Днес все повече осъзнаваме тясната връзка между храната и здравето, търсим храни, които са минимално обработени, апетитни, лесни за консумация и с функционални свойства. През последните години беше постигнат важен напредък в областта на технологиите за консервиране и/или трансформация на храни, различни от традиционните термични приложения, така че постигнахме минимално преработени храни със същите сензорни и хранителни качества, гарантиращи тяхната безопасност на храните и запазване неговите биоактивни съединения.
Безопасността на храните трябва да се вземе предвид изцяло. Не можем да се преструваме, че получаваме безопасна храна за консумация, ако не сме в състояние да интегрираме под един и същи чадър всички онези аспекти, които могат да повлияят на процеса на приготвяне на тази храна. В тази статия ще вземем предвид аспекти, свързани с някои от технологиите, считани за нови технологии за съхранение на храните, технологии, насочени към лечение на храната с цел да се елиминира нейната променяща се и патогенна микробиота, но не трябва да мислим, че с прилагането на тези нови инструменти сме решили проблема с безопасността на храните на нашите продукти. Добрите практики на боравене, правилното проектиране на съоръженията и тяхното състояние, контрол на околната среда, хигиена на преработвателните предприятия, годност на материалите ... са някои от факторите, които задължително ще трябва да вземем предвид, когато става въпрос за установете плана за безопасността на храните на нашите продукти.
В допълнение, прилагането на алтернативни консервационни технологии към традиционната пастьоризация, сред които се открояват високите хидростатични налягания, представлява революция в хранителната индустрия, чрез получаване на безопасни продукти, които запазват функционалните, хранителни и сензорни характеристики на пресните храни, с по-дълъг рафт живот и по-големи гаранции за безопасност на храните. Преглеждайки традиционните методи (пастьоризация, стерилизация, замразяване), виждаме, че най-често срещаните за запазване на продуктите се основават на температурни вариации, както от прилагането на топлина, така и от замразяването. Благодарение на тези температурни градиенти постигаме както инактивирането на микроорганизмите, така и променящите се ензими, но, напротив, имаме проблеми с денатурацията на протеини, промени в текстурите, аромати, неензимно покафеняване, ...
Пастьоризацията (лек термичен процес, при който патогенните микроорганизми се унищожават) изисква комбинация с друг процес на консервиране, обикновено охлаждане или замразяване или използване на добавки (подкислители, концентрирани захари и др.). По отношение на стерилизацията (драстична топлинна обработка, която позволява унищожаването на вегетативни форми и микробни спори), тя включва съществени промени в хранителните и сензорните качества на храната: преваряване, промени в текстурата и вкуса, въпреки че стерилни продукти, които могат да поддържат стайна температура до до две години. Замразяването намалява количеството налична вода чрез втвърдяване и фиксиране на част от нея, което значително забавя химичните и биохимичните реакции и спира микробиологичния растеж, причинявайки загуба на вкус и аромат и влошаване на цвета и текстурата, тъй като ензимните системи остават активни.
Сред новите технологии за опазване откриваме някои вече представени на пазара поради големите предимства на тяхното приложение (в случай на високо налягане) и други в напреднали изследвания (импулсна ултравиолетова светлина, радиочестота, ултразвук, омично отопление, радиация, течности свръхкритични, студена плазма, озон ...)
Радио честота: Това е техника, при която се прилага електрическа енергия, която се преобразува в електромагнитни вълни, които генерират топлина вътре в продукта поради трептенето на диполите (водата, съдържаща се в храната) и йонната деполяризация (минералните соли на храната). Основният недостатък на радиочестотното диелектрично отопление е липсата на еднородност в разпределението на температурата, което води до топли и студени точки.
Електрически импулси с високо напрежение или висока интензивност: Състои се от прилагане на електрически ток под формата на много кратки импулси през храна, поставена между два електрода. Това е нетермичен процес, тъй като обработената храна се съхранява при стайна температура или във всеки случай при температури, по-ниски от пастьоризацията на храната. Поради тази причина храните, третирани по тази технология, имат сензорни и хранителни свойства, по-близки до тези на пресния продукт. Електрическите импулси причиняват разрушаване на клетъчната мембрана на микроорганизмите чрез електропорация без значителен принос на топлина.
Омично отопление:
Омичен нагревател, известен също като нагревател Joule, е електрическо отоплително устройство, което използва собствено електрическо съпротивление на течността, за да генерира топлина. Заедно с инактивацията на микробите, получена от самото нагряване, се получава електропорация на клетъчните мембрани. Основните предимства на тази технология са, че отоплението се осъществява бързо и се разпределя равномерно, не се предава остатъчна топлина след прекъсване на тока, нито натрупвания върху повърхността на топлопреминаване, а разходите за поддръжка на оборудването не са високи. Сред недостатъците е трудността за управление, тъй като се изисква тясна настройка между температурата и разпределението на електрическото поле.
Радиация
Храната, сурова или обработена, е изложена на йонизиращо лъчение (високоенергийни електрони, рентгенови или гама лъчи) или нейонизиращо лъчение (UV светлина). Във всеки от случаите се генерират свободни радикали, които йонизират органичните молекули на храната, пораждайки основно увреждане на нивото на ДНК.Модификациите, които радиацията причинява в цвета, вкуса, аромата и други качествени параметри, са минимални. Микробиологично плесените и дрождите са по-устойчиви на йонизиращо лъчение, отколкото бактериите. На хранително и сензорно ниво ефектите силно зависят от използваната доза.
Озон
В сравнение с традиционните дезинфектанти (хлор, хлорен диоксид, натриев хлорит, натриев хипохлорит, калциев хипохлорит, пероксиоцетна киселина), е доказано, че озонирането намалява броя на най-често развалящите се микроорганизми и патогени в храната. Ефективността на това третиране зависи от газовия поток, концентрацията, температурата, рН на средата и наличието на органични вещества.
Студена плазма
Това е четвърто състояние на материята, при което няма термодинамично равновесие между електроните и повечето газообразни атоми и молекули, което поражда адиабатна система с високо съдържание на кинетична енергия при ниски температури, винаги под 70 ºC. Студената плазма се генерира чрез подлагане на газ на мощно електрическо поле, частично йонизиращо споменатия газ.
Освен това се генерират високо енергични видове, способни да разкъсват ковалентни връзки и да инициират множество химически реакции с технологични последици, включително инактивиране на микроорганизми. Продължителната експозиция неизбежно изчерпва съдържанието на антиоксидантни полифеноли. В момента тази технология е скъпа и скъпа и има много малко комерсиализирани системи, фокусирани върху много специфични приложения.
Свръхкритичен въглероден диоксид
Това лечение включва течен CO2, свръхкритичен CO2 и CO2 под високо налягане (въглероден диоксид под високо налягане, HPCD) и има много атрактивни свойства като метод за съхранение на храните, поради високия си антимикробен капацитет, активността си срещу променящите се ензими, ниската токсичност и лесното отстраняване - просто намалете налягането.
Ултразвук
Индуцират се механизмите, чрез които ултразвукът инактивира микроорганизмите кавитация, което води до отслабване или разграждане на бактериалните клетки. По време на кавитацията се образуват и свободни радикали, които химически атакуват клетките, освен че произвеждат водороден прекис, бактерицид сам по себе си. Ултразвуковата обработка, самостоятелно или в комбинация с топлина и/или налягане, е ефективна при инактивиране на микроорганизми и по-добро задържане на биоактивни съединения в течни храни в сравнение с конвенционалната топлинна обработка. Въпреки това, някои атрибути като аромат и цвят могат да бъдат неблагоприятно повлияни от окислителния ефект и кавитацията. Ето защо приложението на ултразвук в хранително-вкусовата промишленост се използва основно за почистване и дезинфекция на съоръжения, като например автоматизация за хигиена на окачени куки в птицекланици, режещи ножове, отвори и метални ръкавици ..., като се получават много положителни резултати, минимизиране на времето за почистване на оператора и оптимизиране на консумацията на вода и химически продукти. (виж BETELGEUX HPC).
Високи хидростатични налягания:
Тази технология използва вода като среда за равномерно предаване на налягане между 100 и 1000 MPa към храната при меки температури (5 - 25 ºC), което се превръща в значително намаляване на микробното натоварване и удължаване на срока на годност. Въпреки това, въпреки че повечето вегетативни клетки могат да бъдат инактивирани при относително ниско налягане (200-400 МРа), бактериалните спори са по-устойчиви и изискват комбинация от високо налягане и температура. Този процес има въздействие само върху нековалентни връзки (водородни, йонни и хидрофобни), с малко въздействие върху ковалентни връзки, които са свързани със сензорните и хранителните свойства на храната. Обработката под високо налягане е нетермичен летален процес, който зачита естествените свойства на третираните продукти. Тази технология, състояща се от предаване на изостатични налягания, предавани от водата, е естествена, чиста и с уважение към околната среда, рециклира използваната вода и изисква само електрическа енергия. Заедно с това, използването на тази технология позволява да се избегне използването на консерванти и добавки при производството на продукти.
Способността на високото хидростатично налягане да запазва храната е известна от 1899 г. насам, пасиращо мляко Hite чрез налягане, като по този начин демонстрира намаляването на микробната популация благодарение на използването на тази техника. От това първо проучване, години по-късно, те започват да изучават ефектите от високото налягане върху други видове продукти, като плодове, зеленчуци и месо. Разработването на оборудване, което може да упражнява висок натиск върху храните за търговски цели, беше невъзможно до края на 20-ти век.
В момента има компании, посветени на производството на оборудване за използване в сектори като напитки, млечни продукти, месо, риболов и селско стопанство. Тези компании, Хипербарич, за да бъде изтъкнат сред тях, че са били един от пионерите в производството на това оборудване, могат да проектират и произвеждат оборудване за измерване за всеки отделен случай, като могат да регулират параметрите на оборудването (брой усилватели, мощности, времена, цикли/час ...) според реалните нужди, настройвайки вашата производителност на максимум.
Високите хидростатични налягания представляват технология на обработка, която, както вече споменахме, се състои в подлагане на твърдата или течна храна, вече опакована в окончателния си гъвкав формат, на налягания между 100 и 1000 MPa, (обикновено високи налягания между 400 и 600 MPa/4000 бара и 6000 бара) с вода като предавател на налягане, при температура в диапазона между 5 и 25ºC за променливо време, вариращо от няколко секунди до 20 минути, като по този начин се постига намаляване на няколко логаритма на разваляне и патогенни микроорганизми в храната. Като предимство пред топлинните обработки с високо налягане, химическите компоненти, свързани с органолептичните качества на храната (аминокиселини, витамини, летливи молекули), като вкус, цвят или хранителна стойност, изглежда не се влияят от действието на тази технология., тъй като не засяга ковалентните връзки.
Трите критични параметъра, които трябва да се контролират при проектирането на всяка обработка с високо налягане, са температурата, налягането и времето. По отношение на времето е важна не само продължителността на обработката при желаното налягане, но и времето, необходимо за постигане на споменатото налягане, и времето за декомпресия след обработката за възстановяване на атмосферното налягане.
Има два основни принципа, на които се основава прилагането на висок натиск:
- Принцип Le Chatelier. Ако възникне външно смущение в система в равновесие, системата ще бъде регулирана по такъв начин, че споменатото смущение да бъде частично отменено, когато системата достигне ново равновесно положение. Ако равновесната реакция се наруши отвън, системата се развива в посока на противодействие на ефектите от споменатото нарушение. Явленията, придружени от намаляване на обема, се благоприятстват от увеличаване на налягането и обратно. Според този принцип прилагането на високо налягане увеличава скоростта на реакциите, които включват намаляване на обема и забавя тези, при които обемът се увеличава.
- Принципът на Паскал. Налягането, упражнявано върху несвиваема и равновесна течност в контейнер с недеформируеми стени, се предава с еднаква интензивност във всички посоки и във всички точки на течността.
Приложеното налягане се предава равномерно и почти моментално във всички точки на храната, независимо от нейния състав, размер и геометрична форма. Това избягва деформацията на продукта, въпреки че е подложен на толкова високо налягане, и го прави еднороден и не представлява недостатъчно или прекалено обработени участъци. Следователно, проблемите с пространствените вариации в консервационните обработки, свързани с топлина, микровълни и радиация, не се наблюдават при продукти, обработени с високо налягане.
Едно от съображенията, които трябва да се вземат предвид при прилагането на тези лечения както за твърди, така и за течни храни в гъвкави вакуумни опаковки, е, че не може да се прилага върху храни, опаковани в твърди съдове (стъклени или консервни), или върху твърди храни, които включват прекомерно количество въздух. Други фактори, участващи в процеса на консервиране под високо налягане, са съставът на продукта, рН, активността на водата и целостта на контейнера, който го съдържа.