Ultradźwiękami i prądem w żywność

Naukowcy z Katedry Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji SGGW pracują nad wykorzystaniem ultradźwięków oraz pola elektrycznego do wyprodukowania żywności o wyższej jakości oraz do obniżenia energochłonności podstawowych operacji i procesów występujących w technologii żywności.

– Przemysł spożywczy wykorzystuje około 10% całkowitej ilości energii zużywanej w naszym kraju, a spośród procesów i operacji jednostkowych występujących w przetwórstwie żywności największą energochłonnością charakteryzuje się suszenie oraz zamrażanie – mówi prof. Dorota Witrowa-Rajchert, dziekan Wydziału Nauk o Żywności. Jak podkreśla, znalezienie rozwiązań mogących skrócić czas trwania tych procesów przyczyni się zarówno do obniżenia kosztów produkcji żywności, do ochrony środowiska naturalnego, jak również do wytworzenia produktów o lepszej jakości.

Ze względu na potrzebę zrównoważonego rozwoju, uwaga dużej części naukowców zajmujących się badaniami nad żywnością skupia się na tzw. nietermicznych technologiach przetwarzania żywności, czyli takich, które pozwalają osiągnąć cel technologiczny bez konieczności podwyższania temperatury produktu. – Największe nadzieje upatruje się w ultradźwiękach oraz pulsacyjnym polu elektrycznym – mówi mgr inż. Artur Wiktor, kierownik projektu dotyczącego zastosowania ultradźwięków oraz pulsacyjnego pola elektrycznego do wspomagania suszenia owoców i warzyw, finansowanego ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER.

Na ogół ultradźwięki czy prąd elektryczny kojarzone są z pewnym niebezpieczeństwem lub czymś szkodliwym. Okazuje się jednak, że ich odpowiednie zastosowanie może wpłynąć korzystnie m.in. na zawartość substancji bioaktywnych, bardzo cennych z żywieniowego punktu widzenia.

W ramach projektu finansowanego z środków NCBR, prowadzone są też prace, których celem jest m.in. zbadanie sekwencyjnej obróbki wstępnej z wykorzystaniem pulsacyjnego pola elektrycznego oraz ultradźwięków na przebieg procesu suszenia konwekcyjnego oraz mikrofalowo-konwekcyjnego tkanki roślinnej. – Badania tego typu nie były dotychczas publikowane ani w czasopismach krajowych, ani międzynarodowych. Jesteśmy zatem pierwszym ośrodkiem, który pracuje nad tym zagadnieniem – twierdzi A. Wiktor.

Badania prowadzone na SGGW udowodniły, że dzięki wykorzystaniu tych technik możliwe jest nie tylko skrócenie czasu suszenia owoców i warzyw, ale także zmodyfikowanie ich właściwości fizykochemicznych, aby były bardziej akceptowalne przez konsumentów. Wyniki przeprowadzonych doświadczeń wskazują także, że technologie te mogą znaleźć zastosowanie do wspomagania innych procesów i operacji występujących w technologii żywności, np. rozdrabniania czy ekstrakcji barwników.

– Pomimo że dużą część uwagi skupiamy na zbadaniu możliwości zastosowania pulsacyjnego pola elektrycznego czy ultradźwięków, to interesuje nas także mechanizm oddziaływania tych technologii na komórki biologiczne – mówi prof. Witrowa-Rajchert. Zespół z SGGW prowadzi też badania, kierowane przez mgr inż. Magdalenę Śledź i finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu PRELUDIUM, nad mechanizmem oddziaływania ultradźwięków przed suszeniem na wybrane gatunki ziół w porównaniu z procesem konwencjonalnym, realizowanym poprzez blanszowanie.

W ramach ministerialnego grantu IUVENTUS PLUS, pod kierownictwem dr inż. Małgorzaty Nowackiej, trwają prace nad zbadaniem możliwości aplikacji tych technologii w celu wspomagania procesu usuwania wody z żurawiny błotnej. Naturalne zasoby krajowe tej cennej rośliny są dość duże. Chodzi o stworzenie technologii zwiększającej konkurencyjność produktów uzyskanych w oparciu o krajowe surowce.

Efektem końcowym prac naukowców z Katedry Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji SGGW będzie stworzenie podwalin teoretyczno-praktycznych, które umożliwią opracowanie założeń technologicznych suszenia wspomaganego obróbką wstępną przy użyciu niekonwencjonalnych metod w skali półtechnicznej oraz przemysłowej.