หลักการถนอมและแปรรูปอาหารเบื้องต้น

1. หลักการถนอมและแปรรูปอาหารเบื้องต้นหลักการถนอมและแปรรูปอาหารเบื้องต้น อาจารย์เมทินี มาเวียง สาขาวิชาอุตสาหกรรมเกษตร คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี metinee@agri.ubu.ac.th

2. ถนอมอาหาร ( Food Preservation) • หมายถึง การเก็บรักษาอาหารโดยวิธีต่าง ๆ ให้อยู่ในสภาพที่ใกล้เคียงกับของสดมากที่สุด แต่ยังคงคุณลักษณะทางคุณภาพซึ่งเป็นที่ต้องการของผู้บริโภค

3. การแปรรูปอาหาร ( Food Processing) • หมายถึง การนำอาหารมาผ่านกระบวนการต่าง ๆ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์อาหารที่มีลักษณะตามต้องการ มีคุณภาพเป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค และบริโภคได้อย่างปลอดภัย อีกทั้งยังเป็นการเตรียมอาหารให้เหมาะกับการบริโภค และอาจช่วยให้สามารถเก็บรักษาอาหารไว้ได้ระยะหนึ่งด้วย

4. ความสำคัญของการถนอมอาหารความสำคัญของการถนอมอาหาร • ช่วยบรรเทาความขาดแคลนอาหาร เช่นการเก็บรักษา และแปรรูปอาหารในยามสงคราม เกิดภัยธรรมชาติ เกิดภาวะแห้งแล้งผิดปกติ • ช่วยให้เกิดการกระจายอาหาร เพราะในบางประเทศไม่สามารถผลิตอาหารให้เพียงพอต่อความต้องการของประชากรได้ จึงจำเป็นต้องอาศัยอาหารจากแหล่งผลิตอื่น • ช่วยให้มีอาหารบริโภคนอกฤดูกาล เช่นเมื่อพ้นฤดูการผลิตของผลิตผลเกษตรนั้นๆ ไปแล้ว ก็ยังสามารถนำผลิตภัณฑ์ที่เก็บไว้มาบริโภคได้ • ใช้อาหารเหลือให้เกิดประโยชน์ เช่น ในกระบวนการแปรรูปผลผลิตการเกษตรจะมีวัตถุดิบเหลือทิ้ง ซึ่งเราสามารถนำส่วนที่เหลือนั้นมาแปรรูปเก็บไว้เป็นอาหารได้

5. ความสำคัญของการถนอมอาหารความสำคัญของการถนอมอาหาร • ช่วยให้เกิดความสะดวกในการขนส่ง โดยที่อาหารไม่เน่าเสีย สามารถพกพาไปที่ห่างไกลได้ • ช่วยยืดอายุการเก็บอาหารไว้ให้ได้นาน เพราะอาหารที่ผ่านการแปรรูปเพื่อการถนอมอาหารไว้จะมีอายุการเก็บที่ยาวนานกว่าอาหารสด • ช่วยเพิ่มมูลค่าผลผลิตทางการเกษตร และลดปัญหาผลผลิตล้นตลาด

6. จุดมุ่งหมายของการถนอมอาหารจุดมุ่งหมายของการถนอมอาหาร 1. ป้องกันหรือยืดเวลาการย่อยสลายอาหารที่เกิดจากจุลินทรีย์ เช่น1.1 รักษาอาหารให้ปลอดเชื้อ1.2 กำจัดจุลินทรีย์ที่มีอยู่ออกไป เช่น การล้างหรือกรองออก1.3 ลดการเจริญและกิจกรรมของจุลินทรีย์ เช่น ใช้อุณหภูมิต่ำ ทำให้แห้ง หรือเก็บอาหารไว้ในสภาวะไร้ออกซิเจน1.4 ทำลายจุลินทรีย์ เช่น การให้ความร้อน การฉายรังสี 2. ป้องกันหรือยืดเวลาการสลายตัวที่เกิดขึ้นเองของอาหาร2.1 ทำลายหรือยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ในอาหาร2.2 เติมสารเคมี เช่น เติมสารป้องกันการเกิดออกซิเดชั่นในอาหาร 3. ป้องกันความเสียหายของอาหารจากแมลง

7. วิธีการถนอมอาหาร • การถนอมอาหารโดยใช้ความร้อนHeat • การถนอมอาหารโดยใช้ความเย็นLow Temperature • การถนอมอาหารโดยการทำให้แห้งDrying • การถนอมอาหารโดยการหมักดองFermentation • การถนอมอาหารโดยการใช้สารเคมี Chemicals

8. หลักการถนอมอาหาร • การถนอมอาหารโดยการใช้รังสี Radiation (FoodIrradiation) • การถนอมอาหารโดยการรมควัน Woodsmoke Process • การใช้หลายๆวิธีร่วมกัน (Combination)เช่น ใช้ความร้อนแล้วนำมาเก็บเย็น • วิธีอื่น ๆ เช่น การทำข้น (concentration), การผ่านเยื่อกรองหรือแผ่นกรอง (membrane & filtration)

9. 1. การถนอมอาหารโดยใช้ความร้อน(Food Preservation byHeat) • ความร้อนจะสามารถทำลายจุลินทรีย์ และเอนไซม์ที่มีอยู่ตามธรรมชาติในอาหารได้ แต่ก็จะทำให้โปรตีนเปลี่ยนสภาพไปด้วย

10. ลักษณะของการใช้ความร้อนลักษณะของการใช้ความร้อน

11. การใช้ความร้อนระดับพลาสเจอร์ไรซ์ (pasteurization) • เป็นกระบวนการให้ความร้อนที่ไม่รุนแรง โดยอุณหภูมิที่ใช้จะต่ำกว่า 100 oC เพื่อยืดอายุของผลิตภัณฑ์อาหารให้นานหลายวัน • เช่น นม น้ำผลไม้ • วิธีนี้สามารถใช้ในการถนอมอาหารได้ โดยการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ และทำลายจุลินทรีย์ที่มีความทนทานต่อความร้อนต่ำ เช่น แบคทีเรียที่ไม่สร้างสปอร์ ยีสต์ และรา และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณค่าของอาหารน้อยที่สุด

12. การใช้ความร้อนระดับพลาสเจอร์ไรซ์ แบ่งได้ 2 วิธี • Low temperature long time (LTLT) เป็นวิธีที่ให้ความร้อนต่ำประมาณ 63 oC นาน 30 นาที แล้วทำให้เย็นทันที • High temperature short time (HTST) เป็นวิธีที่ให้ความร้อนสูงประมาณ 72 oC นาน 15 วินาที แล้วทำให้เย็นทันที

13. การใช้ความร้อนระดับสเตอริไลซ์ (sterilization) • เป็นการทำให้อาหารปราศจากเชื้อโรคที่เป็นอันตรายต่อผู้บริโภค และทำลายจุลินทรีย์ หรือสปอร์ที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดการเน่าเสีย ซึ่งสามารถที่จะเจริญเติบโตในอาหารได้ที่อุณหภูมิในการเก็บรักษาตามปกติ และไม่ต้องแช่เย็น • โดยความร้อนในการสเตอริไลซ์จะสูงกว่าจุดเดือด คือประมาณ100-130 oC • วิธีนี้จึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น การทำอาหารกระป๋อง การสเทอริไลซ์น้ำนมโดยกระบวนการ UHT - Ultra High Temperature)โดยจะใช้อุณหภูมิ 135-150 oCเป็นเวลา1-4วินาที

14. Commercial sterility คือการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในระดับการค้า ซึ่งหมายถึงการใช้ความร้อนในกระบวนการแปรรูปอาหารที่สามารถทำลายเชื้อ และ สปอร์ของ C. botulinum

15. การผลิตอาหารกระป๋อง (canning)

16. ขั้นตอนการทำอาหารกระป๋อง (8 ขั้นตอน) • การเตรียมวัตถุดิบ • การล้าง ลวก (blanching) • การบรรจุ (filling) • การไล่อากาศ (exhausting) • การปิดผนึก (seaming) hermetically seal

17. ขั้นตอนการทำอาหารกระป๋องขั้นตอนการทำอาหารกระป๋อง • การฆ่าเชื้อ (cooker) • ต้มในน้ำเดือด • ใช้หม้อฆ่าเชื้อ (retort)still retorts, agitation retorts, pouch canning • การทำให้เย็น (cooling) • การปิดฉลากและบรรจุหีบห่อ (labeling & packing)

18. ขนาดกระป๋องที่นิยมใช้ในประเทศไทยในปัจจุบันขนาดกระป๋องที่นิยมใช้ในประเทศไทยในปัจจุบัน

19. Thermal processing • Inactivate microbes causingspoilageorillness • hasnoresidual effect, so recontamination must be prevented • Thermal destruction is exponential and is measured by thedecimal reduction time: D

20. การหาค่าความต้านทานความร้อนการหาค่าความต้านทานความร้อน • ในการศึกษาหาค่าความต้านทานความร้อนของจุลินทรีย์ จะใช้พารามิเตอร์ D-value เป็นตัวบอกค่าความต้านทานความร้อน โดยความหมายของ D-value คือ ระยะเวลาที่มีผลทำให้จำนวนจุลินทรีย์ลดลงจากเดิมร้อยละ 90 หรือปริมาณสารเริ่มต้นลดลงจากเดิมร้อยละ 90 ที่ระดับอุณหภูมิหนึ่งๆ ซึ่งพูดอีกนัยนึงก็คือ เป็นเวลาที่ทำให้จุลินทรีย์เริ่มต้นหรือปริมาณสารเริ่มต้นลดลงไป 1log-cycle http://www.geocities.com/oowen10/thermal_proc/thermal_resistance.htm

21. D-value (Decimal reduction time) • หมายถึง ระยะเวลาเป็นนาทีที่ใช้ในการทำลายหรือลดจำนวนแบคทีเรียลง 90 % หรือ 1 log cycle reduction จากแบคทีเรียตั้งต้นภายใต้อุณหภูมิที่กำหนดเฉพาะ

22. การตายของจุลินทรีย์เนื่องจากความร้อน เป็นระบบต่อเนื่องเมื่ออุณหภูมิและ/หรือ เวลาเพิ่มขึ้น โดยพบว่าเชื้อจุลินทรีย์มีลักษณะการตายในลำดับอนุกรมเรขาคณิต • เขียนในกระดาษ semilog ที่พลอทระหว่างจำนวนจุลินทรีย์ใน log scale และเวลา ในสเกลธรรมดา ได้เป็นเส้นตรง

23. เมื่อเราพลอทอัตราการรอดชีวิตของเชื้อจุลินทรีย์เป้าหมายบนกระดาษ semilog จะได้กราฟแสดงความสัมพันธ์ที่เรียกว่า "Survivor curve" หรือเรียกว่า"Thermal death time curve" ปกติจะได้กราฟเส้นตรง

24. "Survivor curve" หรือเรียกว่า "Thermal death time curve" D = 10 min

25. 2. การถนอมอาหารโดยใช้ความเย็น(Food Preservation byLow Temperature) • เป็นการลดอุณหภูมิของอาหารลงให้ต่ำกว่า 10 oC เพื่อทำให้กระบวนการ metabolism การเจริญของจุลินทรีย์รวมทั้งกิจกรรมของเอนไซม์เกิดได้ช้า จึงเป็นการยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ ชะลอการเน่าเสีย และลดอัตราการเปลี่ยนแปลงทางเคมีทำให้สามารถยืดอายุการเก็บรักษาอาหารได้ระยะหนึ่ง

26. อุณหภูมิในการถนอมอาหารโดยใช้ความเย็น แบ่งเป็น 2 ระดับ 2.1 การแช่เย็น (chilling) 2.2 การแช่เยือกแข็ง (freezing)

27. 2.1 การแช่เย็น (chilling) • เป็นกรรมวิธีที่ควบคุมอุณหภูมิของอาหารไว้ที่อุณหภูมิ -1 oC ถึง 8 oC เพื่อลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี และการเปลี่ยนแปลงเนื่องจาก จุลินทรีย์ วิธีนี้จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณค่าทางโภชนาการ และคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสน้อยที่สุด โดยมักจะใช้การแช่เย็นควบคู่กับกรรมวิธีแปรรูปอื่นๆ เช่น การหมัก การฉายรังสี • การแช่เย็น (Chilling)bacterial growth ช้าลง,enzyme reaction ช้า • ควบคุมความชื้น, อุณหภูมิ การหมุนเวียนของอากาศ จะยืดอายุการเก็บได้นานขึ้น เป็นการเก็บชั่วคราวเท่านั้น

28. 2.2 การแช่เยือกแข็ง (freezing) • การแช่เยือกแข็งเป็นกรรมวิธีการลดอุณหภูมิของอาหารให้ต่ำลงกว่าจุดเยือกแข็ง • โดยส่วนของน้ำจะเปลี่ยนสภาพไปเป็นผลึกน้ำแข็ง การตรึงน้ำกับน้ำแข็ง และผลจากความเข้มข้นของตัวทำละลายในน้ำที่ยังไม่แข็งตัวจะทำให้ค่า water activity ของอาหารลดลง จุลินทรีย์จึงไม่สามารถนำน้ำมาใช้ในการเจริญได้ สำหรับอาหารที่นิยมแช่เยือกแข็ง ได้แก่ อาหารทะเล เช่น กุ้ง เนื้อปู

29. การแช่เยือกแข็ง (Freezing) • โดยทั่วไปจะเก็บรักษาอาหารแช่เยือกแข็งไว้ที่ -18oCหรือต่ำกว่า • รักษาสี กลิ่น รส คุณค่าทางอาหารได้ดี แต่เนื้อสัมผัสได้ปานกลาง • เป็นการเก็บอาหารที่ อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของอาหาร เหมาะสำหรับเก็บอาหารระยะยาว • แบคทีเรียส่วนใหญ่ไม่เติบโต • เอนไซม์ยังทำงานได้ช้าๆ ต้อง ลวก ชุบใน SO2, sulfite,น้ำตาล, น้ำเชื่อม, แช่กรด เช่น citric, ascorbic acid, etc.. ก่อนเก็บเย็น

30. วิธีการแช่เยือกแข็ง • การแช่เยือกแข็งโดยใช้อากาศเย็นจัด (Air Freezing) • การแช่เยือกแข็งแบบสัมผัสแผ่นโลหะเย็นจัด (Plate Freezing) • การแช่เยือกแข็งแบบจุ่มในของเหลวเย็นจัด (Liquid-Immersion Freezing หรือ Direct--Immersion Freezing) • การแช่เยือกแข็งแบบไครโอจินิก (Cryogenic Freezing)

31. 3. การถนอมอาหารโดยการทำให้แห้ง (Food Preservation byDrying) • หมายถึง การกำจัดน้ำส่วนใหญ่ที่อยู่ในอาหารออกจากอาหาร ซึ่งจะมีผลให้กระบวนการ metabolism และการเจริญของจุลินทรีย์เกิดได้ช้าลง ทั้งยังเป็นการลดอัตราเร็วของปฏิกิริยาการหืนของไขมันเนื่องจากปฏิกิริยา hydrolysis

32. วิธีการทำแห้ง • 3.1 การทำให้อาหารแห้งโดยอาศัยธรรมชาติ เป็นการอาศัยแหล่งความร้อนจากแสงอาทิตย์หรือผึ่งลม วิธีนี้นิยมใช้ในประเทศแถบร้อนเขตศูนย์สูตร เพราะต้นทุนต่ำ ทำได้ง่าย แต่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะมีคุณภาพต่ำ เนื่องจากไม่สามารถควบคุมอัตราเร็วในการทำแห้งได้ • 3.2 การทำให้อาหารแห้ง โดยอาศัยวิธีกลเข้าช่วย วิธีนี้เป็นการนำหลักการทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเข้าช่วย เช่น การ ใช้เมมเบรน การระเหย และการอบ การทำให้แห้งโดยวิธีกลต้องหาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการถนอมอาหารแต่ละชนิด เพื่อให้มีการสูญเสียคุณค่าทางโภชนาการน้อยที่สุด การทำให้แห้งส่วนใหญ่จะอาศัยหลักการนำความร้อน และการพาความร้อน การแผ่รังสี ซึ่งวิธีนี้จะสามารถควบคุมสภาวะแวดล้อมได้ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีคุณภาพสม่ำเสมอ

33. ชนิดของเครื่องอบแห้ง • Cabinet dryer • Tunnel drying • Drum drying • Spray drying • Freeze dryer • Vacuum dryer

34. Cabinet dryer

35. Tunnel drying

36. Drum drying

37. Spray drying

38. Freeze dryer

39. Vacuum dryer

40. 4. การถนอมอาหารโดยการหมักดอง (Food Preservation byFermentation) • เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเนื่องจากจุลินทรีย์ย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตหรือสารอื่น ภายใต้สภาวะที่มีหรือไม่มีอากาศ ซึ่งจะแตกต่างจากการถนอมอาหารอื่นที่มีวัตถุประสงค์ในการทำลายจุลินทรีย์ และเอนไซม์ธรรมชาติในอาหาร การหมักดองจะทำให้ pH ของอาหารลดต่ำลง ซึ่งจะเป็นการป้องกันไม่ให้เชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคเจริญได้

41. Fermentation technologyแยกได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้ • Bacteria Fermentation • Yeast fermentation • Mold & Enzyme fermentation

42. Bacteria Fermentation • Lactic acid bacteria • picklesมักใช้แตงกวา แต่ผักอย่างอื่นก็ได้ เช่น กระเจี๊ยบเขียว แตงโมอ่อน ส่วนผสม มี น้ำเกลือ (Brine) • Sauerkrautมักทำจาก cabbage • Acetic acid bacteria เช่น ทำ vinegar • Other fermenting bacteria เช่น Gouda หรือ Swiss cheeses Proteolytic bacteria ในอุตสาหกรรมชอคโกแลต โกโก้

43. Yeast fermentation • yeast breads • beverage  alcoholic drinks = wine, beer

44. Mold & Enzyme fermentation • ใน mold มี enzyme ย่อย cellulose ซึ่งร่างกายมนุษย์ไม่สามารถย่อยได้ • Mold fermentation เช่น ในการผลิต soy sauce หรือในการบ่ม blue cheese • Enzyme fermentation จะเกี่ยวข้องกับ mold fermentation เช่น sucrase จะย่อยโมเลกุลของ sucrose ในกระบวนการ yeast fermentation ในการผลิตใบชา จะหมัก โดย enzyme oxidation ทำให้สี กลิ่น ต่างกัน

45. 5. การถนอมอาหารโดยการใช้สารเคมี (Food Preservation byChemicals) • มีจุดประสงค์เพื่อยึดอายุการเก็บรักษาอาหาร โดยมีผลยับยั้งการเน่าเสียเนื่องจากจุลินทรีย์ สารเคมีที่มีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ ได้แก่ เกลือ น้ำตาล กรด สารกันเสีย สารกันหืน

46. 6. การถนอมอาหารโดยการใช้รังสี(Food Preservation byRadiation or FoodIrradiation) • การฉายรังสีอาหารเป็นวิธีการถนอมอาหารที่ต้องการเลี่ยงการใช้ความร้อน เนื่องจากความร้อนสามารถเปลี่ยนแปลงสมบัติด้านประสาทสัมผัสของอาหารนั้นๆ ได้ รังสีชนิดที่แตกตัวได้ (ionizing radiation) ที่มีช่วงคลื่นสั้น • สามารถที่จะยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ การทำงานของเอนไซม์ และการเจริญเติบโตของไข่ และตัวอ่อนของแมลงได้ดี ทั้งยังสามารถป้องกันการงอกของผัก และผลไม้ • โดยยังคงคุณค่าทางโภชนาการ เนื้อสัมผัส และรสชาติของอาหารได้ดี

47. ฉลากเครื่องหมายอาหารฉายรังสีหรือเรดูรอนฉลากเครื่องหมายอาหารฉายรังสีหรือเรดูรอน

48. รังสีที่ใช้ในการถนอมอาหารมี 4 ชนิดคือ • รังสีแกมมา (gamma radiation) • รังสีเอกซ์ (x- radiation) • อิเล็กตรอนกำลังสูง (high speed electron) • รังสีเหนือม่วง (Ultra violet irradiationUV)

49. Cobalt 60, Gamma Facility

50. Electronic Beam Facility (E-Beam)