Utilizarea ozonului in industria de panificație

Site: Whole Grain. 31.03.2009, Dr. Jeff Gwirtz

Gazul de clor a fost utilizat de ceva timp în statele Unite în tratarea făinilor de grâu moale pentru diferite aplicații de coacere. Făină de tort cu raport ridicat, care este utilizată în prăjituri care conțin un nivel mai ridicat de zahăr decât făina, este cel mai adesea asociată cu tratamentul gazului de clor. În această aplicație, gazul de clor are două efecte majore: albire și îmbunătățire funcțională în ceea ce privește producția de prăjituri.
Aplicarea gazului de clor este de obicei de două uncii pe sutime de făină. Nivelul este monitorizat și controlat prin măsurarea pH-ului făinii. Recent, gazul de clor a fost extins pentru a include clorurarea apei de călire a grâului, reducând astfel numărul microbilor pe suprafața cerealelor călite și în procesul de măcinare în sine.
Independent de scopul propus, depozitarea și utilizarea gazului de clor este destul de periculoasă, dar cererea de încărcături microbiene mai mici în produsele din făină pe bază de grâu și cereale este mai intensă ca niciodată. Ca urmare, un număr tot mai mare de morari folosesc ozon pentru a trata făina.

MICROBIOLOGIE ÎN MĂCINAREA FĂINII

Focarele de boli de origine alimentară din statele Unite sunt cauzate de următoarele (cu procente de frecvență): Bacterii (66%), substanțe chimice (25%), viruși (5%) și paraziți (4%). Foarte puține boli cauzate de alimente sunt rezultatul făinii contaminate.

Bacteriile sunt peste tot în mediul nostru, inclusiv sol, apă, aer, praf, plante comestibile și produse vegetale, animale și produse de origine animală, tractul intestinal al omului și animalelor, mâinile angajaților și ustensile și echipamente alimentare contaminate. În majoritatea cazurilor în care există o contaminare periculoasă a cerealelor sau a produselor pe bază de cereale, aceasta este, de obicei, rezultatul implicării umane în depozitarea, manipularea sau prelucrarea produsului. 

Bacteriile au nevoi nutriționale și de mediu specifice pentru a supraviețui și a se reproduce. Acestea sunt: Alimente, umiditate, atmosferă adecvată, pH, temperatură și substanțe inhibitoare. Boabele și făina, desigur, sunt o sursă imensă de alimente pentru materiale, drojdie și matrițe. Trebuie să existe o umiditate adecvată pentru dezvoltarea bacteriilor. Cantitatea de umiditate necesară este definită de termenul „activitate a apei”.

Locațiile din moară cu un nivel ridicat de umiditate sau activitate a apei (0.90 plus) vor susține creșterea rapidă a bacteriilor,zonele cu umiditate relativă mai scăzută care rămân uscate și au o activitate mai scăzută a apei (mai mică de 0.85) nu . În morile mai vechi sau în locuri în care aerul rece se poate deplasa pe o gură de scurgere care conține stoc cald, se știe că are loc condensarea și, la scurt timp după aceea, populația de drojdie și mucegai crește, formând o masă întunecată, care continuă să inoculeze stocurile care trec.
Cei mai comuni indicatori microbiologici ai făinii și ai produselor coapte sunt numărul total de germeni aerobi (adesea denumit număr total de germeni), numărul de bacterii coliforme/enterice și numărul de drojdii și mucegaiuri.

Numărul total de bacterii aerobe se referă la numărul total de colonii de microbe care cresc pe placa de mediu din eșantion. Numărul bacteriilor coliforme sau enterice este un subset al numărului total de germeni aerobi și este adesea utilizat ca indicator al contaminării directe sau indirecte a fecalelor. Drojdiile și numărul de mucegaiuri nu sunt incluse în totalul numărului de bacterii aerobe, deși sunt adesea supuse unor toleranțe maxime. Principala lor relație cu siguranța alimentară este potențialul de a produce micotoxine, care sunt compuși toxici produși de ciuperci care contaminează plantele.
A fost raportat că numărul microbilor dintr-o râșniță de făină va varia foarte mult, în funcție de o serie de factori, cum ar fi numărul inițial de boabe din condițiile culturii, practicile de măcinare, manipularea post-măcinare, conținutul de umiditate al făinii și condițiile de depozitare.

Număr tipic de microorganisme in făina este de 1 x 10 pentru numărul total de germeni aerobi; 200 pentru coliforme; 120 pentru drojdii și 800 pentru mucegaiuri. S-au observat corelații semnificative între toți indicatorii microbieni și unele criterii de calitate (de exemplu, greutatea de testare) și factorii de clasificare (de exemplu, numărul de grâu, conținutul de boabe vitroase). A fost raportată, de asemenea, o corelație slabă, dar semnificativă, între numărul total de plăci și conținutul de umiditate al boabelor.

MEDIU DE FREZARE ȘI MICROBIOLOGIE

Sunt necesare temperaturi calde pentru separarea cu succes a germenilor de tărâțe și endosperm, pentru a preveni împrăștierea tărâțelor și pentru a îmbunătăți reducerea endospermului. În plus, energia de intrare se disipează sub formă de căldură, conducând umezeala de pe produsul măcinat în cadrul procesului.

În timp ce temperatura și umiditatea relativă a camerei de măcinare sunt importante, este temperatura și umiditatea din interiorul mediului de prelucrare a măcinării în care bacteriile, drojdia și mucegaiul pot cauza probleme. Umiditatea relativă și temperatura optimă pentru măcinare sunt de aproximativ 75 grade F (plus sau minus 10 grade F) și, respectiv, 65% umiditate relativă (plus sau minus 10%).
Se pot utiliza anumite practici de gestionare pentru a reduce sarcinile microbiene în mediul de măcinare. Reducerea sarcinii microbiene pe suprafața grâului prin adăugarea de clor în apa de călire a fost raportată pentru a reduce în mod eficient sarcina microbiană în procesul de măcinare și, în cele din urmă, făina.

În fabricile automate, există o tentație considerabilă de a închide pur și simplu unitatea atunci când sarcina este preluată de pe unitatea de frezat. Cu toate acestea, mulți programatori de râșniță automatizată au perioade lungi de timp setate de oprire, permițând râșniței să se scuture în timp ce trage aspirația pentru a reduce umiditatea din sistem, unde ar putea apărea condens pe produs și suprafețele de procesare. O astfel de practică ajută la reducerea condensului și a aglomerării suprafeței, ceea ce duce la dezvoltarea microbiană și la apariția unor provocări. În timp ce clădirea și unitatea sunt calde, condensul poate să nu fie o problemă. Dar cel mai bine este să-l lăsați să se răcească și să se usuce înainte de a-l închide.
Un alt instrument utilizat adesea în mori mai vechi este glisarea sau curățarea jgheaburilor pentru a preveni acumularea activă de colonii de mucegai.

PRODUCEREA ȘI CONTROLUL OZONULUI

Următoarele etape au fost identificate pentru utilizarea ozonului într-un sistem în principal apos și se aplică la măcinare atunci când este utilizat în apă de călire.

• pregătirea gazului de oxigen/alimentare. Produce curat, uscat 95% oxigen pur din aer pentru a îmbunătăți eficiența și de a proteja generatorul de ozon. Este nevoie de 50% până la 75% mai puțină energie pentru a produce ozon cu aer purificat.

• generarea ozonului: Concentrația oxigenului de intrare de control, creșterea tensiunii și scăderea debitului de gaz de alimentare pentru a optimiza producția de ozon.
• transfer de masă: Aceasta a fost în general aplicată la utilizarea ozonului în faza apoasă, care nu ar fi aplicabilă la utilizarea gazului pe făină. Transferul de ozon în conductele din PVC nu este recomandat, deoarece o parte din ozon se pierde atunci când reacționează cu conducta din PVC. Oțelul inoxidabil, cum ar fi 304 sau 316, a fost sugerat pentru utilizarea în sistemele de transfer al ozonului.

• monitorizarea și controlul: Controlul concentrațiilor de oxigen, debitelor, tensiunii etc. Trebuie să fie adecvat pentru monitorizare și control. Cu toate acestea, oricare sau toate acestea ar putea fi ajustate în funcție de rata de producție, umiditatea și temperatura produsului pentru a optimiza adăugarea și pentru a oferi control.
Expunerea la ozon este periculoasă pentru oameni. Ca și gazul de clor, atacă tractul respirator. Standardele stabilite de Administrația pentru sănătate și Securitate în muncă din statele Unite permit un nivel de expunere admisibil mai mic de 0.1 miligrame pe litru (mg/l) pe o medie ponderată în timp pentru o perioadă de lucru de opt ore și o expunere unică maximă de 0.3 mg/l pentru o durată mai mică de 10 minute. Aerul ambiant trebuie testat pentru a se asigura siguranța, utilizând monitoare care funcționează pe baza absorbției de lumină UV, în funcție de concentrația de ozon.

ÎNLOCUIREA CU OZON-CLOR

Ozon, gumă de zantan, l-cisteină, malto-dextrine, căldură; combinațiile de căldură și ozon, clor și amestecuri de ozon sunt studiate ca înlocuitori ai clorului cu diferite grade de succes. Ozonarea a fost studiată ca o alternativă la clorurarea făinii de tort. Făina a fost tratată cu ozon la o rată de 0.06 litri pe minut timp de 10 și 36 de minute, utilizând 5 livre de făină. Ozonarea de făină de tort a scăzut pH-ul și a crescut luminozitatea (valoarea L) de făină. Studiile de coacere care utilizează o formulă de tort cu strat alb cu raport ridicat au arătat că volumul de prăjituri a crescut semnificativ (p < 0.05) ca timp de ozonare a crescut, iar prăjiturile au fost mai moi decât cele făcute cu făină clorată sau controlată. Luminozitatea celulară și numărul de celule măsurate prin analiza imaginii (celula C) a prăjiturilor din făină tratată cu ozon timp de 36 minute au prezentat valori similare celor din făină clorurată.
Timpul optim de ozonare a fost de aproximativ 8 - 11 minute, cu intervalul de temperatură între 36 și 46 grade C. creșterea timpului de vârf al Mixografului, viscozitatea vârfului și capacitatea de retenție a apei au fost observate ca timpul de ozonare a crescut. S-a raportat că făina ozonată are un miros puternic care a afectat mirosul și aroma prăjiturilor. Gazele volatile se disipează atunci când făina ozonată a fost depozitată sub o hotă de fum, sugerând că trebuie să se concentreze cercetări suplimentare asupra modului de reducere a mirosului puternic în făină prin utilizarea tehnicilor de prelucrare sau a altor metode.

REDUCEREA OZONULUI ȘI A SARCINII MICROBIENE UV

A fost efectuat un studiu pentru a investiga fezabilitatea utilizării ozonului și a luminii UV ca înlocuitor al apei de călire clorurate pentru bacterii și controlul mucegaiului într-o fabrică de făină de grâu. În studiu, datele de testare microbiologică ale probelor de făină după măcinare arată că utilizarea ozonului duce la o reducere a bacteriilor de aproximativ 75% până la 80% în comparație cu boabele tratate cu apă clorurată.

Inspecția vizuală a echipamentelor și a liniilor indică o reducere similară a creșterii matriței. Datele colectate în timpul proiectului indică o reducere potențială de 75% până la 80% a numărului total de bacterii în comparație cu tratamentul convențional cu apă clorurată. Numărul mediu de plăci anaerobe (APC) dintr-un grup de eșantioane de făină din boabe tratate cu apă clorată a fost în medie de 181,675 unități formatoare de colonii per gram (cfu/g). În comparație, media APC pentru făina din boabe tratate cu ozon este de 42,627 cfu/g, o reducere de 77%.
Ultimele date colectate pe 195 de eșantioane de făină procesată au arătat 75 loturi (38%) cu APC mai puțin de 10,000 ufc pe gram. Deși proiectul nu a inclus numărul mucegaiului pentru a cuantifica eficacitatea ozonului peste clor în reducerea mucegaiului, inspecția vizuală a echipamentelor și a liniilor de către personalul instalației indică o reducere similară a creșterii mucegaiului în echipament.
Utilizarea la nivel internațional a ozonului pentru a reduce sau a controla amenințările la contaminarea microbiană pare să crească rapid în toate sectoarele alimentare. Produsele pe bază de cereale, din cauza umidității scăzute și a activității apei și a naturii eterice a contaminanților microbieni generali, fac din această categorie de produse una dintre ultimele care urmează să fie tratată cu ozon pentru controlul microbian. Utilizarea ozonului pentru a înlocui gazul de clor generat atât de preocupările legate de siguranță, cât și de reziduuri continuă să fie urmărită agresiv.

Dr. Jeff Gwirtz este un profesor asociat la Departamentul de stiinta si Industrie a cerealelor din Kansas state University. Gwirtz este, de asemenea, director executiv al JAG Services Inc., o companie de consultanță care deservește industria cerealelor și a morăritului

Vezi articolul original AICI