B

Samenvatting Voedsel Chemie

Chemie van het frituren

  • Zie ook VML (raffinage, bederf van olie)
  • Isomerisatie en polymerisatie.
  • Pyrolyse: Thermische afbraak tot laag-moleculaire gewicht componenten.
  • Hydrolyse: Ontstaan van G, MG, DG en VVZ door water.
  • Het rookpunt daalt.
  • Er ontstaan off-flavors.
  • Hydrolyse wordt bevorderd door bakpoeder en een hoog watergehalte in het voedingsmiddel.

Rooktemperaturen

  • Olijfolie begint te roken vanaf 175°C.

Kooktechnieken en materiaal

  • Keuze van materiaal.
    • Kenmerken van materiaal voor voedingsprocessen.
    • Keukenmaterialen.
    • Reiniging en cirkel van Sinner.
  • Kookmethoden: algemene overwegingen.
  • Vochtige kookmethoden.
    • Koken in water.
      • Algemeen.
      • De snelkookpan.
      • Kookplaten.
    • Stomen.
    • Smoren, stoven, pruttelen, pocheren, braiseren.
  • Droge kookmethoden.
    • Bakken en sauteren.
    • Grillen en roosteren.
    • Oven.
    • Frituren.
  • Microgolfoven of magnetron.

Microgolf - Magnetron

  • Elektromagnetische techniek.
  • Gebruikt microgolven en infrarode straling.
  • Schaalverdeling hanteert wetenschappelijke afkortingen (e.g., 10^5 betekent 100.000).
  • Frequenties: Aantal trillingen per seconde.

Ontdekking en Werking van de Magnetron

  • Percy Spencer (Raytheon) vond de magnetron uit in 1945.
  • Magnetrons werden populair in de jaren zeventig.
  • Hitte via elektromagnetische straling.
  • Microgolven bevatten weinig energie in vergelijking met IR-straling.
  • Microgolven beïnvloeden vooral polaire moleculen (elektrische onevenwicht).
    • Ingrediënten met water worden snel verhit.
    • Ovenlucht (stikstof, zuurstof, waterstof) en niet-polaire materialen (glas, steengoed, plastic) worden niet direct beïnvloed.
  • Werking magnetron:
    • Zender creëert een elektromagnetisch veld dat polariteit 2 tot 5 miljard keer per seconde omdraait (915 of 2450 MHz).
    • Watermoleculen worden gedwongen mee te draaien met het veld.
    • Deze beweging wordt overgebracht op andere moleculen, waardoor de temperatuur snel stijgt.

Voordelen en Nadelen van Microgolven t.o.v. IR

  • Voordelen:
    • Snellere garing.
    • Hoge concentratie microgolven.
    • Microgolven dringen dieper door (2,5 cm) dan IR.
    • Omgeving wordt niet verhit, wat zorgt voor efficiënt energiegebruik.
  • Nadelen:
    • Snelle verhitting leidt tot vochtverlies en drogere textuur.
    • Moeilijkere controle van de gaarheid.
    • Kan deels voorkomen worden door pulserend aan en uit te zetten.
    • Geen bruining, tenzij door uitdroging.
    • Hot spots en ongelijke verdeling van water (draaiplateau).
    • Speciale magnetronverpakkingen met metaal kunnen bruining bevorderen.
  • Aluminiumfolie en metalen in de magnetron:
    • Kan gebruikt worden om delen van voedsel te beschermen.
    • Moet groot genoeg zijn en afstand houden van de wanden om boogontladingen te voorkomen.
    • McGee raadt het gebruik af.

Zelfstudie

  • De microgolfoven: Koken zonder zorgen (p.221).

Aluminium trays in de magnetron

  • Niet geschikt voor magnetrons van voor 1983.
  • Aluminium deksel moet verwijderd worden.
  • Maaltijd moet het grootste deel van de tray bedekken.
  • Plaats de tray in het midden van de draaitafel.
  • Let op: Plaats een keramische of glazen plaat onder de tray als de magnetron een metalen draaitafel heeft.
  • De aluminium schaal mag de wanden niet raken (minimaal 2 cm afstand).
  • Gebruik slechts één aluminium tray per keer.

Case Studies

  • Ter info p.270-275.

Fysico-chemie van het Koken

  • Werking van additieven.

Emulgatoren

  • O/W (olie in water) of W/O (water in olie).
  • Gedispergeerde fase.
  • Continue fase.
  • Stabiliteit van emulsie:
    • Wet van Stokes: Lage sedimentatiesnelheden betekenen hogere stabiliteit.
      • Kleine dichtheidsverschillen, kleinere druppelgrootte van de gedispergeerde fase en hoge viscositeit van de continue fase.
  • Additieven.
  • Technieken gebaseerd op druk (vb. 7000 kPa, homogenisator).
  • Voorbeelden: Melk, boter, mayonaise, ijs.

Zetmeel

  • Zelfstudie: volgende termen kunnen uitleggen
    • Natief zetmeel.
    • Verstijfselingstemperatuur.
    • Retrogradatie.
    • Gelering van zetmeel.
    • Hydrolyse van zetmeel (zuur of enzymatisch).
    • Instant zetmeel.

Viscositeit van Zetmeel

  • Verstijfselingstemperatuur.
  • Top viscositeit.
  • Raw starch granules made up of amylose (helix) and amylopectin (branched).
  • Additie van water breekt amylose crystalline granules en disrupts helices, granule swells (volledige oplossing).
  • Addition of heat and water causes more swelling. Amylose begins to diffuse out of granule.
  • Granules, now containing mostly amylopectin, have collapsed and are held in a matrix of amylose forming a gel.

Viscositeitcurve

  • Viscositeitcurve van het afkoelen van een oplossing van natief zetmeel.

Afkoelen Zetmeel-Oplossing

  • Oplossing met lage concentratie aan zetmeel + langzaam afkoelen:

    • Geeft vertroebeling en uiteindelijk een witte neerslag.
    • Amylose moleculen hebben ruimte om naast elkaar te liggen.
    • Vorming van veel H-bruggen onderling.
    • Netwerk is sterk en lost niet opnieuw op bij 100°C (Irreversibel).
    • Proces heet retrogradatie.
    • Amylopectine vormt geen stevig netwerk vanwege zijketens.

  • Oplossing met hoge concentratie aan zetmeel + snel afkoelen:

    • Zetmeelmoleculen krijgen geen tijd om zich te ordenen.
    • Ketens worden 'bevroren' in hun vorm.
    • Veel water tussen de zetmeelketens, minder H-bruggen.
    • Ontstaat een 'flexibele gel'.
    • Bij verwarmen ontstaat weer een oplossing (Reversibel).
    • Proces heet gelering.

  • De zetmeelgel is niet gestabiliseerd:

    • Amylosemoleculen kunnen zich toch gaan ordenen.
    • Witte troebeling die niet meer oplost bij verwarmen (retrogradatie).

Hydrolyse van Zetmeel

  • Zetmeel → dextrines → oligosacch. → maltose → afzonderlijke glucose-monomeren.
  • Enzymatische hydrolyse:
    • α-amylase (speeksel en pancreasvocht).
    • Hydrolyse door amylase gaat enkel tot maltose-eenheden; het enzyme maltase geeft de uiteindelijke splitsing tot glucose.
    • Afhankelijk van temperatuur en pH (Topt = 35°C en pHopt = 6,9).
  • Zure hydrolyse:
    • Verlaging pH + verhitting versnelt dit proces.

Stabilisatoren

  • Niet kennen.

Fysico-chemie van het Koken

  • Conserveren en fysicochemisch bederf van voedsel.

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel

  • Versheid en bederf van voedingsmiddelen.
  • Bewerking van voedsel en het begrip ‘conservering’.
  • Technieken uit de conserveringsnijverheid.
    • Drogen.
    • Vacuümtechnieken.
      • Vacuüm verpakken.
      • Vacuümgaren.
    • Warmtebehandelingen.
    • Roken.
    • Doorstralen = irradiatie.
    • PEF (Pulsed Electric Field).
    • Hoge druk behandeling.
    • Micro- en ultrafiltratie.
    • Pulsed Light Energy Treatment.
    • Koelen en vriezen.
      • Koelschade en vriesschade.
    • Bewaarmiddelen.
  • Fysicochemische veranderingen door bewaring.
  • Climacterisch en niet-climacterisch fruit.
  • Verpakkingsmateriaal voor voedingsmiddelen.

Food Preservation Methods

  • Physical methods
    • High-temperature preservation
    • Low-temperature preservation
    • Dehydration
    • Extrusion cooking
    • Irradiation
  • Chemical methods
    • Food colors
    • Flavors
    • Thickening and gelling agents
    • Fat extenders and emulsifiers
    • Antioxidants
    • Preservatives
    • Acids, bases, and salts
    • Flour improvers
    • Nutritional supplements
    • Adventitious additives
  • Biological methods
    • Fermentation

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Versheid en Bederf van Voedingsmiddelen

  • Grondstoffen zijn vers na oogst of productie.
  • Tussen productie en consumptie kunnen ongewenste veranderingen optreden (bederf).
  • Bederf kan verschillende vormen aannemen en variëren in ernst.
  • Bederf gaat vaak gepaard met veranderingen in geur, kleur, vorm, textuur, smaak, maar dit hoeft niet altijd zo te zijn.
  • Microbiologisch bederf is niet altijd zichtbaar (pathogenen).
  • Definitie: “Bederf = elke verandering die leidt tot kwaliteitsverlies van een voedingsmiddel waardoor dit ongeschikt raakt voor gebruik of consumptie”.

Vormen van Bederf

  • Microbiologisch en parasitair:
    • Bederforganismen.
    • Pathogenen.
    • Bacteriën, schimmels en gisten zijn het belangrijkst in voedsel.
    • Virussen enkel met voedsel of materiaal als drager; parasieten vnl. in onhygiënische omstandigheden.
  • Chemisch en biochemisch:
    • Nutriëntenafbraak.
    • Chemische bruinkleuring.
    • Enzymatische bruinkleuring.
  • Fysisch en mechanisch:
    • Destabilisatie van een emulsie.
    • Uitdrogen of wak worden van koekjes.
    • Klonteren van kristalsuiker.
    • Blutsen van een appel.
    • Steekschade bij aardappelen.
  • Verontreiniging:
    • Glassplinters, steentjes, zandkorrels, metaaldeeltjes.
    • Afkomstig van keukenpersoneel (ringen, pleisters).
    • Pleisters en borstels zijn vaak blauw.
    • Ongedierte (insecten, knaagdieren en uitwerpselen).
    • Residuën van schoonmaakmiddelen.

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Conserveringsnijverheid

  • Conserveringsnijverheid = bewerken  verwerkende industrie.
  • Om bederf van voedsel te voorkomen of beperken, zal de industrie bijzondere maatregelen moeten nemen. Deze branche noemt men de ‘conserveringsnijverheid’ = bewerken.
  •  verwerken
  • De meeste conserveringstechnieken gebeuren industrieel.
  • Een aantal technieken kunnen eventueel vertaald worden naar huishoudelijke mogelijkheden, doch in dat geval kan men het proces niet helemaal beheersen: een consument beschikt immers niet over alle materiaal, kennis, technieken,… om elke procesparameter te controleren.

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Drogen

  • Klassiek drogen → dehydratatie en rehydratatie van VM.
  • Hydratatie = watergehalte van een voedingsmiddel stijgt.
  • Dehydratatie = voedingsmiddel geeft water af aan zijn omgeving.
  • Bij dehydratatie zal eerst het “vrije water” verdwijnen, dan het los gebonden water en nadien het vast en zeer vast gebonden water.
  • Om het zeer vast gebonden water te verwijderen moet men vaak drogen tot er minder dan 10% watergehalte resteert!
  • Voedingsmiddelen worden bewust gedehydrateerd door droging (bv. gedroogde pruimen, instant soup,…).
  • Brengen we gedehydrateerde voedingsmiddelen terug in contact met water(damp), dan treedt er rehydratatie op.

Omgevingslucht

  • VOEDINGSMIDDEL, ERV = 80%, a_w = 0,80.

Droogsnelheid

  • De droogsnelheid is hoog indien veel ‘vrij water’ aanwezig is.
  • Drogen alsof water volledig vrij is aan oppervlak → constante snelheid (initiële stijgend deel is opwarming).
  • Verschil zand (vrij water)  vleesgehakt.

Drying Curve for Fish

  • Drying rate 10 kq ft²/h.
  • Grafiek van drying rate vs. time.

Sorptie-isotherm en Hysteresis

  • Zie chemie.
  • Vriesdrogen of lyofiliseren:
    • Eerst het aanwezige water bevriezen → daarna laten sublimeren (ijs → waterdamp).
  • Gewenste vorm van dehydratatie vb. gevriesdroogde oploskoffie, kruiden,…
  • Voordeel t.o.v. klassiek drogen door verhitting →Vacuümdrogen.
  • Verdamping van water gebeurt vlotter bij lage druk.
  • Type drogers: ter info.

Drier Types

  • Lijst van verschillende droogmethoden en hun toepassingen.

Drying Equipment

  • Afbeeldingen en schema's van verschillende droogapparaten (Roller dryer, Tray dryer, Pneumatic dryer, Fluidised bed dryer, Rotary dryer, Spray dryer, Freeze dryer).

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Vacuümtechnieken

  • Vacuüm verpakken:
    • Verwijderen zuurstof O2 (niet volledig, er blijft altijd zuurstof achter in de voedselmatrix).
      • Chemisch effect: voorkomen oxidatie.
      • Microbiologisch effect: afremmen groei van aërobe micro-organismen.
      • Fysisch effect: barrière-functie van de verpakking.
    • Vaak in combinatie met andere conserveringsbehandeling(en).
  • Vacuümgaren:
    • Verhitting/garen in de vacuümverpakking.

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Warmtebehandelingen

  • Keuze in functie van bederf voorkomen (welke micro-organismen wil men verminderen) en kwaliteit behouden (behoud van kleur, vitaminen,…).
  • Factoren:
    • Temperatuur.
    • Tijd.
    • Equivalente °T/t – combinaties bestuderen.
      • 30 minuten op 63°C ~ 15 seconden op 73°C.
    • Product en techniek.
    • Vorm (vloeibaar of vast).
      • Vb. melk over platenwarmte-uitwisselaar: 15 à 20 sec op 72°C.

Pasteuriseren vs. Steriliseren

  • Pasteuriseren:
    • Milde warmtebehandeling.
    • Weinig aantasting van het voedsel.
    • Temperaturen tussen 60 en 100°C.
    • Sporen overleven pasteurisatie.
  • Steriliseren en blikconserven:
    • Temperaturen boven 100°C.
    • Direct of indirect (in verpakking of gesteriliseerd product afvullen met risico op nabesmetting).
    • Sporen worden ook vernietigd (vb. sporen van C. Botulinum).
    • “In principe” is geen microbiologisch bederf meer mogelijk (vb. boontjes in blik).
    • Echter, een verpakking is niet onfeilbaar.

Conservering en Fysicochemisch Bederf van Voedsel (Herhaling)

  • Herhaling van de lijst met onderwerpen.

Roken

  • Effect op basis van:
    • Rooktemperatuur.
    • Dalen a_w (uitdrogingseffect van drogen met bijhorende toename in relatief zoutgehalte).
    • Giftige stoffen voor micro-organismen.
  • Voorbeelden: vlees, vis.
    • Koudroken.
    • Warmroken.

Irradiatie = Doorstraling

  • Gamma-straling.
  • Ioniserend.
  • Daarom schadelijk voor vb. DNA…
  • Maar voor beperkt aantal producten toegelaten (warenwetgeving).
  • Vb. gedroogde kruiden en specerijen.

PEF

  • Pulsed Electric Field.
  • Nieuwe, milde conserveringstechnologie om de houdbaarheid te verlengen.
  • Kort aanleggen van een intens elektrisch spanningsverschil over een levensmiddel waardoor de meeste bacteriën afgedood worden.
  • Continue behandeling met slechts een geringe verhoging van de temperatuur waardoor smaak en vitamines behouden blijven.
  • Geschikt voor pasteurisatie van vloeistoffen.
  • Pasteurisatie-effect.
  • Voorbeeld: vruchtensappen.

PEF Diagram

  • Diagram van een Pulsed Electric Field setup met electrodes, high voltage generator, capacitor, switch en voedsel.