Σχεδιασμός και παραγωγή αφυδατωμένων μανιταριών

Κουτσούκος, Παναγιώτης-Στυλιανός; Σταύρε, Θωμάς

Design and production of dehydrated mushrooms

Πτυχιακή εργασία

Author

Κουτσούκος, Παναγιώτης-Στυλιανός

Σταύρε, Θωμάς

Date

2022-07-07

Advisor

Giannakourou, Maria

Πτυχιακή εργασία (2.996Mb)

ΔΗΛΩΣΗ-ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ-ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ-ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ-ΕΡΓΑΣΙΑΣ.pdf (318.7Kb)

Keywords

Ώσμωση ; Μανιτάρια ; Ενεργότητα ύδατος ; Απώλεια ύδατος ; Πρόσληψη στερεών

Abstract

Η καλλιέργεια των μανιταριών (Lentinula edodes ) τα τελευταία χρόνια επεκτείνεται κυρίως γιατί είναι πολύ πιο γευστικά από το ευρέως γνωστό λευκό μανιτάρι ενώ έχουν ανάλογη θρεπτική αξία. Όμως δεν παύει να είναι ένα ευπαθές προϊόν όπως και όλα τα μανιτάρια με περιορισμένη διάρκεια διατήρησης περίπου 1-3 ημέρες σε αποθήκευση με συνθήκες περιβάλλοντος και 5-8 ημέρες σε συνθήκες ψύξης. Ο σύντομος χρόνος ζωής οφείλεται κυρίως στην υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, βιολογικές διαδικασίες, ενζυμική δραστηριότητα, χαμηλό pH και διάφορες μικροβιακές αλλοιώσεις. Το γεγονός αυτό αποτελεί και ένα σοβαρό μειονέκτημα που περιορίζει την εμπορική αξία των μανιταριών γενικά. Η ωσμωτική αφυδάτωση είναι μια ήπια, μη θερμική επεξεργασία, που χρησιμοποιείται κυρίως ως στάδιο προεπεξεργασίας συμβατικών μεθόδων συντήρησης (όπως ξήρανση ή κατάψυξη), και περιλαμβάνει την εμβάπτιση ενός τροφίμου σε ένα υπερτονικό διάλυμα (υδατανθράκων, αλάτων και άλλων συστατικά) Με την διαδικασία αυτή επιτυγχάνεται η διατήρηση των θρεπτικών, οργανοληπτικών και λειτουργικών ιδιοτήτων του προϊόντος . Μέσω της ελάττωσης της ενεργότητας του νερού μειώνεται και ο ρυθμός ανάπτυξης των μικροοργανισμών αλλά και ο ρυθμός δράσεων υποβάθμισης οπότε διασφαλίζεται η ανώτερη ποιότητα του. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε ως στατιστικό εργαλείο η μεθοδολογία απόκρισης επιφάνειας (Response Surface Methodology, RSM) με στόχο τη διερεύνηση της επίδρασης της συγκέντρωσης του επιλεγμένου ωσμωτικού παράγοντα, εδώ της γλυκερόλης (40-60%), της θερμοκρασίας (20-40 ℃) και της διάρκειας της ώσμωσης (10-180 λεπτά), για την εκτίμηση των βέλτιστων παραμέτρων της ωσμωτικής διαδικασίας για την επεξεργασία των μανιταριών. Τα πειράματα διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας τον πειραματικό σχεδιασμό Box Behnken με τρεις παράγοντες σε τρία επίπεδα. Για κάθε απόκριση, αναπτύχθηκε ένα πολυώνυμο μοντέλο δεύτερης τάξης, και η κατάλληλη στατιστική ανάλυση έδειξε ότι όλοι οι παράγοντες διεργασίας επηρέασαν σημαντικά την απώλεια νερού, την πρόσληψη στερεών, την ενεργότητα νερού και τις αλλαγές χρώματος. Με βάση την προσέγγιση των συναρτήσεων αποδεκτότητας (Desirability Functions) και συγκεκριμένα προκαθορισμένα κριτήρια στόχους της διεργασίας, εκτιμήθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας και πραγματοποιήθηκαν τα αντίστοιχα ανεξάρτητα πειράματα επαλήθευσης. Συμπερασματικά, η συνδυαστική εφαρμογή των τεχνολογιών ωσμωτικής αφυδάτωσης ως προκατεργασία της συμβατικής ξήρανσης μπορεί να μειώσει σημαντικά το χρόνο ξήρανσης των δειγμάτων, με αποτέλεσμα μικρότερες απαιτήσεις χρόνου και ενέργειας.

Abstract

The cultivation of mushrooms (Lentinula edodes) in recent years is expanding mainly because they are much tastier than the well-known white mushroom and have a similar nutritional value. But it is still a perishable product like all mushrooms with a limited shelf life of about 1-3 days in storage under ambient conditions and 5-8 days in refrigerated conditions. The short shelf life is mainly due to the high water content, biological processes, enzyme activity, low pH and various microbial lesions. This is also a serious disadvantage that limits the commercial value of mushrooms in general. Osmotic dehydration is a gentle, non-thermal treatment, used primarily as a pre-treatment step of conventional preservation methods (such as drying or freezing), and involves immersing a food in a hypertonic solution (carbohydrates, salts and other ingredients). In this way the preservation of the nutritional organoleptic and functional properties of the product is achieved. By reducing the activity of water, the growth rate of microorganisms is reduced, as well as the rate of degradation actions, thus ensuring its superior quality. In this study the Response Surface Methodology (RSM) was used as a statistical tool in order to investigate the effect of the concentration of the selected osmotic agent, here glycerol (40-60%), temperature (20-40⁰C) and the duration of osmosis (10-180minutes), for the evaluation of the optimal parameters of the osmotic process for the processing of mushrooms. The experiments were performed using the Box-Behnken experimental design with three factors at three levels. For each response, a second order polynomial model was developed, and appropriate statistical analysis showed that all process factors significantly affected water loss, solids uptake, water activity and color changes. Based on the desirability functions approach and specific predefined process target criteria, the optimal operating conditions were evaluated and the corresponding independent verification experiments were performed. In conclusion, the combined application of osmotic dehydration technologies as a pre-treatment of conventional drying can significantly reduce the drying time of the samples, resulting in lower time and energy requirements.