Studiul tehnico-economic al Conservării unor Produse Agroalimentare prin Procedeul Radiațiilor UV

Introducere

Conservarea (produselor alimentare) în vederea fie a prelungirii duratei de valabilitate, fie pentru modificarea caracteristicilor senzoriale a apărut încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, în scrierile istorice sunt amintite: uscarea la soare, prin ventilaţie naturală, sau pe un foc cu lemne; sărarea şi afumarea cărnii; eliminarea apei (deshidratarea) şi conservarea în grăsime sau zahăr; păstrarea măslinelor în apă – în palatul din Cnossos s-au găsit ulcioare în care

se păstrau măsline acum cca. 4000 de ani .

Acest procedeu se practica şi în cazul fructelor, condimentelor menţinute în alcool sau oţet, sau conservarea ouălor în soluţie slab acidifiată. Fermentarea se aplica la pâine, ea fiind atestată în Turcia de acum 900 de ani, la obţinerea băuturilor alcoolice – bere, vin, cidru – şi la fructe, când se depozitau în vrac.

Conservarea cu ajutorul frigului artificial a fost aplicată de aproximativ 4000 de ani la graniţa austro-italiană (în Tyrol) de vânători care, la o altitudine de 3200 m, păstrau în gheaţă vânatul. Romanii conservau peştele din Rin, langustele din Sardinia şi stridiile în gheaţă pentru a se păstra proaspete până la Roma. Nordicii îngropau carnea de vânat sau peştele în zăpadă sau gheaţă pentru a se păstra peste iarnă. Alexandru cel Mare şi Nero serveau îngheţată de fructe şi miere. În incinta palatului de la Versailles, Ludovic al XIV-lea a amenajat răcitoare în vederea păstrării alimentelor.

Există, deci, câteva atestări documentare care ilustrează aplicarea diferitelor metode de conservare a alimentelor din cele mai vechi timpuri.

Noile tehnologii de prelucrare minimă a alimentelor determină o îmbunătăţire a stabilităţii, reţinerii şi disponibilităţii componentelor. Pot fi optimizate conţinutul de minerale, randamentul, solubilitatea şi biodisponibilitatea utilizând procese atermice (tratamente la presiuni înalte, cu fluide supercritice, în câmp electric pulsatoriu de înaltă intensitate, cu ultrasunete, cu impulsuri ultrascurte de lumină, radiaţii IR şi UV), precum şi procese termice (tratamente cu microunde, încălzire folosind curenţi de înaltă frecvenţă, încălzire ohmică). În aceeaşi categorie a prelucrării minime pot fi incluse ş itehnicile membranare precum şi procesele enzimatice.

Utilizarea radiaţiilor ultraviolete (UV) îşi găseşte aplicabilitate în industria alimentară, în special la tratarea fructelor şi sucurilor de fructe precum şi în industria laptelui şi a cărnii.

CAPITOLUL I

1.1. Tipuri de radiaţii UV

Radiaţiile UV sunt de natură electromagnetică şi sunt clasificate de Bullnii (1999) în:

-radiaţii UV cu X = 315 - 400 nm (UV-A) care provoacă bronzarea pielii la oameni;

-radiaţii UV cu X = 280 - 315 nm (UV-B) care provoacă arsuri ale pielii şi eventual produc cancerul pielii;

-radiaţii UV cu X = 200 - 280 nm (UV-C) care au efect germicidal, inactivând bacteriile, drojdiile şi sporii de mucegai precum şi virusurile; :

-radiaţii UV cu X = 100 - 200 nm care sunt absorbite de toate substanţele şi care nu se transmit decât în vid.

În industria alimentară se utilizează radiaţiile UV-C (landa = 200 - 280) şi în special cele cu landa = 240 nm, deoarece au o puternică acţiune germicidă, efectul letal fiind dependent de doza de iradiere şi durata de iradiere. Acţiunea germidă (reducere cu 4 cicluri logaritmice) are loc atunci când expunerea se face la mult de 400 J/m2, factorii care influenţează acţiunea sterilizantâ a radiaţiilor UV fiind:

-transmisivitatea produsului;

-configuraţia geometrică a reactorului în care se găseşte produsul;

-puterea şi aranjamentul sursei (lor) de radiaţii UV;

-lungimea de undă a radiaţiei UV;

-distanţa dintre sursa UV şi produsul de tratat

1.2. Mecanismul de inactivare a microorganismelor cu UV

Mecanismul - de acţiune a radiaţiilor UV care provoacă inactivarea / distrugerea microorganismelor şi viruşilor, constă în principal în absorbţia radiaţilor UV de către molecule de ADN, absorbţie care provoacă modificări în structura acestuia, în sensul că distorsionează macromoleculele de ADN prin formarea de legaturi ciclobutanice între timinele corespunzătoare adeninelor complementare (se blochează formarea legăturilor de hidrogen între timine -şi adeninele complementare) aşa cum se arată în fig. 1 a, b.

lungimea de undă

a

b

Fig. 1. Efectul radiaţiilor UV asupra structurii ADN: a - spectrul de absorbţie în UV al unor componente celulare: 1 - spectrul de absorbţie al celulei microbiene; 2- spectrul de absorbţie al acizilor nucleici; 3 - spectrul de absorbţie al proteinelor; b – efectul radiaţiilor UV asupra ADN şi procesele de reactivare.

Prin distorsionarea ADN-ului se blochează transcripţia şl replicarea ADN şi prin urmare se compromit funcţiile celulei, care, dependent de numărul de legături anormale formate, poate să fie distrusă. De remarcat că numărul de legături anormale formate depinde de nivelul de expunere la UV. Dacă numărul de legături anormale nu depăşeşte un anumit prag, celulele microorganismelor au capacitatea de a-şi reface structura normală de ADN prin expunerea acestuia la radiaţii luminoase (lumina vizibilă este mai eficientă în spectrul radiaţiilor albastre). Sistemul de reparare enzimatic la lumină (fotoreactivare) nu mai este viabil dacă se depăşeşte un anumit număr de legături anormale.

Celulele odată reactivate devin mult mai rezistente la acţiunea radiaţiilor UV decât cele nereactivate (tabelul 1).

Tabelul 1

Reducerea numărului de microorganisme cu 4 cicluri logaritmice la iradiere cu UV = 254 nm de o anumită intensitate (J/m2)

Microorganismul Expunerea fără reactivare, J/m2 Expunere cu fotoreactivare, J/m2

E. coli 110 270

Enterobacter cloacae 100 330

Klebsietia pneurnoniae 110 310

Citrobacter freundi 80 250

Yersînia enterocolitica 100 320

Salmonetia typhi 140 190

Salmonella typhimurium 130 250

Serratia marcescens 130 300

Enterocolitica faecium 170 200

Vibrio cholerae 50 210

Pseudomonas aeruginosa 110 190

Polio virvs (Mahoney) 290 -

Rotavirus SA 11 350 -

Staphylococcus aureus 380 -