Κινητική μελέτη και εφαρμογή έξυπνης συσκευασίας ΤΤΙ στον έλεγχο και τη διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας καπνιστού σολομού

Περικλέους, Νικόλας; Perikleous, Nikolas

dc.contributor.author	Περικλέους, Νικόλας	el
dc.contributor.author	Perikleous, Nikolas	en
dc.date.accessioned	2016-07-04T11:54:47Z
dc.date.available	2016-07-04T11:54:47Z
dc.date.issued	2016-07-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42967
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12663
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Χρονοθερμοκρασιακοί δείκτες	el
dc.subject	Σολομός	el
dc.subject	Κάπνιση	el
dc.subject	Απόκριση δεικτών	el
dc.subject	Μεταβολή ποιότητας τροφίμου	el
dc.subject	Time–Temperature Integrators	en
dc.subject	Food cold chain	en
dc.subject	Salmon	en
dc.subject	The kinetic study of enzymatic TTI	en
dc.subject	Quality and shef life of the food	en
dc.title	Κινητική μελέτη και εφαρμογή έξυπνης συσκευασίας ΤΤΙ στον έλεγχο και τη διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας καπνιστού σολομού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τεχνολογία τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-02-26
heal.abstract	Η ψυκτική αλυσίδα των τροφίμων, χαρακτηρίζεται από μεγάλες απώλειες ποιότητας λόγω σημαντικών αποκλίσεων από τις προδιαγραφές της θερμοκρασίας. Κατά συνέπεια τα τρόφιμα υψηλής θρεπτικής αξίας όπως τα θαλασσινά, είτε ψυγμένα είτε καταψυγμένα, μπορεί να υπόκεινται σε ποιοτική υποβάθμιση και μερικές φορές η διάρκεια ζωής τους να διαφέρει από την ημερομηνία λήξης τους. Το γεγονός αυτό καθιστά αναγκαία την εντατική παρακολούθηση και καταγραφή της ψυκτικής αλυσίδας σε όλα τα στάδια. Σε αυτό το σημείο κρίνεται απαραίτητη η χρήση χρονο-θερμοκρασιακών ολοκληρωτών (ΤΤΙ) ώστε να διαπιστωθεί η ασφάλεια και η ποιότητα των τροφίμων. Οι χρονο-θερμοκρασιακοί ολοκληρωτές-δείκτες (Time Temperature Integrators) αποτελούν ένα ολοκληρωμένο σύστημα παρακολούθησης δίνοντας μια συνεχή απόκριση και παρουσιάζοντας σε μια μόνο μέτρηση το συνολικό χρονο-θερμοκρασιακό ιστορικό του τροφίμου. Πρόκειται για ένα έξυπνο σύστημα επισήμανσης των τροφίμων, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως «δυναμική» ημερομηνία λήξης. Η αποτελεσματικότητα και η αξιοπιστία ενός ΤΤΙ ως δείκτη ποιότητας του τροφίμου, εξαρτάται από τα κινητικά χαρακτηριστικά της απόκρισής του. Βασική απαίτηση είναι η εξάρτηση του ρυθμού απόκρισης από τη θερμοκρασία, να προσεγγίζει κατά το δυνατόν την εξάρτηση από τη θερμοκρασία των δράσεων ποιοτικής υποβάθμισης του τροφίμου. Προϋπόθεση, επομένως, της εφαρμογής ενός συστήματος ελέγχου της ψυκτικής αλυσίδας με βάση τους δείκτες ΤΤΙ είναι ο σωστός σχεδιασμός της απόκρισής τους, με βάση την ενδελεχή γνώση της κινητικής των δεικτών αλλοίωσης του τροφίμου και της εξάρτησής τους από τη θερμοκρασία. Σκοπό της συγκεκριμένης εργασίας αποτέλεσε η κινητική μελέτη της απόκρισης ενζυμικών ΤΤΙ και η επιλογή των κατάλληλων δεικτών για την παρακολούθηση της ποιότητας ψυγμένων φιλέτων καπνιστού σολομού, δύο διαφορετικών προμηθευτών, κατά τη συντήρηση και διακίνησή τους σε πραγματικές συνθήκες. Συγκεκριμένα, κατά το πρώτο στάδιο της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκε κινητική μελέτη των ενζυμικών ΤΤΙ, σε θερμοκρασίες ψύξης (0, 5, 10, 15οC), ώστε να υπολογιστούν οι συναρτήσεις απόκρισης των διαφόρων μελετηθέντων ΤΤΙ στις παραπάνω θερμοκρασίες. Σκοπός ήταν η εφαρμογή τους σε συστήματα τροφίμων για τη βελτίωση της διαχείρισης της ψυκτικής αλυσίδας. Η λειτουργία των ενζυμικών ΤΤΙ στηρίζεται σε μια ελεγχόμενη ενζυμική υδρόλυση υποστρώματος λιπιδίων. Tα προϊόντα της αντίδρασης μειώνουν το pH του διαλύματος στο δείκτη και η μείωση αυτή παρατηρείται οπτικά ως αλλαγή χρώματος. Στους ενζυμικούς Μ δείκτες που μελετήθηκαν, μικροβιακή λιπάση (Rhizopus Oryzae lipase) αντιδρούσε με υπόστρωμα μυριστικού μεθυλεστέρα. Το αρχικό πράσινο χρώμα κατά την ενεργοποίηση του δείκτη σταδιακά μεταβάλλοταν σε κίτρινο/πορτοκαλί και τελικά σε έντονο κόκκινο χρώμα κατά τη λήξη του ΤΤΙ. Κατά τη μελέτη οι χρόνοι απόκρισης των ενζυμικών δεικτών τύπου Μ κυμάνθηκαν από: 0.7-39.7 ημέρες, ανάλογα με τη συγκέντρωση του ενζύμου που περιείχε ο κάθε δείκτης καθώς και τη θερμοκρασία αποθήκευσης του. Μετά την κινητική μελέτη των χρονο-θερμοκρασιακών δεικτών, έγινε ανάπτυξη ενός συνολικού μαθηματικού μοντέλου της απόκρισης των ενζυμικών ΤΤΙ. Το μαθηματικό αυτό μοντέλο των ενζυμικών ΤΤΙ περιγράφει την εξάρτηση της απόκρισης των ΤΤΙ από τη θερμοκρασία, το χρόνο και τη συγκέντρωση του ενζύμου του ΤΤΙ. Με βάση το μοντέλο η ενέργεια ενεργοποίησης Ea υπολογίστηκε 90 kJ/mol. Επίσης έγινε κινητική μελέτη σε φιλέτα καπνιστού σολομού. Κατά τη διάρκεια των ισοθερμοκρασιακών πειραμάτων (0, 5, 10, 15οC), στα δείγματα καπνιστού σολομού πραγματοποιούνταν σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα, μικροβιακός έλεγχος των δειγμάτων, μέτρηση χρώματος, ανάλυση υφής, προσδιορισμός pH, προσδιορισμός της ολικής ποσότητας των πτητικών αζωτούχων ενώσεων (ΤVB-N), προσδιορισμός της οξείδωσης των λιπών (ΤΒΑ) και οργανοληπτική αξιολόγηση των δειγμάτων. Στη συνέχεια, με χρήση των πειραματικών αποτελεσμάτων, έγινε προσπάθεια επαλήθευσης μαθηματικών μοντέλων που χρησιμοποιούν ως κρίσιμη παράμετρο ποιότητας τις ολικές πτητικές αζωτούχες ενώσεις του τροφίμου (TVB-N), είτε την οξείδωση των λιπαρών του τροφίμου (TBA), είτε τη συνολική οργανοληπτική εντύπωση του τροφίμου (sensory test), είτε των μικροοργανισμών κατά το μικροβιακό έλεγχο. Οι χρόνοι ζωής του καπνιστού σολομού βρέθηκαν: 21 μέρες στους 0οC και 7 μέρες στους 10οC για τον προμηθευτή Α και 30 μέρες στους 0οC και 8 μέρες στους 10οC για τον προμηθευτή Β. Οι ενέργειες ενεργοποίησης Εa υπολογίστηκαν 69 kJ/mol και 80.9 kJ/mol για τον προμηθευτή Α και Β αντίστοιχα. Στη συνέχεια, βάσει των αποτελεσμάτων της κινητικής μελέτης υποβάθμισης της ποιότητας των φιλέτων καπνιστού σολομού, πραγματοποιήθηκε μελέτη για την επιλογή του κατάλληλου ΤΤΙ με στόχο την αντιστοίχισή του με το χρόνο ζωής των προαναφερόμενων τροφίμων. Με βάση το συνολικό μαθηματικό μοντέλο που προέκυψε για τα ΤΤΙ και λαμβάνοντας υπόψιν τους χρόνους ζωής των ψυγμένων προϊόντων, οι καταλληλότεροι δείκτες που προσδιορίστηκαν για τα καπνιστά φιλέτα σολομού προμηθευτή Α ήταν ο Μ-17U, ενώ για τα φιλέτα καπνιστού σολομού προμηθευτή B ο M-15U. Για τον έλεγχο της ορθότητας του αλγορίθμου εφαρμογής των ΤΤΙ και τον εντοπισμό των πιθανών σφαλμάτων, προκειμένου να αποτιμηθεί τελικά η δυνατότητα και η αξιοπιστία χρήσης τους ως εργαλεία πρόβλεψης της εναπομένουσας ζωής του τροφίμου σε οποιοδήποτε σημείο της ψυκτικής αλυσίδας, πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε θερμοκρασιακά μεταβαλλόμενες συνθήκες κατά τα οποία ΤΤΙ τοποθετήθηκαν στις συσκευασίες των φιλέτων καπνιστού σολομού. Κατά τη διάρκεια των συγκεκριμένων πειραμάτων, στα δείγματα καπνιστού σολομού πραγματοποιούνταν σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα, μέτρηση της απόκρισης των τοποθετημένων στα δείγματα ΤΤΙ, μικροβιακός έλεγχος των δειγμάτων, μέτρηση χρώματος, ανάλυση υφής, προσδιορισμός pH, προσδιορισμός της ολικής ποσότητας των πτητικών αζωτούχων ενώσεων (ΤVB-N), προσδιορισμός της οξείδωσης των λιπών (ΤΒΑ) και οργανοληπτική αξιολόγηση των δειγμάτων. Δηλαδή τα ίδια πειράματα που έγιναν και στις ισοθερμοκρασιακές συνθήκες. Τελικό στόχο της συγκεκριμένης εργασίας αποτέλεσε η μετάφραση της ένδειξης του ΤΤΙ σε ποιότητα και σε εναπομένουσα ζωή του τροφίμου. Η αρχή της προσέγγισης αυτής είναι η σύγκριση της προβλεπόμενης, με βάση το ΤΤΙ, εναπομένουσας ζωής του τροφίμου, με την πραγματική εναπομένουσα διάρκεια ζωής σε οποιοδήποτε σημείο της αλυσίδας διακίνησης, όπως αυτή υπολογίζεται από το πραγματικό χρονοθερμοκρασιακό ιστορικό του τροφίμου και τα επαληθευμένα κινητικά μοντέλα της ποιοτικής παραμέτρου αναφοράς (στη συγκεκριμένη μελέτη επιλέχθηκε ο υπολογισμός της εναπομένουσας ζωής του τροφίμου βάσει του κινητικού μοντέλου μεταβολής της συνολικής οργανοληπτικής εντύπωσης με όριο αποδοχής τη βαθμολόγηση με 5). Η απόκριση των κατάλληλων ΤΤΙ εξέφρασε το χρονο-θερμοκρασιακό ιστορικό των μελετώμενων προϊόντων και συσχετίστηκε ικανοποιητικά με τη ποιοτική κατάσταση και την εναπομένουσα διάρκεια ζωής του τροφίμου που συνοδεύουν. Συγκεκριμένα είχαμε πολύ καλή ταύτιση των δεικτών Μ-20U για τον καπνιστό σολομό του προμηθευτή A και Μ-15U για τον καπνιστό σολομό του προμηθευτή Β.	el
heal.abstract	The food cold chain is characterized by big quality losses due to significant deviations from temperature standards. As a result, food products of high nutritional value such as seafood are subsequent to quality degradation and sometimes their act ual shelf life differs from the expiration date. At this point, the utilization of Time – Temperature Integrators (TTI) is vital in order to assess the quality of the food. The TTI labels comprise a complete system of monitoring, providing us with constant response and presenting in just one measurement the total time - temperature history of the food. In other words it is a smart system of food tracing, which can be used as a dynamic expiration date. The efficiency and reliability of a TTI as a quality indic ator of a food, depends on the kinetic characteristics of its response. A basic demand is the dependence of the response rate and the actions of the food’s quality degradation process. In order to implement the TTI integrators into a cold chain system con trol, the right design of their response is needed, based on the exact knowledge of their degradation indexes kinetics and their temperature dependence. The purpose of this thesis was the kinetic study of enzymatic TTI response and the selection of approp riate indexes for the quality monitoring of cold smoked salmon fillet of two independent suppliers, during refrigerated storage. During the first stage of this project, kinetic study of the enzymatic TTI response was conducted in refrigerated conditions ( 0, 5, 10, 15 ⁰C) in order to calculate the response functions in these conditions. The objective was the application of these functions into food systems for the optimization of the food cold chain management. The function of the enzymatic TTI is based on an enzyme – substrate reaction, constant in time when at a certain temperature. This reaction is assessed by a color change, from dark green during its activation, to gradual yellow and finally a cross between orange and bold red color during the final stag e of TTI. The enzymatic indexes that were studied were of M - type. During this study, the response times of these indexes ranged from 0.7 – 39.7 days, depending on the concentration of the enzyme that each index contained as well as the storage temperature. After the kinetic study of the TTI, a mathematical model of their response was developed. This mathematical model describes the dependence of the TTI response on temperature, time and enzyme concentration. Based on the calculations, the activation energy ( E a ) of the response rates of the TTI was 90 kJ/mol. Based on the results of the kinetic study degradation of the smoked salmon fillet at 0, 5, 10 and 15⁰C, an independent study on the selection of the right TTI was conducted, in order to adequately descri be the quality and shelf life during refrigerated storage. According to the mathematical model, the most suitable TTI label for the cold smoked salmon fillets was M - 17U and M - 15U for the supplier A and B, respectively. In order to assess the reliability and applicability of the selected TTIs for predicting the shelf life of food at any stage of the cold chain, experiments at dynamic conditions were performed. During these experiments TTIs were attached on the smoked salmon fillet packages and stored at va riable temperature conditions. TTI response was measured at predetermined times in parallel quality evaluation of fish (microbiological analysis, color measurement, texture analysis, pH value determination, calculation of the total volatile basic nitrogen (TVB - N), calculation of the lipid oxidization (TBARs) and sensory evaluation) Using the experimental results, there was an attempt to verify the mathematical models that used as a critical quality parameter lactic acid bacteria growth, TVB - N increase or sensory degradation. Shelf life of cold smoked salmon salmon was calculated as follows: 21 days at 0⁰C and days at 10⁰C for supplier A and 30 days at 0⁰C and 8 days at 10⁰C for supplier B. E a value for sensory scoring was 69 kJ/mol and 80.9 kJ/mol for sup plier A and B, respectively. The objective of this study was the translation of the TTI response into quality and shef life of the food. The principle of this approach is the comparison of the TTI – predicted remaining shelf life of food to the actual remai ning shelf life at any stage of the cold chain, calculated by the actual time - temperature history of the food and the validated mathematical models for food quality deterioration. The response of the selected TTIs monitored adequately the time - temperature history of cold smoked salmon and was adequately correlated with the quality status and the remaining shelf life at any stage of the cold chain.	en
heal.advisorName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Ωραιοπούλου, Βασιλική	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	229 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true