Википедија

Прехрамбено инжењерство

Прехрамбено инжењерство је мултидисциплинарно поље које комбинује микробиологију, примењене физичке науке, хемију и инжењерство за прехрамбену и сродне индустрије. Прехрамбено инжењерство обухвата, али није ограничено на, примену принципа пољопривредног инжењерства, машинства и хемијског инжењерства на прехрамбене материјале.[1][2] Прехрамбени инжењери пружају технолошки пренос знања који је неопходан за економичну производњу и комерцијализацију прехрамбених производа и услуга. Физика, хемија и математика су фундаментални за разумевање и инжењеринг производа и операција у прехрамбеној индустрији.[3]

Фабрика хлеба у Немачкој

Стварање, обрада и складиштење хране за подршку светске популације захтева опсежно интердисциплинарно знање. Постоје многи биоинжењерски процеси унутар прехрамбеног инжењеринга за манипулисање мноштвом организама укључених у наш сложени ланац исхране. Безбедност хране захтева посебне биолошке студије да би се разумели укључени микроорганизми и како они утичу на људе. Међутим, други аспекти прехрамбеног инжењеринга, као што су складиштење и прерада хране, такође захтевају опсежно биолошко знање о храни и микроорганизмима који је настањују. Ова микробиологија хране и биолошко знање постају биолошки инжењеринг када се креирају системи и процеси да би се одржала пожељна својства хране и селекција микроорганизама, уз обезбеђивање механизама за елиминисање неповољних или опасних.[4]

Теме уреди

У развоју прехрамбеног инжењерства, један од многих изазова је употреба савремених алата, технологије и знања, као што су рачунарска наука о материјалима и нанотехнологија, за развој нових производа и процеса. Истовремено, побољшање квалитета, безбедности и сигурности остају кључна питања у студији о прехрамбеном инжењерству. Развијају се нови материјали и технике за паковање како би се осигурала већа заштита хране, а појављује се и нова технологија очувања. Поред тога, контрола процеса и аутоматизација процеса редовно се појављују међу приоритетима који су идентификовани у инжењерству хране. Напредни системи за надзор и контролу развијени су како би се олакшала аутоматизација и флексибилна производња хране. Штавише, уштеда енергије и минимизирање еколошких проблема и даље су важни проблеми у инжењерству хране, а значајан напредак је постигнут у управљању отпадом, ефикасном кориштењу енергије и смањењу ефлуената и емисија у производњи хране.

Типичне теме обухватају:

  • Напредак у класичним јединичним операцијама у инжењерству примењеним у производњи хране
  • Напредак у транспорту и складиштењу течне и чврсте хране
  • Развој грејања, хлађења и замрзавања хране
  • Напредан пренос масе у храни
  • Нови хемијски и биохемијски аспекти прехрамбеног инжењерства и употреба кинетичке анализе
  • Нове технике дехидрације, термичке и нетермичке обраде, екструдирање, концентрација течне хране, мембрански процеси и примена мембрана у обради хране
  • Рок употребе, електронски показатељи у управљању залихама и одрживе технологије у преради хране
  • Модерно паковање, технологије чишћења и санитације.
  • Развој сензорских система за квалитет[5][6] анд сафетy ассессмент [7][8][9][10]

Концепти уреди

Мноштво различитих концепата је обухваћено пољем прехрамбеног и биолошког процесног инжењерства. У наставку је наведено неколико главних области.

Наука о храни уреди

Главни чланак: Наука о храни

Наука у основи производње хране обухвата проучавање понашања хране и како се она може побољшати. Истраживачи анализирају дуговечност и састав (тј. ингредијенте, витамине, минерале, итд.) намирница, као и начин осигуравања безбедности хране.[11]

Генетичко инжењерство уреди

Главни чланак: Генетичко инжењерство

Модерна прехрамбена и биолошка инжењерска технологија се у великој мери ослања на примену генетске манипулације. Путем разумевања биљки и животиња на молекуларном нивоу, научници су способни да их осмисле са специфичним циљевима.[2]

Међу најзначајнијим применама таквог генетског инжењеринга је стварање биљака отпорних на болести или инсекте, као што су оне које су модификоване да производе Bacillus thuringiensis, бактерију која убија специфичне сојеве инсеката по конзумирању.[12] Међутим, инсекти имају способност адаптације на сојеве Bacillus thuringiensis, из ког разлога су неопходна стална истраживања ради одржавања контроле.

Безбедност хране уреди

Важан задатак у оквиру безбедности хране је елиминација микроорганизама одговорних за болести које се преносе храном. Храна и болести које се преносе водом још увек представљају озбиљан здравствени проблем, са стотинама епидемија које се јављају годишње од 1971. године само у САД.[13] Ризик од ових болести се повећао током година, углавном због лошег руковања сировом храном, лоших санитарних услова и лоших социоекономских услова. Поред болести узрокованих директном инфекцијом патогенима, неке болести које се преносе храном узроковане су присуством токсина које производе микроорганизми у храни. Постоји пет главних типова микробних патогена који контаминирају храну и воду: вируси, бактерије, гљивице, патогене протозе и хелминти.[14]

Неколико бактерија, као што су E. coli, Clostridium botulinum, и Salmonella enterica, су добро познате и циљ су елиминација путем различитих индустријских процеса. Иако су бактерије често у фокусу процеса безбедности хране, познато је да вируси, протозое и плесни такође узрокују болести које се преносе храном и да су предмет забринутости приликом дизајнирања процеса који осигуравају сигурност хране. Иако је циљ безбедности хране да се елиминишу штетни организми из хране и да се спрече болести које се преносе храном, детектовање наведених организама је још једна важна функција механизама безбедности хране.[15][16]

Праћење и детекција уреди

Циљ већине процеса праћења и детекције је брзо откривање штетних микроорганизама уз минимално прекидање обраде прехрамбених производа. Пример механизма детекције који се у великој мери ослања на биолошке процесе је употреба хромогених микробиолошких медија.

Хромогени микробиолошки медији уреди

Хромогени микробиолошки медији користе обојене ензиме за детекцију присуства одређених бактерија. У конвенционалном узгоју бактерија, бактеријама је дозвољено да расту на медијуму који подржава многе сојеве. Пошто је тешко изоловати бактерије, многе културе различитих бактерија могу да се формирају. Да би идентификовали одређену културу бактерија, научници је морају идентификовати користећи њене физичке карактеристике. Затим се могу извршити даљи тестови како би се потврдило присуство бактерија, као што су серолошки тестови који налазе антитела формирана у организмима као одговор на инфекцију.[17] Насупрот томе, хромогени микробиолошки медији користе посебне ензиме који производе боју и који су циљани при метаболизму одређених сојева бактерија. Према томе, ако су дате културе присутне, медији ће сходно томе постати обојени јер бактерије метаболизирају ензим који даје боју. Ово увелико олакшава идентификацију одређених култура бактерија и тиме се може елиминисати потреба за даљим тестирањем. Да би се спречила погрешна идентификација бактерија, хромогене плоче обично садрже додатне ензиме које ће друге бактерије модификовати. Док нециљне бактерије делују на додатне ензимима, оне производе боје по којима се разликују од циљних бактерија.[17][18]

Механизми уреди

Безбедност хране је практикована хиљадама година, али са успоном индустријске пољопривреде, потражња за безбедношћу хране стално повећавала, што је довело до више истраживања о начинима постизања веће безбедности хране. Један од примарних механизама је загревање прехрамбених производа да би се убили микроорганизми, који има хиљадугодишњу историју и још увек се у великој мери користи. Постоји и низ новијих механизама као што је примена ултраљубичастог светла, коришћење озона и зрачење хране.[19]

Загревање уреди

Извештај који је за амерчку Управу за храну и лекове припремио Институт за технологију хране детаљно разматра термичку обраду хране.[19] Значајан корак у развоју примене топлоте за прераду хране је пастеризација, коју је развио Луј Пастер у деветнаестом веку. Пастеризација се користи за уништавање микроорганизама који могу представљати ризик за потрошаче или скратити рок трајања прехрамбених производа. Првенствено се користи за течне прехрамбене производе. Пастеризација се редовно примењује на воћни сок, пиво, млеко и сладолед. Топлота примењена током пастеризације варира од око 60 °C да би се убиле бактерије до око 80 °C да би се убили квасци. Већина процеса пастеризације је оптимизована тако да обухвата неколико корака грејања на различитим температурама и минимизује време потребно за процес.[20]

 
Основни нацрт амонијачног компресора. Амонијачни компресори се користе у многим фабрикама за хлађење прехрамбених производа.

Строжији механизам за загревање хране је термална стерилизација. Док пастеризација уништава већину бактерија и квасаца који расту у прехрамбеним производима, циљ стерилизације је се убију скоро сви организми који се налазе у прехрамбеним производима, укључујући квасце, плесни, бактерије и организме који стварају споре. Ако је се коректно спроведе, овај процес знатно продужава рок употребе прехрамбених производа и омогућава складиштење на собној температури. Како је детаљно описано у Приручнику о очувању хране, термичка стерилизација обично укључује четири корака. Прво, се прехрамбени производи загревају између 110-125 °C, и производима се даје време да топлота у потпуности прође кроз материјал. Након тога, температура се мора одржати довољно дуго да се убију микроорганизми пре него што се прехрамбени производ охлади да би се спречило кување. У пракси, иако би се потпуна стерилност прехрамбених производа могла остварити, интензивно и продужено загрејавање неопходно да се то постигне могло би да смањи нутритивну вредност прехрамбених производа, тако да се изводи само делимична стерилизација.[21]

Нискотемпературни процес уреди

Нискотемпературна обрада такође игра битну улогу у преради и складиштењу хране. Током овог процеса, микроорганизми и ензими су изложени ниским температурама. За разлику од загревања, хлађење не уништава ензиме и микроорганизме већ једноставно смањује њихову активност, што је ефективно све док се температура одржава. Са повећањем температуре, активност микроорганизама се поново повећава. Из тога следи да, за разлику од загревања, ефекат очувања хладноћом није сталан; стога је важно одржавање хладног ланца током целог рока трајања прехрамбеног производа.[22]

Ирадијација уреди

Озрачивање хране је још један значајан биолошки инжењерски процес за постизање безбедности хране. Истраживања потенцијалне употребе јонизујућег зрачења за очување хране почела су четрдесетих година прошлог века као продужетак студија о утицају зрачења на живе ћелије.[22] ФДА је одобрила употребу јонизујуће радијације на прехрамбеним производима 1990. године. Ово зрачење уклања електроне из атома, а ти електрони настављају да оштећују ДНК микроорганизама који живе у храни, убијајући микроорганизме. Зрачење се може користити за пастеризацију прехрамбених производа, као што су плодови мора, живина и црвено месо, чиме се ови прехрамбени производи чине безбедним за потрошаче.[23] Нека зрачења се такође користе за одлагање процеса сазревања плода, при чему се убијају микроорганизми који убрзавају зрење и кварење производа. Ниске дозе зрачења могу се користити и за убијање инсеката који живе у пожњевеним усевима, јер ће зрачење омести развој инсеката у различитим фазама и оштетити њихову способност репродукције.[24]

Види још уреди

Референце уреди

  1. ^ „Бецоме а Фоод Процесс Енгинеер: Едуцатион анд Цареер Роадмап”. Студy.цом (на језику: енглески). Приступљено 2. 4. 2018. 
  2. ^ а б „Биологицал Енгинееринг | Департмент оф Биологицал анд Енвиронментал Енгинееринг”. бее.цалс.цорнелл.еду (на језику: енглески). Архивирано из оригинала 20. 04. 2018. г. Приступљено 3. 4. 2018. 
  3. ^ Сингх , Р Паул; Хелдман, Деннис Р. (2013). Интродуцтион то Фоод Енгинееринг (5тх ед.). Ацадемиц Пресс. стр. 1. ИСБН 978-0123985309. 
  4. ^ „Биологицал Енгинееринг | Департмент оф Биологицал анд Енвиронментал Енгинееринг”. бее.цалс.цорнелл.еду (на језику: енглески). Архивирано из оригинала 20. 04. 2018. г. Приступљено 19. 4. 2018. 
  5. ^ Гарцíа, МР; Цабо, ML; Херрера, ЈР; Рамило-Фернáндез, Г; Алонсо, АА; Балса-Цанто, Е (март 2017). „Смарт сенсор то предицт ретаил фресх фисх qуалитy ундер ице стораге.”. Јоурнал оф Фоод Енгинееринг. 197: 87—97. дои:10.1016/ј.јфооденг.2016.11.006. хдл:10261/141204. 
  6. ^ Гарцíа, МР; Вилас, C; Херрера, ЈР; Бернáрдез, M; Балса-Цанто, Е; Алонсо, АА (2. 9. 2015). „Qуалитy анд схелф-лифе предицтион фор ретаил фресх хаке (Мерлуцциус мерлуцциус).”. Интернатионал Јоурнал оф Фоод Мицробиологy. 208: 65—74. ПМИД 26058006. дои:10.1016/ј.ијфоодмицро.2015.05.012. 
  7. ^ Маброок, M.Ф.; Петтy, M.C. (2003). „Еффецт оф цомпоситион он тхе елецтрицал цондуцтанце оф милк”. Јоурнал оф Фоод Енгинееринг. 60 (3): 321—325. дои:10.1016/С0260-8774(03)00054-2. 
  8. ^ Дамез, Ј.L.; Цлерион, С.; Абоуелкарам, С.; Лепетит, Ј. (2008). „Бееф меат елецтрицал импеданце спецтросцопy анд анисотропy сенсинг фор нон-инвасиве еарлy ассессмент оф меат агеинг”. Јоурнал оф Фоод Енгинееринг. 85 (1): 116—122. дои:10.1016/ј.јфооденг.2007.07.026. 
  9. ^ Рехман, M.; Абу Изнеид, Ј.А.; Абдуллха, M.З.; Арсхад, M.Р. (2011). „Ассессмент оф qуалитy оф фруитс усинг импеданце спецтросцопy”. Интернатионал Јоурнал оф Фоод Сциенце & Тецхнологy. 46 (6): 1303—1309. дои:10.1111/ј.1365-2621.2011.02636.x. 
  10. ^ Харкер, Ф.Р.; Форбес, С.К. (1997). „Рипенинг анд девелопмент оф цхиллинг ињурy ин персиммон фруит: Ан елецтрицал импеданце студy”. Неw Зеаланд Јоурнал оф Цроп анд Хортицултурал Сциенце. 25 (2): 149—157. дои:10.1080/01140671.1997.9514001. 
  11. ^ „Фоод Сциентистс анд Тецхнологистс”. www.блс.гов. Приступљено 3. 4. 2018. 
  12. ^ „Инсецт-ресистант Цропс Тхроугх Генетиц Енгинееринг”. www.ацес.уиуц.еду. Приступљено 3. 4. 2018. 
  13. ^ „Фоодборне анд Wатерборне Дисеасе Оутбреакс — Унитед Статес, 1971–2012”. www.цдц.гов (на језику: енглески). Приступљено 18. 4. 2018. 
  14. ^ „Молецулар Тецхниqуес ин Фоод Биологy: Сафетy, Биотецхнологy, Аутхентицитy анд Трацеабилитy”. Wилеy.цом (на језику: енглески). 12. 3. 2018. Приступљено 1. 4. 2018. 
  15. ^ Рамасwамy, Рагхупатхy; Ахн, Јухее; Баласубраманиам, V.M.; Саона, Луис Родригуез; Yоусеф, Ахмед Е. „Хандбоок оф Фарм, Даирy анд Фоод Мацхинерy Енгинееринг (Сецонд Едитион)”. СциенцеДирецт. Елсевиер. Приступљено 30. 3. 2018. 
  16. ^ Институте, оф Фоод Тецхнологиес (ИФТ). „Кинетицс оф Мицробиал Инацтиватион фор Алтернативе Фоод Процессинг Тецхнологиес” (ПДФ). ФДА/ИФТ. Приступљено 30. 3. 2018. 
  17. ^ а б Перрy, Ј.D.; Фреyдиèре, А.M. (2007). „Тхе апплицатион оф цхромогениц медиа ин цлиницал мицробиологy”. Јоурнал оф Апплиед Мицробиологy. 103 (6): 2046—2055. ПМИД 18045388. дои:10.1111/ј.1365-2672.2007.03442.x. 
  18. ^ Восоугх, Массоуд (2010). „Ан Артицле он Цхромогениц Медиа” (ПДФ). Цонда Неwс. 
  19. ^ а б Инститиуте оф Фоод Тецхнологy (2. 6. 2000). „Кинетицс оф Мицробиал Инацтиватион фор Алтернативе Фоод Процессинг Тецхнологиес” (ПДФ). ФДА. 
  20. ^ Рахман, M. Схафиур (2007). Хандбоок оф Фоод Пресерватион, Сецонд Едитион. http://www.cold.org.gr/library/downloads/Docs/Handbook%20of%20Food%20Preservation.PDF: ЦРЦ Пресс. стр. 571—574. ИСБН 978-1-57444-606-7. 
  21. ^ Рахман, M. Схафиур (2007). Хандбоок оф Фоод Пресерватион, Сецонд Едитион. http://www.cold.org.gr/library/downloads/Docs/Handbook%20of%20Food%20Preservation.PDF: ЦРЦ Пресс. стр. 586—587. ИСБН 978-1-57444-606-7. 
  22. ^ а б Берк, Зеки (3. 7. 2013). „Фоод Процесс Енгинееринг анд Тецхнологy”. ебоокцентрал.проqуест.цом (на језику: енглески). Приступљено 1. 4. 2018. 
  23. ^ Рамасwамy, Рагхупатхy; Ахн, Јухее; Баласубраманиам, V.M.; Саона, Луис Родригуез; Yоусеф, Ахмед Е. „Хандбоок оф Фарм, Даирy анд Фоод Мацхинерy Енгинееринг (Сецонд Едитион)”. СциенцеДирецт. Елсевиер. стр. 47. Приступљено 30. 3. 2018. 
  24. ^ Рахман, M. Схафиур (2007). Хандбоок оф Фоод Пресерватион, Сецонд Едитион. http://www.cold.org.gr/library/downloads/Docs/Handbook%20of%20Food%20Preservation.PDF: ЦРЦ Пресс. стр. 763. ИСБН 978-1-57444-606-7. 

Литература уреди

  • Сингх , Р Паул; Хелдман, Деннис Р. (2013). Интродуцтион то Фоод Енгинееринг (5тх ед.). Ацадемиц Пресс. стр. 1. ИСБН 978-0123985309. 
  • Густаво V. Барбоса-Цановас, Лилиана Аламилла-Белтран, Ефрен Парада-Ариас, Јорге Wелти-Цханес. Wатер Стресс ин Биологицал, Цхемицал, Пхармацеутицал анд Фоод Сyстемс. Неw Yорк, НY : Спрингер Неw Yорк : Импринт: Спрингер. 2015. ISBN 978-1-4939-2578-0.
  • Јамуна Асwатханараyн & Раи, V. Рависханкар Мицробиал Фоод Сафетy анд Пресерватион Тецхниqуес. Боца Ратон : ЦРЦ Пресс Таyлор & Францис Гроуп. 2015. ISBN 9781138033801.

Спољашње везе уреди

 
Прехрамбено инжењерство на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Prehrambeno_inženjerstvo&oldid=27675467”