Tartósító technológiai eljárások 10 A hengeres edények fekvő helyzetben kerülnek a serlegekbe. Ezért kilégző zárású üvegeknél a belső nyomás mindig kisebb kell, hogy legyen a külsőnél, különben a felöntőlé áramlik ki az üvegből a gázok helyett. A kellően kis nyomás melegen való töltéssel, vagy vákuum alatti zárással biztosítható. Az egymást követő fürdők, ill. különböző hőmérsékletű terek között a hőfok-különbségnek 40 °C-nál kisebbnek kell lenni, hogy az üvegek ne törjenek. A kilépő átlaghőmérsékletnek 40 °C alá kell kerülni, vagy utóhűtőt kell alkalmazni. A hűtővíz lágyításáról gondoskodni kell, a lágyított víz keménysége nem lépheti túl a 2–12 NK°-ot a vízkőkiválás miatt. A korrózió meggátlására inhibitort kell a berendezésbe adagolni (lásd az 1.1.3. táblázatot). A korrózió legfőbb oka a levegő, gőz és víz együttes jelenléte. A berendezés alatt elhelyezett betonozott akna alkalmas a feltöltött berendezésben levő víz térfogatának befogadására. A gőzigény számításához tudni kell, hogy a felmelegedett hűtővíz két helyen lép ki a berendezésből: a H6 és H3 jelű fürdők aljából. A H3 fürdő vízleeresztő szelepét vezérlő hőérzékelő a H4 fürdőbe nyúlik. A berendezés átállítható más (kisebb) gőztéri nyomásra is. Ekkor az M és H jelű fürdők egy részét az U jelű fürdőnek megfelelően töltjük fel. Ilyenkor ezekben a fürdőkben mindkét ágban egyforma a vízszint. Újabban ún. hőhasznosító berendezésekkel is kiegészíthető az OHS berendezés. Ez a H6- és U jelű fürdőkben keletkező felmelegedett hűtővíz hőtartalmát hasznosítja a konzervüzem más részeiben. Az OHS berendezésekről több szakkönyv és egyéb közlemény ad részletesebb ismereteket(36, 55, 56, 58, 96, 102, 103, 104) . 1.1.1.4. Egyéb folytonos és szakaszos üzemű sterilezők Az Egyesült Államokban elterjedtek az ún. spirál-pályás sterilezők. Ezekben a konzervdobozok álló henger belső felületére erősített spirális pályán haladnak. A dobozok mozgatását forgórész palástjára erősített és a henger tengelyével párhuzamosan elhelyezett lécek végzik. A dobozok előrehaladásuk során a forgórész tengelye körül forognak, de alsó helyzetükben a saját tengelyük körül is foroghatnak. Alkalmaznak túlnyomás és légköri nyomás alatt üzemelő melegítő és hűtő testeket. A légköri nyomásról túlnyomás alatti térbe való belépésnél, ill. túlnyomás alatti térből való kilépésnél be- és kiadagoló zsilipeket használnak. Az ún. „mikrohűtő” túlnyomás alatti melegítő testből légköri nyomású hűtőbe adagolja a dobozokat, miközben azok túlnyomás alatt előhűtést kapnak. A különböző testeket az ipari igényeknek megfelelően kapcsolják össze. Melegítésre vizet vagy gőzt, hűtésre ellenáramban haladó vagy permetezett vizet használnak. Franciaországban fejlesztették ki a „Hydrolock” fantázianévvel ellátott sterilezőt. Ebben a berendezésben a konzervedényeket végtelenített szállítóláncokra erősített edénytartók mozgatják. Ezek először nyitott fürdőbe, majd be- és kiadagoló feladatot egyszerre ellátó forgó zsilipen keresztül autoklávtérbe szállítják a dobozokat. A fekvő autokláv hengeres terét vízszintes hőszigetelt választólap két részre osztja. A felső rész gőzzel fűtött tér, míg az alsó részben hűtővíz van. A két térrész azonos túlnyomás alatt áll. A dobozok először a gőztéren haladnak át, majd a hűtőtérbe kerülnek, ahonnan a zsilipen keresztül visszalépnek a nyitott fürdőbe, az utóbbiból pedig a légköri nyomású utóhűtőbe. A hűtővizet szivattyú nyomja a hűtőtérbe. A forgó zsilip vízzel feltöltve üzemel. A belső túlnyomás hatására a zsilipen átjutó vizet egy második szivattyú juttatja vissza a hűtőtérbe. Tartósító technológiai eljárások 11 A gázlánggal melegítő sterilezőkben (pasztőrözőkben) a konzervdobozok gázlángok sora felett gördülnek el. A melegítés a forgó füstgázok konvektív hőátadása és a sugárzással átadott hő hatására történik, légköri nyomáson. Az eljárást általában csak kisebb dobozok kezelésére használják, mert jelentékeny túlnyomás alakulhat ki a dobozokban. Olyan termékek hőkezelhetők az eljárással, melyekben kis viszkozitású folyadék is van (pl. befőttek, zöldborsó felöntőlében). A berendezés francia eredetű fantázianeve „Steriflamme”. A „Hydroflow” fantázianévvel ellátott berendezésben a dobozok téglalap keresztmetszetű csővezetékben haladnak, saját tengelyük körül forogva, vagy forgás nélkül. A dobozokat áramló víz, a melegítő szakaszban túlnyomás alatti forró, a hűtőszakaszban pedig hideg víz mozgatja. A melegítésre szolgáló csőbe hengeres zsilipen át jutnak a dobozok. A víz leválasztása és a hűtő szakaszba való átlépés levegővel létesített túlnyomás alatt történik. A hűtő szakasz túlnyomás alatti részéből függőleges cső tetején lépnek ki a dobozok. A függőleges csőben hidrosztatikus elven csökken le a nyomás. A következő szakasz légköri nyomású hűtő. A Stork cég (Hollandia) „Storklave” fantázianevű berendezésében 1,2×1,8 m-es hordozólapok szállítják a dobozokat túlnyomás alatti melegítő- és hűtőoszlopokon keresztül. A berendezésben három darab zsilipelő szerkezet (kapu) található: a melegítőtérbe való belépésnél, a melegítőtérből a hűtőtérbe való átvitelhez, a hűtőtérből való kilépésnél. A berendezésben három dobozméret kezelhető párhuzamosan. Álló autoklávok. A hazai konzerviparban sterilezésre valaha kizárólag álló autoklávokat használtak. Alkalmazásuk, hagyományos módon üzemeltetve (a forró víz újrafelhasználása nélkül stb.), igen gazdaságtalan. Az autoklávkosárba rakott konzerveket daruval emelik a be- és kirakásnál. Az 1 kg konzervre jutó gőz- és vízfogyasztásuk nagy, az előbbi 0,45–0,5 kg, az utóbbi kb. 8 kg. Fekvőhengeres autoklávok. A fekvőhengeres autoklávok vízszintes tengelyű hengeres nyomásálló testtel rendelkeznek. A hőkezelt konzervek be- és kiadagolása oldalról történik, autokláv-kosarakba helyezve, az oldalsó ajtó nyitott állapotában. Az 1.1.4. ábrán egy forróvíztárolóval ellátott, forgatásos rendszerű, fekvőhengeres autokláv látható. Ezek a berendezések tehát szakaszos üzeműek, kis vagy közepes teljesítménynél és gyakran változó konzervféleségek hőkezelésénél előnyösek. Tartósító technológiai eljárások 12 1.1.4. ábra - Forróvíztárolóval ellátott fekvő autokláv körvonalrajza. 1. autoklávköpeny; 2. az autokláv ajtaja; 3. lefúvató szelep az ajtó nyitásához; 4. zárókerék az ajtóhoz; 5. hajtómű a dob forgatásához; 6. hűtővíz-betápláló szivattyú; 7. keringtető szivattyú meleg vagy hideg vízhez ; 8. gőzbevezetőszelep az autokláv fűtéséhez; 9. gőzbevezető szelep a forróvíztároló részére; 10. biztosítószelep az autoklávban; 11. szelep a forróvíztároló feltöltéséhez; 12. forróvízleeresztő szelep a tárolóból az autoklávba; 13. leürítőcsonk; 14. forróvíztároló A fekvőhengeres autoklávoknál a konzervedények fűtőközege forró víz, telített gőz, gőz és levegő; gőz és levegő, valamint víz. A konzervek rendszerint forgathatók (az autoklávkosarakkal együtt), sőt a forgásirány is periodikusan változtatható. Gyakoriak a változtatható fordulatszámmal (tipikusan 5–40 min–1 fordulat között) rendelkező típusok. A forró vízzel fűtött berendezések rekuperációs tartállyal rendelkeznek (lásd az 1.1.5. ábrát). A hőkezelés hűtési szakaszának kezdetén kell a konzervedényeket körülvevő forró vizet a tárolóba juttatni és ott utánmelegíteni. Az autoklávtérben a fűtővíz átkeverése forgatás révén is bekövetkezik, ennek ellenére külön szivattyúval is létesítenek vízcirkuláltatást az autoklávtéren keresztül. Ui. mindig lehet szükség nyugvó állapotban történő hőkezelésre is. Tartósító technológiai eljárások 13 1.1.5. ábra - Forróvíztárolóval ellátott, forgódobos, fekvő autokláv kapcsolási sémája. 1. tartórekesz a konzervek részére; 2. forgódob; 3. hajtómű a dob forgatásához; 4. autoklávköpeny; 5. tartógörgő; 6. nyitható fedél; 7. forróvíztároló tartály; 8. ürítőszelep; 9. légtelenítőszelep; 10. meleg vagy hideg vizet keringtető szivattyú; 11. az összekötő vezetékbe épített szelep; 12. a túlnyomás szabályozására szolgáló levegőbevezető szelep; 13. légtelenítő szelep, nyomáscsökkentés céljából; 14. gőzbevezető szelep; 15. hűtővíz bevezető szelep A gőz és levegő keverékével fűtött berendezésekben a fűtőközeg áramoltatását az autoklávtérbe épített ventillátor biztosítja, a forró víz tárolására szolgáló tartály viszont elmarad. Esetenként az autokláv belső terének 10–15%-át kitevő forró vizet is használnak a gőzön és levegőn kívül. A vizet szivattyú cirkuláltatja. A korróziót inhibitor adagolásával lehet elkerülni, akárcsak az OHS berendezéseknél. Egyes típusokban a fűtő-hűtővizet felületi hőcserélőn át keringtetik. A kosarak töltése és ürítése speciális berendezésekkel is történhet. Az autoklávok ajtaját bajonettzárral zárják. Túlnyomás alatt az ajtó nem nyitható. Fajlagos gőz- és vízfogyasztásuk kb. 0,3–0,35 kg gőz, illetve kb. 4–6 kg víz 1 kg konzervre. Az előzőkben ismertetett berendezéseket számos szakkönyv és közlemény is bemutatja(2, 51, 55, 94, 96) . 1.1.1.5. Folytonos és szakaszos üzemű pasztőrözők(41, 51, 123) A sterilezők többsége pasztőröző üzemmódban is működhet (vagyis légköri nyomáson és rendszerint 100 °C alatt). Azonban nagy tömegben előállított és 100 °C alatt hőkezelt konzervekhez pasztőrözőket használnak, mivel ezek jóval egyszerűbb és olcsóbb berendezések. Folytonos üzemű pasztőrözőkben (lemeztagos, vagy sodronyból kialakított) végtelenített szalag szállítja a konzervedényeket melegítő- és hűtőzónákon keresztül, amelyeket gondosan szigetelnek. Tartósító technológiai eljárások 14 Szokásos megnevezésük: alagútpasztőröző. A melegítőzóna is több szakaszra oszlik: először mérsékelten forró, majd forró vizet permeteznek az edényekre. Egyes konstrukcióknál az edényeket forró vízbe is bemerítik. Esetenként légköri nyomású gőzt kondenzáltatnak az edényekre. A hűtőzóna szakaszaiban az edényekre permetezett hűtővíz hőmérséklete a haladás irányában csökken. A hűtésnél a hűtővíz ellenáramban halad, így annak hőtartalma hasznosítható a melegítő zónában. Üvegedények pasztőrözésénél a szakaszok között megengedett legnagyobb hőfokkülönbség kb. 30 °C a törések elkerülése végett. Egyes konstrukciókban az edények két, egymás fölött elhelyezett szinten haladnak. Az 1.1.6. ábra hazai gyártmányú alagútpasztőröző (ALPA 20) felépítését mutatja. 1.1.6. ábra - Permetező rendszerű pasztőröző vázlatos felépítése. 1. beadagoló egység; 2. előmelegítő szakasz; 3. pasztőröző (melegítő) szakasz; 4. ellenáramú hűtő szakasz; 5. kiadagoló egység; 6. friss vízzel való hűtés; 7. langyos vízzel való hűtés; 8. meleg vizes hűtés; 9. vízpermetező fejek; 10. vízszivattyú; 11. szűrő a szivattyúhoz Az ún. pasztőrözőkádak szakaszos üzeműek. A pasztőrözőkád téglalap alapú, egyenes hasáb alakkal rendelkező (szögletes) tartály, melybe futómacskás emelő segítségével helyezik az előzetesen pasztőrözőkosárba rakott konzerveket. A kádban levő vizet befúvatott gőzzel melegítik, majd állandó hőfokon tartják. Hűtésnél hideg vizet áramoltatnak a kádon keresztül. A gőz befúvása a kád alján elhelyezett perforált csöveken át történik. A hideg vizet mind a kád felső részén, mind az alján célszerű bevezetni, szintén elosztókon keresztül. A víz túlfolyón és alsó leeresztőszelepen át távozhat. A bevezetett (és távozó) vízáramok aránya a konzervedénytől függ. Üvegbe töltött termékeknél a hideg víz zöme felül lép be, és részben a leeresztőszelepen, részben a túlfolyón át távozik. A cél itt a hirtelen hőfokváltozás elkerülése. Dobozok pasztőrözésénél az alul bevezetett hűtővíz a forró vizet a túlfolyón át szorítja ki, így annak hőtartalma még hasznosítható. Fajlagos gőz-és vízfogyasztásuk kb. azonos az álló autoklávokéval. 1.1.1.6. Átfolyó rendszerű hőkezelő berendezések(8, 30, 41, 123) Az átfolyó rendszerű hőkezelő berendezések tipikusan a következő séma szerint épülnek fel: szivattyú az anyag szállítására a berendezésen keresztül, hőkezelő berendezés melegítő-, hőntartó- és hűtőszakaszokkal (lásd az 1.1.7. ábrát). Tartósító technológiai eljárások 15 1.1.7. ábra - Az autoklávtéri hőmérséklet (TK) a hőkezelési idő (t) függvényében, valamint lépcsős függvénnyel való közelítése a j-ik sorszámú időszakaszon belül. Az üres körök a futtató által a szakaszok elején, ill. végén bevitt adatpárokat ábrázolják. A Biot (Bi) számok szakaszonként változhatnak A főbb műszaki megoldások: a) Az anyag csőben, vagy két koncentrikusan elhelyezett cső közötti térben áramlik. Rendszerint a hőcserélők párhuzamosan és sorba kapcsolt egyenes csövekből vannak felépítve. A sorba kapcsolt csöveket rendszerint jó keveredést biztosító forduló-kamrák kötik össze. b) Lemezes hőcserélők. c) Keverővel és belső továbbító szerkezettel ellátott hőcserélők. Ide tartozik a kapart falú hőcserélő is. A hőkezelt anyag a következőképpen csoportosítható: a) Newtoni folyadékok. Ebbe a csoportba a derített-szűrt gyümölcs- és zöldséglevek és azok sűrítményei, a rostszegény levek tartoznak. b) Nem-newtoni folyadékok. Számos konzervipari anyag tartozik ebbe a csoportba (lásd még az 1.1.2 pont alatt). A konzervipar newtoni és nem-newtoni folyadékaira vonatkozó adatok a szakirodalomban is találhatók(9, 54, 72, 97, 115) . Tartósító technológiai eljárások 16 c) Az erősen heterogén, összefüggő durva diszperz rendszerek körébe tartozó anyagokat (dzsemek, húsos mártások, gyümölcszúzatok) speciális átfolyó, pl. kapart falú berendezésekben, vagy szakaszos üzemű keverős üstökben hőkezeljük. A berendezések alkalmazási sorrendje a növekvő (látszólagos) viszkozitás irányába: lemezes és csöves hőcserélők, keverővel és belső továbbítószerkezettel ellátott hőcserélők, keverős főzőüstök. Átfolyó rendszerű hőkezelő berendezésekkel kapcsolatban az 1.1.4. és az 1.2. pontokban is találhatók ismeretek, beleértve a gőzbekeveréssel melegítő és vízelpárologtatással hűtő berendezéseket is. 1.1.2. Hőátvitel sterilezésnél és pasztőrözésnél 1.1.2.1. A hőközlési feladatok csoportosítása A hőközlési feladatokat az ipari gyakorlathoz igazodóan az alábbiak szerint csoportosítjuk: a) Konzervedénybe töltött anyagok hőkezelése. A hőkezelt anyagban a hőközlés a következő módokon történhet: • Kizárólag hővezetéssel • Természetes vagy kényszerített konvekcióval • Természetes vagy kényszerített konvekció és a kizárólagos hővezetés kombinálásával • Fázisváltozással kapcsolatos hőközléssel b) Anyagok hőkezelése átfolyó rendszerű berendezésekben. Az anyagban a hőátvitel a következő módokon történhet: • Kizárólag hővezetéssel a hőkezelt anyag dugattyúszerű áramlása mellett • Jelentős részben hővezetéssel a hőkezelt anyag lamináris áramlása mellett • Kényszerített konvekcióval. A konvektív áramlás a berendezés csatornáiban az áramlás turbulens jellege miatt jön létre, vagy azt a berendezésbe beépített keverők biztosítják. • Hőátvitel kétfázisú (folyadék–szilárd jellegű) anyagoknál • Fázisváltozással kapcsolatos hőközlés A természetes konvekciónak átfolyó rendszerben a gyakorlatban alig van szerepe, függőleges csövek és lamináris áramlás esetén célszerű csak figyelembe venni. A konzervipari anyagok hőközlésével kapcsolatos fizikai jellemzők a szakirodalomban találhatók(9, 42, 53, 54, 59, 73, 86, 91, 92, 111, 11,5, 122) . Tartósító technológiai eljárások 17 1.1.2.2. Hőátvitel, midőn a hőkezelt anyagban a hő kizárólag hővezetéssel terjed, illetve az erre viszszavezethető esetek A kizárólagos hővezetés rendszerint konzervedényekben, vagy más csomagolószerbe töltött anyagban fordul elő, továbbá összetett anyagokban az alaktartó („szilárd”) részben és dugattyúszerű áramláskor. A kizárólagos hővezetésre alapozott számításokat akkor alkalmazhatjuk, amikor a hőkezelt anyag a következő tulajdonságok valamelyikével rendelkezik: a) szilárd jellegű anyag. Az ide tartozó anyagok az elaszto-viszkózus anyagcsoportba tartoznak, vagyis rugalmas és viszkózus (képlékeny) tulajdonságokat egyaránt felmutatnak. Ilyen például a sonka konzerv, a vagdalthús-konzerv. b) Plasztikus és pszeudoplasztikus nem-newtoni folyadékok, amelyeknek nagy a látszólagos viszkozitása. Itt arról van szó, hogy az anyagban a hőmérsékletkülönbségek révén előálló sűrűségkülönbségek nem képesek olyan belső feszültségeket létrehozni, hogy konvektív áramlások jöjjenek létre. Ilyen például a 38–40 refr.%-os paradicsomsűrítmény. Szuszpenziók lamináris áramlásakor a szuszpendált alaki részek (rostok) elfordulhatnak, foroghatnak. Ezek mozgása a hőközlést gyorsítja, hatásuk ugyanaz, mint a c) alatt tárgyalt lokális konvekcióé, csak feltételezhetően kisebb mértékű. c) Newtoni, vagy nem-newtoni folyadékban nagyobb méretű darabos részeket tartalmazó anyag, melynél a darabos részek megakadályozzák, hogy az edény teljes térfogatára kiterjedő konvektív áramlások jöjjenek létre. Ilyenkor a konvektív áramlások a folyadékban az edény térfogatához viszonyított kis térfogatrészekre korlátozódnak (lokális konvekció). A hőközlés konzervedényben a kizárólagos hővezetésre vonatkozó módszerekkel kezelhető, de a valóságos hővezetési tényező helyett annál nagyobb, látszólagos hővezetési tényezővel kell számolni. Jó példa erre a lecsókonzerv, ahol a sűrűn elhelyezkedő paprikaszeletek megakadályozzák a paradicsommártásnak a teljes térfogatra kiterjedő konvektív áramlásait. Az eddigi mérések szerint a hővezetési tényező látszólagos értéke a valódi érték kb. kétszerese. Ilyen anyagoknál előfordulhat csővezetékben olyan dugattyúszerű áramlás, melynél szintén van lokális konvekció. A kizárólagos hővezetés eseteire vonatkozó ipari és kutatói feladatok megoldása speciális programok segítségével végezhető(57, 60). Ezek a programok a közeghőmérséklet időbeni változásának lineáris szakaszokra való felosztása mellett használhatók. A közeghőmérséklet állandó is lehet, de ugrásszerűen is változhat, ahogyan az az 1.1.3. ábrán látható. A futtató által megadott szakaszokat a programok egész számú elemi lépésekre bontják és egy-egy elemi lépésen belül állandónak tekintik a közeghőmérsékletet, ahogyan ez az 1.1.7. ábrán is látható. A programokkal hengeres konzervek és olyan lapos konzervek kezelhetők, melyeknél a vékony palást felőli hőátvitel elhanyagolható (pl. szardíniás doboz, a végtelen, vagy paláston hőszigetelt véges síklap esete!). Az egyik program a henger alakú konzervet a 1.1.8. ábra szerint bontja elemi gyűrűkre és a tengelyvonalba eső elemi hengerekre. A számítóeljárás az ábrán látható csomópontokban, valamint a megfelelő felületi pontokban határozza meg a hőmérsékleti értékeket, időben elemi lépésekkel előrelépő explicit algoritmusokkal. Az algoritmusok az elemi testekre (gyűrű, henger) alkalmazott hőmérlegeken alapulnak. A program futtatásához meg kell adni az anyag kezdeti hőfokát (vagy csomóponti hőmérsékleteit), a hőkezelt anyag hőmérsékletvezetési és hővezetési tényezőjét, a közeg és a konzerv felülete közötti hőátadási tényezőket. Ez utóbbiak különbözhetnek egymástól a paláston, alap- és fedőlapon, valamint időszakaszonként változhatnak. Hőszigeteltnek tekinthető felületen zérus hőátadási tényező adható meg. A Biot számokat a program számolja, az edényfal hőellenállásának figyelembevételével. Tartósító technológiai eljárások 18 1.1.8. ábra - Az elemi hőmérlegek módszeréhez tartozó derékszögű háló felépítése és az elemi idomok (A, … I) keresztmetszetei a henger tengelyén áthaladó metszősíkban. 1. tengely; 2. csomópont; 3. palást; 4. alaplap; 5. fedőlap. A csomópontok sorszáma tengelyirányban: n, sugárirányban: l. A program minden egyes szakasz végén kikeresi a hőmérsékletek szélsőértékeit és azokat a csomópont helyét megadó koordinátákkal együtt kinyomtatja, egyszersmind megadja a teljes anyagtérfogatra vonatkozó átlaghőmérsékletet is. A program a csomópontokban a hőmérséklettől függő tulajdonságértékeket (intenzitásokat) is számolja és a hőmérsékletre alkalmazott előző eljárást ezekre vonatkozóan is alkalmazza. A program alkalmazása elősegíti a geomteriai középpontban (ún. hidegpont, vagy kritikus pont) történő hőmérsékletmérésen alapuló hőpusztulási számítás esetenként helytelen gyakorlatának megszüntetését (lásd az 1.1.4.2. pontot). 1.1.2.3. A természetes konvekcióval történő hőkezelés konzervedénybe töltött anyagban Természetes konvekcióval történő hőközlés akkor történik a hőkezelt anyagon belül, amikor abban hőmérsékletkülönbségek révén keletkező sűrűségkülönbségek hatására ún. konvektív (hőmennyiséget szállító) áramlások jönnek létre. Hővezetéssel történő hőközlés ebben az esetben is mindig van, és a konvektív áramlás intenzitásától függ, hogy a vezetéses hőközlés milyen szerepet kap. A hőkezelt anyagok, amelyekben a konvektív áramlások fellépnek, a következők szerint csoportosíthatók: Tartósító technológiai eljárások 19 a) Newtoni folyadékok. Ezek rendszerint valódi oldatok, vagy kisebb koncentrációban kolloidálisan oldott anyagokat és diszpergált részeket tartalmazó oldatok, ill. szuszpenziók. Ide tartoznak a derített-szűrt gyümölcslevek és a belőlük készült üdítőitalok. ill. az előzők sűrítményei, a mérsékelten rostos ivólevek. b) Nem-newtoni folyadékok. Ezek nagyobb mennyiségben kolloidálisan oldott anyagokat és diszpergált alaki részeket tartalmaznak. Ide tartoznak a sűrűbb rostos levek, azok sűrítményei, készételmártások, gyümölcs- és zöldségvelők, húsmasszák és krémek. Plasztikus, vagy kis hatványkitevővel rendelkező pszeudoplasztikus anyagoknál a konvektív áramlások gyakorlatilag nem jönnek létre. c) Az a) vagy b) szerinti folyadékban nagyobb méretű alaktartó („szilárd”, darabos) részeket tartalmazó anyag. Az alaktartó részekben a hő (túlnyomóan) vezetéssel terjed. Ha csak az a) esetet tekintjük, úgy kapcsolat mutatható ki a Nusselt-, Fourier-, Biot-, Grashof- és Prandtl-számok között. A kapcsolat konkrét alakja csak kísérletek alapján állapítható meg. A szakirodalom az Nu = C(GrPr)m összefüggést alkalmazza. A konzervben levő anyagra alkalmazott egyszerű hőmérleg az átlaghőmérséklet változási sebességét tartalmazó egyszerű differenciálegyenletet szolgáltat. Ennek megoldásához az előzőkön kívül ismerni kell a hőkezelő közeg hőmérsékletét az idő függvényében, a közeg és az edény külső fala közötti hőátadási tényezőt és a fal hőellenállását, az anyag kezdeti hőmérsékletét. A Budapesti Corvinus Egyetem Konzervtechnológiai Tanszékén kialakított program, mely ipari számításokra alkalmas, az előzők alapján számítja a konzervben levő átlaghőmérsékletet sterilezéskor, pasztőrözéskor. Ez az anyagjellemzőket, a viszkozitás kivételével, állandónak tekinti. A viszkozitás hőfokfüggését viszont figyelembe veszi. A megoldáshoz iterációs eljárást is alkalmaz(57) . 1.1.2.4. A hőközlés gyorsítása kényszerített konvekció alkalmazásával konzervedényeknél Kényszerített konvekcióról akkor beszélünk, amikor a konzervedényt olyan változó sebességű mozgásnak vetjük alá, amelynek során a fellépő tehetetlenségi erők a hőkezelt anyag keverését idézik elő és ezzel gyorsul a hőközlés. A konvektív áramlások, keverő mozgások létrehozására leginkább alkalmazott módszer az edények egyirányú, vagy váltakozó irányú forgatása. Folytonos üzemű berendezésekben a szállító elemek mozgása az edények spontán rezgését, vibráltatását okozhatja. Az 1.1.9. és 1.1.10. ábrán hengeres konzerv forgatásának különböző eseteit szemléltettük. Tartósító technológiai eljárások 20 1.1.9. ábra - Hengeres konzervedények forgatásának és forgatva lengetésének különböző változatai: A) forgatás vagy lengetés a henger tengelye körül; B) forgatás vagy lengetés a henger tengelyével párhuzamos külső tengely körül; C) forgatás vagy lengetés a henger középpontján átmenő, de a henger tengelyére merőleges tengely körül (buktatva forgatás a középponton átmenő tengely körül); D) forgatás vagy lengetés a henger tengelyére merőleges külső tengely körül (buktatva forgatás külső tengely körül). 1. a forgatás iránya, 2. a lengetés változó irányai, 3. gáztér helyzete nyugalmi állapotban, 4. gáztér helyzete, amikor ; 5. a tehetetlenségi és gravitációs erők szempontjából vizsgált pont, α = a forgatott edény helyzetét megadó szög radiánban, a forgatástengely mindig vízszintes, x – ⋅ – x = a konzervedényhez rögzített koordinátatengely, ω = a szögsebesség, g = gravitációs gyorsulás Tartósító technológiai eljárások 21 1.1.10. ábra - Az egységnyi tömegre ható gravitációs és tehetetlenségi erők eredő vektorának változása a konzervedényhez rögzített koordinátarendszerben, az 1.1.9. ábrának megfelelően. A) forgatás olyan szögsebességnél, melynél a tehetetlenségi (centrifugális) erő egyezik a gravitációs erővel; B) lassú forgatás, a tehetetlenségi erő elhanyagolható; C) forgatva lengetés. Alsó helyzetben között az edény lassul és gyorsul = 2 g értékkel, egyébként állandó ω szögsebességgel forog váltakozó irányban. Leállás és irányváltás α = 0-nál. ω szögsebességnél a centrifugális erő egyezik a gravitációs erővel. 1. a vizsgált pont (a 1.1.9. ábrán 5-tel jelölve); 2. eredő vektor Tisztán kell látni, hogy a keverő mozgásokat a konzervedényhez rögzített koordinátarendszerben a térerők a tehetetlenségi erők eredőjének irányváltozása okozza, és nagymértékben befolyásolja a gáztér nagysága. Tartósító technológiai eljárások 22 Egyirányú forgatásnál a sebességvektorok nagysága állandó és csak irányuk változik egy állandó centripetális gyorsulással. Váltakozó irányú forgatásnál, lengetésnél a sebességvektor iránya és nagysága is változik, ugyanaz a helyzet akkor is, ha a forgatás két tengely körül történik (pl. a spirálpályás sterilezőkben). Annál hatékonyabb a keverés, minél nagyobb adott pontban a tehetetlenségi és gravitációs erők eredőjének legnagyobb változása, egy forgatási vagy lengetési ciklus során és ez minél nagyobb frekvencia mellett történik. Tudni kell azonban, hogy az 1.1.9. ábrán feltüntetett vektorok kiszámításánál a hőkezelt anyag mozgását a konzervedényhez viszonyítva elhanyagoltuk és a konzervedényhez rögzített koordinátarendszert használtunk. Clifcorn szerint forgatásnál a hőátadás mértéke akkor a legnagyobb, ha a tehetetlenségi és nehézségi erők kb. egyenlők. Közismert tény, hogy forgatásnál a legjobb hőátadást biztosító fordulatszámok 0 < n ≤ 100 min–1 között vannak az ipari berendezésekben. Hengeres edények buktatva forgatása jóval kedvezőbb, mint a henger tengelye, vagy azzal párhuzamos tengely körüli forgatás. A szakirodalomban számos konzervféleségre vonatkozó ismertetés található(14, 52, 55, 76, 82, 90) . Nyugvó állapothoz képest a kényszerített konvekció alkalmazásával jelentősen rövidíthető a melegítési és hűtési idő. A legjobb eredményeket plasztikus vagy pszeudo-plasztikus jellegű pépeket, mártásokat (melyekben darabos részek vannak) tartalmazó konzerveknél kapták, melyekben nyugvó állapotban gyakorlatilag kizárólagos hővezetés van (vö. az 1.1.2.2. ponttal). A kényszerített konvekció valamelyik változatát az 1.1.1.2. … 1.1.1.4. pontok alatt ismertetett berendezések többségében alkalmazzák. Kivételt képez a hidrosztatikus sterilezők több változata, a „Storklave” berendezés és az álló autokláv. Egyes anyagoknál a mozgatás káros lehet, a termék minőségét ronthatja. Ezeknél vagy csak egész lassú mozgatást szabad létesíteni, vagy meg kell elégedni a nyugalmi állapotban történő hőkezeléssel. Főbb károsító jelenségek: A felöntőlében, vagy mártásban levő darabos részek kopása, foszlányosodása; Húskonzervek mártásaiban az emulgeált zsír elválása, a gélszerkezet megtörése és ezeket kísérő viszkozitás-csökkenés; Nagy keményítőtartalmú zöldségeket tartalmazó konzerveknél fokozott keményítőkiválás a felöntőlében. Az 1.1.11. ábrán forgatásos sterilezéskor kapott eredmények láthatók. Tartósító technológiai eljárások 23 1.1.11. ábra - Forgatás hatása 1/1 jelű dobozba töltött konzervnél. A tartalom: fehérbab paradicsommártásban. A hőkezelés 125 °C-on történt. Fordulatszámok: 0, 10, 20, 25,35 és 53 min–1 az ábrán látható számok növekvő sorrendjében 1.1.2.5. Hővezetéssel kombinált konvekció, valamint fázisváltozással kapcsolatos hőátvitel a konzervedényben Hővezetéssel kombinált konvekcióról akkor beszélünk, amikor a hőkezelt anyag darabos részekből és ezeket körülvevő folyadékból áll és a folyadékban a konvekciós áramlások az egész konzervedényre kiterjednek. A folyadék lehet newtoni és nem-newtoni, a konvekció pedig természetes és kényszerített. Ezzel az esettel igen gyakran találkozunk a konzerviparban: ilyenek a zöldborsó- és zöldbabkonzerv felöntőlében, a csemegeuborka és egyéb darabos savanyúság konzervek, hámozott és hámozatlan paradicsom felöntőlében vagy paradicsomlében, befőttek (darabos gyümölcsök cukorszirupban), mártásos húskonzervek stb. A darabos részekben csak hővezetéssel terjed a hő. Leglassabban annak a legnagyobb darabos résznek a közege melegszik, mely egyúttal valahol az edény központjában helyezkedik el. Hőközlési számítások erős egyszerűsítések révén állnak jelenleg rendelkezésünkre, azonban numerikus módszert is kidolgoztak arra az esetre, ha gömb- vagy hosszúkás henger alakú darabos részek helyezkednek el a folyadékban(5) . A jelenlegi konzervipari gyakorlatban ritkán, de előfordul, amikor darabos részeket töltünk konzervedénybe, ezekhez olyan mennyiségben adunk felöntőlevet, hogy az az edény térfogatát csak kisebb részben töltse ki. A felöntőlé feletti légteret zárás előtt evakuáljuk. A hőközlés melegítéskor a következőképpen folyik le: az edény alsó részében hővezetéssel kombinált konvekció van. Először a folyadék melegszik. A folyadékból elpárolgó gőz a folyadékfelszín feletti hidegebb darabos részek felületén kondenzál és így melegíti fel azokat. Hűtéskor a folyadék hűl le először. A folyadék felszínén gőz kondenzál le, csökken a gáztérben a nyomás és a gáztérben levő darabos részek felszíni párolgással hűlnek. Tartósító technológiai eljárások 24 Csemegekukorica konzervnél 1/2-d jelű dobozokban 280 g kukoricaszemet, 70 g felöntőlevet töltenek és kb. 0,35 bar abszolút nyomás mellett zárják azokat A folyadékkal elárasztott szemek térfogata a belső térfogatnak kb. 45%-a. A dobozban maradt levegő erősen rontja a hőátadást, ezért az evakuálásnál a zárási hőmérséklethez tartozó vízgőztenziót minél jobban meg kell közelíteni. 1.1.2.6. A hőközlés időbeli lefolyásának egységes kezelése. A nemzetközi hőközlési szakirodalomban gyakran alkalmazzák azt a módszert, melynél a vízszintes tengelyen normál léptékben ábrázolják a hőkezelési időt, a függőleges tengelyen pedig a hőátadó közeg és a hőkezelt anyag hidegponti hőmérsékletének különbségét logaritmikus léptékben tüntetik fel. Az így kapott görbék a melegítés vagy hűtés kezdetétől számított hosszabb idő után rendszerint egyenessel közelíthető szakasszal rendelkeznek. Ezt az egyenes szakaszt annak meredekségével jellemzik. A meredekség jellemzésére szolgáló f-érték azt adja meg, hogy a hőmérsékletkülönbség menynyi idő alatt változik meg egy nagyságrenddel (melegítésnél fh, hűtésnél fc jelölést is alkalmaznak). Minél kisebb az f-érték, annál intenzívebb a hőközlés. A módszer elvi alapját a következők adják: a kizárólagos hővezetéskor állandó közeghőmérséklet mellett, nagyobb Fourier-számoknál (azaz hőkezelési idők esetén) valóban közel lineárisan változik a hőfokkülönbség logaritmusa az idő függvényében(9, 55, 96). Erőteljes konvekció esetében pedig hasonló feltételek mellett az 1.1.2.3. pontban említett hőmérlegből kiindulva (állandó hőátbocsátási tényező feltételezésével) kapjuk a hőfokkülönbség logaritmusának lineáris időbeni változását. Könnyen kimutatható, hogy egyébként azonos körülmények esetén a geometriailag hasonló edényekben erőteljes konvekció esetén f a sugárral (R) egyenesen, kizárólagos hővezetéskor a sugár négyzetével arányos. Azaz adott hőfok eléréséhez szükséges idő fordítva arányos R-rel, ill. R2 -tel. Erőteljes konvekció esetében a hőátbocsátási tényező (k) a összefüggésből kapható, ahol: c = a fajhő, ρ = a sűrűség, V = a konzerv térfogata, A = a konzerv felülete. 1.1.2.7. Hőátvitel átfolyó rendszerű hőkezelő berendezésekben Átfolyó rendszerű berendezésekkel és hőátvitellel az 1.1.1.6., 1.1.4.3. és 1.2. pontok foglalkoznak. A szakirodalom csövekben és egyéb csatornákban lamináris, turbulens és dugattyúszerű áramlások hőátvitelét, a hőcserélők méretezését részletesen ismerteti mind newtoni, mind nem-newtoni folyadékokra. A dugattyúszerű áramlásra vonatkozó hőátvitel összefüggései esetenként alaki részeket tartalmazó folyadékjellegű anyagokra is alkalmazhatók (zúzatok, pulpok, dzsemek stb.). Keverős berendezésekhez a newtoni és nem-newtoni folyadékok keverésére vonatkozók használhatók. Kapartfalú hőcserélőkre vonatkozóan szintén a szakirodalomra utalunk(8, 30) . Tartósító technológiai eljárások 25 1.1.3. Konzervedények és egyéb csomagolóeszközök igénybevétele a hőkezelés alatt 1.1.3.1. Általános kérdések A nyomás alakulása a konzervedényekben és az ezzel kapcsolatos problémák csak egy részét képezik egy általánosabb területnek, melyet úgy nevezhetünk, hogy a csomagolóeszközök viselkedése a hőkezelés alatt. A jelen fejezetben, a teljesség igénye nélkül ennek az általánosabb területnek egyes kérdéseire is utalunk. A konzervedények és egyéb csomagolóeszközök a hőkezelés folyamán feszültségek alá kerülnek és különböző mértékű deformációt szenvednek. Létrejöhetnek olyan maradó alakváltozások, melyek eladhatatlanná teszik a készárut. Ilyen például az edény véglapjainak kidomborodása, vagy oldalának behorpadása. Létrejöhet olyan kritikus igénybevétel, melynél az edény fala felnyílik, vagy egyéb módon nem zár hermetikusan. A konzervedény a terhelés egy részét az edényt körülvevő környezetből kapja. Így például a külső nyomás meghatározott módon változik. Vannak azonban más terhelések is, például az egymás felett elhelyezett edények súlyából eredőek, vagy forgatásnál a centrifugális erők által létesített terhelések. A gyakorlatban ez utóbbiakat rendszerint elhanyagoljuk. A terhelések másik része a betöltött anyagból származik. A betöltött anyag az edény belső felületén feszültségeket hoz létre. Itt az edény belső falára merőlegesen ható nyomófeszültségeken kívül minden egyéb feszültséget el szokás hanyagolni. Tudni kell azonban, hogy csúsztatófeszültségek is felléphetnek a belső falon, sőt kisebb húzófeszültségek is. A nyomófeszültségek nagysága is változhat az edény fala mentén. Azt sem árt meggondolni, hogy a belső falnál létrejövő nyomások és az anyag belsejében fellépő nyomások között különbségek is lehetnek. A térerők és a tehetetlenségi erők közvetlenül is létesítenek feszültségeket az edény falában, ezeket azonban elhanyagoljuk. Az edény anyagában levő hőmérsékletkülönbségek szintén feszültségeket létesítenek, ezeket üvegedényeknél (konzerves üvegek, palackok) szintén figyelembe kell venni. A konzervedény deformációja főleg a terhelések hatására jön létre, kisebb mértékben a hőmérséklettől függő hőtágulással kapcsolatos. A hőmérsékletváltozással kapcsolatos térfogatváltozás az edény köbös hőtágulási együtthatójával arányos. Szükséges a csomagolóeszközökre vonatkozóan korlátozó feltételeket előírni, melyeket a hőkezelés folyamán nem szabad túllépni. Ezek, a fentiek alapján, a következők: pk – p < Δp1 (1.1.5.) továbbá p – pk < Δp2. (1.1.6.) Itt p a belső nyomás értéke (bar), pk a külső nyomás értéke (bar), Δp1 kritikus nyomáskülönbség horpadásra, Δp2 pedig belső túlnyomásra. Δp1 és Δp2 kritikus nyomáskülönbségek itt pozitív értékűek. A belső nyomás értéke (1.1.5.) és (1.1.6.) összefüggéseknek megfelelően a külső nyomástól függő alsó és felső korlát között kell, hogy legyen. Tartósító technológiai eljárások 26 Üvegedényeknél pedig az előzőkön kívül | Tfk – Tfb | < ΔTf , (1.1.7.) korlátozó feltételt is be kell tartani a törések elkerülése végett. Itt Tfk az üveg külső falának hőmérséklete (°C), Tfb az üveg belső falának hőmérséklete (°C), ΔTf a kritikus hőmérsékletkülönbség (°C). Tekintettel kell lenni még arra, hogy a csomagolószer anyagának vagy valamelyik anyagának a mechanikai tulajdonságai változhatnak a hőmérséklet hatására. Így létezik egy kritikus legnagyobb hőmérséklet (Tkr) is: műanyag tasakoknál, zacskóknál a Δp2 kritikus nyomáskülönbség maga is hőmérsékletfüggő. Így például polipropilén alkalmazása esetén a hegesztési varrat szilárdsága 96 °C hőmérsékleten a 20 °C-nál mérték 1/3–1/4 részére csökken(35) . Az 1.1.4. táblázatban feltüntettük néhány csomagolóeszközre vonatkozóan a kritikus terhelésnek kitett részt és a kritikus érték típusát. Az 1.1.5. táblázatban pedig megadtunk néhány kritikus érteket a szakirodalom alapján. 1.1.4. táblázat - Egyes csomagolóeszközök kritikus terhelésnek kitett részei és a kritikus értékek típusai Megnevezés A kritikus terhelésnek kitett rész és a kritikus érték típusa Konzervdoboz Palást és véglap Δp1, Δp2 Tömítőanyag Tkr Öblös szájú konzerves üveg Lapka Δp1’, Δp2 Tömítőanyag Tkr Üveg ΔTf , Δp1” Üvegpalack Tömítőanyag Tkr Üveg ΔTf , Δp1” Műanyag tasak Varrat Δp12 (Tf ) Δp1’ a lapkára, Δp1” az üvegre vonatkozó kritikus érték 1.1.5. táblázat - Csomagolószerekre vonatkozó néhány kritikus érték a szakirodalom alapján(12, 27, 55) Kritikus érték Megnevezés Δp1, bar Δp2, bar ∅99-es 1/1 jelű hazai doboz, lemezvastagságok és minőség palást tető minőség 0,24 0,24 T57 0,67 1,59 0,22 0,24 T61/T57 0,65 1,59 0,22 0,22 T61 0,60 1,38 Tartósító technológiai eljárások 27 0,20 0,20 T57 0,54 1,23 0,18 0,18 T61 0,52 1,03 5/1 jelű hazai doboz, azonossági szám: 1347, 1347/P, 1346/u 0,53 – 5/1 jelű cseh doboz, ∅160×340 mm, palástv.: 0,28 mm fedélv.: 0,3mm 0,51 0,78 1/1 jelű doboz (Németo.), falv.: 0,24 mm – 2–2,4 ∅153-as 5/1 jelű hazai doboz, lemezvastagságok (mm) palást tető 0,3 (bordázott) 0,32 0,45–0,51 0,8–0,95 10 dm3 -es doboz 0,75 Lapos alumíniumdoboz 0,2–0,4 Nagy átmérőjű konzerves üveg 0,6 2,250 dm3 -es konzerves üveg, ∅89 mm szájátmérővel, Twist-Off zárás 1,07 A terheléssel kapcsolatos deformáció szempontjából a csomagolóeszközöket az alábbiak szerint csoportosíthatjuk: a) Merev edények (pl. üvegek, palackok). A terhelés hatására bekövetkező alakváltozás elhanyagolható. b) Rugalmas edények (pl. konzervdobozok). Az üzemi terhelés hatására zömében csak rugalmas alakváltozás lép fel. c) Képlékeny alakváltozásra erősen hajlamos csomagolóeszközök (pl. tubusok). d) Kis terhelés mellett nagy reverzibilis deformációra képes csomagolóeszközök (pl. műanyag tasakok). A csomagolóeszközök hőkezelés alatti viselkedésének vizsgálata igen fontos a nagy kárt okozó késztermék-selejt elkerülése és a csomagolóanyagok magas ára miatt. 1.1.3.2. A belső nyomás értékére ható tényezők és az ezekhez tartozó törvényszerűségek A csomagolószerben létrejövő nyomás kialakulása az élelmiszer és a csomagolószer hőtágulásától, a csomagolószerre ható terheléstől függő deformációtól, a vízgőztenziótól és a gázok nyomásától függ. Az élelmiszeranyagnak a hőtágulás hatására megváltozott térfogatát a V2 = V1 (1 + αV ΔT) összefüggés szolgáltatja. Itt ΔT = T2 – T1 a hőmérsékletkülönbség (°C, K), V2 és V1 az alsó indexnek megfelelő hőmérséklethez tartozó térfogat, αV az élelmiszer köbös hőtágulási együtthatója (° C–1, K–1). A térfogatot azonban a tömeg ismeretében a sűrűség (ρ) segítségével is kiszámíthatjuk. Irodalmi adatok alapján a Tartósító technológiai eljárások 28 sűrűségnek a hőmérséklettől való függése első-, vagy másodfokú polinommal közelíthető. Idevágó adatok az 1.1.6. táblázatban találhatók. Az élelmiszeranyag átlagos hőmérséklete a konzervedényben (Tm) helyettesítendő konkrét számításkor. 1.1.6. táblázat - Néhány konzervipari anyag sűrűsége a hőmérséklet függvényében és köbös hőtágulási együtthatója(55, 115) ρ = a – bT, [T Érvényességi tartomány Megnevezés hőmérséklet T, °C, T1 ≤ T ≤ T2 sz.a. tartalom S, % a kg ∙ m–3 b kg ∙ m–3∙°C–1 α °C–1 ∙ K–1 Víz 40 ≤ T ≤ 130 20 ≤ T ≤ 120 – 1017,7 1009,2 0,637 6,81 ∙ 10–4 30 ≤ T≤ 80 4 ≤ S ≤ 30 1017 + 4,44 S 0,533 S = 4 5,37 ∙ 10–4 S = 30 4,81 ∙ 10–4 Paradicsomlé 20 ≤ T≤ 90 5 ≤ S ≤ 40 1020 + 4,20 S 0,560 S = 5 5,65 ∙ 10–4 S = 30 4,92 ∙ 10–4 Szacharózoldat 20 ≤ T≤ 95 15 20 30 1069,0 1091,08 1137,67 0,4907 0,5040 0,5333 4,85 ∙ 10–4 4,83 ∙ 10–4 4,91 ∙ 10–4 Konzerv általában 40 ≤ T≤ 130 10 20 6,02 ∙ 10–4 5,34 ∙ 10–4 A csomagolószer (konzervedény) befogadó térfogatának (Vf ) a hőmérsékletváltozás miatt megváltozott térfogata az edény anyagának köbös hőtágulási együtthatójával (αVf, °C–1, K–1) arányos: Vf2 = (1 + αVf ∆T) Vf1 ΔT, valamint az 1 és 2 alsó indexek jelentése ua., mint (1.1.8.) összefüggésben, de most a csomagolószer falának hőmérséklete (Tf ) helyettesítendő. Ide tartozó adatok az 1.1.7. táblázatban találhatók. 1.1.7. táblázat - Néhány hőkezelésnek kitett csomagolóanyag köbös hőtágulási együtthatója (0< αVf) 20 és 130 °C között(55, 96) Megnevezés αVf °C, K–1 Acéllemez 3,6 ∙ 10–5 – 3,7 ∙ 10–5 Alumínium 7,5 ∙ 10–5 – 7,8 ∙ 10– 5 Tartósító technológiai eljárások 29 Konzerves üveg 2 . 10–5 – 2,6 ∙ 10–5 Üvegpalack 2,4 . 10–5 – 3 ∙ 10–5 Nagy sűrűségű polietilén 13 ∙ 10–5 (legkisebb érték) A konzervedény térfogatának függése a belső és külső nyomás különbségétől. Ezen a téren lényegében kísérletekre vagyunk utalva. Az 1.1.12. ábrán egy kísérleti berendezés elvi felépítése látható. A berendezést állandó hőmérsékleten kell tartani és falát átlátszó anyagból készíteni, így az extrém terhelés következménye (pl. horpadás, tömítés felnyílása) szemmel megfigyelhető, ill. fényképezhető. 1.1.12. ábra - Mérőberendezés dobozok belső nyomása és térfogata közötti kapcsolat meghatározására. 1. mérőedény; 2. átlátszó fal; 3. átlátszó folyadék; 4. mérőcső (meniszkusz); 5. leeresztőszelep; 6. levegővezeték; 7. elzárószelep; 8. kompresszorhoz, ill. vákuumszivattyúhoz való csatlakozással a levegő be-, ill. kivezetése; 9. manovákuum-mérő műszer; 10. hőmérő; 11. üres konzervdoboz Konzervdobozoknál a terhelést (nyomáskülönbséget) célszerű úgy korlátozni, hogy zérus nyomáskülönbségre visszaállva a doboz térfogata újra az eredeti érték közelében (VfA) legyen. Öblös üvegek lapkáinál megengedhető, hogy hőkezelés után a lehűlt üveg lapkája maradandóan behorpadjon. Az 1.1.13. ábrán konzervdobozra jellemző (egyszerűsített) összefüggés látható a térfogatváltozás és nyomáskülönbség között(27, 55, 96) . Tartósító technológiai eljárások 30 1.1.13. ábra - Konzervdoboz viszonylagos térfogatváltozását a nyomáskülönbség függvényében szemléltető ábra. p: belső nyomás; pk: külső nyomás; ∆Vf /VfA: viszonylagos térfogatváltozás A terhelés időbeli lefolyását a nyíl jelöli. A görbe állandó hőmérséklet mellett érvényes és a hiszterézishez hasonló jelenség figyelhető meg. A függőleges ugrásokkal ábrázolt hirtelen térfogatváltozást a doboz fedelén lévő, metszetben hullámos gyűrűk okozzák. Ekkor ugyanis ki- és visszahorpadás történik. Kísérletek hiányában feltételezhetjük, hogy a nyomáskülönbség okozta viszonylagos térfogatváltozás, állandó hőmérsékleten mérve, független a hőmérséklettől. A hőkezelt anyag gőztenzióját (pe ) a tiszta víz gőztenziójának a vízaktivitással való szorzásával kapjuk. A vízaktivitásra vonatkozó ismeretek az 1.4. pontban találhatók. A vízgőztenziót nyugvó edényben a gáztéri, kényszerített konvekció esetén pedig átlagos hőmérséklet alapján számíthatjuk. Gázok jelenléte a konzervedényben. A gázok a következő módon vannak jelen a konzervedényben: a) a gáztérben (légtérben); b) a hőkezelt anyagban diszpergálva, a szövetek sejtközi járataiban; c) a hőkezelt anyagban oldva. A b) szerinti diszpergált gáz mennyisége rendszerint kevés, mivel töltésre jól előkészített anyagnál (előmelegítés, előfőzés, vákuumos húzatás, légtelenítés) a gázok eltávolítása már megtörtént. De ha vannak is ilyen gázok, bizonytalan, hogy a melegítési periódusban, nyugvó edényeknél, mennyiségüket a gáztéri gázhoz hozzá kellene számítani. Konvektív áramlásoknál (főleg kényszerített konvekció esetén) részben egyesülnek a gáztéri gázokkal és növelik azok mennyiségét. Tartósító technológiai eljárások 31 A hőkezelés alatt gázok keletkezhetnek is, fehérje tartalmú anyagoknál NH3 és H2S, fémek korróziójánál H2, a felöntőlé vizének változó keménységét adó kalcium és magnézium hidrokarbonát hő okozta bomlásánál pedig CO2. Ezekre ugyanaz vonatkozik, mint a diszpergált gázokra. A hőkezelt anyagban oldott gázokra vonatkozóan, egyensúlyi állapotban, a Henry-törvény érvényes. A hőkezelés során ezek részben felszabadulhatnak, de gáz is oldódhat. A legcélszerűbb, ha számításoknál a diszpergált és oldott gázokat aszerint vesszük figyelembe, hogy a kritikus terhelések szempontjából mi a kedvezőtlenebb eset. A Henry-törvény szerint az oldott gáz parciális nyomása (pG, N ⋅ m–2), oldatban levő tömegtörtje (wG) és a hőmérséklet (Tm, abszolút hőmérséklet, K) között a következő összefüggés áll fenn: . Itt q a differenciális oldódáshő (J ⋅ kmól–1), k0 konstans (N ⋅ m–2), R általános gőzállandó, értéke 8314 J ⋅ kmól–1 ⋅ K–1. Azt, hogy mi az oldó közeg és annak mennyisége, minden konzervféleségnél mérlegelni kell. Zöldborsókonzervnél például feltételezhetjük, hogy az oldó közeg felöntőlé. A gáztérben levő gáz parciális nyomása, abszolút hőmérséklete, mennyisége és a gáztér térfogata között indokolt egyszerűsítéssel az ideális gázokra vonatkozó törvény használható. Ebből, valamint az (1.1.10.) összefüggésből egy dimenzió nélküli tényezőt kapunk, mely megadja, hogy adott gáz (pl. oxigén) összmennyiségének hányad része van a gáztérben egyensúlyi állapotban (Tm = TG). A konzervekben gyakrabban előforduló gázokra vonatkozó adatokat, beleértve az oldhatóságra vonatkozókat is, az 1.1.8. táblázat tartalmazza. 1.1.8. táblázat - Konzervekben előforduló gázok néhány fizikai jellemzője A jellemzőkre vonatkozó Gáz Megnevezés Jelölés Dimenzió N2 O2 CO2 H2 NH3 H2S Levegő* Moláris tömeg M kg · kmól–1 28,02 32 44,01 2,02 17,03 34,08 28,92 Sűrűség 20 °Con és 1,013 baron kg ∙ m–3 1,2505 1,429 1,977 0,090 0,771 1,538 1,204 Differenciális oldódáshő vízre q J · kmól–1 2,036·107 2,15·107 2,18·107 1,58·107 2,23·107 2,83·107 szerinti állandó k0 N · m–2 2,26·1013 1,58·1013 4,61·1011 4,13·1013 1,81·109 2,91·1012 Tartósító technológiai eljárások 32 T1 293,15 (20) 293,15 (20) 293,15 (20) 293,15 (20) 293,15 (20) 293,15 Érvényességi (20) tartomány T2 K(°C) 363,15 (90) 363,15 (90) 333,15 (60) 363,15 (90) 373,15 (100) 363,15 (90) *Az N2 tömegtörtje 0,75, az O2-é 0,25 A konzerves üvegek ún. kilégző zárására az jellemző, hogy ha a belső és külső nyomás közötti különbség egy adott értéket túllép, a tömítőfelület visszacsapó szelephez hasonlóan nyílik és gázok vízgőzzel együtt távoznak az üvegből. Ilyen esetben csak álló helyzetben lehet hőkezelést végezni. Kilégző zárást biztosítanak az Omnia, Pano-Normál, Pano-Quick Lip, Pano-T fantázianévvel rendelkező zárási megoldások. Nem kilégzők azok a zárások, melyeknél a tömítés az üveg szájának oldalsó peremén fekszik fel (Pry-off, PT zárás). Ezeknél a környezeti nyomásnál nagyobb belső nyomás ledobhatja a lapkát. Omnia lapkánál a gázok eltávozása 0,2–0,4 bar nyomáskülönbség hatására következik be. A gáztéri gázok mennyiségének kilégzésekor bekövetkező csökkenését közelítő érvénnyel számítani tudjuk(55, 77). Üvegzárások jellemzői az 1.1.9. táblázatban találhatók. 1.1.9. táblázat - Különféle zárási módok jellemzői Megnevezés, fantázianév (eredet) Általános jellemzés Rögzítés módja az üvegszájon A lapka anyaga Omnia (Anglia) 1 részes, kl. körmös aláhajtás több ponton alumínium Omnia T, -S (Anglia) 1 részes, kl. az üveg száján levő 2 bekezdésű menetre szakaszosan préselve alumínium Pano-N (Németország) 1 részes, kl. körben aláperemezett acél v. alumínium Pano-T (Németország) 1 részes, kl. lásd az Omnia-T zárásánál alumínium Hungarocap (hazai, Angliából átvéve a Twist-off megoldás) 1 részes, kl. Δp ≥ 1 bar 48 bekezdésű üvegmenetre 4–8 köröm rácsavarás után rögzít acél UNI (Németország) 1 részes, nkl. körben aláperemezett, vagy körmös aláhajtás több ponton acél Pry-off (hazai, Angliából átvéve, gyermekételkonzervhez) lásd az SZKN, SZKO zárásnál az üvegszáj palástjára feszülő tömítőgyűrű acél Alfapank (hazai) 1 részes, kl. a perem alá sűrűn benyomva alumínium Tartósító technológiai eljárások 33 PT-Twist-off (Anglia) 1 részes, kl. tömítés homlokfelületen és paláston, az üvegen sokbekezdésű menet, a tömítés a menetre keményedik acél Jelmagyarázat: kl. = kilégző zárás, nkl. = nem-kilégző zárás, Δp = a kilégzés nyomáskülönbsége 1.1.3.3. A belső nyomás számítása és mérése A konzervedényben létrejövő belső nyomás értékét két összefüggés alapján számítjuk. A számításnál az edényben izotróp feszültségi állapotot tételezünk fel az élelmiszerben és a belső falfelületen. A feltételezés indokolt, mivel a betöltött élelmiszer többnyire, a felöntőlé, mártás stb. pedig mindig folyadék. Néhány esetben a feszültségi állapot nem izotróp, az alábbi számítási módszer ekkor nem érvényes. Az első a Dalton törvény, mely szerint az élelmiszer vízgőztenziójának és az egyes gázok parciális nyomásainak összege adja a belső nyomás értékét, azaz . Itt R az általános gázállandó, TG a gáztéri abszolút hőmérséklet, VG a gáztérfogat, mGi és Mi az i-edik gáz tömege és moláris tömege. Az oldott gázok mennyiségétől eltekintettünk. A második összefüggés a gáztérfogat értékét adja meg. Ennek egyik lehetséges formája: . Itt az 1.1.3.2. pontban ismertetett jelöléseken kívül Tz a zárási hőmérséklet, Vfz, az edény térfogata záráskor, Vez az élelmiszer térfogata záráskor, Tm az élelmiszer, Tf az edény hőmérséklete a hőkezelés adott időpontjában. A ΔVf /VfA érték az edény terhelésétől függő relatív térfogatváltozása, a 1.1.13. ábra szerinti értelmezésben. Az (1.1.12.) összefüggést az 1.1.14. ábra magyarázza. Tartósító technológiai eljárások 34 1.1.14. ábra - Rugalmas konzervedény (konzervdoboz) és a benne levő élelmiszer térfogatának alakulása. A) zárási állapot és hőtágulás hatására megnövekedett edénytérfogat, midőn a belső és külső nyomás egyenlő; B) a hőtágulás és külső nyomásnál (pk) nagyobb belső nyomás (p) hatására létrejött állapot; 1. gáztér; 2. élelmiszer az edényben; 3. az edény határoló fala; 4. hőtágulás hatására megnőtt fal; 5. hőtágulás és nyomáskülönbség hatására deformálódott (megnőtt) fal. A z index a zárási állapotra utal Konzervdobozoknál ΔVf /VfA kis változási tartományban a p–pk nyomáskülönbség (pk a közeg nyomása) lineáris függvényének tekinthető. Ilyenkor (1.1.11.) és (1.1.12.) összefüggések összevonásával VG-re nézve másodfokú egyenletet kapunk. Ennek egyik (pozitív) megoldása adja a gáztérfogatot. Grafikus megoldás is lehetséges. Merev edényeknél (ennek tekintik a konzerves üvegeket és a palackokat) ΔVf /VfA = 0 és VG közvetlenül számítható (1.1.12.)-ből. VG ismeretében (1.1.11.)-ből kapjuk p-t. Merev edényekre vonatkozik hazánkban Veres, Deli számítási eljárása és egy külföldről átvett nomogram(13, 104, 121, 144), rugalmas dobozokra szintén dolgoztak ki számítási eljárást(55, 96) . A belső nyomás mérése konzervedényekben. Az eszköz a belső nyomás mérésére a speciális, szúrótüskével ellátott Bourdon-csöves manovákuum-mérő műszer. A szúrótüskét az edény fedelébe beszúrva a manométer és az edény terei egyesülnek, a légköri nyomástól való eltérés leolvasható. A Bourdon-csőben levő levegő mérési hibát okoz, mely számítható(55). Célszerű azonban a Bourdon-csövet kis gőztenziójú, vízzel nem elegyedő folyadékkal feltölteni. A legkorszerűbb műszerek nyomásérzékelője piezoelektromos kristály, esetleg nyúlásmérő bélyegekkel kombinálva. Az Ultrakust Gerätebau cég „Thermophil Stor 4466L” megnevezésű műszere 0–5 bar tartományban ±0,05 bar pontossággal mér max. 140 °C-on. Egy mérési ciklusban 128 mérést képes végezni, változtatható, de max. 1 perces intervallumokban. A mért adatokat a konzervedénnyel közös térben is elhelyezhető memóriaegységben tárolja és azokat a ciklus befejezése után meg lehet kapni. Tartósító technológiai eljárások 35 1.1.4. Tulajdonságváltozások sterilezéskor és pasztőrözéskor Adott termékre vonatkozó ipari technológia lényegében előírja a hőkezelő közeg hőmérsékletét és nyomását a hőkezelési idő függvényeként. A technológia első változatának kialakítása a tapasztalat alapján történik, majd kísérleti hőkezelés következik. Ennek során mérik a hőmérsékletet és a nyomást a konzervedényben. Ezután már elemezhető a mikrobák pusztulása és egyéb tulajdonságok változása, ellenőrizhető a csomagolóeszköz terhelése. 1.1.4.1. Osztott hidrosztatikus sterilező berendezések Osztott hidrosztatikus sterilező berendezések technológiai változatainak (közeghőmérséklet a hőkezelési idő függvényében) gyors előállítására számítógépes eljárás szolgál(56) . Mikrobák időben változó hőmérsékleten létrejövő hőpusztulásának számítását az 1920-as évek elején dolgozták ki. Ez az eljárás, mint a hőkezelési egyenérték (Férték) számításának módszere terjedt el. Az 1960-as évektől különböző, az F-értékkel analóg módon képzett hőkezelési egyenértékeket képeztek. A hőkezelési egyenérték nem más, mint a referencia-hőmérsékleten (Tr ) alkalmazott olyan hőkezelési idő, amely azonos változást idéz elő, mint más állandó, vagy időben változó hőmérsékleten végzett hőkezelés. Közös jellemzője volt az egyenértékeknek az elsőrendű változáskinetika és a változás sebességi állandójának (k), ill. annak reciprokával arányos tizedelődési időnek (D) hőfokfüggésére jellemző z-érték alkalmazása. A különböző egyenértékek közös formulával számítható: . Ez a formula egy teljes hőkezelési ciklusra vonatkozik. Ha az egyenértékek alakulását a cikluson belül vizsgáljuk a hőkezelési idő (t) függvényében, akkor tu–t tre, t–t t’-re átírva és az egyenértékeket szintén vesszővel ellátva, az összefüggésre jutunk. Itt tehát t’-vel és pl. F’-vel azt a hőkezelési időt, ill. egyenértéket jelöltük, amelyik kisebb, mint t , ill. F. A fenti összefüggésekben: F = mikrobapusztulás egyenértéke 100 °C feletti hőkezelésnél (min), Tr = 121,11… °C F0 = ua., mint F, de z = 10 °C-nál (min), P = pasztőrözési egyenérték, 100°C alatti hőkezelésnél (min), Tr ≤ 100 °C C, E = főzési szám (egyenérték) és enzim inaktiválási egyenérték (min), Tr = 100 °C z = a tizedre csökkenési idő (D) egy nagyságrenddel való csökkenéséhez tartozó, növekvő hőfokkülönbség (°C) T0 = a számítás kezdő vagy’alaphőmérséklete (°C). Ha T < T0, akkor a tulajdonságváltozást végtelenül lassúnak tekintjük Tartósító technológiai eljárások 36 t, t’ = hőkezelési idő (min) t0, tu = az a két időpont, amikor melegítéskor először, hűtéskor pedig újra eléri az anyag a T0 hőmérsékletet (min) Az előzők szemléltetésére az 1.1.15. ábra szolgál. 1.1.15. ábra - A hőmérséklet (T) és két egyenérték (F0’ E’) alakulása a hőkezelési idő (t) függvényében Az egyenértékek számítására grafikus és táblázatos módszerek szolgáltak(35, 71). Az előbbi az (1.1.13.) szerinti határozott integrál grafikus megoldásán alapszik. A numerikus eljáráshoz rendszerint olyan táblázat tartozik, amelyik a gyakorlatban előforduló hőmérséklettartományban °C-onként növekvő hőmérsékletekhez a értékeket adja. Ma már egyszerű számítógépes programok helyettesítik az említett elavult eljárásokat(86, 87). Ezeknél egy hőkezeléshez párhuzamosan több egyenérték is számítható, ahogyan az az 1.1.15. ábrán is látható. Az egyenértékek számítása és használata nincsen elsőrendű változásokhoz kötve. A tulajdonságváltozásokkal kapcsolatos (beleértve a mikrobapusztulást is) korlátoknak a következő típusai ismertek: a) Helyi felső és alsó korlátok. Ide tartozik a Cl. botulinum spórák pusztulásának mértéke, amely legalább 12 nagyságrend. A pusztulás mértékét alsó korlát, a túlélők számát viszont felső korlát korlátozza! Húsdarabok állománya két határérték között kell, hogy maradjon (sem túl puha, sem túl kemény nem lehet). Tartósító technológiai eljárások 37 b) A hőkezelt anyag teljes tömegére vonatkozó (alsó és felső) korlátok. Itt átlagértékeket írunk elő és ezek betartását ellenőrizzük. Itt enzimaktivitást, vitamintartalmat, színt és egyéb érzékszervi értékeket korlátozunk. Ezek általában az élelmiszer egész tömegére jellemzők. A korlátozó értéket hőkezelési egyenérték, vagy tulajdonságérték, vagy az utóbbiból képzett viszonyszám formájában szokás megadni, ide vonatkozó adatokat az 1.1.10. táblázat is tartalmaz. 1.1.10. táblázat - A szakirodalomban ajánlott F0-értékek Heiss és Eisner(35) nyomán. Termék Az ajánlott F0-érték (min) Zöldségkonzervek 3–13,9 Húskonzervek 3–5 Halkonzervek 0,7–8 Készétel-konzervek 1,6–15 Az értékek alsó lokális korlátnak is tekinthetők. Az adatokban tapasztalható eltérések okai: különböző a kezdő mikrobaszám, eltérő a gyártási fegyelem, az F0 érték tulajdonképpen egyéb hőtűrő mikroba elpusztításához szükséges hőterhelést helyettesit, a sterilezés előtti hőterhelés különböző, a pH-érték valamivel 4,5 alatt van. Mikrobapusztulás szempontjából lényegében két alapelv alapján méretezik a hőkezelési technológiát: a) Az egészséget súlyosabban károsító mikrobák számát a legkisebb hőterhelésnek kitett anyagrészben is legalább az előírt mértékben kell csökkenteni (1.1.10. táblázat, pH > 4,5 esetén F0 > 2,8 min, lokális alsó korlát az egyenértékre vonatkozóan). b) Egészséget komolyan nem veszélyeztető, de romlást okozó mikrobákra vonatkozik az előírt selejtarányra (s) való méretezés. A kezdő mikrobakoncentráció (Ni ) figyelembevételével olyan mértékű pusztulást kell elérni, hogy a selejtarány reciprokának megfelelő számú konzervedényekből csak egy darabban maradjon egy darab túlélő mikroba. Ha tehát s = 0,001 (l ‰), akkor 1000 db konzervből csak egy darabban maradjon egy darab túlélő. Képlettel kifejezve: és az előírt egyenérték: . Itt a túlélő mikrobák átlagos koncentrációja. Tartósító technológiai eljárások 38 Ha tehát a kezdő mikrobaszám-koncentráció Ni = 104 cm–3, konzervedény térfogata V = 500 cm3 és a selejtarány: 0,001 és Dr = 1 min, akkor . Az eljárás független attól, hogy a hőkezelés a konzervedénybe való betöltés előtt vagy után történik, így aszeptikus technológiáknál is használható. Aszeptikus tárolásnál pedig a V a tartálytérfogatot jelöli. Az előírt egyenérték az edénytérfogattal növekszik. Ha az előző példát úgy módosítjuk, hogy V = 5000 cm3 , akkor = 10,7 min lesz! Ennél a méretezésnél tehát nem a legkisebb hőterhelésnek kitett anyagrészt, hanem a konzerv teljes tartalmát vesszük figyelembe (lásd az 1.1.16., … 1.1.22. összefüggéseket). A nagy hőmérsékleten rövid ideig tartó hőkezeléskor a megfelelő mikrobapusztító hatáshoz (lényegesen) kisebb kémiai eredetű változások tartoznak, így javítható a termék minősége. Ügyelni kell azonban arra, hogy az enzimeket ekkor is inaktiválják. Helyi egyenérték kiszámításához elegendő a Tr , z és T0 jelöléssel ellátott változáskinetikai paraméterek ismerete. Ha azonban egyenértékből tulajdonságértéket (intenzitást), vagy relatív tulajdonságértéket kívánunk számítani (vagy fordítva), úgy szükség van az időállandóra (Dr ) is. Átlagértékek képzésénél ugyanez a helyzet. A konzervipar általában a z = állandó kinetikát használja, de az Ea = állandó (Arrhenius-féle) kinetika is előfordul. 1.1.4.2. Konzervedények hőkezelése Konzervedények hőkezelésekor adott helyen mért hőmérsékletből a hőérzékelő kis környezetében levő anyagra vonatkozó tulajdonságértékeket csak a kizárólagos hővezetés esetében kapunk. Ekkor ui. az anyag nem vándorol az edényen belül. Természetes, vagy kényszerített konvekció esetén az anyag más és más elemi részel haladnak el a hőérzékelő mellett. Kizárólagos hővezetésnél nagy hőmérséklet különbségek alakulnak ki a konzervedényben. A teljes térfogatra vonatkozó átlagos egyenértéket ekkor a helyi (lokális) tulajdonságértékek átlagolása révén kapjuk. Elsőrendű változáskor: összefüggések adják az átlagos relatív tulajdonságértéket és egyenértéket . V a konzerv térfogata, ΔVj a j-edik sorszámmal jelölt elemi térfogat. Tartósító technológiai eljárások 39 Erőteljes természetes és kényszerített konvekciónál (lásd az 1.1.2 pontot) a konzervedényben mért hőmérséklet jó közelítéssel egyezőnek tekinthető az átlaghőmérséklettel. Ezzel a tulajdonságváltozások számítása lényegesen egyszerűsödik. Alaktartó darabokat tartalmazó élelmiszerek esetében a hőmérsékletet célszerű valamelyik darabban és a folyadékban (felöntőlé, mártás) egyaránt mérni és így számítani a tulajdonságváltozásokat. Henger alakú konzervek hőkezelésének számítására, amikor a konzerven belül kizárólag hővezetéssel történik a hőátvitel, az 1.1.2.2. pontban ismertetett eljárás (program) szolgál. Ez tulajdonságváltozások számítására is alkalmas. A program a relatív tulajdonságértékeket (Y) a csomópontokban (és a megfelelő felületi pontokban) számítja és az (1.1.16.) összefüggés szerint átlagolja. Most ΔVj alatt az elemi gyűrűk és hengerek térfogata értendő. A program a relatív tulajdonságértékek szélsőértékeit, azok helykoordinátáival együtt, szintén szolgáltatja az időszakaszok végén. Így a „hidegpont”, „kritikus pont” fogalma helyett a tulajdonságváltozás, vagy tulajdonságérték maximumához és minimumához tartozó helyek fogalmai kerülnek. Könnyen belátható ez: szimmetrikus hőátvitelnél és hidegen töltött anyagnál a geometriai középpont környékén (mint hagyományos „kritikus pont”-ban) a legnagyobb a túlélő mikrobák száma. A sterilezési hőmérsékleten történő töltéskor ugyanaz az érték az anyag felületi rétegében a legnagyobb, hiszen az itt levő anyag hűl le leggyorsabban. Ha a töltési hőmérsékletet valamivel csökkentjük, úgy a túlélők számának maximumát olyan rétegben kapjuk, amelyik a felület és a középpont között helyezkedik el. 1.1.4.3. Átfolyó rendszerű hőkezelő berendezések Ilyen berendezéseknél a tulajdonságváltozás számítása a tartózkodási idő eloszlásfüggvényének ismeretén kell, hogy alapuljon. Az egzakt méretezési eljárásokat tulajdonképpen csak nemrég alakították ki. A legkisebb hő okozta változása annak az elemi résznek lesz, amelyiknek a tartózkodási ideje a legkisebb (th) és a legkevésbé melegszik fel. A legnagyobb hő okozta változást a hőcserélő fala mentén lassan haladó és gyorsan melegedő anyagrészek szenvedik el. A tartózkodási idő a falnál definiálatlan: egyes (elemi) részek a falhoz tapadnak stb. A tulajdonságérték átlagának ismerete itt is nagy jelentőséggel bír. A hőkezelő berendezés kilépőhelyénél vett minta lényegében az elemi részeknek a tartózkodási idő sűrűségfüggvénye szerinti keveréke. Az alábbi számítási formulák turbulens jellegű felületi hőcserélőknél (kellően nagy Reynolds-szám, sok fordulókamra stb.) alkalmazhatók. További egyszerűsítő feltételezés az, hogy egy adott tartózkodási idővel rendelkező elemi rész állandó sebességgel halad végig a hőátadó felület mentén és hőmérséklete a sebességtől függetlenül csak a befutott felületi arány (a/A) függvénye. Az a-val a befutott, A-val a teljes (kilépésig befutott) felületet jelöljük. Az előzők alapján képezhető egy dimenzió nélküli egyenérték (Φ): . A különbség az (1.1.13.) és az előző összefüggés között csak az, hogy az idő (t) helyébe a/A került. A legkisebb tartózkodási időhöz (th) tartozó hőkezelési egyenérték most: F = thΦ, Tartósító technológiai eljárások 40 (1.1.16.) és (1.1.17.) összefüggések pedig és alakra hozhatók. Ezekben t a tartózkodási idő, f(t) az időeloszlás sűrűségfüggvénye. Az anyaghőmérsékletet a befutott felületi arány függvényében megadó összefüggést jó közelítéssel megkapjuk, ha az anyag és hőcserélő közeg be- és kilépő hőmérsékleteit és tömegáramait mérjük és a fűtőfelület és hőfizikai adatok figyelembevételével a hőcserélők méretezéseire vonatkozó megfelelő összefüggést alkalmazzuk. Ezekben a hőmérséklet a/A negatív exponenciális függvénye. Az 1.1.16. ábrán példaképpeni számítás eredményeit ábrázoltuk. Tartósító technológiai eljárások 41 1.1.16. ábra - Példa átfolyó rendszerű pasztőröző melegítő egységében létrejövő mikrobapusztító hatás (vagy egyéb elsőrendű tulajdonságváltozás) számítására. A) az átlaghőmérséklet (T) a befutott felületi arány (a/A) függvényében; B) a hőcserélő sematikus ábrázolása és a jellemző műszaki adatok; C) a számításhoz felhasznált függvények. 1. a hőkezelt anyag hőfoka, , kA/cqm = 2,03, azaz T = 130 –80 ⋅ e–2,03 (a/A); 2. melegítő egység; 3. a tartózkodási idő sűrűségfüggvénye (f/ t/); 4. a túlélő mikrobák száma a kezdeti szám arányában: a tartózkodási idő (t) függvényében. = a túlélő mikrobák száma a hőkezelés előtti mikrobaszámhoz viszonyítva Olyan berendezésben, amely több sorba kapcsolt egységből áll (1.2.7. ábra, pl. melegítő, állandó hőmérsékleten tartó és hűtő egységekből), az eredő relatív tulajdonságérték, ha az átlagról van szó, az Tartósító technológiai eljárások 42 összefüggésből kapható. Ez három egységet vesz figyelembe és az alsó indexek az egység sorszámát jelölik. A fentebb ismertetettek részben megtalálhatók a szakirodalomban is, esetleg formailag eltérő megfogalmazásban(55, 87, 89 , 112). Az eljárás ún. kapszulás reaktornak tekinti a berendezést, ahol a hőkezelt anyag (makro-) elemekre bontva halad. Az egységek a tartózkodási idő szempontjából, egymástól függetlenek. A relatív tulajdonságérték (-intenzitás) a tulajdonságérték a kezdőértékkel osztva. Mikrobák hőpusztulásakor a túlélők koncentrációja a kezdeti mikrobakoncentrációra vonatkoztatva. 1.2. Aszeptikus technológia 1.2.1. Az aszeptikus technikáról általában Az aszeptikus technika a tartósítóiparok egyik legtöbb eredményt hozó, illetve ígérő megoldása. Lényege, hogy – szemben a hagyományos konzervgyártással – a terméket előbb sterilezik, majd az utánfertőzést kizáró (aszeptikus) körülmények között töltik az előre már ugyancsak csírátlanított edényzetbe. Ennek az edényzetnek a térfogata igen különböző lehet; a néhány grammos, kis fogyasztói egységektől a több száz köbméteres tartályokig. A felhasznált edényzet szerkezeti anyaga is rendkívül sokféle. Ha összehasonlítjuk a hagyományos és az aszeptikus gyártási módszer előnyeit és hátrányait, a következő eredményre jutunk: Az aszeptikus módszer legfőbb előnye abból adódik, hogy a csírátlanítási folyamat átfutási ideje – természetesen azonos hőmérsékletet véve alapul – gyakorlatilag független annak az edénynek a nagyságától, amelybe majd tölteni fogjuk a terméket. A hőterhelés nagyságát, a sterilezés körülményeit így tehát a technológiai célszerűség és gazdaságosság szabja meg, nem pedig a csomagolási egység nagysága. Ez lehetőséget biztosít egyrészt szinte tetszőlegesen nagy tartályméretek alkalmazására, másrészt a hőkezeléssel együtt járó, nem kívánatos elváltozásoknak a minimumra való csökkentésére, ezzel a minőség javítására. Az aszeptikus technika azért eredményez jobb minőséget, mert sokkal kevésbé rontja a terméket, mint a hagyományos, nem pedig azért, mert képes lenne a nyersanyag- és gyártáshibából eredő minőségi hátrányokat csökkenteni. Az aszeptikus technika egyéb előnyei (a hagyományos eljárásokhoz viszonyítva): • A HTST (high temperature, short time – nagy hőmérséklet, rövid idő) korszerű elvének alkalmazása folytán nemcsak a minőség javul, hanem – az igen rövid átfutási idők miatt – viszonylag kicsik a gépméretek, kicsi a fajlagos helyigény. • Az egész folyamat teljesen gépesített, automatizált, sőt a legtöbb esetben program-szabályozással ellátott, emiatt a termelékenység nagy. Tartósító technológiai eljárások 43 • A viszonylag kis méretek, a könnyű hőrekuperálási lehetőségek stb. miatt a fajlagos energia- és vízfelhasználás is kisebb. Megfelelően tervezett rendszerben akár 90%-os hővisszanyerés is előfordul. • Nagyobb rugalmasságot tesz lehetővé a piachoz való gyors alkalmazkodás terén. Egyes esetekben (pl. nagytartályos átmeneti tárolás alkalmazásával) lehetőséget biztosít különböző berendezések (pl. dobozgyártó gépsorok, töltő-, zárógépek) jobb kihasználására, a forgóeszközigény csökkentésére stb. • Olcsóbb és nem hőálló csomagolóanyagok használatát is lehetővé teszi. • Alkalmazása jótékony hatással lehet egy egész gyár, vagy iparág termelési kultúrájának a fejlődésére. A hagyományos gyártáshoz viszonyítva hátrányai is vannak az aszeptikus technikának: • Sokkal érzékenyebb a központi ellátás (áram, víz, gőz, esetleg sűrített levegő, vákuum) zavaraira. • Magasabb színvonalat követel meg a technológiai és higiéniai fegyelem, a szakképzettség, a karbantartás, az ellenőrzés stb. terén. • Általában nagyobb a beruházási eszközigénye is. A teljesség kedvéért meg kell emlékezni az ún. forrón töltési eljárásról is, amelyet többen az aszeptikus technikához sorolnak. Ennél a módszernél tehát nem steril edénybe, nem aszeptikus körülmények között töltenek nem visszahűtött anyagot. A terméket érő hőterhelés így a hagyományos módszernél és a aszeptikus technikánál létrejövő értékek összege. Legtöbb esetben alacsony pH-jú termékeknél alkalmazzák. Helyesebb ezt az eljárást a félaszeptikus módszerek közé sorolni. A forrón töltéses módszer egyik speciális változatát dolgozták ki néhány évtizeddel ezelőtt az USA-ban, mégpedig 4,5-nél nagyobb pH-jú, darabos és szilárd fázist egyaránt tartalmazó termékek számára (ún. Martin-féle rendszer). A feldolgozás (előfőzés, töltés, zárás, hőntartás, előhűtés) 2,5 bar túlnyomáson megy végbe, keszonban. Az eljárás nem terjedt el. Az aszeptikus technikára vonatkozó szakirodalomban további ismeretek találhatók(97) . Az előzőkben általánosságban beszéltünk az aszeptikus technológiáról, ill. technikáról. A konkrét feladatok megoldásának azonban igen sokféle megoldási módja van attól függően, hogy milyen jellegű terméket, milyen nagyságú és szerkezeti anyagú tárolóegységbe akarunk tölteni. Természetesen a különböző feladatok elvégzéséhez szükséges különféle berendezéseken belül is adódnak különféle műszaki megoldások. 1.2.2. Az aszeptikus technika alkalmazásának feltételei, legfontosabb területei és megoldásai Ahhoz, hogy az aszeptikus módszer sikeres legyen, a következő feltételeknek kell teljesülniük: a) A rendszer elősterilezése és sterilen tartása a sterilező, ill. hűtő egységtől kezdve az összekötő csővezetékeken, szerelvényeken, segédberendezéseken (pl. steril levegőt és steril vizet előállító berendezések) át egészen a töltő-záró egységig. Tartósító technológiai eljárások 44 b) A letöltendő termék sterilezése és sterilen tartása. c) A csomagolóeszköz sterilezése és sterilen tartása a zárás befejezéséig. 1.2.2.1. Az aszeptikus rendszer sterilezése A berendezés sterilezésénél fontos annak figyelembevétele, hogy milyen termék aszeptikus töltésére kerül sor. 4,5-nél nagyobb pH-jú termék sterilezésénél a spórás mikroorganizmusokat is el kell pusztítani, savanyúbb termékek töltése esetében enyhébb sterilezési (pasztőrözést) alkalmazhatunk. Ugyanez vonatkozik a tárolóedényzet csírátlanítására is. Általános követelmény a teljes aszeptikus géprendszerrel szemben az, hogy a tisztítása során a CIP (cleaning in place = helyben való tisztítás) elve valósuljon meg, tehát, hogy a tisztítást, ill. csírátlanítást a rendszer megbontása, egyes elemeinek szétszedése nélkül lehessen elvégezni. A nagytartályos tárolás esetében a tárolótankokat is a rendszerhez tartozónak tekintjük – a tárolás alatt. Az utánfertőzés megakadályozásának céljából fontos, hogy az aszeptikus rendszer környezetét (falak, padozat, berendezések külső részei, légtér stb.) állandóan magas fokú tisztasági állapotban tartsuk. A sterilező közeg kiválasztása jelentős részben a berendezés konstrukciós megoldásaitól függ. A sterilezés paramétereit a sterilezendő felület mikrobiológiai szennyezettsége, a konzerválandó termék romlását kiváltani képes mikroorganizmusok hőtűrése, ill. túlélési valószínűsége alapján kell megválasztani. A túlélési valószínűséget gazdaságossági szempontok alapján is mérlegelni kell. Itt elsősorban a sterilezési költségeket állítjuk szembe a mikrobiológiai romlásból eredő költségekkel. A patogén hőtűrő spórák számát pedig 12 nagyságrenddel kell csökkenteni. Az aszeptikus rendszerek csírátlanításánál tekintettel kell lenni a mikroorganizmusok különböző fajtáinak a különböző sterilező közegekben (nedves gőz, száraz gőz, forró levegő, különféle vegyszerek stb.) megnyilvánuló tulajdonságaira. A telített gőz hatásainak alig ellenálló valamely spórafajta pl. jól tűrheti a száraz meleget, a hőnek jól ellenálló sejtek némelyike viszont igen érzékeny lehet bizonyos vegyszerek hatására. Az említett alapelvek figyelembevételével a termékszállító vezetékeket, a termékkel érintkező azon géprészeket, amelyek nyomástűrése ezt lehetővé teszi, telített gőzzel, vagy nagy nyomású vízzel 120 °C körüli hőmérsékleten sterilezik. A töltő- és zárógépek nem teljesen zárt, nem nyomásálló kamráit 250–320 °C-os túlhevített gőzzel, vagy ilyen hőmérsékletű levegővel sterilezik. A hővel történő berendezés-sterilezés körülményeinek laboratóriumi meghatározásához ún. tesztkultúrát is fel szoktak használni. Telített gőzzel való sterilezés esetében ez rendszerint B. stearothermophilus, ill. B. aerothermophilus, vagy Cl. sporogenes, túlhevített gőz esetében pedig B. polymyxa. Ionizáló sugárzással történő sterilezés esetén a teszt-mikroorganizmus leggyakrabban a B. subtilis. Ionizáló sugárzást elsősorban a nem hőálló műanyag zacskók, ill. zsákok sterilezéséhez használnak. Antimikrobás szereket a berendezések csírátlanításához ritkábban használnak. Kivételt képeznek a különböző nagyságú tároló edények. Gyakrabban alkalmazzák viszont a berendezések csírátlanítására a – rendszerint szerves savakkal, mint amilyen a citrom- vagy borkősav – megsavanyított, forró vizet. Előnyös, hogy az sem okoz bajt, ha egy kisebb mennyiségűk később a sterilezendő élelmiszerbe keveredik. Tartósító technológiai eljárások 45 A lúgoldatok használata vegyszeres csírátlanításnak tekinthető. Vegyszeres fertőtlenítés esetén gondoskodni kell arról, hogy a vegyszer a későbbi hőkezelendő termékkel ne keveredhessen és a fertőtlenítő vegyszerből gyakorlatilag semmi ne maradjon a rendszerben. Ezt sterilvizes öblítéssel lehet elérni. A vegyszerek csíraölő hatása szintén függ a hőmérséklettől, de ez az összefüggés bonyolultabb. Az alsó hőmérséklethatár – ahol ezeknek a szereknek még van észrevehető antimikrobás hatásuk – általában 20 °C körül van. Ennél kisebb hőmérsékleten csak a klórtartalmú szerek mutatnak sejtpusztító hatást. A bázikus jellegű készítmények (közöttük a NaOH) már 40 °C alatt is alig hatnak. Ezen vegyszerek többségénél az antimikrobás hatás hőmérséklet függési koefficiense 1,5 < Q10 < 3,7 értékek közé esik. Az alkalmazható felső hőmérséklethatárt a hatóanyag hőre történő bomlása (jodoforok esetében ez 30–35 °C körül van), az oldhatóság nagyarányú csökkenése (klór), valamint a szernek a mikrobasejtekbe való bediffundálását biztosító, a hőmérséklettől függő relatív nedvességtartalom értékek (pl. etilénoxid esetében) szabják meg. Az antimikrobás szerek koncentrációja is befolyásolja a csíraölő hatást, legalábbis bizonyos koncentráció tartományon belül. Leggyakrabban negatív exponenciális összefüggés figyelhető meg a fertőtlenítőszerek koncentrációja és az életben maradt sejteknek az eredetihez viszonyított számaránya között. Fontos, hogy a szert csak legfeljebb olyan koncentrációban alkalmazzuk, amelyen túl a koncentráció növelése már alig hatásos. A vegyszer-koncentrációnak a sejtpusztulás sebességére gyakorolt hatását az 1.5. pont ismerteti (lásd az 1.5.1. pontban lévő összefüggést). A gépfelületek, ill. légterek csíratlanítási körülményeinek meghatározását laboratóriumban gyakran ugyancsak a tesztkultúrák segítségével végzik. Ez antimikrobás szerek alkalmazása esetében B. polymyxa, B. subtilis var. niger, esetleg más törzs szokott lenni. A kezeléseket az ún. tesztlemezeken végzik, amelyekre – megfelelő táptalajba ágyazva – a mikroorganizmus megfelelő sűrűségű szuszpenziója van felvive. 1.2.2.2. Az aszeptikusán letöltendő termék sterilezése Az aszeptikus technikán belüli sterilezésnél is érvényesek mindazok az elvi összefüggések, amelyek a hagyományos csírátlanításnál. A hagyományos sterilezésnél általában 12 nagyságrenddel csökkentjük a patogén csíraszámot. Az ilyen nagyságrendű csíraszám-csökkentés az aszeptikus technikánál, ahol a hőmérséklet szinte tetszőlegesen növelhető, rendkívül rövid hőkezelési idő mellett gyakorlatilag mindenféle minőségkárosodás nélkül megvalósítható. A szokásosnál nagyobb arányú fertőzöttség, nagy tárolóegységek esetében a sejtpusztítás mértékére jellemző F-érték néhány Dr -értékkel még nőhet A terméksterilezés legfontosabb berendezései, ill. módszerei a következők: • Hígan folyó levek jól sterilezhetők a lemezes pasztőrözőkben. • Valamivel nagyobb viszkozitású termékek (pl. hígabb állagú gyümölcsvelők) hőkezelésére a csöves hőcserélők, esetleg cső a csőben rendszerű hőcserélők használhatók előnyösen, nem utolsósorban nagy nyomástűrésük miatt. Speciális kivitelű berendezéseknél a folyékony fázis max. 15 mm-es nagyságú darabokat is tartalmazhat. • A gőzinjekciós, ill. gőzinfúziós berendezéseket konzisztensebb termékek csírátlanítására is jól fel lehet használni. Ilyenek a sűrűbb állagú gyümölcs- és főzelékvelők, paradicsomsűrítmények stb. Tartósító technológiai eljárások 46 A gőzinjekciós berendezésekben a fűtőgőzt keverik be az erre alkalmas keverőfej segítségével az anyagba, miközben az pillanatok alatt felmelegszik. Rövid hőntartó szakaszon való áthaladás után egy, a hőntartó szakasz megfelelő nyomását, ill. hőmérsékletét biztosító fojtáson át a hőkezelt anyag tangenciális irányban lép be a vákuumkamrába, ahol pillanatszerűen felforr és lehűl. A hőntartási idő, vagy a teljesítmény (tömegáram) változtatásával, vagy pedig – azonos tömegáram esetén – különböző térfogatú hőntartó csövek beiktatásával változtatható. Az anyag és a gőz összekeverésére többféle megoldás szolgál (lásd a 1.2.1. ábrát). 1.2.1. ábra - Közvetlen gőzbevezetéssel üzemelő hőcserélők. A) a VNIIKOP Intézet hőcserélője; B) a Kötting cég injektoros hőcserélője hígabb termékekhez; C) a Cherry-Burrel cég konstrukciója hígabb anyagokhoz; D) termékporlasztással üzemelő hőcserélő. 1. termékbevezetés; 2. a forró termék elvezetése; 3. gőzbevezetés; 4. a termék áramlását terelő spirális; 5. gőzcsatorna; 6. termékelosztó nyílások; 7. hőmérő; 8. forgó termékporlasztó; 9. kis gőzturbina; 10. keverőtér; 11. kitáplálószivattyú; 12. a nem kondenzáló gázok elvezetése A gőzinfúziós berendezések (lásd a 1.2.2. ábrát) abban különböznek a gőzinjekciós berendezésektől, hogy itt a csírátlanítandó terméket porlasztják be a sterilező kamrába, amely gőznyomás alatt áll, hőmérséklete automatikusan szabályozott. A hőkezelési idő szabályozására a csírátlanítandó termék szintjét a sterilező kamrában megfelelő értéken tartják. A hűtés első fokozatát itt is a vákuumkamra hozza létre. Az utánhűtést a termék sajátosságaitól függő egyéb berendezéssel (pl. kapart falú hőcserélő) lehet elvégezni. Tartósító technológiai eljárások 47 1.2.2. ábra - Gőzinfúziós sterilező. 1. a termék bevezetése; 2. a termék elvezetése; 3. gőzbevezetés A közvetlen gőzbevezetéssel történő pillanathevítés berendezései sok előnyük mellett (a hőátadási tényező kivételesen jó, elérheti a 9 ⋅ 105 W/m2K értéket is) több hátránnyal is rendelkeznek: a hálózati gőzt gondosan kell tisztítani, nem, vagy csak rendkívül kis mértékben tartalmazhat a gőzhálózat korróziógátló vegyszereket, a vákuumkamrában történő visszahűtéskor jelentős mértékű aromaveszteség következik be, az aszeptikus körülmények fenntartása a vákuum miatt igen nehéz. Ez a berendezéscsalád csak homogén jellegű termékek csírátlanítására való. Sűrű állagú termékek sterilezésének legkorszerűbb és legjobban bevált berendezései az ún. kapartfalú hőcserélők (1.2.3. ábra). Tartósító technológiai eljárások 48 1.2.3. ábra - Kapartfalú hőcserélő. 1. forgó tengely, melyre a kaparókések vannak felerősítve; 2. külső fűtőköpeny; 3. fűtőfelület; 4. az áthaladó termék; 5. kaparókések; 6. a termék belépése; 7. a kondenzvíz elvezetése Ezek a berendezések mind hevítőként, mind pedig hűtőként jól beváltak. A hevítés és hűtés közé természetesen (rendszerint csöves) hőntartó szakaszt kell beiktatni. A kapart falú hőcserélők egyes kiviteli módjaiban alkalmasak folyékony, ill. képlékeny és szilárd fázist egyaránt tartalmazó anyagok melegítésére, ill. hűtésére. A berendezéseken szivattyú nyomja át a terméket. A kapartfalú hőcserélőkben a fajlagos hőáram még 26–30 refr.%-os paradicsomsűrítmény esetében is 3,3 ⋅ 104 – 6,9 ⋅ 104 W ⋅ m–2 körül van, a kaparó kések rel. fordulatszámától, a hőmérséklettől, a konzisztenciától stb. függően. A hőátbocsátási tényező természetesen szintén igen tág határok között változhat a termék állagától stb. függően. Általában 580–3500 W ⋅ m–2 ⋅ °C–1 értékekkel szokás számolni. A különböző gyárak által szállított kapart falú hőcserélők hőátadó felülete általában 0,5 és 6,0 m2 között van. Egy 1 m2 fűtőfelületű kapart falú hőcserélő súlya kb. 300 kg. A fajlagos súly a méret növekedésével természetesen csökken. A kapart falú hőcserélők elrendezése lehet álló (pl. az Alfa-Laval cég „Contherm” típusú berendezése), de sokkal gyakoribb a fekvő elrendezés (pl. a Crepaco, APV, Manzini cégek különböző típusai). Ha a hőcserélőben folyékony és szilárd fázist egyaránt tartalmazó terméket kívánunk sterilezni, akkor a hőntartási idő méretezésénél figyelembe kell venni azt, hogy a darabos részeken belül a hő csak vezetéssel képes terjedni, ami lassú. Ilyen esetekben ezért arra kell törekedni, hogy az alakos részek mérete a lehető legkisebb és közel egyenlő legyen. Bizonytalanságot jelent, hogy gyakran nem tudjuk, hogy a különböző darabok belsejét milyen sterilezési hatás alkalmazásával kell sterilezni. Mindezek miatt a legegyszerűbb és legcélszerűbb a sterilezési technológia meghatározására az empirikus módszer. Tartósító technológiai eljárások 49 Olyan kevert fázisú termékek esetében, ahol a darabok viszonylag nagyok, addigra, míg a darabok belsejében is elérjük a megkívánt sterilezési egyenértéket, a folyékony fázis már erősen túlsterileződött. Átfolyó rendszerben hőkezelt folyadék jellegű anyagban a mikrobák pusztulásának és egyéb tulajdonságok változásának számítására szolgáló módszerekkel az 1.1.4.3. pont foglalkozik. Amennyiben a darabok nagysága nem csökkenthető le (pl. befőtt alapanyagok), a legjobbnak tekinthető módszer elvileg az, amely szerint a két fázist külön hőkezelik. A darabos összetevő csírátlanításához szívesen használnak szakaszos üzemű berendezéseket. A sterilezést és visszahűtést követően, ritkábban a töltés előtt, a legtöbb megoldásnál a töltés során a két fázist újra összekeverik. Az aszeptikus technikának ez a területe, tehát a vegyes fázisú termékek feldolgozása még közel sem tekinthető kiforrottnak. 1.2.2.3. A tárolóedényzet sterilezése Az edények sterilezése esetében is érvényesek a 1.2.2.1. pontban érintett alapelvek. A hővel való sterilezés három módját szokás használni: a telített gőzzel, a túlhevített (száraz) gőzzel és a forró gázokkal való csírátlanítást. A nedves gőzzel történő sterilezés megtervezésekor figyelembe kell venni, hogy a levegő sűrűsége – azonos nyomáson és hőmérsékleten – csaknem kétszer olyan nagy, mint a vízgőzé. 100 °C-on és atmoszférikus nyomáson a gőz sűrűsége kereken 0,6 kg/m3 , a levegőé pedig kereken 0,95 kg/m3 . Ez ún. légzsákok kialakulásához vezethet nem sima falú, vagy nem megfelelő konstrukciójú edényzet esetén. Nedves gőzzel való csírátlanításnál a levegőt jól el kell távolítani már azért is, mert 100 °C feletti hőmérsékleten csak így egyértelmű az összefüggés a hőmérséklet és a nyomás között. Különösen nagy tartályok és főleg fekvő elrendezésű nagy tartályok telepítésénél ügyelni kell arra, hogy a tartályból a kondenzvíz vagy mosóvíz teljes mennyisége elvezethető legyen, mert az összegyűlt víz elzárja a sterilezendő felületet a gőz hatása elől. A hővel való tartálysterilezés leghatékonyabban nedves gőzzel valósítható meg. A Clostridium botulinum esetében például, ha a rel. nedvességtartalom több mint 60%, a Q10 érték 10 körül van, ha a relatív nedvességtartalom csak max. 20%, akkor ez az érték kb. 2. Még a túlhevített vízgőznél is kisebb a hatékonyságuk a forró, nem kondenzálódó vagy inert gázoknak. A túlhevített gőz, vagy forró, nem kondenzálódó gázok hatásosságát (lényegében a hőátadási tényezőt) a gázok áramlási sebességének a megnövelésével lehet és szokás javítani. Az erőteljes áramlás folytán így a légzsák problémájával nem kell számolni. Ezzel a módszerrel főleg a kisebb méretű (0,5–20 kg-os) fémdobozokat szokás csírátlanítani. A Dole-féle rendszerben (1.2.4. ábra) a túlhevített gőz hőmérséklete 260 és 316 °C között van a dobozsterilező-töltő-záró alagútban. A fedőket ugyancsak túlhevített gőzzel kezelik 177 °C-on legalább 1, 150 °C-on pedig legalább 10 percig. Tartósító technológiai eljárások 50 1.2.4. ábra - James Dole-féle aszeptikus rendszer. 1. gőz-túlhevítő csövek; 2. gázégők; 3. keringtető vezeték; 4., 5. töltőrések; 6. lezárt dobozok kiadagolása; 7. töltőegység; 8., 9., 10. szelepek; 11., 12. ellenőrző műszerek Ha 4,5-nél nagyobb pH-jú termékeket kívánunk betárolni, akkor – telített gőz alkalmazása esetén 120–122 °C-on min. 15 percig, 130–132 °C-on min. 3 percig, 138–140 °C-on pedig 1,5 percig kell sterilezni. Ha 4,5-nél kisebb pH-jú termékeket tárolunk be, akkor a penész spórák hőrezisztenciáját is célszerű figyelembe venni. Egyes aszkospórák (pl. Byssochlamys fulva) hőtűrése közel áll a hőtűrő baktérium spórákéhoz. Szerencsére azonban a penészek csak a felszínen képesek fejlődni, és ha a tartályban a légtér kellőképpen kicsi, vagy inert gázt (elsősorban N2-t) töltünk a légtérbe, a penészek kártételével alig kell számolni. A gyakorlatban 110 °C körüli hőmérsékleten kb. 2–2,5 órás gőzölési időt szoktak alkalmazni attól számítva, hogy a tartályból eltávozó kondenzvíz hőmérséklete eléri a 95–98 °C-t. Ez már a nagyobb pH-jú termékek esetében is elegendő. Célszerű – a már említett tesztlapok felhasználásával – próbasterilezést végezni. A legkorszerűbb megoldás tapadó hátfelületű alumínium csíkokat használ. A csíkokat a tartály különböző helyeire történő leragasztásuk előtt a megfelelő teszt-mikroorganizmus flórával beoltják. A próbasterilezés után ezeket a csíkokat – megfelelő steril körülmények között – csipesszel leszedik, inkubálják, majd vizsgálják a túlélő mikroorganizmusok számát. Tartósító technológiai eljárások 51 Terjed a nagyobb méretű tartályok széles hatásspektrumú vegyszerekkel való sterilezése. Ezek közül leghatásosabbak az ún. jodoforok, amelyek az aktív jódot komplex vegyületek formájában tartalmazzák. A jodoforok különböző típusaiban felületaktív anyagok, foszforsav stb. is találhatók. A felületaktív anyagok növelik a jód oldhatóságát, fokozzák az antimikrobás hatást. A foszforsav, vagy foszfát puffer kedvező pH-értéket létesít a készítményben, viszonylagos érzéketlenséget nyújt a víz keménységére és vastartalmára vonatkozóan. A jodoforok aktív jódtartalma az oldat színe alapján, vizuálisan is jól becsülhető, a koncentráció egyszerű Na-tioszulfátos titrálással egzakt módon is könnyen meghatározható. Még egy nagy előnyük van ezeknek a készítményeknek: nem agresszívek a fém szerkezeti anyagokkal szemben. A jodoforokból 10–200 mg/l szabad jódot tartalmazó oldatokat használnak az elérendő céltól és az alkalmazás módjától függően. A pH optimum 3–4 között van. Ebben a tartományban a felszabaduló jód esetenként kb. 8–10-szer hatásosabb, mint az ugyanolyan koncentrációjú aktív klór. Legkedvezőbb alkalmazási hőmérsékletük 30–40 °C között van. Hazánkban Wescodyne, Jonosan, majd Incosan fantázianévvel kerültek a hazai gyártású készítmények forgalomba. Aktív jódtartalmuk 1,6% körül van. Ha az alkalmazott jodoforoldat aktív jódtartalma nem haladja meg a 25 mg/l koncentrációt és a kezelésnek látható nyoma (pl. helytelen felállítás miatt jodofor tócsák a tartályban) nincs, az USDA (United States Dept. of Agriculture) előírások szerint utólagos, vizes öblítés nélkül is használható. Ilyen koncentráció mellett a kezelési idő kb. 30 perc. Tartályok sterilezésére általában kétféle módon használják: kisebb koncentrációban a tartályokat feltöltik, a vegyszerfogyasztás csökkentése érdekében a vegyszert az egyik tartályból a másikba szivattyúzzák át, közben – ha szükséges – az oldatot jodoforadagolással felerősítik. A CIP-rendszerrel véghez vitt lemosó fertőtlenítésnél a koncentráció nagyobb. Mivel a jódnak jelentős a gőztenziója (forráspontja 56 °C-on van), az ún. lemosó fertőtlenítésnél a légtér is megfelelően sterileződik. Az egyéb, antimikrobás szerek közül említést érdemelnek még a klórtartalmú készítmények. A csíraölő hatás szempontjából az ún. aktív klórtartalmuk az értékes, amely alatt a szabad klór (Cl2) + hipoklorit (OCl– ) ion mennyisége értendő. A kezelés után visszamaradó klórszag kellemetlen, ezért a steril vizes vagy gőzös (kondenzvizes) öblítés elkerülhetetlen. A mikroorganizmusok vegetatív sejtjeinek elpusztításához általában 200–300 mg/l, a spórák elpusztításához pedig 1000–3000 mg/l aktív klórtartalomra van szükség. A kezelési idő 60 °C körüli hőmérsékleten 15–30 perc, 25 °C körüli hőmérsékleten pedig 8–10 óra, ha a csíraszámot kb. 6 nagyságrenddel akarjuk csökkenteni. Megjegyzendő, hogy a különféle szerek mikrobicid hatása még azonos aktív klórtartalom és azonos kezelési körülmények között is eltér. Néhány ismertebb ilyen vegyület, Na-hipoklorit, klórmész, a diklór izocianursav Na-, ill. Ca-sója stb. Az aszeptikus tartályok sterilezésére leginkább a diklórdimetil-hidantoin használatos 500–3500 mg/l aktív klórtartalmat jelentő koncentrációban, mivel korrózív hatása az aszeptikus technikában alkalmazott szerkezeti anyagokra, beleértve az alumíniumot is, gyakorlatilag nincsen. A szervetlen, klórtartalmú vegyületek igen agresszívak, a klórmész inkább, mint a hipoklorit. A nem klórtartalmú, erős oxidáló hatású szerek közül a per-ecetsavnak és főleg a hidrogén-peroxidnak van jelentősége. Egyes készítmények a két szer kombinációját tartalmazzák, amelyet kénsav (megfelelő pH elérésére) adagolásával egészítenek ki. A per-ecetsavat (CH3COOOH) 0,01–2%-os határok között alkalmazzák. A hidrogén-peroxid (H2O2) széles körű használatát az indokolja, hogy miközben hat, vízre és oxigénre bomlik, tehát bomlása után semmiféle káros bomlástermék nem marad vissza. Általában 30%-os és 85–90%-os (perhidrol) koncentrációban kerül forgalomba. Viszonylag. stabil vegyület, de a híg, vizes oldatok már nem azok, és a felületi feszültségük is nagy. A stabilitás növelésére, ill. a felületi feszültség csökkentésére adalékanyagokat szoktak alkalmazni. A hidrogén-peroxid alapú készítményeket a kis, fogyasztói egységek sterilezésére szokás alkalmazni, sőt mióta a H2O2-t engedélyezték a csomagolóanyagok sterilezésére, az aszeptikus technika iránti érdeklődés ugrásszerűen megnőtt. Míg a túlhevített gőzt és – ritkábban – a forró levegőt főleg fémdobozok sterilezésére használják, a hidrogén-peroxid a nem hőálló, műanyag csomagolóeszközök fertőtlenítőszere. Tartósító technológiai eljárások 52 A gyakorlati megvalósításnak több módozata ismert: a műanyagtekercset forró H2O2 fürdőn viszik keresztül, majd fűtött hengereken átvezetve megszárítják, miközben a H2O2 elbomlik, bomlástermékei (víz + O2) eltávoznak. Egy másik megoldásnál a szalagra folyamatosan permetezik rá, közönséges hőmérsékleten a H2O2-t, majd a megnedvesített szalagot ugyancsak forró hengereken vezetik át, a forró hengereken felmelegedve a peroxid gyorsan kifejti hatását, majd elbomlik. Előformázott csomagolóeszközök esetében a permetezést + sugárzásos hőkezelést alkalmaznak. Legújabban a H2O2 hatását ultraibolya fény alkalmazásával fokozzák. A koextruziós eljárás során viszonylag nagy hőmérséklet csíraölő hatását használják fel. A rendszer lényege az, hogy a hőre lágyuló műgyantákból történő fóliagyártás hőmérsékletén, a gyártási idő alatt a mikroorganizmusok elpusztulnak. A csomagolóeszköz formázásához felhasznált egy- vagy több rétegű fóliát fedőréteggel látják el, amely alatt az élelmiszerrel majd érintkező fólia foglal helyet. A fólia felhasználása, tehát az aszeptikus töltési eljárás során ezt a többrétegű fóliát táplálják a gépi berendezésbe, ahol steril körülmények között eltávolítják a fedőréteget és előkerül a steril felület. Ezután történik a hőformázás, az aszeptikus töltés, majd a zárás, steril levegő túlnyomása alatt. Természetesen a műanyag csomagokra hegesztendő fedelek is hasonló módon készülnek. A műanyag csomagolóeszközök sterilezésére az ionizáló sugárzásokat is felhasználják. Ezek felhasználási területe elsősorban az ún. „bag in box” rendszerben felhasznált műanyag zsákok sterilezése a zsákgyártás (konfekcionálás) utolsó fázisaként. Az így sterilezett zsákok kerülnek a felhasználó (töltő) üzemekbe. A sugárzásos sterilezés méretezésénél felhasznált indikátor organizmus rendszerint a Bacillus subtilis. 1.2.2.4. A levegő csírátlanítása Steril levegőre az aszeptikus technikában több helyen van szükség: • A tartályok gőzzel történő sterilezése után, a kondenzálódó vízgőz helyét steril levegővel kell kitölteni, mégpedig olyan ütemben, hogy a tartály minden időpontban enyhe túlnyomás alatt álljon. Ez így nagy kapacitású levegő-sterilező berendezéseket igényel. • A töltő-zárógépek steril kamráiban, ill. alagútjaiban, flakon-előállító egységgel is rendelkező ún. monoblokkban (flakon készítő–töltő–záró egység) steril levegőre van szükség. • Nagy tartályokban tárolt félkésztermékeknek a tartályokból a szállítótartályokba, ill. a feldolgozó vonalra való kinyomatására steril levegőre van szükség. • Egyes rendszereknél a vegyszeres sterilezés vegyszermaradványainak kiöblítésére steril levegő szolgál. • Nagy tartályokban a tárolás alatti túlnyomás biztosítására ott, ahol valamilyen oknál fogva nem inert gázt használnak, steril levegő szolgál. A tisztának tekinthető levegő szennyezettsége kb. 100 db élő mikroba m3 -enként, de a 104 -, sőt a 108 ⋅ m–3 szennyezettség sem ritka. A levegőben egyéb lebegő anyagok is vannak (pl. virágpor, porszemek, rovarok stb.), amelyek száma az említett darabszám koncentrációjának 1000–500 000-szerese is lehet. A levegő csírátlanítására többféle lehetőség áll rendelkezésre: kezelés nagy hőmérsékleten, ionizáló sugárzás, a levegő átmosása folyékony vegyszerekkel, ultraibolya sugárzás alkalmazása stb., vagy ezek kombinációi. Legelterjedtebben azonban a csírátlanító szűrést alkalmazzák, aminek fő okai a következők: nemcsak elpusztítja, Tartósító technológiai eljárások 53 hanem a levegőből el is távolítja a mikroorganizmusokat, sőt a sokkal nagyobb mennyiségben jelenlevő egyéb, lebegő anyagokat is; igen megbízható, viszonylag kicsi a beruházási igénye, sőt az üzemeltetés költsége is. A szűrők, szűrőrétegek kifejlesztésénél a kiindulási alap az, hogy a legkisebb mikroorganizmusok legkisebb mérete 1 μm körül van. A szűrőanyagok teszteléséhez 0,3 μm körüli méretű szemcséket tartalmazó, mesterségesen előállított aerosolt szokás felhasználni, de a természetes levegőben található mikroorganizmusokkal is el lehet a próbákat végezni. A levegő sterillé szűrését – hasonlóan az egyéb szűrési feladatokhoz – általában két lépcsőben célszerű elvégezni: az első az előszűrés, amely a por stb. szemcséket és az azokhoz tapadó mikroorganizmusokat távolítja el, tehermentesítve a tulajdonképpeni, mikrobiológiai szűrőréteget, amely teljesen tiszta, steril levegőt ad. A kétféle szűrőréteg egy szűrőbe is beépíthető, de külön-külön is alkalmazható. Az utóbbi megoldást akkor szokták alkalmazni, ha pl. a tartályok egyedi szűrőkkel vannak ellátva. Ezekre a szűrőkre azonban egy központi előszűrőn már tisztított levegőt vezetünk. Ezt a kétfokozatú szűrést szokta még kiegészíteni egy – ezek elé kapcsolt – előtisztító, amely a levegőben levő vízcseppecskék, továbbá az olajnyomok (amelyek pl. a kompresszorból kerülhetnek a levegőbe) eltávolítására szolgál. Az ilyen előtisztítókban leggyakrabban egy ciklon végzi a víz, egy aktív szerves szűrő pedig az olaj eltávolítását. A levegőellátásról, a steril levegő üzemi nyomásától és tömegáramától függően, légtartállyal és nyomáscsökkentő egységgel ellátott kompresszor, vagy közepes nyomású ventillátor gondoskodik: Az alkalmazott szűrőréteg sokféle lehet: gyapot, ultravékony szövetszálakból álló szintetikus szövet, vagy nemezszerű réteg, mikropórusos műanyagréteg, kerámiai, fémkerámiai anyagok (pl. szinterezett saválló acélpor stb.). Az 1.2.5. ábra központi és egyedi levegőszűrőt ábrázol. Az előbbi műanyag alapú, mikropórusos szűrővel, az utóbbi pedig szűrőszövettel dolgozik. Tartósító technológiai eljárások 54 1.2.5. ábra - A) Központi szűrő; B) egyedi szűrő; 1. fűtőköpeny a szűrő kiszárításához; 2. perforált henger; 3. szűrőréteg; 4. bilincsek a szűrőszövet rögzítéséhez; 5. biztonsági szelepek; 6. kondenzvíz-leeresztő csapok; 7. a szűrendő levegő belépése; 8. a szűrt levegő kilépése; 9. fenéklemez; 10. gyűrű és bilincs Az 1.2.6. ábra az Ultrafilter cég steril levegőt előállító szűrőjét szemlélteti. Tartósító technológiai eljárások 55 1.2.6. ábra - Steril levegőt előállító szűrő. 1. áttört támasztóköpeny rozsdamentes acélból; 2. az előszűrést megvalósító réteg; 3. mélységi szűrő kötőanyag nélküli mikrorostokból; 4. szilikon tömítőgyűrű Mind az egyedi, mind pedig a központi szűrőt a használatba vétel előtt sterilezni kell. Steril körülmények között kell felszerelni a tartállyal együtt nem sterilezhető szűrőbetétű szűrőket. Központi szűrő esetében a központi szűrő és a tartály közötti csőszakasz is sterilezendő (pl. a tartállyal együtt, gőzzel). A szűrők sterilezési módja a szűrőréteg anyagától és a szűrőberendezés konstrukciójától függ. Fontos, hogy a sterilezési folyamat végén a szűrőréteg ne legyen nedves, mert ez nagymértékben csökkenti a szűrési biztonságot és a szűrő kapacitását. 1.2.3. Különböző célú aszeptikus gyártóvonalak 1.2.3.1. Levek és pürészerű termékek töltése, valamint tárolása nagy tartályokban Egy ilyen aszeptikus rendszer elvi vázlatát mutatja az 1.2.7. ábra. Az ábrán nincs jelezve a steril levegő előállító rendszer (kompresszor, kiegyenlítő légtartály, levegőtisztító és előszűrő), csak annak a tartályra szerelt végszűrő része. Tartósító technológiai eljárások 56 1.2.7. ábra - Nagytartályos aszeptikus rendszer. 1. fogadó tartály; 2. szivattyú; 3. csöves hőcserélő; 4. hőntartó cső; 5. előhűtő; 6. véghűtő; 7. hőcserélő; 8. tartály; 9. egyedi levegőszűrő; 10. biztonsági vizet tartalmazó edény; 11. kezelő asztal A betárolandó terméket fogadó tartályból gördülőcsigás szivattyú nyomja a csöves melegítő egységbe, amely fölött a cserélhető keresztmetszetű hőntartó cső foglal helyet. Az előhűtést a belépő hideg anyag végzi a cső a csőben rendszerű előhűtőben. Az előhűtött anyag a velőhűtőben vagy csöves hűtőn (levek) hűl vissza a tárolás hőmérsékletéig. A tároló-telep általában 20–100 tartályból szokott állni a tartályok nagyságától és a tárolótelep tervezett kapacitásától függően. Az előtisztított levegőt a tartályokra szerelt egyedi levegőszűrő szűri sterillé. A sterilező-hűtő rendszer természetesen nem csak tartályokba képes betárolni, hanem különféle aszeptikus töltőrendszerek is csatlakoztathatók hozzá. 1.2.3.2. Levek és pürészerű termékek töltése és tárolása szállítható, középnagy egységekben (tartálykocsik, hordók, „bag in box”, „bag in barrel” rendszer). A szállítható nagytartályok (vasúti tartálykocsik, tartálygépkocsik) lényegüket tekintve nem különböznek az állandó helyre telepített nagy tartályoktól sem a konstrukciót illetően, sem pedig a töltési technológiában. Méreteik általában kisebbek, mint a helyhez kötött tartályoké, és mindig fekvő elrendezésűek. Az ilyen tartályok kialakításánál a tervezőknek arra kell gondolni, hogy a csapok, szelepek stb. illetéktelenek által ne legyenek működtethetők, hogy a jármű sebességváltozásainál fellépő tehetetlenségi erők miatt a lé ne nyomulhasson – ha van ilyen – pl. a levegőszűrőbe vagy a folyadékzárba. A tartályok előkészítése a töltésre, a steril, visszahűtött termék előállítása a már tárgyaltak alapján történik. Amennyiben nem közvetlen töltésről, hanem a nagyméretű, helyhez kötött tartályokból való átfejtésről van szó, legcélszerűbb az átfejtéshez nem szivattyút, hanem a stabil tartályokban uralkodó levegő, vagy inert gáz nyomás (és természetesen a nagy, álló tartályok hidrosztatikus nyomását) felhasználni. A szivattyú, még a speciális, aszeptikus célokra készült szivattyú is jelenthet némi utánfertőzési veszélyt. Az átfejtésnél és általában a gyümölcsvelők nagytartályos tárolásánál problémát jelenthet az alakos részek („rostok”) és a szérum kisebb nagyobb mértékű szétválása. Ennek elkerülésére cirkuláltató szivattyút szoktak a tartályokhoz kapcsolni. Célszerű már a gyümölcsvelők gyártását úgy végezni, hogy szétválás ne, vagy csak minimális mértékben forduljon elő; a velők finomaprítása, ún. homogénezése, esetleg a szérumviszkozitást növelő anyagok (pl. karragén, szentjánoskenyérliszt, pektin, alginátok, karboxi-metilcellulóz) adagolása, ha ez egyéb szempontból megengedhető, a szükséges eljárás. Tartósító technológiai eljárások 57 A nagy, szállítható tartályokba való átfejtésnél, ha a fogadónál (vevőnél) az így szállított termék azonnal felhasználásra kerül, gyakran alkalmazzák a félaszeptikus (kvázi aszeptikus) módszert is. A terméket egy hűtő beiktatásával +5 °C körüli hőmérsékleten nyomatják a nagyon jól kimosott, csíraszegény csővezetéken át az ugyancsak csíraszegényre tisztított tartályba, amely ebben az esetben természetesen szigetelt kivitelű kell hogy legyen. Az így átfejtett termék csíraszáma néhány nap alatt sem lesz olyan nagy, hogy észrevehető romlást, erjedést okozna, tehát még nemzetközi szállításkor is alkalmazható a módszer, kis pH-értékű termékek esetében. A fémhordók aszeptikus töltése és forgalmazása elsősorban akkor gazdaságos, ha egy jól kiépített kapcsolat van a gyártó és a felhasználó üzem között, tehát a hordó gyorsan visszakerül a gyártó üzemhez. Többféle aszeptikus hordótöltő berendezés ismeretes. Ezek működési elvük szempontjából két fő csoportra oszthatók. Az egyik csoporthoz tartozó megoldásoknál a különböző műveletek (a hordók légtelenítése, sterilezése, töltése és zárása) zárt – általában félautomatikusan vagy automatikusan működtetett – kamrában mennek végbe. Ezek fő előnye a megfelelő biztonság és az, hogy a hordókat a gőzzel való sterilezésnél nem terheli a gőz nyomása, viszont általában bonyolultabbak és drágábbak. A másik megoldás az, amikor a hordókat nem zárják el a környezettől, hanem a különböző műveleteket speciális hordónyílásra erősített megfelelő szerkezeten át végzik. A Fran Rica (USA) cég egyik megoldásának pl. az a lényege, hogy a töltőfejet az álló hordó felső peremére szorítják úgy, hogy a töltőfej megfelelő hornyában levő tömítés szorul a hordó pereméhez. Ezen a töltőfejen át történik a levegő kiöblítése, a hordó gőzzel való sterilezése, töltése és zárása műanyagdugóval. A hordónak a gőzölés során el kell viselnie a belülről ható nyomást. Az 1.2.8. és 1.2.9. ábra hordótöltő berendezést mutat. A töltőrendszer kb. 200 l nagyságú hordók, valamint zsákok töltésére egyaránt alkalmas. A rendszerhez mind a sterilezés, mind pedig a visszahűtés céljára kapart falú hőcserélők szolgálnak. Tartósító technológiai eljárások 58 1.2.8. ábra - Hordótöltő rendszere. A) Sterilező-hűtő blokk; B) töltő-manipuláló blokk. 1. fogadó tartály; 2. betápláló szivattyú; 3. kapart falú hőcserélők (felmelegítés); 4. hőntartó cső; 5. hűtő; 6. aszeptikus működésű kiegyenlítő tartály; 7. aszeptikus szivattyú; 8. zsáktöltő (bag in box); 9. hordótöltő; 10., 11., 12. görgős pálya; 13. CIP-rendszer Tartósító technológiai eljárások 59 1.2.9. ábra - Hordótöltő (1.2.8. ábra 9. tételszám). 1. hordófeladás; 2. hordó helye töltéskor; 3. harang; 4. harangmozgató hidraulikus henger; 5. harang-rögzítők (alsó, ill. felső helyzetben); 6. légelszívó cső; 7. vezérlőszekrény; 8. világítás; 9. nézőablak; 10. termékbetápláló szerkezet szintérzékelő szondával Az 1.2.9. ábrán a rendszer hordótöltő része látható, részletezve. A megtöltendő hordók (1) a nyíl irányában érkeznek, ill. távoznak a rendszerből. Amikor a hordó a harang alatti helyzetbe (2) kerül, a harang (3) az azt mozgató hidraulikus henger (4) segítségével lesüllyed. Eközben előbb egy automatikus szerkezet pontosan beállítja és rögzíti a helyzetét, majd a szintérzékelő szondát is magában foglaló töltője (10) – egy billenő kar segítségével – a töltőnyílás fölé nyúlik. A harangot alsó helyzetében ugyancsak hidraulikusan működtetett szerkezetek (5) rögzítik. A henger belsejében levő cső (6) segítségével a harang alól kiszívják a levegőt, majd bevezetik a sterilezés célját szolgáló telített gőzt, miközben ez a cső, amely egyben az anyag betöltésére is szolgál, és a hordó töltő nyílása felé illeszkedik, maga is sterileződik. Ezután a csövön (6) át betáplálják a terméket, amelynek mennyiségét a szintérzékelő érzékeli. Ez vezérli a megfelelő programvezérlő, szabályozó-, mérő-, regisztráló- és számláló műszer (7) segítségével az egyegy hordóba töltött anyag mennyiségét. Végül – automatikusan – behelyeződik a töltőnyílásba a speciális záródugó. A folyamat egy megvilágító lámpa (8) és egy Tartósító technológiai eljárások 60 nézőablak (9) segítségével figyelemmel kísérhető. Ezután a harang felemelkedik, a megtöltött hordót a görgős pályán tovább tolják, és a folyamat kezdődik elölről. A görgős pálya egy pontján a megtöltött hordó súlya ellenőrizhető. A középméretű egységek aszeptikus töltésére, tárolására, ill. szállítására alkalmas megoldások közül – elsősorban a költségek és a csomagolási méretekkel szembeni nagyfokú rugalmasság miatt – jelenleg a „bag in box” (zsák, tasak dobozban) rendszer tekinthető a legkorszerűbbnek. Lényege az, hogy a korábbiakban elmondottak figyelembevételével sterilezett és visszahűtött terméket (levek, pürészerű anyagok, esetleg alakos részeket is tartalmazó pürészerű anyagok, mint pl. a dzsem alapanyagok) egy speciális töltőfej segítségével egy speciális töltőnyílású, rendszerint többrétegű fóliából előállított zsákba töltik, majd a töltőnyílást speciális záródugóval lezárják. Mindez természetesen aszeptikus körülmények között történik. Ezen alapelv figyelembevételével azonban többféle zsáktöltési és zárási megoldás ismert Ezek egy részénél a zsák falát a töltés pillanata előtt lukasztják ki a töltőnyíláson belül. A töltő részek (töltőcsatlakozás, dugó stb.) fertőtlenítése sok esetben jodoforokkal történik. A megtöltendő zsákok a töltésig teljesen zártak. Előzetes sterilezésük a leggyakrabban ionizáló sugárzással történik. A többrétegű zsákok sérülékenyek. A kisebb zsákokat (néhány kg-os nagyságig) kartondobozokba, a nagyobb egységeket (kb. 20 kg-ig) hullámkarton vagy sejtszerkezetű műanyag-karton dobozokba, a még nagyobb egységeket már kör keresztmetszetű kemény karton dobozokba (kb. 50–100 kg-os mérettartományban), továbbá fémhordókba zárják. Ez utóbbiak azonban kissé kúposak, hogy a hordók esetleges visszaszállításnál ezek a fedő nélküli hordók egymásba dugva kevés helyet foglaljanak el. A leggyakoribb ilyen méret 200 kg körül van. Szokás 1 m3 körüli fa- vagy fémkonténereket is alkalmazni. A fenti adat többrétegű fóliazsákra vonatkozik, amely drágább, de viszont 2 év körüli időtartamú, elváltozás nélküli eltarthatóságot biztosít. Ezen többrétegű zsákok egyik legfontosabb rétege egy kb. 8–10 μm vastagságú alumínium réteg, amely az oxigén és fény áthatolás elleni zárását biztosítja. Egy ilyen, példakénti, 4 rétegű fólia (kívülről-befelé: kb. 15–20 mikronos poliamid réteg + 9 mikronos alumínium réteg + 15 mikronos poliamid réteg + 120 mikronos polietilén réteg, amely a jó hegeszthetőséget biztosítja, és az élelmiszerrel érintkezik), oxigén áteresztő képessége 24 óra alatt csupán 0,1 cm3 /m2 . Az alumínium réteget nem tartalmazó, hasonló vastagságú műanyag fólia oxigén áteresztő képessége ennél nagyságrendekkel nagyobb. Az 1.2.10. ábrán „Bag in box” töltőberendezésének a működési elve látható. Tartósító technológiai eljárások 61 1.2.10. ábra - „Bag in box” rendszerű töltőgép. 1. termékvezeték; 2. töltőfej; 3. körkamra; 4. vákuumcső; 5. jodoforadagoló cső; 6. a steril levegő vezetéke; 7. töltőcső; 8. levegő-elvezető cső; 9. hegesztő szerkezet; 10. vízhűtés; 11. a hálózati víz ki-, ill. beáramlási helyei; 12. a gőzáram vezetékei; 13. steril levegő, ill. inert gáz vezetéke Működése – vázlatosan a következő: a kapart felületű hőcserélőben, már ismertetett módon sterilezett és visszahűtött termék egy aszeptikus kiegyenlítő tartályból egy ugyancsak aszeptikus működésű szivattyú segítségével egy csövön (1) át jut a betöltő készülékbe. A megtöltendő zsákot behelyezik a zsák (bag) mechanikai védelmét szolgáló tartályba (box), amely ebben az esetben kör keresztmetszetű, kb. 200 l-es műanyag vagy vashordó, levehető fedéllel. Ezt egy görgős pályán tolják a töltőfej (2) alá, majd a zsákot a töltőfejhez rögzítik úgy, hogy a zsák töltőcsonkja, illetve az azon lévő, hermetikusan záró sapka a töltőfej megfelelő részéhez csatlakozzék. A töltőfej megfelelő részét egy körkamra (3) fogja körül, amelyhez egy vákuumforrás (4) és a fertőtlenítő (rendszerint jodofor-) oldat bevezető csöve (5) csatlakozik. Ezután a körkamrát a fertőtlenítő oldattal, 50 °C-on kb. 30 sec-ig fertőtlenítik. A fertőtlenítő oldat kieresztése után a terméket töltő cső axiális irányban előremozdul és átvágja a zárósapka vékony zárómembránját, majd egy erre a célra készült sterilező berendezésen előállított steril levegő vagy inert gáz – amely egy vezetéken (6) át jut a töltőfejbe, ill. töltőcsőbe – behatol a zsákba, hogy azt a töltéshez henger alakúra szétnyissa. A következő ütemben a töltőcső (7) mélyebbre hatol a zsákba, majd megkezdődik a termék betáplálása, eközben a zsákban levő steril gáz – enyhe túlnyomást tartva a zsákban – a terméktöltés ütemének megfelelően, fokozatosan eltávozik egy csövön (8) át. Egyébként itt távozik a fertőtlenítő oldat is. Mihelyt a meghatározott mennyiségű termék benne van a zsákban, a betáplálás automatikusan leáll, és a szívórendszer csőcsonkján (4) át a zsák fejrészéből kiszívják a gázt. Végül – és ez tekinthető talán a Manzini-féle aszeptikus töltési technológia legeredetibb, legszellemesebb részének – egy hővel hegesztő szerkezet (9) összehegeszti a töltőcsonknak a zsákon belüli peremét a zsáknak a töltőnyílással szembeni, hátsóbelső falával, így a töltőnyílás a belső végén steril membránnal van lezárva. A hegesztési helyet vízzel lehűtik (10). Ezután a zsáknak a töltőfejhez való rögzítését megszüntetik, a zsákot tartalmazó hordót a görgős pályán továbbtolják, a töltőfejet lemossák, újabb zsákot és az azt befogadó hordót tolnak a töltőkészülék alá és a folyamat elölről kezdődik. A megtöltött hordóra ráhelyezik a fedelét, majd emelővillás targonca a tárolóhelyre viszi. Tartósító technológiai eljárások 62 1.2.3.3. Levek és pürészerű anyagok töltése és tárolása kis fogyasztói egységek, valamint az ún. társadalmi étkeztetési egységek (kb. 5–20 kg) esetében A világpiacon található igen nagyszámú rendszer közül itt három bemutatására kerül sor. Az egyik rendszer (Dole-féle) fémdobozok töltésére alkalmas. Különböző típusai a kis 0,1 kg-os egységektől a kb. 20 kg-os egységekig használhatók, különböző teljesítményekkel. A másik a Tetrapack-féle rendszer, amely laminált műanyag- és papírfóliából készült csomagokba tölti a termékeket. A James Dole-féle megoldás működési elvét az 1.2.4. ábra szemlélteti. A berendezésben a szállítópályán haladó üres dobozokat, valamint a fedőket túlhevített gőzzel sterilezik. Töltés előtt a dobozokat sorba rendezik úgy, hogy peremeik átfedik egymást. A töltés folyamatos anyagáramot biztosító töltőrésen keresztül történik. A betöltésre kerülő terméket valamilyen átfolyó rendszerű sterilezőben sterilezik és hűtik. A töltés-zárás is túlhevített gőzzel elárasztott térben megy végbe. A sokféle műanyag alapú csomagolóanyagba töltő megoldás közül a Tetrapack cég által kifejlesztett, folyékony anyagok töltésére alkalmas „Tetra Brik” csomagolást mutatja az 1.2.11. ábra. 1.2.11. ábra - A Tetra Brik rendszerű csomagolás (Svédország) elvi vázlata. 1. többrétegű fóliaszalag; 2. H2O2-t felvivő hengerpár; 3. vegyszerkiszorító hengerpár; 4. hengerpár a hajtási helyek bevasalására; 5. a fóliaszalag kettéhajtása; 6. élhajlító szerkezet; 7. steril levegőt befúvó cső; 8. a steril lé bevezető csöve; 9. hegesztő szerkezet; 10. a folyadékszint szabályozása; 11. a dobozok lezárása; 12. a dobozformázás, leválasztás; 13. a dobozfülek hajtogatása Tartósító technológiai eljárások 63 Az eljárás közvetlen elődje tetraéder-alakú csomagokat állított elő és töltött. Ezt úgy érte el, hogy a kombinált fóliát előbb sterilezte (H2O2-dal), majd csővé hegesztette össze, végül a megtöltés után, felváltva 90°-os szögeltéréssel hegesztette össze kétszeres varrattal a csövet, majd a két varrat között elvágta. Így alakult ki a tetraéder alakú doboz. Ezt a „Tetra Pack” megoldást egyre inkább a „Tetra Brik” csomagolás váltja fel, melynél téglalap alakú dobozokat állítanak elő. A téglalap alakú dobozok szállításának, raktározásának fajlagos helyigénye kisebb, kezelése egyszerűbb. 100, 200, 250 500 és 1000 ml-es egységeket töltenek 4– 5 rétegű, laminált fóliából készült kartondobozba. A jelenleg forgalomban levő berendezések teljesítménye 2500–9000 db/óra, a letöltött folyadék térfogatárama 1200–4500 l/óra. A gép vertikális felépítésű, működési elve a 1.2.11. ábra alapján a következő: a leginkább papír-polietilén-alumínium-polietilén összetételű csomagolóanyagszalagot tartalmazó henger a gép hátulsó részén van elhelyezve. A társított fólia csővé történő összezárása úgy történik, hogy a belső, polietilén rétegeket hegesztik össze, tehát a csomagon kívül egy borda fut végig, így kiküszöbölhető a tekercs szélén egy speciális műanyagcsík szükségessége az összehegesztés helyén. A hengerről letekeredő csomagolóanyag (1) egy hengerpár között (2) halad végig, amelyek közül az alsó H2O2 fürdőben forog. Ez viszi fel a sterilező vegyszert a fólia belső, polietilén bevonatú felületére. A vegyszer nagy részét később egy szorító hengerpár (3) eltávolítja. A következő hengerpár (4) belevasalja a fóliába azoknak a hajtásoknak a helyét, amelyek mentén a doboz fenék és fedő részét a gép később majd kialakítja. Az út vertikális szakaszának az elején a szalagot középvonala mentén összehajtják (5). Ebben a szakaszban, amely egy zárt csőrendszerben fut végig, történik meg az összehajtott fólia széleinek, a később összehegesztendő csíkoknak a kihajtása is. Ez a szakasz 125 °C-os sterilezett levegő enyhe túlnyomása alatt áll. A steril, forró levegőt egy külön egység állítja elő. A forró, steril levegő elbontja a H2O2-t, ezzel befejezi a sterilezés műveletét, egyben megakadályozza, hogy a környezetből nem-steril levegő kerüljön ebbe az útszakaszba. Az élhajlító szerkezet (6) azokat a hajtásokat alakítja ki, amelyek mentén a doboz felső és alsó füleit, valamint függőleges éleit képezik. Ebbe az így létrejött fóliacsőbe is steril, forró levegőt fújnak (7), hogy kikerüljék a környezeti levegő bejutását. Az előre sterilezett folyadék töltőcsöve (8) egy szabályozott szintű tartályból (a nyomásingadozások kiküszöbölése miatt) juttatja a terméket a habzás kiküszöbölése érdekében a töltőzóna folyadékszintje alá. Ez azért lehetséges, mert ekkor az összehajtott fóliacső még nincs összehegesztve. A korábban (5) kettéhajtott, lapos cső kihajtott széleinek az összehegesztése indukciós hegesztő készülékkel két zárópofa között (9) történik. A papírcsőben a folyadékszintet automatikusan szabályozzák (10). A doboz végeinek lezárása a folyadékszint alatt történik hidraulikusan vezérelt, indukciós fűtésű zárópofákkal. Ez a megoldás biztosítja, hogy a dobozok színültig legyenek megtöltve (11). A doboz formázása és a csőről történő levágása (12) után következik a doboz füleinek behajtása és rögzítése (13). A kész csomagok gyűjtőcsomagoló gépbe kerülnek. A gép megszakításos (nem folytonos mozgás) ütemben működik. A dátumot és egyéb jelöléseket még a folyamat elején bélyegzik a szalagra. Az a megoldás, hogy a megtöltött dobozok lezárása a folyadékfelszín alatt történik, előnyösen biztosítja a légzárvány nélküli töltöttséget, viszont megkívánja, hogy csak tiszta, kevés alakos részt (rostot) tartalmazó levet töltsünk. Hasonlóan a Tetra Brik módszerhez, ugyancsak papírréteget is tartalmazó társított fóliából gyártott dobozokba tölt a PKL-cég Combibloc típusú gépe. A különbség az, hogy ez a gép nem maga készíti a dobozokat, hanem előregyártott dobozokat használ fel, lehetővé téve akár darabosabb termékek töltését is. A gép működését az 1.2.12. ábra szemlélteti. Tartósító technológiai eljárások 64 1.2.12. ábra - Combibloc típusú töltőgép. A) elölnézet; B) oldalnézet Az előregyártott és összehajtott dobozokat a gép formázó része töltésre alkalmas, nyitott szájával felfelé álló téglatestté alakítja. A dobozok sterilezése, töltése és zárása az ún. aszeptikus zónában történik. Itt steril levegő enyhe túlnyomása uralkodik. A dobozokba hidrogén-peroxid-oldatot fecskendeznek és a H2O2-ot forró levegővel bontják sterilezés céljából. Töltés után a hegesztési helyekről lefúvatják a folyadékcseppeket, majd hegesztéssel zárnak. A befejezés a tetőrész füleinek lehajtásából áll. Az említett rendszerek többrétegű fóliából állítják elő az aszeptikusan megtöltendő edényzetet. Más rendszereknél igen változatos alakú, termoplasztikus műanyagból előre előállított poharakba történik a töltés. Más esetekben a poharak vákuumformázása is azonos gépcsoporton (monoblokkon) belül szalagból történik. Megint más megoldásnál az aszeptikusán megtöltendő edényeket, többnyire flakonokat közvetlenül a töltés előtt alakítja ki a monoblokkhoz tartozó formázógép (fröccsöntőgép) a beadagolt, termoplasztikus műanyag granulátumból. Az így kialakított edény eleve steril. 1.2.3.4. Szilárd és folyékony fázist egyaránt tartalmazó termékek aszeptikus tartósítása Az aszeptikus technikának ez a része igen sokféle problémát vet fel, egyáltalán nem tekinthető kiforrottnak. Egyszerűbb esetekben (kis pH, kisebb méretű és sérülés szempontjából nem kényes darabok, mint pl. a dzsem alapanyagok) az ilyen termékek hasonló módon kezelhetők, mint a pürészerű termékek, csak a hőkezelés méretezésénél figyelemmel kell lenni a darabokon belüli hővezetésre. Más esetekben, mint pl. befőttek, vagy befőtt féltermékek, még inkább főzelékfélék (pl. sárgarépa-kocka, zöldborsó, zöldbab) a helyzet már sokkal bonyolultabb és ilyen esetekben joggal merül fel a kérdés, hogy célszerű-e az aszeptikus technikát erőltetni (vö. az 1.2.2.2. ponttal). A nagyszámú megoldás, ill. próbálkozás közé tartoznak a folyékony és darabos összetevőket dielektromos elven melegítő megoldások. Félaszeptikus megoldások is ismertek, ezeknél külön melegítik az összetevőket, melegen töltik őket, majd a konzervedényt, tárolótartályt hűtik. Tartósító technológiai eljárások 65 1.2.4. Az aszeptikus technika szerelvényei, kisegítő és kiegészítő berendezései Az aszeptikus technikánál használt szerelvények és egyéb elemek általában abban különböznek a hagyományos ilyen célú megoldásoktól, hogy • a rendszeren belül elfoglalt funkciójuktól függően biztosítják a hermetikus zárást, az utánfertőzést (utólagos mikrobiológiai szennyeződést) megakadályozzák, • nem foglalnak magukban, főleg a steril termékkel kapcsolatba jutó részeiken olyan tereket, ahol a mikroorganizmusok megülhetnek, elszaporodhatnak, • könnyen tisztíthatók a CIP rendszerrel. A CIP rendszer igen fontos kiegészítő eleme az aszeptikus tartósító vonalaknak. Feladata a rendszer tisztítását és sterilezését annak megbontása, szétszedése nélkül elvégezni. Nagyon fontos, hogy e munka során emberi (pl. hibás csapváltások, kezelési idők be nem tartása) és műszaki (pl. gőzkimaradás, vegyszerkoncentrációcsökkenés) hibák ne fordulhassanak elő, ill. műszaki okok (pl. gőzkimaradás miatti hőmérséklet-csökkenés) előfordulása esetén a termékbetáplálás ne következhessen be, a sterilezés újra, hibátlanul végre legyen hajtható. Ezek miatt a CIP rendszereket általában magas színvonalon automatizálják, megfelelő reteszelésekkel, programszabályozással látják el. A helyes automatizáltsági arány megállapítása sok tényezőtől, többek között gazdaságossági szempontoktól is függ. A fő szempont azonban a biztonság. Az 1.2.13. ábrán egy CIP rendszer mosószer, ill. fertőtlenítőszer előkészítő és cirkuláltató egységének elvi vázlata látható. Az egység szelepeinek, motorjának, lészintjeinek, hőcserélőjének szabályozása, ill. vezérlése, programszabályozása teljesen automatikus, de kívánságra különböző fokú, kisebb mértékű automatizáltsági fokkal is szállítják (pl. főleg csak a hibás csapváltásokat kizáró reteszelésekkel). Tartósító technológiai eljárások 66 1.2.13. ábra - A CIP rendszer vázlata. 1. a mosó, ill. fertőtlenítő oldat kilépése a CIP rendszerből; 2. a cirkuláló oldat visszaérkezése; 3. a vízbetáplálás helye; 4. az elhasznált mosó, ill. fertőtlenítő oldat távozása; 5. keringtető szivattyú; 6. segédanyag-betápláló egység; 7. összekötő vezeték; 8., 9. tartályok a mosóvíz, ill. a fertőtlenítő oldat számára; 10. mintavevőcsap; 11. túlfolyók; 12. folyadékszűrő; 13. gőz betáplálás; 14. hőcserélő; 15. hőmérséklet-érzékelő; 16. vegyszerkoncentráció-érzékelő; 17. elektromos vezetőképesség-érzékelő; 18. kondenzedény; 19. áramlásmérő; 20. automatikusan vezérelt pillangószelepek Az 1.2.14. ábra nagy tartályok mosására és fertőtlenítésére szolgáló permetező szerkezetek (szórófejek) leggyakoribb beépítési, ill. alkalmazási módjait mutatja be. Tartósító technológiai eljárások 67 1.2.14. ábra - A különböző szórófejek alkalmazási módjai fekvő, ill. álló tartályoknál. A) permetezés 360°-ban permetező, álló fejjel; B) permetezés forgó, aszimmetrikus fejjel; C) hosszú, fekvő, esetleg szállítható tartályoknál alkalmazott megoldás; D) tipikusan messzire hordó, aszimmetrikus szórófej; E) függőleges tartály sterilezése forgó szórófej-párral 1.3. Vízelvonás besűrítéssel A sűrítés – tágabb értelemben vízelvonás – az élelmiszeripar alapműveletei közé tartozik. Célja a szárazanyag-tartalom növelése a termékben oly módon, hogy aromaés vitaminveszteségek lehetőleg ne lépjenek fel, illetve ne legyen szín- és ízváltozás. További cél a mikrobák szaporodásának gátlása, az eltarthatóság növelése. Az élelmiszerek 85–95% vizet is tartalmazhatnak. A szelektív vízelvonás a tárolókapacitás, szállítási és csomagolási térfogat jelentős csökkenését eredményezi. Emellett segít kiegyenlíteni az évenként ingadozó gyümölcs-, zöldségtermelést, ugyanis a sűrítmények, illetve szárítmányok kellő körülmények között hosszú időn át jelentősebb minőségromlás nélkül tárolhatók. A vízelvonás leggyakrabban használatos műveletei: • bepárlás, Tartósító technológiai eljárások 68 • fagyasztva sűrítés, • fordított ozmózis, • darabos növényi nyersanyagok ozmózisos víztartalom-csökkentése, • szárítás (hagyományos), • fagyasztva szárítás. Az előző műveletek rövid jellemzőit az 1.3.1. táblázat tünteti fel. Részletes felvilágosításokat az egyes vízelvonásos eljárásokról a(4, 85, 107, 113) alatti irodalom ad. A szárítás technológiájával a 1.4. és 2.5. pont foglalkozik. 1.3.1. táblázat - Vízelvonásos tartósítás műveletei és jellemzői Vízelvonás fizikai alapja A művelet szokásos elnevezése Elérhető szárazanyagtartalom, % Példa a termékre Elpárologtatás (hagyományos termikus úton) bepárlás 60–80 zöldség-, gyümölcsporok, különféle szárítmányok Diffúzió fordított ozmózis 20–35 félsűrítmények, aromasűrítmények Kristályosítás kifagyasztásos sűrítés 32–50 rostos, tükrös sűrítmények Szublimáció fagyasztva szárítás (liofilezés) 92–99 gyümölcsporok, 40 Bx feletti paradicsomsűrítmények, 60 Bx-es narancssűrítmények Bepárlás nagyfrekvenciás erőtérben (12–15 MHz(101)) – 52–76 értékes gyümölcssűrítmények (iparilag még nem elterjedt eljárás) 1.3.1. Hővel történő bepárlás A leggyakrabban használatos sűrítési eljárás a bepárlás. Fizikai szempontból a bepárlás művelete nem más, mint a hő hatására történő vízelpárologtatás. A termék minősége szempontjából alapvető követelmény, hogy a bepárlandó termék hőterhelése akkora legyen, hogy a szín-, íz-, illetve egyéb kémiai változások, valamint az aroma- és vitaminveszteségek csekélyek legyenek. Ugyanakkor a vízelpárologtatás energia-, víz- és beruházási költsége lehetőleg szintén kevés legyen. A besűrítési folyamat során jelentős szerepet játszanak a sűrítésre kerülő anyag kémiai, reológiai és termikus tulajdonságai. Mivel ezek nyersanyagfüggők, a bepárlás művelete majdnem minden gyümölcs- és zöldségfajtánál más és más problémát vet fel. Tartósító technológiai eljárások 69 Tovább bonyolítja a besűrítési folyamatot az a tény, hogy az aromaanyagok a bepárlás során elillannak, ill. károsodnak. Ezért ezeket koncentrálás előtt el kell távolítani és külön kell betöményíteni, illetve kezelni. Ma már a legtöbb sűrítőt aroma-visszanyerővel is ellátják. A sűrítmények mikrobiológiai stabilitása elsősorban a pH-érték és a vízaktivitás (av) függvénye. A gyümölcsök pH-értéke 2,0–4,0 között van, míg a zöldségleveké 4,5–6,5 között (ezért is célszerű a zöldségleveknél a tejsavas erjesztés alkalmazása). Az 1.3.2. táblázatban feltüntettük néhány sűrítmény vízaktivitását(80) . 1.3.2. táblázat - Sűrítmények vízaktivitása Nyersanyag Koncentráció Bx Vízaktivitás av Alma 69 0,765 Ananász 61 0.84 Cseresznye 62–66 0,77 Fekete ribiszke 65 0,79 Piros ribiszke 65 0,8 Málna 65 0,8 50 0,90 Narancs 60 0,85 65 0,82 Kajszi 40–42 0,91–0,93 Szamóca 65 0,775 A koncentrálás legfontosabb célja a mikrobiológiai stabilitás, ez legalább 60 Bx feletti szárazanyag-tartalom esetén biztosítható. Ugyanakkor meg kell említeni, hogy az ozmotoleráns élesztők igen nagy szárazanyag-tartalom mellett is aktívak(125) . Mivel a zöldség- és gyümölcslevek hőérzékeny anyagok, a vízelpárologtatás elsősorban vákuumban történik. Emellett fontos paraméter a hőterhelés, ami a hőfok és a tartózkodási idő függvénye. Fő törekvés a kis hőmérséklet és a viszonylag kis bepárlási idő. 1.3.1.1. A bepárlás fizikai alapjai és fő paraméterei A bepárló rendszer általában hőcserélőből, páraszeparátorból, kondenzátorból és vákuum-egységből áll (1.3.1. ábra). A hőcserélőben közöljük a híglével az adott vízmennyiség elpárolgásához szükséges hőmennyiséget. A páraszeparátor többnyire ciklonhoz hasonló szerkezet, ahol a tangenciális irányban belépő pára-sűrűlé elegyből a centrifugális erő hatására elválik a sűrítmény. A kondenzátorok lehetnek keverő, vagy felületi rendszerűek. A kondenzátum .a barometrikus ejtőcsövön, vagy félbarometrikus kondenzátor esetén szivattyún keresztül távolítható el. Tartósító technológiai eljárások 70 1.3.1. ábra - Egyfokozatú bepárló elvi sémája. A) bepárló barometrikus kondenzátorral; B) félbarometrikus kondenzátor. 1. a bepárló fűtőtere; 2. páraszeparátor; 3. barometrikus kondenzátor; 4. vákuumszivattyú; 5. hűtővíz szivattyú; 6. a híglé belépése; 7. a sűrítmény eltávozása; 8. a párák távozása a kondenzátorba; 9. hűtővíz belépés; 10. kondenzvíz-kilépés A besűrítés mértékét a sűrítési arány (e) fejezi ki, ami a sűrített oldat és a híg oldat koncentrációinak vagy tömegtörtjének hányadosa. . Az anyagmérleg állandósult állapotú folytonos üzemben: qmB = qmP + qmS. Szakaszos üzemben: mB = mP + mS. A fenti összefüggésekben w tömegtörtet, m tömeget, qm tömegáramot jelöl. A B, P, S jelű indexek a belépő híglére, az eltávozó párákra és a sűrítményre utalnak. A sűrítmény vízoldható szárazanyag tartalmát többféle módszerrel határozhatjuk meg. Ezek közül a gyakorlat többnyire a szacharózra hitelesített refraktométert használja, amely a leolvasott értéket Bx (Brix) fokban adja. Az 1.3.3. táblázat alapján (a bepárlási folyamat anyag- és komponensmérlegének felhasználásával) számítani lehet a különféle mennyiségeket, ill. tömegáramokat. Tartósító technológiai eljárások 71 1.3.3. táblázat - Egyszerű bepárlási (besűrítési) folyamatban szereplő anyagmennyiségek (tömegek) számítására szolgáló összefüggések. A sűrítési arányt (e) ismertnek tételezzük fel Az összefüggésben szereplő tömegek és jelölésük Az összefüggés A híglé tömege mB A sűrítmény tömege mS A híglé tömege mB Az elvitt víz tömege mP A sűrítmény tömege mS Az elvitt víz tömege mP mP = (e – 1) mS Megjegyzés: Állandósult állapotú folytonos üzemben a tömegek helyébe tömegáramok (qmB, qmS, qmP) írhatók Az anyagjellemzők folyékony élelmiszerek sűrítésekor jelentős hatást gyakorolnak a technológiai folyamatra. A sűrűség a töményítés folyamán a szárazanyag-tartalom függvényében nő és ez az áramlási és hőátadási viszonyokra is hatást gyakorol. Az 1.3.4. táblázatban feltüntettük néhány jellegzetes konzervipari termékre a sűrűség, szárazanyag-tartalom és hőfok közötti összefüggéseket. 1.3.4. táblázat - Néhány gyümölcslésűrűség (ρ, kg·m-3) – tömegtört (w) – hőfok (T, °C) összefüggése Megnevezés Egyenlet Irodalom Paradicsomlé ρ = 1020 + 420·w – 0,56 T (pontosság ±1%) (53) Szőlőlé ρ = 969 + 571,5·w – (25 – 42 w) (pontosság ±1%) (122) Almalé 20 °C-on ρ = 510·w + 961 (pontosság ±1,5%) (73) A reológiai jellemzők a bepárlók üzemére a legjelentősebb behatást gyakorolják. A gyümölcslevek reológiai szempontból változatos tulajdonságokkal rendelkeznek, koncentrációjuktól, szilárdanyag-tartalmuktól, nagymolekulájú alkotóktól stb. függően. Ezek a tulajdonságok a bepárlás során változnak, ennek követése reológiai mérések alapján történik. Ezek közül legfontosabbak a nem-newtoni folyadékokra jellemző értékek (pl. a látszólagos viszkozitás). Az 1.3.5. táblázatban néhány gyümölcs-, ill. zöldséglé és sűrítmény kvalitatív reológiai jellemzését tüntettük fel(80) . 1.3.5. táblázat - Gyümölcs- zöldséglevek és sűrítményeik reológiai jellemzése Termék Folyási viszonyok Tartósító technológiai eljárások 72 Almalé (tükrösre szűrt) newtoni Almalé (opálos, trüb) pszeudoplasztikus Szőlőlé és sűrítmény newtoni Cseresznyelé és sűrítmény newtoni Narancssűrítmény (tükrös sűrítmény és rostos lé keveréke) pszeudoplasztikus tixotrop Narancssűrítmény (60 °Bx, rostos) plasztikus Sárgarépaszérum pszeudoplasztikus Rostos almasűrítmény tixotrop Paradicsomlé pszeudoplasztikus Paradicsomszérum newtoni A viszkozitás, ill. látszólagos viszkozitás természetesen a koncentráció mellett hőfokfüggő is. Newtoni folyadékokra az aktiválási energia az összekötőkapocs a hőfok és viszkozitás között Az Arrhenius-egyenlet alapján a viszkozitás logaritmusa az abszolút hőmérséklet reciprokával arányos. Az aktiválási energia newtoni folyadékoknál a hőfok növekedésével csökken, a koncentráció növekedésével nő. Nem-newtoni közegeknél az aktiválási energia a nyírósebességgel (deformációsebességgel) nő. Newtoni folyadékok aktivitási energiája általában nagyobb, mint a strukturviszkózus anyagoké, így diszpergált alaki részeket tartalmazó folyadékok folyási viszonyait a hőfok kevésbé változtatja meg, mint a newtoni közegekét (lásd a(100)-as hivatkozást). A felületi feszültségnek igen fontos szerepe van filmbepárlóknál a felület nedvesítésénél, a filmképződésnél, a gőzbuborékok képződésénél és a habzásnál(122) . A fajlagos hőkapacitás (cp, kJ ⋅ kg–1 ⋅ K–1, állandó nyomáson) a hőtechnikai folyamatok fontos paramétere. Almalére a következő egyenlettel számítható: cp = 4,19 [1 – (0,54 – 0,002 T ) ⋅ w] (pontosság ±1%). Itt, valamint az (1.3.5.)…(1.3.8.) összefüggésekben w a szárazanyag tömegtörtje (dimenzió nélk.), T a hőmérséklet °C-ban. Az (1.3.4.) összefüggés a mérnöki gyakorlat számára elegendő pontossággal (±5%) az öszszes gyümölcslére jól használható. A hővezetési- és hőmérsékletvezetési tényező (λ, Wm–1K –1; a, m2 s –1) szintén jelentős paraméterei a bepárlás során jelentkező hőátadási folyamatoknak. Gyümölcslevekre a hővezetési tényező elegendő pontossággal a következők szerint számítható(92): Tartósító technológiai eljárások 73 λ = 0,56 + 0,0011 T – 0,43 w. Paradicsomlére és -sűrítményre(53): λ = (486 + 1,55 T – 0,005 T2 ) (1 – 0,54 w) ⋅ 10–3 . Paradicsomlére és -sűrítményre a hőmérsékletvezetési tényező: a = (1,28 + 0,0027 T – 0,44 w) ⋅ 10–7 . Az ozmózisos nyomásnak (π, bar) fontos szerepe van a fordított ozmózissal történő sűrítésnél, az ozmózisos anyagátvitelnél és a sűrítmények eltarthatóságánál. Empirikus összefüggés, ami 30% szárazanyag-tartalomig jól használható(113): . A konstruktőrök és üzemeltetők közös törekvése, hogy a bepárlóban minél kisebb hőfokkülönbség mellett, minél nagyobb hőáramot biztosítsanak a fűtőfalon keresztül. Ezáltal a méret és készülékár csökkenthető, ill. növelhető a fokozatszám és csökkenthető a gőzfogyasztás. Bepárlóknál a látszólagos hőátbocsátási tényezőt (kl , W ⋅ m–2 ⋅ °C–1) használják, amely a fűtőtéri és páratéri hőfokok különbségére (Tf – Tp, °C) vonatkoztatott érték: Φ = kl A (Tf – Tp). A fenti összefüggésben Φ a hőáram (W) az A (m2 ) fűtőfelületen keresztül. A tényleges közepes hőfokkülönbség a fentinél kevesebb, mégpedig a sűrített anyag koncentrációjával, a hidrosztatikus és az áramlási ellenállás miatti nyomásnövekedéssel arányos forrpontemelkedésnek megfelelően. Paradicsomsűrítmények és cukoroldatok forrpontemelkedésére vonatkozó adatok az 1.3.6. táblázatban találhatók. 1.3.6. táblázat - Vizes cukoroldatok forrpontemelkedése a tömegtört függvényében 0,1 M Pa – 1 bar nyomáson Szacharóztartalom % (Bx) Forrpont °C 10 100,1 20 100,3 30 100,6 40 101,0 50 101,8 60 103,0 Tartósító technológiai eljárások 74 70 105,5 75 107,1 80 109,4 90 119,6 Forrpontemelkedés paradicsomlére a tömegtört függvényében 0,1 MPa = 1 bar nyomáson Szárazanyagtartalom % (Bx) Forrpont °C 5 100,4 10 100,6 15 101,0 20 101,4 25 102,0 30 102,8 35 104,8 A tényleges hőátbocsátási tényező (k, W ⋅ m–2 ⋅ °C–1), a fűtőoldali és páratéroldali hőátadási tényezőtől (αf , αp, W ⋅ m–2 ⋅ °C–1), valamint a fal hőellenállásának reciprokától (λf /sf ) függ. λf a fal hővezetési tényezőjét (W ⋅ m–1 ⋅ °C–1), sf a vastagságát (m) jelöli: . Hőközlésre vonatkozó adatok a művelettani és hőtani szakirodalomban találhatók, a fűtőoldalra vonatkozó néhány tájékoztató jellegű adatot az 1.3.7. táblázat is bemutat. 1.3.7. táblázat - Hőátadási tényezők irányértékei Közeg Hőátadás formája αf , W . m–2 . K–1 cseppkondenzáció (25–100) ∙ 103 Gőz filmkondenzáció (5–20) ∙ 103 forrás (1,5–45) ∙ 103 Víz fűtés/hűtés (0,25–20) ∙ 103 Tartósító technológiai eljárások 75 kényszerkonvekció (0,01–0,25) ∙ 103 Levegő természetes konvekció (0,001–0,05) ∙ 103 A látszólagos hőátbocsátási tényező mellett a fajlagos elpárologtatás, az 1 m2 fűtőfelülettel elpárolgó víz tömegárama is használatos összehasonlítás céljából. Gőzfűtés esetén (ami a legelterjedtebb) gondoskodni kell a nem kondenzálódó gázok folyamatos eltávolításáról. Ügyelni kell arra, hogy a fűtőtér ne teljen fel kondenzvízzel és a fűtőfelület tiszta maradjon. Néhány kvalitatív jellegű megállapítás a sűrített anyag oldalán levő hőátadással kapcsolatban: a) Filmbepárlóknál (közelítőleg) αp ~ λ/s, ahol λ a sűrített anyag hőátvezetési tényezője, s a film (közepes) vastagsága. Túl vékony film esetén az anyag helyenként rászáradhat, ráéghet a felületre. Romlik a hőátadás intenzitása, károsul a sűrítmény. A hőátadási tényező számítása Pala és Bielig szerint végezhető(80) . b) A koncentráció növekedésével a hőátadás romlik: nő a viszkozitás, csökken az áramlások sebessége. Csökken az előzőleg említett tényleges közepes hőfokkülönbség, mivel a különböző eredetű forrpontemelkedések is növekszenek. c) Kis koncentrációknál megfelelő lehet a természetes cirkuláció alkalmazása is. Ekkor azonban a fűtőcsövekkel párhuzamosan kapcsolt szintmutató csőben megfelelő folyadékszintet kell tartani. A folyadékszint itt a csövek áramlási ellenállásával arányos magasságú. A hőátvitel alacsony szintek mellett (a fűtőcső hosszának 30–40%-a) a legjobb, de az a) alatt említett okok miatt (ráégés) jóval magasabb szinteket is tartanak (paradicsomsűrítésnél pl. kb. 80%-os szintet!). Nagy koncentrációknál elengedhetetlen a szivattyús cirkuláltatás, ill. a mechanikus keverés. Az (1.3.9.) összefüggés szerinti hőáram (Φ) a bepárló anyagterére felírt hőmérlegből számítható (a veszteségek elhanyagolásával): Φ = qmS ⋅ cpSTS + qmPhp – qmBcpBTB = . Itt azonos jelzéseket használtunk, mint az (1.3.1.), …, (1.3.7.) összefüggésekben, beleértve a B, P, S indexeket is. hp a vízpára fajlagos entalpiáját jelöli. A forrpontemelkedés miatt azonban a páragőzök túlhevített állapotban vannak: a páratéri nyomáshoz tartozó telített víz hőmérsékletét a koncentráció miatti forrpontemelkedés mértékével kell növelni (a vízgőztáblázatok párolgáshőjével végzett számítások ezért pontatlanok). Az (1.3.9.) összefüggésben szereplő hőfokkülönbség konzervipari bepárlókban legalább 12–15 °C. Ez az alkalmazható fokozatok számát is korlátozza. A bepárlás a szárítás után következő leggazdaságtalanabb vízeltávolítási művelet. Ha például 1 kg 40 °C hőmérsékletű 10%-os cukoroldatból 0,5 kg 20%-os azonos hőfokú oldatot készítünk, akkor kb. a 0,5 kg elpárologtatott víz rejtett hőjének megfelelő hőenergiát kell a rendszerbe bevinni. Ez kb. 0,5 ⋅ 2406 = 1203 kJ. Ha ugyanezt a vizet (ideális) fordított ozmózissal távolítjuk el, akkor 0,56 kJ a befektetett munka, vagyis az előző 2144-ed része! A fordított ozmózis kompressziós munkáját úgy kaptuk, hogy izotermikus állapotváltozás mellett az ozmózisnyomást az általános gáztörvény felhasználásával számoltuk: π = RTc, Tartósító technológiai eljárások 76 ahol: R = 8314,4 J ⋅ kmol–1K –1, az általános gázállandó, T = az abszolút hőmérséklet (K), c = az oldott anyag anyagmennyiség-koncentrációja kmol ⋅ m–3-ben. A bepárlás gazdaságossága a páragőzök hőtartalmának hasznosításával javítható. Egyetlen bepárlófokozat esetén közelítően 1,1 kg fűtőgőzzel párologtatható el 1 kg víz (a pontos érték a termodinamikai állapotjelzők és a veszteségek függvényében alakul). A páragőzök hőtartalmát egy következő, kisebb nyomású (és forrpontú) fokozat fűtésére szokták felhasználni (több fokozatú bepárlók), vagy párakompresszióval (termokompresszió) nagyobb hőmérsékletre (és nyomásra) emelik a párákat és így fűtik újra a saját testet. Az 1.3.2. ábrán háromfokozatú bepárló elvi sémáját tüntettük fel. A fajlagos gőzfogyasztás elméletileg a fokozatszám reciprokával arányos (1.3.8. táblázat). 1.3.8. táblázat - Bepárlók gőzigénye, 1 kg víz elpárologtatásához szükséges gőz kg-ban Fokozatszám 1 2 3 4 5 Párakompresszor nélkül 1,1 0,6 0,45 0,33 0,25 Párakompresszióval 0,55 0,4 0,32 0,27 0,2 1.3.2. ábra - Háromfokozatú egyenáramú bepárló elvi sémája. A fokozatok sorszáma lé- és gőzoldalon egyaránt érvényes. 1. az első fokozat; 2. a második fokozat; 3. a harmadik fokozat; 4. a gyümölcslé belépése; 5. a sűrítmény kilépése; 6. a 3. fokozat páráinak távozása a kondenzátorba; 7. a fűtőgőz belépése; 8. a kondenzvíz távozása az első testből Tartósító technológiai eljárások 77 A mai gyakorlatban esetenként gazdaságosan üzemeltethetők ötfokozatú bepárlók is. Az 1.3.3. ábra a termokompresszió elvét mutatja be egyfokozatú bepárló esetére. Itt a kb. 10 bar nyomású friss gőzzel a távozó párák legalább 50%-át komprimálják fűtőgőzzé. A gőzsugár-kompresszorok 20 °C-nál kisebb hőfokkülönbséggel dolgoznak. A hőfokkülönbség alsó határának 5–6 °C tekinthető. 1.3.3. ábra - Gőzsugár-kompresszorral ellátott bepárló elvi sémája. 1. bepárlótest; 2. páraleválasztó; 3. gőzsugár-kompresszor; 4. a híglé belépése; 5. a sűrítmény kilépése; 6. a nagynyomású gőz belépése; 7. a friss gőz és a visszaszívott és komprimált páragőz keveréke; 8. a páragőz visszaszívott része; 9. a páragőznek a kondenzátorba távozó része Az 1.3.4. ábrán a termokompresszorok legfőbb adatai közötti összefüggés látható. Tartósító technológiai eljárások 78 1.3.4. ábra - Gőzsugárral működő termokompresszor jellemzői közötti kapcsolat diagramjai. ∆T = fűtőoldali és páratéri hőfokok különbsége, m = 1 kg friss gőzzel elpárologtatott víz mennyisége kg-ban. A görbéknél megadott nyomás a gőzsugárkompresszorba belépő friss gőz nyomása A mechanikus párakompresszor beruházási költsége igen magas, bár hatásfoka nagy. Csak bizonyos teljesítmény felett gazdaságos. Fajlagos adatok: 1 kWh energiával 15–20 kg víz párologtatható el ΔT = 12–15 °C esetén. További fajlagos gőzszükséglet-csökkentés érhető el a híglének a sűrítménnyel történő előmelegítésével. Az utolsó bepárlófokozatból kijövő párákat kondenzáltatni kell. Ez történhet barometrikus, félbarometrikus és felületi kondenzátorban, amelyek hűtővizet fogyasztanak. A fajlagos hűtővíz-igényt úgy definiálják, hogy 1 kg pára kondenzáltatásához hány kg hűtővízre van szükség. Az arány hőmérlegből számolható: . Itt mv és mp a hűtővíz és pára tömege, hp a pára fajlagos entalpiája, cp a víz fajhője. Tpk a lekondenzált pára, Tvb a hűtővíz belépő, Tvk a hűtővíz kilépő hőfoka °C-ban. 40 °C alatti kondenzációs hőfoknál a hűtővízigény erősen megnő. Ez az oka annak, hogy a bepárlók 40 °C alatti hőmérsékleten már nem üzemeltethetők gazdaságosan. A tartózkodási idő a hőmérséklettel együtt rendkívül jelentős tényezők a koncentrátum minősége szempontjából. Bepárlókban a tartózkodási idő valószínűségi változó és elosztás, ill. sűrűségfüggvénnyel rendelkezik, kimérésére a jelzőanyag-impulzus módszere szolgál. A hazai konzervipar KI-t használt jelzőanyagként(55), más jelzőanyagos módszerek is ismertek. Tartósító technológiai eljárások 79 Tipikus sűrűségfüggvényeket mutat az 1.3.5. ábra a sűrítendő folyadék tömegáramának, mint paraméternek a függvényében(80) . 1.3.5. ábra - A tartózkodási idő eloszlásához tartozó sűrűségfüggvénnyel arányos jelzőanyag-koncentráció bepárlóban, különböző belépő tömegáramok mellett t = tartózkodási idő, a jelzőanyag beadásától mért idő; c = a jelzőanyag koncentrációja kilépésnél; qmB = belépő tömegáram Pala és Bielig a méréseket esőfilmes bepárlón végezte félüzemi körülmények között. Az 1.3.9. táblázatban az egyes bepárlótípusokban megfigyelhető átlagos tartózkodási időket adjuk meg. 1.3.9. táblázat - Átlagos tartózkodási idők különféle bepárlótípusoknál Típus Fokozatszám Tartózkodási idő (min) Vákuumüst 1 60–200 Kúszófilmes bepárló, cirkulációval 1 30–60 Kúszófilmes bepárló, átfutásos 1 1–2 Esőfilmes bepárló, átfutásos 1 1–2 Tartósító technológiai eljárások 80 Esőfilmes bepárló, cirkulációval 5 kb. 4–10 Lemezes bepárló, átfutásos 3 2–6 Lapátos filmbepárló 1 0,3–0,5 Centritherm centrifugális bepárló 1 0,02–0,005 A bepárlókban a hő okozta károsodás ugyanazon változáskinetikai jellemzők felhasználásával számítható, mint egyéb hő okozta változáskor. Egyszerűsíti a számításokat az a körülmény, hogy a bepárló egy-egy testében közel állandó a hőmérséklet, egyébként az a számítási eljárás használható, ami átfolyó rendszerű sterilezőkhöz (lásd az 1.1.4.3 pontot). Rendszerint elsőrendű reakciókat vesznek figyelembe. A hőkárosodások mértéke jól követhető az ún. módosított bomlási index (decomposition hazard index) segítségével. Ez figyelembe veszi az áramlási, hőátadási, hőmérsékleti viszonyokat és a tartózkodási időt is, és alkalmas a megfelelő bepárlótípus megválasztásához és az optimális üzemeltetés paramétereinek megállapításához(79) . Konzervipari bepárlóknál az első fokozat fűtőtéri és az utolsó fokozat páratéri hőfoka közötti különbség mintegy 70 °C (110–40 °C). Ezt legfeljebb 4–5 fokozatra osztják (gyümölcslé-sűrítés). Paradicsombesűrítésnél legelterjedtebb a három fokozat. Az optimális fokozatszám megválasztása elsősorban gazdaságossági kérdés. Amennyiben a fajlagos gőz- és vízfogyasztást, ill. a bepárló 1 kg elpárologtatott vízre vonatkoztatott beruházási és üzemeltetési költségeit és e költségek összegét feltüntetjük a fokozatszám függvényében, lehetőség van az optimális fokozat megállapítására. Hazai viszonyok között a többlet fokozatszám beruházási költsége jelentősen kisebb, mint annak a kazánberuházásnak költsége, ami a többlet fokozat elhagyása esetén válna szükségessé a nagyobb gőzfogyasztás miatt. 1.3.1.2. A gyümölcs- és zöldséglevek technológiai, műveleti problémái A gyümölcs- és zöldséglevek technológiai, műveleti problémái erősen függnek attól, hogy milyen a sűrítendő anyag (kémiai, fizikai anyagtulajdonságok, elsősorban a reológiai viselkedés és a hőtani tulajdonságok). A derített szűrt levek valódi oldatok, ahol a teljes szárazanyag-tartalom mintegy 60–80%-át különféle cukrok teszik ki, a savak részaránya 1–8%. Az ilyen levek newtoni közegeknek tekinthetők. Az 1.3.10. táblázatban néhány gyümölcssűrítményre a szokásos szárazanyag-tartalmakat adjuk meg. Ezen gyümölcsöknél a sűrítmény látszólagos viszkozitása max. 1 Pa ⋅ s. 1.3.10. táblázat - Néhány gyümölcssűrítmény szokásos szárazanyag-tartalma Megnevezés Sza.-tartalom, Bx (refr.%) Almatermésűek (alma, körte) 68–75 Tartósító technológiai eljárások 81 Színes levek (ribiszke, málna, szamóca) 65–72 Csonthéjasok (cseresznye, meggy) 62–68 Szőlőlé 58–65 Citrusfélék > 65 Az opálos (rostszegény, trüb) és rostos levek, nektárok kémiai összetétele hasonló a tükrös levekéhez, de kisebb-nagyobb mennyiségben tartalmaznak oldhatatlan aprított növényi részeket és kolloidokat is. Ennek következtében már nem-newtoni tulajdonságokkal is rendelkeznek. A max. 20 Pa.s látszólagos viszkozitásértéknél már odaégési veszély van. Célszerű a végsűrítő fokozatban már speciális bepárlót, pl. rotációs filmbepárlót, vagy centrifugális bepárlót (Centritherm típus) alkalmazni. Paradicsomsűrítmény kivételével gyümölcs- és zöldségvelők sűrítése az újabb keletű eljárások közé tartozik. A velők a rostokat, azaz az oldhatatlan, aprított növényi részeket és az eredeti kolloidtartalmat (pl. pektineket) majdnem teljes mennyiségben tartalmazzák. Már a velők is határozottan nem-newtoni közegek, sűrítményeik rendszerint plasztikus, igen nagy látszólagos viszkozitással rendelkező anyagok, amelyek nehezen szállíthatók, szivattyúzhatók. A sűríthetőségre a rost/szérum viszonyszám a legjellemzőbb. A szakirodalomban relatív rosttartalom(54), nedvesrost-tartalom szerepel. Az 1.3.11. táblázat Sulc és társai(109) alapján tartalmaz a sűríthetőségre vonatkozó adatokat. 1.3.11. táblázat - Zöldség- és gyümölcsvelők jellemzői és sűríthetősége Fajta Rost/szérum* Szérum dinamikai viszkozitása (Pa.s)·103 Jelleg Stabilitás Sűríthetőség jellemzői Paradicsom 0,23 1,6 pszeudoplasztikus csekély Meggy 0,25 1,7 pszeudoplasztikus csekély Paprika (Soroksári) 0,45 5,85 pszeudoplasztikus csekély Szamóca 0,6 13,9 plasztikus stabil Málna 0,9 18,8 plasztikus stabil Megfelelő keverős sűrítőben, speciális sűrítőkben (pl. rotációs filmbepárló, Paravap, Würling típus) sűríthetők Karotta 1,2 20,3 plasztikus erősen stabil Őszibarack 1,4 24,1 plasztikus erősen stabil Tartósító technológiai eljárások 82 Kajszi 1,64 68,3 erőteljesen plasztikus erősen stabil Szilva 2,14 163,4 erőteljesen plasztikus erősen stabil Eredményesen és gazdaságosan nem sűríthetők ipari méretben * 2323 g centrifugális erőtérben szétválasztva A rostok aprítása, a homogénezés jelentősen növelheti a velő és sűrítmény viszkozitását. Ugrásszerűen nő a viszkozitás, amikor a töményedés során a rostok közötti viszonylag mozgékony oldat annyira töményedik, hogy a víz már valamilyen (lazán) kötött formában található. A sűrítmények koncentrációját (a nagy látszólagos viszkozitás miatt) azok szivattyúzhatósága korlátozza. Így nagyüzemi méretekben 28–30 °Bx, ill. ritkábban 38– 40 °Bx (pl. paradicsomsűrítmény) a szokásos érték (vö. az 2.2, 2.3 és 2.4 ponttal). Sulc és Ciric(108) szérumsűrítéses eljárását a 2.2.2.3 pont ismerteti. Az eljárás során a szérumot pektinbontásnak (derítés-szűrés) vetik alá. A kísérletek szerint(28) a szérumeljárás alkalmazható paradicsomsűrítő vízpárologtatási teljesítmények növelésére. 1.3.1.3. Aromakinyerés és töményítés Zöldség- és gyümölcslevek legfontosabb alkotói közé tartoznak az aromaanyagok, amelyek döntően befolyásolják a termék minőségét Az aromaanyagok jelentős illékonyságuk következtében könnyen távoznak a gyümölcsből a feldolgozás során, ezért ezeket a lehető leghamarabb ki kell nyerni. Az aromát tulajdonképpen számos (100–150) különféle vegyület együttese adja, ezek mennyiségi aránya, ill. egyik-másik hiánya, jelenléte az adott gyümölcsre jellemző. Minden egyes aromakomplex tartalmaz fajtaspecifikus, jellegzetes és általános jellegű aromacsoportokat. A fajtaspecifikus és jellegzetes aromák általában igen könnyen, ill. könnyen illóak és ezek adják a gyümölcsre jellemző illatot, míg az általános jellegű aromák nehezen illó komponensek keverékei, amelyek gyümölcsjellegűek, de nem lehet belőlük a gyümölcs fajtáját felismerni. Mivel az aromák tömege a gyümölcs-, zöldségfélékben csak igen kicsi (5–250 mg/kg, fajtától és érettségi foktól függően), csak igen szigorú technológiával lehet a veszteségeket a lehető legalacsonyabb értéken tartani. A gyártás során jelentkező aromaveszteségek a következőképpen alakulnak: • Préseléskor az aromaanyagok kb. 70–75%-a átmegy a léfázisba. • Derítés és szűrés során adódó aromaveszteség 10–29%. • Az átlagos veszteség a pasztőrözés során 13%. • A tárolás első hónapjaiban jelentkező veszteség 6%. Tartósító technológiai eljárások 83 • Kémiai tartósításnál az SO2-vel történő kezelés 26%-os veszteséget ad (ez a legkedvezőbb módszer az aromaanyagok szempontjából). • A meleg italkészítéskor a főzés során adódó veszteség 25–35%. Az aromavisszanyerés három lépésből áll: 1. Részleges elpárologtatás. Itt a víznél nagyobb illékonyságú vegyületeket elválasztjuk a gyümölcslétől. Az elpárologtatás mértéke függ a gyümölcs fajtájától. 2. Elválasztás desztilláló kolonnában. Itt az eredeti koncentráció 75–200-szorosára töményítjük be az aromát. 3. Kondenzáltatás. Ekkor a gőzfázisban feldúsult aromaanyagokat megfelelő kondenzátorban lecsapatjuk és a nem-kondenzálódó gázokból gázmosóban leválasztjuk a maradék aromakomponenseket. Az aromák kinyerésekor döntő szerepet játszik a relatív illékonyság, vagy illékonysági tényező. A relatív illékonyság nyomásfüggő és csökkenő nyomással nő, így a nyomás változtatásával az azeotrop elegyek is elválaszthatók. Az egyes gyümölcslevek tényleges relatív illékonyságát 90%-os aromakihozatalnál az 1.3.12. táblázat adja meg(80) . 1.3.12. táblázat - Egyes gyümölcslevek aromáinak relatív illékonysága (αa) 90%-os aromakihozatalnál az elpárolgási hányad függvényében Gyümölcs Elpárolgási hányad % αa 10 21,9 Almalé 15 14,15 30 6,45 Fekete ribiszkelé 42 4,23 Körtelé 50 3.32 40 4,50 Málnalé 71 1,86 Narancslé 20 10,3 Őszibaracklé 65 2,19 Kajszilé 55 2,88 20 10,3 Szamócalé 79 1,48 Tartósító technológiai eljárások 84 40 4,5 Szederlé 77 1,55 Sűrítéskor a vizet szelektív módon kell elvinni, ugyanis az egyes aromakomponensek koncentrációjuknak, forrponti nyomásuknak és termodinamikai tulajdonságaiknak megfelelően távoznak az elmenő párákkal. A párákat rektifikálni kell az aroma megfogása, ill. töményítése céljából. Az 1.3.6. ábra különböző gyümölcslevekből közel atmoszférikus nyomáson kinyerhető aromaanyagok százalékát (ε, %) mutatja az elpárologtatott víz százalékában (P, %). Az alma aromái 15%-os vízelpárologtatásnál 93%-ban, míg a málnáé csak 15–18%-ban nyerhetők ki. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a normál nyomáson dolgozó aromakinyerők almán kívül más gyümölcsre nem alkalmasak. A vákuum-atmoszférikus nyomású aromakinyerő (pl. Unipektin, Schmidt cégek berendezései), ahol 50–55% párologtatható el, gyakorlatilag teljesen kinyeri az 1, …, 6 számú gyümölcsök aromáit. A nehezen illókban gazdag málna, szamóca, szeder esetén viszont csak 60–70% érhető el. A vákuumos kolonnák legalább 18–20 elméleti tányért tartalmaznak. 1.3.6. ábra - Gyümölcsök összes aromatartalmából kinyert aromaanyagok százalékos értéke (ε) az elpárologtatott víz mennyiségének függvényében. A vízszintes tengelyen P-vel az elpárologtatott víz az eredeti víztartalom százalékában található. P = 100(e–1)/e(1-wB), az (1.3.1) összefüggés jelöléseivel. 1. alma; 2. szilva; 3. szőlő; 4. fekete ribiszke; 5. körte; 6. meggy; 7. kajszi; 8. birsalma; 9. őszibarack; 10. málna; 11. fekete szeder; 12. szamóca A technika mai állása szerint nincs univerzálisan alkalmazható aromadesztilláló. Tartósító technológiai eljárások 85 A mai gyakorlatban túlnyomórészt vákuum-atmoszférikus nyomású aromakinyerőkkel dolgoznak és számos technikai újdonsággal javítják a kihozatalt, jó hőhasznosítás mellett. Előnyös megoldás a kombinált besűrítés-aromavisszanyerés, ahol a bepárlótest(ek) páráit közvetlenül a desztilláló oszlopba viszik, így jelentősen kisebbek a beruházási és üzemeltetési költségek, mint egy azonos teljesítményű különválasztott vákuumos rendszerénél(110). Újabban azonban derített-szűrt levek gyártásánál a derítés előtt nyerik ki az aromákat, mert így jobb minőségű aromakoncentrátum kapható (vö. a 2.3. ponttal). 1.3.1.4. Bepárló és aroma-visszanyerő rendszerek A konzervipar számos különböző berendezést használ. Ezeket mind a hazai, mind a külföldi szakirodalom ismerteti(42, 111). Ezek közül néhány hazai és külföldi típust példaképpen mi is ismertetünk a következőkben. A konzerviparban főleg kisebb mennyiségű és nagy szárazanyag-tartalmú termékek sűrítésére, ill. dzsemfőzésre gömbvákuum-üstöt (1.3.7. ábra) használnak. 1.3.7. ábra - Gömbvákuum-üst vázlatos metszete. 1. anyagtér; 2. fűtőtér; 3. keverő; 4. cseppleválasztó; 5. terelőlemez Ezen történik a 38–40 refr.%-os paradicsomsűrítmények végsűrítése. A lassú forgású keverő a fal mellett mozogva megakadályozza a termék odaégését, és javítja a hőátadást. Jellemző a kis teljesítmény és nagy fajlagos gőzfogyasztás. Alkalmazása 20–30 Pas viszkozitásig. Tartósító technológiai eljárások 86 Csöves és csőköteges bepárlók lehetnek hagyományos rendszerűek, ill. filmbepárlók. A csőköteges bepárlók készülnek természetes és kényszercirkulációval. Elsősorban paradicsomsűrítésre használják a PR típusú bepárlókat. Ezek ellenáramú készülékek, melyeknek léoldali első fokozata természetes cirkulációjú, külső ejtőgyűrűvel rendelkezik. A léoldali 2. fokozat 4 szekcióra osztott, részben természetes (1. és 2. szekció), részben kényszercirkulációval rendelkező függőleges, csőköteges rendszerű készülék. A két fokozat egymásra épül (1.3.8. ábra). 1.3.8. ábra - PR típusú besűrítő. 1. úszós szintszabályozó; 2. ejtőgyűrű; 3. forralócsövek; 4. cseppfogó; 5. félbarometrikus kondenzátor; 6. úszós szintszabályozó; 7. vízszivattyú; 8. cseppleválasztó; 9. vákuumszivattyú; 10. léátemelő szivattyú; 11. forralócsövek a léoldali második fokozatban; 12. külső ejtőcső; 13. szállító–keringtető csiga a sűrítmény részére; 14. beépített refraktométer; 15. sűrítménykitápláló szivattyú; 16. kitápláló szelep A léoldali 2. testből felszabaduló párák fűtik az első fokozatot. A léoldali első fokozat páratéri hőmérséklete 42–50 °C, a második fokozaté 65–71 °C. A fajlagos gázfogyasztás 0,57–0,59 kg ⋅ kg–1, míg a fajlagos vízigény (20 °C-os vízre) 14–15 kg ⋅ kg–1. A PR sorozat 160, 240, 320, 480 t ⋅ d–1 belépő teljesítménnyel készül. Elérhető végkoncentráció paradicsomnál 28–30 refr.% (esetenként 38–40 refr.%). A Rossi-cég licence alapján gyártott teljesen kényszercirkulációs háromfokozatú rendszer a magyar UT-F típusú bepárlója (1.3.9. ábra). Tartósító technológiai eljárások 87 1.3.9. ábra - Magyar UT-F típusú bepárló, a Rossi cég (Olaszország) licencének átvétele alapján. 1. gőzoldalon első, léoldalon második fokozat; 2. gőzoldalon második, léoldalon harmadik fokozat; 3. gőzoldalon második, léoldalon negyedik fokozat (végsűrítő); 4. gőzoldalon harmadik, léoldalon első fokozat; 5. félbarometrikus kondenzátor; 6. gőztelítő; 7. kondenzvíz-tartály; 8. cirkuláltató szivattyúk a különböző mértékben besűrített anyag részére; 9. áttápláló szivattyú; 10. a beépített refraktométer keringtetőszivattyúja; 11. a sűrítmény kitáplálószivattyúja; 12. kondenzvíz-szivattyú; 13. vízszivattyú; 14. vákuumszivattyú. Belépő anyagok: G = gőz, H = hűtővíz, L = híglé. Kilépő anyagok: C = hűtővíz + lecsapott párák, K = kondenzvíz a gőzoldali első fokozatból, S = sűrítmény Az egyes fokozatok hőközlő egységei sorba kapcsolt, kúszóáramú és esőáramú hőcserélőkből állnak. A rendszer félbarometrikus, befecskendezéses kondenzátorral üzemel. Fajlagos gőzfogyasztás: 28–30 refr.%-os paradicsomra 0,36–0,38 kg ⋅ kg–1. A cirkuláltatást speciális félaxiális centrifugálszivattyúk végzik. A berendezéssel 38– 40 refr.%-os paradicsomsűrítmény is előállítható. A csöves filmbepárlók két fő csoportra oszthatók: Magas hőfokú, rövid idejű rendszerek (Florida T.A.S.T.E., Unipektin stb.). A legmagasabb hőfok az 1. testben kb. 100 °C, a testenkénti tartózkodási idő 1 min alatti. Alacsonyabb hőfokú, hosszabb tartózkodási idejű rendszerek (APV, Wiegand, Schmidt cégek stb.). A hőfok max. 85 °C, tartózkodási idő 1–5 min. Az 1.3.10. ábra egy kétfokozatú Wiegand típusú esőáramú bepárlóállomást ábrázol gőzsugár párakompresszorral és vákuumos hűtőrendszerrel. Tartósító technológiai eljárások 88 1.3.10. ábra - A Wiegand cég (német) egyenáramú, kétfokozatú, párakompressziós, esőáramú bepárlója, vákuumos hűtéssel ellátva. 1. első fokozat; 2. második fokozat; 3. gőzsugár-kompresszor; 4. expanziós hűtőedény a sűrítmény részére; 5. vákuumrendszer kondenzátorral; 6. híglé-belépés; 7. sűrítmény-kilépés; 8. friss gőz belépései A vákuumos hűtés lényege, hogy a meleg levet megfelelő nagyságú vákuumban expandáltatjuk. Ennek hatására a sűrítmény lehűl és koncentrációja pótlólag 1– 3 refr.%-kal megnő. Ez előnyösen használható igen viszkózus sűrítmények, rostos koncentrátumok, dzsemek tökéletes visszahűtésére. A bepárló gyümölcslevek kíméletes besűrítésére alkalmas. A Florida T.A.S.T.E. bepárló négyfokozatú hattestes berendezés. A lé teljes tartózkodási ideje 2–4 min. A bepárló tükrös gyümölcslevek 65–75 Bx-re való sűrítésére alkalmas. A fajlagos gőzfogyasztás, beleértve az előmelegítést és pasztőrözést is: 0,33 kg.kg1 . A lemezes bepárlók kifejezetten filmbepárlók igen nagy hőátbocsátási tényezőkkel (k = 1500–4000 W ⋅ m–2 ⋅ K–1), rövid tartózkodási idővel. Az APV cég esőfilmes, lemezes bepárlójában (1.3.11. ábra) a lemezek két különálló lemezfélből állnak, ami lehetővé teszi nagyobb kapacitásoknál azok párhuzamos üzemét, ill. nagyobb végkoncentrációnál és kisebb teljesítménynél a soros üzemet. Az ábra soros üzemet mutat. A párákat egyetlen páraleválasztóban két ütemben választják le. Tartósító technológiai eljárások 89 1.3.11. ábra - Az APV cég (Anglia) esőfilmes, lemezes bepárlójának működési elve. 1. a híglé belépése; 2. bal oldali termékszekció; 3. gőzszekció; 4. páraleválasztó egység; 5. az elősűrítmény szivattyúja; 6. az elősűrítmény belépése a jobb oldali termékszekcióba; 7. gyűjtőedény a végsűrítmény részére; 8. sűrítménykitápláló szivattyú; 9. fűtőegység; 10. elősűrítmény és pára a leválasztóba; 11. végsűrítmény kitáplálása (a párák a 4 jelű páraszeparátorba kerülnek); 12. gőzbelépés; 13. kondenzvíz-kilépés Egy háromfokozatú párakompressziós rendszer fajlagos gőzigénye 0,25 kg ⋅ kg–1 (alma sűrítése 10-ről 71 °Bx-re). Szűrt és opálos gyümölcslevek sűrítésére alkalmas elsősorban. Az APV cég Paravap fantázianévvel rendelkező lemezes bepárlója rostos levek, paradicsomlé sűrítésére alkalmas. Speciális sajtolású lemezeket alkalmaz a Schmidt cég a Sigmaster fantázianevű készüléknél, melyben a termék és pára a lemezekből kialakított csatornákban lefelé áramlik. Ez szintén alkalmas rostos gyümölcslevek és paradicsomlé sűrítésére, és aroma-visszanyerő egységgel is el van látva. Az Alfa-Laval cél ACE típusú ún. kazettás bepárlójánál a lemezek között változó keresztmetszetű csatornákat alakítanak ki. Felül, az anyag belépésénél nagy a keresztmetszethez tartozó kerület és kicsi a keresztmetszet. Alul a sűrítmény és pára kilépésénél nagy keresztmetszethez kis kerület tartozik. Így a kilépő oldalon is kellően nedvesített a felület. Az Alfa-Laval cég Convap bepárlója az 1.3.12. ábrán látható. Tartósító technológiai eljárások 90 1.3.12. ábra - Az Alfa-Laval cég (Svédország) Convap típusú bepárlójának vázlata. A) működési vázlat; B) a bepárlótest keresztmetszete. 1. bepárlótest; 2. páraleválasztó; 3. forgó kaparó-szerkezet; 4. sűrítendő anyag belépése; 5. sűrítménykilépés; 6. párák a kondenzátorhoz; 7. a fűtőgőz belépése; 8. a kondenzvíz eltávozása; 9. kaparókés; 10. a hőcserélő henger köpenye A rendkívül finom felületű acélhenger belsejébe jut a sűrítendő anyag, amelyet megfelelő kaparószerkezet távolít el folyamatosan a hőcserélő felületről. A sűrítmény és a párák a páraszeparátorban válnak szét. Az elérhető szárazanyag-tartalom darabos dzsemek esetén 60–70°Bx. A hőátbocsátási tényező elérheti a 3200 W ⋅ m–2 ⋅ K–1 értéket is. Üzemi hőfoka 49–66 °C között van, ezért kíméletesen dolgozó végsűrítőként, vagy önmagában is használható. Az Alfa-Laval cég Centritherm bepárlójában a gyorsan forgó tányérköteg belső felületére jutó híglé tizedmilliméter vastagságú filmet alkot a felületen, amelyből az eltávozó vízgőz a tányérköteg közepén, a sűrítmény a tányérköteg szélén levő térből hámozócső útján távozik. A fűtőgőz a duplafalú tányérok belsejében van. Főleg hőérzékeny trópusi és színes gyümölcsök sűrítésére használatos. Üzemi hőfok 50 °C. Maximális látszólagos viszkozitás 20 Pa ⋅ s. A legnagyobb teljesítmény 5000 kg ⋅ h–1 vízelpárologtatás, az elérhető koncentráció 70–72°Bx. A forgó fűtőfelületű bepárló (Wurling-bepárló) elsősorban nagy viszkozitású, darabos termékek kíméletes bepárlására alkalmas (zöldség-, gyümölcsvelők, paradicsom 38–40 refr.%-ig, dzsemek stb.). A forgó, spirális alakban kiképzett csőből álló fűtőfelület miatt igen jó hőátadást tényezők érhetők el. Általában végsűrítő fokozatként használják. Ezt a megoldást alkalmazza egyes bepárlóiban a Manzini cég (Olaszország) a paradicsomsűrítő végső fokozatában. A parciális kondenzáció elvén működő aroma-visszanyerők alapelve, hogy az aromatartalmú párákat, ill. azok meghatározott százalékát két-három egymást követő, egyre hidegebb kondenzátorban lecsapatják, így azokat 1:75 és 1:1000 közötti töménységre lehet hozni. Tartósító technológiai eljárások 91 Az Alfa-Laval cég Par típusú aroma-visszanyerőjénél a zárt egységben két felül nyitott lemezes hőcserélő van. Az alsóban történik az elpárologtatás, a felsőben a felszálló aromatartalmú gőzök kondenzálnak. Ez újabb fokozatban megismételhető a kívánt töménység eléréséig. A desztillációs aroma-visszanyerés és töményítés a leggyakrabban használatos eljárás. Ez hőtechnikai szempontból ma a bepárló rendszerek integrált alkotóeleme. A készülékek alapelve közös: valamelyik célszerűen megválasztott sűrítő fokozat páráinak 10–50%-át harangtányéros, töltelékes, esetleg szitatányéros desztilláló oszlopban töményítik be. Fontos, hogy a nem kondenzálódó gázokkal elmenő illékony komponenseket maradéktalanul visszanyerjük. Ez célszerűen olyan töltelékes mosóoszlopban történik, ahol a mosófolyadék a hűtött aromakondenzátum. Ajánlatos a harangtányéros kolonna használata, ui. színes leveknél a jellemző aromakomponensek nagy része az alsó tányérokról vihető el. Kombinált besűrítő-aroma-visszanyerő rendszer látható az 1.3.13. ábrán. Itt az első bepárlótestből jövő párákkal fűtik a második testet és az abban kondenzált aromadús folyadék a második testből távozó párákkal együtt jut töményítő oszlopba. A gázmosó és aromahűtő teszi kompletté a rendszert. 1.3.13. ábra - Az Unipektin cég ( Svájc) kétfokozatú ellenáramú sűrítővel kombinált aroma-visszanyerő és töményítő berendezése. 1. gőzoldalon első bepárló fokozat; 2. gőzoldalon második fokozat, léoldalon első fokozat; 3. páraleválasztók; 4. páravezeték az aromavisszanyeréshez; 5. lemezes hőcserélő; 6. desztilláló oszlop; 7. felületi kondenzátor; 8. aromahűtő; 9. gázhűtő; 10. gázmosó; 11. a híglé belépése; 12. a sűrítmény (aromaszegény) kilépése; 13. a gőzoldali második fokozat párakondenzátumának vezetéke a desztilláló oszlopba; 14. a fenékvíz (luttervíz) kilépése; 15. az aromakoncentrátum elvezetése; 16. nem kondenzálható gázok elvezetése; 17. a fűtőgőz belépése; 18. a hűtővíz kilépése A Schmidt-féle aroma-visszanyerőben újszerű aroma-visszanyerő módszert alkalmaznak. Eddig a vákuumszivattyú záróvizével eltávozhattak bizonyos nehezebben illó aromakomponensek. Most az oszlop külön vákuumszivattyúval rendelkezik, amelynek záróvize maga a cirkulációban levő aromakoncentrátum. A sűrítés során az inert gázok közvetlen érintkezésben vannak az aromasűrítménnyel, így további aromakomponensek kondenzálódnak a zárófolyadékban. Itt azt a hatást használják ki, hogy növekvő nyomással a forrpont növekedése miatt a gőzfázisból a könnyebben illó komponensek kiválnak. Kihozatala olyan, hogy 1 kg aromával 1,3 kg sűrítmény aromásítható vissza. A berendezés visszatartja a színes levek nehezen illó, de jellemző aromakomponenseit is. Tartósító technológiai eljárások 92 A harmadik fokozat légterében 70 °C-on távoznak az aromadús gőzök. Kisebb nyomáson kisebb a parciális gőznyomás, így az aromák koncentráltan – kisebb a forrpont – kerülnek ki a rendszerből és a páraszeparátorban elválasztják a sűrítménytől. Ekkor a párákat két részre osztják: • az egyik áram egy felületi kondenzátoron lecsapódik és az itt keletkező koncentrátumot visszaviszik az egyensúlyi tányérra, • a második részáramot a kihajtó és dúsító szakasz közé vezetik, ahol az, mint fűtőgőz, és mint hordozófolyadék működik. A kolonnát alul gőzzel fűtik. Ez kihajtja a nehezen illó aromakomponenseket is. A felső tányért elhagyó gőzt reflux kondenzátor csapja le és viszi vissza ugyanoda a folyadékot. A dúsított aromát frakcionáltan lehet levenni a felső tányérokról. Az aromadús inert gázok (levegő, CO2 stb.) a gázhűtőbe és mélyhűtőbe kerülnek. A kicsapott aromák a gyűjtőbe jutnak, míg a maradék gázokat a vákuumszivattyú összenyomja, és hűtött gázmosóba viszi. Ma a világszínvonalat kombinált sűrítő és aroma-visszanyerő rendszerek üzemeltetése jelenti. Újabb ismeretek szerint az aromakinyerés meg kell, hogy előzze a derítési műveleteket, ugyanis ezek során jelentős mérvű aromaveszteség lép fel. További előny itt, hogy az aromakinyerés 12–18 Bx-es elősűrítményt eredményez, így a derítéshez kisebb tartálykapacitásra, illetve derítőszer mennyiségre van szükség. A sűrítmények mikrobaszegény körülmények között átmenetileg 8–12 °C-on, tartósabban 5 °C alatt tárolhatók. A minőség megőrzése szempontjából azonban kívánatos a 0–2 °C közötti hőfok. Ez igaz a színes gyümölcssűrítményekre és velőkoncentrátumokra egyaránt. Az aromák tárolása célszerűen 0 °C alatt történhet. A gyakorlatban azonban az aromákat is 0–2 °C között tárolják. 1.3.2. Fagyasztva sűrítés Zöldség-, gyümölcslevek fagyasztva sűrítésekor a gyümölcslevet 0 °C alá hűtjük, ahol a víz tiszta jég formájában kikristályosodik. A jégkristályok elválasztása után visszamarad a sűrítmény. Ezen rendkívül kíméletes szelektív eljárás során a szárazanyag-veszteség max. 0,5 tömeg%. Ez a tény, valamint az, hogy az alacsony hőfokok (–3…–10 °C) miatt gyakorlatilag nincs szín-, aromaanyag-, vitamin- és ízveszteség, ill. nem enzimatikus barnulás, azt eredményezi, hogy a fagyasztva sűrített termék csaknem teljes egészében tartalmazza az eredeti lé minden jellemzőjét, így a koncentrátumok minősége jobb, mint a termikus úton előállítottaké. Az oldat fagyáspontja annál kisebb, minél nagyobb az oldat szárazanyagtartalma. Néhány anyag fagyáspontgörbéjét az 1.3.14. ábra tünteti fel(93) . Tartósító technológiai eljárások 93 1.3.14. ábra - Néhány élelmiszeripari anyag fagyáspontja (T) a vízoldható szárazanyag-tartalom (a, refr. %) függvényében. 1. szacharózoldat; 2. kávékivonat; 3. almalé, 4. szamócalé, 5. ribiszkelé és sűrítménye 1.3.2.1. A fagyasztva sűrítés szempontjából fontos az oldat fázisdiagramja Közismert a kétkomponensű oldat fázisdiagramja, ahol az egyetlen eutektikus pontot a hozzá tartozó tömegtört és hőfok jellemzi. A gyümölcslevek több komponensű oldatok, ezért az oldott komponensek közül az első kikristályosodásához tartozó hőfokot és az összes szárazanyag-tartalomra értelmezett tömegtörtet szokás, mint üzemi eutektikus pontot megadni. Az almalé eutektikus pontja pl. –23…–25 °C és 67–70 refr.%. A gyakorlat számára a legfontosabb a fajlagos entalpia–tömegtört–hőmérséklet–jéghányad közötti kapcsolatot ábrázoló diagram. Az 1.3.15. ábrán egy kétfokozatú fagyasztva sűrítő viszony tüntettük fel, szőlőlé esetére. Tartósító technológiai eljárások 94 1.3.15. ábra - Példa gyümölcslé két lépésben történő sűrítésére a vízkifagyasztás módszerével. A diagram a fajlagos entalpia változását mutatja a 0 °C hőfokú oldatéhoz képest (∆h). X a szárazanyag-tartalom tömegtörtje százalékban kifejezve Az első lépésben ws0 = 0,15 sza. tömegtörttel rendelkező levet –3,5 °C-ra (kb. 50% jéghányad) hűtöttük le. A besűrűsödött létől (ws1 = 0,26) állandó hőmérséklet mellett (–3,5 °C) elválasztottuk a jeget. A ws1 összetételű léből –7,2 °C-ra lehűtve (kb. 50% jéghányad), majd a jégtől elválasztva kb. 40% szárazanyag-tartalmú sűrítményt nyertünk (ws2 = 0,4). A kifagyasztás célszerű mértéke 45–55% jéghányad. Ennél nagyobb értékek esetén a kristálykása már nagyon nehezen szivattyúzható(43). A szokásos szárazanyagtartalom fagyasztva sűrítéskor max. 45–50%. Felette jelentősen megnő a szárazanyag-tartalom veszteség és a látszólagos viszkozitás is. A kristályosítási folyamat két fő szakaszra osztható: 1. Kristályképződés, 2. Kristálynövekedés Az első szakaszban (spontán kristályképződés) különféle méretű kristályok keletkeznek. A folyadék–kristály elválasztási folyamat hatékonysága a kristálymérettől és annak egyöntetűségétől függ. A kristályméret függvénye a szárazanyag-tartalomnak, a közepes tartózkodási időnek és a túlhűtés mértékének. Az ún. „második generációs” kristályosítók olyanok, hogy a kristályképződési és kristálynövekedési szakasz külön egység. Tartósító technológiai eljárások 95 A képződési szakaszban tényleges hőelvonás van, míg a növekedési szakasz adiabatikus körülmények között megy végbe, kihasználva azt a termodinamikai jelenséget, hogy a kisméretű kristályok kisebb olvadási hőmérséklettel rendelkeznek, mint a nagyméretűek. Így a nagyobb kristályok magukra fagyasztják az olvadó kisebbeket, azaz azok rovására növekednek(114, 116) . Fontos, hogy a kristályképződést gátló anyagokat, pektint, fehérjét és egyéb kolloidális részecskéket el kell távolítani a megfelelő üzem érdekében. A kristály–folyadék rendszer elválasztása történhet mechanikus úton (prés, centrifuga), vagy mosóoszlop segítségével. Az 1.3.13. táblázatban megadtuk a különféle elválasztási eljárások során adódó átlagos szárazanyag-veszteségeket Az I. és II. rendszerből hiányzik a kristálynövelő egység, azaz az átlagos kristályméretek kicsik. A táblázatból látható, hogy a veszteségek nagysága függ a kristálymérettől és az elválasztás módjától. 1.3.13. táblázat - Szárazanyag-veszteségek különféle fagyasztva sűrítő berendezésekben A rendszer jele Kristályméret (μm) Közepes tartózkodási idő (min) Elválasztás módja Sza.-veszteség (a jéggel távozó) kg ∙ kg–1 I 100; kicsi 5 jégprés 0,13 II 100; kicsi 5 szűrőcentrifuga 0,08 III 150; nagy 180 szűrőcentrifuga 0,02 IV 150; nagy 180 mosóoszlop 0,002 1.3.2.2. Fagyasztva sűrítő berendezések A fagyasztva sűrítő berendezések közül a GRENCO-féle mosóoszlopos fagyasztva sűrítőt ismertetjük (1.3.16. ábra). Tartósító technológiai eljárások 96 1.3.16. ábra - Grenco rendszerű fagyasztva sűrítő elvi sémája. 1. kapart felületű hűtő; 2. kristálynövelő egység; 3. mosóoszlop; 4. perforált dugattyú; 5. fűtés; 6. expanziós edény; 7. betápláló szivattyú; 8. keringtető szivattyú; 9. a gyümölcslé belépése; 10. a hűtőközeg belépése; 11. a sűrítmény kilépése; 12. a megolvadt jég kilépése A kellően kezelt tükrös lé a kapart falú hűtőben (1) kifagy, majd az adiabatikus tartályban (2) megtörténik a kristálynövekedés. A perforált lemezen a jégmentes sűrítmény visszacirkulál a hűtőbe, ameddig a kristálykása a kívánt koncentrációt el nem érte. Ezt követően a mosóoszlopba (3) jut, melynek első részén perforált dugattyú mozog fel-le. Itt lép be a kristálykása. Az oszlop feltöltése után a dugattyú felfelé mozog. A folyadék állapotú sűrítmény perforált fenékrészen át távozik, míg a jégkristályok a kolonna teteje felé mozognak. Ott egy kaparószerkezet és egy hőcserélő gondoskodik azok felolvasztásáról. A sűrítmény az expanziós edényen (6) át távozik. A berendezések 3–4 fokozat esetén 15–20 t ⋅ h–1 vízeltávolításra alkalmasak, kis energiaigény mellett. Az eljárás során a sűrítményveszteség max. 0,2%. Pelt adatai alapján(117) Hidegkúti(34) szerkesztette meg azt az ábrát, amelynek alapján a fagyasztva sűrítők és termikus sűrítők gazdaságos üzemeltetési határai meghatározhatók (1.3.17. ábra). Tartósító technológiai eljárások 97 1.3.17. ábra - Különböző besűrítési eljárások relatív energiaköltségei (r) az elektromos energia árára vonatkoztatott gőzár (R) függvényében, r = 1 t víz elvonásának gőz + elektromos energia költsége, osztva az 1 t gőz költségével. R = 1 t gőz ára, osztva 1 kWh elektromos energia árával. 1. 4 fokozatú ellenáramú kifagyasztásos sűrítő (wS = 0,33), 2. 4 fokozatú, mint az 1 jelű (wS = 0,66), 3. 3 fokozatú termikus, 4. 4 fokozatú termikus, 5. 3 fokozat + gőzsugár kompresszor, 6. 6 fokozatú termikus, 7. 3 fokozat + mechanikus párakompresszor A fagyasztva sűrítést jelenleg általában hőérzékeny, drága termékeknél használják (citrusfélék, málna, szamóca, ananász stb.), de elterjedése egyéb termékekre is várható. Érdekes alkalmazási területe az aromasűrítés. Itt már ma is versenyképes a termikus bepárlókkal kombinálva. 1.3.3. Fordított ozmózis (hiperszűrés) (reverse osmosis, counter osmosis = RO) Híg oldatok ozmózisnyomása a (1.3.12.) összefüggésből számítható, az anyagmennyiség-koncentráció számításánál (kmol ⋅ m–3) azonban a disszociáció révén képződő ionok számát kell figyelembe venni. Gyümölcs- és zöldséglevekhez használható az (1.3.8) empirikus formula is. Az 1.3.18. ábra néhány vizes oldat ozmózisnyomását mutatja az oldott anyag tömegtörtjének függvényében. Tartósító technológiai eljárások 98 1.3.18. ábra - Néhány vizes oldat ozmózisnyomása (π) a szárazanyag-tartalom tömegtörtjének (ws ) függvényében. 1. NaOH-oldat; 2. NaCl-oldat; 3. glükóz-, fruktózoldat; 4. szacharóz-, laktózoldat; 5. fehérjék A hőmérséklet, bár növeli az ozmózisnyomást, de a szűrési ellenállás csökkentése révén (mivel csökken a víz viszkozitása) nő a víz (permeátum) tömeg- vagy térfogatárama(74). A polarizációs hatás csökkenthető a sűrítmény oldalon az áramlás turbulenciájának növelésével. Az oldószert (vizet) áthajtó nyomáskülönbség úgy deformálhatja a membránt, hogy annak fajlagos ellenállása aránytalanul nő. A membránok kiszűrik a mikrobákat is, ezek feldúsulnak a sűrítményben, ill. az azzal érintkező felületükön (ugyanakkor mikrobamentes vizet kapunk). Ezért időnként a membránokat fertőtleníteni kell. A híglé előzetes mikrobamentesítő szűrése, vagy sterilezése (HTST eljárás) elengedhetetlennek látszik. A polarizáció hatása számítással is figyelembe vehető. Merson(69) jelentős eltérést kapott azonos nyomáskülönbséghez (Δp) tartozó tömegáramok között szacharóz oldat 10-ről 20%-ra történő töményítésénél, amikor a polarizációt kiküszöbölte, ill. az fellépett. A nagy ozmózisnyomás miatt a fordított ozmózist gyümölcslevek elősűrítésére használják max. 30 refr.%-ig. Kétségtelen, hogy elvileg ez a legkevésbé energiaigényes besűrítési módszer (vö. az 1.3.1.1 ponttal). Az 1.3.19. ábra egy kétlépcsős RO-rendszert mutat. A rendszer fokozatszáma 7–8 is lehet, az igényektől függően. Fajlagos energiaigény: 1 kWh-val 100–200 kg víz távolítható el. Tartósító technológiai eljárások 99 1.3.19. ábra - Kétfokozatú, a fordított ozmózis (RO) elvén működő berendezés elvi sémája. 1. az első sűrítő fokozat; 2. második sűrítő fokozat; 3. cirkuláltató szivattyúk; 4. nagy nyomású betápláló szivattyú; 5. nyomásszabályozó szelep; 6. a sűrítendő anyag (pl. paradicsomlé) belépése; 7. a sűrítmény kilépése; 8S a permeátum (víz) távozása 1.3.4. Ozmózisos vízelvonás darabos növényi nyersanyagokból Az eljárás alapjai a 2.4.3.4. pontban találhatók. Lényege az, hogy a tisztított, megfelelően darabolt nyersanyagot még a sejtek denaturációja előtt hipertóniás oldatban kezelik. Így víz lép ki a szövetekből és azok szárazanyagtartalma megnő. Kutatási szinten régóta foglalkoznak az eljárással(126, ..., 130). Kezelőoldatként hipertóniás szacharóz-, invertcukor-, NaCl- és egyéb oldatokat használtak. A nyersanyag szárazanyag-tartalmát az eredeti kb. 2–3-szoros értékére szokás növelni, így a víztartalomnak mintegy 55–75%-a távolítható el. A további víztartalom-csökkentés hagyományos (atmoszférikus vagy vákuumos) szárítással, vagy liofilezéssel történhet. Rendkívül energiatakarékos eljárás, nagy helyigénnyel, mivel a kezelés több órát vesz igénybe. Az eljárás ott gazdaságos, ahol a kezelőoldat (pl. cukoroldat) többszöri felhasználás után egyéb célra hasznosítható. Mivel a kezelőoldat hígul, ezért azt sűríteni kell, szintén energiatakarékos úton. Újabb eljárás szerint a gyümölcsöt saját sűrítményével kezelik(127) . 1.4. Vízelvonás szárítással 1.4.1. Xero- és ozmo-anabiózis A mikroorganizmusok működése csakis olyan élelmiszerekben lehetséges, amelyekben elegendő víz áll rendelkezésünkre. Az egyéb romlási folyamatok is többkevesebb vizet igényelnek. Kézenfekvő tehát az élelmiszerek tartósítása víztartalmuk csökkentésével. Mielőtt a vízelvonás főbb módjait ismertetjük, vizsgáljuk meg élelmiszereink víztartalmát, hogy lássuk, melyek azok az élelmiszerek, amelyeknek víztartalma elég kicsi ahhoz, hogy tartósak legyenek, és melyek azok, amelyekből a vizet el kell vonni a tartósításukhoz. Néhány élelmiszer víztartalmát az 1.4.1. táblázatban mutatjuk be. A táblázatból látható, hogy a nagy víztartalmú élelmiszerek elsősorban a zöldségek és gyümölcsök (víztartalmuk 85–97%), továbbá a tej és a húsok (víztartalmuk 35–89%). Tartósító technológiai eljárások 100 1.4.1. táblázat - Néhány élelmiszer víztartalma Élelmiszer Víztartalom, % Kristálycukor 0,05–0,15 Nyers szalonna 1,8–20,0 Szójaliszt 6–8 Száraztészta 11–14 Búzaliszt 12–16 Lencse 16–17 Szárazbab 22–23 Kövér sertéshús 34–35 Marhahús 50–70 Fokhagyma 65 Sovány sertéshús 70–74 Szilva 85–86 Tej 86–89 Káposzta 92–93 Paradicsom 94–95 Hámozott uborka 97–98 A zöldség és gyümölcs ehető része olyan növényi sejtekből felépülő szövet, amelyben a szilárdnak tekinthető sejtfalak magukba zárják a folyékony sejttartalmat, amely sokszorosát, rendszerint 20–50-szeresét teszi ki a sejtfalak tömegének. A zöldség és gyümölcs ehető részeinek sejtnedve kinyerhető, belőle sejtfalfoszlányokat is tartalmazó rostos lé, vagy pedig minden lebegő résztől mentes oldat, szűrt lé gyártható. Az állatok húsa is sejtekből épül fel, a sejtfal helyett azonban vékony sejthártya határolja, amely a citoplazma tömörülésének tekinthető. A hús sejtjei sokkal több fehérjét és zsírszerű anyagot tartalmaznak, mint a zöldség és gyümölcs ehető részei. A fehérjék kolloid oldatban, a zsírcseppben emulzióban vannak. A vízelvonás eljárásainak egyik csoportját besűrítésnek hívjuk és ezt az 1.3. pontban ismertetjük. A víz elpárologtatásának másik módja a szárítás. A darabos, pépes vagy folyékony termékkel érintkező meleg levegő képes annak felületéről vizet felvenni abban az esetben, ha a levegő relatív páratartalma kisebb, mint a termék felületén levő, vízgőzzel telített levegő relatív páratartalma. Ha a szárításra kerülő termék felületével érintkező levegő folyamatosan cserélődik, a frissen odakerülő levegő páratartalma kisebb, a távozó levegő páratartalma pedig a szárítmányból felvett vízmennyiséggel nagyobb, eltávolítható a szárításra kerülő termék víztartalmának jelentős része. Tartósító technológiai eljárások 101 A zöldség- és gyümölcsdarabok, a hússzeletek és a hal szárítása a szabadban ősidők óta alkalmazott eljárás, az ún. aszalás. Az élelmiszerek szárítása mesterségesen felmelegített levegővel, szabályozott körülmények között a dehidrálás. A konzerviparban elsősorban a darabolt zöldségeket dehidrálják (hagymaszelet, sárgarépa-, pasztinák-, zellerkockák stb.). A szeletelt fűszerpaprika dehidrálásával állítják elő a paprika félterméket, majd a paprika port. Az iparban megfelelően formált tészta (metélt, makaróni stb.) dehidrálását is végzik. Porlasztva dehidrálják a paradicsomlevet, amelyet előzetesen bepárlás útján sűrítettek, ily módon paradicsomport gyártanak. Hasonló technikával készül a tejpor. A vákuum-szárítás jelentősége, növekvő szerepe A víztelenített élelmiszerek gyártása világszerte gyors ütemben fejlődik. A különböző instant készítmények előállítása révén a minőség növelése, a választék bővítése, a feldolgozási fok növelése, a termékszerkezet korszerűsítése érhető el. Az iparilag fejlett országokban, nagy mennyiségben állítanak elő különböző gyümölcsből, zöldségből, tejből, joghurtból, savóból, tojásléből, mézből, kávéból, sörből szárított élelmiszereket, illetve instant termékeket. A termékskála végtelenségig bővíthető. Különösen megnőtt a fogyasztói igény a szintetikus üdítőitalok helyett az eredeti gyümölcsökből készített, a gyümölcsre jellemző ízt, aromát és biológiailag értékes komponenseket tartalmazó instant gyümölcsporok iránt(54, 55) . A kifejlesztett eljárással a natúr gyümölcsporokon túlmenően, tetszés szerinti mennyiségű hordozóanyagot tartalmazó gyümölcsporok is előállíthatók. A hordozó anyag messze nem éri el a más technológiában szükségesen használt mennyiségét, arányát. Lehetőség nyílik a tetszés szerinti rosttartalmú portermék előállítására is. Ellenben külön kategóriát képeznek az igen nagy mennyiségben gyártott, gyümölcspor néven forgalmazott, gyümölcsöt egyáltalán nem tartalmazó ivóléporok. Az ide tartozó termékeknek biológiai értékük gyakorlatilag nincs, csak élvezeti értékről beszélhetünk. Másik fontos tulajdonságuk – amely részben a tárolhatósággal is összefüggésben van – a sokrétű felhasználási lehetőség: • cukrászati fagylaltporok, krémek • édesipari termékek gyártása (töltelékes termékek) • tej- és sütőipari termékek gyártása (tej, joghurt, sütőipari termékek ízesítése) • üdítőitalok, ivólé készítése (gyümölcsital-porok, koktélporok) A felhasználási lehetőségeknek kis túlzással, csak a fantázia szab határt. A nemzetközi tendenciákat figyelembe véve számolni kell a nagy biológiai értékű termékek iránti kereslettel. A besűrített pl. bepárolt folyadékokban az oldott anyagok koncentrációja megnő, ezzel megnő az ozmózisnyomás is, oly mértékben, hogy minden életműködést lehetetlenné tesz, ez az ozmo-anabiózisos eljárások egyik megoldása. Ily módon tartósított termék pl. az almasűrítmény. A folyékony élelmiszerek ozmózisnyomása oly módon is növelhető, hogy száraz adalékanyagokat, pl. cukrot oldunk lében mindaddig, amíg szárazanyagtartalma, és ezzel ozmózisnyomása nem biztosítja a tartósságot. Az ozmo-anabiózis ilyen megoldásának példája a gyümölcsszörp-gyártás. A bepárlás és a cukorral való dúsítás kombinációja a gyümölcsízek, illetve dzsemek gyártása. A dehidrált termékek, ha helyesen készültek, víztartalma oly kicsi, hogy rajtuk semmiféle mikroba nem szaporodhat el. A tartósításnak ezt a módját xero-anabiózisnak nevezzük. Tartósító technológiai eljárások 102 1.4.2. Az élelmiszerek vízállapota 1.4.2.1. A víz az élelmiszerekben Az élelmiszerek leggyakoribb nedvesítő közege a víz, szárításkor ennek részleges eltávolítása a cél. A víz az élelmiszerekben különböző kötöttségi formákban van jelen. A vízmolekulában a két hidrogén- és az oxigénatom egyenlőszárú háromszög alakban helyezkedik el, a molekula erősen poláros. Az egyes molekulák a jég- és folyadékfázisban hidrogénkötéssel egymáshoz kapcsolódnak, ez bizonyos rendezettséget eredményez. A víz más hasonló anyagokhoz hasonlítva rendhagyó tulajdonságokat mutat. Sűrűsége +4 °C-on a legnagyobb, a folyadék fajhője kétszerese a jégének, hőtágulásának és viszkozitásának szélsőértéke van, párolgáshője pedig többszöröse a hozzá hasonló anyagokénak. A folyadékfelszín molekuláinak kötései felületi és belső szomszédai irányában jönnek létre. Ennek eredménye a felületi feszültség néven ismert fizikai jelenség, amely a felületi hártya egységnyi hossznak munkavégző képességét jelenti. Ha a folyadék és a vele érintkező szilárd fal molekulái között erősebb kötés alakul ki, mint a folyadék szomszédos molekulái között, akkor a folyadék nedvesíti (víz–üveg), ellenkező esetben nem nedvesíti (higany–üveg) a felületet. Pórusos anyagok kapilláris járataiban a felületi feszültség létesíti a makro- és mikrokapilláris kötést. Az előbbinél az egyenértékű járatátmérő nagyobb 10–5 cm-nél, az utóbbinál kisebb(137) . Az élelmiszerek alkotóelemei különböző módon kapcsolódhatnak a vízzel. A legerősebb kötési mód a kémiailag kötött víz. Ebben a formában a víz meghatározott arányban, rendkívül erősen kapcsolódik az élelmiszer szerves vagy szervetlen vegyületeihez. A kémiailag megkötött víz beépül az, adott molekula szerkezetébe, eltávolítása igen nagy energiát igényel, ekkor az élelmiszer állapota teljesen megváltozik(133, 134); fizikai-kémiai úton kötődik a kristályvíz (pl. alfa-d-glükóz monohidrátban). Ezeknél gyengébb kötési móddal kapcsolódik az adszorpciós úton megkötött víz. Ekkor az élelmiszer hidrofil kolloidjai hidrátburok formájában tartják maguk körül a vizet. Az ilyen módon kötött víz jelentősen befolyásolja az adott molekulák struktúráját, eltávolítása nagy energiát igényel, ilyenkor az élelmiszer eredeti szerkezetét visszanedvesítéssel már nem minden esetben lehet visszaállítani. Megjegyzendő, hogy az adszorpciós víz teljes, vagy részleges eltávolítása (esetleg átrendeződése, pl. dielektromos szárításkor) a különböző élelmiszereknél igen eltérő változásokat létesít. Az élelmiszerek bizonyos körében nagy jelentőségű az ozmotikusan kötött víz. A féligáteresztő hártyákkal elválasztott terekben levő eltérő koncentrációjú és moláris tömegű oldatok ozmotikus egyensúlyban vannak. A víz eltávolítására az egyensúlyt fenntartó erők befolyással vannak. Az élelmiszerek szárítása a különböző formában és erősséggel kötött víz eltávolítását jelenti. A víz eltávolításának mértéke és módja a kötési formának megfelelően átalakítja az élelmiszer szerkezetét, meghatározza a visszanedvesített szárítmány jellegét. A különböző vízkötési formák közül a legerősebb a kémiai, fiziko-kémiai, utána az adszorpciós, ozmózisos, majd a mikro- és makro-kapilláris, végül a nedvesítő víz. Szárításkor az élelmiszerekből először a leggyengébben kötött víz távozik, majd a nedvességtartalom csökkenésével az egyre több energiát igénylő erősebb kötések felbontására kerül sor. A szárítástechnikában és ezen belül az élelmiszerek szárításánál létezik a szabad és kötött víz fogalma. A szabad víz eltávolításakor még nem változik jelentősen az anyag jellege szárításkor és az azt követő visszanedvesítéskor. A kötött víz eltávolításához, nagyobb kötési energiáinak felbontásához már lényegesen több energiabefektetésre és különleges eljárásokra van szükség. Tartósító technológiai eljárások 103 1.4.2.2. Az egyensúlyi állapotok Nedvességet tartalmazó anyagot zárt légtérbe helyezve, az anyagból vízmolekulák lépnek át a gáztérbe, ott levegő-vízgőz elegyet alkotnak, ugyanakkor a gáztérben levő vízgőz molekulái megkötődnek az anyag felületén, nedvesítve azt. Bizonyos idő elteltével az anyagon megkötődő és kilépő molekulák száma egyenlővé válik, ekkor beáll a gáztér és az anyag szorpciós egyensúlyi állapota. A gáztér állapotát a víz–gőz parciális nyomása és a telítési parciális nyomás hányadosa, a vízaktivitás jellemzi. A vízaktivitásból képezhető az anyag egyensúlyi relatív páratartalom értéke, rövidítve ERP-j e. , ERP = av ⋅ 100. Az anyag állapotát nedvességtartalma jellemzi, ez 1 kg szárazanyagra jutó víztartalom kg-ban. Befolyásolja az egyensúlyt a tér hőmérséklete. A tényezők közötti függvénykapcsolat ismerete szárítástechnikai szempontból döntő fontosságú, mivel ennek ismerete alapján jelölhető ki az a levegőnedvességi állapot, amely az elérni kívánt végnedvességhez a szárítás hőmérsékletén tartozik. A három állapotjelző közötti kapcsolat háromféle síkbeli ábrázolást tesz lehetővé. 1. A szorpciós izoterma az anyagnedvesség és vízaktivitás függvényét ábrázolja állandó hőfokon. 2. A szorpciós izobár a hőmérséklet és anyagnedvesség függvénye állandó ERP esetén. 3. A szorpciós izosztera a hőmérséklet függvényében ábrázolja a vízaktivitást állandó nedvességű anyagra. A szárítástechnika leggyakrabban a szorpciós izotermákat alkalmazza. A szorpciós izotermák megállapítása mérések útján, vagy elméletileg történik. Az elméleti modellezéssel azok bonyolultsága miatt jelen jegyzet nem foglalkozik. Tartósító technológiai eljárások 104 1.4.1. ábra - Élelmiszerek szorpciós izotermái 1.4.2. ábra - Mérőkészülék működési elve szorpciós izoterma felvételéhez Tartósító technológiai eljárások 105 Az élelmiszerek szorpciós izotermáinak méréses meghatározására több módszer lehetséges. Az egyik módszernél zárt légtérbe helyezve az ismert nedvességtartalmú anyagot, elektronikus úton – az egyensúly beállásakor – mérik a légtér relatív páratartalmát, amely ekkor megegyezik az ERP-vel, és a hőmérsékletet. Ilyen berendezések a SINA és a ROTRONIC készülékek. Az azonos hőmérsékleten mért különböző nedvességtartalmú anyag fölötti térben beálló egyensúlyi légnedvesség értékei adják az anyag szorpciós izotermáját. Más módszerek esetében állandó relatív páratartalmú légteret állítanak elő, vagy telített levegő hűtésével és fűtésével, vagy exszikkátorban más-más sókristályok elfolyósításával. A légtérbe helyezett anyag nedvességtartalma az egyensúly beálltával állandósul, a tér hőmérsékletén mért relatív páratartalom és anyagnedvesség értéke lesz a szorpciós izoterma egy pontja(138, 140, 142) . A szorpciós izoterma lefutása eltérő szárításkor és nedvesedéskor. Ha felvételekor nedves anyagból indulunk ki és azt szárítjuk, akkor a deszorpciós izotermát kapjuk. Ha abszolút száraz anyagot nedvesítünk vissza, és így végezzük el a mérést, kapjuk az adszorpciós izotermát. A két görbe közötti eltérés a szorpciós hiszterézis. 1.4.3. ábra - A szorpciós hiszterézis jelensége Tartósító technológiai eljárások 106 1.4.4. ábra - Tárolási feltételek meghatározása szorpciós izotermából A gyakorlat számára rendkívül fontos az anyag szorpciós izotermáinak ismerete. Ennek birtokában állapítható meg pl. szárításkor az a levegő állapot (hőfok, rel. páratartalom), amely biztosítja az előírt végnedvességű terméket. Megadja, hogy az adott nedvességtartalmú szárítmány tárolásakor mekkora hőfok és relatív páratartalomnál következik be visszanedvesedés és romlás. Továbbá nagy jelentősége van a szárítás menetének számításakor, valamint jelentős következtetéseket lehet levonni az anyag száríthatóságára, a nedvesség kötéserősségére, tárolhatóságára vonatkozóan. Ha az anyag szorpciós izotermáján magas av értékhez alacsony nedvességtartalom tartozik, az anyag erősen higroszkópos, szárítása kíméletesen, csak klimatizált térben, vagy vákuumban lehetséges (pl. húsliszt, paradicsompor). Azoknál az anyagoknál, amelyeknél alacsony av értéknél is magasabb nedvességtartalom található (pl. gyümölcsök), alkalmazhatók a száraz levegős „aszalási” eljárások is. 1.4.2.3. Az élelmiszerek vízaktivitása és a romlás közti kapcsolatok A mikroorganizmusok szaporodásáról és pusztulásáról eddig elmondottak a nagy vízaktivitású élelmiszerekre vonatkoznak. Az élelmiszerek romlását okozó jellegzetes mikroorganizmusok közül a legnagyobb vízaktivitást igénylik a baktériumok, ezeknek általában av = 0,95 szükséges az életműködésükhöz. Az élesztők életműködése 0,88 és 0,95 vízaktivitás között normális. A penészek és egyes halofil baktériumok működéséhez 0,74–0,88 vízaktivitás felel meg. (Ezért penészedik meg minden élelmiszer a 80–85% rel. páratartalmú, ún. nedves lakásokban.) Az élesztők egyik csoportja, az ozmofilok életműködése 0,69– 0,74 vízaktivitás között is lehetséges. Néhány különösen szárazságtűrő xerotoleráns (xerofil) penészgomba-törzs 0,65–0,69 vízaktivitáson is képes bizonyos életműködésre. A 0,65-nél kisebb vízaktivitásnál kivételesen ozmofil élesztőtörzsek még működnek, 0,60 vízaktivitás az életműködés alsó határa. Tartósító technológiai eljárások 107 A vízaktivitás jelentős azért is, mert a mikroorganizmusok hőpusztulására is hat. Az általunk tanulmányozott hőpusztulási sebességek nedves melegre, vagyis nagy vízaktivitáson való hevítésre vonatkoznak. Pl. az egyik legjelentősebb patogén baktérium, a Clostridium botulinum hőpusztulási ideje a tízszeresére nő, ha a közeg vízaktivitása, amelyben hőkezeljük, 0,99-ről 0,75-re csökken, a 0,84-nél is még négyszeres. Az élelmiszerek romlását okozó biokémiai folyamatok közül a növényi szövetek saját enzimjeinek működése függ erősen a vízaktivitástól. Az enzimműködés legnagyobb intenzitású 0,90 vízaktivitásnál, gyorsan csökken kb. 0,75-ig, ennél kisebb vízaktivitásoknál is lassan tovább csökken és kb. 0,4 vízaktivitásnál a legkisebb. Az enzimek hőpusztulása szintén függ a vízaktivitástól, sebessége csökken a kisebb vízaktivitással (kb. 0,5 vízaktivitásnál a hőpusztulási idő kb. 1000- szerese a 0,99 vízaktivitásnál fennálló értéknél). 1.4.3. A szárítás technológiája 1.4.3.1. A vízeltávolítás alapjai A nedves anyagok szárítása, vízaktivitásának csökkentése az anyagban kötött víznek a környezetbe való elpárologtatását jelenti. A kötési energiák felszabadítása, a fázisváltozási hő közlése energiabefektetést igényel. A szárítás energiájának jellege szerint megkülönböztethető konvektív (meleg levegő), kontakt (fűtött felület), sugárzásos (infravörös sugarak), gerjesztéses (mikrohullám) szárítás. Konvektív szárításnál a felmelegített alacsony páratartalmú levegő érintkezik a nedves anyaggal, amelyből a nedvesség annak felszínére vándorol, és ott átlép a szárító levegőbe. A meleg levegő feladata a szükséges hőmennyiség közlése az anyaggal, a szárítási potenciál létesítése és a nedvesség elszállítása. Kontakt szárításkor a fűtött felületről vezetéssel terjedő hő az anyagból a környezetbe párologtatja el a nedvességet. Infravörös szárítás esetén a sugárzótestről, amely lehet izzólámpa, izzított fém, vagy kerámiatest, közvetítő közeg nélkül terjed a hő a szárítandó anyagra. A módszer jól alkalmazható vákuumszárításnál, igen kicsiny méretű, vagy aprított anyag esetén(143) . Gerjesztéses hőközlésnél az erősen polarizált molekulákból álló anyagok a gerjesztő tér energiáját elnyelik, a szárítás hőenergiája az anyagban „képződik”. Ezzel a módszerrel rendkívül gyorsan és kíméletesen kezelhetők folyadékok, pasztaszerű és erősen aprított anyagok. A hőközlés módjával nincs összefüggésben, de hőérzékeny anyagoknál alacsony nedvességtartalom esetén alkalmazzák a vákuumban történő szárítást. A vákuumtérben, mivel nincs közvetítő közeg, a konvektív hőközlési mód nem alkalmazható. 1.4.3.2. Nedvességvándorlás az anyagban Ebben a fejezetben az élelmiszeriparban legelterjedtebb szárítási mód, a konvekciós, meleglevegős szárítás leírásával foglalkozunk. A többi eljárásnál a szárítás folyamata részben hasonló elvek alapján játszódik le. Nedves anyagból, ha azt ERP-jénél alacsonyabb relatív páratartalmú légtérbe helyezzük, nedvesség adódik át az anyag felületéről a szárító közegbe. A nedvesség tömegárama (kg/s): qm = βy ⋅ (Ys – Yg) ⋅ A Tartósító technológiai eljárások 108 βy = gázoldali anyagátadási tényező (kg/m2 s) Ys , Yg = levegő abszolút páratartalma az anyag felületén és a levegőben (kg/kg) A = a felület (m2 ). Ezzel egy időben a nedvességtartalom az anyagban csökken, ez azt jelenti, hogy a víz az anyagban az alacsonyabb nedvességtartalmú hely felé vándorol, vagy magában az anyagban, vagy annak felületén gőz halmazállapotúvá válik, ez a gőz a felületre vándorol, és onnan átlép a légtérbe. A nedvesség vándorlását bizonyos anyagokban, pl. gélekben a víznek az adott anyagban történő diffúziós áramlása okozza. Ezt a diffúziós áramlást az anyag nedvességkülönbsége, mint hajtóerő idézi elő. Az élelmiszerek többsége kapilláris–kolloid pórusos anyag, melyekben egyidejű folyadék–gőz nedvességmozgás jöhet létre. Ennek a mozgásnak a jellege, iránya, az egyes irányokban vett értéke függ a kapillár-pórusos szerkezettől, a kapillárisok és pórusok alakjától, egymással való kapcsolatuktól. Ez a szerkezet lehet csőszerű hézagok, vagy kis szemcseméretű halmazok rendszere. A kapillár-pórusos szerkezetben elpárologtatott víz gőzdiffúzióval áramlik a felszín felé. Ekkor a mikrokapillárisokban ún. Knudsen-áramlás alakul ki. Ennek tömegárama a makrokapillárisokban létrejövő Poiseuille-áramlásnál nagyságrendekkel nagyobb lehet. Az élelmiszerekben az előzőkben részletezett vezetési formák együttesen jelennek meg, anyagfajtánként és a környezeti paraméterektől függően különböző mértékben játszanak szerepet a nedvességtranszportban. Az ipari számítások részére a különféle nedvességvezetési formákat együtt kezelhetjük, egy effektív (látszólagos) diffúziós együttható segítségével. Az összevont látszólagos diffúziós tényezővel (De , m2 /s) a nedvesség tömegárama (qm, kg/s) állandósult állapotban: A = a nedvesség vándorlás irányára merőleges felület (m2 ) cs = a száraz anyag koncentrációja (kg/m3 ) z = a nedvességvándorlás irányába eső hossz (m) X = az anyag nedvességtartalma, 1 kg szárazanyagra eső vízmennyiség kg-ban. Az összefüggés a Fick 1.-törvényből vezethető le. Nem állandósult állapotban a vízre felírt anyagmérleg másodrendű, nemlineáris, parabolikus differenciálegyenletre vezet, amely a kezdeti és határfelületekkel (pl. anyagátadás a felületen) együtt megadható. Az egyenletek numerikus megoldásával megállapítható a tetszőleges időben vett, hossz szerinti nedvességeloszlás szárításkor(135, 136, 139, 141) . Az 1.4.5. ábrából látható, hogy az anyag egyes pontjaiban a száradás időpontjában mekkora a nedvességtartalom. Tartósító technológiai eljárások 109 1.4.5. ábra - A nedvesség eloszlása síklapban szárításkor. X: az anyag nedvességtartalma t időpontban; Xs : felületi anyagnedvesség; Yg: a levegő nedvességtartalma; Vs : felületi légnedvesség Az anyag felületén a távozó nedvesség az Y”g – Y”s hajtóerő hatására átadással távozik a levegőbe. A felületen található Xs nedvességtartalom és a levegő felületi Ys nedvességtartalma a felület hőmérsékletén érvényes szorpciós izotermához tartozó értékek. Ha Yg értéke egyenlő Ys -sel, a felület száradása megáll, mivel megszűnik a hajtóerő a felszínen. Az anyag hőmérsékletének változása hasonló módon írható le. Amíg az anyag felületének nedvességtartalma elég nagy, az anyag átlaghőmérséklete a felületről történő vízelpárolgás miatt nem változik. Ekkor a szárított anyag hőmérséklete megegyezik a szárítás hőfokán vett nedves hőmérő hőmérsékletével. 1.4.3.3. A szárítás folyamata Az 1.4.6. ábrán látható nedvességeloszlást mutató görbék mindegyike egy-egy időpillanathoz tartozik. Ha az eloszlási görbék átlagnedvességét ábrázoljuk a hozzá tartozó idő függvényében, kapjuk a száradási görbét. Egy adott száradási görbe mindig adott méretű anyagra adott hőfokú, nedvességtartalmú légtérben történő szárításra vonatkozik. A száradási görbét differenciálva kapható a száradási sebességi görbe. A száradási sebesség ábrázolható a száradási idő, vagy az anyag nedvességtartalmának függvényében (1.4.7., 1.4.8. ábra). Tartósító technológiai eljárások 110 1.4.6. ábra - Nedves anyag száradási görbéje. 1. kezdeti nedvességtartalom (Xk); 2. a nedvességtartalom eloszlása t időpontban; 3. átlagos nedvességtartalom t időpontban; 4. végnedvesség; 5. kezdeti szakasz; 6. állandó sebességű szakasz; 7. kritikus átlagnedvességtartalom (Xc ); 8. a csökkenő sebesség szakasza; 9. egyensúlyi nedvességtartalom (Xe ) Tartósító technológiai eljárások 111 1.4.7. ábra - Száradási sebességi görbe az idő függvényében 1.4.8. ábra - Száradási sebességi görbe a nedvesség függvényében A száradási és száradási sebességi görbék több szakaszra bonthatók. Ezek a szakaszok a száradás belső mechanizmusának, a száradáskor bekövetkező változásoknak az eredményei. A szárítás első szakaszában, az ún. kezdeti szakaszban történik meg a hőmérséklet kiegyenlítődése, a nedvességáramlás megindulása. Az ezt követő állandó sebességű szakaszban a nedvességnek a felületre történő áramlása folyamatos, a felület állandóan nedves. A felület kiszáradásának időpontjában mért átlagnedvesség a kritikus nedvesség. A kritikus nedvességtartalom elérése után a száradási sebesség csökken. Amikor az átlagnedvesség eléri a levegő relatív páratartalmához tartozó egyensúlyi nedvesség értéket, a száradás leáll, a száradási sebesség nulla. Tartósító technológiai eljárások 112 Az anyag átlaghőmérsékletének lefutása az 1.4.9. ábrán látható. A szárítás kezdeti szakaszában az anyag hőfoka felveszi a nedves hőmérő hőmérsékletét. Az állandó sebességű szakaszban az anyag hőfoka nem változik, míg el nem éri a kritikus nedvességet. A csökkenő sebességű szakaszban egyre nő az anyag hőmérséklete, a száradás leállásakor megegyezik a szárítólevegő hőmérsékletével. 1.4.9. ábra - Száradó anyag átlaghőmérséklete az idő függvényében Tartósító technológiai eljárások 113 1.4.10. ábra - Az anyag méretének hatása a száradás folyamatára Szárítástechnikai szempontból nagy jelentőségű a szárítandó anyag mérete. Az anyag méretének lineáris változása négyzetesen változtatja a szárítás idejét. A száradási sebesség növelése által csökken a szárítás ideje, nő a készülék kapacitása. A szárítás hőmérsékletének emelése növeli a szárítási sebességet. Ez a módszer azonban csak az állandó sebességi szakaszban eredményes, mivel ekkor a magasabb szárítólevegő hőfok sem okoz még az anyagban nagymértékű hőfokemelkedést. A száradási sebesség növelésének határt szabnak az anyagban kialakuló feszültségek, az oldott sók felületen történő kiválása, a kérgesedés. A felületi nedvességátadást gyorsítja az intenzív légáramoltatás, de ez szintén kéreg kialakulásához vezethet. A szárítási folyamat vezetésének általános szempontjai: a) a felületi vízréteg mechanikus eltávolítása, b) a kezdeti szakaszban magas hőmérséklet és intenzív légáramoltatás, c) a szárítás befejezésekor hosszú ideig alacsony száradási sebességet biztosító hőmérséklet, „csendes” légáramoltatás. 1.4.3.4. A szárítólevegő állapotának hatása a szárítási folyamatra A szárítás helyes vezetése érdekében szükséges azokat a tényezőket is ismerni, amelyek a végtermék minőségét meghatározzák, valamint azokat a körülményeket, amelyek mellett szárításnál felhasznált levegő hőtartalmának a kihasználása a legjobb, s így az eljárás a leggazdaságosabb. A szárítás külső tényezői 1. A szárító levegő hőmérséklete. 2. A szárító levegő nedvességtartalma. Tartósító technológiai eljárások 114 3. A szárítólevegő áramlási sebessége. 4. A szárító levegő áramlási iránya. 5. A szárítás ideje. E tényezőknek szoros kapcsolatban kell lenniük a szárítandó anyag tulajdonságaival (fajtájával, vízállapotával, méreteivel) és az előkészítés módjával. A szárításra felhasznált levegő hőmérséklete az egyik legjelentékenyebb tényező. Azonos feltételek mellett, minél kisebb hőmérsékleten történik a szárítás, annál jobb minőségű végterméket kapnak. A hőmérséklet növekedésével megnő azoknak a kémiai reakcióknak a sebessége is, amelyek az eredeti összetételt és tulajdonságokat megváltoztatják. Emiatt kívánatos, hogy az anyag hőmérséklete a csökkenő sebességi szakaszban 60 °C fölé ne emelkedjék. Az állandó sebességi szakaszban, ahol a tömegátvitel sebessége tart egyensúlyt, a hőátvitellel elérhető a 80–85 °C-os anyaghőmérséklet is. Általában a szárító levegő hőmérséklete 20–25 °C-kal nagyobb, mint az anyag hőmérséklete. A hőmérséklet növekedésének korlátot szab az is, hogy minél nagyobb hőmérsékleteken kerül a meleg levegő a szárítóberendezésbe, annál nagyobb hőmérsékleteken távozik. A meleg levegővel eltávozó hőmennyiség veszendőbe megy, és így az eljárást drágítja. A levegő hőmérsékletének alsó határát több tényező szabja meg. Egyenlő feltételek mellett minél kisebb a levegő hőmérséklete, annál kevesebb hőt képes a szárítandó élelmiszernek átadni. Ebben az esetben az anyagban levő víz párolgása is lassú, ez megnyújtja a szárítási időt. A túl hosszú szárítási idő viszont a szárítóberendezés kihasználását csökkenti, tehát a szárítás gazdaságosságát károsan befolyásolja. A lassú szárítás elején a mikroorganizmusok az életfeltételeiknek még megfelelő mennyiségű nedvességet találnak az élelmiszerben, ezért romlás indulhat meg. Mindezek figyelembevételével a szárításhoz használt levegő hőmérséklete a csökkenő sebességi szakaszban 60 °C-nál kisebb csak kivételesen lehet. A berendezésbe belépő és távozó levegő hőmérséklete közötti különbség annál nagyobb, minél hosszabb utat tesz meg a levegő a szárítóberendezésben, és minél nagyobb anyagfelülettel érintkezik. A korszerű szárítóberendezésekben a két hőmérséklet közötti különbség már nem jelentékeny, mert beépített fűtőtestekkel pótolják a levegő által leadott hőmennyiséget. A hőmérsékletet a szárítandó anyag fizikai és kémiai tulajdonságaihoz alkalmazkodva a szárítás folyamán változtatni kell. Általában a szárítás elején nagyobb hőmérséklettel indulnak, majd fokozatosan csökkentik, s végül hosszabb ideig állandó értéken tartják. A szárításra használt levegő nedvességtartalma. A levegő vízgőz-befogadóképessége a hőmérséklet függvénye és 15 °C hőmérsékletemelkedés hatására kb. megkétszereződik. Azonos körülmények között a szárítólevegő annál több nedvességet képes felvenni, minél kisebb a szárítóberendezésbe való belépésekor a nedvességtartalma. A szárítás akkor a leggazdaságosabb, ha minél több párát visz el a távozó levegő magával. Ebből a szempontból tehát az lenne kívánatos, hogy a berendezésbe a kis relatív páratartalommal érkezzék a levegő és minél nagyobbal távozzék. A végtermék minősége azonban akkor lesz a legjobb, ha a szárítás folyamán a víztartalom csökkenése egyenletes és a felületről elpárolgó vizet az élelmiszer belsejéből áramló víz pótolni tudja. A száradás sebessége a hőmérséklet beállításával is szabályozható, egyes esetekben azonban a megengedett 60–85 °C-os hőmérséklethatár is túl nagy. Ilyen esetekben a szárítás kíméletessége érdekében a szárítóberendezésből távozó meleg és nedves levegőt friss levegővel megfelelő arányban keverve használják fel újra Tartósító technológiai eljárások 115 szárításra. Így mindig azonos, az időjárástól független és a célnak megfelelően kiválasztott relatív nedvességű levegővel dolgoznak, ami a szárítás célszerű vezetését megkönnyíti. Ezen a módon – legalábbis részben – felhasználják azt a melegmennyiséget is, amelyet a fáradtlevegő még tartalmaz. A szárításra használt levegő áramlási sebessége mind a levegő helyes felhasználása, mind pedig a végtermék minősége szempontjából jelentős. Minél nagyobb a levegő hőmérséklete és a hőmérsékletesés, annál gyorsabb a száradás, feltéve, hogy nem következik be kérgesedés. A levegő áramlási sebességét úgy kell beállítani, hogy a levegő mindkét szerepét (az anyag felületén levő víz elpárologtatását és a párák eltávolítását) betölthesse. A két hatásnak azonban megengedett hőmérséklethatárok között kell bekövetkeznie. 1 m/s áramlási sebességű levegőben a száradás sebessége kétszer akkora, mint nyugvó térben. 2 m/s sebességű levegőben a száradás kb. háromszor gyorsabb, mint nyugvó levegőben. A légsebesség növelésének határt szab az anyag fluidizáló képessége. Nagy légsebességnél, 10 m/s felett, a szárító levegő magával ragadhatja az anyagot. Olyan termékek feldolgozásánál, amelyek összetételük miatt az alkalmazható legkisebb hőmérsékletet is nehezen bírják, a szárító levegő sebességét csökkentik. Ezáltal a pára eltávolításának sebessége csökken, a termék párolgása kisebb lesz és a végtermék minősége nem károsodik. Olyan termékeknél viszont, ahol az áru minőségét a hőhatás kevésbé veszélyezteti, az élelmiszerben levő és el nem távolított felső védőréteg miatt, vagy egyes kémiai alkotórészek hatására a víz eltávolítása túl lassú, a levegő áramlási sebességét növelhetjük meg. A levegő áramlási iránya a szárítóberendezésben is különböző lehet: • Friss levegő a szárítóba való belépéskor a nyers termékkel találkozik, a szárítást egyenáramúnak nevezik. Kevésbé gazdaságos, de kíméletes szárítási módszer. • A friss levegő először a legszárazabb terméket, a fáradt, legnedvesebb levegő pedig a legfrissebbet, tehát legnedvesebb anyagot éri, akkor ellenáramú szárításról beszélünk. Az utóbbi esetben az áramlás gyorsabb. Az érzékenyebb termékek feldolgozásánál az egyirányú (egyenáramú) szárítást alkalmazzák. A szárításnál ugyanis a végtermék a legérzékenyebb. A hő okozta károsodások annál könnyebben következnek be, minél kisebb a szárítandó anyag víztartalma. A szárítólevegő akkor a legkíméletesebb hatású, ha minél nagyobb a páratartalma és minél kisebb a hőmérséklete. Ezek a tulajdonságok a fáradtlevegőnél mutatkoznak leginkább, ezért kívánatos, hogy a végtermékkel csak a fáradtlevegő érintkezzék. • A keresztirányú légáramlásnál a szárítólevegő az anyag mozgásirányára merőlegesen halad. A szárítás idejét a nyersanyag és a szárítólevegő a megismert szempontok szerint együttesen szabja meg. A szárítási idő felső határa a gazdaságossági tényező (a szárítóberendezés jobb kihasználása) és a szárítandó anyag romlási veszélyének függvénye. A főzelék- és gyümölcsfélék szárítási ideje nem nyúlhat 6–7 órán túl, helyes irányítás mellett általában a 3 órát sem haladja meg. A szárítási idő alsó határát a termék milyensége és minősége szabja meg. A túl gyors száradás ismertetett veszélyeire való tekintettel nem tanácsos a szárítási időt 2 óránál rövidebbre venni. A száradás sebességére lényeges befolyást gyakorol a szárítandó anyag formája, felületének nagysága és vastagsága. Minél vékonyabb az anyag, annál nagyobb a felülete és annál gyorsabban juthat a nedvesség a belső részekből a felületre úgy, hogy a száradási sebesség görbéje a korábban tárgyalt töréspontot csak a száradási folyamat végén éri el. Ebből következik, hogy érzékeny anyagok is száríthatók nagyobb hőmérsékleten, vékony rétegben, mert így a folyamat ideje lerövidül. Ezt a célt szolgálják pl. a vékonyréteges hengerszárítók. Nagyon kedvezőek ilyen téren a porlasztószárításnál alkalmazott nagyon kicsiny gömbszerű cseppek is. Tartósító technológiai eljárások 116 1.4.4. A szárítás technológiai számításai A számítások alapja az anyagmegmaradás törvénye: a szárítóba belépő anyagok tömegeinek összege egyenlő a szárítóból kilépő anyagok tömegeinek összegével. Folytonos műveleteknél az anyagok tömegáramával számolunk. A szárítandó anyag szárazanyagtartalmának mérlege Jelölések: • az anyag tömegárama: , • az anyag nedvességtartalma: , • az anyag szárazanyagtartalma: (1 – x) (kg/kg), • a szárazanyag tömegárama: qm ⋅ (1 – x). A szárítás művelete a szárazanyag tömegét nem változtatja meg, tehát a szárítóba bemenő szárazanyag (1 index) és a szárítóból kijövő szárazanyag (2 index) mennyisége, illetve tömegárama egyenlő. . A szárítandó anyag víztartalmának mérlege Az anyagban levő víz tömegárama = qm ⋅ x. A szárítandó anyaggal a szárítóba kerülő víz tömegárama egyenlő a szárított anyaggal távozó víz tömegáramának és az elpárologtatott víz tömegáramának összességével: qm1 ⋅ x1 = qm2 ⋅ x2 + qw qw = qm1 – qm2 ahol qw az elpárologtatott víz tömegárama . Tartósító technológiai eljárások 117 A szárításhoz szükséges hőmennyiség számításához legtöbbször az elpárologtatandó víz tömegáramára van szükségünk. . A szárítólevegőnek és víztartalmának mérlege Jelölések: A szárításhoz használt levegő tömegárama qL (kg/s). A levegő víztartalma . A nedves levegőben levő vízgőz tömegárama qL ⋅ Y. A szárítóból kilépő levegő annyi vízgőzt vesz fel, amennyi a szárítandó anyagból elpárolgott (qw), tehát számításukkal a szárítóba belépő levegő tömegáramához hozzá kell adni az elpárologtatott víz tömegáramát. qL1 ⋅ Y1 + qw = qL2 ⋅ Y2 qL1 = qL2 = qL mivel a levegő tömegárama állandó qw = qL (Y2 – Y1) (kg/s). A fajlagos levegőszükséglet (1 kg víz elpárologtatásához szükséges levegőmennyiség) . A fenti összefüggésből látszik, hogy minél szárazabb a bemenő levegő, annál több nedvességet vesz fel, tehát kisebb a fajlagos levegősűrűség. A felhasznált levegő tömegárama a levegőelvezető kürtő méretéből és a levegő áramlási sebességéből határozható meg. qL = v ⋅ A ⋅ ρt (kg/s) Tartósító technológiai eljárások 118 ρt (kg/m3 ) levegőszükséglet a kilépési hőmérséklet és relatív páratartalom függvényében v (m/s) az áramló levegő sebessége. A (m2 ) az áramlási keresztmetszet : (a ⋅ b) stb. A szárítás hőmérlege A szárítási hőmérséklet meghatározza az anyaggal közölt hő mennyiségét, így az elpárolgás mértékét. Továbbá hatással van az anyag szerkezetére, minőségére, gondolván itt a hő okozta károsodásokra. Ha qL (kg/s) tömegáramú levegőt T1 (K) hőmérsékletről és h1 (kJ/kg) fajlagos entalpiaértékről melegítünk T2 (K) hőmérsékletre és h2 (kJ/kg) fajlagos entalpiaértékre, a közlendő hőáram: Φ = qL ⋅ Δh (kJ/s), ahol Δh a fajlagos entalpia változása (kJ/kg). Az entalpiamérlegben a szárítandó anyag hőtartalom-különbsége a levegőéhez képest kicsi. így a fajlagos hőfelhasználás közelítőleg: . 1.4.5. Porlasztva szárítás A porlasztásos szárításnak a folyékony és pépes élelmiszerek szárítására való alkalmazása napjainkban már igen széles körű. Ennek oka az, hogy ez a szárítási eljárás számos olyan előnnyel rendelkezik, amelyek összességükben más szárítási módoknál nem találhatók meg: • a legjelentősebb eltérés az igen rövid (10–25 s) szárítótérbeli tartózkodási idő, • e tartózkodási idő nagy részében a részecskék csupán a nedves hőmérő hőmérsékletén (40–45 °C) vannak és csak a száradási folyamat utolsó szakaszában közelítik meg a szárítóközeg kilépési hőmérsékletét, aminek következtében a szárítóközeg olyan nagy belépési hőmérséklete is alkalmazható – az anyag károsodása nélkül –, amely más típusú szárítóknál elképzelhetetlen, • a szárítóból kilépő száraz termék az esetek túlnyomó részében olyan minőségű és alakú, hogy közvetlenül alkalmas csomagolásra, nem igényel utólagos kezelést (pl. aprítás, szitálás). Tartósító technológiai eljárások 119 Az élelmiszeripari szárítóknak azonban számos olyan speciális követelményt is teljesíteniük kell, amelyek más iparágakban nem, vagy csak ritkán fordulnak elő. Ezért kialakításuk az elvi működési séma megtartásán belül sokszor változik és az egyes anyagféleségekhez igazodik (pl. gyümölcslevek, zöldséglevek, tojás porlasztása, szárítása). A porlasztásos szárítás elve A porlasztásos szárítás lényege a szárítandó szuszpenzió, oldat stb. apró cseppekre bontása és megfelelő elosztása a hőhordozó gázáramban. A cseppekre bontás nagymértékben megnöveli a hő- és anyagátadás szempontjából rendelkezésre álló felületet, ami viszont igen rövid száradási időt eredményez. Élelmiszeripari termékek porlasztásos szárításánál az egyensúlyi nedvességtartalomnak igen fontos szerepe van. Általában érvényes, hogy e termékeknél az egyensúlyi nedvességtartalom viszonylag magas, ha a porlasztásos szárítókban szokásos üzemelési paramétereket vesszük alapul. Viszont az egyensúlyi nedvességtartalom az anyagtól függően különböző mértékben befolyásolhatja a tárolási stabilitást, a portermék képlékenységét, tehát problémákat okozhat a termék értékesítésénél és a szárító üzemeltetésénél is. Ezért az élelmiszeriparban szinte minden egyes anyagra speciálisan kialakított, egymástól kisebb-nagyobb mértékben eltérő konstrukciójú porlasztásos szárítókat alkalmaznak, ahol a megfelelő konstrukció és a kísérletileg megállapított üzemelési paraméterek biztosítják a kívánt nedvességtartalmú és minőségű termék előállítását A porlasztásos szárítóknál a szárítandó anyag diszpergálását porlasztófejek végzik. A porlasztás módja meghatározza a permet átlagos cseppnagyságát és a cseppméret-elosztást. Az élelmiszeripari szárítóknál túlnyomórészt az alábbi porlasztási módszereket alkalmazzák: • forgótárcsás porlasztók (1.4.11., 1.4.12. ábra), • kétközeges vagy pneumatikus porlasztók (1.4.13., 1.4.14. ábra), • nyomásos porlasztók. 1.4.11. ábra - Tárcsás porlasztó. A) tengely; B) az anyag betáplálása; C) radiális csatorna; D) elosztó Tartósító technológiai eljárások 120 1.4.12. ábra - Tárcsás porlasztó permetfelhője 1.4.13. ábra - Fúvókás porlasztó vázlatos metszete Tartósító technológiai eljárások 121 1.4.14. ábra - Fúvókás porlasztó permetfelhője A porlasztási módszer kiválasztásánál a döntő szempont a termékkel szemben támasztott követelmények. Ha a terméknek nagyobb és homogénebb szemcsenagyságúnak kell lenni, általában tárcsás porlasztást alkalmaznak. Emellett a porlasztás módja döntően meghatározza a szárítókamrának a kialakítását is, tárcsás porlasztás esetén a kamra széles és zömök, pneumatikus porlasztás esetén pedig karcsú, nyújtottabb. A cseppek keveredése a szárítóközeggel és magának a száradási folyamatnak a lefolyása a szárítókamrában történik. A permet és a gázáram érintkezését tekintve a szárító kialakítása lehet: • egyenáramú, • keresztáramú, • ellenáramú. Az élelmiszeripar területén a legkorszerűbb eljárás az egyenáramú porlasztásos szárítók alkalmazása. Ezen szárítóknál a cseppképződés pillanatában a hő- és anyagátadás igen jó, a beporlasztott folyadékot körülvevő forró levegőfüggöny tökéletes helyi érintkezést biztosít. A termék hőkárosodása itt a legcsekélyebb, sőt ennél a változatnál alkalmazható legeredményesebben a termék gyors lehűtése akár még a szárító kamrán belül, akár közvetlenül utána. A szárításhoz szükséges hőmennyiségnek a szárító közeggel történő közléséhez ipari méretben három módszert alkalmaznak: • gőzfűtésű kaloriferek, • közvetlen füstgázfűtés, Tartósító technológiai eljárások 122 • közvetett füstgázfűtés. Szükséges hangsúlyozni, hogy a szárító fűtési módját a termékkel szemben támasztott követelmények határozzák meg. Általában érvényes az, hogy az élelmiszeripari anyagoknál gőzfűtést, vagy közvetett füstgázfűtést alkalmaznak. A száraz terméknek a szárítóközegtől történő elválasztása jelentős mértékben függ a konstrukciótól, a portermék tulajdonságaitól. Általában a nagyobb méretű szemcsefrakció már a szárítókamrában leválik, ahonnan vagy gravitációs úton (ha a kamra kúpos fenekű), vagy kaparószerkezettel távolítják el. A gázzal távozó finom frakció leválasztására ciklonokat, zsákos porszűrőket alkalmaznak. A portermék hűtése Az élelmiszeriparban sok esetben szükség van a szárítmány–portermék gyors lehűtésére. Ez történhet magában a szárítókamrában, vagy közvetlenül utána. A portermék lehűtésénél figyelembe kell venni azt, hogy a szemcse hőmérsékletének csökkenésével kisebb lesz a felületen levő gőznyomás is. Direkthűtés esetén, amennyiben a hűtőközegben levő vízgőz nyomása nagyobb, mint a részecske felületi gőznyomása, a részecske vizet fog adszorbeálni és nedvességtartalma növekedni fog. Ezért a porlasztásos szárító hűtőzónájának kialakításánál kellő gondossággal kell eljárni, a szükséges adatokat szinte kizárólag csak kísérleti úton lehet megállapítani. A termék hűtését két szempont indokolhatja: a hőkárosodás megakadályozása, vagy a termék termoplasztikussága esetén a részecske hőmérsékletének a lágyuláspont alá csökkentése, mielőtt még az a berendezés falát elérné, ahol nemkívánatos felrakódások keletkeznének. A szárítókamrában a termék lehűtésére több módszert alkalmaznak: • duplikált falú kamra, ahol a két fal között hűtő levegőt áramoltatnak, amit azután a kalorifer elé vezetnek (pl. paradicsomsűrítmény szárítása) , • nedvességmentes hűtő levegő bevezetése a kamra kúpos részének felső kerülete mentén, • a kamra belső fala mentén körben forgó hűtőfej. A szárító kamrához csatlakozó külső hűtőrendszerek: • pneumatikus szállítás kondicionált levegővel, • hűtött szállítószalag (pl. paradicsompor). A portermék minősége Az élelmiszeripari célra porlasztva szárított termékek minőségére különös gonddal kell ügyelni. Ezt nemcsak egészségügyi, hanem fogyasztói, piaci szempontok is indokolják. A porlasztva szárított termék minőségét a következő tulajdonságok határozzák meg: Tartósító technológiai eljárások 123 • átlagos szemcseméret, • részecskeméret-eloszlás, • kopási ellenállás, • a részecske gömbszerűsége, • a részecske falvastagsága, • oldhatóság és rediszpergálhatóság, • hőkárosodás mértéke, • szín, • oxidáció mértéke, • sűrűség, • nedvességtartalom. Ezek részben egymással összefüggő tulajdonságok, amelyek közül egy, vagy néhány jellemző egy-egy terméknél döntő jelentőségűvé válhat. A porlasztva szárított termék a porlasztás módjától függetlenül mikroszkopikus finomságú és általában belül üreges gömbök halmazából áll. Gyakran a vékony gömbfalat a száradás folyamán a belső gőznyomás szétrepeszti, vagy a gömbök ütköznek egymással, összetapadhatnak, ezért a száraz anyag szemcseeloszlása elég tág spektrumú, a mikrométer nagyságú repeszdarabokból 0,2–0,3, sőt 1,5 mm-es, vagy még ennél is nagyobb agglomerátumokig minden méret képviselve lehet. Célszerű a szemcseeloszlás átlagméretét a kisebb szemcsék felé eltolni, mivel így nő a termék oldhatósága és általában javul a minőség is. Általában tapasztalat, hogy azonos minőségű, nagyobb szemcsékből álló termék színe mindig mélyebb, élénkebb, mint a kis szemcsékből állóé. A sűrűség nő, ha a szemcseeloszlás szűk szemcsefrakciók helyett széles spektrumú és az átlagos szemcseátmérő a kisebb méretek felé tolódott el, ami lényeges a tárolótér kihasználása, a csomagolás és szállítás szempontjából. A sűrűség a növekvő betáplálási koncentrációval és a szárító közeg hőmérsékletének emelésével csökken. Az élelmiszeriparban a porlasztó szárítást tej, tojáspor, zöldség- és gyümölcspor előállítására használják. A zöldség- és gyümölcsfélék nagy részének porlasztva szárításakor számos nehézség adódik, amelyek ezek higroszkópos és termoplasztikus sajátságaival függnek össze. E nehézségeket speciálisan e célra kialakított szárítóberendezésekkel, valamint higroszkóposságot és termoplasztikusságot csökkentő adalékokkal igyekeznek kiküszöbölni. E célra adalékként legelterjedtebben a keményítőt (rizslisztet) és a keményítőszármazékokat alkalmazzák. A rostok jelenléte a száradási tulajdonságokat javítja, ezért pl. a gyümölcsvelők könnyebben száríthatók porlasztva, mint a gyümölcslevek. Újabban a porlasztószárítás megkönnyítésére adalékként többek között szilikagél készítményeket használnak. Paradicsomsűrítmény porlasztva szárításakor az érzékszervi sajátságok megőrzése, valamint a kamrafalra való tapadás csökkentése céljából eredményesen alkalmazták a konyhasót (2%). Tartósító technológiai eljárások 124 Az említett speciális berendezéseknél olyan légbevezetést alkalmaznak, amelynél az anyagrészecskék a fallal a lehetőség szerint nem érintkeznek, és a port nedvességmentes levegővel a lágyulási hőmérséklet alá hűtik. Egyes berendezéseknél a kamrafalat – a termoplasztikus anyag tapadásának kiküszöbölése céljából hűtik. A hűtés hideg levegőnek kettős kamrafal közti áramoltatásával, vagy a kamra belsejében forgó légseprő szerkezet segítségével történik. Ez utóbbival hideg, erősen kiszárított levegőt fúvatnak a kamrafalra. A kamrából gépi szerkezettel, illetve pneumatikus úton ürített port 10–20% relatív páratartalmú klimatizált kamrában fogják fel és csomagolják. Ilyen speciális berendezést igényel pl. a paradicsom (paradicsomsűrítmény), valamint a gyümölcsfélék (velők, levek, sűrítmények) porlasztó szárítása. A szárítás költségei szempontjából előnyösebb, ha sűrítményt szárítanak, viszont ez esetben – különösen illó aromaféleségeket tartalmazó gyümölcs alapanyagok esetében – olyan technológiát célszerű alkalmazni, amely szerint a besűrítéskor felfogott aromakoncentrátumot visszaadagolják a gyümölcsporhoz. Ez a módszer azonban bonyolult, és ezért költséges. A hazai szárítóiparban NIRO féle porlasztó–szárító berendezéssel adalék nélküli paradicsompor állítható elő, amelyet a berendezés speciális kialakítása, a kamrafal hűtése, a por szállításánál, felfogásánál, valamint csomagolásánál kondicionált levegő alkalmazása tesz lehetővé. Az indirekt gáztüzelésű berendezéssel kb. 30% szárazanyag-tartalmú paradicsomsűrítményt szárítanak. A por maradék víztartalma 3,5%, szemcsenagysága 60–200 μm. A bemenő levegő hőmérséklete kb. 140 °C, a távozóé kb. 80 °C. Az előmelegített paradicsompürét nagynyomású tápszivattyú továbbítja a porlasztótárcsához. A tárcsa fordulatszáma kb. 15 ezer fordulat/perc. A berendezés egyenáramú szárítás elvén működik. A kamrafal hűtésére a kettős fal között hideg környezeti levegőt áramoltatnak, az így előmelegített levegő hőtartalma a léghevítő berendezésnél hasznosul. A falhűtés hőmérsékletére nézve megállapítható, hogy 4% víztartalmú por 50 °C, 2% víztartalmú pedig 60 °C körüli hőmérsékleten válik plasztikussá. Kisebb víztartalmú por nagyobb hőmérsékleten válik plasztikussá, ezért célszerű a port minél kisebb (pl. legalább 2%) víztartalomra szárítani, a termoplasztikussággal összefüggő szárítási és tárolási nehézség csökkenthető. A hűtött kamrafal hőmérséklete a szóban forgó berendezésben 38 °C-nál kisebb nem lehet. A hűtés hőmérsékletének alsó határát egyébként az szabja meg, hogy a relatív páratartalom a kamrafal közelében ne emelkedjen a por egyensúlyi relatív páratartalma fölé. A csomagolótér maximális relatív páratartalmára nézve ugyancsak a paradicsom szorpciós izotermája nyújt felvilágosítást, amely szerint pl. 3,0% víztartalmú por ERP-je 20 °C-on 10%, vízaktivitása: av = 0,1. Ilyen porok csomagolásához tehát olyan helyiség szükséges, amelyben a relatív páratartalom nem haladja meg a 10%-ot. A porlasztószárítás nagy előnye az, hogy egyszerű, folyamatos eljárás. Hátránya a viszonylag nagy beruházási költség, valamint az élelmiszerek szárításánál fellépő és az érzékszervi tulajdonságot előnytelenül befolyásoló oxidáció. A kisebb-nagyobb mérvű oxidáció, valamint a hagyományos porlasztószárítással előállított porok instant jellegének hiánya azonban csak a felhasználás bizonyos területein jelent hátrányt a jobb minőségű készterméket előállító, de költségesebb eljárásokkal szemben. 1.4.6. A szárítás szabályozása A szárítás során a megfelelő technológiai paraméterek beállítása érdekében a gyakorlatban az elméleti összefüggésből levonható (és a berendezések szabályozásánál felhasználható) néhány fontos összefüggést, következtetést használnak. A megfelelő technológiai paraméterek betartása a szabályozás feladata. A szárítás folyamatának több fontos jellemzője van, amelyeket nem könnyű mérni. Az általános gyakorlat ennélfogva az, hogy a mérhető jellemzőket állandó értéken tartják, hogy a termék lehetőleg legegyöntetűbb legyen. Ez jól megoldható, ha közben a berendezés terhelése nem változik. Tartósító technológiai eljárások 125 Az alapvető szabályozási problémák lényegüket tekintve azonosak a különböző típusoknál, így a forgódobos szárítóval (1.4.15. ábra) kapcsolatos megfigyelések általánosíthatók. 1.4.15. ábra - Dobszárító berendezés. 1. Hő bevezetése; 2. levegő betáplálása; 3. forgató berendezés; 4. a levegő visszakeringtetése; 5. nyers termék betáplálása; 6. kilépő levegő; 7. késztermék A szárítórendszerekben a hőmérséklet és nyomásértékek általában egyszerűen, jól mérhetők. Ezek és egyéb könnyen végrehajtható mérések használhatók fel a szabályozás alapjául, mivel a szárítórendszerek dinamikus viselkedése általában kedvező és a változtatásokra adott válasz elég gyors. A szárítási műveletbe a következő helyeken képzelhető el beavatkozás: 1. Hőbevezetés – gőz- (gáz-) bevezetés szabályozása. 2. Levegő betáplálás – a nyomóvezetéken levő csappantyú szabályozása. 3. Anyagmozgatás – az áthaladási idő szabályozása. 4. A levegő visszakeringtetése. 5. A betáplálás üteme – a szárító anyag betáplálási ütemét általában állandó értéken tartják, vagy a termelés szükségletéihez igazítják. Elméletileg a mérésekre adott válasz alapján szabályozható. 6. Kilépő levegő – a levegőt a szárítón keresztül, vagy át lehet nyomni, vagy pedig át lehet szívni. Ha mindkét lehetőséget felhasználják, az egyik levegőszállítást (de nem mind a kettőt egyszerre) szabályozni lehet. A másik szellőző ilyen esetben arra használható fel, hogy a két szellőző között egy bizonyos ponton a nyomást szabályozzák. Tartósító technológiai eljárások 126 7. A termék visszakeringtetése – nem túl gyakran fordul elő, többnyire olyankor szokták alkalmazni, ha az anyag kezelésében zavarok támadnak. Feltehetően nincs olyan szárítóberendezés, amelyikben valamennyi feltételt önműködően szabályozzák, de egy bizonyos fokig mind hat a szárító teljesítményére. A jellemzők bármelyike állandó értéken tartható, vagy azért, mert nem lehet könnyen szabályozni, vagy azért, mert a rendszeren belül nincs olyan mérési lehetőség, amivel ezeket a jellemzőket szabályozni lehet, vagy pedig azért, mert a berendezés adottsága nem teszi lehetővé. A szabályozások lehetséges rendszerei Az 1.4.2. táblázat a szárítók szabályozásának lehetséges rendszerét foglalja össze. A függőleges oszlopokban a rendszer szabályozására használható jellemzők találhatók. A vízszintes sorok az alábbiakat tartalmazzák: 1. Azokat a jellemzőket, amelyeket általában mérni szoktak (A, B, C, D, E). 2. A termék azon minőségi jellemzőit, amelyeknek szabályozása kívánatos, és amelyeknek közvetlen mérése lehetséges (F, G, H). 3. Azokat a szárítón belüli jellemzőket, amelyekkel a helyes üzemmenet ellenőrizhető (I, J, K, L, M). Az oszlopok és sorok találkozásánál levő 0 jel azt jelenti, hogy a megfelelő sorban levő mérés felhasználható a megfelelő oszlopban levő jellemző szabályozására. 1.4.2. táblázat - Szárítóberendezések szabályozásának lehetőségei Állandó vagy szabályozott jellemzők Érzékelt jellemzők Hőbevezetés Levegőbetáplálás A száll. szalag v. köpeny haladási sebessége Levegő visszakeringtetés Anyagbetáplálás üteme Kilépő levegő tömege Termék visszakeringtetés Általában mért jellemzők A. Belépő levegő hőmérséklete T1 0 0 – 0 – B. Belépő levegő nedves hőmérséklete T1n 0 0 0 C. Kilépő levegő hőmérséklete T2 0 0 0 0 0 D. Levegő tömegárama qL 0 0 0 0 0 E. Kilépő levegő nedves hőmérséklete 0 0 0 0 0 0 Tartósító technológiai eljárások 127 A termék minőségi jellemzői F. Termék hőmérséklete 0 0 0 0 0 0 G. Termék nedvességtartalma 0 0 0 0 0 0 H. Termék hőbomlása 0 0 0 0 0 0 Műveleti körülmények I. Szilárd közeg rétegvastagsága 0 0 J. Tartózkodási idő 0 0 0 K. Levegő sebessége 0 0 0 L. Párolgás sebessége 0 0 0 M. Szilárd anyag–gáz arány 0 0 0 0 1.4.7. A szárítmányok minősége iránti követelmények A szárítmányok iránti alapkövetelmény, hogy a szárítmány vízbe helyezve annyi vizet vegyen fel, hogy minél jobban hasonlítson az eredeti, nem szárított élelmiszerre; közelítse meg a lehető legjobban annak alakját, konzisztenciáját, színét, ízét, illatát. Röviden: a szárítmány legyen jól rehidratálható. A rehidratálás vizsgálata több órás áztatással desztillált vízben, vagy 10–20 perc főzéssel sós vízben történik. A vízfelvevő képességi mutató, vagy visszanedvesítési index (vr ) a rehidratált termék tömegének (mr ) és a száraz termék tömegének (m0) aránya. , ahol: Ur = a rehidrált termék víztartalma, U0 = a vizsgálatra kerülő szárítmány víztartalma (mindkettő tömegarányban, víz per szárazanyag). A visszanedvesedési indexen túl érzékszervi bírálat, esetleg műszeres vizsgálat alapján minősítik a rehidratált szárítmány konzisztenciáját, ízét, illatát és színét. A szárítmányokkal szemben támasztott másik követelmény a jó eltarthatóság. Ez a szárítmány vízaktivitásától függ. Ahhoz, hogy a szárítmány vízaktivitása a kívánt maradjon, olyan körülmények között kell tárolni, és úgy kell csomagolni, hogy annak vizet leadni és még kevésbé ne legyen lehetősége felvenni. További követelmény a termék tisztasága és méretre vágott terméknél annak méretei is. A szárítmányok mikrobás állapota erősen függ a feldolgozott gyümölcs vagy zöldség egészségi állapotától, ezért nagyon fontos a gondos válogatás. Tartósító technológiai eljárások 128 A mosás erősen csökkenti a talajból a felületre tapadó mikrobák számát. Az előfőzés hatására az élő mikrobák száma általában 1–4 nagyságrenddel csökken, ennél nagyobb mértékű csökkenés várható az élesztők számában. A szárítás hőhatása is elsősorban a vegetatív sejteket pusztítja. A spórák száma a szárítólevegővel szállított és a termékre kerülő spórákkal növekedhet is. A csomagolt szárítmányokban a hőmérséklet ingadozása vízvándorlásra és esetleg a víz kondenzálására vezet, ami lokálisan olyan nedvességviszonyokat teremt, amelyek közt a túlélő mikroorganizmusok szaporodhatnak. Ezért is kell, többek között, a vízzáró csomagolású szárítmányokat egyenletes hőmérsékleten tárolni, pl. télen fűtött raktárban. A szárítmányokon megtűrt mikroorganizmusok faja és száma is a felhasználás céljától függ. Az előírások a legszigorúbbak a bébiételekhez használt termékekben, kevésbé szigorúak az instant készítményekben és legenyhébbek a hosszabb főzési idővel elkészíthető ételekbe került szárítmányoknál. 1.5. Vegyszeres tartósítás Az élelmiszertartósító eljárások rendszerében a vegyszeres tartósítás a kémiai eljárások közé sorolható. Az eljárás jellemzője, hogy az élelmiszerhez kémiailag többé-kevésbé jól definiált, a mikrobák fejlődését gátló, vagy pusztulásukat okozó anyagokat adunk. Ezeket az anyagokat nevezzük tartósító szereknek. A tartósítószer megjelölés értelmezhető szűkebb, illetve tágabb fogalomként. A lényeges megkülönböztető kritérium az alkalmazott koncentráció. A 0,5–1,0% felett (százalékban kifejezett tömegtört, vagy tömegarány) alkalmazott, az élelmiszertől nem idegen vegyületek (pl. NaCl, ecetsav) csak tágabb értelemben tartoznak a tartósítószerek közé. Szűkebb értelemben tartósítószernek azokat a többnyire élelmiszeridegen kémiai anyagokat nevezzük, amelyek már 0,5% alatt is tartósító hatást fejtenek ki. 1.5.1. A témakor rövid történeti áttekintése A legősibb kémiai tartósítási eljárások a sózás és füstölés. Az ókorban kezdték alkalmazni az ecetet, olajat, mézet és egyes feltételezések szerint az ókori Rómában bor stabilizálására a kénessavat is. A pácsókat Beukels a XIII. században használta először húsok tartósítására. A szűkebb értelemben vett tartósítószereket (kénessav, bórsav, szorbinsav, hangyasav, szalicilsav, benzoesav) csak a XIX. században izolálták és ekkor ismerték meg kémiai tulajdonságaikat. A benzoesav-származékok, a propionsav és szorbinsav tartósítóipari alkalmazására csak a XX. században került sor. 1.5.2. Egészségügyi szempontok A XIX. században, amikor sok gyógyászati célra alkalmas, antiszeptikus hatású anyagot fedeztek fel, ezeket az anyagokat válogatás nélkül az élelmiszeriparban is alkalmazni próbálták. Nem gondoltak egészségügyi szempontokra, toxikológiai vizsgálatok ismeretlenek voltak. Tartósító technológiai eljárások 129 Ma már egy tartósítószer fiziológiai ártalmatlansága az élelmiszeripari alkalmazhatóság legfontosabb feltétele. A legfontosabb toxikológiai vizsgálatoknak a következőket tekintjük: a) akut toxicitás (LD50 érték), b) szubkrónikus toxicitás (90 napos etetési kísérlet), c) krónikus toxicitás (hosszú időtartamú etetési kísérlet), d) rákkeltő hatás (hosszú idejű etetési kísérlet több állatfajjal), e) mutagén hatás (emlősállatok ivarsejtjeinek in vivo vizsgálata), f) teratogén hatás (az embrióra, petesejtre gyakorolt mérgező hatás vizsgálata, etetési kísérlet vemhes állatokkal), g) fiziológiai hatás (a tartósítószer hatása az emberi anyagcserére), h) károsodás nélküli napi adag (ADI, a legnagyobb még nem toxikus adag 1/100-ad része, állatkísérletek alapján). A tartósító szerekkel szemben támasztott főbb követelmények: • a fenti toxikológiai vizsgálatok alapján az egészségre nem káros, • a mennyiségi és minőségi kimutatás könnyen elvégezhető, • mérgező bomlástermék nincs, • az élelmiszer alkotórészeivel mérgező anyagokat nem képez. 1.5.3. Élelmiszeripari előírások, idevonatkozó szabványok A tartósítószerekre vonatkozó élelmiszerjogi előírásokat vagy külön rendeletek tartalmazzák, vagy részei az adalékanyagokra vonatkozó rendeletnek, esetleg az egyes élelmiszerekre külön-külön vonatkozó rendeletekben szerepelnek. A kénessavat, szorbinsavat és benzoesavat a legtöbb európai ország, Japán, Kanada, az USA és Ausztrália élelmiszertörvénye sokféle élelmiszer, a propionsavat és a p-hidroxibenzoe-savat néhány élelmiszer tartósítására engedélyezi(66) . Nemzetközileg elfogadott előírás, hogy bébiételek, alapvető élelmiszerek, különlegesen magas minőségi színvonalat képviselő, vagy diétás élelmiszerek tartósítószert nem tartalmazhatnak. Tartósító technológiai eljárások 130 1.5.4. A tartósítószerek hatásmechanizmusa Az egyes tartósítószerek a szokásos koncentráció alkalmazása mellett hatásukat néhány nap, illetve hét alatt fejtik ki a mikrobákra. Ez alapvető különbség fertőtlenítő-, illetve tartósítószerek közölt, az előbbiek ugyanis lényegesen rövidebb idő alatt hatékonyak. A mikrobapusztulás időbeli lefolyását a hő hatására bekövetkező pusztulással azonos alakú összefüggések írják le. A tartósítószer koncentrációja és az élelmiszerben jelenlevő mikrobapopuláció pusztulási ideje között exponenciális összefüggés áll fenn: ahol: τ (min)- a pusztulási idő, „a” konstans, c a koncentráció, n dimenzió nélküli kitevő. Természetesen az „a” konstans és n kitevő értéke erősen függ a tartósított élelmiszer jellegétől (lásd a 1.5.5 pontot) és a mikroflórától, valamint a tartósítószer alkalmazásának hőmérsékletétől. Ha az n kitevő értéke nagy, akkor a vegyület hatékonysága a hígítással gyorsan csökken, míg kis értékű n esetében a hígítással csak kevéssé változik. Ha n = 1, akkor kétszer töményebb vegyszer fele annyi idő alatt hat azonos módon. A tartósítószerek hatásukat a mikrobasejtekre három különböző módon fejthetik ki: a) Károsítják a sejtfalat, membránokat, gátolják a sejtfalat építő anyagok szintézisét. b) Megváltoztatják az enzimaktivitást (gátolják az alapanyagcserét, proteinszintézist, a nukleinsav szintézisét). c) Károsítják a nukleinsavakat. Az engedélyezett élelmiszertartósító vegyületek esetében leggyakrabban az enzimek gátlásáról van szó. Ehhez azonban a tartósítószer molekulának a sejtmembránon át be kell jutnia a sejt belsejébe. A tartósítószer-molekulák áthatolását a sejtfalon lényegesen befolyásolja a vegyület zsíroldhatósága. A lipofil jelleg elősegíti az áthatolást a sejtmembránon. 1.5.5. A tartósítószerek hatékonyságát befolyásoló tényezők A pH-érték hatása Azok a tartósítószerek, amelyek az oldatban részben disszociálnak, kétféleképpen fejthetnek ki hatást: • az oldatba kerülő szabad H ionok révén, • disszociálatlan formában, mivel csak a disszociálatlan molekula képes lipofil jellegénél fogva áthatolni a sejtfalon. A pH növelésével a disszociálatlan tartósítószer-molekulák aránya csökken, így ezek a tartósítószerek 6–7 pH-tartományban már hatástalanok. Tartósító technológiai eljárások 131 A megoszlási hányados (a tartósítószer zsírban és vízben kialakuló koncentrációinak aránya) nagy zsírtartalmú emulziók tartósításánál fontos. Mikrobaszaporodás csak a vizes fázisban lép fel, így a zsírfázisba kerülő tartósítószer-molekulák hatástalanok. Minél kisebb a megoszlási hányados (pl. propionsav, szorbinsav), annál kedvezőbben alkalmazható a tartósítószer zsírtartalmú élelmiszerekben. A vízaktivitást csökkentő anyagok (só, cukor, glicerin) növelik a tartósítószerek hatékonyságát. A cukor és só hatása a vízaktivitás csökkentése mellett a mikrobasejtek duzzasztásában, a megoszlási hányados növelésében jelentkezik, továbbá a cukrok aldehid csoportja részben megköti a kénessavat. Az élelmiszer azon összetevői, amelyek a pH-értéket, a vízaktivitás értékét befolyásolják, vagy a mikrobasejt felületén védőréteget képeznek (olaj, fehérje), esetleg adszorbeálják a tartósítószer-molekulákat, befolyásolják természetesen a hatékonysághoz szükséges tartósítószer-koncentrációt is. Ezért táptalajon lényegesen kisebb koncentráció ugyanolyan mértékben hatásos, mint az élelmiszerben. A hatásspektrumot bővíti az egyes tartósítószerek kombinálása. 1.5.6. A konzervipari gyakorlatban használt legfontosabb tartósítószerek Kémiai hovatartozásuk és halmazállapotuk szerint az ipari gyakorlatban használt legfontosabb tartósítószereket három csoportba oszthatjuk: • gázok, • szervetlen sók és savak, • szerves savak, ezek sói és észterei. 1.5.6.1. Gázok A gázok közé sorolható tartósítószerek mikrobiológiai hatását, a hatékonyságot befolyásoló tényezőket, az alkalmazás főbb feltételeit a 1.5.1. táblázat foglalja össze. 1.5.1. táblázat - A tartósítószerként alkalmazott gázok hatékonyságát befolyásoló tényezők(75) (av: vízaktivitásnak a hatékonyságot biztosító tartománya) Gáz Mikrobiológiai hatás Hatékony koncentráció Hatékonyságot befolyásoló tényezők Mely mikrobákra hatékony Alkalmazási terület Egészségügyi veszélyek CO2 mikrobistatikus 10–40%,%- ban kifejezett térfogat-tört sejtek kora, koncentráció penészek, Gramneg. baktériumok élesztők hús, baromfi, friss gyümölcs, zöldség, víz 10% felett eszméletvesztést okoz Tartósító technológiai eljárások 132 SO2 mikrobistatikus és mikrobicid 0,07–3 g/kg pH 4, koncentráció penészek, Gramneg. baktériumok, élesztők gyümölcslevek, bor, szárítmányok szúrós szag, nagy mennyiségben mutagén Etilénoxid mikrobicid 0,4–1 g/kg av: 0,25–0,5, koncentráció, hőmérséklet penészek, élesztők, vegetatív bakt. sejtek, bakt. spórák fűszerek gyúlékony, robbanás veszély Propilénoxid mikrobicid 0,8–2 g/kg av: 0,25–0,5 koncentráció, hőmérséklet penészek, élesztők, vegetatív bakt. sejtek, bakt. spórák kakaó, fűszerek, keményítő, dióbél mérgező bomlástermékek Ózon mikrobicid 1–200 mg/kg sejtek kora, pH, hőmérséklet, av:0,6–0,8, szerves anyagok hiánya penészek, élesztők, vegetatív bakt. sejtek, bakt. spórák víz, tojás, felületkezelés szemet, nyálkahártyát izgatja A táblázatban szereplő vegyületek közül legfontosabb a kéndioxid, ezért ezt a vegyületet részletesebben tárgyaljuk. A kén-dioxid folyékony állapotban, nyomásálló palackban, vizes oldat (kénessav) formájában kerül forgalomba. Tartósítószerként sóit is alkalmazzák. A kén-dioxid, M = 64,06 g/mol, szobahőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson színtelen, szúrós szagú gáz, nem éghető, és atmoszférikus nyomáson a forrpontja –10 °C. A gáz alakú SO2 sűrűsége a levegő sűrűségének kb. kétszerese. Vízben oldható SO2 mennyiség 0 °C hőmérsékleten: 80 dm3 /dm3 , 20 °C-on 40 dm3 /dm3 . Na2SO3 ⋅ 7 H2O, M = 252,15 g/mol; KjSO3, M = 158,27 g/mol; NaHSO3, M = 104,06 g/mol; KHSO3, M = 120,16 g/mol; NaSO2O5, M = 190,1 g/mol; K2S2O5, M = 222,34 g/mol; CaSO3 ⋅ 2 H2O, M = 156,17 g/mol. A fenti vegyületek, a kalciumszulfiton kívül, vízben könnyen oldható, fehér, többé-kevésbé kén-dioxid szagú fehér porok. Biszulfitok (NaHSO3 és KHSO3) csak oldatban léteznek, szárításukkor piroszulfitok keletkeznek (Na2S2O5 és K2S2O5). A kén-dioxidban és a szulfitokban jelenlévő négy vegyértékű, pozitív töltésű kén nagyon könnyen szulfáttá oxidálódik, és ebben a formában a szervezetből gyorsan kiürül. Ennek ellenére krónikus toxicitása viszonylag jelentős, elsősorban a tiamint, de egyéb vitaminokat és életfontosságú enzimeket károsítja; így az élelmiszeriparban, mint tartósítószer, nem kívánatos. Tartósító technológiai eljárások 133 SO2, néhány szulfit, biszulfit és piroszulfit használatát gyakorlatilag minden ország engedélyezi, általában az engedélyezés növényi eredetű élelmiszerekre, italokra és borra korlátozódik. Az SO2 mikrobaellenes hatása lényegében a sejt enzimrendszerébe történő beavatkozáson alapul. Régóta ismert az –SH csoporttal rendelkező enzimeket erősen gátló hatása. Mint a többi tartósító hatású savaknál, a termék pH-értékének a kénessav esetében is nagy jelentősége van az antimikrobás hatásra nézve. A kénessav ebből a szempontból speciális helyzetet foglal el, ugyanis az oldott SO2 gáz mellett 3 disszociációs lépcső keletkezik egymással egyensúlyban: nem disszociált H2SO3, hidrogénszulfit ionok, (HSO3 – ) és szulfit ionok (SO3 2–). 1,7 pH-értékig a nem disszociált kénessav, van túlsúlyban, 1,7–5,1 pH tartományban a fő részarányt a HSO3 – ionok alkotják; 5,1 pH-érték felett a kénessav nagyrészt disszociált alakban található az oldatban. Az oldott SO2-gáz és a nem disszociált HSO a leghatékonyabbak, csekély antimikrobás hatásuk a hidrogénszulfit ionoknak is van. Ez magyarázza a szulfitok hatékonyságát közepes, vagy annál nagyobb pH-értékeknél. A nem disszociált kénessav és a HSO3 – ionok hatékonysága közötti különbség mikrobafajonként más és más. A teljesen disszociált szulfitionok gyakorlatilag hatástalanok, ebből a szempontból a kénessav a többi tartósítószerhez hasonlóan viselkedik. A kénessav az élelmiszer alkotórészeivel addíciós vegyületeket képez. Ebből a szempontból a karbonilvegyületeknek (aldehidek, ketonok, cukrok) van a legnagyobb jelentősége, ezekkel a kénessav szulfonátokat képez. Ezek képződése különösen 3–5 pH tartományban jelentős, abban a tartományban tehát, amelyben a kénessavat elsősorban alkalmazzák. A cukrok és a kénessav reakciója lényegében megszünteti a kénessav élesztők elleni hatását. Fő alkalmazási területek: fehér színű szárítmányok kezelése, bor és a borkészítés féltermékei. A borászatban eredményesen alkalmazzák nemkívánatos mikrobák (baktériumok, penészek, vadélesztők) szaporodásának szelektív visszaszorítására. Szorbinsavval kombinálva hatásspektruma kiterjeszthető. A kénessav redukáló és antioxidáns hatása mikrobaellenes hatása mellett szintén nagyjelentőségű az élelmiszeripar néhány területén. 1.5.6.2. Szervetlen savak és sóik Ide sorolható a tartósító hatású gázok között már leírt kénessav és származékai, valamint bizonyos élelmiszerek tartósítására engedélyezett nitrátok és nitritek. A nátrium- és kálium-nitrát tiszta formában, vagy konyhasóval és más sókkal keverve, mint pácsó kerül forgalomba. Vízben jól, alkoholban alig oldódnak. A nitrátokat enzimek vagy mikroorganizmusok az élelmiszerben, vagy az emberi szervezetben nitritté redukálhatják. A folyamatot nem ismerjük eléggé, így a nitrátok toxikusságának elbírálásakor az esetleg keletkező nitritekre is tekintettel kell lenni. A nátrium- és kálium-nitrát húskészítmények és sajtok tartósítására széleskörűen engedélyezett tartósítószer. A hús páclevében levő nitrátokat néhány sótűrő baktériumfaj bontja és nitrogénforrásként hasznosítja. A nitrátmolekula mikrobaellenes hatása elsősorban akkor jelentkezik, ha nitritté alakul át. A nitritek közül szinte kizárólag a NaNO2 kerül tartósítóipari alkalmazásra. Vízben a NaNO3-nál kevésbé oldódik. Viszonylag erősen mérgező, embernél a halálos adag 2–6 g, testsúlytól függően. A nitritek a methemoglobinhoz kötődve megakadályozzák az oxigén felvételt és cianózist okoznak. A nitritek mikrobiológiai Tartósító technológiai eljárások 134 hatása azon alapul, hogy belőlük salétromsav, illetve nitrogénoxidok keletkeznek, amelyek a mikrobák dehidrogenáz enzimjeinek aminocsoportjaihoz kötődnek, de reagálnak a citokrómokkal és –SH-csoportot tartalmazó enzimekkel is. A nitritek hatékonysága a közeg pH-értékének csökkenésével párhuzamosan nő. A hőkezelés és nitritek egyidejű alkalmazása esetén a nitritek baktériumellenes hatása megtízszereződik (Perigo-hatás). A nitritek erősen gátló hatásúak a Clostridium botulinum spórákra is, így a húsfélék tartósításában ma is nagy gyakorlati jelentőségük van. A tartósító hatás mellett a szín- és aromaképző hatás is lényeges. 1.5.6.3. Szerves savak és észtereik Hangyasav (HCOOH, M = 46,03 g/mol) Vízzel korlátlanul keveredik, szúrós szagú, víztiszta folyadék. Élelmiszertartósításra vizes oldat, vagy a kevésbé toxikus Na+ , K+ és Ca++sói formájában alkalmazzák. Emberre nézve 10 g veszélyes, 50–60 g már halálos mennyiség. Az anyagcserében fontos szerepe van, a vér és a szövetek természetes alkotórésze. A mikrobaellenes hatás részben a pH csökkenésen alapszik, ez elsősorban számos baktérium életműködését gátolja, de a hangyasav és a formiátok az élesztők működését is visszaszorítják. Nagy disszociációs állandója következtében a hangyasav csak erősen savas, 3,5 pH-nál kisebb pH-értékű közegben hatékony tartósítószer. A legtöbb penészgomba (Fungi imperfecti) életműködését 5,0 pH-érték mellett 1200–1600 mg kg–1 hangyasav, a legtöbb élesztő működését 3,0 pH-érték mellett 600–1600 mg ⋅ kg–1 hangyasav már gátolja. Az utóbbi időben alkalmazása háttérbe került, mivel íze a késztermékben erősen érezhető. Propionsav (CH3–CH2–COOH) Élelmiszertartósításra nem a savat, hanem Na+ , ill. Ca++ sóját alkalmazzák: CH3=CH2–COONa (M = 96,06 g/mol), Ca(CH3–CH2-COO)2 (M = 186,22 g/mol), mindkettő fehér, vízben jól oldódó, propionsav-szagú, fehér por. A propionsav a szervezetben nem kumulálódik, egy része az anyagcserében részt vesz, vízzé és szén-dioxiddá bontja a szervezet. Tartósító technológiai eljárások 135 A propionsav sóinak tartósítóipari alkalmazását gyakorlatilag minden országban engedélyezik, elsősorban kenyér és más sütőipari termékek tartósítására. Hatása elsősorban azon alapszik, hogy nagy koncentráció esetén a mikrobasejtben felhalmozódik, és az enzimműködést gátolja, konkurenciát teremtve az enzimek valódi szubsztrátumainak (kompetitív gátlás). Kis disszociációs állandója következtében 5–6 közötti pH tartományban is hatékony, a hatékonyság a pH-értéktől erősen függ. Hatása nem specifikus, elsősorban a penészeket gátolja, de hat az élesztőkre és a Gram-negatív baktériumokra is. Gyakorlati jelentősége a sütőiparban van, mivel a sütőipari termékek viszonylag nagy pH-értéke mellett is hat, elsősorban a Bacillus subtilis elszaporodását gátolja, amely a kenyér nyúlósodását okozza. Szorbinsav (CH3 – CH = CH – CH = CH – COOH, M = 112,13 g/mol). Fehér, gyengén jellegzetes illatú, savanyú ízű kristályokból áll. Olvadáspont: 132–135 °C. 100 g vízben szobahőmérsékleten 0,16 g szorbinsav oldódik fel. Alkoholban 13 g/100 g, olajokban, az olaj típusa szerint 0,5–1,0 g/100 g az oldható mennyiség. A Na-szorbát (M = 134,11 g/mol) könnyen oxidálódó fehér por. Oldhatósága vízben: 32 g/100 g. Csak vizes oldat formájában kerül forgalomba, és néhány hétig tárolható. A K-szorbát (M = 150,22 g/mol) fehér por vagy granulátum. A legjobban oldható szorbát. 100 g vízben szobahőmérsékleten 138 g K-szorbát oldódik fel. Illékonysága következtében a szorbinsav savas közegben vízgőz-desztillációval izolálható az élelmiszerből. A szorbinsavat használják szabad savként és Na, K és Ca-sók formájában, mint port, granulátumot, oldatot, szuszpenziót. A szorbinsav kis szénatomszámú, alifás alkoholokkal alkotott észterei intenzív szaguk miatt élelmiszertartósításra nem jönnek számításba. A szorbinsav, a többi zsírsavhoz hasonlóan a szervezetben βoxidáció útján szén-dioxidra és vízre bomlik, és az anyagcserében hasznosul. A szorbinsavnak és sóinak tartósítóipari alkalmazását a világ minden országában engedélyezik. Ártalmatlansága közismert, íze az engedélyezett mennyiség esetén az élelmiszerben nem érezhető, ezért más, kevéssé jól kipróbált tartósítószerek helyett is gyakran szorbinsavat alkalmaznak. Elsősorban az élesztők és penészek életműködését gátolja, a baktériumokét kevésbé. Hatása függ az élelmiszer pH-értékétől, azonban kis disszociációs állandója következtében a propionsavhoz hasonlóan 5–6 pH-tartományban is hatékony. Eloszlási hányadosa nagyon kedvező, ezért nagy zsírsav tartalmú élelmiszerek, emulziók tartósítására jól használható (pl. margarin, majonéz, sajtok, kolbász, halak felületkezelése). Jól alkalmazható a tejsavas erjesztéssel készített savanyúságok, gyümölcskészítmények, italok tartósítására is. Utóbbi termékek esetében az engedélyezett koncentráció Magyarországon legfeljebb 1 g ⋅ kg–1 . A sütőiparban is elterjedten alkalmazott tartósítószer. Tartósító technológiai eljárások 136 Benzoesav (C6H5–COOH) A benzoesavat a tartósítóipar önmagában és a vízben jobban oldódó Na-benzoát formájában egyaránt alkalmazza. M = 121,11 g/mol. Fehér, monoklin kristályokat alkot, ezek lapocskák vagy tű alakúak. Olvadáspontjuk 122 °C. Szobahőmérsékleten 100 g vízben 0,34 g benzoesav, 100 g olajban 1–2 g benzoesav oldódik fel. Jól oldódik vízmentes alkoholban. Na-benzoát, M = 144,11 g/mol. Fehér, kristályos por, vízoldhatósága szobahőmérsékleten: 63 g/100 g. Mivel illékony anyag, a vizsgálandó élelmiszer egyéb vegyületeitől el lehet különíteni. A benzoesav a bélből jól felszívódik. A fehérjékhez nem kötődik és nem légződik el. Először a koenzim-A-hoz kötődve „aktiválódik”, a zsírsavakhoz hasonlóan. Glicin-N-aciláz hatására glikokollal kapcsolódva hippursav (benzoilglikokoll) keletkezik és ez a vizelettel kiürül. A benzoesav és származékai a legtöbb országban elterjedten alkalmazott és sokféle élelmiszer tartósítására engedélyezett tartósítószerek. Mikrobaellenes hatásuk a sejt enzimrendszerébe történő többféle beavatkozáson alapul, így pl. néhány baktérium- és élesztőfajnál gátolják az ecetsav-anyagcserét és az oxidatív foszforilezést szabályozó enzimeket. A benzoesav gátolja a citromsavkör néhány enzimjét is, elsősorban az α-ketoglutársav- és borostyánkősav-dehidrogenázt. Az enzimeket inaktíváló hatás mellett a benzoesav a sejtmembránra is hat. Hogy hatását kifejthesse, a tartósítószer-molekulának át kell hatolnia a sejtmembránon. Erre elsősorban a diszociálatlan molekula képes. Ez a tény magyarázza a benzoesav hatásának pH-függését. Csak a disszociálatlan savmolekulák hatékonyak. Viszonylag nagy disszociációs állandója miatt a benzoesav elsősorban erősen savas termékek (savanyúságok, paradicsomkészítmények, üdítőitalok) konzerválására alkalmas. Hatásspektruma főleg az élesztőkre és penészekre terjed ki, de néhány baktérium fejlődését is visszaszorítja. Nagyon olcsó, ezért gyakran alkalmazzák, annak ellenére, hogy a kedvezőtlen ízhatás fellépésének veszélye nagyobb, mint a szorbinsav alkalmazásakor. A p-hidroxi-benzoesav észterei (metil-, etil-, propilészter) a benzoesavtól alapvetően abban különböznek, hogy nem disszociáló vegyületek, így hatásuk a pH-tól független. Elsősorban fungisztatikus hatású vegyületek, de a fenolos –OH-csoport következtében bakteriosztatikus hatásuk erősebb, mint a benzoesavé. Ilyen módon tejtermékek, húsok, halak tartósítására is jól használhatók. Az antimikrobás hatás az észterképző alkohol szénláncának hosszúságával arányosan nő, a vízoldhatóság csökken. 1.5.6.4. Egyéb tartósító hatású vegyületek (antibiotikumok, fitoncidok) A fitoncidok (pl. oleorezinek) a magasabbrendű növények természetes eredetű antimikrobás hatóanyagai. Tartósító technológiai eljárások 137 Erős antimikrobás hatással elsősorban a fűszernövények illóolajai rendelkeznek. Néhány közismerten mikrobagátló hatású fűszer hatóanyagait az 1.5.2. táblázat ismerteti. 1.5.2. táblázat - Fűszerek fitomicid hatású vegyületei(75) Fűszer neve Hatóanyagok Mely mikrobák ellen hatékony Ánizs (Pimpinella anisum) kresol, ánizsaldehid, benzoesav élesztők, penészek Bors (Piper nigrum) borsolaj, piperin, piperidin, citrál – Fahéj (Cinnamonium cassia) fahéjolaj, -aldehid, benzoesav, citrál, eugenol baktériumok, élesztők, penészek Fokhagyma (Allium sativum) allicin, allistatin, akrolein – Fűszerkömény (Carum carvi) terpinek, karvon baktériumok Fűszerpaprika (Capsicum annuum) kapszaicin – Hagyma (Allium cepa) allil-, butil-, krotonil- és feniletilmustárolajok – Kakukkfű (Thymus serpyllum vulgáris) timol, -terpinek, karvakrol – Komló (Humulus lupulus) humulin, lupulin – Szegfűbors (Pimenta officinalis) eugenol, citrál – Szegfűszeg (Eugénia cariophyllata) szegfűolaj, eugenol, benzoesav – Szerecsendió (Miristica fragrans) geraniol, eugenol élesztők, penészek A fitoncidokkal történő konzerválásnak előnyei mellett korlátai is vannak, mert erős ízesítő hatásuk miatt csak igen kis mennyiségben alkalmazhatók. Ezért a szokásos fűszermennyiség konzerváló hatását, különösen húsáruk esetében, nem szabad túlbecsülni. 1.6. Természetes és mesterséges savanyítás A savanyítás a savtartalom növelését és a pH csökkentését használja fel a romlást okozó mikroorganizmusok tevékenységének megakadályozására. A természetes savanyítás különleges helyet foglal el a tartósítási módszerek között. Minden más tartósítási eljárással szemben nem valamennyi mikroba elpusztítása, hanem a tejsav-baktériumok működésének elősegítése a célja. A természetes savanyítás biológiai tartósítási módszer, amely a tejsavasan erjesztő baktériumok savtermelésén alapul. A természetes (spontán) tejsavas erjedést a hasznos baktériumok tevékenységének elősegítésére irányítjuk, sózással, anaerob körülmények létrehozásával. Tartósító technológiai eljárások 138 A savanyúságok erjesztése még nem jutott el a fermentációs iparok technológiai szintjére: szintenyészetek, oltótenyészetek alkalmazásához, pontosan szabályozott körülmények között. A mesterséges beoltásokkal történő technológiát azonban már kidolgozták(11, 40, 83) és a fejlődés útja kétségtelenül elvezet ennek gyakorlati alkalmazásához. A savadagolással történő savanyítás mesterséges eljárás, amellyel a tejsavas erjedést utánozzuk oly módon, hogy a termékhez szerves étkezési savakat (ecet-, ill. tejsavat), sót, fűszereket, valamint tartósítószereket adunk. A mesterséges savanyítás tehát kémiai tartósító módszer. A kémiai úton tartósított zöldségféléket általában „ecetes” savanyúságoknak nevezik. Savanyúságok készülnek hőkezeléssel is. A hőkezelés eredményességét a savtartalom és a kis pH nagymértékben fokozza, ezért a tartósításhoz enyhe pasztőrözés is elegendő. Valójában kombinált eljárásról van szó: fizikai és kémiai hatás együttes alkalmazásáról. A hőkezelt savanyúságok gyártásával a 2.4. pont foglalkozik. 1.6.1. A tejsavas erjesztés Tejsavas erjesztéssel sokféle és nagymennyiségű zöldségfélét tartósítunk. A tejsavbaktériumok által termelt sav egyrészt meggátolja a romlást okozó mikrobák tevékenységét, másrészt a terméknek kellemes, savanyú ízt ad. A zöldségfélék természetes savanyításakor a spontán tejsavas erjedés irányítására szolgáló technológiát bizonyos mértékig a savanyítandó termék természete határozza meg. A beavatkozás lényege azonban a sózás, amely történhet a darabos termékekre öntött sós felöntőlével (pl. uborkánál), vagy a felaprított termékkel összekevert kristályos sóval (káposztánál). A só szerepe döntő a spontán erjedés irányításában. A só hatására a növényi szövetekből a víz és az oldott sejtösszetevők egy része kivonódik és a mikroorganizmusok részére hozzáférhetővé válik. Másrészt a só a nyersanyagok vegyes mikroflórájára szelektív gátló hatást fejt ki, és elősegíti, hogy a tápanyagokat a sótűrő szervezetek, mint a tejsavbaktériumok, használhassák fel. A sózás mellett az anaerob körülmények kialakítása is a tejsavbaktériumoknak kedvez. A terméket felöntőlé alá helyezve, lenyomatva (káposztánál a levegőt taposással eltávolítva, egyúttal a lét kipréselve) hozzák létre azokat a körülményeket, amelyek közt a tejsavbaktériumok gyorsan elszaporodnak és erjesztésük révén egyre több tejsavat képeznek. A tejsav részben specifikus antimikrobás hatása, részben a pH csökkentése révén fokozatosan visszaszorítja, majd elpusztítja a nem savtűrő mikrobákat és ezáltal tartósítja a terméket. Az irányított spontán tejsavas erjesztés alatt tehát egymással szorosan összefüggő fizikai, kémiai és mikrobiológiai változások mennek végbe(6) . A fizikai folyamatok lényege az ozmózisos és a diffúziós anyagátvitel, ami a sós lé és a növényi szövetek közti kiegyenlítődést eredményezi (1.6.1. ábra). A sózás hatására a szövetekből élénk vízkiáramlás indul meg, rövidesen ellentétes irányban megkezdődik a só behatolása a szövetekbe. A tejsavas erjedés a külső, tápanyagokban dús sós lében indul meg, a felhalmozódó tejsav szintén bediffundál a szövetekbe. Bár a kiegyenlítődés néhány nap alatt jórészt lezajlik, a sólé és a termék közötti kétirányú diffúzió, ha kisebb mértékben is, de folyamatosan és hosszú ideig tart, míg a kémiai és mikrobiológiai változások meg nem szűnnek (erősen lelassulnak). Az erjesztett termék ekkor jut az érettség állapotába. Tartósító technológiai eljárások 139 1.6.1. ábra - A sótartalom (%-ban kifejezett tömegtört) a kiegyenlítődéshez szükséges idő (d = nap) függvényében A kiegyenlítődés következtében a termék sűrűsége általában növekszik, mivel egyrészt a préselés, lenyomatás hatására a szövetek levegőtartalma csökken, másrészt a szövetek sóoldattal telítődnek. Az erjedés végére az uborka sűrűsége 0,92–0,96 gcm értékről 1,02-re, a káposztáé 0,86–0,95-ről 1,04-re emelkedik (1.6.2. ábra). 1.6.2. ábra - A fizikai jellemzők alakulása az uborkaerjesztésnél, az idő függvényében (d = nap). 1. a levegő térfogata; 2. szemcsesűrűség; 3. az uborka térfogata; 4. az uborka tömege (kiindulási tömeg 1000 g) Tartósító technológiai eljárások 140 Mivel a szövetekből kiszorul a levegő és sok víz távozik, a termék térfogata jelentősen csökken, amit elősegít a ráható nyomás is. Mindez a tömeg csökkenésével is jár. A túl erős lenyomatás fokozza a térfogat- és tömegcsökkenést és káros, mert megakadályozza a levegő helyettesítődését sóoldattal. Ilyenkor a termék átéretlen, állománya puha, rugalmatlan marad. A kiegyenlítődés következtében bizonyos idő után a térfogat újra növekszik, és a sűrűség növekedése miatt a tömeg is gyarapszik. Mindez azonban általában jóval kisebb, mint a kezdeti csökkenés, és részben ezek a folyamatok magyarázzák a különbséget a nyers és a leerjedt termék tömege között, amit erjedési veszteségnek nevezünk. Ennek mértéke 8–10% is lehet. E fizikai változásokat és eredőjüket, az erjedési veszteséget jelentősen befolyásolják a technológiai tényezők: a nyersanyag minősége (uborka nagysága, káposztaszeletek mérete), a só koncentrációja, a lenyomatás erőssége (1.6.3. ábra és 1.6.1. táblázat). Kialakíthatók azok a kedvező körülmények, amelyek közt az erjedési veszteség a legkisebb. 1.6.3. ábra - A sótartalom (%-bán kifejezeti tömegtört) hatása az uborka fizikai jellemzőinek viszonylagos értékére (kiindulási érték: 100%) 1.6.1. táblázat - A nyomás hatása az uborka fizikai jellemzőire A tartály űrtartalma A termék térfogata A termék tömege (l) Betöltött uborka (kg) A termék sűrűsége (g/cm3 ) a nyersanyag %-ában Tartósító technológiai eljárások 141 20 12 1,025 98,6 102 40 24 1,024 97,7 101 60 38 1,015 97,6 99 100 62 1,013- 96,9 98 150 97 1,006 96,5 97 200 115 1,002 96,1 96 Az erjedés alatt végbemenő kémiai változásokat a következőkben lehet összefoglalni. A nyersanyagok túlnyomó része víz, szárazanyagtartalmuk 5–10%. Az érettségi foktól függően 2–5% erjeszthető szénhidrátot tartalmaznak. Az erjedés végéig a cukortartalom teljes egészében felhasználódik (1.6.4. ábra), nagyobb részt szerves savakká, kisebb részt gázokká (főleg szén-dioxiddá, részben hidrogénné) alakul. Kis mennyiségben etilalkohol, észterek és más íz- és aromaanyagok is képződnek, amelyek fontosak az érzékszervi tulajdonságok kialakításában. 1.6.4. ábra - A cukortartalom (%-ban kifejezett tömegtört) alakulása az idő függvényében uborka erjesztésekor A nyersanyagok savtartalma jelentéktelen, pH-ja közel semleges. Az erjedés megindulása után a savtartalom mind a sólében, mind a termékben növekszik (1.6.5. ábra). A savképződés 2–3 hétig folytatódik, mialatt az összes savtartalom – a zöldségfélétől és a technológiától függően – eléri az 1–2%-ot (uborkánál általában közel 1,5%, káposztánál 2% felett). A savképződéssel egyidejűleg változik a pH is. A leerjedt savanyúságok pH-ja általában 3,3–3,5 körül alakul, attól függően, hogyan alakult az összes sav mennyisége, a tejsav és ecetsav aránya. Tartósító technológiai eljárások 142 1.6.5. ábra - Az összes savtartalom (%-ban kifejezett tömegtört), a pH-értékek és a gáztartalom alakulása uborka erjesztésekor az idő (d = nap) függvényében A gázképződés az uborka erjedésekor csak kismértékű és az erőteljes gázképződési szakasz csak néhány napig tart. A káposzta erjedésekor viszont a gázfejlődés igen nagymértékű és hosszabb ideig tart. A gáz összetételében az első napokban 20–30% hidrogén is szerepel, később a gáz csaknem teljesen szén-dioxidból áll. A nyersanyagok összetevői közül a szöveti sejtek falában a cellulóz változatlanul megmarad és ezáltal a termék jó minőségű, rugalmas állományú lesz, ha a kiegyenlítődés és érés kellő mértékig megtörtént. A jó állomány feltétele azonban a sejtfalak kötőanyagának, a pektinnek a megmaradása is. A pektin részben savas hidrolízis, részben enzimek hatására kisebb-nagyobb mértékben lebomlik, és ez kedvezőtlen puhulásban jelentkezik (1.6.2. táblázat). 1.6.2. táblázat - Kémiai változatok az erjedés alatt; * mg/100 g Uborka Káposzta Összetevő (%) friss savanyú friss savanyú Víz 95 93,8 92 89 N-tartalmú anyag 1,3 0,8 1,2 0,7 Cellulóz 0,5 0,5 1,0 1,1 Pektin 0,24 0,12 0,5 0,3 Cukor 2,5 0 4,0 0 Tartósító technológiai eljárások 143 Szerves sav 0,1 1,3 0,1 2,0 pH 6,9 3,4 6,9 3,3 Ásványi anyag 0,4 2,6 0,7 3,0 * C-vitamin 12,5 3,7 40,0 20,0 A mikrobiológiai folyamatokban kezdetben igen változatos mikroflóra vesz részt. A mikroorganizmusok a nyersanyagok felületéről, a rájuk tapadó talajszemcsékből származnak (1.6.3. táblázat). 1.6.3. táblázat - Az uborka és a káposzta mikroflórájának összetétele Mikroorganizmusok száma (g–1) Uborka Káposzta Aerob mezofil baktériumok 3·106 9·105 Spórás bacilus 2·103 8·103 Tejsavbaktérium 5·103 3·104 Kóliformok 7·105 6·103 Élesztőgombák 1·103 5·102 Penészgombák 3·103 2·101 A gyártási szezon előrehaladtával azonban egyre jelentősebb a feldolgozó berendezéseken (pl. káposztaszeletelő), tartályokban (erjesztő kádak, hordók) kialakult üzemi mikroflóra szerepe. Míg az eredeti kezdő mikroflórában a tejsavbaktériumok aránya kicsi, a romlást okozó, fehérjebontó, pektinbontó baktériumok, bacilusok, penészgombák száma viszont nagy, addig az üzemi mikroflórában az adaptálódott tejsavbaktériumok aránya jelentős. A tejsavbaktériumok száma a baktériumok összességénél 2–3 nagyságrenddel kisebb, és ezért döntő jelentőségű, hogy uralomra jutásukat a sózással és a levegő kizárásával elősegítsük. A kezdő mikroflóra tagjai közül igen veszélyesek lehetnek az aerob és anaerob spórás bacilusok, valamint a penészgombák, amelyek számos faja erős pektinbontó. A bacilusok só- és savtűrése azonban kicsi, a penészek pedig aerobok, ezért a jól végzett erjesztés körülményei között néhány nap alatt visszaszorulnak. A kóliform baktériumok az első néhány napon az erjedésben is részt vesznek. Erjesztési termékeik közt különböző szerves savak (tejsav, ecetsav, borostyánkősav, hangyasav,), alkoholok vannak, ezenkívül sok gázt termelnek. Az erjedés elején mutatkozó erős gázfejlődés jórészt ezeknek a baktériumoknak tulajdonítható (a hidrogén teljes egészében). A kóliformok tevékenységének határt szab viszonylag kis savtűrésük, ezért 7–10 nap múlva elpusztulnak. A tejsavbaktériumok száma az első napokban igen gyorsan növekszik, 3–5 nap alatt meghaladja a milliós nagyságot cm3 -enként (1.6.6. ábra). Az erjesztésben többfajta tejsavbaktérium vesz részt. Általában öt fő faj szerepel. Ezek növekvő gyakoriságuk sorrendjében a következők: Leuconostoc mesenteroides, Enterococcus faecalis, Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis és Lb. plantarum. Közülük a L. mesenteroides és a Lb. brevis heterofermentatív, a többi Tartósító technológiai eljárások 144 homofermentatív tejsavbaktérium. A heterofermematív erjesztés végtermékei közt tejsavon kívül ecetsav, etilalkohol, szén-dioxid is képződik jelentős arányban, míg a homofermentatív erjedés főterméke tejsav. 1.6.6. ábra - A főbb mikrobacsoportok darabszám-koncentrációjának változása, az idő (d = nap) függvényében az uborka erjesztésekor. A függőleges tengelyen a darabszám-koncentráció 10-es alapú logaritmusa látható Az erjedés folyamán a tejsavbaktériumok növekvő savtermelő képességük (ill. csökkenő savtűrő képességük) szerint követik, felváltják egymást, bár egyidejűleg 2– 3 faj többnyire megtalálható. Az erjesztést általában a kisebb savtermelő képességű Leuconostoc és Enterococcus fajok kezdik. Ezeket 0,5–0,8% tejsavtartalomnál, amint a pH-érték 4,1–4,2 alá csökken, fokozatosan felváltják a Pediococcus és a Lactobacillus fajok. Előbbiek mintegy 0,8–1,0%, utóbbiak 1,2–2,5% tejsavat képesek termelni (1.6.4. táblázat). 1.6.4. táblázat - A tejsavbaktériumok erjesztésének savas termékei Tejsavbaktérium faj pH Tejsav % Ecetsav % Tejsav: ecetsav arány Homofermentatív Lactobacillus plantarum 3,3 1,3 0,04 32,5 Pediococcus cerevisiae 3,4 1,0 0,08 12,5 Heterofermentatív Lactobacillus brevis 3.9 0,4 0,45 0,9 Tartósító technológiai eljárások 145 Leuconostoc mesenteroides 4,0 0,7 0,25 2,7 Bár a savképzés szempontjából a homofermentatív erjesztők szerepe nagyobb, a heterofermentatív erjedés során képződő illósavak és más vegyületek fontosak a savanyúság ízének kialakításában. A heterofermentatív tejsavbaktériumok gázképzésének ugyanakkor káros hatása is lehet, fokozhatja pl. az uborka üregesedését. Az élesztőgombák még a tejsav baktériumoknál is kisebb arányban fordulnak elő a kezdő mikroflórában, azonban nagy só- és savtűrésük lehetővé teszi fejlődésüket az erjesztés körülményei között. Az élesztőgombák két típusa szerepel a savanyúságok erjesztésében. Az ún. felület alatti élesztők fakultatív anaerobok, alkoholos erjesztést végeznek, amelynek során szén-dioxidot is termelnek. Az etilalkohol és más termékek befolyásolják a savanyúság érzékszervi tulajdonságait. Az ún. hártyaképző élesztők nem, vagy csak gyengén erjesztenek, viszont oxidálják a tejsavat és a sólé más összetevőit. Ha fejlődésüket nem akadályozzák meg, a felületen vastag bevonatot alkotnak („pimpó”), és a savtartalom csökkentésével utat nyithatnak a romlásnak. 1.6.2. Erjesztés mesterséges beoltással A természetes savanyítás során a változó összetételű mikroflóra alatt az erjesztés irányítása bizonytalan, a késztermék minősége nem állandó, gyakran lépnek fel különböző erjedési hibák. Az erjesztés irányítása tejsavbaktérium-színtenyészetekkel történő beoltással biztonságosan megvalósítható. A tejsavbaktériumok tulajdonságaiból következően az erjesztést mindig a legsavtűrőbb Lb. plantarum fejezi be. Ha oltótenyészetként más, kevésbé savtűrő fajt alkalmaznak, annak hatása csak az erjedés kezdetén érvényesül, mert a természetes mikroflórában található erősebb savtermelők később elnyomják. A Lb. plantarum azonban homofermentatív és egyedül alkalmazva a termék érzékszervi tulajdonságai kevésbé jellegzetesen alakulnak ki. A Lb. brevis heterofermentatív és elég erős savtermelő is. Egyedüli oltótenyészetként alkalmazva a természetes erjesztésű kontrollhoz viszonyítva gyorsabb és nagyobb mértékű savképzést, igen jó érzékszervi minőségű terméket eredményez. Hátránya azonban, hogy az erjedési veszteséget és üregesedést mintegy kétszeresére növeli. A legjobb eredményre az a beoltás vezet, amelyben homo-és heterofermentatív tejsavbaktériumot együtt alkalmaznak. A beoltás hatásának fokozására célszerű a nyersanyag eredeti mikroflóráját csökkenteni, részben elpusztítani (pl. uborkánál forró felöntőlevet alkalmazni). A mesterséges beoltások gyakorlati megvalósításának feltétele a tejsavbaktérium-tenyészetek fenntartása, folyamatos előállítása, tárolható, gyorsan elkészíthető oltótenyészet készítése. Ez, hasonlóan a tejipari színtenyészetekhez, liofilezett törzsekkel valósítható meg. 1.6.3. Mesterséges savanyítás A kémiai úton történő mesterséges savanyítás a szerves savak, a pH, a só és a tartósítószerek együttes mikrobagátló, mikrobapusztító hatásán alapul. A természetes tejsavas erjedést utánozva sokféle különböző savanyúság készíthető ily módon (pl. ecetes paprika, csalamádé). A tartósítás fő tényezője az ecetsav, amelyet 1,5– 2,0% koncentrációban alkalmazunk. Bár a baktériumok többségének szaporodását már néhány század–néhány tized% ecetsav visszatartja, a tejsav- és az ecetsavbaktériumok, valamint az élesztő- és a penészgombák gátlásához jóval nagyobb koncentráció szükséges (1.6.5. táblázat). Az ecetsav gátló hatása részben a pH csökkentésének, részben a disszociálatlan sav specifikus antimikrobás tulajdonságának köszönhető. Ez utóbbi hatás kisebb, mint a tejsavé, mégis, az ecetsav kisebb disszociációs állandója következtében a tartósításra jobban alkalmazható. Részben az íz kialakítása, részben a tartósító hatás fokozása céljából az ecetsavval együtt 0,1–0,3% tejsavat is lehet használni. Tartósító technológiai eljárások 146 1.6.5. táblázat - Az ecetsav szaporodásgátló hatása Mikroorganizmus Szaporodásgátló, disszociálatlan sav (%) Mikrokokkuszok 0,05 Bélbaktériumok 0,05 Spórás bacilusok 0,10 Penészgombák 0,30 Élesztőgombák 0,50 Tejsavbaktériumok 1,50 A szerves savak gátló hatásának kiegészítésére a mesterséges savanyúságokhoz tartósítószert is adnak. Az engedélyezett tartósítószerek közül a benzoesav és a szorbinsav jön szóba. A szerves savak és a tartósítószerek együttes hatása nemcsak összegeződik, hanem egymást erősíti (szinergens), ezért kombinálásuk célszerű (1.6.6. táblázat). 1.6.6. táblázat - Az ecetsav és a konzerválószerek tartósító hatása Tartósítószer Tartósítószer kombináció %-ban Ecetsav 2,0 1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 2,0 Kálium-szorbát – 0,05 0,10 0,05 0,10 0,05 0,10 Nátrium-benzoát – 0,05 – 0,05 – 0,05 – Tartóssági idő (nap) 4 7 9 14 60 60 60 1.6.4. Romlási jelenségek A természetes úton történő savanyítást gyakran kísérik romlási jelenségek, amelyek időnként az üzemeknek jelentékeny gazdasági veszteséget okoznak. A spontán tejsavas erjedés során olykor olyan kísérő folyamatok, mellékerjedések lépnek fel, amelyek érzékszervi hibákat okoznak. E jelenségek mikrobiológiai háttere jórészt tisztázatlan, de gyakran valamilyen technológiai lazaság következményei. A kisebb sókoncentráció, vagy a nagyobb erjedési hőmérséklet következtében a sólé sűrűn folyóssá, nyúlóssá válik. Ezt maguk a tejsavbaktériumok is előidézhetik. Az egyenetlen sózás a káposztánál színhibákat okozhat. Ez részben mikrobiológiai, részben szöveti enzimes tevékenységnek tulajdonítható. A savanyú káposzta barnulása a levegőnek kitett rétegben következik be, ha a lenyomatás elégtelen, vagy ha a tartály hibája folytán a lé elfolyik. Tartósító technológiai eljárások 147 Egyértelmű technológiai hiba, ha a felületi hártyaképződés erőteljes kialakulását megengedik, aminek azután következménye a puhulásos, rothadásos romlás. A hártyaképződést (pimpósodást) aerob élesztők okozzák, így az ellene való védekezés az élesztőket szelektíven gátló szorbinsavval, vagy a felület levegőtől való elzárásával lehetséges. Az uborkasavanyítás két fő romlási jelensége az üregesedés és a puhulás. Az előbbi az erőteljesebb gázos erjedésnek tulajdonítható, amelyben a kóliformok, heterofermentatív tejsavbaktériumok és az erjesztő élesztőgombák egyaránt részt vehetnek. Nagyobb méretű, érettebb termések hajlamosabbak az üregesedésre. A puhulás a pektinbontó enzimek tevékenységének következménye, amely lehet szöveti vagy mikrobás eredetű. A puhulás ellen a felöntőlé, vagy a leerjedt sólé felforralásával, az enzimek forrásának (pl. a termésen maradt virágok) eltávolításával lehet védekezni, bár a jelenség fellépésekor a beavatkozásra már nem sok lehetőség marad. A kémiai úton tartósított savanyúságoknál a leggyakoribb romlási jelenség az erjedés megindulása. Ha a savanyúság tejsavas erjedésen megy át, többnyire átdolgozható és más termék (vegyes savanyúság) készítésére felhasználható. 1.7. Kombinált tartósítás 1.7.1. A kombinált tartósítás fogalma és a tartósítási tényezők/hatások kombinálásának céljai Az élelmiszertartósítás fejlődésének kezdeti szakaszában az élelmiszerek legszembetűnőbb romlási folyamatainak a megelőzésével is megelégedtek, ma már azonban arra törekszünk, hogy a drasztikus biológiai és fizikai változások mellett a nem feltűnő kémiai átalakulásokat is minél jobban megakadályozzuk, mégpedig úgy, hogy a tartósítási technológia az élelmiszer minőségét, élvezeti értékét és tápértékét minél kevésbé csökkentse. Ilyen komplex követelménynek önmagában egyetlen tartósítási tényező sem tud eleget tenni, ezért már a hagyományos tartósítási eljárásokban is – sokszor nem is tudatosan – többféle fizikai és kémiai tartósító ágenst kombináltan alkalmaznak. Például a hőkezelés tartósító hatását is jelentősen befolyásolja a pH, a redoxpotenciál, az élelmiszer kémiai összetétele stb., s ezeknek a spontán kölcsönhatásoknak az előnyeit a hagyományos tartósítási gyakorlat is hasznosítja(64, 71). Korunkban azonban már tudatosan törekszünk a tartósítási módszerek alapjainak, a tartósítási hatások okának, mibenlétének a feltárására és a tartósítási eljárások tudományos alapokon való továbbfejlesztésére. Ez jellemzi a kombinált tartósítással kapcsolatos kutatásokat is és szorosabban véve csupán a két vagy több tartósító ágens céltudatos kombinálását tekintjük kombinált tartósításnak. A kombinált tartósítási módok kutatásának célja az élelmiszerek mikrobiológiai és kémiai stabilitásának a tartósító tényezők olyan kombinációival való biztosítása, amelyek együttesen alkalmazva hatékonyabbak, ill. minőségrontó hatásuk kisebb, mint az egysíkú kezeléseké. A kombinált módszerek gyakorlati alkalmazásának általában előfeltétele, hogy gazdaságosak is legyenek. Gyakran azonban a kombinált eljárás esetleg tetemesebb költségeit pl. a termék egészségügyi biztonsága megnövekedésének pénzben alig kifejezhető volta ellensúlyozza. Elvileg bármely fizikai és kémiai behatás ésszerű alkalmazása szóba jöhet kombinált tartósítási tényezőként. Fizikai tényezőknek tekintjük • a hőkezelést, • a hőelvonást (hűtést, fagyasztást), Tartósító technológiai eljárások 148 • a hidrosztatikus (hidraulikus) nyomást, • az ionizáló sugárzásokat (gamma-, elektron- vagy röntgensugárzás), • a nem ionizáló sugárzásokat (pl. ultraibolya sugárzás, megjegyezve, hogy némely szakkönyv az UV-sugarakat is az ionizáló sugarak közé sorolja). A kémiai tartósítási tényezők: • a hidrogénionok, • a konyhasó és pácsók, • a tartósítószerek és más vegyi adalékanyagok, továbbá • a gázatmoszféra egyes komponensei (pl. CO2,). A kombinációk a fentieknek megfelelően – csupán a jobb áttekinthetőség kedvéért csoportosítva • fizikai tényezők kombinációira, • kémiai tényezők kombinációira és • fizikai és kémiai tényezők kombinációira oszthatók. Mint minden tartósítási eljárásnak, a kombinált tartósítási módszereknek is szerves része a megfelelő csomagolás, mert csak ez biztosítja az újraszennyeződés kizárását és azt, hogy a tartósított termék minősége gyártás után kielégítően hosszú ideig megmaradjon. Az inert gázos csomagolás, vagy antioxidánsok használata a legkülönbözőbb tartósító kezeléseknek alávetett élelmiszereknél számos esetben előnyös lehet az oxidációra hajlamos komponensek (pl. egyes vitaminok, színanyagok) kezelés, vagy tárolás közbeni bomlásának mérséklésére. A lipidek minőségvédelmét célzó antioxidánsok használatát tartósítási tényezőnek is tekinthetjük, de ilyen a glükózoxidáz enzim is, amely kiterjedt alkalmazást nyerhet a különféle oxidatív eredetű aroma- és színváltozások meggátlására tojáspornál, tartósított tejkészítményeknél, gyümölcsleveknél és üdítőitaloknál. A kellő CO2-tartalmú, módosított, ill. szabályozott összetételű légtér alkalmazása nemcsak a gyümölcstárolásban terjed, hanem más, csomagolt élelmiszerek (pl. sütőipari termékek, vágott baromfi) eltarthatóságának megnövelését is eredményezheti(29) . 1.7.2. A kölcsönhatások típusai, additív és szinergens hatások értelmezése A romlásellenes tényezők kölcsönhatásai három típusba sorolhatók: a) a tényezők egymás hatását nem befolyásolják (additív hatás); b) a tényezők, vagy a tényezők valamelyike a partner(ek) hatékonyságát fokozza (szinergens kölcsönhatás); c) a tényezők, vagy a tényezők valamelyike a partner(ek) hatékonyságát csökkenti (antagonista kölcsönhatás). Tartósító technológiai eljárások 149 Ha a kombinált kezelés tényezői együttes alkalmazásakor az egyedi kezelések hatása összegeződik (additív hatás), az már a tényezők egyikének, vagy mindegyikének a mérséklését teszi lehetővé. Ha pedig a tényezők kombinált használata esetén a tartósító hatás nagyobb, mint az egyedi hatások összege (szinergens hatás mutatkozik), az még előnyösebb. Így a legeredményesebb kombinációk jelentős költségcsökkenést és energiamegtakarítást is eredményezhetnek. A kombinált tartósítási eljárásoknál a kombinációs partnerek alkalmazásának időbeli sorrendje is gyakran fontos szerepet játszik, mert befolyásolja a kombinált kezelés hatékonyságát. A kombinált hatások jellemzésére általánosságban is használható a főként a vegyszer-kombinációk elemzésénél alkalmazott izobol diagram. Ha például a kombinált kezelés A és B tényezői legkisebb egyedileg hatásos adagját (vegyszernél koncentrációját, sugárzásnál a dózisszükségletet, állandó hőmérsékletű hőkezelésnél a hőkezelési időszükségletet stb.) egységnyinek tekintjük és a kombinált alkalmazás esetén hatásosnak bizonyult legkisebb adagjaikat a legkisebb hatásos egyedi adagok hányadaiként (xA és xB) fejezzük ki, az ilyen összetartozó relatív értékek ábrázolása eredményezi az izobol diagramot (1.7.1. ábra). Szinergens hatás esetén tehát xA + xB < 1, additív hatásnál xA + xB = 1, antagonista hatásnál xA + xB > 1. 1.7.1. ábra - Két különböző tartósítási eljárás (tényező) kombinált hatását szemléltető izobol diagram xA, xB: az A és B eljárás önmagában legkisebb hatásos adagjához viszonyított adagjai Az izobol diagram csupán a kölcsönhatások típusát illusztrálja, de természetesen semmit nem mond a kölcsönhatás mechanizmusáról. Egyre több információ gyűlik azonban össze a kutatások kapcsán arról, hogy antimikrobás hatásokat túlélő, de szubletálisan károsodott mikroorganizmusok igényesebbek a környezeti tényezőkkel (hőmérséklet, pH, tápanyagok, inhibitorok stb.) szemben, mint a kezeletlen sejtek. A károsodás mibenlétének jobb megismerése segíthet a kombinált hatások racionálisabb alkalmazásában, szinergens kombinációk keresésében. Tartósító technológiai eljárások 150 A továbbiakban néhány kiragadott példa illusztrálja a kombinált tartósítás kutatási-fejlesztési irányait. Hangsúlyozni kell, hogy noha a példák látszólag két tényező kombinálásával foglalkoznak, valójában akkor is, amikor nem részletezzük, pl. a termék pH-jának, redoxpotenciáljának, vízaktivitásának, hőmérsékletének, vagy csomagolásmódjának az eltarthatóságra gyakorolt hatását is számításba kell venni. 1.7.3. Fizikai tényezők kombinációi 1.7.3.1. Hőkezelés és hőelvonás kombinációja A hőelvonás (hűtés) a kémiai reakcióknak a hőmérséklet csökkenésével csökkenő sebessége miatt minden esetben eltarthatóságot növelő hatású. Azoknál a módszereknél pedig, ahol a tartósító kezelés nem eredményez mikrobiológiai szempontból kereskedelmileg steril terméket (prezervek gyártása), ugyanakkor a termék vízaktivitása nagy és patogén mikroorganizmusok jelenléte nem zárható ki, a termék egészségügyi biztonságosságának nélkülözhetetlen feltétele, hogy azt a patogén mikrobák szaporodásának alsó határhőmérséklete alatt tároljuk. Ez a helyzet pl. számos, enyhén hőkezelt, vagy más módon „pasztőrözött” állati eredetű élelmiszernél. 1.7.3.2. Hőelvonás és vízelvonás kombinálása Hőelvonás és vízelvonás kombinált alkalmazását jelenti a fagyasztásos sűrítés (kriokoncentrálás) és a fagyasztva szárítás (liofilezés). A fagyasztásos sűrítés különösen az illó, hőérzékeny aromaanyagokat tartalmazó, folyékony élelmiszerek ( pl. gyümölcslevek) minőségkímélő tartósítási módszere(81). Alkalmazási terjedésének a költségessége szab határt. Leginkább citruslevekből készítenek „félsűrítményeket” ily módon. A félsűrítmények tárolhatóságát azonban hűtéssel vagy tartósítószer-adagolással kell biztosítani. Érdekes kombináció az almalé besűrítésére Hollandiában kidolgozott eljárás, amely a bepárlást és a fagyasztásos sűrítést kombinálja: pillanatbepárlóval nyert aromadesztillátumot fagyasztásos sűrítéssel koncentrálják, az „aromamentesített” levet pedig bepárlással sűrítik be. A fagyasztásos sűrítéssel előállított, s fagyasztva tárolt aromakoncentrátumot a felhasználás (értékesítés) előtt megfelelő arányban újra elegyítik az aromamentes sűrítménnyel. A kombinált eljárás költsége jóval kisebb, mint a kizárólag kifagyasztást használó sűrítésé, a termékminőség pedig lényegesen jobb, mint a szokásos bepárlással előállított sűrítményé(84) . A fagyasztva szárítás ugyancsak energiaigényes, költséges volta miatt korlátozódik nagyértékű anyagok (pl. kávékivonat) tartósítására. A kávéextraktum fagyasztásos sűrítéssel való részleges víztelenítése a fagyasztva szárítás előtt jelentősen csökkenti a fagyasztva szárítás költségét, ugyanakkor a kizárólag fagyasztva szárítással előállított instant kávéval azonos minőségű terméket eredményez(84) . 1.7.3.3. Kombinált módszerek a vízaktivitás-csökkentési folyamatok gyorsítására Szovjet kutatók gyümölcsök cukoroldatban való húzatása meggyorsítására váltakozó melegítés és hűtés, valamint 90–95 °C-on való melegítés közbeni, 20–200 Hz frekvenciájú akusztikus kezelés kombinációit ajánlották(38) . A mikrohullámú melegítés és vákuum-szárítás, valamint a mikrohullámú melegítés és a fagyasztva szárítás kombinációi egyes országokban az utóbbi években ipari megvalósítást nyertek. Tartósító technológiai eljárások 151 1.7.3.4. Hőkezelés és besugárzás kombinált alkalmazása Az utóbbi évtizedekben a sugárzásos tartósítással (az ionizáló sugárzások alkalmazásával) kapcsolatos kutatásoknak világszerte nagy figyelmet szenteltek(18, 20). Minthogy a baktérium spórák nemcsak nagy hőtűrést, hanem nagy sugárrezisztenciát is mutatnak, elpusztításukhoz olyan nagy sugáradagok szükségesek, amelyek többnyire a termék érzékszervi minőségét már rontják. Sokat ígérő azonban az a megfigyelés, hogy a sugárkezelés érzékenyíti a baktérium spórákat hőkezeléssel szemben: a besugárzás és a hőkezelés egymást követő alkalmazása a baktérium spórákra szinergens hatású. E kombinált hatás mechanizmusa még nem kellően tisztázott. Egyes feltételezések szerint a besugárzás csökkenti a fehérjedenaturalódás hőszükségletét. A hőérzékenyítő hatás azonban a spórák jellegzetes finomszerkezetének a sugárzás okozta részleges dezorganizálódásával is magyarázható, amely a spóra hőtűrésében szerepet játszó, a spóra citoplazmája „dehidratált” állapotát fenntartó sejtalkotórészek sugárkárosodásával is magyarázható, ami a besugárzott spóra életfontosságú komponenseinek részleges hidratálódásával, s így megnövekedett hődenaturálódási hajlamával jár(15, 19, 26) . Ha a spóra hőkezelése nem követi, hanem megelőzi a besugárzást, a tapasztalatok szerint az ilyen kombináció csupán additív hatású. Hosszú ideig eltartandó anyagok esetén a besugárzást enyhe hőkezeléssel azért is kombinálni szükséges, hogy a tartósítandó anyagban lévő, erősen sugártűrő enzimeket a hőkezelés inaktiválja, különben a mikrobiológiailag stabil termékben enzimes folyamatok okozta minőségromlás léphet fel. Holland kutatók biztató eredményeket értek el különböző kertészeti termékek szokásos konzerválásánál jóval enyhébb hőkezelés és 3 kGy-nél nem nagyobb sugárdózis kombinált használatával(63) . A hazai alkalmazási kísérletek közül említhető, hogy a szokásos konzerválás hőkezelés-szükségleténél jóval kisebb hőkezelés elegendőnek látszik közepes (5 kGy körüli) sugárdózissal kombináltan a dobozolt virsli(38, 39, 67) és a dobozolt libamáj(22) tartósítására. A virslikonzervnél a kombinált kezelés érzékszervileg jobb minőségű terméket eredményezett, mint a hagyományos hősterilezés. A besugárzás plusz hőkezelés szinergens spórapusztító hatásának jól hasznosítható esetét jelenti az is, hogy száraz adalékanyagok (pl. fűszerek) besugárzásos csíraszegényítése után is megmarad a túlélő mikroflórában ez a hőérzékenyítő hatás(23, 46). Minthogy a konzervkészítmények komponensei közül a hőtűrő spórákkal való szennyezettségük miatt gyakran a száraz adalékanyagok jelentik a hőkezelés-szükségletet döntően meghatározó tényezőt, ilyen esetben a besugárzással csíraszegényített adalékanyagok használata a hőkezelés-szükséglet jelentős csökkenését eredményezheti(16, 37, 48]. Penészgombák esetén a szinergens hatású kombináció a hőkezelés plusz besugárzás sorrendű kezelés, amit sikerrel kezdenek alkalmazni főként szubtrópusi és trópusi gyümölcsök (mangó, papaya stb.) eltarthatóságának növelésére. Ez esetben az 50–55 °C hőmérsékletű vízben néhány percig tartás és 0,3–0,7 kGy körüli sugárdózisok e gyorsan romló, értékes gyümölcsök eltarthatóságát nagyjából megkétszerezik(18, 78) . 1.7.3.5. Vízelvonás és besugárzás kombinált alkalmazása A vízaktivitás részleges csökkentésével előállított, közepes nedvességtartalmú („intermediate moisture”) típusú termékek választéka növelhető, ha az ilyen élelmiszerekben még szaporodni képes, a csökkent vízaktivitást tűrő mikroorganizmusokat valamilyen antimikrobás behatással inaktiválják. A tartósítószerek (lásd az 1.7.5.2. pontot) használatán kívül szóba jön a sugárkezelés is. A vízaktivitás csökkentése (az ozmotikus nyomás növelése) a sugárkezelést megelőzően a termék jellegétől függően megoldható higrofil anyagok alkalmazásával (pl. cukor, glicerin, konyhasó), vagy részleges vízelvonással (szárítás, fagyasztásos sűrítés, membrán-szeparációs módszerek). Tartósító technológiai eljárások 152 Az utóbbi eljárások közé tartozó kombináció például a kifagyasztással előállított gyümölcslé-félsűrítmények sugárzásos tartósítása. A kisebb vízaktivitás miatt itt nagyobb sugárdózis használható a termék érzékszervi minőségének a rontása nélkül, mint amekkora a híg gyümölcsleveknél már érzékszervi változást okozó dózis(44, 45) . 1.7.3.6. Besugárzás és hőelvonás kombinált alkalmazása A hűtvetárolás a hőkezeléssel készített prezervekéhez hasonlóan a sugárzással pasztőrözött élelmiszerek esetén is gyakran nélkülözhetetlen kombinációs partner. Ez a helyzet például a halak és általában a húsok esetén, amikor a sugárzással pasztőrözött termékben Clostridium botulinum spórák túlélésével kell számolni. Ilyen termékeknél ezért csak a leghidegtűrőbb botulinum szerotípus, az E típus szaporodását is gátló, +3 °C alatti tárolási hőmérsékletek megengedhetők. Sokirányú vizsgálatok bizonyítják, hogy 1-2 kGy nagyságrendű sugárdózisokkal sokféle, gyorsan romló élelmiszer, pl. szamóca, halak, darált hús stb. hűtvetárolhatósága két-háromszorosára növelhető(24, 47, 49) . 1.7.3.7. Nagy hidraulikus nyomás és hőkezelés vagy besugárzás kombinációi Ausztráliai és angol kutatók kísérletei szerint többszáz atmoszférás nyomást követően alkalmazott hőkezelés vagy besugárzás után a baktériumspórák sokkal nagyobb arányú pusztulása észlelhető, mint a légkörihez közel álló nyomáson végzett kezelések után. A hatás azzal magyarázható, hogy a spórák nagy részénél a nagy hidraulikus nyomás a csírázást iniciálja(10, 32,99, 124) . 1.7.4. Kémiai ágensek kombinálása Még az ötvenes években és a hatvanas évek elején a különböző kémiai tényezők kombinált alkalmazásával sokat foglalkoztak(88). Az utóbbi évtizedekben a szintetikus élelmiszer-adalékanyagokkal szemben számos esetben felmerült toxikológiai problémák és vegyszermaradék-gondok a vegyszerek együttes hatásának a vizsgálatát is háttérbe szorították. A kevert mikroflórájú élelmiszerek kémiai tényezők kombinálásával való tartósításánál jelentkező együtthatások jellege nehezen jósolható meg, mert a tapasztalatok szerint egy mikroorganizmuson szinergista hatással jelentkező tartósítószer-kombináció más mikroba esetén antagonista is lehet(118) . 1.7.5. Fizikai és kémiai tényezők kombinációi 1.7.5.1. Vegyszerek és hőkezelés kombinált alkalmazása A tartósítószerek túlnyomórészt nem önállóan, hanem valamelyik fizikai tartósítási mód hatékonyságának fokozására használatosak. A hővel pasztőrözött készítményeknél egyes esetekben megengedett hagyományos tartósítószer-használat mellett a hatvanas években sok vizsgálat folyt egyes antibiotikumokkal (szubtilin, nizin, tilozin) a hőkezelés-szükséglet csökkentésére(50). Az antibiotikumok élelmiszeripari használatát az egészségügyi hatóságok többnyire nem engedélyezik a mikrobák antibiotikum-rezisztenciája kialakulásának lehetőségét mérséklendő. Ezért csupán a gyógyászati célokra nem használt nizin konzervipari használata valósult meg egyes országokban, pl. Ukrajnában, Angliában, Lengyelországban és Csehországban. A vizsgálatok szerint a tartósítószerek és Tartósító technológiai eljárások 153 az említett antibiotikumok nem annyira a hőpusztulás sebességét fokozzák, mint inkább a hőkezelést túlélő mikrobák szaporodását, ill. a baktériumspórák vegetatív sejtté alakulását gátolják. A konyhasó a hőkárosodott mikrobasejtekre fokozottan gátló hatású, a hőkezelés közben azonban védőhatást fejt ki(105) . A pácsók használata esetén mind a NaCl vízaktivitást csökkentő hatásának, mind a nitrit specifikus sporosztatikus hatásának szerepet lehet tulajdonítani. A nitrit szerepe az enyhén hőkezelt, pácolt húskészítmények mikrobiológiai stabilitásában és mikrobiológiai biztonságosságában azoknak a vizsgálatoknak kapcsán vált nyilvánvalóvá, amelyek a nitrozamin-kérdés felmerülése után a nitrit elhagyásának a mikrobiológiai következményeit vizsgálták(25) . A hidrogénion-koncentrációtól nemcsak a hőkezelést túlélő termorezisztens spórák csírázása függ, hanem befolyásolja a spórák hőtűrését is(68). Ez tulajdonképpen jól ismert és általánosan alkalmazott tapasztalat a savas élelmiszerek feldolgozásánál, azonban viszonylag ritkán végeznek tudatos „savanyítást” ezen ismeretek hasznosítására más élelmiszereknél, holott valószínűleg még számos más készítményt is lehetne ily módon kíméletesebb körülmények között tartósítani. A hidrogénion-koncentráció növelése és a hőkezelés kombinált hatása az alapja annak az Alderton(1) által szabadalmaztatott módszernek, amely a baktérium spórák gyenge kationcserélő sajátságán és a „hidrogén formájú” spórák viszonylagos hőérzékenységén alapszik. Eszerint, ha a spórákat tartalmazó élelmiszert savval kb. 4,0 pH-júra „megtitrálják”, és ezen a pH-n tartják néhány óráig, a spórákban levő kétértékű fémionok bizonyos hányada H+ ionokra cserélődik ki és egyidejűleg a spórák hőrezisztenciája csökken. Közvetlenül a hőkezelés előtt az élelmiszer pH-ját visszaállítják ugyan az eredeti értékre, de a spórák a fémionokat nem képesek az élelmiszerből ismét felvenni a hőkezelés lezajlásáig és így az fokozottan pusztító hatású rájuk. Elméletileg a spóracsírázást iniciáló behatások is lehetőséget nyújtanának a spórarezisztencia csökkentésére. Ismeretes, hogy enyhe, szubletális hőkezeléssel sok spóra aktiválható, azaz a specifikus csírázási körülmények iránti igényessége csökkenthető és csírázási sebessége növelhető. Számos olyan egyszerű szerves vegyület, pl. bizonyos aminosavak, ribozidok bizonyultak a spóracsírázás specifikus fiziológiai iniciátorainak, amelyek élelmiszeripari adalékanyagként szóba jöhetnének. Hasonlóképpen ismeretes, hogy kémiailag aktiválhatók bizonyos spórák furfurol segítségével, továbbá a cukor hőkezelésekor és/vagy besugárzásakor kis mennyiségben képződő, kellően még fel nem derített anyagok segítségével(17). Figyelemre méltó az is, hogy az utóbbiak ugyanakkor a spórás baktériumok posztgerminatív fejlődését gátolni látszanak(48) . A spóracsírázás iniciálásán alapuló módszerek esetén az aktiváló behatást követően és/vagy az iniciátorok jelenlétében 0,5–2 órán át tartó inkubáció elegendő, hogy a spórák rezisztenciájukat elveszítsék a csírázás révén és ezután azonnal bekövetkezhet a sterilező fizikai behatás (hőkezelés vagy besugárzás,). A módszer tehát a tyndallozáshoz hasonló, de gyorsított eljárás lenne. Mindezen elképzelések megvalósításának gátja, hogy nem sikerült még egyetlen törzs esetén sem minden spórát ily módon csírázásra kényszeríteni és a „szuperdormans” frakció megőrzi rezisztenciáját. Mindenesetre, el lehet érni még 90%-ot meghaladó csírázást is, ami nem lenne jelentéktelen a sterilezés hőkezelés-szükségletének csökkentése szempontjából olyan termékeknél, ahol a 2,8 percnél nagyobb F0-értékű hőkezelést kénytelenek jelenleg alkalmazni egyes, a Clostridium botulinuménál jóval rezisztensebb, kis számban jelenlevő spórák miatt. 1.7.5.2. Vegyszerek és vízelvonás kombinált alkalmazása A 0,90-nél kisebb, a 0,60-nál nagyobb vízaktivitású, ún. közbenső nedvességtartalmú élelmiszerek („intermediate moisture foods”) baktériumos romlásra általában már nem hajlamosak, de a mikroszkopikus gombák szaporodásával ebben a vízaktivitás-tartományban is számolni lehet. Ilyen készítményeknél ezért a vízaktivitáscsökkenést fungisztatikus anyagok használatával gyakran kombinálják(71). A tartósítószerek hatékonysága nagyobb is olyan termékekben, ahol a csökkent vízaktivitás miatt a mikrobaszaporodás gátolt, mint olyanokban, amelyeknek nagy vízaktivitása a mikrobaszaporodásnak kedvező(70) . Tartósító technológiai eljárások 154 1.7.5.3. Kémiai ágensek és besugárzás kombinált alkalmazása A sugárzásos pasztőrözés hatásának kiegészítésére számos tartósítószer vagy más antimikrobás anyag (pl. tetraciklin antibiotikumok) használatára született javaslat(18). A pácsók és más, hagyományos adalékanyag és a besugárzás ésszerű kombinációitól eltekintve azonban ezeket a törekvéseket kritika éri atekintetben, hogy a besugárzásnak, mint új fizikai eljárásnak azt az előnyét elveszítik, hogy a vegyi adalékanyagok felváltására szolgálhat(119). A hidrogénion-koncentráció növelése (a pH csökkentése) savadagolással már viszonylag kis pH-csökkentés esetén is számottevően javíthatja a sugárkezelés hatékonyságát a sugárkárosodott mikrobák megnövekedett pH-érzékenysége miatt(21). Gyümölcslevek esetén a pH-csökkentést és a mikrobaszaporodáshoz szükséges egyes kationok eltávolítását egyaránt el lehet érni hidrogén-formában levő kationcserélős kezeléssel(120) . A módosított vagy szabályozott atmoszférájú csomagolással való kombinálása a sugárkezelésnek még nem kellően tanulmányozott terület. 1.7.6. A további kutatás szükségessége A kombinált tartósítási módszerekkel kapcsolatos kutatások jelentős része nem lépte túl a laboratóriumi modellkísérletek szintjét és az információk egy része meglehetősen töredékes, olykor pedig ellentmondó egymásnak. A kombinált hatások egzakt, mennyiségi előrejelzése, a kombinált eljárások méretezése a kölcsönhatások bonyolultsága, a különböző tényezők hatás-egyenértékűségének bizonytalansága miatt még meglehetősen nehéz, így minden új kombinációt előzetesen kísérletesen vizsgálni kell, hogy biztonsága eléri-e a vele felváltani szánt módszer biztonságát. kvantitatív elemzésére alkalmas kísérletekre. 155 2. fejezet - A fontosabb termékek gyártástechnológiája 2.1. Konzervipari előfeldolgozó telepek Az előfeldolgozó telepek a gépi betakarítású nyersanyagok előkészítő jellegű tisztítását, válogatását, esetleg osztályozását végzik, részben a hagyományos konzervgyári tevékenység egy részének a mezőgazdasági üzem területére való kihelyezését jelentik. Utóbbi esetben az üzem feldolgozó kapacitása bővül, a hulladék a gyáron kívül keletkezik, kézi műveletekhez (válogatás, osztályozás, hámozás, magozás, gerezdelés stb.) szezonális munkaerő könnyebben található. Tehermentesülnek a gyár szociális létesítményei is. Az előkészítő telepek révén rendszerint nem csak kevesebb nyersanyagot kell a gyárba szállítani és ott tárolni, hanem a hulladék is, akár takarmányozásról, akár trágyázásról van szó, egyszerűbben visszakerül a mezőgazdaságba. A gépi betakarítással kapott nyersanyag kevésbé egyöntetű, földdel, porral, idegen növényi részekkel jobban szennyezett, mint a kézzel betakarított termés. Gyakran több benne a hibás, romlott egyed is. Az előfeldolgozó telepek létesítése előtt figyelembe kell venni a nyersanyag mennyiségén kívül a szállítási távolságot és kapacitást, a víz- és elektromos energia igényét, a szennyvíz és föld, hulladék elhelyezésének lehetőségeit. Célszerű, ha a szállítóedények tisztítása, fertőtlenítése részben az előfeldolgozó telepen is elvégezhető. Kiegészítő ismeretek találhatók a szakirodalomban is(1, 17, 25) . 2.1.1. Zöldborsó előfeldolgozása Az előfeldolgozás ún. cséplőtelepeken történik, ahol a szikkasztott, beszállított zöldborsó kicséplése, a kicsépelt szemek utótisztítása, valamint a borsószár felszecskázása történik. A borsócséplő telepek általában a mezőgazdasági termelőüzemekben nyernek elhelyezést. A kicsépelt és tisztított szem konzervgyárba való szállítására tehergépkocsit alkalmaznak. Egy borsócséplő telep elrendezési rajza az 2.1.1. ábrán látható. A négygépes cséplőtelep névleges tömegárama száras zöldterményből 20 t/h. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 156 2.1.1. ábra - Borsócséplő telep elrendezési vázlata. 1. zöldtermény-adagoló; 2. borsócséplő gépek szalmakihordóval; 3. keresztirányú szemgyűjtő szalag; 4., 6. hattyúnyakas elevátor; 5. utótisztító rosták; 7. szemgyűjtő tartályok; 8., 10. szállítószalagok; 9. szecskázógépek; 11. szecskagyűjtő tartályok; 12. kapcsoló-irányító egység A cséplőtelep vezérgépe a stabil zöldborsócséplő gép, amelyet a 2.1.2. ábra mutat. 2.1.2. ábra - Stabil zöldborsócséplő gép működési vázlata. 1. etető-felhordó; 2. külső dob; 3. belső cséplődob a lapátsorokkal; 4. fő gyűjtőszalag; 5. nyomóventilátor; 6. törekszalag; 7. szalmarázó; 8. szalmakihordó; 9. gyűjtőtartály A zöldborsó egyenletes beadagolás után az azonos irányban forgó külső (2) és a verőlécekkel ellátott belső cséplő-dob (3) közé jut. A hüvelyek az ütések hatására felnyílnak, a szemek a hüvelyektől elválnak. A külső dob fordulatszáma állandó (23/min), a verőléceket tartó belső dobé 180–220/min között fokozat nélkül A fontosabb termékek gyártástechnológiája 157 változtatható. A különböző borsófajták cséplésénél a fordulatszámot és az állítható verőlécek szögét a fajta jellegének és érettségének megfelelően kell változtatni. Érettebb szemnél kisebb, zsengébb szemnél (amelynek hüvelye nehezebben pattan fel) nagyobb fordulatszámot kell beállítani. A kicsépelt szemek a külső dob perforációin átesnek, és a dob alatti gyűjtőszalagra (4), majd a különböző tisztító műveletek után gyűjtőtartályba kerülnek. A cséplés során a borsószalma közül ki nem hullott szemeket rázószerkezet (7) választja ki. A szemkihozatal általában 80–200 kg borsószem 1 tonna indás növényből. Cséplés során a szemek törése miatt veszteségek keletkeznek. A szemtörés okai általában a következők: • nem megfelelő a borsó érettségi foka, túl zsenge nyersanyagot használunk fel, • a cséplőgép dobjának és verőléceinek forgási iránya, valamint fordulatszáma nem megfelelő. A cséplőgép üzemeltetése során állandóan figyelnünk kell a kijövő szalmát és szemet. A szalmában a sértetlen – fel nem repedt – hüvelyek száma az összhüvelyszám 2-3%-a lehet. Ha több, úgy a dob fordulatszáma nem megfelelő. Ha sok a ki nem rázott szem, úgy a beadagolást (etetést) kell lassítani. A kicsépelt szemben a tört szem max. 2–4% lehet. Ha több, akkor a verőléc fordulatszáma magas, vagy túl zsenge a szem. 2.1.2. Paradicsom előfeldolgozása A paradicsombetakarító géppel leszedett termény konzervgyári előkészítéséhez különböző áteresztőképességű előfeldolgozó gépsorokat fejlesztettek ki. A paradicsomelőfeldolgozó telepek a mosás, válogatás, zúzás műveleteit végzik. A folyamat végén a zúzalékot tartálykocsi szállítja a konzervgyárba. A gépi betakarítású paradicsomnál különösen fontos a mosás, válogatás hatékonyságának ellenőrzése. A különböző fajtákon belül több frakciót lehet szétválogatni. A kézi és gépi szedésű paradicsom minősége között igen nagy eltérés tapasztalható. A szalmasárga, zöldtalpas, zöld szemek kiválogatása a püré színének javítása, a penészes, beteg egyedek kiválogatása pedig az íz és a Howard-szám csökkentése végett fontos. A nem eléggé intenzíven mosott, repedt egyedek mennyisége a sűrítmény homoktartalmát növeli. A tisztításhoz olyan fajták beállítása szükséges, amelyeknek szilárdsága elegendő nagy ahhoz, hogy a szedés és szállítás során olyan repedések ne keletkezzenek, amelyekbe kimoshatatlanul tapad a föld. Szükséges a betakarítási időpont kedvező megválasztása, hogy elkerüljük a túlérett, de a zöld egyedeket, is. Egy előfeldolgozó vonal vázlatát szemlélteti a 2.1.3., továbbá a 2.1.4. ábra. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 158 2.1.3. ábra - Paradicsomelőfeldolgozó gépsor elrendezési vázlata. 1. fogadógarat; 2. rögelválasztó garat; 3. iszapleválasztó; 4. előválogató; 5. szennyelhordó szalag; 6. öblítőgarat; 7. selejtező; 8. hulladékelhordó szalag; 9. mosó-tisztító berendezés; 10. szín szerinti válogató; 11. sárga és zöld bogyókat szállító szalag; 12. piros bogyókat felhordó elevátor; 13. roppantó-zúzó; 14. előtároló tartály; 15. kapcsolószekrény; 16. vezérlőasztal 2.1.4. ábra - Folyamatos üzemű iszapleválasztó-víztisztító berendezés működési vázlata. 1. csővezeték; 2. ciklon; 3. ülepítő; 4. csillapító és elosztó csővezeték; 5. ülepítő-gyűjtő; 6. lemezes iszapleválasztó; 7. visszavezető cső A nagyméretű fogadógarattal és előgarattal, illetve főgarattal felszerelve alkalmas kézzel és géppel szedett, előválogatott vagy előválogatás nélküli, laza vagy kötött talajokról beérkező paradicsom fogadására és előfeldolgozására. A paradicsom érkezhet tartályládákban, konténerekben és egyéb módon ömlesztve. Elektronikus szín szerinti válogatóberendezés is eredményesen használható. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 159 A gépsorba hidrociklonos, folyamatos iszapleválasztó-víztisztító berendezést építettek be. Ez a kombinált rendszer a vízzel szállított szennyeződés mintegy 60%- át leválasztja. A megtisztított víz így ismét alkalmas további iszap felvételére. A folyamatos iszapleválasztó-víztisztító berendezés működési vázlatát a 2.1.4. ábra szemlélteti. Az előgarat iszapterében elhelyezett szívónyíláson, szivattyún és csőrendszeren keresztül az iszapos víz a felső csővezetéken (1) át először a ciklonba (2) jut. Ebben a durva, nagyméretű talajszemcsék leválasztódnak és az ülepítőbe (3) kerülnek. A technológiai víz ezután a csillapító és elosztó csővezeték (4) nyílásain keresztül az ülepítő-gyűjtőbe (5), illetve a lemezes iszapleválasztón (6) át a visszavezető csőbe (7) kerül. A lemezes iszapleválasztóban a kisméretű talajszemcsék és lebegő szennyeződések az ülepítő-gyűjtőbe csúsznak vissza. A leválasztott iszapot időszakonként szállító járműre ürítik és elszállítják. Az iszapszállítást végző technológiai víz a szivattyúk működése esetén állandóan cirkulál, vagyis az iszapelszállítás a garatból folyamatos. A fogadó és előgarat vize óránként cserélődik. Az öblítőgarat méretei az előgaratéval megegyezőek. A benne cirkuláltatott víz mennyiségének szabályozásával állítható be a gépsor feldolgozási teljesítménye. 2.1.3. Hagyma előfeldolgozása A géppel betakarított hagymát értékesítés, illetve tárolás előtt megfelelően elő kell készíteni. A hagymamanipuláló vonalat a 2.1.5. ábra mutatja. 2.1.5. ábra - A hagymamanipuláló gépsor vonalas elrendezési vázlata. 1. felhordó az adagoló garattal; 2. szennyeződésleválasztó; 3. selejtező; 4. tisztítóberendezés; 5. minőség szerinti válogató; 6. méret szerinti osztályozó; 7. ülepítőciklon; 8. vezérlőasztal; 9. tartályládák A főbb műveletek: A fontosabb termékek gyártástechnológiája 160 • szennyeződés leválasztás, • selejtezés (roncsolt, hibás egyedek eltávolítása), • száraz tisztítás (szártalanítás, föld leválasztása), • minőség szerinti válogatás (a hagyma forgó-haladó mozgást végez) , • méret szerinti osztályozás (kereskedelmi minőség szükségessége esetén). A szennyeződésleválasztó lengő rögrostából, a fölötte elhelyezett levél és porszennyeződést elszívó berendezésből és a rögrosta alatti központi szennyeződésgyűjtőből áll. A rögrostán a méreten aluli hagyma, az apró rög és egyéb szennyeződés áthullik és szállítószalagokkal a központi szennyeződésgyűjtő helyre kerül. A rögrostáról a selejtező szalagra továbbított terményáram közül kézzel válogatják ki a roncsolt, hibás stb. hagymákat. A tisztítóberendezés automatikusan végzi a szártalanítást, földleválasztást. Ezt követi a minőség szerinti válogatás, amely hengergörgős válogató berendezésen történik, az egyedek forgó-haladó mozgást végeznek. Ezután a hagyma a méret szerinti osztályozóra, majd esetleg zsákoló, csomagoló gépek beiktatásával egységcsomagokba kerül a kereskedelmi minőségű hagyma. 2.1.4. Szállítóeszközök mosása A higiénikus anyagmozgatás feltétele a nyersanyagok szállítására szolgáló ládák, konténerek, tartálykocsik folyamatos tisztántartása, mosása. A ládák mosására szolgáló berendezést mutatja a 2.1.6. ábra. 2.1.6. ábra - Ládamosógép. 1. felhordó szállítószalag; 2. billentő-adagoló (állítható vezetőlemezekkel); 3. a szállító láncok feszítő szerkezete; 4. szállító lánc; 5. törmelékgyűjtő kocsi; 6. lúgoldat-szállító szivattyú; 7. lúgtartály; 8. hőfokszabályozó; 9. vízvezetékek; 10. gőzvezeték; 11. a forró víz tartálya; 12. szivattyú a forró víz részére; 13. hajtóműszabályozó szerkezet; 14. kiadóbillentő szerkezet (állítható vezetőlemezekkel); 15. fúvókák (rozsdamentes, cserélhető kivitelben); 16. ablak; 17. szűrőlemez a lúgtartályhoz; 18. csatlakozó csonk a páragőzök elvezetéséhez A fontosabb termékek gyártástechnológiája 161 A szennyezett ládákat felfelé mozgó szállítószalag továbbítja a billentő szerkezethez. A billentő szerkezet a ládákat megfordítja, így a bennük levő szennyeződések (üvegcserép, címke stb.) könnyen kiesnek. A ládákat a szállító lánc a mosóberendezésbe továbbítja, majd először 50–55 °C-os, lúgos kémhatású mosószeres, majd tiszta meleg vizes (60 °C) mosást kapnak. A zuhanyzómosást rozsdamentes, cserélhető fúvókák végzik, melyek 4 irányból (alsó, felső, 2 oldalt) spriccelik a mosószeroldatot, majd a vizet a ládákra. A meleg lúgoldatot gőzmelegítéses lúgtartályból, a vizet pedig gőzmelegítéses víztartályból szivattyúk nyomják a fúvókákba. A tartályok közvetlen összeköttetésben vannak a víz- és gőzvezetékkel, így állandó friss víz- és gőzutánpótlást kapnak. A lúgtartályban szűrőlemezek vannak, amelyek megakadályozzák a szennyeződések bekerülését a visszacsorgó lúggal. A meleg vizes mosás után a kiadó billentő szerkezet visszafordítja eredeti helyzetükbe a ládákat, amelyeket szállítószalag továbbít a gőzbefúvásos szárítóberendezésbe. A gép teljesítménye kb. 2500 db láda óránként, vízfogyasztása 0,4 m3 /óra, gőzfogyasztása pedig 240 kg/óra. A tartálykocsik mosására speciális mosóállomás (2.1.7. ábra) kiépítése célszerű. A mosóállomás területe betonozott. A beérkező kocsik mosása nagynyomású vízsugárral történik. A kocsikat általában kibillentett helyzetben mossák. 2.1.7. ábra - Tartálykocsik mosóállomásának vázlatos felülnézete Az ábrán látható lineáris méretek mm-ben értendők A fúvókák átmérője kb. 10 mm, a kocsi felső szélétől 1/3-ad rész magasságban foglalnak helyet. A szennyvíz egy ráccsal fedett csatornán keresztül a szennyvízaknába kerül. A csatorna lejtése 5%. A mosóberendezés szivattyúja egy nagynyomású háromhengeres szivattyú. Szállítási teljesítménye: 60 l/min. Nyomása fokozatmentesen 0–40 barig állítható. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 162 2.2. Gyümölcskészítmények 2.2.1. Befőttfélék Befőttnek nevezzük azt a terméket, amely friss, vagy gyorsfagyasztott gyümölcsből, illetve tartósított gyümölcsféltermékből készül oly módon, hogy a megfelelően előkészített nyersanyagot dobozba vagy üvegbe helyezik, felöntőlével feltöltik és légmentesen lezárva hőkezeléssel tartósítják. A vegyesbefőttet kivéve, általában egyféle gyümölcsöt tartalmaznak. A gyümölcs egészben, felezve, gerezdelve, vagy más módon darabolva kerül a készítménybe. A felöntőléhez citromsavat adagolnak úgy, hogy a késztermék összes savtartalma (citromsavban kifejezve) kb. 1%, pH-ja pedig 4 körül legyen. A megfelelő savtartalomnak az íz és a szín kialakításában, valamint a mikroorganizmusok kisebb hőmérsékleten történő elpusztításában van jelentősége. A felöntőlé lehet a gyümölcs saját leve is. A legtöbb befőttkészítményünk oldható szárazanyag-tartalma a diffúziós folyamatok végbemenetele után 16–22% között van. Egyes esetekben, és egyes gyümölcsféléknél ettől eltérő is lehet. Az ismertetett alkotórészeken kívül némelyik befőttféle engedélyezett ételszínezéket, esetleg ecetet, alkoholt és fűszereket is tartalmazhat. A befőttgyártást végezhetjük közvetett és közvetlen eljárással. A közvetett gyártásnál nagyobb egységbe töltött hőkezelt félkészterméket állítunk elő a gyümölcs beérkezésekor. A félkész befőttet azután a nyersanyaggal kevésbé ellátott időben, télen dolgozzák fel késztermékké. Hátránya: nagyobb anyagveszteség, részben a nyersanyagban, részben a csomagolóanyagokban. A kétszeri hőkezelés az íz- és színanyagoknál, valamint az állománynál, beltartalmi értéknél rontó hatású. Közvetlen eljárásról akkor beszélünk, ha készítményeinket azonnal fogyasztásra kész csomagolási egységbe gyártjuk. A gyümölcsbefőtt nyersanyaga általában friss gyümölcs. A nyersanyag megválasztásánál különösen figyelemmel kell kísérni azt, hogy a felhasználásra kerülő gyümölcs a legmegfelelőbb érettségi fokú – befőtt-érett – legyen. Csak hibátlan gyümölcsöt szabad felhasználni. Ki kell zárni azokat a fajtákat, amelyek nem bírják ki a technológiai műveleteket és alakjuk, állományuk káros elváltozást szenved. Amennyiben a beérkezett gyümölcsöt tárolni kell, úgy az ládában, rekeszben, száraz, naptól védett, hűvös helyen történjék. A tárolás – a gyümölcstől függően – 24 óránál tovább ne tartson. Hosszabb, néhány napos tárolásra a hűtött tárolók 0 °C körüli hőmérséklete alkalmas. Az egyes tételeket külön kell tárolni, beérkezéskor minősítve átvenni. Válogatáskor a nem megfelelő alakú, ütődött, foltos, féregrágott, túlérett gyümölcsöket kell eltávolítani. A kiválogatott, befőttgyártásra nem alkalmas – de mikrobás eredetű romlástól mentes – egyedek általában más célra, például íz- vagy légyártásra még felhasználhatók. A válogatás után a gyümölcs, ha a technológia ezt megkívánja, osztályozásra kerül. Az osztályozás legtöbb esetben méret szerint történik. Mosáshoz – a gyümölcs állományától függően kiválasztott berendezéseket használhatjuk. Az állandó vízcseréről gondoskodni kell. A kilúgzási veszteség csökkentése érdekében a mosást gyorsan és hatásosan kell végrehajtani. Málnát nem szabad mosni. Hámozáshoz mechanikai, vegyi, ill. gőzhámozást, vagy ezek kombinációját alkalmazhatjuk. Lúgos hámozáskor a gyümölcs héját, a nyersanyag jellemzőitől függően, különböző konzisztenciájú és hőmérsékletű NaOH-oldattal választjuk le. A lúgnyomok eltávolítására citromsavas oldatot használunk. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 163 Kézi hámozásnál ügyelni kell arra, hogy az egyöntetű minőséget eredményezzen és gazdaságos legyen. A kézi hámozás általában egy műveletben végezhető a magozással, darabolással. Hámozás után utántisztítással kombinált válogatás következik, magozás és darabolás (felezés, gerezdelés). Az előfőzés a mindenkori gyümölcsre megadott módon, hőmérsékleten és átfutási idővel történik gőzben, vízben, vagy megadott töménységű cukoroldatban, amely esetleg citromsavat is tartalmaz. Ha a technológia az adott gyümölcsre húzatást ír elő, előfőzést ne alkalmazzunk. A vákuumban történő húzatást csak befőttgyártáskor használják. A korábban cukoroldatban végzett húzatás helyett, mely a dinnye-, zölddió- és mandulabefőtt gyártásnál továbbra is alkalmazott módszer, a glicerines húzatást alkalmazzuk. A húzatás vákuumban, 0,05–0,15% glicerint tartalmazó vizes oldatban, cukor hozzáadása nélkül, de egyébként szokásos módon történik. Igen jól bevált, elsősorban fehérhúsú gyümölcsnél (alma). A készáru színét a 0,15% glicerint, 0,1% citromsavat és 0,05% aszkorbinsavat tartalmazó oldat szembetűnően javítja. A húzatás után a gyümölcsöt az elpuhult, foszlányossá vált egyedek eltávolítása végett ajánlatos átválogatni. Az előkészített gyümölcsöt üvegbe töltjük. Forró felöntőlével látjuk el, majd légtelenítjük. A felöntéshez használt cukoroldat általában 30–36 refr.%-os, ezenkívül 0,1–0,3% citromsavat adunk a pH-érték csökkentése és ízesítés végett. A felöntőlevet készítéskor felforraljuk, részben csírátlanítás, részben invertálás végett, mivel az utóbbi a diffúziót gyorsítja. A felöntőlevet a gyümölcsökre mindig forrón (85–95 °C-on) töltjük. Töltés előtt az üvegeket mossuk, öblítjük, a dobozokat öblítjük. A már használt üvegeket több mosási fázison keresztül tesszük töltésre ismételten alkalmassá. A fázisok között forróvizes, forró lúgos, esetleg fertőtlenítőszeres öblítés szerepel. Új üvegek mosásakor is alkalmasabbak azok a mosógépek, amelyek forróés hidegvizes, esetleg mosószeres öblítést is lehetővé tesznek. Az üvegeknek közvetlenül a töltés előtt átvilágítással egybekötött válogatása nem hagyható el. Dobozoknál a megfelelő tisztaságon túl, a záróperem épségét kell ellenőrizni. Zárásra gőz-vákuumzárást alkalmazunk, vagy zárás előtt evakuáljuk az üvegeket minden olyan esetben, amikor a betöltött félkésztermék sok levegőt tartalmaz. Ilyen például a felezett őszibarack, melynek magházi részével sok levegő kerülhet az üvegbe. A zárás biztonságosságát a gyártás folyamán többször ellenőrizzük. Zárás után a hőkezelést mielőbb meg kell kezdeni. Folyamatos hőkezelésnél a zárógép után közvetlenül kell az egységeket a pasztőrözőbe juttatni. A hőkezelés 85–95 °C közötti hőmérsékleten történik, időtartama a csomagoló edényzet anyagától és méretétől, valamint a gyümölcsdarabok nagyságától függ. A pasztőrözést követő hűtés mindaddig tart, amíg a termék „kézmeleg”-re, kb. 35 °C-ra le nem hűl. A befőttgyártás során a szárazanyag-tartalom elég alacsony ahhoz, hogy a mikrobaszám-növekedés, erjedés könynyen bekövetkezhet. Ezért folyamatos, megszakítás nélküli gyártás feltétlenül szükséges. A keletkezett hulladékot csak e célra szolgáló edényzetben szabad összegyűjteni és folyamatos eltávolításáról gondoskodni kell. Nagyon fontos a feldolgozó helyiségek állandó tisztántartása és fertőtlenítése. A biztonságtechnikai utasítások betartása mindenkire nézve kötelező. A különösen balesetveszélyes gépeket (pl. szártépő, mosógép, magozó, lúgos hámozó, előfőző, húzató) csak az adott gépre vonatkozó oktatás után kezelheti a dolgozó. A pudinggyümölcsök különleges befőttkészítmények, viszonylag nagy bemérési tömeggel és a nyers gyümölcshöz közelálló szárazanyag-tartalommal készülnek. A technológiát a pudingalma példáján mutatjuk be: A fontosabb termékek gyártástechnológiája 164 A gyártáshoz általában csak Jonathán almát használunk, minimum 55 mm átmérővel, 90–100% érettségi fokkal. Lényeges az egyenletes érettség és egy-egy gyártási időegységen belül a közel azonos méretnagyság, mivel egy kiszerelési egységen belül csak azonos színárnyalatú, azonos méretű gyümölcsök lehetnek. A tisztított, darabolt alma azonnal tároló folyadékba kerül, mely ionmentes vízből készül néhány ezrelék kén-dioxid, vagy aszkorbinsav hozzáadásával. A húzatólé összetétele: 100 liter ionmentes víz, 200 g citromsav, 50 g aszkorbinsav, 100 g glicerin. Az alma behelyezése előtt a húzató folyadékot 80–85 °C-ra felmelegítjük. Ebbe helyezzük bele a húzatandó almát. A vákuumhúzatást 30 ±4 kPa (0,3 ±0,04 bar) abszolút nyomáson (70%-os vákuummal) kell végezni, kb. 70 °C hőmérsékleten. A húzatás akkor jó, ha az almaszelet üveges állományúvá vált, rugalmas. A húzatóoldat összetételét időnként ellenőrizni kell és szükség szerint fel kell erősíteni. Műszakonként cseréljük az oldatot. A húzatott gyümölcsöt hideg, ionmentes vízbe eresztjük. Ez nem hűtési célból szükséges, hanem a törmelékmentességet segíti elő. Töltés előtt a húzatott almaszeleteket válogatószalagon át kell válogatni, az elszíneződött, hibásan tisztított, foszlányos, puha darabokat el kell távolítani. A töltést folyamatos töltőgéppel végezzük. A töltőtömeget az egységeknek legalább 10%-ánál mérni, ellenőrizni kell. A bemérési tömeg 3–3,1 kg 7/2-es dobozonként, ehhez 250 gramm, legalább 90 °C meleg felöntőlé, 0,7% citromsavat tartalmazó ionmentes víz kerül. A dobozok belül lakkozottak. A lével feltöltött dobozokat azonnal zárjuk és hőkezeljük. A hőkezelés szakaszos üzemben 15–30-H/100 °C szerint történik. A hűtés során a dobozok maghőmérsékletét 25 °C alá kell hűteni. A késztermék szárazanyagtartalma a nyers almáé szerint alakul. Diabetikus befőttek. Az utóbbi években tért hódítottak azok a befőtt (és egyéb gyümölcsök) készítmények, amelyek hozzáadott szacharózt nem tartalmaznak. Ezeket részben cukorbetegek fogyasztják, de azok is, akik korszerűbb táplálkozási igényeik kielégítése érdekében szénhidrát-szegény ételeket kívánnak fogyasztani. Gyártásuk megegyezik a befőttféleségek gyártásának általános technológiájával, azzal a lényeges kiegészítéssel, hogy a felöntőlé nem kristálycukrot tartalmaz édesítőszerként, hanem szorbitot, vagy fruktózt, valamilyen intenzív édesítőszerrel vagy édesítőszer keverékkel kiegészítve. Ezeknél a termékeknél az előfőző, húzató oldatok sem tartalmaznak szacharózt. 2.2.2. Dzsemek, ízek, lekvárok és alapanyagaik gyártása Ebbe a termékcsoportba tartozó késztermékekre (lekvárfélék) az a jellemző, hogy olyan mennyiségű hozzáadott cukrot tartalmaznak, hogy az ily módon megnövekedett ozmózis nyomás elegendő a termék mikrobiológiai stabilitásának biztosítására. A cukortartalom csökkentésére, ill. biztonságra való törekvés miatt a gyakorlatban kisebb hőkezelést alkalmazunk. 2.2.2.1. Pulpok, dzsemek gyártása A pulpok a gyümölcsvelők, a gyümölcslésűrítmények és a fagyasztott gyümölcsök a dzsemgyártás legfontosabb alapanyagai. Ez természetesen nem jelenti azt, hogy dzsemet csak pulpból állítanak elő. A kizárólag friss gyümölcsből készülő dzsem (és íz) gyártást ugyanazok a tényezők gátolják, mint amelyek a közvetett A fontosabb termékek gyártástechnológiája 165 és közvetlen befőttgyártásnál szerepelnek. Dzsemgyártáshoz felhasználható a befőttgyártás bármelyik fázisában kiválogatott, puhult, szakadt, kissé elszíneződött, nem megfelelő méretű, de mikrobiológiailag kifogástalan gyümölcs is. Pulpok előállításakor az előkészítő műveletek során nyert gyümölcshúst a technológiailag szükséges mennyiségű (a gyümölcshús súlyának kb. 5–10%-át kitevő) vízzel duplikátor üstben, vagy folyamatos előfőzőben összefőzzük. A hozzáadott vízmennyiség semmiképpen sem lehet több mint az összefőzés folyamán elpárolgó víz mennyisége. Ez az eljárás – a szamóca kivételével – valamennyi gyümölcsnél alkalmazható. Kemény állományú gyümölcsnél a főzési idő további víz hozzáadagolásával meghosszabbítható. Az összefőzés célja az, hogy a hőkezelés előtt megfelelően magas indulási hőmérsékletet biztosítson. Ennek érdekében az anyagot fel kell forralni és legalább 90 °C-on kell az előzetesen kimosott és megvizsgált 5 kg-os üvegekbe tölteni. A hőkezelés biztonsága érdekében szükséges a termék pH-jának beállítása. Ezért – figyelembe véve a gyümölcs eredeti savtartalmát – annyi citromsavat adagolunk az anyaghoz, hogy a félkésztermék savtartalma 1% körül legyen. A töltés és azonnali zárás után az üvegeket haladék nélkül hőkezelni kell. A hőkezelés során a termikus középpontban is 86–90 °C-nak kell lennie. Dzsem-készítés. Az alapanyagot a tárolóedényzetből vákuumos dzsemfőzőbe juttatjuk és csökkentett nyomáson, melegítés mellett forraljuk. A forralás alatt a beégés elkerülése végett az anyagot kíméletesen keverjük. A főzet összeállításához a késztermék szárazanyagtartalmát az érvényes előírások szerint kell beállítani. A dzsemek – nyersanyaguk és minőségi kategóriájuk szerint különböző gyümölcshányaddal készülhetnek. Az előírt gyümölcshányad, a készáruba beviendő gyümölcs mennyisége nem függ a szárazanyag-tartalomtól, de a főzethez adandó cukor mennyiségének kiszámításakor mind a kettőt figyelembe kell venni. Tehát a készáru előírt szárazanyagtartalmát a hozzáadott cukor mennyiségével, valamint víz hozzáadással, vagy elpárologtatással állítjuk be. Külön megrendelésre gyártható az ún. „fényezett” dzsem, melyben a gyümölcs egy része helyett sűrített almalé van. Az adagolandó pektin mennyiségét részben a felhasznált gyümölcs pektintartalma határozza meg. Befolyásolja az adott porpektin ún. zselírozási foka, mely azt mondja meg, hogy – adott pH-érték mellett – 1 gramm pektin-szárazanyag hány gramm cukrot képes 50%-os vizes oldatban kocsonyává alakítani. Ez a szám almapektinek esetén 100–250, citruspektineknél 100–300 fok között változik. Ennek, valamint az így kapott zselé nyírási, vagy szakítási szilárdságának, mint szintén fontos tényezőnek, a meghatározása mindenkor laboratóriumi feladat. Mindig annyi pektint kell csak felhasználni, hogy a készárunál a kocsonyás kötést biztosítsuk. A kész, szobahőmérsékletű dzsemnek nem szabad folynia, hanem darabosan, kagylósan szakadó, vágható, kenhető kell, hogy legyen. A túlzott pektinadagolás túl kemény készárut eredményez, mely szintén nem kívánatos. Kétségtelen, hogy a megfelelő pektinadag meghatározása az említett méréseken túlmenően a gyakorlat és üzemi próbagyártások eredménye alapján alakul ki. Mivel a kocsonyásító hatás az alkalmazott kiszerelési egység nagyságától is függ, figyelembe kell venni, hogy a nagyobb egységbe kerülő dzsemhez, minden egyéb más paraméter változatlansága esetén, több pektin szükséges. A pektint mindig oldat formájában kell a főzethez hozzáadni. E kolloid oldat készítésére igen nagy gondot kell fordítani, mert a késztermékbe kerülő pektincsomók annak minőségét lerontják, ezen túlmenően megnövelik a pektinfelhasználást. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 166 A pektint keverés közben, hideg, vagy meleg vízben, esetleg cukor hozzáadása mellett oldjuk. 4 pH-érték felett, ill. vastartalmú víz esetén citromsavat is adagolunk. Kemény vizeket lágyítjuk, kationoktól mentesítjük. Részletesebb ismeretek a szakirodalomban találhatók(12, 17). A hagyományos, nagy észterezési fokkal rendelkező pektinek csak nagyobb szacharóz koncentráció mellett kötnek. Cukorszegény, vagy fruktózt, glükózt tartalmazó készítményekhez kis észterezési fokkal rendelkező pektinek alkalmasak, melyek kalciumionok jelenlétében kötnek. Gélképzésre vonatkozó elméletek a szakirodalomban találhatók(4, 11) . A pH-érték beállítás, savadagolás. A megfelelő íz, de elsősorban a jó pektin-kötés biztosítása érdekében a min. 60,0 refr.%-os dzsemek pH-ját 2,8–3,2 pHértékre kell beállítani. Ezen pH-érték kb. 0,8–1,0%, a kész dzsemre vonatkoztatott összes szabadsav-tartalom mellett érhetők el. A szükséges savmennyiséget citromlé adagolásával állítjuk be. Pontosabb eredményt kapunk, ha a pektinszükséglet megállapításához hasonlóan, a gyártás előtt kísérletileg állapítjuk meg azt a citromlémennyiséget, amely az előírt pH beállításához szükséges. A főzés során diffúziós kiegyenlítődési folyamat játszódik le a gyümölcs és az őt körülvevő cukorszirup között. Amennyiben a felhasznált gyümölcs állománya túlságosan kemény – pl. friss őszibarackhús –, vagy a norma és számítások szerint egyébként is vizet kell a főzethez adni, úgy a gyümölcsnek a főzőbe történő behelyezése után a vizet adjuk hozzá. Ez általában a gyümölcs tömegének 5–10%-a. Ezután elkezdjük a melegítést és közben hozzáadjuk a számított mennyiségű kristálycukrot, mely a már eredetileg jelen levő lében oldódik, megkezdődik az ozmózisos vízkilépés a gyümölcsből. A különböző fajta gyümölcsöknél nem azonos mértékben és idő alatt játszódik le a kiegyenlítődés. Ezért az egyes gyümölcsöknél eltérő főzési idő szükséges. A teljes, 100%-os kiegyenlítődés csak hosszú tárolási idő után áll be. Főzéskor a káros karamellizálódás elkerülése végett is, megelégszünk a mintegy 70–85%-os kiegyenlítődéssel. A főzetnek a pektinnel kb. 3–5 percet kell együtt forrnia. Legbiztonságosabb, ha a már előzőleg elkészített pektin-törzsoldatot a főzés befejezte előtt kb. 5 perccel adjuk a dzsemhez. A citromlevet közvetlenül a főzés befejezte után adjuk a főzethez. A sav korábbi hozzáadása a szacharóz invertálódását okozza, ami a kötés erősségét csökkentheti. Az ún. hideg eljárással készült dzsemeknél (a gyümölcs áttetsző, fényes, rugalmas marad, a karamellizáció elhanyagolható mértékű, a dzsem természetes színű) a gyümölcshúst melegítés nélkül a cukorral összekeverik, 12–24 órán át hagyják állni, ezalatt néhányszor megkeverik, majd a pektin hozzáadása után egy pillanatra felforralják, savazzák és hűtik. Duplikátorban való dzsemfőzésnél lapos vagy félgömb alakú, gőzzel fűthető, billenthető, nyitott duplikátort használnak, mely kis adag (50–100 kg) dzsem főzésére, a termék minőségromlása nélkül, jól alkalmazható. A kézzel történő keverés nehéz fizikai munka, de a darabosság megmaradása szempontjából igen kedvező. A gömbvákuumban történő dzsemfőzésnek akkor van létjogosultsága, amikor nagyobb tételek főzésére kerül sor, illetve jelentékenyebb mennyiségű víz elpárologtatása szükséges. Ekkor nagyobb a gyümölcs törésének, valamint beégésének a veszélye. A dzsem a forrás előtt és annak első percében erősen felhabzik. Az alkalmazott légritkítás általában kb. 0,6 bar abszolút nyomásnak felel meg. A pektint a főzés befejezése előtt kb. 5 perccel szívatjuk be, majd légköri nyomást biztosítva a dzsemet 95–100 °C-ra melegítjük, hozzáadjuk a citromlevet és hűtünk. Gyorsan kötő pektin alkalmazása esetén a dzsemet főzés után azonnal le kell tölteni, mivel a zselírozódás 95 °C-on néhány perc múlva megindul. Ez a módszer használható felszállásra hajlamos gyümölcsöknél, mint pl. a szamóca. A felszállás oka az, hogy a gyümölcs sűrűsége kisebb, mint a szirupé. A töltés elhúzódása ilyenkor a kötés biztonságát erősen veszélyezteti. Ha a pektin egyszer töltés előtt megkötött és azt valamilyen módszerrel, pl. szivattyúval, megtörjük, többet nem fog A fontosabb termékek gyártástechnológiája 167 megkötni. Közép-gyorsan kötő pektin használatánál a dzsemet a főzés után 60–70 °C-ra hűtjük, majd ezen a hőmérsékleten töltjük, amikor is a kötés a csomagoló edényzetben játszódik le, még a hőkezelés előtt. Felszállásra nem hajlamos gyümölcsöket (kajszi, őszibarack) elegendő 75–80 °C-ra, málnát 80–85 °C-ra hűteni. A lassan kötő pektineknél még kisebb hőmérsékletre és hosszabb, több órás hűtési időre van szükség. A dzsemet a fogyasztók igényeinek megfelelően általában 50–60 g-os műanyagdobozba és különböző méretű üvegekbe töltik. A pasztőrözést úgy végezzük, hogy a megtöltött és lezárt egységeket forrásban levő vízbe helyezzük, majd az újraforrástól számítva a kiszerelési egység nagyságától függően 5–8 percig forraljuk. A hűtést min. 50 °C maghőmérsékletig végezzük. Amennyiben – a töltés előtt – gőzzel, vagy más módon csírátlanított göngyöleget használtunk, úgy a hőkezelés elmaradhat. Meggydzsem gyártásához érett, de nem elpuhult gyümölcs használható fel. A meggyet először szártalanítjuk szártépőgépen, majd a gyümölcsmagozóra kerül. A magozás után kézi válogatás következik, amikor is eltávolítjuk a visszamaradt szárrészeket és magokat. Az így kapott gyümölcshús vagy pulpgyártáshoz, vagy szárazanyag-tartalmának és tömegének megállapítása után közvetlen dzsemgyártáshoz kerül. Málnadzsem közvetlen módon történő gyártásánál a felhasználandó málna kb. 50%-át a magtartalom csökkentése céljából célszerű 0,8 mm-es passzírozón átengedni. Félkésztermék felhasználásakor vagy a pulp felét passzírozzuk át, vagy 50% málnavelőt használunk a gyártáshoz. A dzsem főzési ideje duplikátorban 6–8 perc. A dzsem színezhető piros gyümölcsök levével. A kajszidzsem hámozott, vagy hámozatlan kivitelben készülhet. Az utóbbi esetben olyan érettebb gyümölcs is felhasználható, melynek héján sérüléstől, betegségtől származó, elütő foltok nincsenek. Hámozott kajszidzsemhez keményebb húsú barack kell, hogy a hámozás jó hatásfokkal legyen elvégezhető. Hámozatlan barackdzsemhez a gyümölcsöt mossuk, pl. légbefúvásos mosón, majd géppel vagy késsel felezzük és magozzuk. Hámozott kajszidzsemhez a gyümölcsöt általában lúggal hámozzuk. A nátronlúg töménysége pl. 10–12%, hőmérséklet 95–100 °C, átfutási idő 20–40 s, a gyümölcs érettségétől függően. A gyümölcsöt ezután erős vízsugárral leöblítjük, mely általában elegendő a fellazult héj eltávolítására is. Használhatunk lágy sertéjű kefés mosót is. Végül kb. 0,3%-os citromsav oldatban semlegesítjük. Őszibarackdzsem csak hámozott minőségben készülhet. Nyersanyaga legyen a dzsemgyártáshoz megfelelően érett (85–95% érettségi fokú). A barackot általában lúggal hámozzák, majd felezik és magozzák. A gyümölcshús más technológiai sorrendben végzett műveletekkel is előállítható. Őszibarack esetében még elegendően darabos gyümölcshús állítható elő a magozó-passzírozókkal is. Előfőzzük, vagy gőzöljük a nyersanyagot, majd a passzírozóba adagoljuk. Passzírozás előtt a gyümölcsöt célszerű hámozni. A szitaperforációt a lehető legnagyobbra kell választani, a magok méretétől függően. A kapott gyümölcshús, kisebb aprítási fokú átmeneti termékkel keverve jó megjelenésű dzsemet ad. 2.2.2.2. Gyümölcsvelők gyártása A velők olyan félkésztermékek, melyekben a nyersanyag áttört (passzírozott) formában van. Az eredeti nyersanyag alakja nem ismerhető fel. Közvetlen fogyasztásra nem alkalmasak. Tartósításuk hőkezeléssel, főképp aszeptikus eljárással történik. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 168 Gyümölcsvelők készítésére minden egészséges, érett gyümölcs felhasználható. Íz gyártáshoz használt alma- és egresvelő készítésére általában éretlen gyümölcsöt használnak fel, mivel ezeknek nagy a pektintartalma. A mosás után a gyümölcsöt átválogatjuk, kiszedjük a romlott, penészes darabokat és a kemény idegen anyagokat, melyek a passzírozóberendezésekben kárt tehetnek. A legtöbb gyümölcs, kemény állománya miatt megkívánja az áttörés előtti előfőzést. A művelethez elterjedten alkalmazott berendezés a csigás előfőző. Ez általában egy fűthető köpennyel ellátott, közvetlen gőzölési lehetőséggel kiegészített fekvő henger, amiben az átfutási idő 4–24 perc között fokozat nélkül szabályozható. Az előfőzött gyümölcsöt először magozó-, illetve durva passzírozón engedjük át. Második fokozatként általában 1,2 mm lyukátmérőjű, esetleg 0,8 mm ∅-jű szitát alkalmazunk. A hőkezeléssel tartósított gyümölcsvelőt hőkezeljük. Aszeptikus technológia alkalmazásánál a tárolás általában aszeptikus zsákokban, vagy nagy tartályokban történik. 2.2.2.3. Sűrített velők gyártása A gyümölcsvelő hőkezelése és tárolása nagy pasztőrözőkapacitást és tárolóteret, valamint sok aszeptikus csomagolóanyagot igényel. Kézenfekvő gondolat, hogy a velőt besűrítve tartósítsuk és tároljuk. A víz elpárologtatása megoldható két fokozatban, a tároláshoz kevesebb göngyöleg és kevesebb tárolótér kell. A kevesebb anyag hőkezelése még akkor is bővíti a pasztőröző berendezés kapacitását, ha a velő hőkezelési idejét növelni kell. A gyümölcsvelő sűrítésének hazai eljárásnál a kajszivelő besűrítése 20 refr.%, a meggyvelőé pedig 24 refr.% szárazanyag-tartalomra mutatkozott a legelőnyösebbnek. A velők minőségi károsodása miatt az elérhető legmagasabb koncentráció 28–34 refr.%. 2.2.2.4. Lekvárfélék gyártása Gyümölcsíznek nevezzük azokat a készítményeket, melyek áttört friss, vagy tartósított gyümölcs-félkésztermékből készülnek, cukor, citromsav, pektin (egyes esetekben pektindús gyümölcsvelő), egyes ízféléknél színezék hozzáadásával. Gyakorlatilag egyfajta gyümölcsöt tartalmaznak. Állományuk göngyölegen belül kocsonyás, kötött, nem folyik, a göngyölegből eltávolítva kenhető. Kivétel a szilvaíz, mely készülhet cukor hozzáadása nélkül is, valamint a vegyes íz, melynek állománya keményebb, késsel szeletelhető, sajtszerű, több gyümölcsből készül. A felhasználásra kerülő velőket, ha azok csak durva passzírozással készültek, a főzés megkezdése előtt 0,8 vagy 1,2 mm-es szitabetéttel át kell passzírozni. Ha a velő homoktartalma a késztermék minőségét veszélyezteti, úgy azt hidrociklonon kell átengedni. Az ízek legalább 40 refr.% szárazanyag-tartalmában min. 7% a gyümölcsből, a többi a hozzáadott cukorból származik. A késztermék gyümölcs szárazanyag-tartalmának legfeljebb 10%-a helyettesíthető alma-, egresvelő szárazanyagával. Ezek magas pektintartalma gyakran elegendő az egyébként hozzáadandó pektin teljes mértékű helyettesítésére. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 169 A pektin előkészítése és adagolása a dzsemeknél írtak szerint történik. A gyümölcsízeket az elpárologtatandó víz miatt vákuumban főzzük. A főzés elején beszívatjuk a cukor mennyiségének kb. 1/3-át. A gyümölcs természetes savtartalmának katalizáló hatása következtében meginduló invertálódás miatt a többi cukrot a főzés befejezése előtt 5 perccel, a pektin beadása előtt szívatjuk be. A cukrot általában szárazon, vákuum segítségével szívatjuk, gégecsövön át. Tapadós, nedves cukrot e célra szolgáló keverős edényben, vízzel, vagy híg velővel keverve szívatjuk be. A besűrítésnél alkalmazott légritkítás az üzemileg elérhető legnagyobb értékű legyen, a fűtőgőz hőmérséklete pedig 110–120 °C. Ezen paraméterek betartása esetén a főzési idő az elpárologtatandó víz mennyiségétől, a főzet nagyságától és a berendezés típusától függően 25–45 perc. A maradék 2/3 rész cukor és pektin beadagolása után kb. 5 percig még főzünk légritkítás alatt, majd ezt megszüntetjük, a főzetet 80–90 °C-ra felmelegítjük, hozzáadjuk az előzőleg feloldott citromsavat, ellenőrizzük a szárazanyag-tartalmat, majd az előírt kiszerelési egységbe töltünk. Töltés után a göngyöleget azonnal le kell zárni. Az így letöltött ízt kisebb egység esetén 10–10–H/94–96 °C képlet szerint pasztőrözzük. A lekvár abban különbözik a gyümölcsíztől, hogy a felhasznált gyümölcsöt részben darabos formában tartalmazza és a gyümölcsfajtától függő minimális gyümölcshányaddal kell rendelkeznie. Szilvalekvár gyártásához friss, hűtött, vagy gyorsfagyasztott, jó minőségű, érett kékszilva fajták használhatók fel. A szilvát csak magozó-passzírozón törjük át a melegvizes, légbefúvásos mosóban történő mosás után. A passzírozó szitája célszerűen ovális, kb. 5×10 mm-es méretű lyukakkal van ellátva. Olyan fordulatszámot kell beállítani, hogy a magot semmiképpen ne törje. A velő magot és szárat nem tartalmazhat, ez utóbbi eltávolítása érdekében célszerű első technológiai lépésként szártépőt alkalmazni. A beszívatás után a sűrítést az elérhető legnagyobb vákuumérték mellett végezzük. Cukrozott szilvalekvárnál a sűrítést 30 refr.%-ig végezzük, majd hozzáadjuk a készárura vonatkoztatott 30% cukrot. Ezután a vákuumot megszüntetjük és légköri nyomáson főzünk tovább, amíg színe kellemesen mély barna (nem fekete!) lesz. Ez kb. 5–10 perc alatt bekövetkezik. A cukrozott szilvaíz letöltését akkor kezdjük el, ha az előírt 52,0 ±2,0 refr.% szárazanyag-tartalmat elérte. A leeresztés előtt 0,1% szorbinsavat adunk az ízhez, ha hőkezelést nem alkalmazunk. Cukrozatlan szilvalekvárnál, ha a sűrítés elérte a 40,0 refr.%-ot, a vákuumot megszüntetjük és így főzünk tovább a minimum 52,0 refr.% és a mélybarna szín eléréséig. Ezután hozzákeverjük a 0,1% szorbinsavat és a készítményt letöltjük. Hőkezelést ebben az esetben sem alkalmazunk. A szilvaíz sötétbarna, magot, magtöretet nem tartalmaz, fényes, jellemző ízű. Égett, karamell íz nem érezhető. 2.2.3. Különleges gyümölcskészítmények 2.2.3.1. A különleges gyümölcskészítmények A különleges gyümölcskészítményekhez a gyümölcsporokon kívül a cukrozott gyümölcsöt (szugát) és a gyümölcszseléket soroljuk. A konzervipar által készített gyümölcszselé derített-szűrt gyümölcsléből készül, cukor, pektin és citromlé hozzáadása mellett, gyártástechnológiája a dzsemekéhez hasonló. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 170 2.2.3.2. Gyümölcsporok Gyümölcsporok a gyümölcsvelők vagy sűrítmények szárításával állíthatók elő. Mivel ezek a termékek higroszkóposak és termoplasztikusak, azonkívül a dehidrálás folyamán sokat veszítenek aromájukból, gyártásukhoz különleges szárítási eljárások szükségesek. A gyümölcs- és paradicsompehely előállításának egyik elterjedt módszere szárítóhengereket alkalmaz a termoplasztikus és higroszkópos anyagok számára kialakított változatban. A két egymás felé forgó henger közé juttatják a szárítandó gyümölcsvelőt, vagy a sűrítményt. Ez a hengerek felületének kb. kétharmadán át a hengerpalástra szárad. Mielőtt a szárítmányt a kaparókések leszednék, hideg, száraz (10–20% rel. páratartalmú) levegőt fúvatnak rá és a pelyhek hideg száraz térbe hullanak és ilyen térben csomagolnak. Előnyös a szárítandó anyagot forró hengerfelületre porlasztani. Ekkor az anyag felhabzik és a módszer a habszárítás vékony rétegű változatának tekinthető. A hab vákuumtérben is kialakítható. A vákuum-habszárítással előállított gyümölcspor instant jellegű. 2.3. Gyümölcs- és zöldséglevek, sűrítmények 2.3.1. Gyártmányféleségek A különböző országokban igen sokféle gyümölcs- és zöldséglé alapú terméket, üdítőitalt gyártanak és fogyasztanak. Ezeket célszerű több csoportba osztva tárgyalni(18, 21) . 1. Derített, szűrt levek és italok, kereskedelmileg steril állapotban. Alakos részeket, rostokat nem tartalmaznak, legfeljebb kissé opálosak. Ezek alaptípusai: a) Derített és fényesre szűrt, természetes tisztaságú, valódi gyümölcs- és zöldséglevek. Egyféle gyümölcsből, vagy gyümölcsök levének elegyéből készülnek. Hővel tartósítva forgalmazzák őket. Hozzáadott cukrot, vizet, mesterséges színezéket, konzerválószert, sem egyéb idegen adalékanyagot nem tartalmaznak. b) Derített és szűrt gyümölcs alapú nektárok. Eredeti gyümölcslétartalmuk változó (25–60%). A harmonikus ízt cukorral és esetleg citromlével alakítják ki. c) Sűrített gyümölcslevek visszahígításával készült derített, szűrt, steril levek, italok (egyébként a-nak és b-nek megfelelően). 2. Rostos gyümölcs- vagy zöldséglevek kereskedelmileg steril állapotban. Több-kevesebb rostot tartalmaznak, amelyek állás közben részben kiülepszenek, vagy pedig lebegve maradnak. Alaptípusok: a) Természetes összetételű, ún. „natúr levek”. Legfeljebb ízesítő anyagok (konyhasó, fűszerek) megengedettek. Ilyen pl. a paradicsom-ivólé. b) A rostos nektárok az alapanyag mellett hozzáadott cukrot, vizet, citromlevet tartalmazó italok. 3. Egyéb italok. Ide soroltuk a munkahelyi védőitalokat, a diétás és diabetikus italokat. 4. Gyenge alkoholtartalmú gyümölcslevek. Gyümölcslevek enyhe alkoholos erjesztésével, esetleg bor hozzáadásával készített csekély (2–5%) alkoholtartalmú, üdítő hatású termékek, pl. almából készült „cider”-ek(37) . A fontosabb termékek gyártástechnológiája 171 5. Derített-szűrt levek sűrítményei. Rendszerint kb. 70% szárazanyag-tartalmú sűrítmények. Leggyakoribb sűrítési eljárás a bepárlás, használatosak még a fagyasztva sűrítés és a hiperszűrés (fordított ozmózis) eljárásai is. 6. Gyümölcsszörpök (szirupok) és gyümölcs ízű szörpök. Az előbbiek gyümölcsléből, ill. sűrítményből, hozzáadott cukorból és étkezési savból állnak. Szárazanyagtartalmuk legalább 60,0 refr.%. 7. Rostos levek sűrítményei (vö. a 2.2. ponttal). 8. Gyümölcslé szárítmányok, mind derített-szűrt, mind pedig rostos levekből (vö. a 2.2 és 2.5 pontokkal). 2.3.2. Szűrt, derített levek, gyártása és továbbfeldolgozása A gyümölcsökből vagy zöldségekből préselési vagy extrakciós eljárásokkal nyert levek kezelésével, derítésével, szűrésével stb. állítjuk elő a szűrt leveket. Ezeket vagy lé formájában tárolják, vagy pedig besűrítve teszik eltarthatóvá és szállításra alkalmassá. A derítési alj (üledék) feldolgozása. A derítési alj sok esetben kb. 80 °C-on való melegítéssel szűrhetővé tehető és így a létartalmának nagyobb része kinyerhető. Szűrhetővé tehető bentonitadagolással is (pl. 100 liter aljba 200 g bentonit, esetleg kalciumbentonit keverék). A derítési alj szűrésére alkalmasak a kamrás szűrőprések, valamint a folytonos vákuumdobszűrők, amelyek nagy töménységű szuszpenziók szűrésére készülnek. A derítési alj erjeszthető, lepárlással kielégítő minőségű szesz nyerhető belőle. A gyümölcslevek átmeneti tárolása. A derített-szűrt levet ritkán tartósítják eredeti állapotában, rendszerint különböző kész- és félkésztermékekké dolgozzák fel. Ezért fontos a levek megfelelő, legalább ideiglenes tartósságát biztosító, átmeneti tárolása. Az átmeneti tárolásra közepes, vagy nagyméretű tartályokat használnak. A tartósítás eljárásai igen változatosak(15, 18, 30). Az aszeptikus tároláson kívül (1.2. pont), szén-dioxid alatti tárolást, hűtve tárolást, ill. az előzők célszerű kombinációit alkalmazzák. Alkalmazzák a mikrobaszegényítő (csíramentesítő) szűrést is. A félaszeptikus eljárás itt mindig olyan kombinált tartósítást jelent, ahol átfolyó rendszerű hőkezelést, vagy hűtve-, ill. CO2-nyomás alatti tárolást (is) alkalmaznak. A tárolás hőfoka azonban nem haladja meg a természetes, légköri hőmérsékletet. A betárolás lefolytatása mikrobaszegény környezetben megy végbe. Szén-dioxid alatti tárolás (Böhi-eljárás) alkalmazásánál a leveket, mielőtt a mikroorganizmusok szaporodásnak indulnak, nyomás alatt szén-dioxiddal telítik, és 15 °C-nál kisebb hőmérsékleten 700 kPa (7 bar) nyomású szén-dioxid alatt tárolják. A szén-dioxid ezen a nyomáson a penészek és az élesztők életműködését teljesen meggátolja, azonban a tejsavas baktériumok képesek szaporodni és működőképesek a növényi lé saját enzimjei is. Az eredeti eljárás friss levek tárolására készült. A Seitz cég az eljárást az enzimesen derített és fényesre szűrt levekre fejlesztette ki. Az eljárás különösen előnyös, ha a hűtőtérben tárolható a szén-dioxiddal telített lé. Míg pl. 15 °C-on a CO telítési nyomása 700 kPa, addig 0 °C-on csak 380 kPa körüli. 2.3.3. A gyümölcslevek hőkezeléses tartósítása A hőkezeléses tartósítás történhet a kiszerelés előtt, átfolyó pasztőrözéssel, vagy pedig a kiszerelt, palackba töltött termékeknél. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 172 A palackok hőkezelésének régi, helyenként ma is használt megoldása a pasztőrkádakban való hőkezelés, illetve a folytonos alagútpasztőrözők. A pasztőrözés hőmérséklete gyümölcsleveknél 80–85 °C. A pasztőrözés felmelegítési, tartási és hűtési ideje függ a kiszerelési egységek (palackok) típusától és méretétől. Folytonos üzemű pasztőrözőknél a berendezés szabja meg ezen értékek viszonyát! A gyümölcs- és zöldséglevek tartósító hőkezelésének másik módja az átfolyó pasztőrözés. Ezt követheti meleg töltés, aszeptikus kiszerelés, vagy aszeptikus tárolás tartályokban. 2.3.1. táblázat - Koronadugóval zárt palackokban a pasztőrözés alatt uralkodó maximális nyomás Hőmérséklet, °C Légtértöltéskor tf. (%) Kezdeti CO2 a gyümölcslében (g/l) Belső túlnyomás, bar A termék megnevezése Töltéskor Pasztőrözéskor 10 70 3,0 – 5,0 4,0 2,2 Kereskedelmi gyümölcslé 1/1-es palackban 4,5 1,8 Aszeptikus technológia csatlakozhat a csírátlanító szűrés (EK-szűrés) után is. A csírátlanító szűrés biztonsága a szűrő helyes előkészítésével, kezelésével és ellenőrzésével függ össze. Ha a lé tisztítása, derítése, szűrése nem távolította el a polifenolokat, ill. azok oxidációs termékeit, vagy nem inaktiválta az enzimeket a csírátlanító szűrőn sterillé tett lében, kémiai-biokémiai eredetű csapadék képződhet. 2.3.4. A gyümölcslevek fagyasztása A hűtés és fagyasztás nagyon lelassítja a gyümölcslevek változását okozó kémiai, enzimes és mikrobás folyamatokat arra az időre, amíg kis hőmérsékleten tárolják őket. A hűtéssel (0…–2 °C) való tartósítás csakis a megfelelően előkészített mikrobaszegény gyümölcsleveknél jelent ideiglenes, pár hetes tartósságot. A hűtés csakis folytonos üzemben, csöves vagy lemezes átfolyó hűtőkön oldható meg. A gyümölcslevek fagyasztása –18…–24 °C-on, vagy az alatt történik, a fagyasztva tárolás hőmérséklete –18…–24 °C, ez 5–10 hónapos tartósságot biztosít. A fagyasztás általában a gyorsfagyasztó eljárásokkal történik, amelyekre itt nem térünk ki(18. 30) . 2.3.5. Szörpök készítése A gyümölcs alapú szörpök legalább 1/3 rész gyümölccsel és 2/3 rész cukorral készülnek. A gyümölcs ízű szörpök cukoroldatból, savakból és aromaanyagokból készülnek. A cukor lehet kristálycukor, finomított kristálycukor, vagy pedig folyékony cukor, amilyen hazánkban az izoszörp. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 173 A kristálycukor minőségét szabvány írja elő, azonban nincs szabványosítva a szörpkészítés szempontjából fontos tulajdonság: hajlam a flokkulátum (szakzsargonban „flok”), vagyis savas oldatokban lassan kiváló terjedelmes pelyhek keletkezésére. Ennek oka a kristályokon esetleg adszorbeált szaponia, ezért csak répából készült nem finomított kristálycukornál fordul elő. A kristálycukorral el kell végezni a szörpgyártásra való felhasználás előtt a „flok-tesztet”. A cukorból 10–12% (refr.) sz.a.-tartalmú oldatot készítünk desztillált vízben, 1% citromsavat feloldunk benne, jól összerázzuk és másnap megfigyeljük, képződik-e pelyhes csapadék. Ennél szigorúbb a Coca-Cola cég, amely a steril oldat 10 napos megfigyelését írja elő. Finomított kristály esetén a flok-teszt minden esetben negatív. Az izoszörp nagy tisztaságú, gyakorlatilag mikroorganizmusoktól mentes, flok-képzésre nem hajlamos. Az izoszörp 71,0–72,0% szárazanyag-tartalommal kerül forgalomba. Ez a szárazanyag-tartalom az invertcukor-oldatok törésmutatójának felel meg, és nem egyezik a konzerviparban általában használt szacharóz szárazanyagra kalibrált refraktométer fokkal. Az átszámításokat a 2.3.2. táblázat tartalmazza(26). Tehát az izoszörp cukor-refraktométeres szárazanyag-tartalma 69,5–70,5 refr.%. 2.3.2. táblázat - Szacharóz- és invertcukor-oldatok százalékban kifejezett tömegtörtjeinek összetartozó értékei Abbé refraktométeren mért azonos törésmutatók mellett Törésmutató A szacharóz tömegtörtje %-ban Az invertcukor tömegtörtje %-ban 1,4627 69,0 70,4 1,4651 70,0 71,5 1,4676 71,0 72,6 1,4700 72,0 73,7 A gyümölcs (esetleg zöldség) alapú szörpök, ha asztali fogyasztásra készülnek, min. 60,0 refr.% szárazanyag-tartalmúak. Ilyen nagy szárazanyag-tartalmú szörp csak kristályos cukornak a gyümölcslében való oldása útján állítható elő. Ez a szárazanyag-tartalom kiadódik 65 kg cukor oldásából 35 kg 7% refrakciójú lében, 16% refrakciós gyümölcsléből 38,92 kg-ban oldunk 61,08 kg cukrot(18) . Izoszörp esetében a 70%-os szárazanyag-tartalmú cukoroldattal és a 7–20% szárazanyag-tartalmú levekkel nem lehet víz elpárologtatása nélkül ilyen nagy szárazanyagtartalmat elérni. Üdítőital gyártásra szolgáló szörpöknél ez nem is szükséges, itt leginkább a 45 vagy 50%-os szörpök használatosak. Kristálycukor alkalmazásánál hígabb szörpökhöz a cukrot előkészített, szűrt vízben oldják. A cukor oldása történhet szobahőmérsékleten (hideg eljárás), vagy pedig nagyobb hőmérsékleten (60 °C körül, meleg eljárás). Az oldás keverés segítségével történik, a keverés energiafelvétele elsősorban a cukoroldat viszkozitásától függ, ez pedig a hőmérséklet növelésével erősen csökken (2.3.1. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 174 2.3.1. ábra - Cukoroldatok viszkozitása (η) a hőmérséklet (T) függvényében, különböző, százalékban kifejezett tömegtörteknél A cukoroldatot minden esetben a hőmérsékletnek megfelelő telített oldatnál hígabbra kell készíteni, és a hőmérsékletet nem szabad a telítési határon túl csökkenteni. Erre vonatkozólag útbaigazít a 2.3.3. táblázat. Az izoszörp telítési hőmérséklete 28 °C, ez alá hűtve igen nehezen visszaoldható glükóz kristályosodik ki. 2.3.3. táblázat - Telített cukoroldat töménysége a hőmérséklet Hőfok, °C 100 kg telített cukoroldat cukortartalma, kg 100 kg cukor feloldásához szükséges víz, kg 0 64,2 55,9 5 64,9 54,0 10 65,6 52,4 15 66,3 50,8 20 67,1 49,0 40 70,4 42,0 60 74,2 34,8 80 78,4 27,6 A fontosabb termékek gyártástechnológiája 175 100 83,0 20,6 A nagyobb üzemek mind hideg-, mind meleg cukoroldókat használnak. Ezekben automatikus adagoló berendezések adagolják mind a cukrot, mind a gyümölcslevet, esetleg további komponenseket (citromsav, szorbinsav) és egyben megfelelő szűrést is beiktatnak a szörp útjába (pl. az Alfa-Laval oldók). A meleg szörpkészítés előnye, hogy gyorsan folyik az oldás és a szörp egyben, rövid ideig 90 °C-on tartva, pasztőrözhető. A kész szörp tetejére felúszó, fehérjedús hab eltávolítható. A hideg szörpkészítés előnye az illó aromakomponensek megőrzése(32) . 2.3.6. Gyümölcslevek sűrítményei Az ipari gyakorlatban elsősorban derített szűrt leveket, esetleg kolloidálisan oldott anyagokat és rostokat is tartalmazó ún. rostszegény leveket sűrítenek be. A besűrítést gyakran egészítik ki aromakinyeréssel. A sűrítmények szárazanyagtartalma 62–75% között változik. Készítenek azonban ún. félsűrítményeket is, ezek szárazanyag-tartalma 35–45% között változik. A nem aszeptikus eljárással és tartósítószer nélküli 70%-os sűrítményeket 5 °C alatt, a félsűrítményeket 0 °C alatt tárolják, citrussűrítményeket általában –18 C-on, vagy az alatt. A sűrítmények mind a káros képződési és bomlási folyamatokra jóval érzékenyebbek, mint a sűrítetlen levek. Amennyiben a sűrítés hőterhelése nem elégséges az enzimek inaktiválásához, úgy célszerű a levet rövid átfutási idővel pasztőrözni. Ezáltal a mikrobák vegetatív formáinak jelentős része is elpusztítható. Sűrítésre különböző hőfokokon (15–100 °C) és különböző, de viszonylag rövid tartózkodási idővel (időeloszlással) rendelkező bepárlókat (bepárlótesteket), vízkifagyasztásos eljárást és esetenként fordított ozmózisos (hiperszűréses) eljárásokat alkalmaznak. A tulajdonságváltozások számítására szolgáló hőterhelés meghatározását, minthogy első rendű változásokat vesznek figyelembe, célszerű az 1.1.4.3. pont alapján végezni, az (1.1.20.) összefüggés szerint. Vízkifagyasztásos sűrítésnél kézenfekvő a sűrítmény 0 °C alatti tárolása. Rostos levek (passzírozott levek, velők) bepárlására csak erőteljes keverést biztosító berendezések alkalmasak, a sűrítmény igen magas látszólagos viszkozitással rendelkező nem-newtoni folyadék. Az elérhető szárazanyag-tartalom általában a félsűrítményeknek megfelelő érték alatt (20–30%) van. Célszerűen alkalmazható a szérumelválasztásos módszer, mellyel nagyobb szárazanyag-tartalom érhető el. A derített-szűrt gyümölcslevek sűrítésére ipari méretben, hazánkban jelenleg csak a bepárlást alkalmazzák. A bepárlás során, beleértve az előzetes melegítést, valamint aromakinyerést is, a lé hőterhelésének el kell érnie az oxidáló enzimek inaktiválásához szükséges értéket. Ez a gyümölcsöknél Tr = 100 °C-on, E = 0,8 perc, z = 18 °C értékkel nagy biztonsággal megvalósítható (lásd 2.3.2. ábra, 1 jelű egyenes). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 176 2.3.2. ábra - Előírt (megengedett) legkisebb és legnagyobb hőkezelési idők (t) a hőmérséklet (T) függvényében gyümölcslevek bepárlásánál. 1. oxidáló enzimek inaktiválásának legkisebb ideje; 2. hidroxi-metil-furfurol képződés legnagyobb hőkezelési ideje; 3. antocián színezékek legnagyobb hőkezelési ideje A hőterhelésnek nem szabad 50 mg ⋅ dm–3-nél több hidroxi-metil-furfurol képződését okozni (pH = 5,5-nél, T = 100 °C-on C = 4,4 min, z = 18 °C). Ez a megengedhető hőterhelés felső határa (2.3.2. ábra 2 jelű egyenes). Színes gyümölcslevekben a megengedhető hőterhelést az antocianinok hőbomlása szabja meg. Az eredeti antocián színezéktartalom 5%-os hőbomláshoz T = 100 °C-on 5 min tartozik, z = 28 °C mellett(33), (2.3.2. ábra, 3 jelű egyenes). Tehát a bepárlókban a levek hőterhelését lehetőleg e határok között kell tartani. Korszerű bepárlók kielégítik a fenti követelményeket(31) . A fontosabb termékek gyártástechnológiája 177 Színes gyümölcslevek besűrítését célszerű 45 refr.% sz.a.-tartalomig végezni és a sűrítményt kis hőfokon tárolni. Nagyobb szárazanyag-tartalomnál meggyorsul az antocián színezékek hőbomlása. A bomlást gyorsítják a levekben jelenlevő cukorbomlási termékek is. Gyorsító hatásuk szerinti sorrendjük, növekvő bomlási sebesség szerint, hangyasav, hidroximetil-furfurol, furfurol(10) . 2.3.7. A melléktermékek hasznosítása A melléktermékek közül a derítési üledék hasznosításával a 2.3.2 pont foglalkozott. A préstörköly általában takarmányként hasznosítható. A nem túlérett alma törkölye szárítva pektingyártási nyersanyag. A diffúziós extrakciónál nyert extrahált almaszelet, préselés és szárítás után alkalmasabb pektingyártási alapanyag, mint a présmaradék (törköly), mivel már nem tartalmaz vízoldható komponenseket (cukrokat, gyümölcssavakat). A színes gyümölcsök préstörkölyéből híg sósavval, vagy híg sósavas alkohollal kinyerhetők antocianinok, amelyek megfelelően besűrítve természetes színezékek. 2.3.8. Almalé (és sűrítmény) gyártása Magyarországon a legnagyobb mennyiségben gyártott gyümölcslé. A belőle készült sűrítmény a világpiacon közkedvelt, mivel a minősége kedvező. A feldolgozás három időszakban történik: • Nyári almák feldolgozása július közepétől szeptember közepéig. E fajtákból a legyártásra kerülő mennyiség jelentéktelen. • Friss alma feldolgozása, szeptember második felében és októberben a gyártási főidényben. A közvetlen exportra, hűtőházi betárolásra, konzervgyári befőttgyártásra nem alkalmas alma kerül a szedést követően légyártásra. Ebből a gyümölcsből készül a legjobb minőségű világos lé, ekkor érhető el a maximális lékihozatal. Valamennyi üzem ilyenkor teljes kapacitással dolgozik. • A tárolt alma feldolgozása novembertől néha még márciusig is tart. Ekkor dolgozzák fel azt az almát, amelyet az előző esetben kapacitás hiányában nem tudnak feldolgozni. Ez a feldolgozó szezonja az előírásszerűen tárolt léalmáknak, valamint annak az asztali almának, amelyet hosszabb-rövidebb ideig korszerűen tároltak és az exportra válogatásból maradt vissza. Az almát a feldolgozás előtt vagy rögzített rakodólapos szállítóládákban, vagy talajszinten elhelyezett, vagy az alá süllyesztett tárolókban, bunkerekben tárolják. Ezekbe kb. 50–500 t alma fér. Korszerűbb üzemekben e tárolókból legalább kettő van. A gyümölcs vagy önfelrakós szalag segítségével, vagy a bunker alján levő úsztatóvályúval jut a további feldolgozásra. Ez utóbbi a szennyeződések fellazítására, durvább mosásra is szolgál. Az úsztatóvályúban beszállított alma vízleválasztóra kerül, a víz visszacirkulál az úsztatáshoz, de közben egy ívszitán, szemétválasztón vagy ülepítőn halad át. Az alma mindenkori szennyezettsége, ill. a víz minősége határozza meg a friss víz adagolásának mértékét. Az alma innen a mosóberendezésbe kerül. Ennek típusa A fontosabb termékek gyártástechnológiája 178 és elve szinte vonalanként más és más. Pontos, hogy az alma földtől, homoktól és idegen anyagoktól mentesen kerüljön a mosóból a válogatószalagra. Korszerű lévonal műszakonkénti kapacitása min. 100 t alma. Ez, ha egyenletes feldolgozását tételezzük fel, kb. 200 kg válogatandó almát jelent percenként. Ehhez vagy jelentős létszám, vagy jó minőségű alma szükséges. Az utóbbi esetben csak idegen anyagokat (lécet stb.) és kevés romlott egyedet kell kiválogatni. Zúzáskor az almaőrlők apró darabos részeket tartalmazó zúzatot készítenek. Az őrlő fölött 3–5 m3 alma befogadására szolgáló tartály van, amelyet a mosó tölt fel almával. Az őrlő a prés töltésének megkezdése előtt indul, a zúzott alma végig zárt rendszerben, viszonylag légmentesen kerül a présbe, s a legrövidebb időn belül sajtolják. Ennek célja az oxidációs folyamatok lejátszódásához rendelkezésre álló idő minél rövidebbre való csökkentése. Almalényerésre jelenleg igen elterjedtek a Bucher-Guyer cég HP típusú szűrőcsöves (-tömlős) prései. A sajtó egy préselési ciklusa a következőkből tevődik össze: induláskor a dugattyú felső holtpontján (a henger fenéklapjához legközelebb) van. A töltés a fenéklap középpontjához csatlakozó csövön át történik. A kezelő a „töltés” gomb lenyomásával indítja az almamarót, majd automatikusan nyílik a henger töltőszelepe. A hengertérbe (amely most korong alakú) áramló almazúzalék kitölti a korongteret, majd elkezdi maga előtt tolni a dugattyú nyomólapját. A préselés előre beprogramozható: a dugattyú előírt nyomással présel, a lé a szűrőcsöveken át a fenéklap és a dugattyú irányába áramlik, és onnan jut a gyűjtőtartályba. A préselés ciklusait lazítások követik, ekkor a dugattyú visszafelé mozog, majd a lazítás a henger forgatásával történik. Ürítéskor pedig az alaphelyzetbe visszaállt dugattyú irányába mozdul el a henger, megfelelő nyílást biztosítva ahhoz, hogy a présmaradék a henger alatt elhelyezett csigás szállítóra hulljon(1, 18, 30) . A préseket naponta egyszer forró vízzel, hetenként legalább egyszer erős mosószeres vízzel mossák ki. Mindkét mosásnak a mechanikai szennyeződések eltávolításán kívül fertőtlenítő hatásúnak is kell lenni. A lékihozatal kifogástalan léalma esetén eléri a 85–90%-ot. Egy teljes préselési ciklus – ugyancsak az alma minőségétől függően – 60–100 perc. A nyerslé szedimenttartalma („nedves rosttartalma”) 0,5% körüli és kedvezőtlen esetben is 2%-nál kisebb. Elbarnult folyósodott almát nem lehet sajtolni. Az ilyen pép a sajtó préskendőjén áthatol a lébe, annak szűrhetőségét, derítését nagyon megnehezíti, gyakran lehetetlenné teszi. A vonal kihasználása akkor jó, ha legalább 2, de inkább 3 prés dolgozik egy vonalban. Külföldön 2–3 vonalból álló, 6–8 préses üzemek is vannak, 3 présnél a léelfolyás már gyakorlatilag is egyenletes, aminek például a folytonos üzemű sűrítésnél van jelentősége. A présből kifolyó lé, bár üledéktartalma viszonylag kevés, korántsem tekinthető tisztának. Az almalé tisztítása több műveletből tevődik össze, attól függően, hogy mi a felhasználási cél. A legegyszerűbb, ha bor készül belőle. Ekkor kénezik, fajélesztővel beoltják és erjesztik. Ha a cél almasűrítmény gyártása – hazánkban ez a leggyakoribb – a tisztítás első művelete a szeparálás. Erre a célra általában nagy teljesítményű, önürítő centrifugákat alkalmaznak. A lé, ha nem is tükrösen, de kellően tisztán kerül ki a szeparátorból. Ezután az almalevet (aromakinyerés végett) lemezes pillanathevítőn 100 °C fölé hevítik, majd vákuumban expandálják. A lé kb. 10%-át gőz formájában elvezetik, majd a levet ellenáramban 50–55 °C-ra visszahűtik. Az elvezetett és kondenzált gőzök tartalmazzák az illékony aromaanyagok több mint 90%-át. A kondenzátumot ezután frakcionált desztillációval töményítik. A pillanathevítőn átvezetett almalé pasztőrözöttnek tekinthető. Ezután pektinbontó enzimes és egyéb derítőszeres kezelés következik. Az 50 °C körüli levet saválló acélból készült tartályokba vezetik, s közben folyamatosan adagolják hozzá az enzimkészítményt. A további szennyeződések leválasztására, a szűrhetőség növelésére csersavat vagy kovasavszólt és zselatint adagolnak a lébe. Esetenként bentonit is használható. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 179 Max. 2 órás derítés után a levet tükrösre szűrik. A derítés hatását bizonyítja, hogy amíg a derítetlen almalé viszkozitása kb. 3 cP, addig a derítetté 1,3–1,5 cP-ra csökken (1 cP = 10–3 Pas). A tükrösre szűrt lé jól sűríthető. Erre a célra különböző típusú és összeállítású sűrítők szolgálnak (csöves előmelegítővel kombinált bepárlók, lemezes pillanatsűrítők, centrifugálsűrítők, filmbepárlók stb.). A legfontosabb, hogy az almalé minél rövidebb ideig érintkezzen az elpárologtató, hőközlő felülettel, minél rövidebb ideig érje káros hőhatás. Ez a legkorszerűbb sűrítőkben 20–50 s-re csökken. A kész sűrítményhez, vagy célszerűbben a fogyasztáshoz visszahígított léhez, az aroma visszaadagolható. A gyümölcssűrítmények általában nem tartalmaznak adalékanyagokat. Ha erre – pl. kereskedelmi okokból – szükség van, ezeket a derítés után, szűrés előtt adagolják. Ilyen anyag lehet pl. az aszkorbinsav stb. A kész almalésűrítményt hűtött térben, saválló acéltartályokban tárolják a kiszállításig, vagy a továbbfeldolgozásig (lásd a 2.3.6 pontot). 2.3.9. Színes gyümölcslevek gyártása (meggy, cseresznye, málna, szamóca, ribiszke) E gyümölcsök többnyire különböző rekeszekben, egyéb edényekben érkeznek a lényerő üzembe. A málnát és szamócát néhány m3 -es tartályban fogadják, amelyben saját tömegénél fogva megroppan, és csigaszivattyúval továbbíthatóvá válik. A bogyósokat, ha szükséges, légbefúvásos (lágytermék-) mosóban kíméletesen mossák, a korszerűbb vonalakban a meggy, cseresznye, sőt néhol a ribiszke szárát is keserű ízük miatt eltávolítják. E gyümölcsök zúzása hengeres roppantón, fogas zúzón, vagy más, számukra szerkesztett berendezéseken történik. A lényeg az, hogy a ribiszkemagokból lehetőleg semmit, a cseresznyéből igen keveset, a meggynél a magok mintegy 15–35%-át törje össze a zúzógép. Erre a jellemző íz kialakítása céljából van feltétlenül szükség. Az összetört, de nem péppé zúzott gyümölcs többnyire pektinbontó enzimes kezelésre kerül. A gyümölcsöt a zúzóból 5–10 m3 -es, saválló tartályokba szivattyúzzák. Meleg fermentálás esetén előbb hőcserélőn vezetik át a tört gyümölcsöt. A modern vonalak ezt használják, néhány órás fermentálás mellett. Ismeretes a hideg fermentálás, sőt tartósítószerrel kombinált is. A hosszú ideig tartó fermentálásnak célja a préskapacitás növelése, színlé (anyalé) elvétel segítségével. E levet a tartályba nyúló csővel vezetik el a további feldolgozáshoz tisztításra. A zúzalékot présberendezésbe szivattyúzzák. Az enzimesen előkezelt zúzalék jóval hígabb, csúszósabb, mint az almáé. Különösen a melegfermentálás esetében, amikor anyalé-elvétel ritkán van. Bármilyen prést is használunk, a lé kb. 25–40%-a különösebb présnyomás nélkül, gyakran a gyümölcs saját súlyának nyomásától eltávozik. Erre főleg a folyamatos szalagpréseknél kell tekintettel lenni. Ilyenkor az anyagra ható néhány tized bar nyomás elegendő. A jól előkezelt málna, szamóca esetében a modern prések 85–90%-os lékihozatalt adnak. Színes gyümölcsök törkölyéből egyes helyeken vízzel másodlagos préslevet nyernek. Feketeribiszke, sötét meggy törkölye alkalmas természetes ételfestékek kivonására. Magyarországon a színes gyümölcsök levét elsősorban szörpgyártásra használják fel. Mivel e célra vegyszerrel tartósított levek is alkalmasak, még zúzás után az enzimmel együtt hangyasavat is adnak a zúzalékhoz. A hangyasavas préslevet egyesítik az anyalével, tárolótartályokba töltik és természetes derülésnek, ülepedésnek vetik alá. A léből az alakos elemek néhány hét alatt kiülepednek. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 180 További feldolgozás előtt a levet – pl. lapszűrőn – megszűrik. Készülhet a léből ún. aszeptikus lé is. Ilyenkor a friss levet centrifugával, kovaföldes szűrővel, vagy más módon tisztára szűrik, lemezes hőcserélőn sterilizálják, továbbiakban aszeptikusan kezelik, és steril tartályokban tárolják. Az így tárolt lé bármikor jól exportálható és bármilyen célra felhasználható, ahol gyümölcslére van szükség. A színes gyümölcslevek feldolgozásának korszerű módja a sűrítés akkor, ha nagyon sok levet kellene egyébként tárolni, vagy jelentősebb távolságra szállítani (lásd 2.3.6 pontot). Színes levek sűrítése 35–45 refr.%-ra történik, csak a legrövidebb tartózkodási idejű lemezes vagy filmbepárlók alkalmasak. A közvetlen fogyasztásra kerülő leveket a 2.3.1 pont, hőkezeléses tartósításukat a 2.3.3 pont ismerteti. Szárazanyagtartalmuk 9–15 refr.% között szokott lenni. 2.3.10. Rostos gyümölcslevek gyártása A közvetlen fogyasztású gyümölcslevek közül azok tartoznak ide, amelyek a gyümölcs levén kívül, annak húsát is tartalmazzák igen finomra őrölt, kellően eloszlatott (homogénezett) állapotban. A rostos gyümölcslevek alapanyaga többnyire őszibarack, kajszi, meggy, szamóca, alma, birs. A végtermék szárazanyagtartalma kb. 10 refr.%. A gyümölcsöt minőségétől függően, a feldolgozás előtt mossák, válogatják. A gyümölcs tehát a szállítóládából közvetlenül a mosóba, vagy egy azt megelőző fogadógaratba üríthető. Szinte valamennyi gyümölcsöt meg kell puhítani, fel kell tárni, enzimrendszerét inaktiválni. E célra leggyakrabban forgócsigás gőzölőket használnak. A gyümölcs állományától függően 3–12 perc alatt halad végig a gőzölőben. Ez idő alatt részben megfő, és részben darabolódik is. Ismeretesek olyan gőzölök is, kimondottan kemény húsú gyümölcsök, de főleg zöldségfélék előfőzésére, amelyekbe a hatékonyabb aprítás céljából késeket is beépítettek (thermo-break berendezés). Ha a megpuhult, gőzölt gyümölcs magot tartalmaz, először magozó-passzírozóba kerül. Ebben a gyümölcs magja különválik a többi résztől. A lágyrészek először egy durvább (0,8–1,2 mm lyuk Ø-jű) perforációjú áttörőbe kerülnek, melyet – nem minden esetben – egy finomabb perforációja (0,4–0,8 mm Ø) követ. A durva passzírozóban eltávozik a gyümölcs szára, vastagabb héja, a finompasszírozó eltávolítja a héjrészeket és a durvább rostokat is. Az így készült gyümölcsvelőt használhatjuk fel rostos gyümölcslé gyártására közvetlenül, vagy közvetve. A rostos gyümölcslégyártás legfontosabb művelete a finomra őrlés, amely műveletet kolloidmalmok végzik. Ezek olyan különböző, általában nyíróerő alkalmazásán alapuló berendezések, amelyek a gyümölcsöt rostjaira aprítják, illetve a rostokat is felaprítják. Így a gyümölcsből homogén pép lesz. Mivel az aprítás a látszólagos viszkozitás jelentős növekedésével jár, a már eleve viszkózus velőt a kolloidmalomban való őrlés előtt vízzel is hígítják. Mivel a kolloidmalmok őrlés közben sok levegőt kevernek a gyümölcspépbe, őrlés után a velő vákuumtérbe kerül, ahol a levegő eltávozik. Az ivólé összeállítása általában keverővel ellátott duplikátorüstben történik. Először az előírt mennyiségű vizet töltik a duplikátorba, majd keverés közben hozzáadják és feloldják a cukrot, majd a savat, végül hozzákeverik a gyümölcspépet. A pép mennyisége a hazai, rostos (nem citrus alapú) nektároknál általában 50%. Alkalmazható olyan eljárás is, amikor legelőször összeállítják az egész keveréket, majd ezt viszik át a kolloidmalmon. A homogenizátum stabilitása így valamivel jobb, de a homogenizátoron több anyagot kell átvezetni. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 181 Az így gyártott rostos levek hosszabb-rövidebb idő múlva szétválnak. Ez legfeljebb csak esztétikai hátrányt jelent, egyébként nem kifogásolható. 2.4. Zöldségkonzervek és -savanyúságok 2.4.1. Általános ismeretek A különböző zöldségkonzervek gyártása során a résztechnológiák részben azonosak (pl. válogatás, osztályozás, tisztítás, mosás és más előkészítő műveletek, valamint a töltés, a zárás, a hőkezelés), az alkalmazott módszerek és a technológiai paraméterek azonban a konkrét termékek esetében nagymértékben különbözhetnek. A konzervipari gyakorlat alapján a zöldségkonzerveket a következő csoportokba soroljuk: • natúr konzervek, • paradicsomból gyártott készítmények, • savanyúságok, • ételízesítők. A zöldségkonzerveket pH-juk alapján is feloszthatjuk: • 4,5 pH-nál nagyobb pH-értékű termékek, • paradicsomkészítmények 4,2–4,5 pH-értékekkel, • étkezési savak hozzáadásával készült 3,7–4,4 pH-jú termékek, • 3,7 pH-nál kisebb pH-értékű készítmények. A natúr zöldségkonzerveket egész, darabolt (szeletelt, csíkozott, kockázott vagy pépesített zöldségekből gyártjuk. Egy részüket sót, sót és cukrot tartalmazó felöntőlével (pl. zöldborsó), más részüket felöntőlé nélkül (pl. parajpüré) sterilezzük. A paradicsomból gyártott termékek egész paradicsomból (hámozott és hámozatlan paradicsom), vagy paradicsomléből (natúr, ízesített, sűrített termékek) készülnek. A készítményeket pasztőrözéssel, vagy sóval és más tartósítószerrel kombinálva konzerváljuk. Savanyúságokat zöldségfélékből és gyümölcsökből állíthatunk elő. Felöntőlevük általában ecetet (ecetsavat), sót, cukrot, fűszereket, fűszerkivonatokat tartalmaz, pasztőrözéssel tartósítjuk őket. Megkülönböztetünk gyengén és erősen ecetsavas készítményeket (0,4–0,6%, illetve 0,6–0,9% ecetsavtartalom). Egyféle A fontosabb termékek gyártástechnológiája 182 nyersanyagból, vagy többféléből (vegyes savanyúság) gyárthatjuk őket. Közismertek a különböző vegyessaláta-konzervek. Felöntőlevükhöz növényi olajat (pl. napraforgóolaj) is adagolunk (marinádok). Gyümölcssavanyúság almástermésűekből, csonthéjasokból, szőlőből és bogyósokból egyaránt gyártható. Külön csoportot képeznek a hidegen tartósított és az erjesztéses úton előállított savanyúságok (pl. káposztából, uborkából). Az ételízesítők jellemző, harmonikus ízű és illatú fűszerkeverékek, vagy fűszerezett növényi, esetleg részben állati eredetű termékek, termék hidrolizátumok. Állományuk szerint különböző sűrűségű folyadékok, pépes vagy szilárd halmazállapotú készítmények. A folyadékállapotú ízesítők borok, ecetek, fűszer extraktumok (vizes, alkoholos kivonatok). A pasztaszerű ételízesítők (krémek, mártások) között megemlítjük a mustárokat, a majonézeket, a paradicsom alapú ételízesítőket (ketchupök, pizzakrém stb.), a paprikakészítményeket (Pritamin, Piros arany, paprikapüré), a tormakészítményeket és a saláta ízesítőket (dresszingek). A szilárd halmazállapotú ételízesítőket fűszerekből és azok őrleményeiből gyártjuk, só, glutaminsav, vitaminok és más komponensek hozzáadásával. Hely hiánya miatt részletesebben csak a zöldborsó-, zöldbabkonzerv, a vegyes- és finomfőzelék-konzerv, a csemegekukorica konzerv, a sűrített paradicsom, a lecsókonzerv és a csemegeuborka konzerv gyártási folyamatát ismertetjük. 2.4.2. Hőkezelt zöldborsókonzerv Konzervgyártásra zsenge, nagy cukortartalmú, gépesített betakarításra alkalmas ipari zöldborsófajtákat használunk (kifejtő és velő típusok). A zöldborsó minőségét érzékszervi bírálattal, érettségi állapotát (zsengeségét) műszeresen (Finométer, Tenderométer), szemnagyságát rostálással állapíthatjuk meg. A zsengeségre jellemző a szemek sűrűsége is. A termék egyöntetűsége érdekében a zöldborsót típusonként elkülönítve szemnagyság szerint (lásd a 2.4.1. táblázatot), zsengeség szerint pedig fajtánként és tételenként zsengeségmérő műszerrel (lásd a 2.4.2. táblázatot) kell az előírt határok közötti osztályokra szétválasztani. 2.4.1. táblázat - Zöldborsókonzervek szem-méretei és az elnevezések Jelölés Szemnagyság (mm) Elnevezés kifejtő velő 7,5-ig különleges H2 _ 7,5–8,5 zsenge H3 P3* 8,5–9,5 csemege H4 P4 9,5–10,0 finom H5 – 9,5–11,0 finom – P5 10,0 felett leves H6 – 11,0 felett leves – P6 A fontosabb termékek gyártástechnológiája 183 *A készítmény valamennyi 8,5 mm szemnagyságig terjedő szemeket tartalmazhatja A zöldborsókonzerv osztályai kiváló I II A nyers szemek Finométer értéke 29–45 46–56 57–72 2.4.2. táblázat - Zöldborsókonzervek zsengeségi osztályai Zsengeség, a nyers szemek Jelölés Finométer-foka alapján Elnevezés kifejtő velő 45-ig különleges K K 46–55 zsenge – Z csemege S – 56–65 finom F F 66 felett leves R R A szemnagyság szerinti osztályozás a termék egyöntetű megjelenését biztosítja, a táplálkozás-élettanilag legfontosabb jellemző, a zsengeség érvényesülését már nem. A csépelt, száraz tisztításnak alávetett zöldborsót (újabban külön berendezésben távolítjuk el a bagolypille lárváját, amely zöld színű és összegömbölyödve átlagos zöldborsószem nagyságú) konténer ládákban, vagy billenthető platójú tehergépkocsin szállítjuk a gyárba, ahol a feldolgozóvonal fogadógaratába öntjük. A szemek a flotációs mosógépbe kerülnek, amely mind a könnyű szennyező anyagokat (levél és szárrészek, törött és léha szemek), mind a nagyobb sűrűségű anyagokat (kövek, homok, túlérett szemek) eltávolítja. A tisztított zöldborsó ezután hengeres vagy kaszkád rendszerű szemnagyság szerinti osztályozóba kerül, ahol a különböző lyukméretű rostákon a 2.4.1. táblázat szerinti szemnagyságokat elkülönítjük és a további feldolgozásig vízben tároljuk. A szemek ezután csigás vagy serleges rendszerű előfőző-berendezésbe (blansírozóba) kerülnek, ahol a 2.4.3. táblázat szerinti paramétereket alkalmazzuk. 2.4.3. táblázat - Zöldborsó előfőzésénél alkalmazott paraméterek A nyers szemek Finométer-értéke Az előfőző víz hőmérséklete (°C) Az előfőzés ideje (min) 45–ig 75–80 3–4 46–55 80–85 4–5 A fontosabb termékek gyártástechnológiája 184 56–65 85–90 5–6 66 felett 90–95 6–7 A vízben történő előfőzés során zöldborsó esetében tápanyag vész el, ez csökkenthető, ha a zöldborsó előfőzését forróvizes permetezéssel végezzük. A gőzben történő előfőzés a veszteségek szempontjából még előnyösebb lenne, de a zöldborsó esetében nem alkalmazzuk elterjedten, mivel ilyenkor a vízoldható keményítőés fehérjefrakciók stb. a borsóban maradnak és sterilezés, valamint tárolás közben a konzerv felöntőlevébe jutva azt zavarossá, üledékessé teszik. Az ilyen készárut a szabványos érzékszervi bírálatkor jelentős pontlevonással büntetik. Az előfőzés hatását érzékszervi úton és a peroxidázaktivitás ellenőrzésével vizsgáljuk (guajakol próba). Az előfőzött zöldborsót azonnali töltés esetén forró vízzel öblítjük (ha a töltés elhúzódik, akkor a zöldborsót hidegvizes permetezéssel visszahűtjük), majd üvegbe, vagy ónozott, lakkozott dobozba töltjük, forró, sós (1– 2%), vagy sós-cukros lével feltöltjük és az edényeket hermetikusan lezárjuk. A 2–3% cukor (szacharóz) adagolás a készítmény ízhatását előnyösen befolyásolja. A szemek és a felöntőlé adagolása térfogatra töltő rendszerű gépekkel történik. A zöldborsó hőkezelését (4,5-nél magasabb pH esetén) 120–132 °C-on ellennyomásos sterilezéssel végezzük autoklávban, vagy osztott hidrosztatikus sterilezőben. A zöldborsókonzerv kereskedelmi sterilitásához szükséges hőterhelés F0 = 8–10 min. A 2.4.1. ábrán egy zöldborsó-feldolgozó vonal sémáját mutatjuk be. 2.4.1. ábra - Gyártóvonal zöldborsó feldolgozásához. 1. fogadótartály; 2. felhordó; 3. flotációs mosógép; 4. felhordó; 5. osztályozó berendezés; 6. borsószivattyú; 7. vízleválasztó; 8. előfőző; 9. szelektor; 10. felhordó; 11. töltő–levező egység; 12. zárógép; 13. hidrosztatikus sterilező berendezés A zöldborsó csomagolására legelterjedtebben alkalmazott üvegek és dobozok adatait és a sterilezési képleteket a 2.4.4. táblázatban foglaltuk össze. 2.4.4. táblázat - Zöldborsókonzervek tipikus töltési és sterilezési adatai Csomagolás Töltőtömeg (g) Tiszta tömeg (g) A sterilezés képlete 5/4 HC üveg 550 920 30-20-30/118 °C 5/8 üveg 280 500 30-20-30/118 °C A fontosabb termékek gyártástechnológiája 185 1/1-99 doboz 550 870 11-18-10/118 °C 1/2-73 doboz 270 420 11-15-10/118 °C 2.4.3. Hőkezelt hüvelyes zöldbabkonzerv Konzervgyártásra sárga- vagy zöldhüvelyű szálkamentes, húsos fajták alkalmasak, amelyekben a magképződés már megindult, de a mag még nem duzzad ki a hüvely oldalán. Fontos a betegségmentesség és a gépi betakarításra való alkalmasság (ipari célú fajták). A hüvelyek érettségét érzékszervi úton (törésnél pattan) és különböző műszerekkel történő roncsolással állapítjuk meg (pl. módosított Finométerrel). A tárolt nyersanyag igen gyorsan fonnyad, öregszik, ezért néhány óra alatt a feldolgozást el kell végezni. A termék készülhet egész hüvelyes zöldbabból és egyenletes méretűre vágott hüvelydarabokból. A zöldbabot konténerekben, vagy billenthető tartályos tehergépkocsival szállítjuk a gyárba, ahol nagy térfogatú fogadótartályba öntjük. Az emelőszerkezet a babot mosógépbe táplálja, ahonnan a hegylevágógépbe, vagy a méret szerinti osztályozóba kerül. A méret, vastagság szerinti osztályozást csak különleges technológiai cél esetén alkalmazzuk (pl. hasított hüvelyes bab szárítmányának gyártásánál), mivel az osztályozó berendezések kapacitása csekély. A forgódobos rendszerű hegylevágó gép palástján hullámos perforációk vannak, amelyeken a hüvely végei éppen kiférnek és azokat a henger palástjához kívülről simuló késrendszer levágja. A véglevágás után a zöldbab válogatószalagra jut, ahol a hibás, beteg hüvelyeket és a különféle szennyeződéseket eltávolítjuk. Ezután a hüvelyeket babvágó gépen daraboljuk. Egész és az ún. sorolt hüvelyes bab készítmény esetén ez a művelet elmarad. A babot a vágás után öblítjük, majd előfőző gépbe adagoljuk (serleges). Az előfőzés 90–95 °C hőmérsékletű vízben történik 3–5 percig. A vizes előfőzést csak egész bab esetében célszerű alkalmazni, vágott zöldbab esetén a szárazanyagveszteségek csökkentése érdekében gőzben blansírozunk, majd a terméket leöblítjük. Ez a művelet a hűtés célját is szolgálja és dob- vagy síkszelektorban végezzük. A megfelelően megválasztott rosta-, ill. pálcaméretek lehetővé teszik a babszemek, a törmelék, a hegy és szárdarabok eltávolítását is. A töltést egész babhüvelyek esetén kézzel végezzük (markolt bab), a vágott babot rotációs, vibrációs töltőgéppel töltjük az üvegbe vagy a dobozba. Ezután 2% konyhasót tartalmazó forró felöntőlevet juttatunk az edényzetbe. Az 1000 g-nál nagyobb tisztatömegű sós felöntőlevű termékeknél az engedélyezett pH-csökkentő szerek (ecetsav, borkősav, citromsav) is használhatók. A sós-ecetes felöntőlevű termékek ecetsavtartalma legfeljebb 0,7% lehet. Zárás után a terméket sterilezzük. A kereskedelmi sterilitáshoz szükséges hőterhelés mértéke F0 = 6 min. A zöldbabkonzervek csomagolására leginkább alkalmazott üvegek és dobozok töltési és hőkezelési adatait a 2.4.5. táblázatban mutatjuk be. A 2.4.2. ábrán a feldolgozóvonal sémája látható. 2.4.5. táblázat - Zöldbabkonzervek tipikus töltési és sterilezési adatai Csomagolás Töltőtömeg (g) Tisztatömeg (g) A sterilezés képlete 5/8 üveg 270 440 20-20-25/118 °C 5/4 üveg 500 800 25-20-30/118 °C A fontosabb termékek gyártástechnológiája 186 5/1 üveg 2750 4900 40-40-40/110 °C 40-50-40/100 °C 1/2-73 doboz 270 420 6-14-6/118 °C 1/1-99 doboz 550 850 6-16-6/118 °C 7/2-153 doboz 1850 3200 10-35-15/118 °C 2.4.2. ábra - Gyártóvonal zöldbab feldolgozásához. 1. fogadó-adagoló berendezés; 2. szállítószalag; 3. serleges felhordó; 4. légfúvásos szelektor; 5. mosógép; 6. fürtbontó-előhegyező gép; 7. átadószalag; 8. véglevágó berendezés; 9. válogatószalag; 10. serleges felhordó; 11. szeletelőgép; 12. szelektáló berendezés; 13. serleges előfőző; 14. vibrációs szelektáló; 15. serleges felhordó; 16. töltő-levező egység; 17. zárógép; 18. osztott hidrosztatikus sterilező 2.4.4. Vegyesfőzelék- és finomfőzelék-konzerv A gyártáshoz zöldborsót, sárgarépát, karfiolt, gombát, vagy más friss, hőkezelt, fagyasztott, vagy előtartósított zöldségfélét használunk. Vegyes főzelékben a zöldborsó és a sárgarépa aránya 50–50%, finomfőzelékben a háromrészes termék összetétele 50% zöldborsó, 30% sárgarépa, 20% karfiol, vagy 30% zöldborsó, 50% sárgarépa, 20% karfiol. A négyrészes készítményekben gombát, spárgát, morzsolt csemegekukoricát stb. alkalmazunk. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 187 A termékek gyártási folyamata: a sárgarépát válogatjuk, mossuk, gőzhámozóban a héját fellazítjuk, kefés mosógépben tisztítjuk. A kézi válogatást és utántisztítást előfőzés, majd a kockára vágás követi. A friss karfiolt tisztítjuk, rózsákra szedjük és előfőzzük. A zöldborsó fagyasztott, vagy 5/1-es üvegekben sterilezett termék. A sóval eltett nyersanyagokat (pl. gomba) 2% sótartalom eléréséig áramló vízben áztatjuk. Az előkészített komponenseket az előírt tömegarányban, általában rétegesen töltjük az edényzetbe, majd 1,5% sót tartalmazó forró felöntőlével feltöltjük és zárjuk. A csomagolás 5/8-os és 5/4-es üvegbe, 1/2-es és 1/1-es dobozba történik. A kereskedelmi sterilitáshoz F0 = 9–10 min szükséges. Steril képletek: 5/8-as üveg: 15-17-15/118 °C; 5/4-es üveg: 15-20-15/118 °C; 1/2-es doboz: 5-15-5/118 °C; 1/1-es doboz: 5-17-5/118 °C. 2.4.5. Csemegekukorica konzerv Konzerválásra étkezési (csemege) kukorica fajtákat használunk. A sárga vagy fehér színű kukoricát tejes érésben (maximális cukortartalom) takarítjuk be. A csövek nagysága korai fajták esetében 10 cm-nél nagyobb, közepes és késői fajtáknál legalább 16 cm. A kukoricacsövek összetétele: 30–40% fedőlevél és bajusz, 25–35% szem és 30–40% csutka. A szemek szárazanyagtartalma 26–32%, ebből 12–15% keményítő, 6% cukor, 3–4% fehérje. A betakarított csöveket ömlesztve szállítjuk az üzembe. A feldolgozást célszerű minél előbb megkezdeni, mivel a kukorica öregszik (a cukor keményítővé alakul). A feldolgozás menete A csöveket légfúvással megtisztítjuk, majd fosztógépen a szárcsatlakozást és a háncsleveleket eltávolítjuk. Ezután a csövek válogatószalagra kerülnek, ahol eltávolítjuk a hibás, beteg részeket és a csövek hegyét speciális vágógéppel levágjuk, mivel az puha és könnyen bekerülhet a késztermékbe. Ezt mosás és a bibeszálak (bajusz) eltávolítása, követi. Nálunk nem alkalmaznak előfőzést, de egyes országokban az előkészített csöveket 85–90 °C-on 2–3 percig blansírozzák, majd 1– 1,5 percig hideg folyóvízzel hűtik. Az előfőzésnél a fehérjék denaturálódnak, a keményítő részben lebomlik, csökken a veszteség a további feldolgozásnál. A csöveket ezután a szemvágó berendezésbe adagoljuk, ahol 6 kés blendeszerűen fogja körbe a csövet, követve annak méretét és formáját. A szemeket kb. magasságuk 2/3-ig vágjuk le. A levágott szemek mosó-tisztító aggregátba jutnak. A berendezés kettős dobrendszerű tisztítórészből, flotációs osztályozóból és forgó rendszerű mosógépből áll. Az első rész a nagyobb méretű idegen anyagok (csutkarészek), a második a szemeknél könnyebb részek eltávolítására, végül az utolsó rész a szemnél kisebb részek elválasztására és a szemek öblítésére szolgál. A tiszta szemeket rázórostákon választjuk el a mosóvíztől, ezután válogatóasztalon eltávolítjuk a hibás, beteg szemeket és az idegen anyagokat. Töltés, 3% sót és 3% cukrot tartalmazó oldattal történő levezés, zárás, majd sterilezés és hűtés fejezi be a gyártást. A kereskedelmi sterilitáshoz szükséges F0 = 14 min hőterhelés. A csemegekukorica konzervnél is gyakori az ún. sima savanyodás, ezt a friss nyersanyag gyors, megállás nélküli feldolgozásával, a feldolgozó vonal és a dolgozók jó higiéniai állapotával, a sterilezési és tárolási előírások pontos betartásával előzhetjük meg. A sima savanyító mikroorganizmusok 20–24 °C feletti hőmérsékleteken jól szaporodnak, ezért a kukoricakonzervet hőkezelés után azonnal le kell hűteni az említett hőmérsékletek alá. A termékek tarolását is az adott hőmérsékleten kell megoldani. A 2.4.3. ábrán a csemegekukorica feldolgozó vonalának sémáját mutatjuk be. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 188 2.4.3. ábra - Gyártóvonal csemegekukorica feldolgozásához. 1. teherkocsi felhajtó; 2. fogadótartály; 3. kihordószalag; 4. felhordószalag; 5. keresztirányú elosztó szalag; 6. háncslevél-lehúzó szerkezet; 7. átadószalag; 8. felhordószalag; 9. válogatószalag; 10. hibás csöveket elhordó szalag; 11. elosztó-szalag; 12. kukoricamorzsoló gépek; 13. úsztatóvályú a lemorzsolt szemek részére; 14. szemgyűjtő tartály szivattyúval; 15. habflotációs mosóberendezés; 16. légszelektor; 17. szállítószalag; 18. töltő-levező berendezés; 19. gép az előzáráshoz; 20. vákuumos dobozzáró; 21. osztott hidrosztatikus sterilező 2.4.6. Sűrített paradicsom gyártása Nyersanyaga érett, friss paradicsom. A géppel, vagy kézzel betakarított paradicsom konténer ládában, tartálykocsiban kerül az előfeldolgozó telepre (2.4.4. ábra), vagy a gyárba. Áztatás (előmosás) és mosás után görgős válogatószalagon kézi válogatás következik (romlott, hibás egyedek, idegen anyagok), majd zuhanyozó öblítés fejezi be a műveletsort. Fotoelektromos, szín szerinti osztályozó rendszereket is beépítenek a vonalba. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 189 2.4.4. ábra - Előfeldolgozó állomás paradicsomzúzat készítéséhez. 1. billenőtartályos pótkocsi; 2. aknába helyezett mosóberendezés; 3. kihordó szalag; 4. válogatószalag; 5. hulladékelhordó szalag; 6. görgős mosó; 7. rendezőszalag; 8. szín szerinti osztályozó berendezés; 9. zöld és sárga bogyók elhordó-szalagja; 10. piros bogyók továbbítószalagja; 11. elevátor; 12. paradicsomroppantó (-zúzó); 13. durva fokozatú áttörőgép; 14. zúzat-tartály; 15. tartály a teherkocsikon levő szállítótartályok töltésére A paradicsombogyókat zúzzuk, majd magpasszírozón a magot és héjrészeket eltávolítjuk. A paradicsompulpot ezután hidegen (50–60 °C) vagy melegen (80–92 °C) passzírozzuk. A hideg módszernél a szín, az állomány és egyes érzékszervi tulajdonságok (íz, illat) jobbak, ugyanakkor a passzírozási veszteségek nagyobbak. A meleg módszernél a kihozatal, a mikrobiológiai állapot, az enzim inaktiválás, az elnyelt gázok eltávolítása stb. mutat jobb eredményeket. A hazai konzerviparban a 80 °C körüli passzírozást alkalmazzuk elterjedten. A passzírozást két- vagy háromfokozatú passzírozóberendezésben (1,2; 0,8 és 0,4 mm-es szitabetéteken) végezzük. A nyers lé sűrítését csöves bepárlóban végezzük (2.4.5. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 190 2.4.5. ábra - Gyártóvonal paradicsomsűrítmény készítéséhez. 1. szállítótartály; 2. lefejtőtartály; 3. fogadótartály; 4. zúzatelőmelegítő; 5. tartály a meleg zúzat részére; 6. passzírozó-állomás (3 fokozattal); 7. tartály a passzírozott lé részére; 8. előmelegítő; 9. gőztelítő a bepárlóhoz; 10. a bepárló első fokozata; 11. a bepárló 2. és 3. fokozata; 12. tartály a sűrítmény részére; 13. püré-sterilező; 14. töltőgép; 15. zárógép; 16. kondenzvízgyűjtő tartályok; 17. párák elvezetése a gőzoldali utolsó fokozatból a kondenzátorhoz A sűrítés mértékétől függően a következő termékek készülhetnek: • 9–10 refr.%-os paradicsomsűrítmény palackban. A töltést 85 °C-on végezzük, a palackokat zárjuk és pasztőrözzük, 15–19 min tartási idővel. • 28–30 refr.%-os sűrített paradicsom dobozban, üvegben, tubusokban és műanyag csomagolásokban. A készítmények tiszta-tömegeit és hőkezelési adatait a 2.4.6. táblázatban foglaljuk össze. • 35–40 refr.%-os sűrített paradicsom só nélkül. A 28–30 refr.%-os sűrítményt szakaszos üzemű keverős vákuum-sűrítőkben sűrítjük tovább. A sűrítés végén a vákuumot megszüntetjük és az anyagot töltési hőfokra hevítjük. A töltést kigőzölt 14/1-es dobozba végezzük 85 °C-on. A tiszta tömeg 13,2 kg. Hőkezelési idő: 100 °C-on 20 perc. Fontos a gyors hűtés, amit (mesterségesen) hűtött vízzel fejezünk be. • Hordós sűrített paradicsom, 38–40 refr.%-os paradicsomszárazanyag-tartalommal. Az előzőkhöz részben hasonlóan járunk el, de a sűrítés befejezése előtt paradicsomlében oldott, számított mennyiségű konyhasót szívatunk a vákuumberendezésbe, majd a sűrítést folytatjuk: 3% konyhasót tartalmazó sűrítmény esetén 42 refr.%-ig, 8–10% sót tartalmazó sűrítménynél 48–49 refr.%-ig. Az előírt vízben oldódó szárazanyag-tartalom elérése után a sűrítményt 85–88 °C-ra melegítjük, majd A fontosabb termékek gyártástechnológiája 191 rövid tartás után a hűtést vákuumban 50 °C-ig, vagy püréhűtőn (kapart felületű hőcserélőn) 25–28 °C-ig végezzük. A terméket műanyag zsákkal bélelt hordókba töltjük. A tárolási hőmérséklet 15–18 °C. A 3% sót tartalmazó sűrítményt mindig hűtve kell tárolni. • Egyes országokban kedvelt a tubusba és a műanyag edényzetbe töltött paradicsomsűrítmény is. Általában 38–40 refr.%-os, 3% sót és tartósítószert tartalmazó sűrítményből gyártjuk vízzel történő hígítás, felmelegítés (90–95 °C-ra), a só és tartósítószer koncentráció beállítása után visszahűtve, 50 °C-on töltve, műanyag edényzetbe vagy tubusba. 2.4.6. táblázat - 28–30 refr.%-os sűrített paradicsomkészítmények tipikus töltési és hőkezelési adatai Csomagolás Tisztatömeg (g) Hőkezelési (tartási) idő 95–98 °C-on (min) 5/1 doboz 4600 70–80 1/1 doboz 860 24–30 1/2 doboz 420 20–24 1/5 doboz 150 15–18 1/10 doboz 70 13–15 5/1 üveg 5000 80–85 5/4 üveg 860 40 5/8 üveg 500 40 0,2 üveg 220 30–35 „Hot-break” (forrón roppantás) eljárással készülő paradicsomsűrítmény Ma egyre inkább a minőségszelekciós eljárás terjedt el, és a paradicsombogyót közvetlenül az üzemekben dolgozzák fel. Ez a feldogozási forma lehetőséget nyújt a minőségi nyersanyag elkülönítésére. A késztermék vonatkozásában három olyan preferencia paraméter van, amelynek kiemelt jelentősége van az igényes piacokon való eladhatóságban. Ez a Howardszám (penészfonal szám), a látszólagos viszkozitás és a szín. Valamennyien igen szoros kapcsolatban vannak a nyersanyaggal. Ezek mellett vizsgálják a feketepont számot, a homoktartalmat és a szárazanyag-tartalmat. Minőségi késztermék napjainkban a „hot break” (forrón áttörés) szisztémával működő gépsoron állítható elő; természetesen minőségi nyersanyagból. A „hot break” feldolgozással alacsony Howard-szám mellett nagy Bostwick-konzisztenciájú nyersanyag nyerésére törekszenek, mely a nyugati piacokon keresett termék. A „howardos sűrítmény” gyártására a tartósan jó egészségi állapotot biztosító hosszúkás kemény bogyójú fajtákat részesítik előnyben a konzervüzemek, ahol 1%- nál nem magasabb a romlóhiba. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 192 A korszerű „hot break” feldolgozó rendszer lényege, hogy az előtéttartályba juttatott paradicsombogyó a visszacirkuláltatott, előmelegített zúzalékkal együtt hullik a fogas zúzóba. A zúzalékkal együtt roppantott bogyók a zúzaléktartályba kerülnek. Az előmelegítőben, mely csöves hőcserélő, a paradicsomzúzalékot egy centrifugálszivattyú keringteti a szükséges 93 °C eléréséig. Az eljárás folyamán a hőterhelés miatt már a roppantás pillanatában inaktiválódnak a kiszabaduló pektinbontó enzimek, így a paradicsomsűrítmény számára a paradicsombogyókban eredetileg meglevő értékes pektinanyagok megmaradnak, a késztermék sűrűbb, testesebb lesz, ami piaci igény. A 93 °C feletti hőmérsékletre való gyors melegítés inaktiválja a poligalakturonáz enzimet, és így meggátolja a pektinek hosszú fonalmolekuláinak szakadását. Mindezek a paradicsom szérum viszkozitását tartják nagyobb értéken és elősegítik a rost szuszpenzió stabilitását. Így a paradicsomlé „kiadós” lesz, ami ivólevek és ketchupök készítésénél különösen fontos. A rost szuszpenzió stabilitása azonban előnyös a bepárlóban való kedvező áramlástani viselkedés szempontjából is. A „hot break” eljárással készült zúzalék csupán passzírozásra kerül. A passzírozás 80–85 °C-on történik. A melegen történő passzírozás azért fontos, mert így azok az értékes pektinrészek, amelyek a bogyóban a mag körül és a héj alatt helyezkednek el, könnyebben leválnak. A passzírozás történhet hagyományos 3 fokozatú passzírozón, de lényegesen kisebb veszteséget, passzírozási hulladékot kapunk, ha ezt a műveletet turboextraktor gépcsoporton végezzük. A gépcsoport két egymásra épített, függőleges tengelyű centrifugaegységből áll. A felső egység (Pulper) a paradicsommag és héjrészek elválasztására szolgál, az alsó (Refiner) homogén állományú passzírozott levet állít elő. A forgórészekre rögzített verőlécek szöge változtatható. A sziták lyukmérete a paradicsom-nyersanyag minősége, illetve a lényerést megelőző műveletek („hot break”, vagy „cold break”) függvényében választható meg. A passzírozás után a passzírlé a sűrítőberendezésbe kerül. A paradicsom sűrítését lehetőleg kis hőterhelés mellett, vákuum alatt kell végezni. A hőterhelés hatására bekövetkező bomlási reakciók sebessége az idővel közel lineárisan, a hőmérséklettel első közelítésben exponenciálisan növekszik. A Q10 hőmérsékleti kitevő 50–80 °C között kb. 3,5, ez azt jelenti, hogy 10 °C hőmérsékletemelkedés esetén a mikroszervezet pusztulása, a kémiai bomlási reakciók sebessége 3,5-szer gyorsabban következik be, mint kisebb hőmérsékleten. A hőterhelés annál kisebb, minél rövidebb a lé, illetve sűrítmény tartózkodási ideje a bepárlóban, és minél alacsonyabbak a hőmérsékletek. A tartózkodási idő függ a bepárló fűtőfelületének és töltőtérfogatának arányától, továbbá a fütőfelületre vonatkoztatott fajlagos elpárologtatástól. 2.4.7. Lecsókonzerv A lecsó tisztított, szeletelt étkezési paprikából és sóval, cukorral ízesített paradicsomsűrítményből készülő magyar specialitás. A friss paprikát géppel csumázzuk, és hosszában szeleteljük (gerezdeljük). A paprikaszeleteket mossuk, majd előfőzzük 98–100 °C-on 1 percig, 75–80 °C-on 3–4 percig. A helyes előfőzés mértékét megállapíthatjuk érzékszervi úton: ha a paprikaszeletet összehajtva az megreped, törik, de nem mereven. A blansírozott szeletet forró vízzel öblítjük, az előlevezett edénybe töltjük, ezután töltjük a paradicsomlé többi részét. A forró, 16 refr.%-os paradicsomlé 1,2–2% sót és 3% cukrot tartalmaz. Zárás után hőkezeljük a terméket. A kereskedelmi sterilitáshoz szükséges hőterhelés F0 = 0,1 min (mivel a pH-érték 4,2–4,5 közé esik, tulajdonképpen nem Cl. botulinum spórákra méretezünk!). A késztermék töltési adatait és sterilezési képletét a 2.4.7. táblázat tartalmazza. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 193 2.4.7. táblázat - Natúr lecsókonzerv töltési és hőkezelési adatai Csomagolás Tisztatömeg (g) Hőkezelési képlet 5/8 üveg 450 20-40-H/105 °C 5/4 üveg 850 20-50-H/105 °C 1/2 doboz 410 15-30-H/105 °C 1/1 doboz 850 20-40-H/105 °C A késztermék tisztatömegének paprika része legalább 30%. 2.4.6. ábra - Konzervgyár lecsógyártó gépsora. 1. kefés mosógép; 2. csumakinyomó berendezés; 3. kefés mosógép; 4. csumaleválasztó; 5. válogatószalag; 6. felhordó; 7. magelválasztó; 8. továbbítószalag; 9. csíkvágó gép; 10. felhordó; 11. előfőző berendezés; 12. keverőtartály (paradicsommártás + paprikacsíkok keverése); 13. keverékszivattyú; 14. ikerfejes töltőgép; 15. zárógép; 16. hidrosztatikus sterilező 2.4.8 Csemegeuborka konzerv Friss, egészséges, meghatározott méretű (osztályozott) uborkából készül. Az osztályozást géppel hosszúság és átmérő szerint végezzük. A nyersanyagméret adatait és megnevezését a 2.4.8. táblázatban láthatjuk. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 194 2.4.8. táblázat - Konzervipari célra használt uborka méretei és elnevezése Megnevezés Hosszúság (cm) Átmérő (cm) Megjegyzés Kornison 3 – – Különleges 3–6 2 – Apró 6–9 3 – Közepes 9–12 3,5 – Méreten felüli 12–15 4,5 csak „csemege ízesítésű” konzervhez Saláta 15–18 hossz/3 – Az uborkát áztatjuk (frissítjük), majd sorba kapcsolt kefés mosógépben mossuk. A második gépet meleg vízzel üzemeltetjük a héjban levő viasz megfelelő eltávolítása érdekében. A mosást erős zuhanyozó öblítéssel fejezzük be, majd a hibás, torz egyedek, szár- és virágrészek, idegen anyagok eltávolítását végezzük el (az uborkán legfeljebb 2 mm-es szárrész maradhat). A töltés géppel történik, de kézzel készül az ún. rakott konzerv. Az uborka betöltése előtt adagoljuk az előkészített, előírt mennyiségű fűszerleveleket és magvakat, vagy a fűszerkivonat-készítményeket a felöntőlével együtt. A csemegeuborka ízesítésére szolgáló fűszerkeverékek adatai a 2.4.9. táblázatban láthatók. 2.4.9. táblázat - Csemegeuborka-konzerv fűszereinek mennyisége g-ban, 100 db konzervhez Edényzet Feketebors Szegfűszeg Mustármag Koriander Kapor Babérlevél Szőlőlevél Meggylevél 5/8 ü 15 3 20 20 152 6 61 20 5/4 ü 24 6 32 32 237 10 95 32 5/2 ü 57 13 76 76 568 24 227 76 5/1 ü 137 32 180 180 1370 57 549 183 5/1 d 132 31 180 180 2650 55 531 176 10/1 d 284 66 380 380 5670 105 1136 378 A felöntőlé összetétele kis savtartalmú termék esetében: ecetsav 2,4%, borkősav 0,15%, tejsav 0,30%, cukor 3,5%, konyhasó 2,5%. Nagyobb savtartalmú készítmény esetében: ecetsav 3,2%, borkősav 0,15%, tejsav 0,27%, szacharin (400-as édességi fokú) 0,009%, konyhasó 2,5%. Az ecet (ecetsav) kivételével a komponensekből és a fűszermagvak főzetéből összeállított vizes oldatot felforraljuk, lehűtjük, szűrjük, majd hozzáadagoljuk az ecetet. A levet 85–90 °C-on töltjük, ügyelve a megfelelő légtér biztosítására. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 195 A speciális ízesítésű csemegeuborka petrezselyem-, zeller-, szőlő-, torma- és babérlevelet, fokhagymát, piros paprikabőrt, feketeborsot tartalmaz. A felöntőlé gyengén ecetes (1,4% ecetsav), sótartalma nagyobb (7%), cukrot nem tartalmaz. A 6 t/h nyers uborka feldolgozására szolgáló gyártóvonal sémáját a 2.4.7. ábrán mutatjuk be. 2.4.7. ábra - Gyártóvonal csemegeuborka konzerv gyártásához. 1. előmosó; 2. kefés mosógép; 3. felhordó; 4. melegvizes mosógép; 5. kefés mosógép; 6. felhordó; 7. válogatószalag; 8. üvegfeladás; 9. vibrációs töltőgép; 10. asztal a töltőtömeg kiegyenlítésére; 11. keverőberendezés; 12. gőzinjektálással létesített vákuum mellett működő zárógép; 13. alagútpasztőröző A csemegeuborka-konzervek töltési és hőkezelési adatai a 2.4.10. táblázatban láthatók. 2.4.10. táblázat - Csemegeuborka-konzervek töltési és hőkezelési adatai A csemegeuborka megnevezése és bemérési tömege Csomagolás különleges apró közepes ömlesztett sorolt ömlesztett sorolt ömlesztett Hőkezelési előírás 5/8 üveg 280 320 280 300 – 10–20–20/85 °C 5/4 üveg 550 580 500 550 500 10–25–25/85 °C 5/2 üveg – – 1400 – 1200 15–30–30/85 °C 5/1 üveg 3000 – 2900 3200 2800 20–40–30/85 °C 1/2 doboz 220 – – – – 10–20–10/85 °C 1/1 doboz 500 – – – – A fontosabb termékek gyártástechnológiája 196 5/1 doboz 2800 – 2600 – 2300 15–40–15/85 °C 10/1 doboz – – – – 6000 25–50–25/85 °C 2.5. Szárítmányok gyártása 2.5.1. Általános ismeretek, szárítmányok csoportosítása Minden vízelvonásos tartósítás lényege az, hogy eltávolítja a romlást okozó, a mikroorganizmusok tevékenységéhez szükséges vizet. Különböző élelmiszerek (gyümölcs- és zöldségfélék) összetételüktől függően különböző víztartalom mellett érik el azt a vízaktivitás értéket, amelynél a mikrobás romlás fellép. Ez a határ általában av = 0,7 vízaktivitás érték körül van, azonban speciális esetekben mikrobás romlást még 0,62–0,65 vízaktivitás érték mellett is megfigyeltek. Gyümölcs- és zöldségfélék szárításánál a kedvező maradék-víztartalom megítélésénél a mikrobiológiai eltarthatóságon kívül figyelembe veszik az eltarthatóságot ugyancsak befolyásoló enzimatikus és kémiai reakciókat is. Az újabb nézet szerint vízaktivitás optimumról beszélhetünk, amely 0,25 vízaktivitás érték körül van, és amelynél a szárítmányok általában jó tárolási stabilitást mutatnak. A szárított élelmiszerek – köztük a szárított gyümölcs- és zöldségfélék – felhasználása a háztartásokban, a nagykonyhákban, a vendéglátóiparban hazai viszonylatban is növekvő tendenciát mutat. Az említett felhasználókon kívül még a hazai konzerv-, hús-és levesgyártó ipar használ fel szárított zöldségeket. Ezen kívül említést érdemel még a sütőipar jelentős burgonyapehely felhasználása. A háztartásokban a különböző tasakolt és kockázott leveseken, az ételízesítőkön, a burgonyapelyhen, valamint a „Julienne” szárított zöldségkeveréken keresztül mind ismertebbé válik a szárított termékek egy részének használata hazánkban is. A különböző puding- és fagylaltporok, instant porgranulátumok, továbbá gesztenyepüré por, kis kiszerelésű ízesítő anyagok (szárított hagyma, fokhagyma, petrezselyem- és zellerlevél, kapor stb.) szintén megtalálhatók üzleteinkben. Az élelmiszerek vízelvonásos tartósításával nyert szárítmányok kertészeti termékekből nyert szárítmányokra, szárított kávé- és teakészítményekre, szárított levesekre és egyéb szárított komponensekből álló keverékekre, szárított húsfélékre, szárított tejtermékekre, valamint tojásszárítmányokra oszthatók. A gyümölcs- és zöldségféléken kívül a kertészeti termékekhez tartoznak a fűszer- és gyógynövények is. Természetesen az egyes csoportok közé éles határt húzni nem lehet. A külföldi szakirodalom pl. a burgonyát a zöldség (főzelék) féléktől elkülönítve külön fejezetben tárgyalja, a gombát, valamint a csemegekukoricát viszont a főzelékfélék közé sorolja. A hazai termesztésű fűszernövények közül legjelentősebb a fűszerpaprika. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 197 2.5.2. Darabos és folyékony (folyósított) gyümölcs- és zöldségfélék szárítása A gyümölcs- és zöldségfélék szárítását megvalósító eljárások és berendezések többek között aszerint is csoportosíthatók, hogy velük egészben vagy aprítva előkészített (darabos), valamint folyékony (folyósított) termékeket szárítunk-e. A darabos gyümölcs- és zöldségfélék szárítására főleg az ún. hagyományos, konvekciós szárítók (tálcás- kamrás-, szalagos, valamint alagútszárítók) használatosak. Az e célra ugyancsak alkalmazott vákuum- és fagyasztva szárítás, továbbá fluidizációs és pneumatikus, valamint puffasztásos, infravörös és dielektromos szárítás ipari jelentősége ma még elég kicsi. A folyékony gyümölcs- és zöldségfélék (levek, pürék, valamint lé- és pürésűrítmények) szárításának legelterjedtebb módszere a hengeres és porlasztó szárítás. A hengeres szárítókat zöldségfélék közül főleg főtt burgonyapüré szárítására használják. Az így előállított burgonyapehely hazánkban is mind szélesebb körben nyer felhasználást. A többnyire higroszkópos és termoplasztikus gyümölcs- és zöldségpehyhek hagyományos hengerszárítókkal való előállításánál számos nehézség adódik, amelyeket a fejlesztett változat szerint a szárított réteg hűtésével, valamint a lekapart pelyhek csökkentett nedvességtartalmú (rel. páratartalmú) térben való felfogásával igyekeznek kiküszöbölni. Az előzőeknél költségesebb, de jobb minőségű készterméket ad a vákuumos hengerszárítás. A vákuum általi habosodás miatt az eljárást vákuum-habszárításnak is nevezik. A szivacsos habstruktúra miatt a késztermék instant jellegű (2.5.1. ábra). 2.5.1. ábra - Vákuumos hengerszárító. 1. a folyékony élelmiszer felhordása; 2. acélszalag; 3. fűtött henger; 4. hűtött henger; 5. a szárítmány kiadagolására szolgáló zsilip; 6. vákuum alatt levő kamra; 7. elszívás a vákuumszivattyú irányába; 8. infravörös sugárzók; 9. lekaparó kés A vákuumos habszárítás ismert folytonos üzemű változata a vákuumos szalagszárítás, amelynél a szalagra terített folyékony termék különböző hőmérsékletű zónákon halad át, a hőközlés pedig kontakt módszerrel történik (2.5.2. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 198 2.5.2. ábra - Vákuum alatt üzemelő szalagszárító folyadék és pép jellegű élelmiszerekhez. 1. vákuum alatti hengeres tartály szárítószalagokkal és fűtőtestekkel; 2. keverős tartály betáplálószivattyúval; 3. szárítmánykitápláló zsilipek; 4. vákuumrendszer; 5. szárítmányőrlő berendezés A folyékony termékek másik elterjedt, a konzerviparban is alkalmazott módszere a porlasztó szárítás. A paradicsompor előállítására 1971-ben üzembe helyezett Niro-féle porlasztó szárítóval kb. 30% sz.a.-tartalmú paradicsomsűrítményt szárítanak. Teljesítménye 470 kg/h vízelpárologtatás (kb. 200 kg/h por). A por maradék-víztartalma max. 3,5%. A bemenő levegő hőmérséklete kb. 140 °C, a távozóé kb. 80 °C (2.5.3. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 199 2.5.3. ábra - A Niro cég porlasztva szárító berendezése paradicsompor gyártásához. 1. sűrítménybetápláló szivattyú; 2. porlasztófej; 3. szárító-kamra; 4. hűtőszalag; 5. vibrációs szita; 6. edény a szárítmány részére; 7. evakuálózáró egység; 8. léghevítő rendszer; 9. légelosztó; 10. levegőelszívó csonk; 11. porleválasztó ciklon, elszívó ventilátorral; 12. léghűtésű köpeny; 13. légkondicionáló egység; 14. csomagolótér A berendezés jellegzetessége az, hogy vele, a hagyományos berendezésektől eltérően, adalék nélküli paradicsompor állítható elő. A porlasztó szárítás egyik fejlesztett változata a habosítva porlasztó szárítás, amelynél a porlasztó tápvezetékébe levegőt (vagy inert gázt) injektálnak. Ennek hatására a folyadék habosított alakban hagyja el a porlasztó fejet. Az eljárás előnye a porlasztott részecskék gyorsabb száradása, valamint a por jó oldhatósága (2.5.4. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 200 2.5.4. ábra - Habosítva porlasztó szárítóberendezés. 1. tartály a sűrítmény részére; 2. szivattyú; 3. előmelegítő; 4. szivattyú; 5. kompresszoros légbekeverő egység; 6. porlasztó fúvóka; 7. szárítókamra; 8. porkiadagoló szerkezet; 9. ventilátor és léghevítő a szárító levegő részére Ugyancsak instant terméket eredményez az USA-ban kifejlesztett ún. „filter mat” eljárás, amely az első szakaszt képviselő porlasztó szárítást kombinálja a második szakaszt jelentő „átáramlásos” szalagos szárítással (2.5.5. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 201 2.5.5. ábra - A porlasztva szárítás „filter mat” (szűrő réteges) változata. 1. táptartály; 2. szivattyú; 3. porlasztófej; 4. porlasztó kamra; 5. szitaszövetből kialakított szállítószalag; 6. a forró levegő bevezetése; 7. száraz levegő bevezetése; 8. anyagréteg; 9. levegőelvezetések; 10. a szárítmány kilépése Ugyancsak jó minőségű, az ízt és aromát messzemenően megőrző, instant pehely állítható elő gyümölcs- és zöldségpürék vagy sűrítmények habréteges („foam mat”) szárításával, amelynél az adalékokkal habosított terméket vékony rétegben, szalagon terítve, atmoszférikus nyomáson meleg levegővel, vagy meleg levegővel és kontakt úton szárítják. A szárítmányt hűtés után kaparó szerkezet választja le a szárító felületről. A fluidizációs szárítást főleg gyümölcs- és zöldségporok utószárítására, valamint a porrészecskék instantizálás célú agglomerálására (granulálására) használják. A porok fluidágyon való nedvesítése, majd az összetapadt porrészecskék szárítása közismerten a porok instantizálásának elterjedt módszere. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 202 A párhuzamos szárítás elvén működő pneumatikus szárítókban a levegővel szállított anyag több száz fok bemenő hőmérséklet mellett szárad. A légsebesség ezekben általában 7–40 m/s. Pneumatikus ill. lebegtető szárítót korábban a konzerviparban a paradicsom passzírozási maradékának szárítására használtak. A fagyasztva szárítással (liofilezéssel) a legjobb minőségű szárítmányok állíthatók elő. Az eljárás darabos és folyékony anyagokra egyaránt alkalmas. Hazánkban liofilezéssel 1966 óta kávékivonatot szárítanak. Elterjedését a nagy beruházási és üzemelési költségek gátolják. A szárító eljárások költségeit és a termék minőségét a 2.5.1. táblázat állítja sorrendbe. 2.5.1. táblázat - Különböző szárítási eljárások összehasonlítása (A nyíl a növekvő költségek és a javuló minőség irányába mutat.) A szárítás költsége A beruházás költsége Minőség Hengerszárítás Hengerszárítás Hengerszárítás Habréteg szárítás Habréteg szárítás Porlasztva szárítás Porlasztó szárítás Vákuum habszárítás Habréteg szárítás Vákuum-habszárítás Porlasztó szárítás Vákuum-habszárítás Fagyasztva szárítás Fagyasztva szárítás Fagyasztva szárítás A fagyasztva szárítással, valamint a mikrohullámú szárítással(32, 33, 34) szerinti szakirodalom foglalkozik. A hazai fejlesztés várható irányait tekintve a fajlagos energia csökkentése nagy gazdasági eredményt ígér. Ez a hőcserélő rendszerek fejlesztésével, valamint további berendezésekhez való alkalmazásával, a szárítók jobb műszerezettségével érhető el. A szárító tevékenység versenyképességének javulását várhatjuk a szárítók működésének automatikus szabályozásától, az utószárítás fejlesztésétől, az ozmózisos és kifagyasztásos víztartalom csökkentéstől, nagy szárazanyag-tartalmú és jó érzékszervi sajátságokat mutató fajták termesztésbe vételétől, új szárítási eljárások meghonosításától stb. A jó minőségű készterméket adó olcsóbb eljárások közül főleg az atmoszférikus habszárítás, a drágább eljárások közül pedig a szalagos vákuumszárítás, vagy a liofilezés vehető számításba. A fejlesztett, vagy új eljárások alkalmazása várhatóan a gyümölcsszárítmányok választékának bővülését és mennyiségük növelését eredményezi. Idevágó szakirodalom(5, 6, 7, 0. 9, 14, 30, 31, 32, 33, 34) alatt található. 2.5.3. Darabos gyümölcs- és zöldségfélék hagyományos, meleg levegős (konvekciós) szárítása A szárítás technológiája három művelet csoportra tagozódik: a szárítást megelőző, előkészítő műveletekre, a szárítás műveleteire, a szárítást követő, utókezelő műveletekre. Az előkészítő műveletek nagyrészt megegyeznek a steril konzervek és mélyhűtött termékek gyártásának előkészítő műveleteivel, ezért itt röviden csak a szárítás speciális műveleteire térünk ki. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 203 Az előkészítő műveleteknél tisztítási, tápanyagkioldódási (kilúgzási) veszteségek lépnek fel, nagy a mikrobás szennyezés veszélye is. Gumósok és gyökérfélék (burgonya, sárgarépa, cékla, torma, zeller, petrezselyemgyökér, paszternák, karalábé) mosásához általában dobmosókat és kefés mosókat alkalmaznak. A leveles áruk (petrezselyem és zellerlevél, kapor, kelkáposzta, fejes káposzta, paraj) intenzív mosást igényelnek a homokszemcsék maradéktalan eltávolítására. Ugyanakkor mosás közben nem törődhet az áru, mert a zúzott részek szárításkor elszíneződnek. Jól használhatók e célra a különböző pneumatikus mosótípusok. Itt jegyezzük meg, hogy a gumósok és gyökérfélék, valamint a leveles áruk feldolgozó műveletei (gépei) az említett termékcsoportokon belül azonosak, vagy hasonlóak. Ezzel magyarázható az, hogy egyes szárítóüzemek pl. csak gyökérfélékre specializálódnak. A hámozási veszteség szempontjából igen fontos a hámozás utáni gépi utántisztító rendszer termékféleség szerinti megfelelő megválasztása. A hámozást követő gépi utántisztítást tekintve a hazai fejlesztés irányelvéül szolgálhatnak a Vanmark, Gouda, FMC és Magnuson cégek tartályos gőzhámozóihoz kifejlesztett ún. „száraz tisztítók”. Ezekben az anyag mosására csak a berendezés végén, az ún. nedves szakaszban kerül sor, így a vízfelhasználás csökkenthető. A berendezésnél pl. a csiga tengelyének csak a kilépés előtti 40%-ában permeteznek vizet a fenti elv megvalósításához. Ugyancsak jelentősen csökken a szennyvíz szervesanyag-terhelése (biológiai oxigénigénye). A száraz szakaszban leválasztott héj és anyagrészek pép alakjában hagyják el a berendezést Ez takarmányként hasznosítható(2, 3) . Egyik gépi hámozási módszer, vagy az azt követő legjobb gépi utántisztítás sem nélkülözheti a kézi utótisztítást. Ezt a műveletet a dolgozók kézzel, szalagok mellett végzik. A kézi utótisztítás után a termék vízöblítés után szeletelésre kerül. Szeletelésnél követelmény a sima vágási felület, az azonos szeletméret, valamint a törmelékmentesség. A tisztított terméket általában szeletre (korongra), csíkra, valamint kockára aprítják. A csíkvágás leggyakoribb méretei 3×3, 4×4 és 5×5 mm, a hosszméret 20–30 mm. Kockavágásnál általában 4×4×4, 5×5×5, 8×8×8, valamint 10×10×10 mm méretet alkalmaznak, de kedveltek a 2,5×8×8, vagy 2,5×10×10 mm-es méretű téglatest alakok is. Szeletelésnél (korongra vágásnál) a vastagság általában 2–4 mm. Egyes gyümölcsféléket szárítás előtt gerezdre szeletelnek. A leveles termékféléket szeletelve, vagy szecskázva szárítják. Az adalékokkal való kezelés főleg a káros színváltozás (pl. Maillard típusú és enzimatikus barnulási reakciók) gátlását szolgálja. E célból az árut SO2 tartalmú vegyület (H2SO3, Na2SO3, NaHSO3 stb.) oldatával kezelhetjük. Az oldattal való kezelés történhet bemerítéssel és permetezéssel. A folyamatos berendezések szalagosak, vagy csigás-vályús rendszerek. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 204 Amennyiben a kénezés nem megengedett, akkor a szín megóvására citromsav és/vagy aszkorbinsav oldatot használnak. Ez a kezelési mód azonban jóval kisebb hatékonyságú, mint a kénezés. A kénező (szulfitáló) oldatok koncentrációja általában 0,05–0,5% között változik, a kezelés ideje pedig 3–10 perc, a terméktől és az aprítottságtól függően. Leveles áruk, valamint zöldbab, zöldborsó, paprika stb. színének megőrzése céljából a kezelő oldat pH-értékét pl. Na2CO-tal enyhén lúgos tartományba tolják el. Jó eredmény nyerhető zöldborsó Na2CO3, vagy K2CO3 0,1–0,5%-os, valamint konyhasó 0,5–3,0%-os oldatában való előfőzésével. Az előfőzés (blansírozás) célja az enzimaktivitás megszüntetése, a száradás és rehidratálás gyorsítása, valamint a mikrobaszám csökkentése. Az egyenletes átfövés szempontjából a vízben való előfőzés, a kilúgzási veszteség csökkentése szempontjából pedig a gőzben való előfőzés előnyösebb (2.5.2. táblázat). 2.5.2. táblázat - Előfőzve, előfőzés nélkül, valamint kénezve szárított zöldségfélék felsorolása Előfőzve szárított Előfőzés nélkül szárított Kénezve szárított Burgonya Cékla Fehér és vörös káposzta Karalábé Karfiol Kelkáposzta Póréhagyma (néha) Sárgarépa Zellergyökér (néha) Zöldbab Zöldborsó cékla (néha) fokhagyma étkezési paprika paradicsom paraj paszternák petrezselyemgyökér petrezselyemlevél póréhagyma torma vöröshagyma zellergyökér burgonya fehér káposzta fokhagyma karalábé karfiol kelkáposzta paszternák petrezselyem póréhagyma (néha) sárgarépa (néha) torma vöröshagyma (néha) A fontosabb termékek gyártástechnológiája 205 zellerlevél zeller A nem aprított gyökér- és gumós zöldségek előfőzésekor a csigás előfőzőket, szeletelt árukhoz pedig a szalagos és serleges előfőzőket használják. Célszerű az előfőzést követő hűtést légárammal és/vagy vízpermettel végezni. Újabb fejlesztés eredménye az IQB (individual quick blanching) eljárás, amelynél a berendezés első, egyrétegű szakaszában az anyagrészecskéket 100 °C hőmérsékletű gőz melegíti. A második, többrétegű, ún. tartási szakaszban az anyag további melegítést nem kap, a hőmérséklet az anyagrészecskékben hővezetéssel egyenlítődik ki. A hűtő szakaszban a hűtést környezeti levegővel, valamint vízpermettel végzik. Jelentősen csökken a hagyományos vizes előfőzés gőz- és vízfelhasználása és a kilúgzási veszteség(24) . Szárítás előtt az anyag egyenletes elosztása a szárító felületén a szárító egyenletes leterhelése, a légeloszlás, valamint a maradék víztartalom egyenletessége szempontjából igen fontos. Szalagos szárítóknál a terítés rétegvastagságát, tálcás szárítóknál kg/m2 -ben a fajlagos terítési tömeget szokták előírni. A terítést még azonos termékfélénél is befolyásolja az aprítás módja, valamint a szeletelés minősége. Szalagszárítóknál a legkorszerűbb megoldást a jobbra-balra lengő terítőszalagok jelentik. Az egyenletes rétegvastagságot tüskés hengerpár biztosítja. Ilyen megoldást a Binder-, valamint a Proctor-Schwartz-féle szárítónál alkalmaznak. Fontos, hogy az anyag mindig tiszta felületen kerüljön terítésre. A szabad áramlási felület eltömődése, különösen átáramlásos szárítás esetén hátrányos. Szárításnál a szárító teljesítménye, energia felhasználása, valamint a szárítmány minősége szoros kölcsönhatásban vannak egymással. Egy-két évtizeddel ezelőtt a hazai szárító gépparkot főleg Schilde-Favorit, tálcás-kamrás, Számum-5 és SL-2000 Imperial szalagos, továbbá CER és GZS típusú alagútszárítók képviselték. Az utóbbi időben ezek többségét vagy kis teljesítményük, vagy nagy kézi munkaerő igényük, vagy elhasználódásuk miatt kicserélték. Ezért ezek ismertetésével nem foglalkozunk, adataik a régebbi szakirodalomban megtalálhatók. A régi típusokat felváltó, különböző teljesítményű (HGO/30 F, HGO/25 F, HG-I, HG-II) Binder-féle szárítók becslés szerint a hazai növényfeldolgozó géppark teljesítményének 90–95%-át képviselik. Névleges teljesítményük 800 és 2700 kg/h vízelpárologtatónak megfelelő. A kétkamrás HGO/30 F típusú 2700 kg/h elpárologtatási teljesítményű berendezéseket fűszerpaprika szárítására importálták (2.5.6. ábra). A két oldalsó légelosztó csatorna alsó és felső zónára osztása által a szárító két szakaszú. A két oldalsó alsó zónát (a három alsó szalagot), valamint a felső zónát (a két felső szalagot) külön hőgenerátor és ventilátor látja el meleg levegővel. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 206 2.5.6. ábra - Binder-féle szalagos szárító keresztmetszete. 1. meleg levegő bevezetés; 2. a távozó levegő; 3. visszacirkuláltatott levegő; 4. hőcserélő Tapasztalataink szerint pl. a hőérzékeny vöröshagyma szárításánál a felső zónába belépő levegő 95 °C, az alsó zónába belépőnek pedig 75 °C hőmérséklete hőkárosodást nem okozott. Kisebb hőérzékenységű termékek szárításánál a felső zónába belépő levegő hőmérséklete 110–125 °C-ot is elérhet. A Binder-féle szárítókat jelenleg (a hőcserélés általi energia-visszanyerést nem számítva) többnyire 6280–8380 kJ/kg vízelpárologtatásra számított fajlagos energiaérték mellett üzemeltetik. Régebben 8380 kJ/kg feletti fajlagos érték volt jellemző. Másik, hazánkban egyedileg alkalmazott korszerű konvekciós, szalagos berendezés a már említett Proctor-Schwartz-féle CP 28751-1 A típusú szárító. A többszakaszú szárítás elve, a különböző hőmérsékletű zónák alkalmazhatósága által, ennél a berendezésnél valósítható meg legjobban (2.5.7. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 207 2.5.7. ábra - A Proctor-Schwartz-féle háromszakaszú szalagos szárító. A) felülnézet; B) oldalnézet; C) keresztmetszet; D) szabályozható terítőszerkezet az anyag betáplálásánál. 1. lengő terítőszerkezet a betáplálásnál; 2. kefés szalagmosó; 3. porlasztásos szalagmosó; 4. leszedő-henger; 5. tüskés lazító; 6. szalagütögető szerkezet; 7. a szárítmány kilépése; 8. gázégős léghevítő változat; 9. gőzhevítéses változat; 10. szabályozható terítőszerkezet Az üzemeltető a berendezést főleg gyökérfélék szárítására használja. Névleges teljesítménye 1000 kg/h 7% maradék víztartalmú sárgarépa, a nyers termék 87%- os víztartalma mellett. A három, egymás mellé helyezett szalagpár négy hőmérsékleti zónát képvisel (az első szalag két zónára van osztva). Az egyes zónákban a levegő felváltva felfelé, majd lefelé áramlik, áramoltatását minden zónában külön ventilátor, hevítését pedig direkt gáztüzelésű égők végzik. Az alkalmazásra kerülő hőmérsékletekre nézve példaként hozzuk fel a sárgarépa szárítását, amelynél az első szakasz két zónájában 125 °C, a második szakaszban 95 °C, a harmadik szakaszban pedig 70–75 °C léghőmérsékletet alkalmaznak. A szárítás energiaköltségének csökkentése céljából a kürtőkön távozó (elhasznált) meleg levegőt használják fel a beszívott friss levegő előmelegítésére. A hőfelvevő közeg a Binder-féle megoldásnál folyadék (2.5.8. ábra). A fontosabb termékek gyártástechnológiája 208 2.5.8. ábra - A kilépő levegő hőtartalmának hasznosítása folyadék közvetítésével. 1. a távozó levegő gáz-folyadék rendszerű hőcserélője; 2. a beszívott levegő folyadék–gáz rendszerű hőcserélője; 3. léghevítő (kalorifer); 4. szárítóberendezés A hazai hőcserélő-rendszereknél nemcsak a hőleadó, hanem a hőfelvevő közeg is levegő (2.5.9. ábra). 2.5.9. ábra - A kilépő levegő hőtartalmának hasznosítása levegő-levegő rendszerű hőcserélővel. 1. szárítóberendezés; 2. léghevítő ventilátorral; 3. elszívó ventilátor a távozó levegő részére; 4. hőcserélő (a távozó levegő hőtartalmát a belépő szárítólevegőnek adja át) Jelenleg, a korábbi üzemelési szokványtól eltérően, az üzemeltetők utószárítást nem alkalmaznak, a zöldségféléket a szárítási folyamat megszakítása nélkül készre (max. 8% víztartalomra) szárítják. Az energia, valamint az egyéb fajlagos költségek növekedése feltehetően az utószárítás előnyeinek újbóli felismerésére készteti majd az üzemeket. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 209 A szárítást követő műveletek közül a szín szerinti válogatást fotocellás berendezésekkel, a szemsűrűség szerinti válogatást pedig légszeparátorokkal végzik. A gépi válogatást kézi válogatás egészíti ki. A pelyhesítés, morzsolás, porítás és osztályozás célja az előírásoknak megfelelő egységes méretű aprítottság elérése. A fémmentesítést mágnesek és fémdetektorok végzik. A csomagolás a kiszerelés befejező művelete. A szárítmányokat az üzemek polietilénzsákba és kartondobozba csomagolják. Erősen higroszkópos porokat célszerű fémedénybe (bádogdobozba, kannába) tölteni és légmentesen zárni. A többrétegű kasírozott fólia főleg a kis kiszerelésnél érdemel e tekintetben figyelmet. A fontosabb minőségi követelmények közül exportra zöldségszárítmányoknál (105 °C-on két órán át szárítva) max. 8% víztartalmat írnak elő. Az áru idegen anyagot nem tartalmazhat, az első osztályú szárítmányban elbarnult, égett darabok nem lehetnek. A további minőségi követelmények az érzékszervi sajátságokra, a törmelékességre, a duzzadó képességre, rehidrálási időre, kén-dioxid- és homoktartalomra vonatkoznak. Ezek általában nemcsak termékfélékként, hanem a megrendelő kívánsága szerint is változnak. A mikrobiológiai követelmények, a túlélő mikrobák száma 1 g termékben, a következők: Összes túlélő max. 105 Penész, élesztő max. 300 Koliform max. 100 E. coli max. 10 Salmonella – Shigella – Hemolizáló baktérium – Szulfitredukáló baktérium – Külön kikötés esetén az összes túlélő mikrobák száma max. 5 ⋅ 104 grammonként. A szárítás csökkenti ugyan a mikrobiológiai szennyezettséget, de nem olyan mértékben, hogy az előkészítő műveletek szennyező forrásaitól eltekinthetnénk. Az összes élő mikrobaszám az általános higiéniai állapot indikátora. A kézi válogatás általi fekáliás eredetű reinfekció indikátoraként a koliform baktériumok száma szolgálhat. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 210 2.6. Különleges táplálkozási célú gyümölcs- és zöldségalapú élelmiszerek A különleges táplálkozási célú élelmiszer kifejezést a 36/2004. (IV. 26.) ESzCsM rendelet(43) szerint, olyan Magyarországon forgalomba hozott élelmiszerekre kell alkalmazni, amelyek „különleges összetételük vagy az előállításuk során alkalmazott különleges eljárás következtében megfelelnek a meghatározott táplálkozási céloknak, egyértelműen megkülönböztethetők az általános közfogyasztásra készült élelmiszerektől és az erre való alkalmasságuk egyértelműen kifejezésre jut jelölésük, forgalomba hozataluk során”. Különleges táplálkozási célú élelmiszernek számítanak a következők: • anyatej-helyettesítő és anyatej-kiegészítő tápszerek, • speciális gyógyászati célra szánt tápszerek, • csecsemő és kisgyermekek számára készült, feldolgozott gabonaalapú élelmiszerek és bébiételek, • testtömegcsökkentés céljára szolgáló csökkentett energiatartalmú élelmiszerek, • nagy izomerő kifejtést elősegítő élelmiszerek, • szénhidrát anyagcserezavarokban szenvedők számára készült diabetikus élelmiszerek, • lisztérzékenységben szenvedők számára készült gluténmentes élelmiszerek. 2.6.1. Bébiételek és bébiitalok Az egészséges csecsemők és kisgyermekek számára készülő bébiételekre és italokra vonatkozó előírásokat a 35/2004. (IV. 26.) ESzCsM rendelet(44) tartalmazza. A rendelet előírásait a Magyarországon forgalomba hozatalra szánt olyan különleges táplálkozási célú élelmiszerekre kell alkalmazni, amelyek „az egészséges csecsemők és a kisgyermekek különleges igényeit elégítik ki és a csecsemő elválasztása idején, valamint a kisgyermek étrendjének kiegészítéseként, illetve az általánosan fogyasztott élelmiszerekhez való fokozatos hozzászoktatás folyamán használhatók fel”. Ide tartoznak a feldolgozott gabona alapú élelmiszerek és az ezektől eltérő egyéb bébiételek. A rendelet szerint csecsemőnek a 12 hónapnál fiatalabb gyermek, kisgyermeknek az 1–3 éves kor közötti gyermek számít. 2.6.1.1. Csecsemők és kisgyermekek táplálkozása Az általánosan elfogadott tudományos ismeretek alapján a csecsemők ideális tápláléka az anyatej, mely egészséges szoptató anya esetében megfelelő mennyiségben és arányban tartalmazza a csecsemő számára szükséges tápanyagokat. A szilárd táplálékok bevezetését 4–6 hónapos kor után, de még 9 hónapos kor előtt javasolják. Ebben a korban az anyatej, vagy az azt helyettesítő tápszerek már nem elégítik ki a csecsemő megnövekedett energia-, vitamin- és ásványianyag-szükségletét. Elsőként gyümölcs- és zöldséglevek, majd gyümölcspépek és főzelékek A fontosabb termékek gyártástechnológiája 211 kerülnek be az étrendbe. Ezt követi a húsfélék beiktatása, tojás csak 9 hónapos kor után adható. Fél éves kor előtt gluténtartalmú ételt a gyermek nem kaphat és 1 éves kor alatt tehéntej sem javasolt, ez anyatejpótló, vagy -elválasztó, illetve babatej adásával pótolható. A táplálásnál mindig figyelembe kell venni a különböző életkorok eltérő tápanyagigényeit. Csecsemőkorban az energiaszükséglet az első hat hónap során 120–130 kcal/ttkg, ami egy éves korra fokozatosan csökken 100–110 kcal/ttkg-ra, ez az igény megmarad a kisgyermek korban is. A fehérjeszükséglet 1,6–1,8 g/ttkg, mely az első életév végére 1,48 g/ttkg-ra csökken, 1–3 éves kor között pedig 1,13–1,17 g/ttkg. A szénhidrátszükséglet 11–13 g/ttkg, míg a zsírszükséglet 4–5 g/ttkg(47) . A csecsemők és kisgyermekek legfontosabb ásványianyag- és vitaminszükségleteit a 2.6.1. táblázat tartalmazza. 2.6.1. táblázat - Csecsemők és kisgyermekek legfontosabb ásványianyag- és vitaminszükséglete (mg)(48) Ásványi anyagok Nátrium* Kálium Kalcium Foszfor Magnézium Vas Fluor Cink 0–6 hó 200 500 360 190 50 6 0,3 3 7–12 hó 400 800 540 280 70 8 0,5 5 2–3 év 500 1000 800 620 150 8 0,8 5 Vitaminok Retinol ekvival. Alfatokoferol Tiamin Riboflavin Pantoténsav Folát ekvival. Aszkorbinsav Niacin ekvival. 0–6 hó 0,42 4 0,3 0,4 1,7 0,05 40 5 7–12 hó 0,40 5 0,3 0,4 1,8 0,05 50 5 2–3 év 0,40 6 0,5 0,8 2 0,10 50 9 *megengedett legnagyobb mennyiség 2.6.1.2. Bébiételek és -italok típusai A bébiételek és -italok különböző korcsoportú csecsemők és kisgyermekek számára készülnek, figyelembe véve a mindenkori tápanyagszükségletet és az életkori sajátosságokat. A különböző bébiételgyártó cégek az egyes korcsoportok számára készült termékeiket jól megkülönböztetik egymástól, eltérő színekkel jelölik, hogy hány hónapos kortól javasolják az adott termék fogyasztását. Ezt vagy a címkén jól látható helyen tüntetik fel, vagy a lapka színével, vagy mindkettővel jelölik. A különböző korosztályok számára készülő ételek, desszertek igazodnak a csecsemők és kisgyermekek kornak megfelelő táplálkozási szokásaihoz. A bébiételek és -italok főbb csoportjai a következők: Gyümölcslevek (4 hónapos kortól): Többnyire szűrt levek, de lehetnek nagyon finomra homogenizált rostos levek is. Savszegény gyümölcsökből készülnek, magas gyümölcstartalommal. Az első olyan termékek, melyek alkalmasak az anyatej vagy tápszer kiegészítésére. Gazdagok C-vitaminban, makro- és mikroelemekben, a sárgabarackot tartalmazók pedig A fontosabb termékek gyártástechnológiája 212 β-karotinban. Hozzáadott cukrot nem tartalmaznak, csak a gyümölcsök természetes cukortartalmát. Glutén- és tejszármazékmentesek. Főbb alapanyagok: alma, ananász, banán, csipkebogyó, fekete ribiszke, kajszibarack, málna, őszibarack, szamóca, szőlő. • Gyümölcspürék (4 hónapos kortól): Desszertként fogyasztható, rostokat is tartalmazó pürék. Fontos vitamin- és ásványianyag-források. Glutén- és tejszármazékmentesek. Főbb alapanyagok: alma, áfonya, banán, kajszibarack, körte, őszibarack, sütőtök. • Gyümölcsök teljes kiőrlésű gabonával (4–6 hónapos kortól): A gyümölcsökön kívül rizst, teljes kiőrlésű gabonaféléket (zab, búzapehely) és növényi olajat is tartalmaznak. A gyümölcsök savszegények, a gabonafélék laktatnak, könnyen emészthetőek és fedezik a csecsemő növekvő energia- és szénhidrátigényét. Hozzáadott cukrot általában nem tartalmaznak, tejszármazék-mentesek, a gyümölcsökön kívül csak rizst tartalmazók gluténmentesek is. Főbb alapanyagok: alma, banán, déligyümölcsök, körte, őszibarack, továbbá teljes kiőrlésű gabonák, rizs, növényi olajok. • Főzelékek, zöldségpürék (4–6 hónapos kortól): Pépesített zöldségfélékből készülnek a babák igényeinek megfelelően. Gluténmentesek és tejszármazékmentesek (kivéve a spenótot is tartalmazó főzelék). Tartósítószert, színezőanyagot, állományjavítót és sót nem tartalmaznak. Főbb alapanyagok: burgonya, sárgarépa, spenót, sütőtök. • Menük: Ezeket különböző koroktól (általában 5, 8 és 12 hónapos kortól) javasolják. Az 5. hónaptól javasoltak a bébi menük, melyek a baba étrendjét hússal és zöldséggel egészítik ki, ami biztosítja a szükséges mennyiségű fehérjét és vasat a szervezet számára. A legalapvetőbb zöldségféléken kívül (sárgarépa, sütőtök, burgonya, karfiol, kukorica stb.) a termékek igen változatos húsfélékkel (pl. csirke, pulyka, marha, borjú, bárány, nyúl) készülnek. A 8. hónaptól adhatók a junior menük, melyek már darabosak és komplett főétkezést biztosítanak. A zöldség- és húsfélék tésztával is kiegészülnek. 12 hónapos kortól fogyaszthatók a gyermek menük, melyek már átmenetet képeznek a felnőtt étkezéshez. Különböző zöldség-, hús- és tésztafélék kombinálásával alakítják ki. • Tejpépek (4–6–8 hónapos kortól): Laktató, ízletes, könnyen emészthető por formájú készítmények, melyek csak forralt víz hozzáadását igénylik. Fölözött, sovány, általában biotejet és gabonaféléket is tartalmaznak. Újdonság, hogy néhány cég már probiotikummal is dúsított tejpépeket állít elő. • Desszertek (6 hónapos kortól): Ezek a készítmények tízóraira, uzsonnára, vagy befejező étkezésre javasoltak. Gyümölcsöket, teljes kiőrlésű gabonaféléket, biotejet, tejbegrízt, joghurtot (7 hónapos kortól), egzotikus gyümölcsöket (pl. mangó, mandarin 12 hónapos kortól) tartalmaznak. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 213 2.6.1.3. Bébiételek és -italok előállítási technológiái Nyersanyagok A csecsemők és kisgyermekek számára készült gabona alapú élelmiszer és bébiétel kizárólag olyan anyagok felhasználásával állítható elő, amelyek az általánosan elfogadott tudományos ismeretek alapján megfelelnek a csecsemők, illetve kisgyermekek különleges táplálkozási igényeinek. A bébiételek és -italok készülhetnek friss vagy gyorsfagyasztott gyümölcsből és zöldségből, valamint aszeptikusan tartósított velő és sűrítmény féltermékből. Mind a növényi, mind pedig az állati nyersanyagokkal szemben igen szigorú minőségi követelmények vannak. Ma a bébiételek és italok kb. 80%-a ellenőrzött ökológiai gazdálkodásból származó nyersanyagokból előállított ún. biotermék. Ebben a gazdálkodási formában a nyersanyag minőségére különös gondot fordítanak. A termesztés a megfelelő talaj kiválasztásával kezdődik, szigorú vizsgálatokkal választják ki a termesztésre legalkalmasabb területeket. Ezek a földek a forgalmas utaktól, ipari létesítményektől távol esnek. Kizárólag kémiailag kezeletlen vetőmagot használnak, a kártevők elleni védekezés csak természetes módon történik, rovarölő szerek vagy permetszerek használata tilos. A növény életét a vetéstől az aratásig szakemberek követik nyomon, a nyersanyagot pedig csak biotanúsítvánnyal együtt veszik át. Genetikailag módosított nyersanyagot nem használnak fel. A felhasznált gyümölcsalapanyagok köre igen széles. A hazánkban is termő gyümölcsök közül legfontosabb az alma, körte, szőlő, kajszi és őszibarack, málna, fekete ribiszke, szamóca, csipkebogyó, az import alapanyagok közül pedig a banán és az ananász. A zöldségfélék közül elsősorban a burgonya, sütőtök és a sárgarépa a legfontosabbak, de készül bébiétel spenótból, zöldborsóból, cukkíniből, kukoricából, karfiolból, paradicsomból és zöldbabból is. A húsfélék közül csirke- és pulykahúst, borjút, bárányt, halat, valamint marha- és nyúlhúst használnak. Adalékanyagokat általában állománykialakítás, ízesítés vagy tápérték növelés céljából adnak a bébiételekhez. Adalékanyagnak minősülnek a vitamin- vagy ásványianyag-keverékek is, melyek általában por formájában fordulnak elő. Az állománykialakítók közül leggyakoribb a kukoricakeményítő használata. Egyéb anyagokat is használnak a termékek kialakítása során, pl. tésztaféléket, rizst, napraforgóolajat, burgonyapelyhet és 8–9 hónapos kortól sót, fűszereket. A felhasználásra kerülő nyersanyagokat, illetve félkésztermékeket igen szigorú vizsgálatnak vetik alá. Minden tételből elvégzik a fehérje-, zsír-, hamu-, szárazanyag-, só- és C-vitamin-tartalom vizsgálatát, egyes növényi alapanyagoknál a nitrát mennyiségének meghatározását is. Szúrópróbaszerűen mérik a legfontosabb szennyező anyagok jelenlétét, pl. vizsgálják a mikotoxin mennyiségét, állati eredetű anyagoknál az antibiotikum és szulfonamid mennyiséget, a fémtartalmat (As, Hg, Cd, Pb, Cu), az organoklór és bifenilek mennyiségét, valamint a szerves foszforsavészterek és piretroid mennyiségét. Gyártásba csak a megfelelő nyersanyag vagy féltermék kerülhet. Gyártástechnológia A bébiételek és -italok döntő többsége hőkezeléssel tartósított termék. A gyártástechnológia során ionizáló sugárzást nem alkalmaznak, illetve ilyen módon kezelt alapanyagot sem használnak fel. Nem kerülhet továbbá a termékbe genetikailag módosított összetevő, tartósítószer, színezék, édesítőszer és aroma sem. A különböző összetételű bébiételek és -italok gyártástechnológiájának főbb lépései a következők: A fontosabb termékek gyártástechnológiája 214 • nyersanyagok, félkésztermékek előkészítése, kimérése, • adalékanyagok, ízesítőanyagok, fűszerek, egyéb anyagok előkészítése, kimérése, • főzet összeállítása a receptura szerint, • üvegek és lapkák előkészítése, ellenőrzése, • töltés, zárás, • hőkezelés, • címkézés, csomagolás, • gyártásközi ellenőrzés. Nyersanyagok, félkésztermékek előkészítése A bébiételeket gyártó cégek ritkán használnak fel közvetlenül friss nyersanyagot. A zöldség és gyümölcs alapanyagok főként gyorsfagyasztott és aszeptikus formában tartósított féltermékek. Az előkészítés során az aszeptikus zsákokat felbontják, tartalmukat a keverőedényzetekbe töltik, de még a gyártás megkezdése előtt ismételten ellenőrzik, hogy kiszűrjék a tárolás alatti nemkívánatos elváltozásokat. Azokat az alapanyagokat, melyeket konzervdobozból használnak fel (pl. mangó), konzervnyitás után egy mágneses asztalon viszik végig az esetleges fémforgácsok kiszűrése érdekében. Csak a megfelelő minőségű féltermék kerül összemérésre. A fagyasztva tárolt alapanyagokat félig felengedtetett állapotban kezdik el feldolgozni. A májat az epevezeték kivágása után áztatják, majd megfőzik. Ha szükséges, péppé dolgozzák elő. Adalékanyagok, egyéb anyagok előkészítése Ezeket az anyagokat külön raktárban tárolják, onnan szállítják be a főzethez szükséges, kimért mennyiségeket. A por formájú anyagokat (vitaminok, fűszerek) előre összekeverik. Főzet összeállítása Miután minden nyersanyagot kimértek, belekerülnek a főzőüstbe (gyümölcsös termékek esetén) vagy a kutterkocsiba (húsos, zöldséges ételek esetében). Keverés és a megfelelően kimért víz adagolása után az előírt hőfokra melegítik. A főzési idő leteltével a termék végső állományának kialakítás érdekében mikrokutterbe, finompasszírozóba vagy homogenizátorba kerül. Üvegek, lapkák előkészítése Bébiételek és -italok gyártásához kizárólag új, egyszer használatos, rakodólapon, zsugorfóliázva érkező üveg használható fel. Az üres üvegeket üvegmosógépeken forró vizes és gőzös mosással tisztítják, majd ellenőrzik az esetleges sérüléseket. Csak az ellenőrzésen megfelelt üvegek kerülnek a töltőgéphez. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 215 Töltés, zárás A töltés egy adagos kiszerelésben történik. A bébiitalok 200 vagy 500 ml-es, italos, az ételek, desszertek 200 ml-es ételes üvegekbe kerülnek. Az elkészült főzeteket még meleg állapotban töltik és a töltőgéphez csatlakozó vákuumzárógépen speciális, vissza nem zárható Pry-off lapkákkal zárják. Töltés után szúrópróbaszerűen kézi vákuumellenőrzést végeznek. Hőkezelés A megtöltött üvegeket pasztőröző berendezésben vagy szakaszos üzemű autoklávokban, ill. folyamatos üzemű Hunister berendezésekben hőkezelik. Címkézés, csomagolás A steril üvegeket címkézik, majd vákuumdetektorral ellenőrzik a lapka megfelelő zárását, illetve egyes cégek röntgensugaras átvilágítást is alkalmaznak az esetleges szennyeződések kiszűrésére. Többnyire hatos vagy nyolcas egységekben papírtálcákra rakva, zsugorfóliázva csomagolják, majd kódszámmal látják el. Gyártásközi ellenőrzés A nyersanyagok és félkésztermékek ellenőrzésén kívül még legalább három helyen történik gyártás közben ellenőrzés. Először a főzet összeállítása során ellenőrzik a hőmérsékletet, szárazanyag-tartalmat, C-vitamin-tartalmat, pH-t és a savfokot. Sárgarépa és spenót alapú termékeknél a nitrát-tartalmat. A letöltött és lezárt üvegeket hőkezelés előtt még egyszer ellenőrzik, ilyenkor a töltőtömeget, a vákuumot, a hőmérsékletet, szárazanyag-, C-vitamin-tartalmat és savfokot mérik, valamint a fejtérfogatot (üres tér az üvegben). Hőkezelés után ismételten ellenőrzik a vákuumot, a pH-t, a szárazanyag-, és savtartalmat, a nitráttartalmat és a savfokot. Minden gyártott tételből a hőkezelés hatékonyságának ellenőrzése céljából 14 napig 37 °C-os érlelőkamrás tesztet végeznek. Ha a tesztidő elteltével a termék megfelel és a gyártásközi ellenőrzés közben sem találtak hibát, akkor kerülhet a termék kereskedelmi forgalomba. 2.6.1.4. Bébiételek és -italok minőségi követelményei Általános követelmények A bébiételekkel és -italokkal szemben támasztott alapvető követelmények: • csak egyféle minőségi osztályban készülnek, • a baba korának, fejlettségének és tényleges állapotának megfeleljen, • mennyiségileg az életkornak megfelelő, minőségileg helyes összetételű legyen, • jelölésükkel, külső megjelenésükkel más termékektől jól megkülönböztethető legyen, • könnyen elkészíthető és élvezhető legyen, A fontosabb termékek gyártástechnológiája 216 • érzékszervi tulajdonságai jellemzőek legyenek a nyersanyagokra, • biztonságos és higiéniás követelményeknek megfeleljen, • a gyermek életkorának megfelelő méretű rostokat tartalmazzon. Összetétel A termékek összetételére vonatkozólag a 36/2004. (IV. 26.) ESzCsM rendelet(43) 2. melléklete rendelkezik, mely részletesen tárgyalja a késztermék fehérje-, szénhidrát-, zsír-, vitamin-, és ásványi anyag tartalmára vonatkozó előírásokat. A tápanyagokra vonatkozó követelmények a fogyasztásra kész állapotban forgalmazott, illetve a gyártó utasítása szerint fogyasztásra elkészített termékre vonatkoznak. A legfontosabb előírások a következők: Fehérjék: • 1,7 g/100 kJ (7 g/100 kcal), amennyiben a termék megnevezésében kizárólag hús, baromfi, hal, belsőség vagy más hagyományos fehérjeforrás szerepel összetevőként, • 1 g/100 kJ (4 g/100 kcal), amennyiben a termék megnevezésében első helyen szerepel a hús, baromfi, hal, belsőség vagy más hagyományos fehérjeforrás, egyedül vagy kombinációban, függetlenül attól, hogy a terméket ételként forgalmazzák vagy sem • 0,5 g/100 kJ (2,2 g/100 kcal), amennyiben a termék megnevezésében szerepel, de nem az első helyen, a hús, baromfi, hal, belsőség vagy más hagyományos fehérjeforrás, egyedül vagy kombinációban, függetlenül attól, hogy a terméket ételként forgalmazzák. • Amennyiben a terméket a címkén ételként jelölik, de a termék megnevezésében nem említik meg a húst, baromfit, halat, belsőséget vagy más hagyományos fehérjeforrást, akkor az összes forrásból származó fehérje a termékben nem lehet kevesebb 0,7 g/100 kJ (3 g/100 kcal) mennyiségnél. Szénhidrátok: A gyümölcs- és zöldséglevekben, nektárokban, kizárólag gyümölcsből készített ételekben, desszertekben vagy pudingokban az összes szénhidrát mennyisége nem haladhatja meg az alábbi értékeket: • 10 g/100 ml zöldséglevekben és zöldség alapú italokban, • 15 g/100 ml gyümölcslevekben, nektárokban és gyümölcs alapú italokban, • 20 g/100 g kizárólag gyümölcsből készített ételekben, • 25 g/100 g desszertekben és pudingokban, A fontosabb termékek gyártástechnológiája 217 • 5 g/100 g más, nem tej alapú italokban. Zsírok: • Amennyiben hús vagy sajt a termék egyetlen összetevője, vagy azokat a termék megnevezésében elsőként említik, akkor az összes forrásból származó összes zsír mennyisége a termékben nem haladhatja meg az 1,4 g/100 kJ (6 g/100 kcal) értéket. • Minden egyéb termék esetén az összes forrásból származó összes zsír mennyisége a termékben nem haladhatja meg az 1,1 g/100 kJ (4,5 g/100 kcal) értéket. Nátrium A fogyasztásra kész termék nátriumtartalma nem lehet több 48 mg/100 kJ (200 mg/100 kcal) vagy 200 mg/100 g értéknél. Gyümölcs alapú termékekhez, desszertekhez, pudingokhoz nátriumsók nem használhatók fel, kivéve, ha az technológiai okból indokolt. Vitaminok • Gyümölcslé, nektár vagy zöldséglevek esetén a fogyasztásra kész termék C-vitamin-tartalma nem lehet kevesebb 6 mg/100 kJ (25 mg/100 kcal) vagy 25 mg/100 g mennyiségnél. • Zöldséglevek esetén a fogyasztásra kész termék A-vitamin-tartalma nem lehet kevesebb 25 μg RE/100 kJ (100 μg RE/100 kcal) mennyiségnél. • A-vitamin hozzáadása más bébiételhez tilos. • D-vitamint bébiételekhez nem szabad hozzáadni. A csecsemők és kisgyermekek számára hozzáadott vitaminok, ásványi anyagok és mikroelemek felhasználásával készült gabona alapú élelmiszerekben és bébiételekben a vitaminok, ásványi anyagok és mikroelemek megengedhető legmagasabb mennyiségét a 2.6.2. táblázat tartalmazza. 2.6.2. táblázat - Hozzáadott tápanyagot tartalmazó bébiételek megengedett legmagasabb vitamin és ásványi anyag mennyiségei(44) Tápanyag Legmagasabb megengedhető mennyiség/100 kcal A-vitamin (μg RE) 180 E-vitamin (mg a-TE) 3 C-vitamin (mg) 12,5/25a /12b Tiamin (mg) 0,25/0,5c Riboflavin (mg) 0,4 A fontosabb termékek gyártástechnológiája 218 Niacin (mg NE) 4,5 B6-vitamin (mg) 0,35 Folsav (μg) 50 B12-vitamin (μg) 0,35 Pantoténsav (mg) 1,5 Biotin (μg) 10 Kálium (mg) 160 Kalcium (mg) 80/180d /100e Magnézium (mg) 40 Vas (mg) 3 Cink (mg) 2 Réz (μg) 40 Jód (μg) 35 Mangán (mg) 0,6 a : vassal dúsított termékeknél, b : gyümölcsalapú ételek, gyümölcslevek, nektárok, zöldséglevek esetében, c : gabona alapú élelmiszereknél, d : gabonafélékből tejjel vagy más fehérjetartalmú anyag hozzáadásával készülő termékeknél, e : tésztafélék esetében Szennyező anyagok felső határértékei A fogyasztásra kész, illetve a gyártó utasításának megfelelően elkészített gabona alapú élelmiszerben és bébiételben egyetlen peszticidmaradék (növényvédőszermaradék, beleértve a metabolitokat és a lebomlásból vagy egyéb reakcióból származó termékeket is) szintje sem haladhatja meg a 0,01 mg/kg értéket. A peszticidmaradék szint meghatározását nemzetközileg elfogadott, standardizált módszerrel kell végezni. Azon peszticidek nevét és határértékét, melyek ettől eltérnek, a hatályos rendelet külön táblázatban foglalja össze. Az 1881/2006/EK rendelet(45) szerint a csecsemők és kisgyermekek számára készült gabonalapú élelmiszerek és bébiételek szennyező anyagainak felső határértékeit a 2.6.3. táblázat tartalmazza. 2.6.3. táblázat - Bébiételek és italok szennyező anyagainak felső határértékei (μg/kg)(45) Szennyező anyag Felső határérték (μg/kg) Nitrát 0,20 A fontosabb termékek gyártástechnológiája 219 B1 aflatoxin 0,10 Ochratoxin-A 0,50 Patulin 10,0 Dezoxinivalenol 200 Zearalenon 20 Fumonizinek 200 Ón (szervetlen) 50 Benzo(a)pirén 1,0 2.6.1.5. Bébiételek és -italok jelölése A gabona alapú élelmiszerek és bébiételek jelölésének az élelmiszerekre vonatkozó általános előírásokon kívül (termék neve, gyártó, forgalmazó neve, tömeg vagy térfogat) tartalmaznia kell a következőket is: • annak az életkornak a megjelölését, amelytől kezdve a termék az összetételre, a halmazállapotra vagy egyéb sajátos jellemzőre való tekintettel a gyermeknek adható. A feltüntetett életkor egyetlen termék esetében sem lehet négy hónapos kor alatti. A négy hónapos kortól ajánlott terméken feltüntethető, hogy ezen életkortól kezdve is csak akkor adható, ha alkalmazása nem ellentétes az orvosi, a táplálkozástudományi vagy gyógyszerészi végzettségű, illetve az anya- és gyermekgondozásért felelős szakember tanácsával; • a glutén jelenlétének vagy a termék gluténmentességének jelölését, amennyiben a termék hat hónaposnál fiatalabb csecsemőnek is adható; • a termék energiatartalmát kilojoule-ban (kJ) és kilokalóriában (kcal), továbbá a fehérje-, szénhidrát- és zsírtartalom számszerűen kifejezett mennyiségét 100 gramm (g) vagy 100 milliliter (ml) termékre, illetve ahol adott mennyiség elfogyasztása javasolt, egy adag, fogyasztásra kész termékre vonatkozóan; • a fontosabb vitaminok és ásványi anyagok átlagos számszerűen kifejezett mennyiségét 100 gramm (g) vagy 100 milliliter (ml) termékre, illetve ahol adott mennyiség elfogyasztása javasolt, egy adag, fogyasztásra kész termékre vonatkozóan; • ha szükséges, útmutatót a megfelelő elkészítéshez, valamint figyelmeztetést az elkészítési útmutatóban leírtak betartásának fontosságára. 2.6.2. Cukormentes és diabetikus gyümölcs- és zöldségalapú készítmények 2.6.2.1. Általános előírások, alapelvek A cukorbetegség (diabetes mellitus vagy „diabétesz”) a világon az egyik leggyakoribb anyagcsere betegség. Az elnevezés az egyik főtünetre, a cukor vizelettel való fokozott kiválasztására és a megemelkedett vizeletmennyiségre utal. A betegség oka a hasnyálmirigy által termelt inzulin nevű hormon hiánya, vagy a szervezet A fontosabb termékek gyártástechnológiája 220 inzulinnal szembeni érzéketlensége (inzulinrezisztencia, relatív inzulinhiány) vagy mindkettő. Az abszolút vagy relatív inzulinhiány következtében, mivel a sejtek inzulin hiányában nem képesek a glükóz felvételére, a vércukorszint megemelkedik, és ez okozza a betegség fő tüneteit. Az ilyen betegségben szenvedőknek csökkentett szénhidráttartalmú vagy cukormentes diétát kell tartaniuk. Szinte valamennyi élelmiszercsoporton belül léteznek cukormentes, vagy diabetikus termékek. A gyümölcs- és zöldségtermékek esetében befőtt, lekvárfélék, ízek, dzsemek, levek, nektárok, de savanyúságok is készülnek cukormenetes változatban. A cukormentes és diabetikus gyümölcs- és zöldségkészítmények hozzáadott cukrot nem tartalmaznak. A 36/2004 (IV.26.) ESzCsM rendelet(43) szerint diabetikusnak azonban csak akkor lehet az adott terméket nevezni, ha • szénhidráttartalma legalább 50%-kal alacsonyabb, mint a vele összehasonlítható hagyományos élelmiszeré, • hozzáadott mono- és diszaharidot, vagy ilyen tartalmú anyagot nem tartalmazhat, • természetes mono- és diszacharid tartalma legfeljebb 3% lehet. Ezek az előírások a fruktózra nem vonatkoznak. A cukormentes termékek készülhetnek hozzáadott cukor és édesítőszer alkalmazása nélkül, ebben az esetben ún. „natúr” termékről beszélünk, vagy édesítőszerek hozzáadásával. Cukormentes terméket bármelyik, élelmiszerek előállítására engedéllyel rendelkező üzem előállíthat, diabetikus terméket azonban csak szakhatósági engedéllyel rendelkező üzem gyárthat. Diabetikus termékeket csak térben és/vagy időben elkülönített gyártóhelyen, külön engedéllyel lehet gyártani. Ha az üzem hagyományos termékeket is gyárt, akkor a diabetikus termékek adalékanyagait elkülönített raktárban kell tárolni és egyértelműen megkülönböztetve kell feliratozni. A cukormentes vagy diabetikus gyümölcs- és zöldségkészítmények gyártástechnológiája alapvetően nem különbözik a hagyományos termékekhez képest. A nyersanyagok megválasztása azonban döntő lehet, érdemes alacsonyabb cukortartalmú, valamint minél magasabb fruktóz/glükóz arányú gyümölcsöt választani. Az édesítőszerek döntő hányada por formájában kerül forgalomba, így gyártás közben befőttek, savanyúságok, zöldségkészítmények esetében a felöntőlében, levek, nektárok esetében a gyümölcs- vagy zöldséglében, ill. a hozzáadott vízben kerül feloldásra. Mivel dzsemek, ízek gyártásánál a cukor hozzáadásának állománykialakító szerepe is van, diabetikus vagy cukormentes termék esetében erről külön kell gondoskodni és a megfelelő (diabetikus termék esetében az arra is engedélyezett) állománykialakítót kell alkalmazni. 2.6.2.2. Édesítőszerek A cukormentes vagy diabetikus élelmiszerekben használható édesítőszerek alkalmazásáról a Magyar Élelmiszerkönyv 1-2-94/35(50) számú előírása rendelkezik. Ez tartalmazza a Magyarországon élelmiszer-előállításra engedélyezett édesítőszerek listáját, jelölve a felhasználásuk feltételeit és a késztermékben előforduló megengedett maximális mennyiségét. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 221 Az édesítőszereket tartalmazó élelmiszereket olyan felirattal kell ellátni, hogy az édesítőszer jelenléte egyértelmű legyen a fogyasztó számára. A megnevezéshez kapcsolódóan fel kell tüntetni az „édesítőszerrel” kifejezést. Az édesítőszerek lehetnek: • mesterséges, energiamentes: K-Aceszulfám, Aszpartam, Ciklaminsav és sói, Szacharin és sói, • természetes, energiamentes: Taumatin, Neoheszperidin-dihidrikalkon. K-Aceszulfám (E 950): 1967-ben fedezte fel dr. Clauss, körülbelül 180-szor édesebb, mint a szacharóz (édesítőereje = 1). Közepes koncentrációban alkalmazva kevés utóíze van, töményebben keserű, hosszan elnyúló mellékíze van. Szinergista hatást mutat az aszpartámmal, a Na-ciklamáttal és a szacharinnal. Vízben jól oldódik. A szervezetben nem bomlik le, nem akkumulálódik, kalóriaértéke 0. Kristályos állapotú, jól eltartható(53) . Megengedett maximális felhasználási szintje csökkentett energiatartalmú gyümölcs- és zöldségkészítményekben 350 mg/kg, diétás élelmiszerekben 450 mg/kg. Aszpartam (E 961): 1965-ben fedezték fel, Nutrasweet néven kerül forgalomba. Két aminosavból (aszparagin, fenilalanin) álló dipeptid metilészter. Fehér, szagtalan, kristályos por, édesítőereje 180–200-szoros a szacharózhoz képest. Oldhatósága pH- és hőmérsékletfüggő: 2,2 pH-nál a legjobb és az izoelektromos ponton (5,2-es pH) a legrosszabb. Stabilitása pH-, hőmérséklet- és nedvességfüggő. Magas hőmérsékleten könnyebben bomlik, ami szűkíti felhasználhatóságát(52) . Az aszpartám metabolizmusa a fehérjék lebomlásának biokémiai útjával egyezik meg, fenilalanint, aszparaginsavat és metanolt eredményez. A fenilalanin lebontása fenilketonúriás emberek esetében nem megy végbe, ezért az aszpartámmal édesített termékek esetében a csomagoláson mindig kötelező feltüntetni, a „Fenilalalnin forrást tartalmaz!” feliratot. Megengedett maximális felhasználási szintje csökkentett energiatartalmú gyümölcs- és zöldségkészítményekben, valamint diétás élelmiszerekben 1000 mg/kg. Ciklaminsav és nátrium-, valamint kalciumsói (E 952): 1937-ben fedezték fel, édesítőereje 30–40-szerese a szacharózénak, kellemetlen, elhúzódó mellékíze van. Legelterjedtebb a Na-ciklamát alkalmazása. A szervezetben ciklohexil-aminná bomlik(51) . Megengedett maximális felhasználási szintje csökkentett energiatartalmú gyümölcs- és zöldségkészítményekben 250 mg/kg, diétás élelmiszerekben 400 mg/kg. Szacharin és nátrium-, kálium- és kalciumsói (E 954): 1879-ben fedezték fel, a legrégebbi mesterséges édesítőszer. Édesítőereje 300–400-szorosa a szacharózénak. Kalcium- és nátriumsója fehér, kristályos szerkezetű. Keserű, fémes mellékíze van, ami a koncentráció emelésével nő. Ciklamáttal szinergista hatású(46) . Megengedett maximális felhasználási szintje csökkentett energiatartalmú gyümölcs- és zöldségkészítményekben illetve diétás készítményekben 200 mg/kg. Szukralóz (E 955): Klórcukornak vagy triklór-galakto-szacharóznak (TGS) is nevezik. Kémiailag a szacharózzal rokon, de a molekulájában néhány klóratom is található. Fehér, kristályos szerkezetű, vízben jól oldódik és kb. 600-szor édesebb a cukornál. Az emberi test nem hasznosítja, így energiát nem ad. A szacharóz kémiai átalakításával állítják elő. Megengedett maximális felhasználási szintje csökkentett energiatartalmú gyümölcs- és zöldségkészítményekben, illetve diétás készítményekben 400 mg/kg. A fontosabb termékek gyártástechnológiája 222 Taumatin (E 957): Növényi eredetű édesítőszer a Közép- és Délnyugat-Afrikában őshonos Thaumatococcus danielii nevű növényből kivont és tisztított fehérje. A szacharózhoz viszonyítva 2000-szeres az édesítőereje. Szagtalan, krémszínű por, édesgyökérre emlékeztető ízzel. Nagyon jó ízkiemelő hatása van, vízben jól oldódik(49) . Kalóriaértéke 4 kcal/g, de a nagy édesítőerőből adódó kis koncentrációban való felhasználása miatt ez jelentéktelen. Por alakban kerül forgalomba, jól tárolható. Magyarországon csak édességek (hozzáadott cukor nélküli cukorkák, kakaótermékek és rágógumik) előállításához engedélyezett. Neoheszperidin-dihidrikalkon (E 959): A grapefruit héjában található naringinből nyerik ki. Kb. 600-szor édesebb, mint a szacharóz, de édessége növekvő koncentrációnál csökken. Alacsony mennyiségben adagolva ízfokozó hatása van, általában más édesítőszerekkel kombinálva alkalmazzák. Megengedett maximális felhasználási szintje csökkentett energiatartalmú gyümölcs- és zöldségkészítményekben 50 mg/kg, illetve diétás készítményekben 100 mg/kg. 223 3. fejezet - Irodalom Irodalomjegyzék az 1. fejezethez (1) Alderton, G.: Sterilization of acid-heated materials. U.S. Patent 3,328 178. (2) Attiyate, Y.: New sterilizer gives canners increased flexibility. Food Engineering International, 1978, v.-, N° 10, p. 24-26. (3) Barba, D. and Giona, A.: The pressure loss in a falling film evaporator. Brit. Chem. Engng., 1970, v. 15, p. 1436-1437. (4) Baumann, G. és Gierschner, K.: Übersicht über die gegenwärtig eingesetzten Verfahren. Ernährungswirtsch. Lebensmitteltechn. 1974, v.-, N° 3, p. 126-154, N° 4, p. 229-244. (5) Bimbenet, J.J. és Duquenoy, A.: Simulation mathematique de phenomenes interessant les industries alimentaires. I. Transfer de chaleur du cours de la sterilisation. Industries Alimentaires et Agricoles, 1974, v. 91, p. 359-365. (6) Bognár V.-né és Deák T.: Savanyúságok. Alapanyagok, módszerek, technológiák. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1978. (7) Bóné, A.: Vákuum-ellenőrző és válogató automata. Konzerv és Paprikaipar, 1974, v.-, N° 4, p. 156-160. (8) Boxtel, L. B. J. és Fielliettaz-Goethart, R. L.: Heat transfer to water and some highly viscous food systems in a water-cooled scraped surface heat exchanger. Journal of Food Process Engineering, 1983, v.7, p. 17-35. (9) Charm, S. E.: Fundamentals of Food Engineering. The AVI Publishing Comp., Westport (Connecticut), 1971. (10) Clouston, J. G. és Wills, P. A.: Initiation of germination and inactivation of Bacillus pumilus spores by hydrostatic pressure. J. Bacteriol., 1969, v.97, p. 684-690. (11) Deák T. és Juhászné R. M.: Uborkaerjesztési technológia mesterséges beoltással. Tanulmány, Konzerv- és Paprikaipari Kutatóintézet, Budapest, 1984. (12) Deli L.: A belső nyomás mérése és számítása konzervdobozokban. Diplomamunka, Kertészeti Egyetem, Tartósítóipari. Kar, Budapest, 1982. (13) Détári E.: Twist-Off fedél használatának kezdeti tapasztalatai. Konzerv- és Paprikaipar, J.983, v.-, N° 2, p. 49-53. (14) Eisner, M.: Einführung in die Technik und Technologie der Rotationssterilisation. Verlag Günter Hempel, Braunschweig, 1970. (15) Farkas J.: Újabb ismeretek a baktérium spórák rezisztenciáját okozó strukturális és biokémiai tényezőkről. Élelmezési Ipar, 1971, v. 25, p. 361-366. (16) Farkas, J.: Radurization and radicidation of spices. Aspects of the Introduction of Food Irradiation in Developing Countries, IAEA, Vienna, 1973, p. 43-59. Irodalom 224 (17) Farkas J.: Az élelmiszersterilezés fizikai módszereinek mikrobiológiai problémái. Élelmezési Ipar, 1976, v. 30, p. 79-86. (18) Farkas, J.: Control of microbiological spoilage of food by irradiation. Food Preservation by Irradiation. 1. kot. IAEA, Vienna, 1978, p. 209-226. ]19] Farkas J.: Baktériumspórák dormanciája és rezisztenciája. Élelmezési Ipar, 1981, v. 35, p. 351-353. (20) Farkas J.: A sugárzásos élelmiszertartósítás nemzetközi fejlődése. Élelmezési Ipar, 1983, v. 37, p. 441-449. (21) Farkas J. és Andrássy É.: A pH hatása az aerob baktériumspórák sugártűrésére és a besugárzást túlélő spórák kolóniaképző képességére. Élelmiszertudomány, 1968, v. 2, p. 59-66. (22) Farkas, J. és Andrássy, É.: Combined effect of reduced water activity, heat and irradiation on microbiological stability of canned goose liver. Combination Processes in Food Irradiation. IA EA, Vienna, 1981, p. 131-139. (23) Farkas J. és Andrássy É.: Besugárzott fűszerek túlélő mikroflórájának megnövekedett érzékenysége. Húsipar, 1983, v. 32, p. 113-118. (24) Farkas J. és Kiss I.: A szamóca tárolhatóságának növelése ionizáló sugárzással. Konzerv- és Paprikaipar, 1967, v.-, N° 2, p. 63-68. (25) Farkas, J., Incze, K. és Zukál, E.: Effects of nitrits on the microbiological stability of canned Vienna sausages preserved by mild heat treatment or combination of heat and irradiation. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 361-376. (26) Farkas J., Kovácsné Proszt G. és Kiss I.: A baktériumspóra kutatás néhány, konzervipari vonatkozású eredménye. Konzerv- és Paprikaipar, 1975, v.-, N°: különszám, p. 57-59. (27) 984, v. 38, N° 5, p. 173-180. (28) Feric, M.: Néhány bepárlási folyamat összehasonlító vizsgálata (eredeti szöveg jugoszláv). Doktori értekezés. Zágrábi Egyetem Technológiai Fakultás, 1976. (29) Finné, G.: Modified and controlled atmosphere storage of muscle foods. Food Technol., 1982, v. 62, p. 128. (30) Fromzel, O. G. – Kolev, D.: Terméksterilező hőcserélő berendezések. A könyv címét lásd(97) alatt, p. 93-108. (31) Gelfand, S. Yu. és Nomerotskaya, N. F.: Combined effect of ionizing radiations and infra-red heating on food products. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 251-258. (32) Gould, G. W.: Inactivation of spores in food by combined heat and hydrostatic pressure. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 377-383. (33) Hiddink, J., Schenk, J. és Bruin, S.: Natural convection heating of liquids in Closed containers. Applied Scientific Research, 1976, v. 32, p. 217-237. (34) Hidegkuti Gy.: Korszerű gyümölcsfeldolgozás, különös tekintettel a besűrítésre. Konzerv- és Paprikaipar, 1986, v.-, N° 2, p. 43-52. (35) Heiss, R. – Eichner, K.: Haltbarmachen von Lebensmitteln. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New-York, Tokyo, 1984. Irodalom 225 (36) Horváth J.: Ikerserleges nagy teljesítményű sterilező berendezések a konzerviparban. Konzerv- és Paprikaipar, 1984, v.-, N° 3, p. 105-109. (37) Incze K. és Farkas J.: Ionizáló sugárzással csírátlanított fűszerek húsipari felhasználásával kapcsolatos kísérletek. Atomtechnikai Tájékoztató, 1986, v.11, p. 405-411. (38) Incze K. és Farkas J.: Kombinált módszerek hatása húskészítményekbe oltott Clostridium sporogenes spórákra. Izotoptechnika, 1972, v. 15, p. 172-178. (39) Incze, K ., Farkas, J. és Zukál, E.: Preservation of canned Vienna sausage by combination of heat and radiation. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 173-179. (40) Juhászné R. M., Molnár E. és Deák T.: Savanyítási kísérletek tiszta tejsavbaktérium tenyészetek beoltásával. Konzerv- és Paprikaipar, 1974, V.-, N : különszám,p. 56-59. (41) Kardos, E.: Pasteurisations und Sterilisations Verfahren. Obst- und Gemüsesäfte (szerk.: Kardos E.). Akadémiai Kiadó, Budapest, Lipcse, 1979, p. 177-184. (42) Kardos E. – Gyönös K. – Szenes E.-né (szerk.): Konzervipari Zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1963. (43) Kessler, H. C.: Thermische Konzentrierung- und Trocknungsverfahren. Verfahrenstechnik, 1972, v. 6, p. 363-367. (44) Kiss I. és Farkas J.: Kifagyasztással besűrített almalé sugárzásos tartósítása. Élelmiszertudomány, 1968, v. 2, p. 67-75. (45) Kiss I. és Farkas J.: Kifagyasztásos módszerrel előállított gyümölcslé félsűrítmények sugárzásos tartósítása. Atomtechnikai Tájékoztató, 1970, v. 13, p. 305-306. (46) Kiss I. és Farkas, J.: Combined effect of gamma irradiation and heat treatment on microflora of spices. Combination Processes in Food Preservation by Irradiation, IAEA, Vienna, 1981, p. 107-115. (47) Kiss I. és Farkas J.: Az élelmiszerek tárolhatóságának növelése besugárzással. Élelmezési Ipar, 1983, v. 37, p. 81-84. (48) Kiss I. et al.: Cukor sterilezése ionizáló sugárzással és a steril cukor konzervipari alkalmazásával kapcsolatos vizsgálatok. Konzerv- és Paprikaipar, 1966, v.-, N° 6, p. 230-234. (49) Kiss I., Kálmán B. és Farkas J.: Ionizáló sugárzás hatása szeletelt sertéshús tárolhatóságára. Húsipar, 1970, v. 19, p. 101-105. (50) Kiss I. et al.: Újabb adatok a nizin alkalmazására zöldborsókonzerv előállításánál. Élelmiszertudomány, 1968, v. 2, p. 51-57. (51) Kiss I. és Kuti F.: Folyamatos üzemű pasztőrözők, álló és forgó autoklávok. A Kertészeti Egyetem Tartósítóipari Kar jegyzete, Budapest, 1985. (52) Kogan, F.I., Kuznecova, A.P. és Polin, M.N.: Aufstellung und Analyse einer mathematischen Prozessberechnung für die Rotations Sterilisation von Konservdosen. Die Industrielle Obst- und Gemüseverwertung, 1973, v. 58, N°23, p. 678-680. (53) Kolarov, K.: Paradicsomtermékek hőfizikai jellemzőinek kísérleti meghatározása (bolgárul). Naucni trudove. Viss. institut po hranitelna i vkusova promislenoszt, 1971, v. 18, p. 251-261. Irodalom 226 (54) Körmendy I.: A konzerviparban feldolgozott folyadékféleségek fizikai jellemzői: hővezetési tényező, fajhő, fajsúly, áramlástechnikai jellemzők. Konzerv- és Paprikaipar, 1972, v.-, N°3, p. 96-113. (55) Körmendy I.: A hőkezeléssel történő tartósítás korszerű ipari technológiái. A Kertészeti Egyetem Tartósítóipari Kar jegyzete, Budapest, 1982. (56) Körmendy I.: Eljárás osztott hidrosztatikus sterilező berendezések (OHS) üzemi technológiai változatainak gyors előállítására. Konzerv- és Paprikaipar, 1985, v.-, N°3, p. 89-92. (57) Körmendy, I.: Outline of a system for the selection of the optimum sterilization process for canned foods. I. Acta Alimentaria, 1987. v. 16, N° 1, p. 3-27. (58) Körmendy I., Ott J. és Schmied J.: Hidrosztatikus sterilező berendezés automatikus hőmérséklet-szabályozással. Magyar szabadalom K-2206 alap- és 158292 lajstromszámmal, 1968: (59) Körmendy I, és Holger W.: Osztott hidrosztatikus berendezés hőközlési viszonyainak elemzése lecsókonzerv hőkezelésénél. A Duhamel integrálra és numerikus módszerre alapozott számítási eljárások összehasonlítása. Konzerv- és Paprikaipar, 1983, v.-, N°2, p. 60-64. (60) Körmendy I. és Borbély A.: Véges henger hőkezelése. Programdokumentáció. Kertészeti Egyetem, Konzervtechnológiai Tanszék, Budapest, 1985. (61) Labuza, T. P.: A theoretical comparison of losses in foods under fluctuating temperature sequences. J. of Food Sci., 1970, v. 44, p. 1162-1168. (62) Labuza, T. P.: The effect of water activity on reaction kinetics of food deterioration. Food Technology, 1980, v. 34, N°4, p. 36-41, 59. (63) Langerak, D. Is. és Bruurs, M. F. J.: Preliminary study concerning the influence of combined heat and radiation treatment on the quality of some horticultural products. Acta Alimentaria, 1973, v.2, p. 229-243. (64) Leistner, L.: Hurdle technology applied to meat products of the shelf stable product and intermediate moisture food types. (Properties of Water in Foods, szerk.: Simatos, D. és Multon, J. L.) Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, 1985, p. 309-329. (65) Lund, D. B.: Quantifying reactions influencing quality of foods: texture, flavor and appearence. Journal of Food Processing and Preservation, 1982, v. 6, N °3, p. 133-153. (66) Lück, E.: Chemische Lebensmittelkonservierung. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New-York, 1977. (67) Marton V.: Virslikonzerv kombinált kezeléses tartósítása (hővel és ionizáló sugárzással). Élelmezési Ipar, 1983, v. 37, p. 267-270. (68) Mazokhina, N. N. et al.: Heat and pH effect on microorganisms causing spoilage of canned foods. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 385-391. (69) Merson, R. L. et al.: Reverse osmosis for food processing. Dechema – Monographien, 1969, v. 63, p. 179-201. (70) Microbial Ecology of Foods. I. Factors Affecting Life and Death of Microorganisms. International Commission on Microbiological Specifications for Foods. Academic Press, New-York, 1980. Irodalom 227 (71) Microbial Ecology of Foods. II. Food Commodities. International Commission on Microbiological Specifications for Foods. Academic Press, New-York stb., 1980. (72) Mohsenin, N. N.: Physical Properties of Plant and Animal Materials, Vol. 1. Gordon and Breach Science Publishers, New-York, 1978. (73) Moissejew, A M.: Wärmephysikalische Konstanten von Lebensmitteln und Halbfabrikaten. VEB Fachbuchverl., Lipcse, 1973. (74) Monge, L. E. et al.: Improved reverse osmosis permeation by heating. J. Food Sci., 1973, v. 38, p. 633-636. (75) Müller, G.: Mikrobiologie Pflanzlicher Lebensmittel. VEB Fach-buchverlag, Lipcse, 1977, p. 178-181. (76) Naveh, D, és Kopelman, I. J.: Effect of some processing parameters on the heat transfer coefficients in a rotating autoclave. Journal of Food Processing and Preservation, 1980, v. 4, N° 1-2, p. 67-77. (77) Ott J. és Virágos I.: A belső nyomás alakulása üvegbe zárt készítményeknél hővel történő sterilezés esetén. A Konzerv-, Hús- és Hűtőipari Kutatóintézet Közleményei, I.-II., 1958, p. 15-23. (78) Padwal-Desai, S. R. et al.: Heat-radiation combination for Control of mold infection harvested fruits and processed cereal foods. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 189-207. (79) Pajunen, E. et al.: Concentration of yeast extract with a centrifugal film evaporator. Proc. IV. Intern. Congress, Food Sci. and Techn., Vol.IV. Madrid, 1974, p. 39U-396. (80) Pala, M. és Bielig, H. J.: Industrielle Konzentrierung und Aromagewinnung von Flüssigen Lebensmitteln. T.U., Berlin, 1978. (81) Pap L.: Fagyasztásos sűrítés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1978. (82) Parchomchuk, P.: A simplified method for agitation processing of canned foods. Journal of Food Science, 1977, v. 42, N° 1, p. 256-268. (83) Pederson, C. S. és Albury. M. N.: The effect of pure culture inoculation on fermentation of cucumbers. Food Technol., 1967, v. 15, N° , p. 351-356. (84) Pelt, W.: Dutch process cuts cost of freeze – concentration. Food Engineering, 1978, v. 11, p. 77-79. (85) Pilnik, W.: Fruit juices’ concentrates. Int. Fruchtsaft-Union, Ser. Wiss.-Techn.Komm., 1973, v. 13, p. 19-41. (86) Polley, S. L., Snyder, O. P. és Kofnour, P.: A compilation of thermal properties of foods. Food Technology, 1980, v. 34, N°ll, p. 76-94. (87) Rao, M. A és Loncin, M.: Residence time distribution and its role in continuous pasteurization. Lebensmittel Wissenschaft u. Technologie, 1974, v.7, N° 1, p. 14-17. (88) Rehm, H. J.: Beitrag zur Wirkung von Konservierungsmittelkombinationen, I–II. Zeitschrift für Lebensm. Unters. Forsch., 1959, v. 110, p. 2 82-293, 356-363. Irodalom 228 (89) Reichart O.: Folyadékpasztőrözési eljárások mikrobapusztító hatásának matematikai modellezése. Kandidátusi értekezés, Budapest, 1984. (90) Reichert, J. E.: Zur Praxis der Rotationssterilisation. Die Fleischwirtschaft, 1978, v. 58, N°7, p. 1118-1128. (91) Rha, Chokyun: Thermal properties of food materials. Theory, Determination and Control of Physical Properties of Food Materials (szerk.: Rha, Chokyun). Reidel Publishing Company, Dordrecht (Hollandia), Boston, 1975, p. 311-355. (92) Riedel L.: Wärmeleitfähigkeit an Zuckerlösungen. Fruchtsäften und Milch. CIT, 1949a, v. 21, p. 340-341. (93) Riedel, L.: Berechnungsvermögen und Gefriertemperaturen von Fruchtsäften in Abhängigkeit von der Konzentration. Z. Lebensmittel-Unters. und Forschung, 1949b, V. 89, p. 289-299. (94) Roeck-Holtzhauer, Y. és Roeck, H.: Face a face des construteurs europeens de sterilisateurs continus. Industrie Alimentaire en Agricole, 1973, v. 90, N° 6, p. 743-755. (95) Rogachev, V. I. és Kislenko, I. I.: Combined methods of decreasing water activity in fruits under preservation. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 245-250. (96) Rogacsev, V. I. és Babarin, V. P.: A konzervipar folyamatos hőkezelési berendezései. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1983. (97) Rogacsev, V. I. és Fromzel, O. G.: A folyamat hőfizikai és reológiai alapjai. A sterilezési technológia kidolgozása. Élelmiszerek aszeptikus tartósítása. (szerk.: Rogacsev, V.I.). Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1983, p. 42-65. (98) Saguy, I. és Karel, M.: Modeling of quality deterioration during food processing and storage. Food Technology, 1980, V. 34, N° 2, p. 78-85. (99) Sale, A. J. H., Gould, G. W. és Hamilton, W. A.: Inactivation of bacterial spores by hydrostatic pressure. J. Gen. Microbiol., 1970, v. 60, p. 323-334. (100) Saravacos, G. D.: Effect of temperature on viscosity of fruit juices and purees. J. Food Sci., 1970, v. 35, p.122-125. (101) Sargeant, R. G.: U.S. Patent 3.072 490 (1963) és U.S. Patent 3.428 463 (1969). (102) Schmied J.: A Hunister típusú osztott hidrosztatikus sterilező berendezés újabb fejlesztési eredményei. Konzerves Paprikaipar, 1983, v.-, N°4, p. 123-132. (103) Schmied J.: A Hunister továbbfejlesztésének irányelvei. Konzerv- és Paprikaipar, 1984, v.-, N°l, p. 5-12. (104) Schmied J. és Deli L.: Az osztott hidrosztatikus sterilezők kezelési útmutatója (HUNISTER). A Kertészeti Egyetem Tartósítóipari Kar jegyzete, Budapest, 1985. (105) Shibaski, I. és Tsuchido, I.: Enhancing effect of Chemicals on the thermal injury of microorganisms. Acta Alimentaria, 1973, v. 2, p. 327-349. (106) Silliker, J. H. et al.(szerk.): Microbial Ecology of Foods. Academic Press, New-York, 1980, p. 172-173. (107) Spicer, A.: Advances in Preconcentration and Dehydratlon of Food. Applied Science Publishers Ltd., London, 1974. Irodalom 229 (108) Sulc, D., Ciric, D.: Herstellung von Frucht- und Gemüsemarkkonzentraten. Flüss. Obst., 1968, v. 35, p. 230-236. (109) Sulc, D. et al.: Gyümölcs- és zöldségvelőkből készült stabil nektárok előállításának lehetőségei (eredeti szöveg jugoszláv). Technoloski Fakultat, Novi Sad. Zbornik Radova, 1975, V. 6, p. 139-150. (110) Sulc, D.: Fruchtsaftkonzentrierung und Fruchtaromaseparierung. Confructa Studien, 1984, v.28, N°3, p. 25.8-317. (111) Szenes E.-né – Nadabán P.: Besűrítés az élelmiszeriparban. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1964. (112) Teixeira, A A. és Manson, J. J.: Thermal process Control for aseptic processing systems. Food Technology, 1983, v. 63, N° 4, p. 128-13,3. (113) Thijssen, H. A C.: Conctration processes for liquid foods containing volatile flavours and aromas. J. Food Techn., 1970, v. 5, p. 211-229. (114) Thijssen, H. A C.: Current developments in the freeze concentration of liquid foods. Freeze Dyring and Advanced Food Technology (szerk.: Goldblit, S. et al.). Academic Press, London, New-York, 1975, p. 481-503. (115) Tschubik, I. A – Maslow, A M.: Warmephysikalische Konstanten von Lebensmitteln und Halbfabrikaten. VEB Fach-buchverlág Leipzig, Lipcse, 1973. (116) Van Pelt, W. H. J. M.: Freeze concentration of vegetable juice. A kiadvány címe(114) alatt található, p. 549-564. (117) Van Pelt, W. H. J. M.: Economics of Multistage Freeze Concentration Processes. Confructa Studien, 1084, v. 28, N° 3, p. 225-239. (118) Vas K.: Válogatott fejezetek az élelmiszeripari mikrobiológiából. BME Mérnöktovábbképző Intézet, Ve 35, Tankönyvkiadó, Budapest, 1963, p. 89-90. (119) Vas, K.: Technological fessibility of combination treatments. (Kombinált kezelések technológiai életképessége.) Combination Processes in Food Irradiation (Proc.Symp. Colombo, 1980) IAEA Vienna. 1981, p. 125-130. (120) Vas K. és Farkas J.: Kationtalanítás kombinálása ionizáló besugárzással, ill. kénessav-adagolással gyümölcslevek tartósítására. Központi Élelmiszeripari Kutatóintézet Közleményei, 1961, v. 2, p. 23-27. (121) Veres J.: A belső nyomás alakulása sterilezés közben az üvegekben és dobozokban. Konzerv- és Paprikaipar, 1968, v.-, N°2, p. 48-51. (122) Vojtko, A .M. et al.: Koncentrált szőlőlevek néhány fizikai paraméterének vizsgálata (eredeti szöveg orosz). Konszervnaja i Ovoscseszusilnaja Prom., 1964, v. 19, N p. 28-30. (123) Weiss, J.: Pasteurisation. Frucht- und Gemüsesäfte (szerk : Schobinger, U.). Verlag E. Ulmer, Stuttgart, 1978, p. 205-220. (124) Wills, P. A., Clouston, J. G. és Gerraty, N. L.: Microbiological and entomological aspects of the food irradiation program in Australia. Radation Preservation of Food (Proc. Symp. Bombay, 1972), IAEA , Vienna, 1974 , p. 231-259. (125) Windisch, S.: Über osmotolerante Hefen in Fruchtsaft-Konzentraten. Int. Fruchtsaft-Union, Ber. Wiss.-Techn. Komm., 1973, v. 13, p. 217-226. Irodalom 230 (126) Hawkes, J. és Flink, J. M.: Osmotic concentration of fruit slices. J. of Food Processing and Preservation, 1978, V. 2, p. 265-284. (127) Maltini, E. és Torregiani, D.: Production of shelf-stable fruits by osmosis. Progress in Food Engineering. Proceedings of an Europian Symposium of the Food Working Party of the E.F.C.E. Forster Verlag, Küsnacht (Svájc), 1983, p. 471-476. (128) Moy, J. H., Lau, B. H. és Dollar, A M.: Effect of sucrose and acids on osmo-vac dehydration of tropical fruits. J. of Food Processing and Preservation, 1978, v. 2, p. 131-135. (129) Pointing, J. D. et al.: Osmotic dehydration of foods. Food Technology, 1966, v. 20, N°: Oct., p. 125-128. (130) Somogyi, L. P. és Luh, B. S.: Dehydration of fruits. Commercial Fruit Processing (szerk.: Woodroof, J. G. és Luh, B. S.) The AVI Publ. Comp., Westport (Connecticut), 1975, p. 374-429. (131) Domagola, A.: Bestimmungsmethode für Kennziffern zum spezifischen Brennstoff und Energie Verbrauch bei der Trockentechnik pflanzlicher Produkte. Obst und Gemüse Verwertung, 1986, v. 71, NÖ 2, p. 72-79. (132) Dörnyei J.: Pillanatoldódó élelmiszerek gyártása. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1981. (133) Ginzburg, A. Sz.: Élelmiszerek szárításelméletének és technikájának alapjai. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1976. (134) Ginzburg, A. Sz.: Szárítás az élelmiszeriparban. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1968. (135) Gion B.: Élelmiszerek szárításának szimulálása. Élelmezési Ipar, 1986, v. 40, N°3, p. 110-125. (136) Gion B.: Szárítástechnológiai folyamatok modellezése IBM-AT számítógépen, burgonya és csicsóka gumóra. Élelmezési Ipar, 1988, v. 42, N°6, p. 220-224. (137) Imre L.: Szárítási kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974. (138) Jowitt, R. et al.: Physical properties of foods. Applied science publishers, London, 1983. (139) Körmendy I.: Hő- és anyagátvitel a konzervipari technológiai eljárásokban, II. Élelmezési Ipar, 1985, V. 39, N°12, p. 463-470. (140) Mázza, G.: Sorption isotherms and drying rates of Jerusalem Arthichoke. Journal of Pood Science, 1984, v, 4?, p. 384. (141) Mohr, K.: Qualitätserhalt der Trocknuhg durch Computer-simulation. Lebensmittelindustrie, 1984, v. 34, N° 4, p. 150-151. (142) Wolff, W. és Jung, G. : Wasserdampfsorptionsdaten für die Lebensmitteltrocknung. Zeitschrift für Lebensmitteltechnologie, 1985, v. 36, N° 2, p. 36-38. (143) Szabó Z., Csury I. és Hidegkuti Gy.: Élelmiszeripari Műveletek és gépek. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1987. (144) Vukov K. és Barta J.: Konzervtechnológia 1. (Konzervipari eljárások). A Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem jegyzete, Budapest, 1984. Irodalom 231 (145) Körmendy I. és Török Sz. (szerk.): Konzervtechnológia, 1. és 2. kötet. A Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem Élelmiszeripari Karának jegyzete. Budapest, 1990. (146) Barta J. és Körmendy I. (szerk.): Növényi nyersanyagok feldolgozástechnológiai műveletei. Mezőgazda Kiadó, Budapest, 2007. (147) Szenes E.-né: A konzervipar tevékenységének és gyártmányainak áttekintése. Lásd(145)-nél, 7–11. old. Irodalomjegyzék a 2. fejezethez (1) Ábrahám T. (szerk.): A konzervgyártás műveleteinek gépei. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1980. (2) Anon: The profitable antipollution dry peeling. Food Engineering, 1978, v.-, N° 8, p. 33. (3) Anon: A new generation of „peelers”. Food Engineering, 1978, v.-, N° 12, p. 40-42. (4) Aurand, L. W. és Woods, A. E.: Food Chemistry. The AVI Publishing Comp., Westport (Connecticut), 1973, p. 84-87. (5) Bakos F. és Kiss P.: Hővisszanyerés lehetősége fűszerpaprika szárítókban. A MÉM Műszaki Főosztály és MEM Információs Közp. Kiadványa, 1982. (6) Berki F. és Hock Gy.: A dehidro-fagyasztás műszaki-gazdasági vizsgálata. Konzerv- és Paprikaipai, 1975, v.-, N° 3, p. 103-105. (7) Berki F.: A műszaki és technológiai fejlődés külföldi tendenciái és a hazai konzervipari szárítás. Konzerv és Paprikaipar, 1977, v.-, N° 5, p. 164-171. (8) Berki F., Szilágyi I. és Bükkös Á.: A szárítás energiaköltségének csökkentése hőcserélés útján. Konzerv- és Paprikaipar, 1983, v.-, N° 4, p. 147-151. (9) Burits O. és Berki F.: Zöldség- és gyümölcsszárítás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1974. (10) Daravingas, C. és Cain, R. F.: Thermal degradation of black raspberry anthocyanin pigments. J. of Food Sci., s. 1976, v.33, N°-, p. 138-142. (11) Gyönös K. és Rázsó Gy.-né: Gyümölcsalapú pektinzselé előállításának technológiája. Konzerv- és Paprikaipar, j.968, v.-, N° 1, p. 5-7. (12) Hergár E. (szerk.): Konzervipari technológia III. A Kertészeti Egyetem jegyzete, Budapest, 1977. (13) Hidegkuti Gy.: Korszerű gyümölcsfeldolgozás különös tekintettel a besűrítésre. Konzerv- és Paprikaipar, 1986, v.-, N° 2, p. 43-52. (14) Horváth Gy.: Ételízesítők gyártása Magyarországon. Konzerv- és Paprikaipar, 1984, v.-, N° 3, p. 99–101. (15) Kardos E. (szerk.): Gyümölcs- és zöldséglevek, üdítő-italok. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962. (16) Kardos E., Gyönös K. és Szenes E.-né (szerk.): Konzervipari Zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Bpest, 1963. Irodalom 232 (17) Kardos E. és Szenes E.-né (szerk.): Konzervipari Zsebkönyv. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1972. (18) Kardos E. (szerk.): Obst- und Gemüsesäfte. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1979. (19) Kecskeméti Konzervgyár: Kiváló minőség – bébiétel! Gyártmányismertető. (20) Kerényi J.: Konzerv- és hűtőipari gépek II. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1985. (21) Konzerv- és Paprikaipari Kutatóintézet: A Kecskeméti Konzervgyár bébiétel üzemének technológiai kiviteli terve (tervező: Schmied J.). Kézirat, Budapest, 1978. (22) Körmendy I.: A hőkezeléssel történő tartósítás korszerű ipari technológiái. A Kertészeti Egyetem jegyzete, Budapest, 1982. (23) Kránitz Gy.: Csemegekukorica-feldolgozás a Kecskeméti Konzervgyárban. Konzerv- és Paprikaipar, 1977, v.-, N° 2. p. 47–51. (24) Lazar, M. E., Lund, D. E. és Dietrich, W. C.: A new concept in blanching IQB. Food Technology, 1971, v.-, N° 7, p. 24-26. (25) Mészáros F.: A zöldségbetakarítás és előfeldolgozás gépesítése. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1984. (26) Monszpart E.-né és Nagy M.: Korrekciós számítás izoszörp refrakciójához. Konzerv- és Paprikaipar, 1981, v.-, N° 3, p. 86–87. (27) Móricz F.: Gyümölcsvelők sűrítése. Diplomamunka, Kertészeti Egyetem, Tartósítóipari Kar, Budapest, 1983. (28) Nazárova, A. I. és Fan-Jung, A.: Technologija Plodo-ovoscsüh Konszervev. Legkaja Prom., Moszkva, 1981. (29) Prohászka O.: A csiperkegomba konzervipari feldolgozásának lehetőségei. Diplomamunka, Kertészeti Egyetem, 1983. (30) Schobinger, U. (szerk.): Frucht- und Gemüsesäfte. Ulmer Verlag, Stuttgart, 1978, p. 153-174, 353-357. (31) Siemoneit, G.: Darstellung verschiedener Verfahren zum Klären und Haltbarmachen von Fruchtsäften. Confructa Studien, 1985, v.-, N°-, p. 44–94. (32) Simon I.: Szénsavas üdítőitalok. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1980. (33) Tancsev, Sz. Sz.: Antocianü b plodah i ovoscseh. Piscsevaja Prom., Moszkva, 1980. (34) Tóth M. és Erdélyi M.: Paradicsom-lényerési és lékezelési eljárások összehasonlító értékelése. Konzerv- és Paprikaipar, 1981, v.-, N° 3, p. 90-96. (35) Tóth M.: Hőkezeléssel tartósított gyermekételek. Kézirat, Budapest, 1983. (36) van Arsdel, W. B. és Copley, M. J.: Food Dehydration, 2nd Vol. The AVI Publishing Comp., Westport (Connecticut), 1964. (37) Vecser, A. Sz. és Jurcsenko, L. A.: Szidrü Jablocsnüje Igrisztüje Vina. Piscsevaja Prom. Moszkva, 1976. Irodalom 233 (38) Dörnyei J.: Pillanatoldódó élelmiszerek gyártása. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1981. (39) Ginzburg, A. Sz.: Szárítás az élelmiszeriparban. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1968. (40) Schuszter P.: Liofilezés. Hűtőipari Kézikönyv (szerk.: Beke Gy.). Mezőgazdasági Kiadó, 1978, p. 388–392. (41) Szabó Z., Imre L. és Csernátony-Hoffer A.: Szárítás az élelmiszergazdaságban. Szárítási Kézikönyv ( szerk.: Imre L.) Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974. p. 976-1097. (43) 36/2004. (IV. 26.) ESzCsM rendelet a különleges táplálkozási célú élelmiszerekről (44) 35/2004. (IV. 26.) ESzCsM rendelet a csecsemők és kisgyermekek számára készült feldolgozott gabona alapú élelmiszerekről és bébiételekről (45) A Bizottság 2006. december 19-i 1881/2006/EK rendelete az élelmiszerekben előforduló egyes szennyező anyagok felső határértékeinek meghatározásáról (46) Bakai, A (1987): Saccharin Functionality and Safety. Food technology, 41:117-118. (47) Barna M. (2005): Gyermekek táplálkozása. In.: Rodler I. (szerk.): Új tápanyagtáblázat. Medicina Könyvkiadó Rt., Budapest. (48) Garrow, J. S. et al. (2000): Human Nutrition and Dietetics. Churchil Livingstone, Edinburgh, London, New York, St. Louis, Sydney, Toronto. (49) Franta, R. (1986): Sweeteners: Consumtion Trends. Food Technology, 40: 112-113. (50) Magyar Élelmiszerkönyv 1-2-94/35 számú előírás. Az élelmiszerekben használható édesítőszerek (51) Miller, W. T. (1987): The Legacy of Cyclamate. Food technology, 41: 116. (52) Staff, A. (1989): Ingredients for Sweet succes. Food Technology, 43: 94-99. (53) Wolfhard, G. (1988): Sunett, egy sokoldalú édesítőszer. Élelmezési Ipar, XLII: 32-35. (54) Pap L. (1983): Gyümölcsporok előállítása. Élelmezési Ipar XXXVII. évf. 10. sz. 368–372. p. (55) Pap L. (1990) Eljárások az élelmiszerek vízelvonásos tartósítására. Élelmezési Ipar XLIV. évf. 2. sz. 46–50. p.