Збереження їжі високим тиском

Вступ

обробка високим тиском (ГЕС: обробка високим тиском), також звана " Паскалізація ", Це процес подачі тиску на рідину, в яку занурюється продукт, що цікавить. Цей тиск може досягати атмосферного тиску в 6000 разів.

Обробка їжі під високим тиском також називається " холодна пастеризація ". Це допомагає продовжити термін придатності продуктів, зберігаючи при цьому їх основні харчові та органолептичні властивості.

Багато переваг цього процесу були високо оцінені та згадані: деградація бактеріальної флори, відсутність модифікації вітамінів, незначна зміна кольору та смаку. Отже, така обробка є альтернативою процесу термічної пастеризації.

Тиск: визначення

Коли сила діє на поверхню, генерований ефект виражається часткою інтенсивності цієї сили на одиницю площі. Цей коефіцієнт називається тиском.

Тиск (у паскалях) = Сила (у Ньютонах)/Площа (у м 2)

У Міжнародній системі одиниць (S.I) тиск виражається в паскалях (Па): 1 Па = 1 Нм -2. Існують і інші одиниці тиску, найпоширенішими є атмосфера (атм), бар і "міліметр ртутного стовпа".

На рівні моря середній тиск дорівнює 760 мм рт. Ст., Або 1013 мілібар (мбар): це представляє атмосферний тиск. Цей тиск зменшується з висотою.

Історія високого тиску

Хоча перші дослідження, що доводять ефективність лікування харчовими продуктами високого тиску, відносяться до кінця 19 століття (робота Ренарда в 1884 році, Роджера в 1885 році та Хайте в 1899 році), перші пасхальні харчові продукти не могли побачити день, ніж у 1990 р. В Японії. Це були деякі відносно кислі продукти, такі як напої та джеми. Потім японці урізноманітнили продукти, що знаходяться під тиском (фруктові соки, м'ясо, риба, рисові коржі, яловича шинка, саке тощо), а також асортимент переробних машин.

Згодом процес перетнув японські кордони, і інші країни взялися за цю нову технологію. У 2001 році Європейська Комісія дозволила продавати пастеризовані фруктові препарати, виготовлені методом пастеризації під високим тиском (Рішення 2001/424/ЄС). Потім ми побачили появу нових продуктів: у Франції свіжовичавлений апельсиновий сік компанії Ulti-Fruit компанії Pernod Ricard та в Іспанії нарізаний нарізаний варений окіст, який продає компанія Espuña.

В Америці ми також спостерігали появу деяких продуктів під тиском, таких як гуакамоле, що продається компанією Avomex, та сирих устриць з Motivatit.

Збереження високого тиску зараз представлено майже на всіх континентах, але прогрес Японії залишається незаперечним. Це більше розглядається не як «примха», а як процес, який справді має своє місце в харчовій промисловості.

Високий тиск та збереження їжі

Вплив високого тиску на збереження їжі в основному зумовлений зміною структури клітинних складових, зокрема білків та клітинних мембран.

Третинна структура білків модифікується при тиску вище 200 МПа. Вище цього значення впливає головним чином четвертинна структура білків. Безпосереднім наслідком денатурації білків є втрата їх біологічної активності.

Високий тиск також спричиняє зміни в клітинних мембранах, які є однією з основних причин смертності від бактерій, морфологія клітин, що призводить до подовження клітин, втрати руху мікроорганізмів, приречених рухатися, та сплески певних внутрішньоклітинних вакуолей.

Тиск також відіграє певну роль у забезпеченні енергією клітин, оскільки впливає на біохімічні реакції, що відповідають за виробництво енергії. Це також може впливати на певні молекулярні реакції, такі як експресія генів та синтез білка від 30 до 50 МПа.

Вплив високого тиску на мікроорганізми

Різні дослідження показали, що високий тиск здатний знищити більшість мікроорганізмів. Але це залежить від амплітуди тиску, часу його застосування, способу його застосування (безперервного або фрагментованого), рН середовища, типу мікроорганізмів і, нарешті, температури обробки (позитивної чи негативної).

Потім обробка високим тиском дає змогу пастеризувати різні продукти при низькій температурі і, таким чином, збільшити термін їх зберігання, зберігаючи свої характеристики, роблячи їх схожими на свіжі продукти. Оптимізацію цього процесу можна також здійснити за допомогою комбінованих процедур (тиск-температура, тиск-рН тощо).

Кінетика знищення мікроорганізмів високим тиском, як правило, може бути виражена наступною формулою:

На малюнку 3 наведено приклад кінетики руйнування Listeria monocytogenes під різним тиском.

Взагалі, стійкі до температури мікроорганізми також стійкі до тиску: дріжджі та цвілі менш стійкі, ніж бактерії; спороносні форми більш стійкі, ніж вегетативні, а бактерії Gram + стійкіші, ніж Gram-. Крім того, наявність цукрів і білків на зовнішній поверхні клітин підвищує стійкість мікроорганізмів до високого тиску.

Дріжджі та цвіль інактивуються під тиском від 200 до 300 МПа. Більшість спор дріжджів або цвілі легко інактивуються під тиском 400 МПа.

Більшість бактерій у вегетативній формі інактивуються під тиском від 400 до 600 МПа. З іншого боку, спори бактерій витримують тиск більше 1000 МПа. Тим не менше, обробка від 50 до 300 МПа може спричинити проростання суперечка. Таким чином, процес мінімізації виживання спор складається з помірного першого тиску для проростання та набагато більшого другого для їх інактивації.

Вплив високого тиску на ферменти

Вплив високого тиску на ферменти може бути позитивним або негативним. Це позитивно, коли високий тиск дозволяє ферментам дезактивуватися; і це негативно, коли високий тиск активує ферменти замість того, щоб їх деактивувати.

Негативний ефект (активація ферментів) спостерігається при застосуванні високого тиску близько 100 МПа. Дійсно, цей діапазон високого тиску не здатний денатурувати складові білки ферментів. З іншого боку, він може вводити ферменти та їх субстрати в контакт, модифікуючи мембрани, що їх розділяють.

Позитивний ефект (дезактивація ферментів) спостерігається при застосуванні високого тиску вище 100 МПа. Дійсно, цей діапазон тиску змінює третинну та/або четвертинну структуру складових білків ферментів, що робить їх неактивними.

Методи паскалізації

Техніка герметизації (або паскалізації) полягає у наданні тиску на рідину, що містить продукти, що піддаються обробці. Стисливість рідини, що передає тиск, низька. Часто використовуваною рідиною є вода. Це призводить до назви "високий гідростатичний тиск".

Продукт укладений у свою торгову упаковку (часто це водонепроникний та гнучкий мішок), в якому зроблено вакуум, а потім занурено під воду. Тиск, який застосовується, є ізостатичним (він однаковий у всіх напрямках простору) у всіх точках корпусу і, отже, виробу. Стиснувшись таким чином, виріб може повернутися до своєї первісної форми при зниженні тиску. Діапазон високих тисків варіюється від декількох десятків МПа (мегапаскалей) до 1 ГПа (гігапаскалей).

Цей процес має наступні переваги:

обробка високим тиском відбувається при температурі нижче 100 ° C і, як правило, навіть при кімнатній температурі,
ця обробка вимагає набагато менше енергії, ніж більшість інших систем збереження,
у продукті немає градієнта тиску, оскільки передача цього тиску відбувається миттєво, на відміну від термічної обробки.

Обладнання складається з корпусу, стійкого до тиску, контуру "високого тиску", зовнішнього насоса для стиснення рідини, блоку управління та нагрівального або охолоджувального пристрою.
На даний момент доступні два типи компресій: "пряме" та "непряме" стиснення.

Пряме стиснення

У системі "прямого" стиснення (рис. 5) тиск створюється безпосередньо всередині корпусу, стискаючи поршень проти контактуючого з ним середовища. Рідина, таким чином, вектор тиску, надходить під низьким тиском у корпус; тоді поршень дає можливість генерувати тиск. Перевагою цього методу є швидке досягнення високого тиску, але тим не менше він залишається обмеженим корпусами малого діаметру через проблеми з ущільненням.

Непряме стиснення

Друга можливість - це «непряме» стиснення. У цьому випадку насос високого тиску надсилає рідину, що нагнітається, у закриту камеру (рис. 6). Цей метод найпоширеніший у галузях промисловості.

Застосування процесу в харчовій промисловості

Використання високого тиску є альтернативою звичайним термічним обробкам для знищення мікроорганізмів. Цей процес продовжує стабільність зберігання продуктів, зберігаючи харчові та сенсорні властивості їжі.

Нормативні аспекти

Європейське законодавство щодо продуктів, що обробляються високим тиском в агропродовольчій галузі, базується на Регламенті ЄС 258/97, який набув чинності 15 травня 1997 р. Він вводить до будь-якого маркетингу дозвіл на збут (авторизацію маркетингу) в Європейській Союз для нових продуктів або нових інгредієнтів. Продукти, що піддаються обробці високим тиском, вважаються такими. Цей процес залишається обов'язковим для всіх держав-членів.

У США нормативні акти значно вигідніші для розробки "нових продуктів". Два відділи, відповідальні за надання дозволу на продаж, - це FDA (Управління з контролю за продуктами та ліками) та FSIS (Служба безпеки та інспекції харчових продуктів). FDA санкціонує маркетинг, але не несе жодної відповідальності; Виробник несе повну відповідальність. FSIS просто просить, щоб лікування високим тиском могло знищити Listeria monocytogenes у готових до вживання їжі або в готових до вживання м'ясних продуктах або продуктах з птиці.

Потенційні ризики процесу високого тиску

На сьогоднішній день немає досліджень, які б показували токсичність харчових продуктів, оброблених високим тиском. Відомо, що високий тиск впливає на структуру білків, активність певних ферментів та певні молекулярні зв’язки. Необхідно було б зібрати всі дані про вплив високого тиску, щоб з'ясувати їх роль щодо токсичності, алергенності, втрати засвоюваності та модифікації харчових якостей.