CONSERVAREA FRUCTELOR SI LEGUMELOR PRIN DESHIDRATARE

1. PRINCIPIILE CONSERVARII PRIN DESHIDRATARE

Prin reducerea activitatii apei sub 0,7, respectiv prin reducerea umiditatii produselor, se poate asigura conservarea acestora un timp indelungat fara a fi atacate de microorganisme. Se considera ca pentru aceasta este suficient sa se reduca umiditatea pana la 10% la legume si 18 -24% la fructe. Nivelul diferit de reducere a umiditatii la fructe este datorat faptului ca o anumita cantitate de apa este blocata fiind legata de zaharuri.

Deshidratarea fructelor si legumelor realizeaza doua efecte importante:

- asigura stabilitatea in timp a produsului fara a avea nevoie de instalatii complexe sau de ambalaje speciale;

- realizeaza o reducere a volumului produselor avand ca efect spatii de depozitare mai mici si o reducere a cheltuielilor de desfacere si transport.

Prin uscare, microorganismele sunt numai inactivate, fara a fi distruse, deoarece temperatura de uscare este cuprinsa intre 50 - 80 ^oC, cand formele de rezistenta, in special sporii, nu sunt distruse. Microorganismele pot rezista in stare latenta un timp foarte indelungat (bacteriile lactice pot vegeta 10 ani pe produsele uscate iar sporii timp de 20 ani).

Enzimele sunt numai partial inactivate in procesul de uscare iar in timpul depozitarii are loc o reactivare a enzimelor si, in timp, pot provoca denaturari ale produselor uscate (o umiditate de 10 % nu opreste complet reactiile enzimatice, pentru a inhiba reactiile de degradare enzimatica trebuie sa se reduca umiditatea sub 5 %).

O masura foarte eficace de inactivare a enzimelor este oparirea produselor la 90 - 95^oC, ceea ce se aplica in mod curent la legumele destinate deshidratarii.

2. CLASIFICAREA METODELOR DE USCARE

a. Uscarea prin convectie - la care transmiterea caldurii se face prin convectie la suprafata produsului, de la agentul de uscare la produs. In functie de sursele de caldura putem avea uscare cu aer cald, cu gaze de ardere, cu abur supraancalzit sau chiar cu gaze inerte. Aceasta metoda este cea mai folosita si se aplica atat la produse solide cat si lichide.

b. Uscarea prin conductie - la care transmisia caldurii se face prin produs folosind ca sursa de incalzire placile, valturile sau cilindrii incalziti. Viteza de uscare este de 2 - 3 ori mai mare decat la uscarea prin convectie.

c. Uscarea prin radiatie - la care transmisia caldurii se face prin radiatie si care cuprinde uscarea la soare si uscarea cu radiatii infrarosii.

d. Uscarea intr-un camp de inalta frecventa - care consta in transformarea energiei unui camp de inalta frecventa in energie calorica in masa materialului care se incalzeste astfel in tot volumul sau.

e. Metode combinate de uscare - pentru a realiza avantajele diferitelor procedee se combina diferite metode de uscare, in special metoda prin convectie cu cea prin radiatie sau conductie.

In functie de modul de antrenare a vaporilor formati avem uscare in aer si uscare sub vid.

3. FENOMENELE CARE AU LOC LA USCARE

Difuziunea externa = evaporarea apei la suprafata produsului catre mediul exterior;

Difuziunea interna = migrarea apei din straturile interioare spre exterior ca urmare a evaporarii apei de la suprafata si a tendintei de egalizare a umiditatii in produs;

Termodifuziunea apei = deplasarea vaporilor si a apei dinspre straturile incalzite spre straturile cu temperatura mai scazuta.

Fenomenele de difuziune sunt fenomene de natura capilara, de aceea se va evita distrugerea capilarelor printr-o maruntire necorespunzatoare a produselor (de exemplu produsele pastoase se usuca mai greu decat produsele solide datorita astuparii capilarelor).

La majoritatea metodelor de uscare (in special la metoda prin convectie) eliminarea umiditatii din interiorul produsului se face in urma difuziunii interne care transporta apa spre exterior, unde, datorita procesului de difuziune externa are loc evaporarea ei. Daca difuziunea externa este mai mare decat difuziunea interna, apa care exista la suprafata produsului se elimina rapid si ca urmare se formeaza o crusta care va impiedica procesul de uscare.

Deoarece sensul termodifuziunii este invers fata de sensul difuziunii interne, trebuie sa se ia masuri pentru a reduce efectul termodifuziunii. Cea mai simpla metoda in acest sens este oparirea produselor care determina o temperatura ridicata in interior astfel incat gradientul de temperatura interior - exterior sa fie redus.

4. PRINCIPALELE PROCEDEE DE USCARE A FRUCTELOR SI LEGUMELOR

Uscarea la soare se aplica cu bune rezultate la caise si struguri, fructele expuse la soare trebuind in prealabil sulfitate. Uscarea la soare se realizeaza intr-un loc bine expus razelor solare, ferit de praf si de vanturi puternice, necesitand un volum mare de munca si o suprafata extinsa (pentru a usca 1000 Kg de fructe sunt necesari 6000 m²).

Uscarea cu aer cald

Factorii care influenteaza uscarea

a. Temperatura aerului

Cu cat temperatura aerului este mai ridicata, cu atat viteza de uscare va fi mai mare. Aceasta se explica prin faptul ca, cu cat temperatura este mai ridicata cu atat puterea de absorbtie a vaporilor de catre aer este mai mare.

Viteza de evaporare depinde in acelasi timp de viteza cu care aerul transmite caldura sa produsului care se usuca, transmiterea fiind direct proportionala cu difernta dintre temperatura aerului (temperatura termometrului uscat) si temperatura suprafetei produsului (temperatura termometrului umed).

Se recomanda o temperatura de uscare cuprinsa intre 40 - 90^oC.

O metoda interesanta recomanda ca uscarea sa fie inceputa la temperatura maxima admisibila (110 - 120^oC) si continuata astfel pana cand umiditatea produsului scade cu 50 %, dupa care temperatura se reduce treptat, astfel ca uscarea se termina la 75 - 80^oC. Acest sistem de uscare este justificat prin faptul ca la ridicarea temperaturii de uscare, apa continuta in straturile profunde se incalzeste mai repede si astfel migreaza mai usor catre straturile periferice.

Se mai recomanda o maruntire si o oparire corespunzatoare iar la prune si struguri introducerea in solutie alcalina de 2 % pentru a inlatura materiile ceroase de la suprafata.

Produsele uscate astfel se hidrateaza mult mai bine si isi mentin aroma si culoarea pe care le au in stare proaspata.

b. Umiditatea relativa a aerului cu cat umiditatea relativa a aerului este mai scazuta, cu atat aerul are o capacitate mai mare de absorbtie a apei din produs. Totusi, pentru a evita scorojirea si craparea, aerul trebuie sa aiba, mai ales in faza a doua a uscarii, o umiditate relativa ridicata. Pentru a se realiza aceasta si a face economie de caldura, s-a recurs la principiul recircularii aerului. Prin recirculare se intelege trecerea unui volum de aer incarcat cu umiditatea extrasa din material prin bateria de incalzire si de aici din nou prin aparat. Prin acest procedeu se prelungeste oarecum perioada de uscare dar se obtine un produs de calitate si se realizeaza o insemnata economie de caldura.

c. Viteza aerului

Cu cat viteza aerului este mai mare, cu atat uscarea se face mai rapid. Totusi aceasta nu se poate mari prea mult deoarece nu mai exista o concordanta intre evaporarea apei de la suprafata si difuziunea apei din interior spre exterior. In acest caz, produsul se usuca la suprafata, se scorojeste si crapa.

La uscarea fructelor si legumelor viteza aerului este de 2 - 5 m/s.

d. Dimensiunile produselor

Dimensiunile produselor influenteaza viteza de uscare prin faptul ca cele cu un volum mai mic, maruntite sau tocate, prezinta o suprafata mai mare de evaporare a apei si ca urmare se usuca mai rapid.

e. Natura produsului

In functie de natura produsului se alege viteza de uscare. Astfel, de exemplu, durata de uscare la pere este de 10 - 12 ore, la struguri de 16 - 20 ore iar la cartofi de 6 - 8 ore.

Dehidrocongelarea

Dehidrocongelarea este o metoda moderna ce consta in eliminarea a 50 % din greutatea initiala a fructelor si legumelor care se gaseste sub forma de apa, dupa care produsele se congeleaza in mod obisnuit. La decongelare nu se pierde suc sau se pierd doar cantitati mici. Spre deosebire de fructele si legumele uscate, produsele dehidrocongelate se rehidrateaza mai usor si au calitati mai bune (gust si aroma neafectate) deoarece s-a indepartat numai apa libera, fara a afecta structura coloidala a produsului. Deshidratarea trebuie efectuata in mod uniform. Uscarea se poate face in timp scurt (deoarece se elimina doar 50 % din umiditatea initiala) folosind instalatiile de uscare cu aer cald, avand grija ca materialul sa fie asezat intr-un singur strat si sa fie bine amestecat.

Uscarea in vid

Vidul permite o dezaerare inaintata si realizarea uscarii la temperatura scazuta, ceea ce impiedica desfasurarea proceselor de degradare oxidativa si termica, protejand calitatile organoleptice ale produsului. Instalatiile de uscare in vid sunt neeconomice deoarece coeficientul de transmitere a caldurii in vid este foarte scazut, de aceea se folosesc instalatii de uscare prin contact (uscator cu placi sau cu valturi).

La uscatorul cu placi in incinta vidata produsele sunt asezate in tavi de aluminiu si introduse intre placi prin care circula abur sau apa fierbinte la 80 - 100^oC. Distanta dintre placi poate fi reglata iar incinta este vidata la 10 - 20 mm Hg. Durata uscarii se reduce la 4 - 5 ore fata de 12 ore in cazul sistemelor clasice. La uscatorul cu valturi in incinta vidata, agentul de incalzire circula in interiorul valtului iar produsul uscat este razuit si se introduce intr-un omogenizator cu palete elicoidale fiind apoi colectat in recipientii de colectare. Valturile se rotesc in sens contrar cu o viteza de 2 - 6 rot./min, viteza de rotatie determinand durata uscarii.

Uscarea cu radiatii infrarosii

Radiatiile infrarosii prezinta urmatoarele avantaje:

- nu sunt absorbite de aer;

- sunt reflectate de suprafete metalice;

- celuloza (substanta de baza in constitutia peretilor celulari) este transparenta pentru radiatii infrarosii, de aceea ele pot patrunde in interiorul produselor vegetale chiar pana la cativa cm, astfel ca uscarea produsului incepe din interior spre exterior;

- durata de uscare se reduce la 4 - 5 ore fata de 8 - 12 ore in cazul sistemelor clasice.

Ca instalatii de uscare cu radiatii infrarosii s-au folosit instalatii tip dulap si instalatii continue tip banda, obtinandu-se rezultate destul de bune la uscarea cartofilor, sfeclei, morcovilor, mazarii, verzei, fasolei, merelor, perelor. Cele mai bune rezultate s-au obtinut cu iradiere intermitenta, la temperatura de 130^oC (5 secunde de iradiere urmate de 25 secunde pauza). Produsele se caracterizeaza printr-o mare capacitate de rehidratare.

Uscarea prin sublimare (criodesicare)

Uscarea prin sublimare este metoda cea mai moderna de uscare a produselor alimentare, deoarece in urma uscarii nu are loc nici un fel de denaturare a substantelor coloidale, produsele absorbind apa cu foarte mare usurinta (de aici denumirea de liofilizare).

Practic, produsele se congeleaza printr-o metoda rapida dupa care se introduc in camera de criodesicare unde se mentin sub un vid inaintat (sub 1 mm col. Hg) care conduce la o sublimare a ghetii. Pentru a accelera procesul de sublimare produsul se incalzeste cu placi prin care circula apa, cu lampi cu radiatii infrarosii sau cu curenti de inalta frecventa.

5. TEHNOLOGIA USCARII FRUCTELOR SI LEGUMELOR

Schema tehnologica generala de uscare a fructelor si legumelor cuprinde receptie, depozitare, spalare, sortare, curatire, divizare, inactivarea enzimelor, uscare, sortare, ambalare si depozitare.

Primele operatii sunt cele practicate si cunoscute de la metodele de conservare anterioare. Cu caracter specific avem urmatoarele operatii:

Inactivarea termica a enzimelor se realizeaza prin oparire sau aburire si este necesara pentru majoritatea legumelor care se usuca. Oparirea contribuie la mentinerea gustului caracteristic (la mazare, fasole), evitarea aparitiei de gust strain (verdeturi, cartofi, varza), a formarii crustei (cartofi) si de ea depinde timpul de depozitare a legumelor uscate (s-a constatat cresterea duratei de pastrare la produsele care au fost oparite). Oparirea inactiveaza enzimele si ajuta direct procesul de uscare prin distrugerea peretilor celulari sau cresterea permeabilitatii lor, apa eliminandu-se mai usor decat din celulele vii.

Ceapa si usturoiul nu se oparesc pentru a nu-si pierde proprietatile organoleptice. In unele cazuri, pentru a mari eficacitatea oparirii, se adauga in apa de oparire NaHCO₃ pentru mentinerea coloratiei verzi naturale (fasole) sau cantitati mici de amidon pentru a se evita innegrirea (morcovi uscati). Tratarea cu abur este cea recomandata deoarece determina cresterea randamentului in produse deshidratate mai ales la legumele cu continut mare de substante solubile, imbunatatirea gustului produselor si cresterea rezistentei la brunificare la varza si morcov in timpul depozitarii.

Sulfitarea La fructe, mai ales la cele deschise la culoare (struguri, piersici, caise), se recomanda ca inactivarea enzimelor sa se faca cu SO₂. Acesta inactiveaza in special oxidazele, pastrand in bune conditii vitamina C, b - carotenul si culoarea fructelor. SO₂ previne atacul insectelor si contribuie la distrugerea viermilor. In general, se foloseste 0,15 - 0,25 % SO₂ dar in produs ramane o cantitate foarte mica, cea mai mare parte se elimina prin uscare si depozitare (la 5-7 zile dupa uscare, anhidrida sulfuroasa nu mai ramane decat in concentratie de 0,03 - 0,06 %).

La legume ar fi nevoie de 40 - 50 minute de sulfitare, ceea ce ar inrautati calitatile organoleptice ale produsului, astfel ca la legume sulfitarea se foloseste ca operatie suplimentara a oparirii (20 de minute inainte de oparire, astfel se pastreaza mai bine vitamina C, b - carotenul si culoarea). Prin mentinerea cartofilor in solutie de 1 % bisulfit timp de cateva minute se inactiveaza tirozinaza care provoaca innegrirea acestora). Sulfitarea se face in celule de sulfitare sau prin tratare cu solutie de SO₂ sau bisulfit.

Uscarea fructelor si legumelor se realizeaza in doua etape: la produsele cu structura capilar - poroasa (mere, pere, legume) si la care umiditatea se poate indeparta usor in prima etapa, uscarea se face la temperaturi ridicate (70 - 90^oC) urmand ca in a doua etapa sa scada temperatura (50 - 60^oC). La produsele care nu au structura capilara (prune, visine, cirese) si care au un continut ridicat de zahar, precum si la unele legume care au o cantitate mare de uleiuri volatile, in prima etapa temperatura este redusa (40 - 55^oC) iar in a doua etapa se poate ridica temperatura la 60 - 70^oC.

5.1. Transformari chimice la uscare

La uscare, mai ales daca nu se respecta conditiile tehnologice optime, au loc transformari ale zaharului, substantelor azotoase, aromei, vitaminelor si culorii.

Pierderile de zahar sunt provocate de doua cauze:

caramelizarea zaharului - cand uscarea se face la temperaturi ridicate si timp indelungat. Temperatura la care incepe caramelizarea nu este constanta ci este in functie de natura produsului. De exemplu, la fructele bogate in zahar 60^oC iar la morcovi 70^oC.

formarea melanoidelor (reactii de tip Maillard) - in urma reactiei dintre zaharuri si aminoacizi.

Ca urmare a acestor doua procese produsele se inchid la culoare si capata aspect neplacut. La inchiderea la culoare participa si reactiile de oxidare a substantelor tanante in chinone si oxidarile antocianelor.

Paralel cu formarea substantelor melanoide si a caramelizarii zaharului se formeaza substante volatile ca: amoniac, aldehide, furfurol, care dau gust neplacut produsului. In unele cazuri insa ele participa la formarea gustului specific (de ex. la prune uscate). Produsele cu un continut mare de substante volatile (de ex. ceapa) isi pierd in mare parte aroma caracteristica. Vitaminele se gasesc in cantitati mici in produsele uscate (vitamina C se pierde in proportie de 20 - 50 %).

5.2. Ambalarea fructelor si legumelor uscate

Ambalajele pentru fructe si legume uscate trebuie sa fie ermetice, sa nu permita patrunderea moliilor si sa nu imprumute gust si miros impropriu produselor.

Se folosesc pungi si cutii de hartie caserate cu foi metalice, cutii de tabla, foi de material plastic. Pentru produse sensibile (varza, morcovi) la depozitare se practica brichetarea (presarea in blocuri la circa 300 atmosfere) realizand un contact redus intre aer si produs iar degradarea produsului prin innegrire si decolorare este mult intarziata. Pentru ca presarea sa se faca in bune conditii, e necesar ca produsul sa aiba 10 - 12 % umiditate. Ambalarea produselor uscate si presate se face in celofan impermeabil.

Se obtin rezultate bune prin pastrarea fructelor si legumelor proaspete in atmosfera de gaze inerte (inchise ermetic in cutii de tabla lacuite).

5.3. Rehidratarea produselor uscate

Calitatea produselor uscate depinde de capacitatea acestora de a reabsorbi apa. Aceasta depinde de urmatorii factori:

compozitia chimica a produsului: cu cat produsul este mai bogat in substante coloidale, cu atat absorbtia se va face mai usor;

tratamentul termic preliminar: legumele care au fost oparite inainte de uscare se rehidrateaza usor;

regimul de uscare: daca uscarea s-a facut la temperaturi ridicate, in special in a doua peioada a uscarii, se denatureaza usor coloizii produsului si reabsorbtia se face greu.

5.4. Depozitarea produselor uscate

Umiditatea produselor trebuie sa fie cat mai scazuta (10 - 20 % pentru fructe si 10 - 12 % pentru legume). Cercetarile au aratat ca daca se scade umiditatea legumelor sub 5 % se inhiba reactiile enzimatice de brunificare.

Fructele si legumele uscate sunt foarte higroscopice, ca urmare ele absorb usor umiditatea din aer. De aceea, umiditatea relativa din depozite trebuie sa fie cat mai scazuta (60 - 65 % pentru fructe si maxim 75 % pentru unele legume, tinand cont ca fructele sunt mai higroscopice decat legumele).

Temperatura de depozitare trebuie sa fie de maxim 15^oC, temperatura recomandata 0 - 10^oC. In timpul depozitarii au loc transformari importante in compozitia chimica, manifestate prin pierderea treptata a gustului, aparitia de gust si miros strain, pierderea sau inchiderea culorii datorita activitatii enzimelor. Transformarile sunt influentate in special de temperatura.

Brunificarea (unul dintre cele mai frecvente defecte) este provocata in 95 % din cazuri de reactia Maillard dintre aminoacizi si zaharuri. O alta cauza a alterarii culorii este oxidarea pigmentilor carotenoizi si derivati iononici, influentata de umiditate si de mediul de ambalare (umiditatea trebuie sa fie scazuta iar ambalarea sa se faca in atmosfera de azot).

Pierderile de vitamina C sunt mari (cu cat umiditatea produsului este mai mica, cu atat pierderile sunt mai mari). Dintre legume cel mai usor se degradeaza ceapa, varza, morcovii si napii iar dintre fructe merele, caisele, piersicile.

5.5. Alterarea fructelor si legumelor uscate

Pe fructe si legume uscate s-au gasit un numar mare de microorganisme. Daca produsele uscate absorb apa din mediu sau daca sunt uscate insuficient, microorganismele se dezvolta rapid, putand altera produsul. Trebuie sa se evite variatia de temperatura in depozit deoarece umiditatea poate condensa pe produs, deteriorand ambalajul de hartie si produsul.

5.6. Infestarea produselor uscate

Pentru produsele uscate depozitate, deprecierea unei mici cantitati de produs pericliteaza extinderea cu repeziciune a modificarilor nedorite in tot lotul. Prevenirea alterarilor consta in asigurarea unei constante a parametrilor fizici in interiorul depozitului din punct de vedere a temperaturii, umiditatii si vitezei de circulatie a aerului. Schimbarile de temperatura duc la procese de condensare atat pentru produsele in vrac cat si pentru cele ambalate. Nu se recomanda aducerea produselor calde peste cele reci in depozite iar primele produse introduse vor fi primele produse scoase din depozit.

In urma infestarii, produsele nu mai pot fi reconditionate si recuperate, ele fiind supuse confiscarii.

Infestarea reprezinta un atac de molii, viermi, acarieni, gandaci sau gargarite. Aceste fenomene se previn prin tratamentele initiale ale depozitelor cu substante dezinfectante ca: SO₂ (atat pentru utilaje cat si pentru ambalaje), varuire cu var la care se pot adauga solutii fungicide. Prevenirea se face mentinand regimul constant de temperatura sub 10^oC, umiditatea relativa sub 60 %, conditii la care moliile nu se dezvolta. Pentru insecte se folosesc substante de combatere specifice fiecarei categorii iar pentru sobolani se face deratizare.