Методы консервирования

1.2. Физико-химические методы консервирования продуктов.

К физико-химическим методам  консервирования относят сушку, консервирование солью, сахаром.

Сушка - это тепло - и массообменный процесс, в результате которого происходит обезвоживание товара. Влажность большинства продовольственных товаров составляет 40-90%, что обусловливает ограниченный срок их хранения. Способность продуктов к длительному хранению во многом определяется активностью воды, которая имеет термодинамическое значение.

При сушке влажных пористых материалов, какими являются большинство продовольственных товаров, в первую очередь удаляется влага смачивания и капиллярная, испаряющаяся с поверхности материала и из капилляров. Это свободная влага, испарение которой подчиняется законам испарения жидкости со свободной поверхности. Затем происходит испарение адсорбционной влаги, для удаления которой требуется больше энергии. Испарение осмотической влаги происходит на протяжении всего процесса сушки, так как в результате испарения всех видов влаги увеличивается осмотическое давление. Испарение влаги из товара завершается по достижении равновесия между процессами, десорбции (сушки) и сорбции (поглощения) влаги товаром.

В процессе сушки уменьшаются  масса и объем продукта, что  способствует экономии тары, складских  помещений и транспортных средств, а также увеличению энергетической ценности товара по сравнению с исходным сырьем. Сушеные продукты имеют большой  срок хранения. Тем не менее при сушке имеет место ряд нежелательных изменений: окисление липидов и витаминов, ухудшение вкусо-ароматических свойств

В настоящее время на предприятиях пищевой промышленности используют различные способы сушки.

При конвективной сушке (нагретым воздухом) удаление влаги осуществляется воздухом температурой 80—120 ⁰С в сушильных установках. Таким способом сушат плоды, овощи, дрожжи и др.

Распылительная  сушка применяется для обезвоживания жидких продуктов, которые распыляются в сушильной камере, куда подается воздух температурой 140-150 ⁰С. Продолжительность нахождения продукта в камере 5-30 с, при этом полностью сохраняются белки и витамины. Распылительную сушку применяют при производстве сухих молочных продуктов, яичного белка, фруктовых и овощных порошков и др.

Кондуктивная (контактная) сушка осуществляется при непосредственном контакте влажного продукта с нагретой поверхностью. Недостатком этого способа является то, что при контакте с нагретой поверхностью происходит денатурация белков.

Одной из разновидностей кондуктивного способа является сублимационная сушка, которая основана на удалении влаги из замороженных продуктов путем возгонки (сублимации) воды, т. е. непосредственного перехода льда в пар, минуя жидкую фазу, в условиях глубокого вакуума. На первой стадии происходит быстрое замораживание продукта до температуры не выше -17 ⁰С в течение 15-20 мин с удалением 10-15% льда. На второй стадии происходит обезвоживание продуктов в результате нагрева плит, на которых они находятся. При этом продукт теряет до 80% влаги. Продолжительность процесса сублимации 10-20 ч. На третьей стадии происходит тепловая вакуумная сушка, в результате которой удаляется адсорбционно-связанная влага в течение 3-4 ч до остаточной влажности продукта 3-6%.

При сублимационной сушке  максимально сохраняются химический состав, пищевая ценность, органолептические  свойства продукта, а срок хранения продукта может быть увеличен до 3 лет. Сублимационную сушку применяют  для обезвоживания продуктов  растительного и животного происхождения.

Радиационная  сушка основывается на переносе тепла от источника энергии путем электромагнитных колебаний через среду, прозрачную для теплового излучения. Достоинством радиационной обработки является подавление жизнедеятельности многих видов гнилостной микрофлоры и насекомых-вредителей при относительно низких дозах облучения.

Оптимизация процесса термообработки продукта связана с использованием инфракрасных лучей (ИКЛ). Особенность обработки продукта ИКЛ — создание высокого градиента влажности за счет быстрого уменьшения содержания влаги поверхностных слоев. Перспективно использование керамических материалов в качестве преобразователей ИКЛ.

Консервирование поваренной солью и сахаром. Метод основан на увеличении концентрации сухих веществ в продукте при повышении осмотического давления, что ведет к плазмолизу, клеток и гибели микроорганизмов. Необходимый эффект достигается при концентрации сахара 60-65%. Аналогичное действие оказывает поваренная соль в концентрации 10-20%.

1.3. Химические методы консервирования продуктов.

Для консервирования используют так же различные химические вещества, разрешенные органами здравоохранения - этиловый спирт, уксусную, сернистую, сорбиновую, бензойную, борную кислоты обладающие антимикробным действием.

Консервирование этиловым спиртом используется при производстве плодово-ягодных соков-полуфабрикатов. При концентрации этилового спирта 12-16% задерживается развитие, а при 18% подавляется жизнедеятельность микрофлоры. Спиртованные соки (25-30%) применяют в производстве ликеро-водочных изделий.

Маринование — повышение кислотности среды при добавлении уксусной кислоты, которая в концентрации 1,2--1,8% подавляет деятельность микроорганизмов, в первую очередь гнилостных. Обычно маринование комбинируют с другими способами консервирования: квашением, солением, пастеризацией. Маринуют плоды, овощи, грибы, рыбу и др.

Консервирование кислотами (антисептиками). Антисептиками называются химические вещества, которые губительно действуют на микроорганизмы. Проникая в живые клетки, эти вещества взаимодействуют с белками протоплазмы, парализуя при этом жизненные функции, что приводит к гибели микроорганизмов.

Консервирование продуктов  сернистой кислотой, ее солями, сернистым  ангидридом называется сульфатацией. Сернистая кислота подавляет жизнедеятельность плесеней и бактерий; более устойчивы дрожжи. Эту кислоту применяют для консервирования плодов, ягод, овощей, их полуфабрикатов. Остаточное содержание сернистого ангидрида в сушеных плодах и овощах не должно превышать 0,01-0,06%; в плодово-ягодном пюре -0,2; в соках -0,12-0,15%.

Бензойная кислота (С6Н5СООН) и ее натриевая соль при концентрации 0,05-0,1% при рН 2,5-3 подавляют действие дрожжей и плесеней; бактерии более устойчивы. Количество бензойной кислоты в продукте не должно превышать 70-100 мг/100 г. Используют для консервирования плодоовощной, рыбной продукции.

Сорбиновая кислота (С6Н802) и ее соли являются сильными антисептиками и используются для консервирования соков, пюре, маринадов, других продуктов с низким значением рН среды. Эта кислота и сорбаты подавляют жизнедеятельность дрожжей и плесеней, но не действуют на бактерии. Количество этих веществ не одинаково для различных продуктов: от 0,05% - в безалкогольных напитках до 0,5% - в полукопченых колбасах.

Консервирование антибиотиками. Так же как и антисептики, антибиотики обладают бактерицидным действием. Антибиотики, используемые в пищевой промышленности, должны легко инактивироваться при тепловой обработке продукта. В настоящее время используют: биомицин (хлортетрациклин), действующий на слизеобразующие микроорганизмы, применяют для обработки мяса и рыбы, а также льда для охлаждения рыбы; нистатин, действующий на дрожжи и грибы, вызывающие плесневение мяса; низин, задерживающий рост стафилококков, стрептококков, клостридий и других патогенных микроорганизмов, используют при производстве молочных и плодоовощных консервов.

Консервирование газами. Сущность метода заключается в изменении соотношения кислорода и углекислого газа, в результате чего подавляются жизнедеятельность и развитие микроорганизмов, а также замедляются ферментативные процессы в самих продуктах. Задержка развития плесеней происходит при концентрации СО2 около 20%, при 40-50% СО2 их рост практически прекращается. Бактерии более устойчивы к СО2. Более эффективно использование газовых сред в сочетании с холодильной обработкой пищевых продуктов, причем сроки хранения при этом увеличиваются в 2-3 раза.

Различают регулируемые и  модифицированные газовые среды. Консервирование  газовыми средами широко используют для плодов, овощей, рыбы, мяса, птицы, колбасных изделий.

Озонирование — это обработка продуктов и помещений озоном, обладающим дезинфицирующим и дезодорирующим действием. В качестве сильного окислителя озон прекращает развитие бактерий, плесеней, их спор как на поверхности продукта, так и в воздухе. Для обработки пищевых продуктов (мяса, колбас, сыров) концентрация озона не должна превышать 10 мг/м³. При озонировании холодильных камер, тары и оборудования концентрация озона должна быть высокой - 25-40 мг/м³ в течение 12-48 ч, что позволяет снизить зараженность на 90%.

1.4. Биохимические методы консервирования продуктов.

К этим методам относится  консервирование продуктов молочной кислотой и этиловым спиртом, которые  образуются в результате молочнокислого и спиртового брожения.

Брожение — это метаболический анаэробный процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата служат одновременно и донором, и акцептором водорода. По определению Л. Пастера, брожение — это жизнь без воздуха.

На молочнокислом брожении основано квашение плодов и овощей. Термин «квашение» обычно используют применительно к капусте, «соленые» - к огурцам и томатам, «моченые»  -к яблокам и ягодам.

Под действием молочнокислых  бактерий углеводы преобразуются в  молочную кислоту, которая придает  специфический вкус готовому продукту. Молочная кислота в концентрации 0,5% тормозит развитие многих микроорганизмов. По достижении ее концентрации 1-2% действие молочных бактерий прекращается. Одновременно с молочнокислым протекает спиртовое брожение. Концентрация этилового спирта достигает в квашеной капусте и соленых огурцах 0,5-0,7%, в моченых яблоках - 0,8-1,8%.

При посоле и квашении используют поваренную соль в количестве 2-3%, которая  вызывает плазмолиз растительных клеток, стимулируя процесс брожения, а также  подавляюще действует на маслянокислые и другие бактерии.

Этиловый спирт образуется в результате спиртового брожения при  сбраживании углеводов дрожжами. Спиртовое брожение используется в  производстве вина. В виноградном  и плодово-ягодном сусле углеводы находятся в доступном для  брожения виде, т. е. содержат глюкозу  и фруктозу, которые без предварительного гидролиза сбраживаются дрожжами. При  содержании спирта в алкогольных  напитках 10-20% развитие микроорганизмов  подавляется, а при более высоких  концентрациях спирта они погибают.

1.5. Комбинированные методы консервирования продуктов.

При комбинированных методах  используют консервирующее действие нескольких факторов.

Копчение — это способ консервирования соленого полуфабриката веществами неполного сгорания древесины, содержащимися в дыме или коптильных препаратах. Копчение используют для получения мясных копченостей, обработки рыбы, колбасных изделий и другой продукции.

В формировании, потребительских  свойств копченой продукции наиболее важная роль принадлежит трем группам  органических соединений: фенолам, карбонильным соединениям и органическим кислотам. Фенольные соединения (гваякол, метилгваякол, эвгенол и др.) способствуют формированию вкуса и аромата копченостей. Карбонильные соединения (формальдегид, фурфурол, гликолевый альдегид, метилглиоксаль) отчасти усиливают аромат копчености и формируют окраску продукта. Механизм цветообразования представлен рядом неферментативных реакций, подобных реакции Майара (меланоидинообразование). Летучие кислоты играют вспомогательную роль, способствуя в комплексе с фенолами и карбонильными соединениями образованию вкусовых и ароматических свойств товара. Консервирующий эффект обусловливают фенолы и фурфурол.

Способы копчения подразделяют в зависимости от следующих факторов:

температура копчения: холодное (не выше 40 °С), полугорячее (50-80 °С), горячее (80-180 °С); способ применения продуктов разложения древесины: дымовое, бездымное (мокрое) и смешанное.

При дымовом копчении полуфабрикат пропитывается веществами, выделяющимися  при неполном сгорании древесины, находящимися в состоянии аэрозоля (дым). Бездымное копчение осуществляется продуктами сухой перегонки древесины в виде растворов (коптильная жидкость). Смешанное копчение представляет собой сочетание дымового и бездымного способов, т. е. последовательная обработка полуфабриката продуктами разложения древесины, находящимися в жидком или газообразном состояниях; условия осаждения продуктов неполного сгорания древесины на поверхности полуфабрикатов и проникновения их вглубь: естественное (без применения специальных приемов) и искусственное (использование токов высокой частоты, инфракрасных лучей, электрокопчение), комбинированное (сочетание естественного и искусственного копчения). Электрокопчение (при температуре не выше 100°С) основано на осаждении продуктов неполного сгорания древесины в электрическом поле высокого напряжения постоянного тока. Электрокопчение применяют для получения свинокопченостей, рыбы горячего и холодного копчения, колбасных изделий и др.

Вяление - это метод комбинированного воздействия поваренной солью и подсушиванием продукта до частичного удаления влаги, достаточного для подавления микрофлоры. В основном вялят мясные и рыбные продукты. Влажность таких продуктов 15-40%. Они хорошо сохраняются без дополнительной термической обработки, имеют мягкую консистенцию и пригодны для употребления непосредственно в пищу.

Концентрирование - применяется при изготовлении сгущенных молочных консервов, концентрированных соков, томато-продуктов. Этот метод заключается в концентрировании сухих веществ за счет частичного удаления влаги [1;240]. Кроме того, консервирующее действие оказывают добавление сахара, пастеризация или стерилизация, за счет чего концентрированные продовольственные товары сохраняются при температуре 0-15⁰С до года и более.

Презервирование - представляет собой метод изготовления особого вида консервированных пищевых продуктов — презервов. Последние представляют собой нестерилизованный продукт, помещенный в герметизированную жестяную тару (банку). Консервирующий эффект в презервах достигается за счет совместного комбинированного действия с другими консервирующими факторами — солением, маринованием, действием фитонцидов пряностей и др. Таким образом, презервы относятся к продуктам комбинированного консервирования.