Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων

Δευτέρα 20 Ιουνίου 2011

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΙΣΟΘΕΡΜΩΝ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΣΕ ΣΙΤΑΛΕΥΡΟ ΣΤΟΥΣ 30 ºC & 40 ºC

ΡΙΖΟΣ ΘΩΜΑΣ

1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το νερό είναι ένας παράγοντας, ο οποίος επηρεάζει άμεσα την ποιότητα και την υφή των τροφίμων από το στάδιο της παραγωγής τους μέχρι τα στάδια την διανομής τους στην αγορά και της κατανάλωσης τους.

Η αλληλεπίδραση αυτή του νερού στα διάφορα τρόφιμα και στα συστατικά αυτών παρουσιάζει ενδιαφέρον:

Α) Στην επιλογή των καταλληλότερων συνθηκών ξήρανσης για την παραγωγή αφυδατωμένων προϊόντων.

Β) Στην επιλογή των επιθυμητών ιδιοτήτων των υλικών συσκευασίας για την αύξηση του χρόνου συντήρησης των τροφίμων.

Γ) Στην τάση αλλοίωσης των τροφίμων.

1.2 ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ (a_w)

Το νερό αποτελεί το κυριότερο και το σε μεγαλύτερη αναλογία συστατικό των τροφίμων. Η παρουσία του παίζει σημαντικό ρόλο στην σύσταση και τις ιδιότητες των τροφίμων και επηρεάζει άμεσα την δομή, την εμφάνιση και τον χρόνο διατήρησης τους. Είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών και συνεπώς όσο περισσότερο νερό περιέχει ένα τρόφιμο τόσο περισσότερο ευαλλοίωτο είναι. Για την διατήρηση λοιπόν των τροφίμων επιδιώκεται μερική ή πλήρης απομάκρυνση του. Το νερό ευνοεί τις διάφορες χημικές αντιδράσεις (ως διαλύτης των ενώσεων που συμμετέχουν στην αντίδραση, ως αντιδρών σώμα, ως προϊόν την αντίδρασης και ως ρυθμιστής της καταλυτικής ή ανασταλτικής ιδιότητας άλλων ενώσεων).

Γενικά το νερό χαρακτηρίζεται ως ¨ελεύθερο νερό¨ και ως ¨δεσμευμένο νερό¨. Ελεύθερο ή απόλυτης ενεργότητας είναι το νερό στην φυσική του κατάσταση. Το νερό στα τρόφιμα και στους ζώντες οργανισμούς βρίσκεται σε μικρότερο βαθμό δεσμευμένο. Ένα μέτρο του βαθμού δέσμευσης ή της διαθεσιμότητας του νερού στα διάφορα τρόφιμα είναι η ενεργότητα του νερού (a_w) η οποία ορίζεται από την σχέση:

a_w = p/p_o όπου: p = η μερική πίεση του ατμού του νερού στο δείγμα

p_o = η τάση ατμών του καθαρού νερού στην ίδια θερμοκρασία.

1.3 ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΝΕΡΟΥ

Όταν ένα στερεό έρθει σε επαφή με τον ατμό του νερού, μέρος του ατμού συγκρατείτε από το στερεό με μία διεργασία, η οποία ονομάζεται προσρόφηση (adsorption). Όλες οι επιφάνειες των στερεών ουσιών είναι πηγές ελκτικών δυνάμεων, διότι τα άτομα ή τα ιόντα τους είναι μονόπλευρα κεκορεσμένα. Απομένουν έτσι ελεύθερες μονάδες συγγένειας στις επιφάνειες ή διεπιφάνειες των στερεών οι οποίες μπορούν να συγκρατήσουν ισχυρά, ξένα άτομα ή μόρια άλλων ουσιών που βρίσκονται σε επαφή με αυτά. Η προσρόφηση λοιπόν είναι αποτέλεσμα αυτών των ελκτικών δυνάμεων.

Η διεργασία κατά την οποία τα μόρια του νερού δεν παραμένουν στην επιφάνεια του στερεού αλλά εισέρχονται μέσα στην δομή του στερεού ονομάζεται απορρόφηση (absorption), για να διακρίνεται από την προσρόφηση η οποία γίνεται στην επιφάνεια του στερεού.

1.4 ΙΣΟΘΕΡΜΟΙ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

Η προσροφητική συμπεριφορά ενός στερεού (τροφίμου) ως προς το νερό δίνεται γραφικά με τις ισόθερμους προσρόφησης. Οι ισόθερμοι προσρόφησης αποτελούν την γραφική παράσταση του περιεχομένου νερού στα τρόφιμα έναντι της πίεσης του νερού του ατμού σε σταθερή θερμοκρασία, a=f(p), (Τ = σταθερή). Η μελέτη της ισόθερμης προσρόφησης ενός τροφίμου δίνει χρήσιμες πληροφορίες για τις συνθήκες και την δυνατή διάρκεια συντήρησης, ξήρανσης ή αφυδάτωσης του τροφίμου.

1.4 α) Μέθοδοι προσδιορισμού των ισοθέρμων προσρόφησης του νερού

1) Σταθμικές μέθοδοι

Μανομετρικές μέθοδοι
Υγρομετρικές μέθοδοι και
Ειδικές μέθοδοι

1.5 ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΑΕΡΙΑ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ

Ο όρος ανάστροφη αέρια χρωματογραφία, αναφέρεται στην παραλλαγή εκείνη της αέριας χρωματογραφίας κατά την οποία η υπό μελέτη ουσία αποτελεί την στατική φάση της στήλης του αέριο χρωματογράφου ενώ γνωστές πρότυπες ουσίες διαβιβάζονται στην στήλη με την βοήθεια του φέροντος αερίου. Βασίζεται στην άμεση αλληλεπίδραση γνωστής πρότυπης ουσίας με το υπό εξέταση δείγμα και από τα χρωματογραφικά μεγέθη (χρόνος και όγκος συγκρατήσεως) αυτής εξάγονται συμπεράσματα για την φύση και εμμέσως για την σύσταση, την δομή και άλλες ιδιότητες του υπό εξέταση δείγματος.

2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η υγρασία στο σιτάλευρο είναι πολύ σημαντικός παράγοντας γιατί καθορίζει την καλή κατάσταση του προϊόντος. Το νερό που υπάρχει στο σιτάλευρο μπορεί να είναι λιγότερο ή περισσότερο διαθέσιμο προς αντίδραση ή χρήση από τους μικροοργανισμούς.

2.2 ΥΛΙΚΑ

Το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε ήταν σιτάλευρο. Παρακάτω δίνονται τα άλατα που χρησιμοποιήθηκαν.


ΑΛΑΣ	ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ

LiBr	7%
LiCl	11%
CH₃COOK	22%
MgCl₂.6H₂O	32%
K₂CO₃	42%
NaBr	57%
NaNO₂	64%
NaCl	75%
KCl	84%
K₂SO₄	97%

Πίνακας 1: Άλατα που χρησιμοποιήθηκαν

2. 1 ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

Θάλαμος σταθερής θερμοκρασίας 30ºC.
Θάλαμος σταθερής θερμοκρασίας 40ºC.
Φούρνος κενού
Δισκάκια ζυγίσεως από αλουμίνιο και γυαλί.
Σπάτουλα και λαβίδα
Ζυγός ακριβείας
Ειδικά κλειστά δοχεία τύπου Manson χωρητικότητας 1lt

2.4 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των ισόθερμων προσρόφησης του νερού ήταν η Σταθμική και χρησιμοποιήθηκε δείγμα ξηρού σιτάλευρου σε θερμοκρασίες 30ºC & 40Cº.

Αρχικά ξηράθηκε το σιτάλευρο σε φούρνο κενού στους 40Cº για 24 ώρες.
Σε ειδικά κλειστά δοχεία τύπου Manson χωρητικότητας 1lt τοποθετήθηκαν κεκορεσμένα διαλύματα αλάτων, τα οποία δίνουν γνωστές σχετικές υγρασίες, και αφέθηκαν για ορισμένο χρόνο ώστε να επέλθει η ισορροπία στο χώρο των δοχείων (Πίνακας 1).
Στη συνέχεια τοποθετήθηκε ποσότητα σιτάλευρου ίση με 0,5γρ. στα δοχεία ζυγίσεως εις διπλούν.
Τα δοχεία αυτά εισήχθησαν στα δοχεία τύπου Manson και κλείστηκαν καλά.
Η μία σειρά δειγμάτων τοποθετήθηκαν σε θάλαμο θερμοκρασίας 30ºC & η δεύτερη σειρά δειγμάτων σε θάλαμο θερμοκρασίας 40Cº.

Τα a και a_w για την κατασκευή των ισόθερμων προσρόφησης από την σταθμική μέθοδο υπολογίστηκαν ως εξής:

Το προσροφόμενο νερό a δίνεται από τον σχέση a=ΔΒ/ Β_{δείγματος} όπου:

ΔΒ είναι η διαφορά βάρους του δείγματος στην αρχή και στο τέλος του πειράματος για κάθε άλας
Β_{δείγματος} είναι το βάρος του δείγματος που ζυγίστηκε αρχικά

Η ενεργότητα νερού a_w υπολογίζεται από την σχετική υγρασία κάθε άλα

3 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Στους παρακάτω πίνακες 2 και 3, που αντιστοιχούν στις θερμοκρασίες 30^oC και 40^oC αντίστοιχα, παρουσιαζονται οι τιμές σχετικής υγρασίας και ενεργότητας νερού a_w των αλάτων, η αρχική και η τελική ζύγιση του δείγματος, η διαφορά βάρους ΔΒ του δείγματος στην αρχή και μετά την αποκατάσταση ισορροπίας για κάθε άλας και το προσροφημένο νερό a. Οι καμπύλες των ισόθερμων προσρόφησης του σιτάλευρου 70% στους 30^oC και 40^oC βρίσκονται στο σχήμα 3 και 4 αντίστοιχα και η συγκριτική ισόθερμος στο σχήμα 5.

ΑΛΑΣ	Σχετική Υγρασία	a_w	Αρχική ζύγιση (γρ.)	Τελική ζύγιση (γρ.)	ΔΒ (γρ.)	Προσροφημένο νερό
LiBr	7%	0,07	0,5096	0,5110	0,0014	0,0028
LiCl	11%	0,11	0,5004	0,5082	0,0078	0,0156
CH₃COOK	22%	0,22	0,4995	0,5204	0,0209	0,0418
MgCl₂.6H₂O	32%	0,32	0,5058	0,5329	0,0271	0,0536
K₂CO₃	42%	0,42	0,4984	0,5331	0,0347	0,0696
NaBr	57%	0,57	0,5049	0,5504	0,0455	0,0901
NaNO₂	64%	0,64	0,5001	0,5522	0,0521	0,1042
NaCl	75%	0,75	0,4989	0,5631	0,0642	0,1287
KCl	84%	0,84	0,5219	0,6017	0,0798	0,1529
K₂SO₄	97%	0,97	0,5030	0,6383	0,1353	0,2690

Πίνακας 2. Σιτάλευρο στους 30ºC.

Σχήμα 3. Καμπύλη Ισόθερμης Προσρόφησης Σιτάλευρου 70% στους 30^οC.

ΑΛΑΣ	Σχετική Υγρασία	a_w	Αρχική ζύγιση (γρ.)	Τελική ζύγιση (γρ.)	ΔΒ (γρ.)	Προσροφημένο νερό
LiBr	7%	0,07	0,5060	0,5245	0,0185	0,0366
LiCl	11%	0,11	0,5119	0,5214	0,0095	0,0186
CH₃COOK	22%	0,22	0,5021	0,5180	0,0159	0,0317
MgCl₂.6H₂O	32%	0,32	0,4938	0,5132	0,0194	0,0393
K₂CO₃	42%	0,42	0,5041	0,5413	0,0372	0,0738
NaBr	57%	0,57	0,5022	0,5373	0,0351	0,0699
NaNO₂	64%	0,64	0,5056	0,5495	0,0439	0,0868
NaCl	75%	0,75	0,5005	0,5559	0,0554	0,1107
KCl	84%	0,84	0,4928	0,5585	0,0657	0,1333
K₂SO₄	97%	0,97	0,5055	0,6183	0,1128	0,2232

Πίνακας 3. Σιτάλευρο στους 40ºC.

Σχήμα 4. Καμπύλη Ισόθερμης Προσρόφησης Σιτάλευρου 70% στους 40^οC.

Σχήμα 5. Συγκριτική Καμπύλη Ισόθερμης Προσρόφησης Σιτάλευρου 70% στους 30^οC και 40^οC.

3.1 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ.

Στα παραπάνω σχήματα 3 και 4 παρουσιάζονται οι καμπύλες ισόθερμης προσρόφησης σιγμοειδούς μορφής, αναμενόμενο αποτέλεσμα, που είναι χαρακτηριστικές της φυσικής προσρόφησης που ακολουθείται από πολυμοριακή επικάλυψη. Η προσρόφηση του νερού στο σιτάλευρο είναι φυσική προσρόφηση, κατά την οποία λαμβάνει χώρα πολυμοριακή κάλυψη του υλικό – τρόφιμου, καθώς και από την σύσταση του σιτάλευρου περιέχει 70% υδατάνθρακες (πολικά – υδρόφιλα μόρια) δίνει την χαρακτηριστική ισόθερμη σιγμοειδούς μορφής.

Στο επόμενο σχήμα (σχήμα 5) γίνετε μια συγκριτική παρουσίαση των καμπυλών ισόθερμης προσρόφησης του σιτάλευρου στους 30^οC και 40^οC. Από το σχήμα αυτό παρατηρούμε ότι μεγαλύτερη προσροφητική ικανότητα παρουσιάζει το σιτάλευρο στους 30^οC. Το γεγονός αυτό δικαιολογείται ως αποτέλεσμα της κινητικότητας των μορίων του νέρου. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία , τόσο αυξάνεται και η κινητικότητα των μορίων του νερού, που έχει ως αποτέλεσμα να μην ευνοείται η προσρόφηση του νερού από το αλέυρι. Μια άλλη παράμετρος που μπορεί να επηρεάζει είναι ότι μέχρι τους 30^οC επιτυγχάνεται μέγιστη απορρόφηση υγρασίας από το σιτάλευρο που έχει ως αποτέλεσμα το τρόφιμο να γίνεται λιγότερο υγροσκοπικό. Έτσι και με αύξηση της θερμοκρασίας δεν παρουσιάζεται και ανάλογη αύξηση της προσρόφησης.

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΣΕ ΦΡΟΥΤΑ ΚΑΙ ΛΑΧΑΝΙΚΑ

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΣΕ ΦΡΟΥΤΑ ΚΑΙ ΛΑΧΑΝΙΚΑ

1 γενικά.

Στην σύγχρονη εποχή η τάση στην διατροφή κινήται προς τρόφιμα όσο το δυνατόν πιο φυσικά, με ελάχιστη επεξεργασία ενώ η αύξηση των νωπών φρούτων στην επιλογή των καταναλώτών έχει αρχίσει να αυξάνεται. Η αποθήκευση των τροφίμων σε συσκευασίες με τροποποιημένη ατμόσφαιρα είναι το μεγαλύτερο επίτευγμα της τεχνολογίας της συντήρησης των τροφών με φυσική ποιότητα σε συνδυασμό με επιμήκυνση του χρόνου ζωής και αποθήκευσης.(1)

Έχουν γίνει πολλές μελέτες επί του θέματος και για πολλές δεκαετίες. Η συσκευασία σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα, (Modified Atmosphere Packaging, MAP) είναι μια από τις πιο επιτυχής τεχνικές συντήρησης των τροφίμων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλο εύρος γεωργικών αλλά και άλλων προϊόντων διατροφής.

Αυτός ο τρόπος λοιπόν συσκευασίας έχει εισχωρήσει και γνωρίζει μεγάλη εμπορική επιτυχία και στην συσκευασία των φρούτων και των λαχανικών. Με την γνώση που υπάρχει πάνω σ’ αυτό το αντικείμενο, οι τάσεις της συντήρησης κατευθύνονται προς τις τάσεις και τις απαιτήσεις των καταναλωτών.(1,2)

Αυτή η τεχνική οδηγείται προς την βελτίωση της συσκευασίας ελέγχοντας την ατμόσφαιρα που περικλείει, επιτυγχάνοντας με αυτόν τον τρόπο την διατήρηση και την διασφάλιση ποιότητας του τροφίμου που συσκευάζεται. Ο χρόνος και η θερμοκρασία είναι δείκτες της συσκευασίας που δείχνουν την διάρκεια ζωής ενός τροφίμου. Ελέγχοντας αυτές τις παραμέτρους μπορούμε να αυξήσουμε την ασφάλεια και να διατηρήσουμε όσο το δυνατό την ποιότητα του τροφίμου.

2 φρούτα και λαχανικά σε MAP.

Η συσκευασία των φρούτων και των λαχανικών σε MAP αναφέρεται στην τεχνική η οποία ρυθμίζει την συγκέντρωση των παραγόμενων αερίων από την αναπνοή των τροφίμων (Ο2 και CO2), μέσα σε πολυμερικές μεμβράνες ρυθμίζοντας τα επίπεδα τους.

Στην πράξη είναι πολλές φορές δύσκολο να δημιουργηθεί μια ατμόσφαιρα χαμηλού Ο2 και αυξημένο CO2. με αυτόν τον τρόπο όμως επηρεάζεται ο μεταβολισμός των φρούτων και των λαχανικών που συσκευάζονται σε τέτοις ελεγχόμενες συνθήκες, μειώνοντας επίσης και την δραστηριότητα των μικροοργανισμών. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την επιμήκυνση του χρόνου ζωής τους και της αποθήκευσης.

Για κάποια προϊόντα είναι δύσκολο να τροποποιήσεις την συγκέντρωση των αερίων, αλλάζοντας όμως την συγκέντρωση του Ο2 αυτόματα μεταβάλλεται και η συγκέντρωση του CO2. επίσης η συντήρηση και συσκευασία σε ΜΑΡ επηρεάζει την κατακράτηση υγρασίας, γεγονός που μπορεί να έχει πολύ θετικότερα αποτελέσματα στην συντήρηση από ότι ο έλεγχος των αερίων από μόνος του.

Η συσκευασία σε ΜΑΡ αρχικά εκτιμήθηκε στα μέσα προς τα τέλη της δεκαετίας του 1940 για την ικανότητα της να μειώνει την συγκέντρωση του Ο2 σε σημαντικά επίπεδα μειώνοντας έτσι και την αλλοίωση των μήλων.(1)

Τελευταία έχουν αναπτυχθεί διάφορα πολυμερή υλικά συσκευασίας που χρησιμοποιούνται στην τεχνική ΜΑΡ. Οι ιδιότητες αυτών έχουν εξελιχτεί αρκετά δίνοντας πλέον μια ποικιλία ιδιοτήτων, όπως, διαπερατότητα στα αέρια και υγρασία, ελαστικότητα, αντοχή στο όριο θραύσης κτλ. Που κάνουν την χρήση της συσκευασίας ΜΑΡ να είναι πλέον εύκολα εφικτή.

Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι εκτός από την ιδιότητα της συσκευασίας ΜΑΡ, να αυξάνει τον χρόνο αποθήκευσης και τον χρόνο ζωής των φρούτων και των λαχανικών, έχει επίσης και θετική επίδραση στην μείωση την ανεπιθύμητων επιδράσεων. Σε περιπτώσεις μεγάλης μείωσης του περιεχόμενου Ο2 από την συσκευασία, ευνοούνται ζυμώσεις και παραγωγή ανεπιθύμητων οσμών(7). Παρόμοια προσβολή μπορεί να υπάρξει σε περίπτωση αυξημένης συγκέντρωσης CO2. έχουν δημοσιευτεί από διάφορες μελέτες μια ποικιλία συγκεντρώσεων CO2 και O2 για έναν αριθμό φρούτων και λαχανικών.

Παρακάτω αναφέρονται κάποιες τιμές για τα όρια Ο2 σε εκατοστιαία αναλογία πάνω από τις οποίες μπορεί να προκληθεί αλλοίωση ε τρόφιμα που διατηρούνται σε τυπικές θερμοκρασίες.(4,8,10)

Πίνακας 1

Ο2(%)	τρόφιμα
<0,5	Κομμένα φυλλώδη λαχανικά, κατεψυγμένα μαρούλια, σπανάκι, μπρόκολο και μανιτάρια
1,0	Τεμαχισμένα μήλα, λαχανάκια Βρυξελλών, βολβοί κρεμμυδιών, βερίκοκο, αβοκάντο, μπανάνα
1,5	Τα περισσότερα μήλα, απίδια
2,0	Ολόκληρα και τεμαχισμένα καρότα, φράουλες, κουνουπίδι, σέλερι, καυτερές πιπεριές, τάματα, ελιά
2,5	Λάχανο, βατόμουρα
3,0	Τεμαχισμένο πεπόνι, γκρέιπ φρουτ
4,0	Τεμαχισμένα μανιτάρια
5,0	Αρακάς, λεμόνι, λάϊμ, πορτοκάλι
10	Ασπάραγος
14	Κάποια πορτοκάλια

Στην συνέχεια αναφέρονται και τιμές CO2 σε (KPa), πάνω από τις οποίες τα αντίστοιχα φρούτα και λαχανικά παρουσιάζουν αλλοιώσεις που έχουν ως συνέπεια την μείωση του χρόνο ζωής τους:

Πίνακας 2

CO2 (KPa)	τρόφιμα
2	Μαρούλι, απίδι,
3	Αγκινάρα, τομάτα
5	Μήλα, βερίκοκο, κουνουπίδι, σταφύλι, ελιά, πορτοκάλι, ροδάκινο, πατάτα
7	Μπανάνα, αρακάς, ακτινίδιο
8	Παπάγια
10	Ασπάραγους, λαχανάκια Βρυξελών, σέλερι, γκρέϊπ φρουτ, λεμόνι, μάγκο, νεκταρίνι, ανανάς, γλυκό καλαμπόκι
15	Αβοκάντο, μπρόκολο, δαμάσκηνο
20	Μανιτάρια
25	Μαύρα και μπλε βατόμουρα, φράουλες

Η σύνθεση της εσωτερικής τροποποιημένης ατμόσφαιρας προκύπτει από την αλληλεπίδραση ενός αριθμού παραγόντων που περιλαμβάνει, την διαπερατότητα της συσκευασίας, την αναπνοή των φρούτων και των λαχανικών και βέβαια από το περιβάλλον που βρίσκεται το συσκευασμένο τρόφιμο. Η κατασκευή των υλικών αυτών γίνετε έτσι ώστε να ικανοποιούνται αυτές οι ανάγκες καθώς επίσης, και να προσαρμόζονται ανάλογα με τις ιδιότητες του τροφίμου που πρόκειται να συσκευαστεί. Παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψιν κατά την επιλογή του κατάλληλου υλικού συσκευασίας είναι, εκτός των παραπάνω και ο χρόνος που πιθανολογείται ότι θα μείνουν τα τρόφιμα σε υλικά συσκευασίας καθώς και η εκτιμούμενη θερμοκρασία διακίνησης και αποθήκευσης των τροφίμων. Όλα τα παράπάνω περί επιλογής του κατάλληλου υλικού για την συσκευασία πρέπει πρώτα απ’ όλα να ακολουθούν τις διατάξεις του νόμου περί συσκευασίας τροφίμων.

Το περιβάλλον της συσκευασίας είναι δυνατόν να ρυθμίζεται σε ιδανικές συνθήκες. Εκτός όμως από το γεγονός αυτό που είναι γνωστό και ρυθμιζόμενο, υπάρχουν και κάποιοι άλλοι παράγοντες που είναι άγνωστοι και αφορούν τα φρούτα και τα λαχανικά. Το είδος του προϊόντος η καλλιέργεια, οι παραδοσιακές τεχνικές, η πορεία της ανάπτυξης, ο χειρισμός της συγκομιδής και η πρό της συγκομιδής περίοδος είναι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την απάντηση του τροφίμου στο περιβάλλον της συσκευασίας. Στην βιομηχανία όλοι αυτοί παράγοντες ρυθμίζονται με έγχυση αερίου μέσα στην συσκευασία πριν το οριστικό κλείσιμο της, δημιουργώντας έτσι συνθήκες που μειώνουν τις ανεπιθύμητες μεταβολές. Κάθε ένας παράγοντας μπορεί να εξετάζεται ξεχωριστά για την καλύτερη κατανόηση της επίδρασης που έχουν στο τελικό αποτέλεσμα.

ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΗΣ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ

Η συσκευασία MAP χρησιμοποιείται για την συσκευασία ζωντανών φυτικών ιστών, τα οποία μέσω αυτής τοποθετούνται σε περιβάλλον που διαχωρίζεται από το περιβάλλον με μεμβράνη που εμποδίζει την ελεύθερη μεταφορά αερίων της συσκευασίας με το περιβάλλον. Για την μείωση του Ο2 και την αύξηση του CO2 που προκύπτει από την αναπνοή των φυτικών ιστών, δημιουργούνται στην μεμβράνη οδοί που βελτιώνουν την κίνηση των αερίων μέσα και έξω από την συσκευασία. Τα επίπεδα του Ο2 και του CO2 είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της αναπνευστικής λειτουργίας και της διαπερατότητας του φύλου συσκευασίας.

Υπάρχουν δύο είδη μεμβρανών που χρησιμοποιούνται στην συσκευασία με MAP. Η πρώτη είναι αυτή που χρησιμοποιεί πολυμερική συνεχή μεμβράνη που ελέγχει την κίνηση του O2 και του CO2 δια μέσω της συσκευασίας. Η δέτερη είναι αυτή που χρησιμοποιεί διάτρητες μεμβράνες (με τρύπες ή μικροπόρους) ως μέσω για την μεταφορά των αερίων.

Συνεχής πολυμερική μεμβράνη: σε αυτήν την κατηγορία μεμβρανών ανήκουν αυτές που η μεταφορά των αερίων μέσα και έξω από την μεμβράνη γίνεται βάση της διαφοράς των συγκεντρώσεων των αερίων στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Σταθερά επίπεδα Ο2 και CO2 επιτυγχάνονται όταν η συγκέντρωση του O2 είναι σταθερή, ενώ η ποσότητα του CO2 από τα φρούτα και τα λαχανικά είναι ίση με το ποσό του CO2 που διαπερνά την μεμβράνη και αποβάλλεται από την συσκευασία. Αυτή είναι μια κατάσταση ισορροπίας που συμβαίνει μόνο όταν ο αναπνευστικός ρυθμός είναι σταθερός.

Διάτρητες (πορώδεις) μεμβράνες: ο ρυθμός κίνησης των αερίων των μεταξύ των διάτρητων μεμβρανών είναι το άθροισμα των αερίων που διαχέονται μέσα στην συσκευασία και της διαπερατότητας δια μέσω της πολυμερικής μεμβράνης. Η ολική διάχυση του αερίου μέσω της των πόρων είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή που γίνεται από την πολυμερική μεμβράνη(14). Η έξοδος των αερίων δια μέσω των της πορώδους μεμβράνης όπως είναι αναμενόμενο είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρείται στις συνεχής μεμβράνες. Παράδειγμα, 1 mm μεμβράνης LDPE πάχους 0,0025 mm έχει σχεδόν την ίδια διαπερατότητα σε αερίου με ½ m2 συνεχούς μεμβράνης. Από αυτό γίνεται κατανοητό ότι για τρόφιμα που απαιτούν αρκετό οξυγόνο στην συντήρηση τους, απαιτούν πορώδεις μεμβράνες για την συσκευασία τους.

Ιδιότητες αποβολής των αερίων από μεμβράνες συνεχούς και πορώδους κατασκευής.

Η σχετική διαπερατότητα του Ο2 και CO2 διαφέρει σημαντικά, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, μεταξύ των δύο παραπάνω υλικών. Αυτό όμως προκύπτει από τις διαφορετικές ιδιότητες των αερίων ως προς την έξοδο τους. Σε μεμβράνες συνεχούς πολυμερούς, η διαπερατότητα του του CO2 είναι 8/2 σε σχέση με αυτή του Ο2. σε συνθήκες ισορροπίας τότε, με παραγωγή σταθερού ποσού Ο2 από το προϊόν και CO2 ( ιδανική υπόθεση αν δεν λαμβάνει μέρος κάποια ζύμωση), το κλάσμα του Ο2 θα είναι υψηλότερο από αυτό του CO2.

Θερμοκρασία

Η θερμοκρασία είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας στον σχεδιασμό της συσκευασίας. Αυτό αορά και τις δύο περιπτώσεις (πορώδεις και συνεχείς). Υπάρχου όμως και διαφορές στην απάντηση των δύο αυτών τύπων υλικών στην θερμοκρασία. Η διαπερατότητα του O2 και του CO2 των συνεχών μεμβρανών αυξάνεται πάρα πολύ με την θερμοκρασία, ενώ η διάχυση των αερίων δια μέσω των πόρων παρουσιάζει δυσκολία στις αλλαγές της θερμοκρασία. Για παράδειγμα η διαπερατότητα του Ο2 μέσω LDPE μπορεί να αυξηθεί μέχρι και 200% για θερμοκρασίες από 0-15oC, εν΄ώ η εξαγωγή των αερίων δια μέσω των πόρων αυξάνεται κοντά στο 11%, στο ίδιο εύρος θερμοκρασιών.

Υλικά: για την συσκευασία και την επίτευξη των απαραίτητων συνθηκών επιλέγεται χαμηλής πυκνότητας πολυεθυλένιο (Low Density Polyethylene, LDPE) (5,9)

ΒΙΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Hardenberg, R.E., A.E. Watada and C.Y. Wang. 1986. The commercial storage of fruits, vegetables and florist and nursery stocks. USDA Handbook 66 (revised). Washington, D.C. GPO.

2. D. S. Jayas and S. Jeyamkondan, 2001 Modified Atmosphere, Storage of Grains Meats Fruits and Vegetables.

3. Nazir Mir and Randolph M. Beaudry, Modified Atmosphere Packaging

4. Beaudry, R.M. 2000. Responses of horticultural commodities to low oxygen: limits to the expanded use of modified atmosphere packaging HortTechnology 10:491-500.

Beaudry, R.M. and C.D. Gran. 1993. Using a modified atmosphere packaging - approach to answer some postharvest questions: Factors affecting the lower oxygen limit. Acta Hort. 362:203-212.

Cameron, A.C., B.D. Patterson, P.C. Talasila and D.W. Joles. 1993. Modeling the risk in modified atmosphere packaging: A case for sense-and-respond packaging. In: G. Blanpied, J. Bartsch and J. Hicks (eds), Proc. 6, Int'l Contr. Atmos. Res. Conf., NRAES-71, Cornell Univ., Ithaca NY, pp. 95-102.

7. Kays, S.J. 1997. Postharvest physiology of perishable plant products. Van Nostrand Reinhold, NY.

8. Kupferman, E. 1997. Controlled atmosphere storage of apples. In: E.J. Mitcham (ed) Apples and Pears.

9. Kader, A.A., D. Zagory and E.L. Kerbel. 1989. Modified Atmosphere Packaging of fruits and vegetables.

10. Gorny, J.R. 1997. A summary of CA and MA requirements and recommendations for fresh-cut (minimally-processed) fruits and vegetables. In: J. Gorny (ed) Fresh-cut fruits and vegetables and MAP. Postharvest Hort. Series No. 19, Univ. Calif., Davis CA, CA'97 Proc. 5:30-66.

11. Richardson, D.G. and E. Kupferman. 1997. Controlled atmosphere storage of pears. In: E.J. Mitcham (ed). Apples and pears. Postharvest Hort. Series No. 16, Univ. Calif., Davis CA, CA'97 Proc. 2:31-35.

12. Saltveit, M.E. 1997. A summary of CA and MA recommendations for harvested vegetables. In: M.E. Saltveit (ed) Vegetables and ornamentals. Postharvest Hort. Series No. 18, Univ. Calif., Davis CA, CA'97 Proc. 4:98-117.

13. Beaudry R.M., A.C. Cameron, A. Shirazi and D.L. Dostal-Lange. 1992. Modified Atmosphere Packaging of blueberry fruit: Effect of temperature on package O2 and CO2

. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 117:436-441.

14. Fishman, S., V. Rodov and S. Ben-Yehoshua. 1996. Mathematical model for perforation effect on oxygen and water vapor dynamics in modified atmosphere packages. J. Food Sci. 61:956-961

15. Beaudry R.M., A.C. Cameron, A. Shirazi and D.L. Dostal-Lange. 1992. MAP of blueberry fruit: Effect of temperature on package O2 and CO2. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 117:436-441.

16. Cameron, A.C., B.D. Patterson, P.C. Talasila and D.W. Joles. 1993. Modeling the risk in MAP: A case for sense-and-respond packaging In: G. Blanpied, J. Bartsch and J.

17. Lakakul, R., R.M.and R.J. Hernandez. 1999. Modeling respiration of apple slices in MAP packages. J. Food Sci. 64:105-110.

ΑΕΡΙΟΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΛΑΣΤΙΚΟΠΟΙΗΤΩΝ ΣΕ ΤΡΟΦΙΜΑ

ΑΕΡΙΟΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ
ΠΛΑΣΤΙΚΟΠΟΙΗΤΩΝ ΣΕ ΤΡΟΦΙΜΑ

Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

(α) Εισαγωγή

Οι πλαστικοποιητές είναι οργανικοί εστέρες με υψηλό σημείο ζέσεως οι οποίοι όταν προστίθενται στα πολυμερή τροποποιούν (βελτιώνουν) κάποιες φυσικές και μηχανικές ιδιότητες τους. Αυξάνουν την ευκαμψία, την ικανότητα έκτασης (elongation), την ελαστικότητα και την ευκολία μηχανικής κατεργασίας (processibility) των πολυμερών.

Η πλαστικοποίηση ενός πολυμερούς συνίσταται σε μια ελεγχόμενη ελάττωση των δυνάμεων έλξεως μεταξύ των μοριακών αλυσίδων. Η έκταση της πλαστικοποιητικής ενέργειας εξαρτάται μερικώς από τη μοριακή δομή του πολυμερούς και μερικώς από τη μοριακή δομή του πλαστικοποιητή. Γενικά οι πλαστικοποιητές είναι πολικά μόρια. Όσο ισχυρότερες είναι οι συνδετικές δυνάμεις μεταξύ των πολυμερικών αλυσίδων τόσο μεγαλύτερη πολικότητα πρέπει να έχει ο πλαστικοποιητής. Οι πλαστικοποιητές έλκονται από τις πολικές ομάδες της αλυσίδας του πολυμερούς και αντικαθιστούν δεσμούς πολυμερούς-πολυμερούς με δεσμούς πολυμερούς-πλαστικοποιητή.

(β) Παραγωγή πλαστικοποιητών

Το μεγαλύτερο ποσοστό των παραγόμενων πλαστικοποιητών (-80%) χρησιμοποιούνται για την πλαστικοποίηση του πολυβινυλοχλωριδίου (PVC). Για εφαρμογές στα τρόφιμα ο περισσότερο ευρέως χρησιμοποιούμενος πλαστικοποιητής για το PVC είναι ο DEHA (δι-2-αιθυλο-εξυλο-αδιπικός) εστέρας. Άλλοι πλαστικοποιητές με αρκετές εφαρμογές είναι το εποξειδωμένο σογιέλαιο (ESBO), ο ακετυλο-τριβουτυλο-κιτρικός εστέρας (ATBC), ο διβουτυλοσεβακικός (DBS) κ.α.

(γ) Τοξική δράση των πλαστικοποιητών

Οι πλαστικοποιητές (πολικά μόρια) παρουσιάζουν αυξημένη διαλυτότητα στο λίπος των τροφίμων, το οποίο αποτελείται κυρίως από τριγλυκερίδια (πολικά μόρια), με αποτέλεσμα να μεταφέρονται από τα πλαστικά συσκευασίας στα συσκευασμένα τρόφιμα (όμοια διαλύουν όμοια), ιδίως σε εκείνα με αυξημένη λιποπεριεκτικότητα.

Το παραπάνω είναι ιδιαίτερα ανησυχητικό δεδομένου ότι υπάρχουν σοβαρές ενδείξεις τοξικότητας των πλαστικοποιητών. Αναφέρεται ότι ο πλαστικοποιητής DEHP (δι-2αιθυλο-εξυλο-φθαλικός) εστέρας, ανιχνεύθηκε στο συκώτι, τη σπλήνα, τους πνεύμονες και στο λίπος του υπογαστρίου ασθενών που είχαν δεχτεί μεταγγίσεις αίματος αποθηκευμένου σε πλαστικοποιημένες σακούλες PVC. Βρέθηκε ότι ο DEHP προκαλεί σε πειραματόζωα συγκόλληση των αιμοπεταλίων με αποτέλεσμα θρόμβωση και τελικά το θάνατο, καθώς και αναστολή της δράσης ηπατικών ενζύμων. Τα αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι οι μεταβολίτες του DEHP και κυρίως ο ΜΕΗΡ (μονο-2αιθυλο-εξυλο-φθαλικός)

εστέρας, είναι περισσότερο τοξικοί από αυτόν. Παρόμοιες ενδείξεις υπάρχουν για τον DEHA. Μια έρευνα σε ποντίκια στα οποία χορηγήθηκαν υψηλά επίπεδα

DEHA για 2 χρόνια έδειξε αυξημένη τάση για ηπατικούς όγκους ενώ παρόμοιες ανωμαλίες στο συκώτι παρατηρήθηκαν σε αρουραίους που τους χορηγήθηκε DEHA για μικρό χρονικό διάστημα.

Λόγω των παραπάνω έχουν θεσπιστεί ανώτατα επιτρεπόμενα όρια για τη μεταφορά κάποιων πλαστικοποιητών στα τρόφιμα (για τον DEHA το όριο είναι 18 mg/kg τροφίμου) ενώ για άλλους η έρευνα είναι ακόμη σε εξέλιξη.

Β. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

Σκοπός

Προσδιορισμός της μεταφερόμενης ποσότητας των πλαστικοποιητών, λόγω της τοξικότητάς τους, στα συσκευασμένα τρόφιμα καθώς και των παραμέτρων που την επηρεάζουν.

Πείραμα μεταφοράς

Παραλληλόγραμμες λωρίδες μεμβρανών PVC περιτυλίγονται σε ανοξείδωτο μεταλλικό πλέγμα και ακολουθεί θερμοσυγκόλληση. Ο συνδυασμός μεμβράνη-πλέγμα τοποθετείται σε γυάλινο βάζο που περιέχει ελαιόλαδο. Λόγω της θερμοσυγκόλλησης εξασφαλίζεται η επαφή του ελαιολάδου μόνο με τη μία πλευρά της μεμβράνης (one side contact). Το μεταλλικό πλέγμα χρησιμοποιείται για να διατηρείται η μεμβράνη τεντωμένη και να επιτυγχάνεται έτσι καλύτερη επαφή με το ελαιόλαδο.

Μέθοδος ανάλυσης DEHA σε ελαιόλαδο

Σαπωνοποίηση: Με τη σαπωνοποίηση ο αδιπικός εστέρας διασπάται σε αδιπικό οξύ και 2-αιθυλο-1-εξανόλη.
Απόσταξη με υδρατμούς: Με την απόσταξη με υδρατμούς απομακρύνεται η εξανόλη από όλα τα λιπαρά συστατικά και μεταφέρεται στην υδατική στοιβάδα.
Εκχύλιση με διαιθυλαιθέρα: Η 2-αιθυλο-1-εξανόλη μεταφέρεται στην αιθερική στοιβάδα και διαχωρίζεται από το νερό.
Αεριογρωματογραφίκή ανάλυση: Μετά από εξάτμιση του αιθέρα και επαναδιάλυση αυτού σε CS₂ το διάλυμα που προκύπτει χρησιμοποιείται για αεριοχρωματογραφική ανάλυση, με χρήση πρότυπης καμπύλης που προκύπτει από διαλύματα γνωστής συγκέντρωσης 2-αιθυλο-1-εξανόλης σε CS₂.

Αεριοχρωματογραφική ανάλυση DEHA

Το αλκοολικό συστατικό που προέκυψε από τη σαπωνοποίηση του DEHA (2-αίθυλο-1-εξανόλη), προσδιορίστηκε κάτω από τις ακόλουθες συνθήκες:

Συσκευή: Αέριος χρωματογράφος Varian 3700 με διπλό ανιχνευτή ιονισμού φλόγας
Στήλη: Από αλουμίνιο, μήκους 1,90 m και εσωτ. Διαμέτρου 6,35mm. Η στατική φάση είναι10% SE-30, προσροφημένη σε αδρανές υλικό:Anachrom ABS, 60-80 Mesh
Θερμοκρασίες: Στήλης: 165˚C

Εκχυτή: 220˚C

Ανιχνευτή: 220˚C

Φέρον αέριο: Άζωτο υψηλής καθαρότητας (99,999%)
Ροή φέροντος αερίου: 40ml/min
Μικροσύρριγγα υγρού: 10μl
Ποσότητα δείγματος: 1μl

Επεξεργασία αποτελεσμάτων

Αρχικά υπολογίστηκαν οι τιμές του y, που ισούται με το γινόμενο του εμβαδού επί την ευαισθησία του χρωματογράφου. Ενώ όπου x είναι η συγκέντρωση της εξανόλης σε ng/μl CS₂

Στη συνέχεια εφαρμόστηκε η μέθοδος των ελάχιστων τετραγώνων για να υπολογισθεί η συγκέντρωση του άγνωστου διαλύματος. Από τη γραφική προέκυψε ότι η εξίσωση της ευθείας είναι:

y = 617,77 × x + 485237

Με βάση την παραπάνω εξίσωση για y = 69285500  x = 111368,73 ng εξανόλης/ μl CS_2.

Με τις κατάλληλες αναγογές προέκυψε τελικώς ότι η συγκέντρωση της εξανόλης είναι 133,64×10³ mg/l. Επειδή 1 μόριο πλαστικοποιητή δίνει 2 μόρια εξανόλης, η συγκέντρωση του πλαστικοποιητή στο διάλυμά μας θα είναι 66,82×10³ mg/l. Η τιμή αυτή αντιστοιχεί σε ποσοστό ανάκτησης 75%, άρα στα 100% έχουμε 89,09×10³ mg/l, τιμή η οποία βρίσκεται πολύ υψηλότερα από το ανώτερο επιτρεπόμενο όριο που είναι 18 mg DEHA/l.

Διαιτολογία