Υπολογισμός ποιότητας και διατηρησιμότητας κατεψυγμένων αλιευμάτων σε πραγματικές συνθήκες συντήρησης

1 Υπολογισμός ποιότητας και διατηρησιμότητας κατεψυγμένων αλιευμάτων σε πραγματικές συνθήκες συντήρησης Θεοφανία Τσιρώνη Χημικός Μηχανικός (PhD), Εργαστήριο χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Έξυπνη συσκευασία: Διαχείριση και διαδραστικός έλεγχος της ψυκτικής αλυσίδας και της ποιότητας των κατεψυγμένων τροφίμων ΠΑΣΕΚΤ-ΕΜΠ, Τετάρτη 26/9/2012 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων

Ποιότητα τροφίμων 2 Η ποιότητα του τροφίμου ορίζεται ως ο βαθμός προσαρμογής στις απαιτήσεις του καταναλωτή, που έχουν σχέση με τη θρεπτικότητα και τις οργανοληπτικές ιδιότητές του. ΤΡΟΦΙΜΟ Φυσικοχημικά και βιολογικά ενεργό σύστημα ΠΟΙΟΤΗΤΑ Δυναμική κατάσταση κινούμενη προς φθίνουσα κατεύθυνση Πεπερασμένη διατηρησιμότητα (shelf life)

Ποιότητα τροφίμων 3 Χρόνος Υψηλής Ποιότητας (High quality life, HQL) είναι ο χρόνος μετά την επεξεργασία του προϊόντος για την πρώτη αντιληπτή οργανοληπτική διαφορά (70-80% θετική απάντηση σε τριγωνικό τεστ). Χρόνος πρακτικής διατήρησης (PSL: Practical Shelf Life) είναι ο χρόνος αποθήκευσης μετά την παραγωγή, προϊόντος υψηλής αρχικής ποιότητας, στον οποίο το τρόφιμο είναι οργανοληπτικά κατάλληλο για χρήση ή κατανάλωση.

Συντήρηση αλιευμάτων 4 Τα αλιεύματα είναι εξαιρετικά ευαλλοίωτα και η ποιότητά τους υποβαθμίζεται σε σύντομο χρόνο. Προκειμένου να αυξηθεί η διατηρησιμότητά τους είναι απαραίτητη η ανάσχεση της μικροβιακής ανάπτυξης και η επιβράδυνση των φυσικών και χημικών μεταβολών. Συντήρηση σε χαμηλές θερμοκρασίες Η συντήρηση σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι η περισσότερο χρησιμοποιούμενη μέθοδος συντήρησης των αλιευμάτων. Βασίζεται στο γεγονός ότι σε χαμηλές θερμοκρασίες ελαττώνεται ο ρυθμός των χημικών και μικροβιολογικών αλλοιώσεων, με αποτέλεσμα να επιμηκύνεται ο χρόνος διατήρησης.

Αλλοιώσεις αλιευμάτων σε ψύξη 5 Μικροβιολογικές αλλοιώσεις Χημικές αλλοιώσεις Οργανοληπτική υποβάθμιση log cfu/g Ολική μικροβιακή χλωρίδα SSO Μεταβολικά προϊόντα Χρόνος ζωής Χρόνος Συγκέντρωση μεταβολικών προϊόντων

Συντήρηση σε κατάψυξη 6 Απομάκρυνση νερού a w Ελάττωση θερμοκρασίας Περιορισμένη μοριακή κινητικότητα (υαλώδης μετάπτωση) Επιβράδυνση ποιοτικής υποβάθμισης

Συντήρηση σε κατάψυξη 7 30 Θερμοκρασία ( C) 20 10 0 T 1 προκατάψυξη S T 2 κυρίως κατάψυξη T 3 ταπείνωση θερμοκρασίας -10-20 T 4-0 3 Χρόνος

Συντήρηση σε υπέρψυξη 8 Θερμοκρασία (ºC) 20 10 0-10 -20 Χρόνος Το μεταβατικό στάδιο κατά το οποίο πραγματοποιείται ο σχηματισμός κρυστάλλων αναφέρεται ως υπέρψυξη ή μερική κατάψυξη και περιλαμβάνει θερμοκρασίες 1-2 C χαμηλότερες από το σημείο κατάψυξης.

Μεταβολές τροφίμων σε κατάψυξη 9 Κατά την κατάψυξη Σχηματισμός κρυστάλλων (πυρηνογένεση) Αύξηση μεγέθους των κρυστάλλων Κατά τη συντήρηση Χημικές δράσεις (π.χ. οξείδωση λιπαρών, καταστροφή βιταμινών) Ενζυμικές δράσεις (π.χ. ενζυμικό μαύρισμα) Ανακρυστάλλωση Απώλεια υγρασίας

Παραγωγή κατεψυγμένων προϊόντων υψηλής ποιότητας 10 Επιλογή α υλών Κατάψυξη στην επιθυμητή θερμοκρασία (-20 έως -40 C) με την κατάλληλη μέθοδο/ταχύτητα Συντήρηση σε θαλάμους υψηλής ακρίβειας με τις μικρότερες δυνατές διακυμάνσεις Θερμοκρασία αναφοράς -18 C

Προσδιορισμός διατηρησιμότητας 11 «Ημερομηνία ελάχιστης διατηρησιμότητας ενός τροφίμου»: η ημερομηνία μέχρι την οποία το τρόφιμο διατηρεί τις ιδιαίτερες ιδιότητές του σε κατάλληλες συνθήκες αποθήκευσης. Πηγή: Κανονισμός (ΕΕ) αριθ. 1169/2011 Απαιτείται η συστηματική γνώση της επίδρασης των συνθηκών συντήρησης στους δείκτες που καθορίζουν την υποβάθμιση της ποιότητας του τροφίμου. Μία ποσοτική προσέγγιση η οποία θα επιτρέπει όχι μόνο τη διαπίστωση της επίδρασης των συνθηκών συντήρησης αλλά και την πρόβλεψη της επίδρασης αυτής σε οποιεσδήποτε συνθήκες εντός του μελετούμενου πεδίου τιμών.

Μαθηματική προτυποποίηση της υποβάθμισης ποιότητας των τροφίμων 12 Συνήθως η υποβάθμιση της ποιότητας και ο χρόνος ζωής ενός τροφίμου μελετάται παρακολουθώντας έναν χαρακτηριστικό δείκτη ποιότητας, Α. da dt = k n A Σύσταση, περιβάλλον Συνάρτηση ποιότητας: A d[ A] m [ A] A o = k t Q( A) = k t 1 n -1 n ( A 1 t-n A 1 ) O

Μέθοδος επιταχυνόμενου ελέγχου διατηρησιμότητας Accelerated shelf life testing (ASLT) 13 Με βάση τις αρχές της κινητικής, η διάρκεια ζωής ενός προϊόντος μπορεί να προβλεφθεί χωρίς τον άμεσο πειραματικό προσδιορισμό της. Μεθοδολογία Βήμα 1: Δημιουργία πρωτοκόλλου του πειράματος. Βήμα 2: Προσδιορισμός των παραμέτρων ποιότητας. Βήμα 3: Προσδιορισμός απαιτήσεων σε δείγματα και σε έλεγχο παραμέτρων. Βήμα 4: Επιλογή της συσκευασίας. Βήμα 5: Επιλογή συνθηκών συντήρησης. Βήμα 6: Αποφασίζεται το είδος και η συχνότητα των ελέγχων που θα χρησιμοποιηθούν για κάθε θερμοκρασία. Βήμα 7: Καθορισμός προγράμματος για την εκτέλεση του πειράματος. Βήμα 8: Δειγματοληψία και προσδιορισμός ποιότητας. Βήμα 9: Ανάλυση δεδομένων.

14 Επίδραση της θερμοκρασίας στην υποβάθμιση ποιότητας των τροφίμων Εξίσωση Arrhenius k( T ) t = k A exp E R A 1 T T 1

15 Επίδραση της θερμοκρασίας στην υποβάθμιση ποιότητας των τροφίμων Q 10 Q 10 = k ( T + 10) k T = θ ( T ) θ ( T s s + 10)

16 Επίδραση της θερμοκρασίας στην υποβάθμιση ποιότητας των τροφίμων dt t = SL, 1 z 1/2 2 SL,2 t

17 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων τροφίμων σε ισοθερμοκρασιακές συνθήκες Κατεψυγμένη γαρίδα Γαρίδα

Προσδιορισμός των παραμέτρων που προσδιορίζουν την ποιότητα 18 Οξείδωση λιπαρών (TBARS) Ολικές πτητικές αζωτούχες βάσεις (TVBN) Χρώμα CR-Minolta Chromameter (Minolta Co., Chuo-Ku, Osaka, Japan) Υφή Texture analyzer (MODEL TA-XT2i, Stable Micro Systems, Godalming, Surrey, U.K.) Ολική μικροβιακή χλωρίδα Οργανοληπτικά χαρακτηριστικά Γαρίδα

Επιλογή συσκευασίας 19 Δείγματα ολόκληρης κατεψυγμένης γαρίδας στις εμπορικές τους συσκευασίες (χάρτινη συσκευασία με HDPE φιλμ, καθαρό βάρος 425 g, διαστάσεις 20x16x5cm). Γαρίδα

Επιλογή θερμοκρασιακών συνθηκών 20-5, -8, -12-15 C Η θερμοκρασία παρακολουθείται με καταγραφικά (COX TRACER TM, Belmont, NC) -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Καθορισμός συχνότητας μετρήσεων 21 9 9 8 8 7 7 Sensory score 6 5 4 3 Sensory score 6 5 4 3 2 2 1 1 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 Time (d) 9 Time (d) 8 7 Sensory score 6 5 4 3 2 1 0 50 100 150 200 250 300 Time (d) -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Δειγματοληψία και προσδιορισμός ποιότητας 22-5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Προσδιορισμός τιμών k για κάθε παράμετρο και θερμοκρασία 31 C C TVBN TVBN o exp( k t) = TVBN -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Προσδιορισμός τιμών k για κάθε παράμετρο και θερμοκρασία 32 TVB-N (mg N/100g) 35 30 25 20 15 10 5 TVBN Αντίδραση πρώτης τάξης -5C -8C -12C CTVBN exp( k t ) C TVBN o = TVBN 0 0 50 100 150 200 250 300 350 days -3-3,5 E a = 119 kj/mol lnk -4-4,5-5 -5,5-6 0,00003 0,00008 0,00013 0,00018 1/T -1/T -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Προσδιορισμός τιμών k για κάθε παράμετρο και θερμοκρασία 33 Συνολική οργανοληπτική εντύπωση Αντίδραση μηδενικής τάξης 9 sensory score (taste) 8 7 6 5 4 3 s = s o + k sens t 2 1 0 50 100 150 200 250 300 Time (d) -2 E a = 111 kj/mol lnk -3-4 -5 0,00003 0,00008 0,00013 0,00018 1/T -1/T -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Προσδιορισμός τιμών k για κάθε παράμετρο και θερμοκρασία 34 όριο=25 mgn/100g -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

Προσδιορισμός χρόνου ζωής 35 t SL = k, s s s l o E a 1 1 exp R T T t SL = k lnc, TVBN TVB-N ln C E exp R l a TVBN o 1 1 T T Χρόνος ζωής (ημέρες) Θερμοκρασία ( C) Οργανοληπτική εξέταση TVB-N (όριο=5) (όριο=25 mgn/100g) -5 45 51-8 90 82-12 194 187-15 351 353-18 644* 677* *Υπολογισμένα με χρήση των μαθηματικών μοντέλων -5 C -8 C -12 C -15 C Γαρίδα

36 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων τροφίμων 37-5 C -8 C -12 C -15 C -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) Μέτρηση παραμέτρων χρώματος 38 68 66 Τσιπούρα -5C -8C -12C -15C 58 56 54 Λαβράκι -5C -8C -12C -15C L 64 L 52 50 62 48 60 46 0 100 200 300 400 500 Ημέρες 0 100 200 300 400 500 Ημέρες E a = 48.9 kj/mol E a = 64.4 kj/mol -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) Προσδιορισμός TVBN 39 25 Τσιπούρα -5 C -8 C 25 Λαβράκι -5 C -8 C TVB-N (mg N/100g) 20 15 10 5-12 C -15 C TVB-N (mg N/100g) 20 15 10 5-12 C -15 C 0 0 0 100 200 300 400 500 Ημέρες 0 100 200 300 400 500 Ημέρες E a = 65.9 kj/mol E a = 60.8 kj/mol -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) 40 Θερμοκρασία συντήρησης Διατηρησιμότητα (ημέρες) Τσιπούρα Λαβράκι -5ºC 134 133-8ºC 186 185-12ºC 293 290-15ºC 415 408-18ºC 594* 580* *Υπολογισμένο από την εφαρμογή των μαθηματικών μοντέλων -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

41 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τόνου (Thunnus albacares) Φιλέτα τόνου

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τόνου (Thunnus albacares) 42 Οξείδωση λιπών E a = 119 kj/mol -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τόνου

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τόνου (Thunnus albacares) 43 Οργανοληπτική αξιολόγηση μαγειρεμένου προϊόντος Χρώμα Άρωμα Υφή Γεύση -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τόνου

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τόνου (Thunnus albacares) 44 Συνολική οργανοληπτική εντύπωση Θερμοκρασία συντήρησης Χρόνος ζωής (ημέρες) -5ºC 153-8ºC 209-12ºC 320-15ºC 445-18ºC 624* *Υπολογισμένο από την εφαρμογή των μαθηματικών μοντέλων E a = 61.6 kj/mol -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα τόνου

45 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων γλαυκού (Prionace glauca) Φιλέτα γλαυκού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων γλαυκού (Prionace glauca) 46 Προσδιορισμός TVBN ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =117.0 kj/mol C C TVBN TVBN o exp( k t) = TVBN -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα γλαυκού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων γλαυκού (Prionace glauca) 47 Οξείδωση λιπών ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =112.4 kj/mol CTBARs = CTBARs + ktbars t o -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα γλαυκού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων γλαυκού (Prionace glauca) 48 Οργανοληπτική αξιολόγηση -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα γλαυκού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων γλαυκού (Prionace glauca) 49 Οργανοληπτική αξιολόγηση ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =112.5 kj/mol sov. impr. = sov. impr. + kov impres t o.. -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα γλαυκού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων γλαυκού (Prionace glauca) 50 t SL = k lnc, TVBN TVB-N ln C E exp R l a TVBN o 1 1 T T t SL = k C, TBARS TBARS C E exp R l a TBARS o 1 1 T T t SL = k, s s s l o E a 1 1 exp R T T Storage temperature ( C) Shelf life (d) based on TVBN (limit= 12mgN/100g) Shelf life (d) based on TBARs (limit=3.5 mgmda/kg) Shelf life (d) based on sensory scores (limit=5 score for overall acceptability) -5 47 52 48-8 85 92 86-12 191 200 187-15 357 365 342-18 677 * 675 * 633 * *Υπολογισμένα με χρήση των μαθηματικών μοντέλων -5 C -8 C -12 C -15 C Φιλέτα γλαυκού

51 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου θράψαλου (Nototodarus sloanii) Θράψαλο

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου θράψαλου (Nototodarus sloanii) 52 Προσδιορισμός TVBN ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =80.5 kj/mol C C TVBN TVBN o exp( k t) = TVBN -5 C -8 C -12 C -15 C Θράψαλο

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου θράψαλου (Nototodarus sloanii) 53 Οξείδωση λιπών ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =72.9 kj/mol CTBARs = CTBARs + ktbars t o -5 C -8 C -12 C -15 C Θράψαλο

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου θράψαλου (Nototodarus sloanii) 54 Οργανοληπτική αξιολόγηση -5 C -8 C -12 C -15 C Θράψαλο

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου θράψαλου (Nototodarus sloanii) 55 Οργανοληπτική αξιολόγηση ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =78.4 kj/mol sov. impr. = sov. impr. + kov impres t o.. -5 C -8 C -12 C -15 C Θράψαλο

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου θράψαλου (Nototodarus sloanii) 56 t SL = k lnc, TVBN TVB-N ln C E exp R l a TVBN o 1 1 T T t SL = k C, TBARS TBARS C E exp R l a TBARS o 1 1 T T t SL = k, s s s l o E a 1 1 exp R T T Storage temperature ( C) Shelf life (d) based on TVBN (limit= 12mgN/100g) Shelf life (d) based on TBARs (limit=2 mgmda/kg) Shelf life (d) based on sensory scores (limit=5 score for overall acceptability) -5 112 126 120-8 169 183 179-12 295 303 308-15 454 447 468-18 705 * 667 * 720 * *Υπολογισμένα με χρήση των μαθηματικών μοντέλων -5 C -8 C -12 C -15 C Θράψαλο

57 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου risotto θαλασσινών Ριζότο θαλασσινών

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου risotto θαλασσινών 58 Σύνθετο προϊόν Χημικές αναλύσεις έχοντας απομονώσει τα θαλασσινά Ίση ποσότητα από γαρίδα, καλαμάρι, χταπόδι και μύδι Ριζότο θαλασσινών

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου risotto θαλασσινών 59 Προσδιορισμός TVBN ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =109.8 kj/mol C C TVBN TVBN o exp( k t) = TVBN -5 C -8 C -12 C -15 C Ριζότο θαλασσινών

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου risotto θαλασσινών 60 Οξείδωση λιπών ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =116.9 kj/mol CTBARs = CTBARs + ktbars t o -5 C -8 C -12 C -15 C Ριζότο θαλασσινών

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου risotto θαλασσινών 61 Οργανοληπτική αξιολόγηση ln(k) = ln(k ) - E a R 1 T 1 T E a =105.5 kj/mol sov. impr. = sov. impr. + kov impres t o.. -5 C -8 C -12 C -15 C Ριζότο θαλασσινών

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένου risotto θαλασσινών 62 t SL = k lnc, TVBN TVB-N ln C E exp R l a TVBN o 1 1 T T t SL = k C, TBARS TBARS C E exp R l a TBARS o 1 1 T T t SL = k, s s s l o E a 1 1 exp R T T Storage temperature ( C) Shelf life (d) based on TVBN (limit= 12mgN/100g) Shelf life (d) based on TBARs (limit=1.3 mgmda/kg) Shelf life (d) based on sensory scores (limit=5 score for overall acceptability) -5 67 63 69-8 116 114 118-12 249 256 245-15 449 479 431-18 819 * 909 * 768 * *Υπολογισμένα με χρήση των μαθηματικών μοντέλων -5 C -8 C -12 C -15 C Ριζότο θαλασσινών

63 Μελέτη διατηρησιμότητας μαύρου μπακαλιάρου Αλάσκας (Theragra chalcogramma) με γέμιση λαχανικών Μπακαλιάρος Αλάσκας

Μελέτη διατηρησιμότητας μαύρου μπακαλιάρου Αλάσκας (Theragra chalcogramma) με λαχανικά 64 Storage temperature ( C) Shelf life (d) based on sensory scores (limit=5 score for overall acceptability) -5 105-8 128-18 249 E a =37.6 kj/mol -5 C -8 C -18 C Μπακαλιάρος Αλάσκας

65 Μελέτη διατηρησιμότητας παγκάσιους (Pangasianodon hypophthalmus) με τομάτα Παγκάσιους

Μελέτη διατηρησιμότητας παγκάσιους (Pangasianodon hypophthalmus) με τομάτα 66 Storage temperature ( C) Shelf life (d) based on sensory scores (limit=5 score for overall acceptability) -5 85-8 108-18 246 E a =46.5 kj/mol -5 C -8 C -18 C Παγκάσιους

67 Τρόφιμο E a (kj/mol) Χρόνος ζωής (ημέρες) στους -5 C Χρόνος ζωής (ημέρες) στους -15 C Q 10 z 1/2 Γαρίδα 110.8 51 351 6.9 3.7 Φιλέτο τσιπούρα 65.3 134 415 3.1 6.1 Φιλέτο λαβράκι 64.3 133 408 3.1 6.2 Φιλέτο τόνου 62.0 153 445 2.9 6.2 Φιλέτο γλαυκού 112.5 48 342 7.1 3.6 Θράψαλο 78.4 120 468 3.9 5 Ριζότο θαλασσινών 105.5 69 431 6.2 3.8 Μπακαλιάρος Αλάσκας 37.6 105 202 1.9 10.6 Παγκάσιους με τομάτα 46.5 85 192 2.3 8.4

Επίδραση θερμοκρασιακών διακυμάνσεων στη διατηρησιμότητα των αλιευμάτων 68

69 Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων τροφίμων σε δυναμικές συνθήκες -5 C, 48h -8 C, 24h -10 C, 12h = a N TVB N TVB T T R E k C o l 1 1 exp ln lnc t, TVB-N SL = a TBARS TBARS T T R E k C o 1 1 exp C t, TBARS SL l = a s T T R E k s o 1 1 exp s t, SL l

70 Επαλήθευση μαθηματικών μοντέλων σε δυναμικές συνθήκες Κατεψυγμένη γαρίδα Γαρίδα

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένης γαρίδας 71 T eff = -7.3 C -12 C, 24h -8 C, 24h -5 C, 36h f t t = A 0 0 E R 1 T E T 1 T a a ( A) k[ T ( t) ] dt = k exp dt = k exp t t 1 T A eff 1 T Η θερμοκρασία παρακολουθείται με καταγραφικά (COX TRACER TM, Belmont, NC) Γαρίδα

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένης γαρίδας 72 Συνολική οργανοληπτική εντύπωση TVB-N Γαρίδα

73 Επαλήθευση μαθηματικών μοντέλων σε δυναμικές συνθήκες Κατεψυγμένα φιλέτα τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) 74 Ώρες 0 50 100 150 200 250-5 C -8 C -12 C -10 C, 12h Θερμοκρασία C 0-2 -4-6 -8-15 C -10-8 C, 24h -5 C, 48h -12 Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) 75 20 L 65 60 55 τσιπ ούρα-θεωρητικό τσιπ ούρα-π ειραματικό λαβράκι-θεωρητικό λαβράκι-π ειραματικό TVB-N (mg N/100g) 15 10 5 τσιπ ούρα-θεωρητικό τσιπ ούρα-π ειραματικό λαβράκι-θεωρητικό 50 0 λαβράκι-π ειραματικό 0 50 100 150 Ημέρες 0 50 100 150 Ημέρες -10 C, 12h -8 C, 24h -5 C, 48h Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

76 Επαλήθευση μαθηματικών μοντέλων σε δυναμικές συνθήκες Κατεψυγμένα φιλέτα γλαυκού (Prionace glauca), θράψαλο (Nototodarus sloanii) και risotto θαλασσινών

Κατεψυγμένα φιλέτα γλαυκού (Prionace glauca), θράψαλο (Nototodarus sloanii) και risotto θαλασσινών 77 36h -10 C -8 C 12 h 12 h -5 C 12 h t SL = k lnc, TVBN TVB-N l ln C TVBNo E a 1 1 exp R T T -10 C 5h t SL = k C, TBARS TBARSl C E exp R a TBARSo 1 1 T T -8 C 12 h 12 h -5 C 12 h 36h t SL = k, s s s l o E a 1 1 exp R T T 5 h στους 5 C κάθε 7 ημέρες Πειράματα σε εξέλιξη Η θερμοκρασία παρακολουθείται με καταγραφικά (COX TRACER TM, Belmont, NC)

78 Εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων σε πραγματικές συνθήκες Κατεψυγμένη γαρίδα Γαρίδα

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένης γαρίδας 79 T( C) 0-5 -10-15 -20 f T eff,1st stage -15,6 C 1 ο στάδιο 2 ο στάδιο 3 ο στάδιο 4 ο στάδιο 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 Χρόνος (Ώρες) t t = A 0 0 E R 1 T 1 st stage: Storage in packing plant 2 nd stage: Transportation Storage in distribution centre 3 rd stage: Retail display 4 th stage: Domestic freezers E T 1 T a a ( A) k[ T ( t) ] dt = k exp dt = k exp t t T eff,2nd stage -13,2 C T eff,3rd stage -11,8 C T eff,4th stage -10,4 C 1 T A eff 1 T Γαρίδα

80 Γαρίδα Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένης γαρίδας t + = eff a N TVB o N TVB N TVB T T R E k C C 1 1 exp ln ln,, t + = eff a sens o T T R E k s s 1 1 exp, = RSL a N TVB t N TVB l N TVB T T R E k C C 1 1 exp ln ln,,,, t RSL = RSL a sens t o T T R E k s s 1 1 exp,, t RSL

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένης γαρίδας 81 1 st stage 2 nd stage 3 rd stage 4 th stage duration: 25d duration: 25d duration: 50d duration: 50d TVBN (mgn/100g) limit=25mgn/100g 7.07 8.13 11.9 19.6 Sensory scoring 8.75 8.34 7.26 5.86 SLR (T =-15 C) 329 d 294 d 197 d 69 d Θερμοκρασία ( C) Χρόνος ζωής (ημέρες) -15 351 SLR=351-150=151 d Tsironi, T., Dermesonlouoglou, E., Giannakourou, M., Taoukis, P. (2009). Shelf life modelling of frozen shrimp at variable temperature conditions. LWT- Food Science and Technology 42, 664-671. Γαρίδα

82 Εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων σε πραγματικές συνθήκες Κατεψυγμένα φιλέτα τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) 83 0-5 1 ο στάδιο 2 ο στάδιο 3 ο στάδιο 4 ο στάδιο T( C) -10-15 -20 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 Χρόνος (Ώρες) Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

Μελέτη διατηρησιμότητας κατεψυγμένων φιλέτων τσιπούρας (Sparus aurata) και λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) 84 Κατεψυγμένο φιλέτο τσιπούρας 1 ο στάδιο T eff -15.6ºC 2 ο στάδιο T eff -13.3ºC 3 ο στάδιο T eff -10.3ºC 4 ο στάδιο T eff -10.4ºC Χρώμα (L-value) 66,2 65,7 64,4 63,1 Γεύση 6,84 6,62 6,02 5,43 Συνολική οργανοληπτική εντύπωση 7,53 7,23 6,41 5,59 Εναπομείναντας χρόνος ζωής (ημέρες) 256 226 144 63 Κατεψυγμένο φιλέτο λαβρακιού 1 ο στάδιο T eff -15.6ºC 2 ο στάδιο T eff -13.3ºC 3 ο στάδιο T eff -10.3ºC 4 ο στάδιο T eff -10.4ºC Χρώμα (L-value) 56,2 55,8 54,5 53,3 Γεύση 7,21 6,97 6,30 5,64 Συνολική οργανοληπτική εντύπωση 7,77 7,47 6,64 5,81 Εναπομένων χρόνος ζωής (ημέρες) 283 252 167 83 SLR τσ =415-150=265 d SLR λαβ =408-150=258 d Φιλέτα τσιπούρας και λαβρακιού

85 Εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων σε πραγματικές συνθήκες Κατεψυγμένα φιλέτα γλαυκού (Prionace glauca), θράψαλο (Nototodarus sloanii) και risotto θαλασσινών

Κατεψυγμένα φιλέτα γλαυκού (Prionace glauca), θράψαλο (Nototodarus sloanii) και risotto θαλασσινών 86 T( C) 0-5 -10-15 -20 0 1 ο στάδιο 2 ο στάδιο 3 ο στάδιο 4 ο στάδιο 1 st stage -5 2 nd stage 3 rd stage 4 th stage T( C) -10-15 -20 0 600 0 1200 600 1800 1200 2400 1800 3000 2400 3600 3000 3600 Time (h) Χρόνος (Ώρες) t t SL SL = = k k lnc, TVBN C, TBARS TVB-N l ln C TVBNo E a 1 1 exp R T T TBARSl C E exp R a TBARSo 1 1 T T 1 st stage: Packing plant 2 nd stage: Transportation Distribution centre 3 rd stage: Retail display 4 th stage: Domestic freezers t SL = k, s s s l o E a 1 1 exp R T T Πειραματικός σχεδιασμός

Συμπεράσματα 87 Αναπτύχθηκε η μεθοδολογία για τη μαθηματική προτυποποίηση της ποιοτικής υποβάθμισης συγκεκριμένων κατεψυγμένων προϊόντων Τα μαθηματικά μοντέλα που προέκυψαν επιβεβαιώνονται σε δυναμικές συνθήκες συντήρησης της αλυσίδας κατάψυξης. Τα εξαγόμενα μαθηματικά μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιλογή κατάλληλων χρονοθερμοκρασιακών δεικτών για την παρακολούθηση του χρονοθερμοκρασιακού ιστορικού των προϊόντων. Η ίδια κινητική προσέγγιση μπορεί να εφαρμοστεί σε όλο το εύρος των προϊόντων κατάψυξης. Στις άμεσα επόμενες δράσεις περιλαμβάνεται έρευνα πεδίου (field test) στην οποία η εφαρμογή των εξαγόμενων μαθηματικών μοντέλων θα επιβεβαιωθεί σε πραγματικές συνθήκες (σε συνεργασία με εταιρία που συμμετέχει στο IQ-Freshlabel και μεγάλη αλυσίδα super market).

Βιβλιογραφία 88 Taoukis, P. and Labuza, T. P. (1996). Summary: Integrative Concepts (Shelf-life testing and modelling). In: "FOOD CHEMISTRY", 3rd Edition, O. Fennema (editor), Marcel Dekker, New York, Chapter 17, pp.1013-1042. Taoukis, P., Labuza, T. P. and Saguy, I. (1997). Kinetics of Food Deterioration and Shelf-Life prediction. In: "THE HANDBOOK OF FOOD ENGINEERING PRACTICE", K.J. Valentas, E. Rotstein, R. P. Singh (ed.), CRC Press, Chapter 10, p.361-403. Taoukis PS. 2001. Modelling the use of time-temperature indicators in distribution and stock rotation. In: Tijkskens LMM, Hertog MLATM, Nicolaï BM, editors. Food process modelling. Woodhead, Cambridge, UK and CRC Press LLC, Baca Raton FL, USA, Ch. 19, p. 402-432.

Βιβλιογραφία 89 Taoukis P.S. 2003. Q10. In: Encyclopedia of Agricultural, Food and Biological Engineering. Ed. D. Heldman, Marcel Dekker, Inc., New York. Taoukis PS, Giannakourou MC. 2004. Temperature and food stability: analysis and control. In: Understanding and measuring the shelf-life of food, R. Steele (ed), Woodhead Publishing Ltd, Cambridge, England and CRC Press LLC, Boca Raton FL, USA, Ch. 3, p. 42-68. Koutsoumanis K. and Taoukis P.S 2005. Meat safety in rigerated storage and transport: Modeling and management. In: Improving the safety of fresh meat. J. Sofos (ed.). Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK and CRC Press LLC, Baca Raton FL, USA, Ch 23. p.503-562.

Βιβλιογραφία 90 Taoukis P.S. -2008. Application of Time Temperature Integrators for Monitoring and Management of Perishable Product Quality in the Cold Chain. In : Smart Packaging Technologies for Fast Moving Consumer Goods Edited by Joseph Kerry and Paul Butler 2008 John Wiley & Sons, Ltd. Taoukis P.S. (2011). Smart packaging for monitoring and managing food and beverage shelf life. In: Food and beverage stability and shelf life. Kilcast D., Subramaniam P. (ed.). Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK, Ch. 9, p. 303-324. Taoukis P.S., Giannakourou M.C., Tsironi T.N. 2012. Monitoring and control of the cold chain. In: Handbook of Frozen Food Processing and Packaging, D.W. Sun (2 nd ed), Chapter 13, CRC Press, Taylor & Francis, pp. 273-299.

91 Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων