Zadatak ambalaže je da pruži zaštitu upakovanom proizvodu od mehaničkih, fizičko-hemijskih i bioloških promena nastalih usled delovanja faktora spoljnje sredine i vremena skladištenja.

Tokom skladištenja upakovanog proizvoda, dolazi do promena fizičko-hemijskih i hranljivih karakteristika prehrambenih proizvoda, što za posledicu ima smanjenje njegove upotrebne vrednosti.

Pakovanje dehidriranih prehrambenih proizvoda, predstavlja poseban problem u smislu zaštite proizvoda, zbog svoje velike aktivne površine, sušeno voće i povrće je supstrat osetljiv na vlagu i oksidacije tokom skladištenja te je kod pakovanja takvog sadržaja potrebno odabrati odgovarajuću ambalažu koja bi svojim karakteristikama optimalno zaštitila proizvod i omogućila što duže očuvanje kvalitetnih osobina sadržaja.

Na bazi literaturnog pregleda može se konstatovati da je veiiki broj istraživača uglavnom obrađivao promene kvaliteta proizvoda u smislu biohemijskih promena u funkciji vremena skladištenja. Mali broj daje osvrt na uticaj svojstava ambalažnih materijala, kvaliteta i vrste ambalaže na promene tokom skladištenja.

Značaj ove monografije bi bio da pored literaturne obrade objedini desetogodišnja ispitivanja ove problematike na više sušenih proizvoda i vrsta ambalažnih materijala i time pruži svojevrstan doprinos poznavanju funkcija i zaštitnih osobina ambalažnih materijala i ambalaže i njenog uticaja na održivost upakovanog sušenog voća i povrća.

Ciij navedenih ispitivanja bi se mogao sumirati pre svega u uvođenju novih metoda ispitivanja prilagođenih za određivanje kvalitetivnih karakteristika ambalažnih materijala I ambalaže kao i određivanja roka održivosti upakovanog sušenog voća i povrća.

Rezultati istraživanja mogu naći primenu u novim razvojnim programima proizvođača ambalažnih materijala, određivanjern optimalnih kombinacija monomaterijala. postavljanjem odgovarajućeg kvaliteta i normativa za najpovoljnije odabiranje materijala i vrste ambalaže za pakovanje dehidriranih proizvoda.

Korisnici ambalaže, formirane od odabranih kombinacija ambalažnih materijala, imali bi utvrđen početni kvalitet ambalaže, uslove i mogućnosti određivanja roka trajnosti na bazi zaštitnog efekta ambalaže, što je jedan od značajnih momenata kod rešavanja problema proizvodnje sušenog voća i povrća.

Doc. dr Jasna Gvozdenović i prof. dr Milivoje Curaković

Sadržaj

UVOD

1. OSNOVNE OSOBINE SUŠENIH PROIZVODA

2. OSNOVNE OSOBINE AMBALAŽNIH MATERIJALA ZA PAKOVANJE SUŠENIH PROIZVODA

2.1. Polietilen
2.2. Polipropilen
2.3. Poliester
2.4. Aluminijum
2.5. Papir
2.6. Staklo

3. FAKTORI KOJI UTIČU NA PROMENE KVALITETA PAKOVANIH PROIZVODA

3.2. Uticaj kiseonika
3.3. Uticaj vlage
3.4. Uticaj ambalaže i uslova pakovanja

4. PROMENE KVALITETA SUŠENOG VOĆA I POVRĆA TOKOM SKLADIŠTENJA

4.1. Promene vlage
4.2. Promene aktiviteta vode
4.3. Promene teksture proizvoda
4.4. Bubrenje i promene rastvorljivosti u vodi
4.5. Promene askorbinske kiseline
4.3. Promene bojenih materija
4.4. Neenzimatsko potamnjivanje

LITERATURA

1. Osnovne osobine sušenih proizvoda

Sušeno voće i povrće predstavlja veoma osetljiv supstrat s obzirom na svoj sastav proces kao i kasniju održivost proizvoda.

Voće i povrće koje se podvrgava sušenju predstavlja kapilarna, porozna-koloidna tela. Pokretanje tečnosti kao deo procesa sušenja je veoma složen postupak u kojem odgovarajuću ulogu imaju različiti načini vezivanja vode, difuzija tečnosti i pare kao i kretanje tečnosti kroz kapilare.

Osnovni problem kod sušenja voća i povrća nastaje zbog njihovog sadržaja šećera naročito glukoze i fruktoze zbog njihove niske tačke topljenja. Takve šećerne smeše u visokim koncentracijama predstavljaju žilave lepljive mase, koje su veoma termoplastične i higroskopne i koje kod sušenja prema specifičnosti sastava slabo kristališu ili pak stvaraju staklaste tvorevine (Pilnik, 1965).

Sadržaj pulpe, voćnog mesa utiče pozitivno na proces sušenja pri čemu voćno tkivo učvršćuje poroznu strukturu sušenog proizvoda. Kod sušenja kašastog koncentrata, voda je pretežnim delom već uklonjena koncentrisanjem. Pošto je koncentrat termosenzibilan, nepoželjne promene boje zavise od izlaznog proizvoda i primenjenog načina sušenja. Pri sušenju, zbog visoke temperature dolazi do gubitka boje, i povećanja degradacionog indeksa boje za više od 10 puta. Sadržaj askorbinske kiseline i drugih termosenzitivnih komponenti takođe trpi velike promene.(Šulc i sar. 1980, Niketić − Aleksić, 1982)

Sa stanovišta tehnologije sušenja, poznavanje početnog i krajnjeg sadržaja vlage je od velike važnosti. Pri tome treba imati u vidu da je veći deo vode u voću i povrću prisutan u slobodnom ili labavo vezanom a manji deo u vezanom obliku. Količina fizički i hemijski vezane vode je specifična i zavisi od njene interakcije sa koloidnim sastojcima. Prema načinu vezivanja vode možemo imati hemijski, fizičko-hemijski i mehanički vezanu vodu.

Većina najvažnijih sastojaka voće i povrća ima hidrofilna svojstva, te vodu vezuje putem adsorpcije.

Prema Burits i BerkBu, 1974, fizičko-hemijski način vezivanja vode može da bude hidrataciono (adsorpciono), i osmotsko vezivanje vode.

Kod hidratacionog vezivanja, prema ovim autorima, voda se vezuje na hidrofilne grupe kao što su hidroksilne grupe polisaharida, ili karboksilne grupe belančevina itd.

Proučavanja više naučnika (Salvvin, 1959 1963, Karel i Nickerson, 1964, Labuza, 1968, Rockland, 1969, Duckworth, Heiss, 1980 i dr.) ukazuju na hidratna svojstva vode. Usled dipolnog karaktera molekula vode stvara se hiđratni omotač, što uslovljava vezivanje vode sa polarnim grupama (hidrofilnim radikalima kao što su hidroksil-, amino-, karboksil-, i slični radikali).

• Jedinienje − Sadržaj hidratne vode (u procentima suve materije)
• Celuloza − 3-6
• Skrob − 10
• Želatin − 20
• Pektin − 30

Tabela 1. Prosečan sadržaj hidratne vode makromolekularnih komponenti

Izostavljeno iz prikaza

Voda koja se adsorbuje iz okolne sredine (iz parnog prostora, iznad proizvoda naziva se hidratna voda. Ova količina vode proporcionaina je ravnotežnom sadržaju vode, a zavisi od energije vezivanje molekula vode sa odgovarajućim makromolekularnim sastojcima proizvoda kao što su želatin, skrob i sl. Sadržaj hidratne vode u makromolekularnim komponentama dat je u tabeli 1.

Osmotski način fizičko-hemijskog vezivanja vode karakterističan je kod proteinskog sastava, pri čemu se zapaža jako bubrenje. Prema navodima Juhas-a, 1987 Lipatov pojavu bubrenja obrazlaže razlikom molekulskih masa u unutrašnjosti koloidnih čestica pri čemu se stvara rastvor, čiji je osmotski pritisak veći od osmotskog pritiska tečnosti izvan čestice. To je razlog zbog kojeg voda difunduje u unutrašnje sfere supstrata sve do izjednačenja pritisaka. Posledica ove pojave je osetno povećanje zapremine čestica zbog primljene vode. Intenzitet ovakvog bubrenja, pored razlika osmotskih pritisaka, određuju i veličine sila koje odražavaju micelarnu strukturu supstrata.

Mehaničko vezivanje može se ostvariti kao strukturalno, mikrokapilarno ili makrokapilarno vezivanje ili kao površinsko ovlaživanje. Od svih veza najslabija je površinsko ovlaživanje, gde je voda vezana samo adhezijom. Jačina vezanosti vode zavisi od ovih vrsta veza i deluje nasuprot pritisku čestica vode. Veza slabi mehaničkim delovanjem, uticajem povišenih temperatura, odnosno dovođenjem energije.

• Strukturalna voda je vezana od strane strukture koloidnog sistema. U raznim supstratima za koje je karakteristična gel-struktura, voda je u potpunosti „blo kirana“ od strane prostorne konfiguracije prisutnih suvih materija. Tako se objašnjava kompaktan oblik i čvrsto stanje Ijuštenog krastavca uprkos visokom sadržaju vode (skoro 98%), kao i mnogih drugih vrsta povrća sa 8095% vode.
• Mikrokapilarna voda smeštena je u kapilarima voća i povrća sa prečnicima manjim od 10‘5 cm. Svojstveno za ove kapilare je činjenica, da je pritisak zasićene vodene pare u njima manji nego što je u okolnom prostoru, što dovodi do kapilarne kondenzacije vode čak i u slučajevima kada je relativni sadržaj vlage okoline niži od 100%.
• Makrokapilarna voda se nalazi u kapilarima tkiva voća i povrća prečnika iznad 10’5 cm. Pritisak zasićene vodene pare u ovim kapilarima je identičan sa pritiskom zasićene vodene pare iznad ravne vodene površine.
• Površinski vezana voda raspoređena je isključivo na spoljnim površinama supstrata, tj. ovlažuje ih. Ova voda je vezana čistom adhezijom, tj. nagomilavanjem na čvrstim česticama materija većim od pojedinačnih molekula. U odnosu na ostale načine vezivanja vode, ova veza je najslabija, tako da se voda može odstraniti bez teškoća, na primer centrifugiranjem.

Slobodno ili vezano stanje vode u namirnicama od voća i povrća od velikog je značaja i sa praktičnog stanovišta.

Pod slobodnom vodom se podrazumeva ona voda, koja raspolaže punom sposobnošću rastvaranja. Adsorpciona voda je delom ograničena u pogledu sposobnosti rastvaranja, kao i u pogledu svoje mobilnosti. Strukturalna voda, međutim, ima praktično istu sposobnost rastvaranja kao i slobodna voda, po svojim karakteristikama i aktivnosti spada u kategoriju slobodne vode.

Srazmerno najviše slobodne vode sadrže tečne namirnice (voćni sokovi, mleko, vino). Količinski sadržaj vode u namirnicama sa mnogo masti je mali, ali je sva ta količina ili „slobodna“, ili samo mehanički vezana. Najmanje slobodne vode imaju namirnice koje sadrže malo vode, a mnogo belančevina i ugljenih hidrata (na primer sušeni proizvodi od povrća i voća, brašna i sl.).

Pri sušenju, stanje vode ima veliki uticaj na entalpiju sušenja i isparavanja. Opadanjem ostatka vlage prema Lucaes-u, 1978, u proizvodu raste entalpija sušenja upravo kod higroskopnih proizvoda u velikoj meri, pošto molekularne sile igraju odlučujuću ulogu kod niskih sadržaja vode. Najmanje ista snaga kojom higroskopni proizvodi vezuju vodu, mora da se upotrebi da bi se ostatak vode isterao iz proizvoda.

Mnogi naučnici su se bavili izučavanjem procesa uklanjanja vode iz namirnica (Gal, 1967, 1972, 1974, Svensson, 1980, Tančev, 1987, Leselller, et.al, 1988, Missirian, 1989, Bernardo, et.al, 1990).

Prema njima, pod pojmom klasičnog sušenja podrazumeva se uklanjanje one vode koja se nalazi u obliku slobodnih molekula. Odstranjivanje vodenih molekula hemijski vezanih za odgovarajuća jedinjenja sa raznim hidroksilnim, hidratnim ili sličnim radikalima ide daleko teže i neminovno dovodi do isvesnih izmena fizičkih karakteristika sušenog materijala. S obzirom da ceo proces predstavlja prenos materije, odnosno pokretanje vode iz unutrašnjosti prema površini, jačine ovih veza su veoma važne, i neposredno utiču na brzinu uklanjanja vlage.

Sadržaj vode u supstratu se u toku sušenja stalno smanjuje. Ako se sadržaj vlage materijala posmatra u funkciji vremena trajanja sušenja pod uslovom da su ostali parametri sušenja konstantni (temperatura, relativna vlažnost i brzina strujanja toplog vazduha dobija se kriva sušenja. Na slici 1. prikazana je kriva sušenja jednog kapilarno-poroznog materijala.

Slika 1. Sušenje kapilarno poroznog koloidnog tela

Izostavljeno iz prikaza

• a − faza zagrevanja
• b − faza stalne brzine sušenja
• c − faza smanjene brzine sušenja
• K − tačka kritične vlažnosti
• Wk − sadržaj vlage u kntičnoj tački
• Wr − krainji (ravnotežni) sadržaj vlage osušenog proizvoda
• tg y − brzina susenja u momentu r (dW/dt)

Postupak sušenja ima tri faze: fazu zagrevanja (a), fazu stalne brzine sušenja (b) i fazu usporene brzine sušenja (c).

Zagrevanje traje kratko vreme, s obzirom da dovedena toplota veoma brzo zagreje materijal’ do temperature isparavanja. Temperatura zatim ostaje konstantna sve dok se sa površine ne otpari prisutna količina vode. Kod tankih komada je ova faza bez značaja, jer je zanemarljivo kratka.

Zona stalne brzine sušenja u vidu prave linije, ukazuje na ujednačeno smanjenje sadržaja vode. Usled postojanja razlike (gradijenta) vlažnosti između spoljnih i unutrašnjih slojeva, voda se kroz kapilare kreće prema površini. Ovo kretanje do površine je konstantno sve dok u materijalu postoji labavo − uglavnom mehanički − vezane vode. Otparavanje sa površine je stalno istog inenziteta. Parni pritisak proizvoda odgovara pritisku zasićene pare. Temperatura materijala koji se suši ne povećava se, pošto se sva količina toplote troši na isparavanje obilne količine vode dospele na površinu. Ova faza sušenja završava se u tački kritične vlažnosti K. Posle ove tačke se modifikuje mehanizam prenošenja vlage, i time ujedno započinje i sledeća etapa procesa sušenja.

Fazu smanjene brzine sušenja karakteriše pojava usporenja brzine sušenja, uz prvo postepeni, a kasnije sve brži porast temperature materijala. Do toga dolazi zbog manje količine vode za isparavanje. Pri tome, prenos vlage, naročito pred kraj sušenja, obavlja se skoro isključivo difuzijom pare. U takvim slučajevima je moguća pojava prevojne tačke na krivoj, koja se definiše kao druga tačka kritične vlažnosti K2.

Zbog ravnomernog opadanja pritiska pare srazmerno smanjenoj vlažnosti, u svim delovima materijala, razlika pritisaka pare materijala i okolnog vazduha sve se više približava nuli. U momentu dostizanja ravnotežnog stanja Wr ova razlika nestaje, tako da se pritisci pare osušenog materijala i okolnog vazduha izjednačuju. Istovremeno osetno povećava i temperaturu materijala, koja se u završnoj tački sušenja skoro izjednačava sa temperaturom grejnog vazduha.

Kao što se iz slike 1. vidi, pred kraj sušenja kriva sušenja se asimptotski približava apscisnoj osnovi, a krajnji sadržaj vlage materijala odgovara programiranim uslovima sušenja. Vreme trajanja sušenja zavisi od karakteristika sirovine i grejnog medijuma. Pri tome od presudnog značaja su struktura i termosenzibilnost sirovine, higroskopnost proizvoda, temperatura, vlažnost i brzina strujanja toplog vazduha, kao i krajnji sadržaj vlage na koji se proizvod suši. Gornja granica trajanja sušenja zavisi od rentabilnosti uređaja i osetljivosti osušene namirnice. Donja granica trajanja sušenja zavisna je od kvaliteta finalnog proizvoda. Na slici 2. prikazano je prosečno trajanje sušenja u zavisnosti od vrste uređaja i primenjenih metoda kojima se vrši sušenje.

• Načini sušenja
• Trajanje sušenja vreme, sekundi, minuti, sati, dani
• Raspršivanjem
• Na valjcima
• Na trakama
• U komorama
• Fluidizaciono
• Tunelsko
• Liofilizacija
• Na suncu

Slika 2. Vreme trajanja sušenja po raznim postupcima

Izostavljeno iz prikaza

Sa stanovišta higroskopnih osobina, sušenje voća i povrća je skopčano sa dosta poteškoća. U svim delovima postrojenja za sušenje u koje je ubačen proizvod, pri sušenju mora da vlada optimalna atmosfera. U pravcu rastućih temperatura proizvod na primer ne sme da dostigne tačku topljenja, a u pravcu opadajućih temperatura ne sme da dođe do ponovnog vlaženja usled rastuće relativne vlage vazduha. Može se pri tome desiti da na delovima dodira dođe do lepljenja proizvoda. Lako lepljenje je posledica ekstremne higroskopnosti lepljenja proizvoda. Lako lepljenje je posledica ekstremne higroskopnosti i tačke topljenja ovakvih proizvoda. Da bi se to izbeglo potrebno je da se za različite vlažnosti proizvoda utvrdi temperatura i parcijalni pritisak vazduha pod kojim dolazi do slepljivanja čestica. Tačnim pridržavanjem utvrđenih uslova sušenja tokom čitavog procesa obezbeđuje se besprekoran rad postrojenja. Pri tome se treba izbegavati svako taloženje u postrojenju jer upravo zbog različitih vremena zadržavanja pojedinih čestica proizvoda nastaju zastoji i umanjenje kvaliteta proizvoda (Burits i Berki, 1974, Niketić − Aleksić, 1982).

Posmatrajući ulogu vode, treba znati da je sa biološkog stanovišta od praktičnog značaja prvenstveno raspoloživa voda, a ne ukupna količina vode u supstratu. Ravnotežni relativni sadržaj vlage (RRV) predstavlja karakteristiku stanja vode u jednom proizvodu. Vrednost RRV se izražava relativnim sadržajem pare (odnosno relativnim pritiskom pare) koji je u zatvorenom prostoru iznad proizvoda u ravnoteži sa posmatranim proizvodom. Ravnotežni relativni sadržaj vlage pod datim uslovima zavisi od količine raspoložive slobodne vode u tom proizvodu. Ako je sva količina prisutne vode slobodna, tada će vrednost RRV iznositi 100%. Vrednost RRV opada srazmerno povećanju količine vezane vode u namirnici.

Funkcionalnu zavisnost između sadržaja vlage nekog proizvoda i relativnog sadržaja vlage okolne sredine u momentu uspostavljanja međusobne ravnoteže pri konstantnoj temperaturi prikazuju sorpcione izoterme. Grafički prikaz se dobija povezivanjem niza tačaka izmerenih sadržaja vlage namirnice kod uspostavljanja ravnoteže sa okolinom poznate relatiivne vlažnosti pri konstantnoj temperaturi.

• Ako se prati postepeni porast vlage suvog uzorka usled kontakta sa okolinom veće relativne vlažnosti (u slučaju većeg parcijalnog pritiska pare sredine od parcijalnog pritiska pare na površini uzorka), ađsorbovaće se vlaga, a dobijena izoterma je adsorpciona.
  Vlažni proizvod u slučaju da se nalazi u dodiru sa sredinom male relativne vlažnosti (usled postojanja većeg parcijalnog pritiska pare na površini uzorka od parcijalnog pritiska pare u okolini) postepeno će se sušiti. Kriva dobijena povezivanjem ovako određenih ravnotežnih tačaka naziva se desorpciona izoterma.
  Razlika između toka adsorpcionih i desorpcionih izotermi se naziva histereza. Na slici 3 prikazan je primor pojave histereze (po Labuzi, 1972.).
  Sadržaj vlage %
  Desorpcija
  Adsorpcija
  Ravnotežna vlaga
  Amonomolekularni sloj
  B − vezana voda
  C − kapilarna kondenzacija

Slika 3. Pojava histereze

Izostavljeno iz prikaza

U oba opisana slučaja i kod prijema i kod otpuštanja vode − prate se procesi do izjednačavanja parcijalnih pritisaka pare na površini namirnice i u okolnom vazduhu (pn-pv).

Nekoliko tipičnih desorpcionih izotermi raznih namirnica prikazano je na slici 4.

Korišćenjem elemenata sorpcionih izotermi formiraju se zaključci o ponašanju odgovarajućih namirnica, na osnovu kojih se mogu postaviti konkretni uslovi za sušenje, pakovanje i čuvanje.

Sorpcione izoterme ukazuju na jačinu vezanosti vode u posmatranim uzorcima. Najjača je vezanost kod RRV kojoj odgovara prva, strma etapa izoterme. Sa stanovišta tehnologije sušenja odstranjivanje ove vode je i najteže izvodljivo. Proračun završne tačke sušenja bazira se takođe na poznavanju sorpcionih izotermi.

• krompira
• mrkva
• goveđe meso
• jabuka
• crni luk

Slika 4. Desorpcione izoterme raznih namirnica.

Izostavljeno iz prikaza

Sorpcione izoterme upućuju i na higroskopna svojstva namirnica i na uslove njihovog uskladištenja.

Na osnovu analiza sorpcionih izotermi može se odrediti i količina vode koju proizvod može da veže iz okoline do postizanja ravnoteže vlažnosti. Međutim, o brzini primanja vlage ovakve izoterme ne daju podatke. Zato bi neposrednim upoređivanjem samo sorpcionih izotermi posmatranih uzoraka dobili netačne informacije o njihovim higroskopnim svojstvima.

Poznavajući sorpcione izoterme moguće je izračunati samo orijentaciono vreme održivosti nekog proizvoda.